Įvadas
Sparti nepilotuojamų orlaivių (UAV) raida iš esmės pakeitė pramonės šakas – nuo logistikos ir žemės ūkio iki kinematografijos ir visuomenės saugumo. Šios technologinės revoliucijos esmė yra vienas svarbus komponentas: baterija. Šiuolaikiniams dronams ličio polimerų (LiPo) baterija tapo neginčijamu pramonės standartu. Dėl unikalaus didelio energijos tankio, lengvos konstrukcijos ir puikių iškrovimo galimybių derinio jis yra idealus energijos šaltinis įvairioms oro platformoms, nuo mažų plataus vartojimo keturračių{3}}kopterių iki sunkiųjų{4}}pakeliamų pramoninių dronų. Tačiau šių sudėtingų energijos kaupimo įrenginių veikimas, saugumas ir ilgaamžiškumas priklauso ne tik nuo jų cheminės sudėties; jie labai priklauso nuo pažangių baterijų valdymo sistemų (BMS) ir tinkamais veikimo protokolais.
Kas yra ličio polimero baterija?
Ličio polimerų akumuliatorius, dažnai vadinamas LiPo arba Li-Poly akumuliatoriumi, yra įkraunamas ličio-jonų akumuliatorius, kuriame naudojamas polimerinis elektrolitas, o ne skystas elektrolitas, randamas įprastuose ličio -jonų elementuose. Šis elektrolitas paprastai yra į gelį panaši medžiaga, kuri palengvina ličio jonų judėjimą tarp anodo (dažniausiai grafito) ir katodo (dažnai ličio kobalto oksido ar kitų ličio metalų oksidų) įkrovimo ir iškrovimo ciklų metu.
Šis polimerų{0}}pagrįstas dizainas suteikia keletą pagrindinių UAV programų pranašumų:
①Didelis energijos tankis:LiPo baterijos sukaupia daug energijos į lengvą pakuotę, o tai yra pagrindinis veiksnys, leidžiantis pailginti skrydžio laiką.
② Aukšti iškrovimo rodikliai:Jie gali tiekti greitus ir galingus energijos pliūpsnius, kurie yra būtini kilimui, greitiems manevrams ir sunkiems kroviniams gabenti.
③ Lanksčios formos veiksniai:Skirtingai nuo standžių cilindrinių elementų, lankstus LiPo baterijų maišelio dizainas leidžia jas gaminti įvairių formų ir dydžių. Šis lankstumas yra neįkainojamas dronų dizaineriams, kuriems reikia optimizuoti svorio paskirstymą ir talpinti baterijas ankštose, netradicinėse erdvėse.
④ Lengva konstrukcija:Polimerinis elektrolitas ir lanksti pakuotė žymiai sumažina svorį, palyginti su metalo -korpuso{1}} jonų baterijomis, tiesiogiai pagerindami drono traukos- ir-svorio santykį.
Pagrindinės specifikacijos ir kaip jas skaityti
Norint pasirinkti tinkamą LiPo bateriją konkrečiai drono programai, reikia gerai suprasti pagrindines jo specifikacijas. Šie parametrai apibrėžia akumuliatoriaus galimybes ir apribojimus.
Talpa (mAh arba Ah):Matuojant miliamper{0}}valandomis arba amper-valandomis, tai rodo bendrą energijos kiekį, kurį gali sukaupti akumuliatorius. Didesnė talpa (pvz., 5000 mAh prieš{6}}mAh) paprastai reiškia ilgesnį skrydžio laiką. Tačiau didesnė talpa reiškia ir didesnį svorį, o tai gali sumažinti judrumą ir padidinti energijos suvartojimą, todėl operatoriai turi subalansuoti-kompromisą.
Įtampa (V):Vieno LiPo elemento vardinė įtampa yra 3,7 V. Visiškai įkrautas jis pasiekia apie 4,2 V, todėl jo negalima iškrauti žemiau maždaug 3,0 V, kad būtų išvengta žalos. Celės jungiamos nuosekliai (S), kad padidėtų įtampa. Įprastos konfigūracijos apima:
3S (11.1V):Naudojamas mažesniuose, pradinio{0}}lygio dronuose.
4S (14.8V):Įprasta vidutinės-garantijos vartotojų ir lenktynių dronuose.
6S (22.2V):Standartas daugeliui profesionalių ir pramoninių dronų.
12S+ (44,4 V ir daugiau):Naudojamas didelės-galios, sunkiųjų{1}}pramoninių UAV. Aukštesnės įtampos sistemos yra efektyvesnės, nes sunaudoja mažiau srovės tam pačiam išėjimo galiai, todėl sumažėja šilumos gamyba.
Iškrovos rodiklis (C-Įvertinimas):C-vertinimas rodo didžiausią saugią nuolatinio iškrovimo srovę, palyginti su akumuliatoriaus talpa. Pavyzdžiui, 5000 mAh baterija, kurios įtampa yra 50 C, gali saugiai tiekti nuolatinę 250 A (5 Ah * 50 C) srovę. Didesnis C-klasis yra labai svarbus didelio našumo-dronams, kuriems reikalingas greitas energijos tiekimas. Dėl netinkamų C{11}}kategorijų gali nukristi įtampa, nestabilus skrydis ir perkaisti.
Vidinis pasipriešinimas (IR):Tai yra akumuliatoriaus atsparumo matas. Žemesnis IR yra geresnis, nes tai leidžia efektyviau perduoti energiją ir mažiau generuoti šilumą. Akumuliatoriui senstant, jo vidinė varža paprastai didėja, o tai rodo našumo ir talpos praradimą.
LiPoVS. Li-Jonas dronams
Nors abi yra ličio{0}}pagrįstos technologijos, LiPo ir Li-jonų baterijos pasižymi skirtingomis savybėmis, todėl jas galima naudoti įvairioms reikmėms. Daugeliui dinamiškų bepiločių orlaivių naudojimui tinkamiausias pasirinkimas yra LiPo baterijos, nes jos pasižymi žymiai didesniu išsikrovimo greičiu. Tai užtikrina greitą galios pliūpsnį, reikalingą kilimui, manevravimui ir naudingojo krovinio kėlimui. Nors li-jonų baterijos dažnai turi didesnę savitąją energiją (Wh/kg), kad kai kuriose srityse ilgiau ištvertų, LiPo baterijos užtikrina puikų reagavimą ir galios tankį, kurio reikia dinaminiam UAV skrydžiui.
