Πόσο διαρκούν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης;

Πόσο διαρκούν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης; 

Μια ρεαλιστική απάντηση για χειριστές UAV

Ο αριθμός κύκλου είναι ο αριθμός με τον οποίο προηγούνται οι περισσότεροι κατασκευαστές μπαταριών. 700 κύκλοι. 800 κύκλοι. Μερικές φορές περισσότερο. Για χειριστές UAV που προσπαθούν να σχεδιάσουν προϋπολογισμούς αντικατάστασης και χρονοδιαγράμματα διαχείρισης στόλου, αυτός ο αριθμός είναι χρήσιμος αλλά ελλιπής. Αυτό που πραγματικά έχει σημασία είναι πώς αυτοί οι κύκλοι μεταφράζονται σε ημερολογιακό χρόνο — και αν η μπαταρία θα επιβιώσει τόσο πολύ ακόμα κι αν δεν τη χρησιμοποιείτε τόσο σκληρά.

Εδώ είναι μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα τουμπαταρία στερεάς κατάστασηςδιάρκεια ζωής για εμπορικές λειτουργίες UAV.

Κυκλική ζωή εναντίον ημερολογιακής ζωής: Δύο διαφορετικά ρολόγια

Κάθε μπαταρία λειτουργεί με 2 ρολόγια ταυτόχρονα. Το πρώτο είναι ο αριθμός κύκλων — πόσες φορές έχει φορτιστεί και αποφορτιστεί πλήρως. Το δεύτερο είναι η ημερολογιακή ηλικία — πόσο καιρό υπάρχει, ανεξάρτητα από το πόσο έχει χρησιμοποιηθεί.

Και τα δύο έχουν σημασία. Μια μπαταρία UAV στερεάς κατάστασης με ονομαστική διάρκεια 800 κύκλων εξακολουθεί να υφίσταται ημερολογιακή γήρανση ακόμα και όταν κάθεται στην αποθήκευση. Τα υλικά των ηλεκτροδίων αντιδρούν αργά με τον ηλεκτρολύτη. Το λίθιο μεταναστεύει σε μικρές ποσότητες ακόμη και χωρίς να ρέει ρεύμα. Η μπαταρία που έχει αποθηκευτεί για 3 χρόνια και στη συνέχεια τίθεται σε λειτουργία δεν θα έχει την ίδια απόδοση με 1 μπαταρία που έχει αποθηκευτεί για 3 μήνες.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης έχουν ένα πλεονέκτημα και στα δύο ρολόγια σε σύγκριση με τα συμβατικά πακέτα LiPo, αλλά το πλεονέκτημα είναι πιο έντονο στο ρολόι κύκλου από το ημερολογιακό ρολόι.

Κυκλική ζωή σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας UAV

Οι αριθμοί 600 έως 900 κύκλων που αναφέρονται για εμπορικές μπαταρίες UAV στερεάς κατάστασης αντιπροσωπεύουν διατήρηση χωρητικότητας άνω του 80% υπό τυποποιημένες συνθήκες δοκιμής. Σε πραγματικές επιχειρήσεις πεδίου, το εύρος ποικίλλει ανάλογα με το πόσο σκληρά δουλεύεται η μπαταρία.

Μια συντηρητική εκτίμηση για μπαταρίες UAV στερεάς κατάστασης σε τυπικές εμπορικές λειτουργίες — μέτριοι ρυθμοί εκφόρτισης, λογική διαχείριση θερμοκρασίας, αποθήκευση με μερική φόρτιση μεταξύ των αποστολών — βάζει την πρακτική διάρκεια ζωής σε 700 έως 850 κύκλους προτού η διατήρηση χωρητικότητας πέσει κάτω από τα λειτουργικά χρήσιμα όρια για τα περισσότερα προφίλ αποστολών.

Τι σημαίνει αυτό στα ημερολογιακά έτη εξαρτάται εξ ολοκλήρου από τη συχνότητα του κύκλου της λειτουργίας σας:

Ένα αεροσκάφος που πετά 2 αποστολές καθημερινά, 5 ημέρες την εβδομάδα, 50 εβδομάδες το χρόνο, ολοκληρώνει περίπου 500 κύκλους ετησίως. Σε 750 κύκλους χρήσης, αυτή η συσκευασία διαρκεί περίπου 18 μήνες πριν από την αντικατάσταση.

Ένα αεροσκάφος που πετά 1 αποστολή καθημερινά με το ίδιο πρόγραμμα ολοκληρώνει 250 κύκλους ετησίως — φτάνοντας το ίδιο όριο 750 κύκλων σε περίπου 3 χρόνια.

Μια μπαταρία σε εποχιακή λειτουργία — 200 κύκλοι κατά τη διάρκεια μιας ενεργής περιόδου 6 μηνών — μπορεί να φτάσει το όριο κύκλου της στα 3 έως 4 έτη, αλλά η ημερολογιακή γήρανση θα αρχίσει να επηρεάζει την απόδοση πριν από αυτό.

Διάρκεια αποθήκευσης και ημερολογιακή γήρανση

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης στην αποθήκευση υποβαθμίζονται πιο αργά από τις συσκευασίες LiPo υπό ισοδύναμες συνθήκες. Η μειωμένη αντιδραστικότητα ηλεκτρολυτών που δίνει στις μπαταρίες στερεάς κατάστασης καλύτερη διάρκεια ζωής, επιβραδύνει επίσης τη διαδικασία γήρανσης του ημερολογίου — αλλά δεν τη σταματά.

Μια εύλογη προσδοκία για μπαταρίες UAV στερεάς κατάστασης σε κατάλληλες συνθήκες αποθήκευσης — μερική φόρτιση (40 έως 60%), σταθερή θερμοκρασία μεταξύ 60 και 75°F, ξηρό περιβάλλον — είναι 3 έως 5 χρόνια διάρκειας αποθήκευσης προτού η υποβάθμιση της χωρητικότητας γίνει λειτουργικά σημαντική. Αυτό συγκρίνεται ευνοϊκά με τις συσκευασίες LiPo, όπου η διάρκεια αποθήκευσης 2 έως 3 ετών υπό προσεκτικές συνθήκες είναι πιο χαρακτηριστική.

Για εποχιακές λειτουργίες ή εφεδρικό απόθεμα μπαταριών, αυτή η εκτεταμένη σταθερότητα αποθήκευσης είναι ένα σημαντικό λειτουργικό πλεονέκτημα πέρα ​​από αυτό που αποτυπώνουν οι αριθμοί ζωής κύκλου.

Τι μειώνει τη διάρκεια ζωής πιο γρήγορα από το αναμενόμενο

Και τα δύο ρολόγια λειτουργούν πιο γρήγορα υπό συγκεκριμένες συνθήκες που ελέγχουν οι χειριστές UAV:

Η λειτουργία ή η αποθήκευση σε υψηλή θερμοκρασία επιταχύνει τη γήρανση του ημερολογίου ανεξάρτητα από τον αριθμό των κύκλων. Η σταθερή βαθιά εκφόρτιση κάτω από το 20% της υπολειπόμενης φόρτισης επιταχύνει τη γήρανση του κύκλου πιο γρήγορα από τα προφίλ μέτριας εκφόρτισης. Η συχνή γρήγορη φόρτιση στις μέγιστες ονομαστικές ταχύτητες φόρτισης χωρίς διαχείριση θερμοκρασίας σπρώχνει και τα δύο ρολόγια ταυτόχρονα προς τα εμπρός.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης ανέχονται αυτές τις συνθήκες καλύτερα από τις ισοδύναμες LiPo — αλλά το tolerate δεν είναι το ίδιο με το ανοσοποιητικό. Το πλεονέκτημα απόδοσης μειώνεται όταν οι συνθήκες λειτουργίας είναι σταθερά κακές.

Σχεδιασμός αντικατάστασης μπαταριών για στόλους UAV

Για εμπορικούς φορείς εκμετάλλευσης που κατασκευάζουν ετήσιους προϋπολογισμούς μπαταριών: η συχνότητα κύκλου καθορίζει τα διαστήματα αντικατάστασης με μεγαλύτερη ακρίβεια από τον ημερολογιακό χρόνο για στόλους υψηλής χρήσης. Για στόλους χαμηλής χρήσης και εποχιακές δραστηριότητες, η ημερολογιακή γήρανση γίνεται ένας παράλληλος περιορισμός που αξίζει να ληφθεί υπόψη παράλληλα με τον αριθμό των κύκλων.

ZYEBATTERYπαρέχει δεδομένα διατήρησης του κύκλου ζωής και καθοδήγηση ζωής αποθήκευσης για μπαταρίες ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης και μπαταρίες UAV πολυμερών λιθίου υψηλής απόδοσης — επειδή ο σχεδιασμός αντικατάστασης λειτουργεί καλύτερα όταν είναι ορατά και τα δύο ρολόγια, όχι μόνο ο αριθμός κύκλου στο φύλλο προδιαγραφών.