Πώς η μπαταρία drone επηρεάζει την απόδοση UAV/drone;

Με την ευρεία εφαρμογή τουαεροσκάφηΣτην αεροφωτογραφία, στην προστασία των καλλιεργειών, στις επιθεωρήσεις της γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας και σε άλλα πεδία, οι δυνατότητες απόδοσης τους λαμβάνουν αυξανόμενη προσοχή. Καθώς η "ενεργειακή καρδιά" του drone, η μπαταρία όχι μόνο χρησιμεύει ως πηγή ενέργειας, αλλά και άμεσα καθορίζει τη διάρκεια της πτήσης, τη σταθερότητα, την ικανότητα ωφέλιμου φορτίου και την επιχειρησιακή ασφάλεια, καθιστώντας τον κρίσιμο παράγοντα που επηρεάζει τη συνολική απόδοση του drone.

Αντοχή: Το "παιχνίδι χρόνου" μεταξύ της χωρητικότητας της μπαταρίας και της πυκνότητας ενέργειας

Η αντοχή ενός drone προσδιορίζεται κυρίως από την χωρητικότητα της μπαταρίας (που μετράται σε MAH) και την ενεργειακή πυκνότητα (μετρούμενη σε WH/kg). Τα τρέχοντα αεροσκάφη καταναλωτών χρησιμοποιούν συνήθως μπαταρίες λιθίου με χωρητικότητα που κυμαίνονται από 2000 έως 5000 mAh και ενεργειακές πυκνότητες περίπου 150-200 WH/kg, με αποτέλεσμα τους χρόνους πτήσης γενικά μεταξύ 20 και 30 λεπτών.

Ωστόσο, οι βιομηχανικοί αεροσκάφη χρησιμοποιούν μπαταρίες υψηλής χωρητικότητας, υψηλής ενεργειακής πυκνότητας για να καλύψουν εκτεταμένες λειτουργικές απαιτήσεις ορισμένες μπαταρίες λιθίου επιτυγχάνουν ενεργειακές πυκνότητες άνω των 250 WH/kg. Σε συνδυασμό με τα βελτιστοποιημένα συστήματα διαχείρισης μπαταριών (BMS), η αντοχή πτήσης μπορεί να ξεπεράσει μία ώρα.

Η μεγαλύτερη χωρητικότητα δεν είναι πάντα καλύτερη. Η κατανάλωση βάρους και ενέργειας πρέπει να είναι ισορροπημένη.

Η τυφλή αύξηση της χωρητικότητας της μπαταρίας για να υπερβεί τα όρια βάρους μπορεί να εντείνει το φορτίο του κινητήρα, ενδεχομένως να μειώσει την αντοχή.

Η σταθερή λειτουργία των κινητήρων Drone και των συστημάτων ελέγχου πτήσης βασίζεται σε συνεπή έξοδο τάσης. Όταν η χωρητικότητα της μπαταρίας πέσει κάτω από το 20%, η κακή απόδοση της εκφόρτισης μπορεί να προκαλέσει ταχεία κατάρρευση τάσης. Αυτό οδηγεί σε ασταθείς ταχύτητες κινητήρα, με αποτέλεσμα τα κουνήματα του σώματος, τις καθυστερήσεις ελέγχου, την απώλεια υψομέτρου και σε σοβαρές περιπτώσεις, την απώλεια ελέγχου.

Πολλά drones διαθέτουν κινητήρες και ηλεκτρονικούς ελεγκτές ταχύτητας (ESC) βελτιστοποιημένες για υψηλότερα επίπεδα τάσης. Αυτά τα εξαρτήματα έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν καλύτερα τη διαθέσιμη ισχύ, ενισχύοντας την ενεργειακή απόδοση. Με τη μείωση των ενεργειακών αποβλήτων και τη βελτιστοποίηση της χρήσης ισχύος, οι μπαταρίες υψηλής τάσης μπορούν να βοηθήσουν έμμεσα στην επέκταση του χρόνου πτήσης, ειδικά όταν συνδυάζονται με προηγμένα συστήματα διαχείρισης ενέργειας.

Τόσο η τάση όσο και η χωρητικότητα διαδραματίζουν κρίσιμους ρόλους στην απόδοση της μπαταρίας των drone, αλλά επηρεάζουν διαφορετικά την απόδοση της μπαταρίας.

Η τάση καθορίζει την ισχύ εξόδου, επηρεάζοντας την ταχύτητα και την απόδοση του drone. Η χωρητικότητα, από την άλλη πλευρά, υπαγορεύει πόσο καιρό μπορεί να διατηρηθεί αυτή η δύναμη. Με απλά λόγια, η τάση διέπει το ποσοστό με τον οποίο καταναλώνεται η ενέργεια, ενώ η χωρητικότητα καθορίζει πόσο καιρό μπορεί να λειτουργήσει το drone με αυτό το ρυθμό. Η επίτευξη της σωστής ισορροπίας μεταξύ τάσης και χωρητικότητας είναι το κλειδί για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του drone για συγκεκριμένες απαιτήσεις. Η υπερβολική ικανότητα με ανεπαρκή τάση οδηγεί σε μειωμένη απόδοση, ενώ η υπερβολικά υψηλή τάση με ανεπαρκή χωρητικότητα προκαλεί ταχύτερη εξάντληση της ενέργειας.

Η δραστηριότητα της μπαταρίας μειώνεται σε περιβάλλοντα χαμηλής θερμοκρασίας, προκαλώντας διακυμάνσεις εξόδου τάσης. Στους -10 ° C το χειμώνα, οι τυποποιημένες μπαταρίες λιθίου μπορεί να παρουσιάσουν πτώση τάσης 15% -20%, η οποία μπορεί να μετριαστεί μέσω προθέρμανσης ή χρησιμοποιώντας μπαταρίες ψυχρού καιρού.

Χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου: Εξισορροπώντας την ενεργειακή πυκνότητα και το βάρος

ΚηφήναςΧωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου = Μέγιστο βάρος απογείωσης - Βάρος αεροσκαφών - Βάρος μπαταρίας

Σε ένα σταθερό μέγιστο βάρος απογείωσης, η υψηλότερη πυκνότητα ενέργειας της μπαταρίας σημαίνει ελαφρύτερο βάρος για την ίδια ενεργειακή χωρητικότητα, απελευθερώνοντας περισσότερο χώρο για ωφέλιμο φορτίο.

Διάρκεια ζωής και ασφάλεια: επηρεάζοντας το λειτουργικό κόστος και τους επιχειρησιακούς κινδύνους

Πέρα από τις επιδόσεις, η διάρκεια ζωής και η ασφάλεια της μπαταρίας επηρεάζουν άμεσα το κόστος λειτουργίας των χρηστών και την ασφάλεια της αποστολής. Οι μπαταρίες αεροσκαφών καταναλωτών συνήθως προσφέρουν 300-500 κύκλους, ενώ οι μπαταρίες λιθίου βιομηχανικής ποιότητας ή οι μπαταρίες λιθίου στερεάς/ημι-στερεού λιθίου μπορούν να φθάσουν στους 800-1200 κύκλους.

Σύναψη:

Οι καταναλωτές χρήστες θα πρέπει να επιλέγουν μπαταρίες με βάση τα σενάρια εφαρμογών: ελαφρές μπαταρίες πυκνότητας υψηλής ενέργειας για αεροφωτογραφία. Μπαταρίες τυπικής χωρητικότητας για πτήσεις μικρής εμβέλειας. Οι βιομηχανικοί χρήστες θα πρέπει να προσαρμόσουν τις λύσεις μπαταρίας ισχύος με βάση τις απαιτήσεις λειτουργίας και ωφέλιμου φορτίου.

Με συνεχιζόμενες ανακαλύψεις στην τεχνολογία μπαταριών, νέες μπαταρίες όπως οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης και ιόντων νατρίου έχουν εισέλθει σε φάσεις δοκιμών drone. Αυτή η πρόοδος υπόσχεται τις διάρκειες πτήσεων που υπερβαίνουν τις 2 ώρες και αύξηση κατά 30% της χωρητικότητας ωφέλιμου φορτίου, επεκτείνοντας περαιτέρω τα όρια εφαρμογής των αεροσκαφών.