Jak bateria dronów wpływa na wydajność UAV/dron?

Z powszechnym zastosowaniemDronyW fotografii lotniczej, ochrony upraw, logistyki, inspekcji linii energetycznych i innych dziedzin ich możliwości wydajności coraz większa uwaga. Jako „serce energii” drona, bateria służy nie tylko jako źródło zasilania, ale także bezpośrednio określa czas trwania lotu, stabilność, pojemność ładunku i bezpieczeństwo operacyjne, co czyni go kluczowym czynnikiem wpływającym na ogólną wydajność drona.

Wytrzymałość: „Gra czasu” między pojemnością baterii a gęstością energii

Wytrzymałość drona zależy przede wszystkim na podstawie pojemności akumulatora (mierzonej w MAH) i gęstości energii (mierzonej w WH/KG). Obecne drony klasy konsumenckiej zwykle wykorzystują baterie litowe o zdolnościach od 2000 do 5000 mAh i gęstości energii około 150-200 WH/kg, co skutkuje czasem lotu na ogół od 20 do 30 minut.

Drony klasy przemysłowej wykorzystują jednak akumulatory energetyczne o dużej wydajności i gęstości o wysokiej energii, aby zaspokoić rozszerzone wymagania operacyjne Niektóre akumulatory litowe osiągają gęstość energii przekraczającą 250 WH/kg. W połączeniu ze zoptymalizowanymi systemami zarządzania akumulatorami (BMS), wytrzymałość lotu może przewyższyć godzinę.

Większa pojemność nie zawsze jest lepsza; Waga i zużycie energii muszą być zrównoważone.

Ślepo zwiększenie pojemności baterii w celu przekraczania granic masy może zintensyfikować obciążenie silnika, potencjalnie skracając wytrzymałość.

Stabilne działanie silników dronów i systemów kontroli lotów opiera się na spójnej mocy napięcia. Gdy pojemność akumulatora spadnie poniżej 20%, słabe wydajność rozładowania może powodować szybkie załamanie napięcia. Prowadzi to do niestabilnych prędkości motorycznych, co powoduje koktajle ciała, opóźnienia kontroli, utrata wysokości, aw poważnych przypadkach utrata kontroli.

Wiele dronów ma silniki i elektroniczne kontrolery prędkości (ESC) zoptymalizowane pod kątem wyższych poziomów napięcia. Komponenty te zostały zaprojektowane tak, aby lepiej wykorzystać dostępną moc, zwiększając wydajność energetyczną. Zmniejszając odpady energetyczne i optymalizując zużycie mocy, akumulatory wysokiego napięcia mogą pośrednio pomóc wydłużyć czas lotu, szczególnie w połączeniu z zaawansowanymi systemami zarządzania energią.

Zarówno napięcie, jak i pojemność odgrywają kluczową rolę w wydajności baterii dronów, ale inaczej wpływają one na wydajność baterii.

Napięcie określa moc wyjściową, wpływając na prędkość i wydajność drona. Z drugiej strony pojemność decyduje o tym, jak długo można utrzymać tę moc. Mówiąc najprościej, napięcie reguluje tempo zużycia energii, podczas gdy pojemność określa, jak długo dron może działać w takim tempie. Uderzenie właściwej równowagi między napięciem a pojemnością jest kluczem do optymalizacji wydajności dronów dla określonych wymagań. Nadmierna pojemność z niewystarczającym napięciem prowadzi do zmniejszonej wydajności, podczas gdy nadmiernie wysokie napięcie przy nieodpowiednim pojemności powoduje szybsze wyczerpanie energii.

Akturala baterii zmniejsza się w środowiskach o niskiej temperaturze, powodując fluktuacje wyjściowe napięcia. W okresie -10 ° C w zimie standardowe akumulatory litowe mogą odgrywać spadek napięcia o 15% -20%, który można złagodzić poprzez podgrzewanie lub za pomocą baterii na zimno.

Pojemność ładunku: równoważenie gęstości energii i wagi

WarkotPojemność ładowania = maksymalna masa startowa - waga płatowca - waga baterii

Przy stałej maksymalnej masie startowej wyższa gęstość energii baterii oznacza lżejszą masę dla tej samej pojemności energetycznej, uwalniając więcej miejsca na ładunek.

Życie i bezpieczeństwo: wpływa na koszty operacyjne i ryzyko operacyjne

Oprócz wydajności żywotność i bezpieczeństwo cyklu akumulatora wpływają bezpośrednio na koszty operacyjne użytkowników i bezpieczeństwo misji. Baterie dronów klasy konsumenckiej zazwyczaj oferują 300-500 cykli, podczas gdy akumulatory litowe litowo-jonowe o wysokości pomiaru klasy przemysłowej lub baterie litowo-jonowe z półprzewodnikami mogą osiągnąć 800-1200 cykli.

Wniosek:

Użytkownicy konsumenci powinni wybierać baterie na podstawie scenariuszy aplikacji: lekkie baterie o wysokiej energii do fotografii lotniczej; baterie o standardowej zdolności do lotów krótkiego zasięgu. Użytkownicy przemysłowi powinni dostosowywać roztwory baterii zasilania w oparciu o czas trwania operacyjnego i wymagań ładunku.

Dzięki ciągłym przełomom technologii akumulatorów nowe akumulatory, takie jak baterie stałego i sodu-jonowe, weszły fazy testowania dronów. Postęp ten obiecuje czas trwania lotu przekraczające 2 godziny i 30% wzrost pojemności ładunku, dodatkowo rozszerzając granice aplikacji dronów.