无人机机型对于能量单元选择的影响主要体现在机身结构上，如多旋翼机型为航电电池的挂载提供了较为集中并且相对开放的实现环境。续航时间对无人机系统能量单元的影响是最为直接的。飞行环境对无人机能量单元的影响往往是隐藏在无人机的实际使用和飞行过程中的。而在有些行业应用中，无人机的能量单元如果设计不善还可能造成重大安全事故。......
2025-09-29
电池参数及选择方法对无人机效果的影响
【摘要】：图5.55 小型无人机系统中常用的聚合物锂电池航电电池的参数一般都会标注在电池主体的外包装上：芯数及电池连接方式；电池电压；电池容量；放电倍率。读者需要体会放电倍率这个参数与无人机控制效果之间的联系，并能掌握在不同应用环境下针对电池放电倍率参数进行选择的方法。
图5.55 小型无人机系统中常用的聚合物锂电池
航电电池的参数一般都会标注在电池主体的外包装上：芯数及电池连接方式；电池电压；电池容量（单位：毫安·时，mA·h）；放电倍率（单位：C）。
1）芯数及电池连接方式
航电电池是由很多电芯通过并联或者串联方式连接为一个整体的。常见的电池产品都会标定电芯数目和连接方式，如“2S”中的“S”就是英文“Series”或“Series Connection”首字母的缩写，表明该电池：由两片电芯组成，连接方式为串联连接。与串联的连接方式相对应的是并联的航电电芯，比如“2P”中的“P”就是英文“Parallel”或“Parallel Connec-tion”的首字母缩写。在航电电池中，通过电池串联来获得更高的电池压值与更为稳定的电路电流，常见于航拍或其他对无人机系统稳定性要求较高的应用场合。电池通过并联可以获得更大的电路电流，并以此提高电池的放电倍率，使无人机在进行大机动飞行或类似的快速响应任务时能够有足够的电流支持，常见于小型FPV竞速或无人机特技飞行等活动中。（请思考问题：你所知道的无人机应用领域在电池电芯串并联上有着怎样的要求？）
图5.56 洛克希德马丁公司为NASA提供的锂离子聚合物电池（图片来源：维基百科）
电池电压
电池的电压值与芯数及连接方式是相互关联的。当下大多消费级别无人机系统的航电电池都是聚合物锂电池，每个电池芯的标称电压值一般为3.7V，最大电压不超过4.2V，最小电压也不应低于3V。结合电池的串并联方式，读者可以快速估算出一块聚合物锂航电电池的电压值。比如参数为4S的航电电池，电池芯数为4，连接方式为串联，因此该电池的标称电压值应为为3.7V×4=14.8V，而对于参数为4S2P的航电电池，电池芯数为8，连接方式为串并联连接，其中4个电芯串联成为一组，两组之间并联连接，因此整个电池的标称电压值同样为3.7V×4=14.8V，但与第一组不同的是放电倍率或者最大输出电流会更大。
2）电池容量（单位：毫安·时）
电池容量这个参数表明了电池在一小时内能够持续放电的电流数值大小，也就是大家比较熟悉的电荷量，在物理学中，Q=I·t其中Q为电量，单位为库伦，简写“C”，I为电流，单位安培，简写“A”，t代表时间，单位秒，简写“s”。整个电池的电能总量计算公式为E=UQ也就是电池总电压乘以电池电量，单位焦耳，简写“J”或者将上式展开E=UI·t常用单位瓦时，简写“W·h”。因此读者可以直接通过航电电池的容量参数与之前计算出来的标称电池电压来求出整个无人机系统的总能量。该数据对于无人机设计是至关重要的。（请思考问题：你能想到多少种方法来测试无人机系统的总能量？）(https://www.chuimin.cn)
3）放电倍率
航电电池众多参数中最容易让爱好者产生疑惑的是“放电倍率”，也就电池外包装中常见的30C、20C这类参数，它们的含义是：该电池的“放电倍率”为30，20。放电倍率是什么意思？首先请读者区分该参数与上文中提到的电量单位：库伦，虽然它们都用英文字母“C”来表示，但却完全不是一回事。我们用实际例子来说明，如一款航电电池产品的容量为1000mA·h，表明该电池电荷量可以在1000mA的放电电流下，持续放电1小时。当电池的放电倍率为30C时，意味着电池可以在无人机系统运行中以最大30A的电流进行放电，即可以短暂产生最高为：30A=30C×1000mA·h的电流。
图5.57 左图为FPV头戴设备；右图为正在执行任务的四旋翼无人机、不同应用中对放电倍率的要求存在差异（图片来源：pixabay）
该参数表明了电池最大放电能力，换句话说，该参数描述了电池最大放电的性能。因此该参数在暴力飞行中非常关键，正如前文提到的无人机竞速飞行任务，在快速转弯时要求无人机快速变化姿态，与此对应要在很短时间内产生较大力矩，因此必须在极短时间内向无刷电动机输送大电流，在该应用情况下系统对电源的高放电倍率参数有特殊需求。读者需要体会放电倍率这个参数与无人机控制效果之间的联系，并能掌握在不同应用环境下针对电池放电倍率参数进行选择的方法。
综上，通过多旋翼无人机航电电池的四个主要参数，可以完成如下工作：
a.根据电池连接方式估算电池标称电压；
b.通过电池容量和标称电压估算电池总能量；
c.根据无人机系统对应的任务要求选择具备合适放电倍率的航电电池。
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