Как долго работают твердотельные батареи?

Как долго работают твердотельные батареи? 

Реалистичный ответ для операторов БПЛА

Количество циклов — это число, которое приводит большинство производителей аккумуляторов. 700 циклов. 800 циклов. Иногда больше. Для операторов БПЛА, пытающихся спланировать бюджеты на замену и графики управления парком, эта цифра полезна, но неполна. Что на самом деле важно, так это то, как эти циклы преобразуются в календарное время — и проживет ли батарея так долго, даже если вы не будете использовать ее так интенсивно.

Вот более полная картинатвердотельная батареяСрок службы коммерческих БПЛА.

Циклическая жизнь против календарной жизни: два разных часа

Каждая батарея работает на двух часах одновременно. Первый — это количество циклов — сколько раз он был полностью заряжен и разряжен. Второй — календарный возраст — как долго он существует, независимо от того, как долго он использовался.

Оба имеют значение. Твердотельная батарея БПЛА, рассчитанная на 800 циклов, по-прежнему стареет, даже когда находится на хранении. Электродные материалы медленно реагируют с электролитом. Литий мигрирует в небольших количествах даже без протекания тока. Батарея, хранившаяся в течение 3 лет, а затем введенная в эксплуатацию, не будет работать так же, как батарея, хранившаяся в течение 3 месяцев.

Твердотельные батареи имеют преимущество на обоих часах по сравнению с обычными аккумуляторами LiPo, но это преимущество более выражено на циклических часах, чем на календарных часах.

Срок службы в реальных условиях эксплуатации БПЛА

Цифры от 600 до 900 циклов, приведенные для коммерческих твердотельных аккумуляторов для БПЛА, соответствуют сохранению емкости более 80% в стандартизированных условиях испытаний. В реальных полевых условиях диапазон варьируется в зависимости от интенсивности работы аккумулятора.

По консервативной оценке твердотельных батарей БПЛА в типичных коммерческих операциях (умеренная скорость разряда, разумное управление температурой, хранение с частичной зарядкой между миссиями) практический срок службы составляет от 700 до 850 циклов, прежде чем сохранение емкости упадет ниже эксплуатационных пороговых значений для большинства профилей миссий.

Что это означает в календарных годах, полностью зависит от частоты цикла вашей работы:

Самолет, выполняющий 2 вылета в день, 5 дней в неделю, 50 недель в году, совершает примерно 500 циклов в год. При 750 рабочих циклах срок службы этой упаковки составляет примерно 18 месяцев до замены.

Самолет, выполняющий 1 вылет в день по одному и тому же графику, совершает 250 циклов в год, достигая той же отметки в 750 циклов примерно за 3 года.

Батарея при сезонной эксплуатации — 200 циклов в течение 6-месячного активного сезона — может достичь своего предела цикла через 3–4 года, но календарное старение начнет влиять на производительность раньше этого времени.

Срок хранения и календарный срок хранения

Твердотельные аккумуляторы при хранении разлагаются медленнее, чем аккумуляторы LiPo в аналогичных условиях. Снижение реактивности электролита, которое увеличивает срок службы твердотельных батарей, также замедляет процесс календарного старения, но не останавливает его.

Разумное ожидание для твердотельных аккумуляторов БПЛА в надлежащих условиях хранения — частичный заряд (от 40 до 60%), стабильная температура от 60 до 75°F, сухая среда — составляет от 3 до 5 лет, прежде чем ухудшение емкости станет эксплуатационным значимым. Это выгодно отличается от аккумуляторов LiPo, для которых более типичен срок хранения от 2 до 3 лет при бережных условиях.

Для сезонных операций или запасов резервных батарей такая расширенная стабильность хранения является значимым эксплуатационным преимуществом, помимо того, что отражают показатели срока службы.

Что сокращает продолжительность жизни быстрее, чем ожидалось

Оба часа работают быстрее при определенных условиях, которые контролируют операторы БПЛА:

Эксплуатация или хранение при высоких температурах ускоряют календарное старение независимо от количества циклов. Постоянная глубокая разрядка с остаточным зарядом ниже 20% ускоряет циклическое старение быстрее, чем умеренные профили разряда. Частая быстрая зарядка с максимальной номинальной скоростью зарядки без управления температурой одновременно сдвигает оба тактовых импульса вперед.

Твердотельные аккумуляторы переносят эти условия лучше, чем их LiPo-эквиваленты, но «выдерживать» — это не то же самое, что «неуязвимо». Преимущество в производительности уменьшается, когда условия эксплуатации постоянно плохие.

Планирование замены аккумуляторов для парка БПЛА

Для коммерческих операторов, формирующих годовой бюджет аккумуляторов: частота циклов определяет интервалы замены более точно, чем календарное время для парков с высокой загрузкой. Для автопарков с низкой загрузкой и сезонных операций календарное старение становится параллельным ограничением, которое следует учитывать наряду с подсчетом циклов.

ZYEBATTERYпредоставляет данные о сроке службы и рекомендации по сроку хранения для твердотельных литий-ионных и высокопроизводительных литий-полимерных аккумуляторов для БПЛА, поскольку планирование замены работает лучше всего, когда видны оба тактовых сигнала, а не только количество циклов в спецификации.