#手搓# 自制 1/10 遥控车模 21700 平衡电池组

大的来了。
上次我说,我想弄个锂电池组玩玩,代替我之前拿使用 eneloop 的经验脑补购买结果发现并没有那么美好的镍氢动力电池组。现在镍氢电池给我造成的最大麻烦就是每次走行之前都要先放空再充满但又不能和走行时间相距太久,充电时候最好还要有人,哪来那么多火星时间?如果是锂电池,平时保持在 3.7V 附近的储存电压,走行前花个把小时充满便好,甚至提前一天充满第二天再用也不是什么大事。
结果我看了好久的车模用动力锂电池,发现这些都啥玩意啊……

我并不需要很强力的锂电池(毕竟娱乐大脚),但就这样也发现很难找到称心的产品,或者因为我要买的不是强力电池所以才难找?
1. 模型用锂电池包大多都是杂牌,普遍虚标,品质和售后也堪忧,最大的一家制造商格氏的产品也好不到哪里去;
2. 即便这样也价格昂贵,最低端的产品也要卖到大几十上百元,高端产品甚至两三百元;
3. 正常使用工况也容易发生鼓包现象,而串联电池组其中一块鼓包就意味着整组报废,甚至硬壳电池鼓包了都不容易发现;
4. 和我们正常使用内置锂电池的笔记本电脑或者游戏机动辄充满电一摆好几天相比,模型用电池在同样使用条件下极易鼓包报废;
5. 大多数产品放电截止电压极高,3.2~3.3V 的我还能接受,好多电池厂给截止电压标 3.6V 以上我真的理解不了……你再怎么吹也是锂电池,跳不出锂电池满电 4.2V 标准电压 3.7V 放电截止电压 3.0V 这个框框才对,我甚至怀疑是山寨厂拿劣质电芯虚标,用电压换放电能力了。

我就很奇怪,为什么没有用圆柱形锂电池搞动力电池组的?格氏的镍氢电池组也不过标 30A 持续放电电流,而索尼和三星的 18650 动力电池很容易就做到 30A 以上放电能力和 2500~3000mah 的容量。四节电池能在田宫标准镍氢的体积内做出 5000mah 的 2S 电池或 2500mah 的 4S 电池,起码不比同样体积的镍氢电池组弱吧。况且,车模真的需要这么大的放电电流吗?

都说锂电池 25C 50C 是虚标实际上要打个对折,可即便对折也意味着电池组有超过 10C 的放电能力(这还是最乞丐的模型用动力电池组),4000mah 的电池会以高达 40A 的电流持续放电,六分钟就消耗完毕……我是不知道那些开到时速六七十的竞速车需要多大电流,但是别的我不说,你们电池和电机上用的电线能顶这么高电流吗?真有这种能力,你们的连接线起码得五六个平方(毫米)粗吧?25C 的电池都得这样了,那些 70C 100C 的我都不敢想。

我们讲科学好吧,田宫 1/10 遥控车模到底需要多大的电流呢?

先去找官方资料。田宫官网的 1300mah 7.2V 镍镉电池包,官方声称可以为搭载 540 马达的车型提供 7 分钟的走行时间。
「540モーター搭載のマシンで約7分の連続走行が可能です。」

1300mah 走 1/9 小时,也就是说持续工作电流为 1300/1000/(1/9) = 11.7(A)。官方只说了 540 马达的车,车型和什么马达都没说。

结果有油主拿黄蜂做验证,哪里是 7 分钟,结结实实跑了十一分半。

好嘛,我就当他转圈开不到最高速度,给打个折也就是 1/6 小时好了,那么说标准 2WD Buggy 配白皮猪马达,持续工作电流为 1300/1000/(1/6) = 7.8(A)。

这里又有一位油主拿 1600mah 的电池包塞在装了 SPORT TUNED 马达的 TT-02 里在家门口跑圈,跑出了 22 分钟的持续时间。打个折到 1/3 小时,他的车持续工作电流才 4.8A。

等下,好像日版的包装盒上会标?

CW-01 午餐盒,1600mah 13分钟,7.4A。

WR-02 威利小子,1700mah 15分,7.8A。

 

可见 offroad 车型的最大电流差不多就是 7.8A 左右了。这数字,有点熟悉?

タミヤ OP.689 540-Jモーター
適正電圧7.2V〜8.4V。適正負荷時回転数14500rpm(7.2V)。最高効率時トルク255g/cm(7.2V)。適正負荷時消費電流7.9A(7.2V)。

嘿。
可见田宫给马达标的标准工作电流,就是 offroad 车型实际走行工况跑出的电流。
这也完全符合实际使用的常识:5000mah 左右的电池包,就算一刻不停连续走行也不至于只跑几分钟吧,几十分钟比较合理,走走停停么一个小时。

TORQUE TUNED 马达,25T,10A;
SPORT TUNED 马达,23T,12A;
只要我用局限在 23T 以上的有刷马达,我的车的标准工作电流就在 12A 以下,即便有需要更高电流的复杂路况,15A 18A 还不够吗?

那都不用 30A 以上放电能力的电池,20A 的就行了。这样的圆柱形锂电池很多,很多。要么我干脆手搓一个电池包算了。

既然自己做,那还是不用 18650 电池了。尽管田宫标准电池仓的确可以塞下四节 18650,但是 7.4V 工作电压需要 2S 配置,先串联再并联的设计过于复杂了,而且不太好找这个排列的电池盒,反倒是两节 21700 并排的电池盒给我找到一个。据用户评价,这个电池盒材质优良,相信可以扛住 offroad 大脚恶劣的工作环境。

21700 规格的容量也够用了,完全不必靠并联来扩大容量(当然田宫规格的电池仓也塞不下四节 21700):手电论坛知名商家菜青虫那里有 35A 4000mah 的索尼动力电池和 20A 4800mah 的三星动力电池,既然通过计算认为 20A 完全够用,那我选择更大的容量。虫老板的电池都有自己跑出来的放电测试图,这可不比模型电池厂家张口就来的 25C 50C 靠谱多了。

注意到了没,虫老板说这电池可以放到 2.5V,比模型厂家那些 3.5V 截止电压的电池高(低?)到不知道哪里去了。有这么低的截止电压也意味着我完全不必在更换电池的同时调整电调的截止电压设定,放在和镍氢电池相同的 5.6V 档位便好,那时候两节电池还非常安全地保留有 2.8V 左右的电压。
况且田宫 TBLE-04S 的高档位截止电压也有 6.2V 之低,好盈 1060 更要低至 6.0V(6.5V 动力减半),用那些杂牌模型锂电池也不符合厂家声明啊。

嗯,我的确要用 TBLE-04S 来直上锂电池。我也依然记得提车时店主跟我说的这田宫电调不能用锂电池的嘱咐,还有论坛上关于 TBLE-04S 跑几分钟锂电池就无法继续工作的讨论。

但是,我们还是讲科学好吧。
首先,6s 镍氢电池包的充电电压高达 9.0V,即便充满后放一阵的电压相信也依然会保持在每节电芯 1.4V 左右,即整个电池包 8.4V;而 2S 锂电池的满电电压也刚好是 8.4V,二者完全相等,不存在什么锂电池电量过高会把电调烧掉这种事情。
其次,田宫电调的确曾经不支持锂电池,但那是 TBLE-02S 的事情了,不支持的表现也只是没有适用于锂电池的截止电压设定,会导致锂电池过放到每节电池 3V 以下。TBLE-04S 有高低两档的截止电压设定,分别适用于软包锂电池和镍氢/镍镉/锂铁电池,而我上 21700 动力电池甚至可以直接沿用镍氢档的截止电压。

因为虫老板说这电池可以以 2A 电流充电,而我的圆柱形电池充电器最高只能到 1A,充满 4800mah 要耗时 5 小时以上,所以我也不满足于直接把充好的电池塞电池盒里使用了,把它做成平衡电池组拿模型充电器充电吧。买了田宫头线材和 2S 平衡头线材,开搞。

这个电池盒的确质量很好,结实的尼龙本体配合厚实的镀镍钢片触点,问题是比 GF-01CB 的电池仓宽那么零点几毫米,塞进去会卡住。这不是问题,两侧在粗砂纸上磨几下就解决了。为了接平衡插头到两节电池中间,得先用手钻给电池盒一侧开一个洞。

背面用黄铜片做两节电池的串联。0.3mm 的黄铜片太难折了,其实应该用 0.2mm 的便好。这里要吹一下淘宝上三四块钱包邮的液体助焊剂,点一滴到钢片上再堆锡,啥东西都焊得住。

插入平衡头中间的那根线,焊接到两节电池中间的弹片背面,以后这根线就夹在两节电池中间。平衡线的原理很简单,保证每节电池两头都有线路拉到平衡头去,令平衡头的每相邻两 pin 之间各自有一节电池的电压,在 2S 电池包的场合就是两节电池之间拉一根线,和整个电池盒的正负极一起组成 3pin 的平衡头。

大田宫头的正负极焊在电池盒另一侧的簧片上,再把平衡头的正负极合并焊接在一起。

大功告成。

接上充电器,work as designed。

这样一个装好两节 21700 电池的电池盒,总重仅仅 168 克,在提供和格氏 4500mah 镍氢电池包差不多动力的情况下比后者(431 克)轻了 60% 有余!而格氏的满电内阻也比自制 21700 电池包高上近一倍,似乎预示着这个自制电池包的放电性能不会差。

很显然它的体积还要比标准镍氢电池包小上很多,装车的时候得用海绵把多余的空间给塞满。先这样凑合一下,回头再优化。

还没赶得及进行车库测试,先去野跑了,事实证明,所有的实际表现都符合我的理论计算。哪怕没有 GPS 或者速度计进行精确统计,但就以抬头车标志性的抬头来说话,格氏镍氢即便完好维护也只能在开始使用的头一段时间内轻松抬头,而这个 21700 锂电电池包可以在很长一段时间内维持抬头能力,跑直线也明显轻快很多(毕竟动力更强还轻了半斤)。

意外的是,虽然开春以后公园草坪上人很多让我玩得不是很尽兴,这一组电池到最后居然电都没用完,回家插到充电器上准备充到 3.65V 储存,充电器直接跳过快充进入平衡慢充工作了二十分钟就宣告结束,似乎这组电池的确还有很多电没有放出来。我只能解释为因为 21700 电池放电能力太强,实际放电时间的表现比镍氢在同样工况下要高出一筹了。尽管三星 INR21700-48X 不是正经的动力电池,按 datasheet 来说 2C(9.6A)放电的 Relative Capacity 只有 80%,但它的实际表现远远不止 datasheet 承诺的数值,在类似于超频使用的极端环境下依然吊打模型厂出品的杂牌镍氢。

我完全可以宣布,安全、安心、廉价的 21700 电池组研发成功。只要我还在用这部可以塞进这个电池盒的 Comical Hotshot,后续就只要买新的 21700 电池便好,三五十块钱一对,在这个使用环境横扫各种模型专用 LiPo 电池。

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