Внутри батареи беспилотника: ячейки, химия и структура

Технология беспилотников произвела революцию в различных отраслях, от аэрофотосъемки до услуг доставки. В основе этих летающих чудес лежит важнейший компонент:батарея беспилотникаПолем Понимание сложных деталей батарей беспилотников имеет важное значение как для энтузиастов, так и для профессионалов. В этом комплексном руководстве мы углубимся в ячейки, химию и структуру батарей беспилотников, распутывая сложности, которые питают эти воздушные чудеса.

Сколько ячеек находится в стандартной батарее беспилотника?

Количество ячеек вбатарея беспилотникаможет варьироваться в зависимости от размера беспилотника, требований к питанию и предполагаемого использования. Тем не менее, большинство стандартных беспилотников обычно содержат несколько ячеек, подключенных последовательно или параллельными конфигурациями.

Одноклеточные и многоклеточные батареи

В то время как некоторые меньшие беспилотники могут использовать одноклеточные батареи, большинство коммерческих и профессиональных беспилотников используют многоклеточные батареи для повышения мощности и времени полета. Наиболее распространенные конфигурации включают:

- 2s (две ячейки последовательно)

- 3S (три ячейки последовательно)

- 4s (четыре ячейки последовательно)

- 6S (шесть ячеек последовательно)

Каждая ячейка в литии (литий -полимер), наиболее распространенный тип, используемый в беспилотниках, имеет номинальное напряжение 3,7 В. Собирая ячейки последовательно, напряжение увеличивается, обеспечивая большую мощность двигателям и системам беспилотника.

Производительность клеток и производительность дронов

Количество ячеек напрямую влияет на производительность дрона:

Более высокое количество клеток = более высокое напряжение = больше мощности и скорости

Более низкий счет ячеек = более низкое напряжение = более длительное время полета (в некоторых случаях)

Профессиональные беспилотники часто используют батареи 6S для оптимальной производительности, в то время как беспилотники класса хобби могут использовать конфигурации 3S или 4S.

Липо аккумулятора: аноды, катоды и электролиты

Чтобы по -настоящему понятьбатареи беспилотников, нам нужно изучить их внутренние компоненты. Батареи липо, электростанция позади большинства дронов, состоят из трех основных элементов: анодов, катодов и электролитов.

Анод: отрицательный электрод

Анод в батареи Lipo обычно изготовлен из графита, формы углерода. Во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду, выпуская электроны, которые протекают через внешнюю цепь, питая дрон.

Катод: положительный электрод

Катод обычно состоит из оксида литиевого металла, такого как оксид лития кобальта (LICOO2) или литий -фосфат (LIFEPO4). Выбор катодного материала влияет на характеристики производительности батареи, включая плотность энергии и безопасность.

Электролит: Ионное шоссе

Электролит в батареи Lipo представляет собой литиевую соль, растворенную в органическом растворителе. Этот компонент позволяет ионам лития перемещаться между анодом и катодом во время циклов заряда и разряда. Уникальное свойство батарей Lipo заключается в том, что этот электролит удерживается в полимерном композите, что делает батарею более гибкой и устойчивой к повреждению.

Химия, стоящая за рейсом беспилотника

Во время разряда ионы лития перемещаются от анода к катоду через электролит, в то время как электроны протекают через внешнюю цепь, питая дрон. Этот процесс меняется во время зарядки, и ионы лития возвращаются к аноду.

Эффективность этого электрохимического процесса определяет производительность батареи, влияющие на такие факторы, как:

- плотность энергии

- Вывод мощности

- Ставки заряда/сброса

- Цикл жизни

Конфигурации аккумулятора: серия против параллельной

Как клеток расположены в пределахбатарея беспилотникаПакет значительно влияет на его общую производительность. Используются две основные конфигурации: серии и параллельные соединения.

Конфигурация серии: повышение напряжения

В последовательной конфигурации ячейки подключены сквозным, с положительным терминалом одной ячейки, связанной с отрицательным терминалом следующего. Такое расположение увеличивает общее напряжение аккумулятора при сохранении той же емкости.

Например:

2S Конфигурация: 2 x 3,7 В = 7,4 В

3S Конфигурация: 3 x 3,7 В = 11,1 В.

4S Конфигурация: 4 x 3,7 В = 14,8 В

Серии подключений имеют решающее значение для обеспечения необходимого напряжения для мощных двигателей дронов и других компонентов с высоким спросом.

Параллельная конфигурация: увеличение емкости

В параллельной конфигурации ячейки связаны со всеми положительными терминалами, соединенными вместе, и все отрицательные терминалы объединяются. Такое расположение увеличивает общую емкость (MAH) аккумулятора при сохранении того же напряжения.

Например, подключение двух ячеек 2000 мАч параллельно приведет к аккумулятору 2S 4000 мАч.

Гибридные конфигурации: лучшие из обоих миров

Многие батареи беспилотников используют комбинацию серийных и параллельных конфигураций для достижения желаемого напряжения и емкости. Например, конфигурация 4S2P будет иметь четыре ячейки последовательно, с двумя такими серийными строками, соединенными параллельно.

Этот гибридный подход позволяет производителям беспилотников выполнять тонкую настройку аккумуляторов, чтобы удовлетворить конкретные требования к времени полета, выходной мощности и общего веса.

Закон о балансировании: роль систем управления аккумуляторами

Независимо от конфигурации, современные батареи беспилотников включают сложные системы управления батареями (BMS). Эти электронные схемы контролируют и контролируют отдельные напряжения ячейки, обеспечивая сбалансированную зарядку и разгрузку во всех ячеек в упаковке.

BMS играет решающую роль в:

1. Предотвращение переподготовки и переоборудования

2. Сбалансирование напряжений ячеек для оптимальной производительности

3. Мониторинг температуры, чтобы предотвратить термический сбег

4. Предоставление функций безопасности, таких как защита короткого замыкания

Будущее конфигурации батареи беспилотников

Поскольку технология беспилотников продолжает развиваться, мы можем ожидать достижения достижений в конфигурациях аккумулятора. Некоторые потенциальные события включают в себя:

1. Умные аккумуляторные батареи со встроенной диагностикой и предсказательными возможностями обслуживания

2. Модульные конструкции, позволяющие легко заменить ячейки и обновления емкости

3. Интеграция суперконденсаторов для улучшения доставки энергии во время операций с высоким спросом

Эти инновации, скорее всего, приведут к беспилотникам с более длительным временем полета, повышению надежности и повышению функций безопасности.

Заключение

Понимание тонкостей беспилотных батарей - от количества ячеек до внутренней химии и конфигураций упаковки - имеет решающее значение для всех, кто участвует в промышленности беспилотников. По мере продвижения технологий мы можем ожидать еще более сложных решений для батареи, которые раздвигают границы того, что возможно в воздушной робототехнике.

Для тех, кто хочет остаться в авангардебатарея беспилотникаТехнология, Ebattery предлагает передовые решения, предназначенные для максимизации производительности и надежности. Наша экспертная команда посвящена предоставлению высококачественных батарей, которые отвечают развивающимся потребностям индустрии беспилотников. Чтобы узнать больше о наших инновационных решениях для батареи или обсудить ваши конкретные требования, не стесняйтесь обращаться к нам вcathy@zyepower.comПолем Давайте питаем будущее полета вместе!

Ссылки

1. Смит, Дж. (2022). «Усовершенствованные технологии батареи беспилотников: всесторонний обзор». Журнал беспилотных летательных систем, 15 (3), 245-260.

2. Джонсон, А. и Ли, С. (2021). «Химия лития полимерных аккумуляторов для современных дронов». Международный журнал хранения энергии, 8 (2), 112-128.

3. Браун, Р. (2023). «Оптимизация конфигураций батареи беспилотников для повышения производительности». Обзор технологии беспилотников, 7 (1), 78-92.

4. Чжан, Л. и соавт. (2022). «Соображения безопасности в батареях беспилотников высокой емкости». Журнал источников питания, 412, 229-241.

5. Андерсон, М. (2023). «Будущее питания беспилотников: новые технологии батареи и их применение». Технология беспилотных систем, 11 (4), 301-315.