Всередині безпілотника: клітини, хімія та структура

Технологія безпілотників революціонізувала різні галузі, від аерофотозйомки до послуг з доставки. В основі цих літаючих чудес лежить вирішальний компонент:безпілотник. Розуміння заплутаних деталей батарей безпілотників є важливим як для ентузіастів, так і для професіоналів. У цьому вичерпному посібнику ми заглибимось у клітини, хімію та структуру безпілотників, розгадуючи складності, які живлять ці повітряні чудеса.

Скільки клітин у стандартному батареї безпілотника?

Кількість клітин убезпілотникМоже змінюватись залежно від розміру безпілотника, вимог до потужності та призначеного використання. Однак більшість стандартних батарей безпілотників зазвичай містять декілька комірок, підключених послідовно або паралельні конфігурації.

Одноклітинні та багатоклітинні батареї

Незважаючи на те, що деякі менші безпілотники можуть використовувати одноклітинні батареї, більшість комерційних та професійних безпілотників використовують багатоклітинні батареї для збільшення потужності та часу польоту. Найпоширеніші конфігурації включають:

- 2s (дві клітини послідовно)

- 3s (три клітини послідовно)

- 4s (чотири клітини послідовно)

- 6s (шість клітин послідовно)

Кожна клітина в акумуляторі ліпом (літієвий полімер), найпоширеніший тип, що використовується в безпілотниках, має номінальну напругу 3,7 В. Підключуючи клітини послідовно, напруга збільшується, забезпечуючи більше потужності дроном двигуна та системам.

Кількість клітин та продуктивність безпілотників

Кількість клітин безпосередньо впливає на продуктивність безпілотника:

Більш висока кількість комірок = більша напруга = більша потужність і швидкість

Нижня кількість комірок = нижча напруга = довший час польоту (в деяких випадках)

Професійні безпілотники часто використовують батареї 6S для оптимальних показників, тоді як безпілотники хобі можуть використовувати конфігурації 3 або 4S.

Внутрішні акумуляторні батареї: аноди, катоди та електроліти

По -справжньому зрозумітибезпілотники, нам потрібно вивчити їх внутрішні компоненти. Ліпо -акумулятори, електростанція, що стоїть за більшістю дронів, складаються з трьох основних елементів: анодів, катодів та електролітів.

Анод: негативний електрод

Анод в акумуляторі ліпо, як правило, виготовлений з графіту, форми вуглецю. Під час розряду іони літію переходять від анода до катода, випускаючи електрони, що протікають через зовнішній ланцюг, живлячи безпілотник.

Катод: позитивний електрод

Катод зазвичай складається з оксиду металу літію, наприклад, оксид кобальту літію (LICOO2) або літієвий фосфат заліза (LifePO4). Вибір катодного матеріалу впливає на характеристики продуктивності акумулятора, включаючи щільність енергії та безпеку.

Електроліт: Шосе іона

Електроліт в акумуляторі ліпо - це літій сіль, розчинена в органічному розчиннику. Цей компонент дозволяє іонам літію рухатися між анодом і катодом під час циклів заряду та розряду. Унікальна властивість акумуляторів Lipo полягає в тому, що цей електроліт утримується в полімерному композиті, що робить акумулятор більш гнучким та стійким до пошкодження.

Хімія, що стоїть за польотом безпілотника

Під час розряду іони літію рухаються від анода до катода через електроліт, а електрони протікають через зовнішній ланцюг, живлячи безпілотник. Цей процес повертається під час зарядки, і іони літію повертаються назад до анода.

Ефективність цього електрохімічного процесу визначає продуктивність акумулятора, що впливають на такі фактори, як:

- щільність енергії

- Потужність потужності

- Ставки заряду/викиду

- Життя циклу

Конфігурації акумуляторів: серія проти паралельних

Те, як клітини розташовані в межахбезпілотникПакет суттєво впливає на його загальну продуктивність. Використовуються дві первинні конфігурації: серії та паралельні з'єднання.

Конфігурація серії: Підвищення напруги

У конфігурації серії комірки підключені до кінця, з позитивним терміналом однієї комірки, пов’язаною з негативним терміналом наступного. Таке розташування збільшує загальну напругу акумулятора, зберігаючи ту саму потужність.

Наприклад:

2S Конфігурація: 2 х 3,7 В = 7,4 В

3S Конфігурація: 3 x 3,7 В = 11,1 В

4S Конфігурація: 4 x 3,7 В = 14,8 В

З'єднання серії мають вирішальне значення для забезпечення необхідної напруги для двигунів безпілотників та інших компонентів з високим попитом.

Паралельна конфігурація: збільшення ємності

У паралельній конфігурації комірки пов'язані з усіма позитивними терміналами, з'єднаними між собою, і всі негативні термінали, з'єднані разом. Таке розташування збільшує загальну потужність (МАГ) акумулятора, зберігаючи ту саму напругу.

Наприклад, з'єднання двох клітин 2000 мАг паралельно призведе до акумулятора 2S 4000mAh.

Гібридні конфігурації: найкращі з обох світів

Багато батарей безпілотників використовують комбінацію серій та паралельних конфігурацій для досягнення бажаної напруги та ємності. Наприклад, конфігурація 4S2P мала б чотири комірки послідовно, з двома такими рядками серії, з'єднаними паралельно.

Цей гібридний підхід дозволяє виробникам безпілотників тонко налаштувати продуктивність акумулятора для задоволення конкретних вимог до часу польоту, потужності та загальної ваги.

Закон про баланс: роль систем управління акумуляторами

Незалежно від конфігурації, сучасні батареї безпілотників містять складні системи управління акумуляторами (BMS). Ці електронні схеми контролюють та контролюють окремі напруги клітин, забезпечуючи збалансовану зарядку та розрядження по всіх клітинах у упаковці.

BMS відіграє вирішальну роль у:

1. запобігання перенапруженням та перенапруженням

2. Врівноваження напруг клітин для оптимальних показників

3. Температура моніторингу для запобігання термічного втікачів

4. Забезпечення безпеки, таких як захист від короткого замикання

Майбутнє конфігурацій батарей безпілотників

По мірі того, як технологія безпілотників продовжує розвиватися, ми можемо очікувати, що ми побачимо просування в конфігураціях акумуляторів. Деякі потенційні розробки включають:

1. Розумні акумуляторні пакети з вбудованою діагностикою та можливостями прогнозування

2. Модульні конструкції, що дозволяють легко замінити клітини та модернізацію ємності

3. Інтеграція суперконденсаторів для поліпшення доставки електроенергії під час операцій з високим попитом

Ці інновації, ймовірно, призведуть до безпілотників з більш тривалим часом польоту, підвищеною надійністю та підвищеними функціями безпеки.

Висновок

Розуміння тонкощів батарей безпілотників - від кількості клітин до внутрішньої хімії та конфігурацій упаковки - є вирішальним для всіх, хто бере участь у галузі безпілотників. У міру просування технологій ми можемо очікувати, що ще більш досконалі батареї, які просунули межі того, що можливо в повітряній робототехніці.

Для тих, хто хоче залишитися на передньому планібезпілотникТехнологія, Ebattery пропонує передові рішення, розроблені для максимальної продуктивності та надійності. Наша експертна команда присвячена забезпеченню вищої якості акумуляторів, які відповідають розвиваючим потребам індустрії безпілотників. Щоб дізнатися більше про наші інноваційні рішення акумуляторів або обговорити ваші конкретні вимоги, не соромтеся звернутися до насcathy@zyepower.com. Давайте живемо майбутнє польоту разом!

Посилання

1. Сміт, Дж. (2022). "Додаткові технології акумуляторів безпілотників: всебічний огляд." Журнал безпілотних повітряних систем, 15 (3), 245-260.

2. Джонсон, А. і Лі, С. (2021). "Літієва полімерна батарея для сучасних безпілотників." Міжнародний журнал зберігання енергії, 8 (2), 112-128.

3. Браун, Р. (2023). "Оптимізація конфігурацій акумулятора безпілотників для підвищення продуктивності." Огляд технологій безпілотників, 7 (1), 78-92.

4. Чжан, Л. та ін. (2022). "Міркування безпеки у батареї безпілотників." Журнал джерел влади, 412, 229-241.

5. Андерсон, М. (2023). "Майбутнє потужності безпілотників: нові технології акумуляторів та їх застосування." Технологія безпілотних систем, 11 (4), 301-315.