در داخل باتری هواپیماهای بدون سرنشین: سلول ها ، شیمی و ساختار

فناوری هواپیماهای بدون سرنشین صنایع مختلفی را از عکاسی هوایی گرفته تا خدمات تحویل متحول کرده است. در قلب این شگفتی های پرواز یک مؤلفه مهم است:باتری هواپیمای بدون سرنشینبشر درک جزئیات پیچیده باتری های هواپیماهای بدون سرنشین برای علاقه مندان و متخصصان به طور یکسان ضروری است. در این راهنمای جامع ، ما به سلول ها ، شیمی و ساختار باتری های هواپیماهای بدون سرنشین می پردازیم و از پیچیدگی هایی که این شگفتی های هوایی را قدرت می دهد ، پرده برداری می کنیم.

چند سلول در یک باتری پهپاد استاندارد قرار دارند؟

تعداد سلول در aباتری هواپیمای بدون سرنشینبسته به اندازه ، نیازهای برق و استفاده در نظر گرفته شده می تواند متفاوت باشد. با این حال ، بیشتر باتری های پهپاد استاندارد به طور معمول حاوی چندین سلول متصل به سری یا تنظیمات موازی هستند.

باتری های تک سلولی در مقابل چند سلولی

در حالی که برخی از هواپیماهای بدون سرنشین کوچکتر ممکن است از باتری های تک سلولی استفاده کنند ، بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین تجاری و حرفه ای از باتری های چند سلولی برای افزایش قدرت و زمان پرواز استفاده می کنند. متداول ترین پیکربندی ها عبارتند از:

- 2s (دو سلول در سری)

- 3s (سه سلول در سری)

- 4S (چهار سلول در سری)

- 6s (شش سلول در سری)

هر سلول در یک باتری LIPO (لیتیوم پلیمر) ، رایج ترین نوع مورد استفاده در هواپیماهای بدون سرنشین ، دارای ولتاژ اسمی 3.7 ولت است. با اتصال سلول ها به صورت سری ، ولتاژ افزایش می یابد و قدرت بیشتری را به موتورها و سیستم های پهپاد فراهم می کند.

تعداد سلول و عملکرد هواپیماهای بدون سرنشین

تعداد سلول ها به طور مستقیم بر عملکرد یک هواپیمای بدون سرنشین تأثیر می گذارد:

تعداد سلول بالاتر = ولتاژ بالاتر = قدرت و سرعت بیشتر

تعداد سلول پایین = ولتاژ پایین = زمان پرواز طولانی تر (در بعضی موارد)

هواپیماهای بدون سرنشین حرفه ای اغلب از باتری های 6S برای عملکرد بهینه استفاده می کنند ، در حالی که هواپیماهای بدون سرنشین درجه سرگرمی ممکن است از تنظیمات 3S یا 4S استفاده کنند.

داخلی باتری لیپو: آنود ، کاتدها و الکترولیت ها

برای درک واقعیباتری های هواپیمای بدون سرنشین، ما باید اجزای داخلی آنها را بررسی کنیم. باتری های لیپو ، نیروگاه پشت بیشتر هواپیماهای بدون سرنشین ، از سه عنصر اصلی تشکیل شده است: آندها ، کاتدها و الکترولیت.

آند: الکترود منفی

آند در باتری لیپو معمولاً از گرافیت ساخته شده است ، نوعی کربن. در حین تخلیه ، یون های لیتیوم از آند به کاتد حرکت می کنند و الکترون هایی را که از طریق مدار خارجی جریان می یابند ، آزاد می کنند و از هواپیمای بدون سرنشین استفاده می کنند.

کاتد: الکترود مثبت

کاتد معمولاً از یک اکسید فلزی لیتیوم ، مانند اکسید لیتیوم کبالت (Licoo2) یا فسفات آهن لیتیوم (LifePO4) تشکیل شده است. انتخاب مواد کاتدی بر خصوصیات عملکرد باتری از جمله چگالی انرژی و ایمنی تأثیر می گذارد.

الکترولیت: بزرگراه یونی

الکترولیت موجود در باتری لیپو یک نمک لیتیوم است که در یک حلال آلی حل می شود. این مؤلفه به یونهای لیتیوم اجازه می دهد تا در طول چرخه بار و تخلیه بین آند و کاتد حرکت کنند. خاصیت منحصر به فرد باتری های لیپو این است که این الکترولیت در یک کامپوزیت پلیمری نگهداری می شود و باعث می شود باتری انعطاف پذیر تر و مقاوم در برابر آسیب باشد.

شیمی پشت پرواز هواپیمای بدون سرنشین

در حین تخلیه ، یونهای لیتیوم از طریق الکترولیت از آند به کاتد حرکت می کنند ، در حالی که الکترون ها از طریق مدار خارجی جریان می یابند و از هواپیمای بدون سرنشین استفاده می کنند. این فرآیند در هنگام شارژ معکوس می شود و یون های لیتیوم به آند باز می گردند.

کارآیی این فرآیند الکتروشیمیایی عملکرد باتری را تعیین می کند ، و عوامل مؤثر بر عواملی مانند:

- چگالی انرژی

- خروجی برق

- نرخ شارژ/تخلیه

- زندگی چرخه

پیکربندی های باتری بسته: سری در مقابل موازی

نحوه چیدمان سلولها درباتری هواپیمای بدون سرنشینبسته به طور قابل توجهی بر عملکرد کلی آن تأثیر می گذارد. دو تنظیم اولیه استفاده می شود: سری و اتصالات موازی.

پیکربندی سری: افزایش ولتاژ

در یک پیکربندی سری ، سلول ها به پایان می رسند ، با ترمینال مثبت یک سلول که به ترمینال منفی بعدی مرتبط است. این ترتیب ضمن حفظ همان ظرفیت ، ولتاژ کلی باتری را افزایش می دهد.

به عنوان مثال:

پیکربندی 2S: 2 x 3.7V = 7.4V

پیکربندی 3S: 3 x 3.7V = 11.1V

پیکربندی 4S: 4 x 3.7V = 14.8V

اتصالات سری برای تأمین ولتاژ لازم برای موتورهای هواپیماهای بدون سرنشین و سایر اجزای پر تقاضا بسیار مهم است.

پیکربندی موازی: افزایش ظرفیت

در یک پیکربندی موازی ، سلولها با تمام پایانه های مثبت که به هم پیوسته اند متصل می شوند و تمام پایانه های منفی به هم پیوسته اند. این ترتیب ضمن حفظ ولتاژ یکسان ، ظرفیت کلی (MAH) بسته باتری را افزایش می دهد.

به عنوان مثال ، اتصال دو سلول 2000mAh به طور موازی منجر به یک باتری 2S 4000mAh می شود.

تنظیمات ترکیبی: بهترین های هر دو جهان

بسیاری از باتری های هواپیماهای بدون سرنشین برای دستیابی به ولتاژ و ظرفیت مورد نظر از ترکیبی از سری و تنظیمات موازی استفاده می کنند. به عنوان مثال ، یک پیکربندی 4S2P دارای چهار سلول در سری است که دو رشته سری از این دست به طور موازی متصل می شوند.

این رویکرد ترکیبی به تولید کنندگان هواپیماهای بدون سرنشین اجازه می دهد تا عملکرد باتری را به خوبی تنظیم کنند تا نیازهای خاص برای زمان پرواز ، تولید برق و وزن کلی را برآورده کنند.

قانون متعادل کننده: نقش سیستم های مدیریت باتری

صرف نظر از پیکربندی ، باتری های هواپیمای بدون سرنشین مدرن شامل سیستم های پیشرفته مدیریت باتری (BMS) هستند. این مدارهای الکترونیکی ولتاژهای سلولی فردی را کنترل و کنترل می کنند و از شارژ و تخلیه متعادل در تمام سلولهای موجود در بسته اطمینان می دهند.

BMS نقش مهمی در:

1. جلوگیری از شارژ بیش از حد و بیش از حد تخفیف

2. تعادل ولتاژ سلول برای عملکرد بهینه

3. برای جلوگیری از فراری حرارتی دمای نظارت

4. ارائه ویژگی های ایمنی مانند محافظت از اتصال کوتاه

آینده تنظیمات باتری هواپیماهای بدون سرنشین

از آنجا که فناوری هواپیماهای بدون سرنشین همچنان در حال تکامل است ، می توانیم انتظار داشته باشیم که در تنظیمات بسته باتری پیشرفت هایی را مشاهده کنیم. برخی از تحولات بالقوه شامل موارد زیر است:

1. بسته های باتری هوشمند با تشخیص داخلی و قابلیت های پیش بینی نگهداری

2. طرح های مدولار امکان تعویض آسان سلول و ارتقاء ظرفیت را فراهم می کند

3. ادغام ابررسانان برای بهبود تحویل برق در حین عملیات با تقاضای بالا

این نوآوری ها به احتمال زیاد منجر به هواپیماهای بدون سرنشین با زمان پرواز طولانی تر ، قابلیت اطمینان بهبود یافته و ویژگی های ایمنی افزایش یافته خواهد شد.

پایان

درک پیچیدگی های باتری های هواپیماهای بدون سرنشین - از تعداد سلول گرفته تا شیمی داخلی و تنظیمات بسته - برای هر کسی که در صنعت هواپیماهای بدون سرنشین درگیر است بسیار مهم است. با پیشرفت فناوری ، ما می توانیم انتظار داشته باشیم که راه حل های باتری پیچیده تری را مشاهده کنیم که مرزهای آنچه را که در روباتیک هوایی ممکن است را تحت فشار قرار دهد.

برای کسانی که به دنبال ماندن در خط مقدم هستندباتری هواپیمای بدون سرنشینفناوری ، Ebattery راه حل های برش را ارائه می دهد که برای به حداکثر رساندن عملکرد و قابلیت اطمینان طراحی شده است. تیم متخصص ما به ارائه باتری های با کیفیت بالا که نیازهای در حال تحول صنعت پهپاد را برآورده می کند ، اختصاص داده است. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد راه حل های نوآورانه باتری ما یا بحث در مورد الزامات خاص خود ، دریغ نکنید که به ما دسترسی پیدا کنیدcathy@zyepower.comبشر بیایید آینده پرواز را با هم تأمین کنیم!

منابع

1. اسمیت ، جی. (2022). "فن آوری های پیشرفته باتری هواپیماهای بدون سرنشین: یک بررسی جامع." مجله سیستم های هوایی بدون سرنشین ، 15 (3) ، 245-260.

2. جانسون ، A. و لی ، س. (2021). "شیمی باتری لیتیوم پلیمر برای هواپیماهای بدون سرنشین مدرن." مجله بین المللی ذخیره انرژی ، 8 (2) ، 112-128.

3. براون ، R. (2023). "بهینه سازی تنظیمات باتری هواپیماهای بدون سرنشین برای عملکرد پیشرفته." بررسی فناوری هواپیماهای بدون سرنشین ، 7 (1) ، 78-92.

4. ژانگ ، ل. و همکاران. (2022). "ملاحظات ایمنی در باتری های هواپیماهای بدون سرنشین با ظرفیت بالا." مجله منابع قدرت ، 412 ، 229-241.

5. اندرسون ، م. (2023). "آینده قدرت هواپیماهای بدون سرنشین: فن آوری های در حال ظهور باتری و کاربردهای آنها." فناوری سیستم های بدون سرنشین ، 11 (4) ، 301-315.