Jak długo wytrzymują baterie półprzewodnikowe?

Jak długo wytrzymują baterie półprzewodnikowe? 

Realistyczna odpowiedź dla operatorów UAV

Liczba cykli to liczba, którą podaje większość producentów akumulatorów. 700 cykli. 800 cykli. Czasem więcej. Dla operatorów UAV próbujących zaplanować budżety na wymianę i harmonogramy zarządzania flotą liczba ta jest przydatna, ale niekompletna. Tak naprawdę liczy się to, jak te cykle przekładają się na czas kalendarzowy i czy bateria wytrzyma tak długo, nawet jeśli nie będziesz jej używać tak intensywnie.

Oto pełniejszy obrazbateria półprzewodnikoważywotność w przypadku komercyjnych operacji UAV.

Życie cykliczne a życie kalendarzowe: dwa różne zegary

Każda bateria działa jednocześnie na 2 zegarach. Pierwsza to liczba cykli – ile razy został w pełni naładowany i rozładowany. Drugi to wiek kalendarzowy – jak długo istnieje, niezależnie od tego, jak często był używany.

Obydwa mają znaczenie. Półprzewodnikowy akumulator UAV o wytrzymałości na 800 cykli nadal ulega procesowi starzenia nawet podczas przechowywania. Materiały elektrod powoli reagują z elektrolitem. Lit migruje w niewielkich ilościach nawet bez przepływu prądu. Bateria przechowywana przez 3 lata, a następnie oddana do użytku nie będzie działać identycznie jak bateria przechowywana przez 3 miesiące.

Baterie półprzewodnikowe mają przewagę w przypadku obu zegarów w porównaniu z konwencjonalnymi pakietami LiPo, ale przewaga jest bardziej wyraźna w przypadku zegara cyklu niż zegara kalendarzowego.

Cykl życia w rzeczywistych warunkach pracy UAV

Liczby cykli od 600 do 900 podane dla komercyjnych akumulatorów UAV w stanie stałym reprezentują utrzymanie pojemności powyżej 80% w standardowych warunkach testowych. W rzeczywistych warunkach terenowych zasięg różni się w zależności od intensywności pracy akumulatora.

Ostrożne szacunki dotyczące półprzewodnikowych akumulatorów UAV w typowych operacjach komercyjnych – umiarkowane tempo rozładowania, rozsądne zarządzanie temperaturą, przechowywanie przy częściowym ładowaniu pomiędzy misjami – wskazują, że praktyczny cykl życia wynosi od 700 do 850 cykli, zanim utrzymanie pojemności spadnie poniżej progów użytecznych operacyjnie dla większości profili misji.

Znaczenie tego w latach kalendarzowych zależy całkowicie od częstotliwości cykli Twojej operacji:

Samolot wykonujący 2 misje dziennie, 5 dni w tygodniu, 50 tygodni w roku wykonuje około 500 cykli rocznie. Przy 750 cyklach użytkowania opakowanie to wystarcza na około 18 miesięcy przed wymianą.

Samolot wykonujący 1 misję dziennie według tego samego harmonogramu wykonuje 250 cykli rocznie, osiągając ten sam poziom 750 cykli po około 3 latach.

Bateria pracująca sezonowo — 200 cykli w ciągu 6-miesięcznego aktywnego sezonu — może osiągnąć limit cykli po 3–4 latach, ale starzenie się kalendarzowe zacznie mieć wpływ na wydajność wcześniej.

Okres przechowywania i starzenie się kalendarzowe

Baterie półprzewodnikowe podczas przechowywania ulegają degradacji wolniej niż pakiety LiPo w równoważnych warunkach. Zmniejszona reaktywność elektrolitu, która zapewnia akumulatorom półprzewodnikowym dłuższą żywotność, spowalnia również proces starzenia się kalendarza, ale go nie zatrzymuje.

Rozsądne oczekiwania w przypadku półprzewodnikowych akumulatorów UAV w odpowiednich warunkach przechowywania — częściowe naładowanie (40 do 60%), stabilna temperatura między 60 a 75°F, suche środowisko — to okres przechowywania od 3 do 5 lat, zanim spadek pojemności stanie się znaczący pod względem operacyjnym. Wypada to korzystnie w porównaniu z pakietami LiPo, gdzie bardziej typowy jest okres przechowywania od 2 do 3 lat w ostrożnych warunkach.

W przypadku operacji sezonowych lub zapasów akumulatorów ta wydłużona stabilność przechowywania stanowi znaczącą korzyść operacyjną wykraczającą poza to, co uwzględniają liczby cykli życia.

Co skraca życie szybciej niż oczekiwano

Obydwa zegary działają szybciej w określonych warunkach kontrolowanych przez operatorów UAV:

Praca lub przechowywanie w wysokiej temperaturze przyspiesza starzenie się kalendarza niezależnie od liczby cykli. Stałe głębokie rozładowanie poniżej 20% pozostałego ładunku przyspiesza starzenie cykliczne szybciej niż umiarkowane profile rozładowania. Częste szybkie ładowanie przy maksymalnych znamionowych prędkościach ładowania bez zarządzania temperaturą powoduje jednoczesne przesuwanie obu zegarów do przodu.

Baterie półprzewodnikowe tolerują te warunki lepiej niż ich odpowiedniki LiPo, ale tolerancja to nie to samo, co odporność. Przewaga wydajności maleje, gdy warunki pracy są stale złe.

Planowanie wymiany baterii we flotach UAV

Dla operatorów komercyjnych budujących roczne budżety na akumulatory: częstotliwość cykli określa odstępy między wymianami dokładniej niż czas kalendarzowy w przypadku flot o dużym obciążeniu. W przypadku flot o niskim stopniu wykorzystania i operacji sezonowych starzenie się kalendarzowe staje się równoległym ograniczeniem, które warto uwzględnić obok liczby cykli.

ZYBATERIAzapewnia dane dotyczące zachowania cyklu życia i wskazówki dotyczące okresu przechowywania półprzewodnikowych akumulatorów litowo-jonowych i wysokowydajnych litowo-polimerowych akumulatorów UAV — ponieważ planowanie wymiany działa najlepiej, gdy widoczne są oba zegary, a nie tylko liczba cykli w arkuszu danych technicznych.