Drono akumuliatoriaus viduje: ląstelės, chemija ir struktūra

Dronų technologija sukėlė revoliuciją įvairiose pramonės šakose, pradedant nuo oro fotografijos ir baigiant pristatymo paslaugomis. Šių skraidančių stebuklų centre yra lemiamas komponentas:Drono baterija. Suprasti sudėtingas dronų baterijų detales yra būtina tiek entuziastams, tiek specialistams. Šiame išsamiame vadove mes pasineriame į dronų baterijų ląsteles, chemiją ir struktūrą, išaiškindami sudėtingumą, kuris maitina šiuos iš oro stebuklus.

Kiek ląstelių yra standartinėje drono akumuliatoriuje?

Ląstelių skaičius aDrono baterijaGali skirtis priklausomai nuo drono dydžio, galios reikalavimų ir numatyto naudojimo. Tačiau daugumoje standartinių dronų baterijų paprastai yra kelios ląstelės, sujungtos iš eilės ar lygiagrečių konfigūracijų.

Vienos ląstelės ir kelių ląstelių baterijos

Nors kai kurie mažesni dronai gali naudoti vienaląsčių baterijas, dauguma komercinių ir profesionalių dronų naudoja kelių ląstelių baterijas, kad padidintų energijos ir skrydžio laiką. Dažniausios konfigūracijos apima:

- 2S (dvi ląstelės iš eilės)

- 3S (trys ląstelės iš eilės)

- 4s (keturios ląstelės iš eilės)

- 6S (šešios ląstelės iš eilės)

Kiekvienoje LIPO (ličio polimero) akumuliatoriaus ląstelėje, dažniausiai pasitaikančioje dronuose naudojamas tipas, nominalioji įtampa yra 3,7 V. Jungiant ląsteles iš eilės, įtampa didėja, suteikdama daugiau galios drono varikliams ir sistemoms.

Ląstelių skaičius ir drono našumas

Ląstelių skaičius tiesiogiai daro įtaką drono našumui:

Didesnis ląstelių skaičius = aukštesnė įtampa = daugiau galios ir greičio

Mažesnis ląstelių skaičius = mažesnė įtampa = ilgesnis skrydžio laikas (kai kuriais atvejais)

Profesionalūs dronai dažnai naudoja 6S baterijas, kad optimalus našumas, o pomėgių klasės dronai gali naudoti 3S ar 4S konfigūracijas.

LIPO akumuliatoriaus vidiniai: anodai, katodai ir elektrolitai

Tikrai suprastiDronų baterijos, turime ištirti jų vidinius komponentus. „Lipo“ baterijos, daugumos dronų jėgainė, sudaro trys pagrindiniai elementai: anodai, katodai ir elektrolitai.

Anodas: neigiamas elektrodas

„Lipo“ akumuliatoriaus anodas paprastai pagamintas iš grafito, anglies formos. Išleidimo metu ličio jonai juda iš anodo į katodą, išlaisvindami elektronus, tekančius per išorinę grandinę, maitindami droną.

Katodas: teigiamas elektrodas

Katodą paprastai sudaro ličio metalo oksidas, pavyzdžiui, ličio kobalto oksidas (LiCoo2) arba ličio geležies fosfatas (LIFEPO4). Katodos medžiagos pasirinkimas turi įtakos akumuliatoriaus veikimo charakteristikoms, įskaitant energijos tankį ir saugumą.

Elektrolitas: jonų greitkelis

Lipo akumuliatoriaus elektrolitas yra ličio druska, ištirpusi organiniame tirpiklyje. Šis komponentas leidžia ličio jonams judėti tarp anodo ir katodo įkrovos ir iškrovos ciklų metu. Unikali „Lipo“ baterijų savybė yra ta, kad šis elektrolitas laikomas polimero kompozicijoje, todėl akumuliatorius tampa lankstesnis ir atsparesnis pažeidimams.

Chemija už drono skrydžio

Išleidimo metu ličio jonai juda iš anodo į katodą per elektrolitą, o elektronai teka per išorinę grandinę, maitindami droną. Šis procesas įkrovimo metu keičiasi, o ličio jonai grįžta į anodą.

Šio elektrocheminio proceso efektyvumas lemia akumuliatoriaus veikimą, darančius įtaką tokiems veiksniams kaip:

- Energijos tankis

- Galia

- Įkrovimo/iškrovos normos

- Ciklo gyvenimas

Akumuliatoriaus paketo konfigūracijos: serija ir lygiagrečiai

Kaip ląstelės išdėstomos aDrono baterijaPakuotė daro didelę įtaką jos bendrajam rezultatui. Naudojamos dvi pagrindinės konfigūracijos: serijos ir lygiagrečios jungtys.

Serijos konfigūracija: įtampos padidinimas

Serijos konfigūracijoje ląstelės yra sujungtos nuo galo iki galo, kai vienos ląstelės teigiamas gnybtas yra sujungtas su neigiamu kito gnybte. Šis išdėstymas padidina bendrą akumuliatoriaus įtampą, išlaikant tą pačią talpą.

Pavyzdžiui:

2S konfigūracija: 2 x 3,7 V = 7,4 V

3S konfigūracija: 3 x 3,7 V = 11,1 V

4S konfigūracija: 4 x 3,7 V = 14,8 V

Serijos jungtys yra labai svarbios norint užtikrinti reikalingą įtampą galios dronų varikliams ir kitiems didelės paklausos komponentams.

Lygiagrečia konfigūracija: talpos padidėjimas

Lygiagrečioje konfigūracijoje ląstelės yra sujungtos su visais teigiamais gnybtais, sujungtais ir visi neigiami gnybtai, sujungti. Šis išdėstymas padidina bendrą akumuliatoriaus talpą (MAH), išlaikant tą pačią įtampą.

Pavyzdžiui, sujungus dvi 2000 mAh ląsteles lygiagrečiai, būtų 2S 4000 mAh akumuliatoriaus paketas.

Hibridinės konfigūracijos: geriausia iš abiejų pasaulių

Daugelyje dronų baterijų naudojama serijų ir lygiagrečių konfigūracijų derinys, kad pasiektų norimą įtampą ir talpą. Pvz., 4S2P konfigūracija turėtų keturias ląsteles iš eilės, o dvi tokios serijos eilutės yra sujungtos lygiagrečiai.

Šis hibridinis metodas leidžia dronų gamintojams tiksliai suderinti akumuliatoriaus veikimą, kad būtų patenkinti specifiniai skrydžio laiko, galios ir bendro svorio reikalavimai.

Balansavimo aktas: akumuliatorių valdymo sistemų vaidmuo

Nepriklausomai nuo konfigūracijos, šiuolaikinėse dronų baterijose yra sudėtingos akumuliatorių valdymo sistemos (BMS). Šios elektroninės grandinės stebi ir kontroliuoja atskiras ląstelių įtampas, užtikrindami subalansuotą įkrovimą ir išleidimą per visas pakuotės ląsteles.

BMS vaidina lemiamą vaidmenį:

1. Užkirsti kelią per dideliam įkrovimui

2. Ląstelių įtampos balansavimas, kad būtų galima optimaliai našumui

3. Stebėjimo temperatūra, kad būtų išvengta šilumos bėgimo

4. Saugos funkcijų, tokių kaip apsauga nuo trumpojo jungimo, teikimas

Drono akumuliatoriaus konfigūracijų ateitis

Drono technologijai tobulėjant, galime tikėtis, kad akumuliatoriaus pakuotės konfigūracijose bus pasiektos pažangos. Kai kurie galimi pokyčiai apima:

1. Išmaniosios baterijos paketai su įmontuota diagnostika ir numatomomis priežiūros galimybėmis

2. Moduliniai dizainai, leidžiantys lengvai pakeisti ląsteles ir atnaujinti talpą

3. Superkondensatorių integracija, siekiant pagerinti energijos tiekimą didelės paklausos operacijose

Šios naujovės greičiausiai sukels dronus su ilgesniu skrydžio laiku, pagerėjusiu patikimumu ir sustiprintos saugos funkcijos.

Išvada

Suprasti dronų baterijų painiavą - nuo ląstelių skaičiavimo iki vidinės chemijos ir pakuotės konfigūracijų - labai svarbu visiems, dalyvaujantiems dronų pramonėje. Tobulėjant technologijoms, galime tikėtis, kad pamatysime dar sudėtingesnius akumuliatorių sprendimus, kurie nustumia tai, kas įmanoma robotikoje iš oro.

Tiems, kurie nori likti priešakyjeDrono baterijaTechnologija, „Ebattery“ siūlo moderniausius sprendimus, skirtus maksimaliai padidinti našumą ir patikimumą. Mūsų ekspertų komanda yra skirta pateikti aukščiausios kokybės baterijas, kurios patenkina besikeičiančius dronų pramonės poreikius. Norėdami sužinoti daugiau apie mūsų novatoriškus akumuliatorių sprendimus ar aptarti savo konkrečius reikalavimus, nedvejodami susisiekite su mumiscathy@zyepower.com. Įgalinkime skrydžio ateitį kartu!

Nuorodos

1. Smith, J. (2022). "Pažangios drono akumuliatorių technologijos: išsami apžvalga". Nepilotuojamų oro sistemų žurnalas, 15 (3), 245–260.

2. Johnsonas, A. ir Lee, S. (2021). "Ličio polimerų akumuliatorių chemija šiuolaikiniams dronams." Tarptautinis energijos saugojimo žurnalas, 8 (2), 112–128.

3. Brown, R. (2023). "Drono akumuliatoriaus konfigūracijų optimizavimas, siekiant padidinti našumą." „Drone Technology Review“, 7 (1), 78–92.

4. Zhang, L. et al. (2022). "Saugos aspektai didelės talpos dronų baterijose". Žurnalas „Power Sources“, 412, 229–241.

5. Andersonas, M. (2023). "Drono galios ateitis: kylančios akumuliatorių technologijos ir jų programos". Bepilotų sistemų technologija, 11 (4), 301-315.