چگونه باتری های حالت جامد را در هواپیماهای بدون سرنشین مدیریت و نگهداری کنیم؟

بازار به سرعت از سیستم‌های باتری لیپو و لیتیوم یون سنتی دور می‌شود، زیرا پهپادهای تجاری، صنعتی و درجه سازمانی به استقامت بیشتر، ایمنی افزایش یافته، تحمل دما گسترده‌تر و قابلیت اطمینان بیشتر نیاز دارند.

باتری های حالت جامددر پهپادها به عنوان نسل بعدی سیستم های قدرت هوایی با کارایی بالا در نتیجه این تغییر مورد توجه قرار گرفته اند.

در مقایسه با شیمی معمولی، باتری های حالت جامد چگالی انرژی بیشتر، چرخه عمر طولانی تر و پایداری حرارتی بهتری را ارائه می دهند.

اما بدون مدیریت، نظارت و نگهداری مناسب، حتی پیچیده‌ترین باتری‌های حالت جامد نیز نمی‌توانند بهترین عملکرد را داشته باشند.

طول عمر پیش‌بینی‌شده باتری – یا خرابی زودهنگام – توسط تعدادی از عوامل از جمله دما، روش شارژ، الگوهای تخلیه، شرایط ذخیره‌سازی و مهم‌تر از همه، سیستم مدیریت باتری پیشرفته (BMS) تعیین می‌شود.

باتری های پهپادهای حالت جامد چیست؟

باتری های پهپاد حالت جامدباتری‌های مبتنی بر لیتیوم پیچیده هستند که از الکترولیت‌های جامد مانند سولفید، اکسید یا مواد پلیمری به جای الکترولیت مایع یا ژل معمولی استفاده می‌کنند.

بسته بندی سلولی محکم تر توسط این الکترولیت جامد امکان پذیر شده است، که همچنین خطر فرار حرارتی را کاهش می دهد و نشت داخلی را متوقف می کند.

ویژگی های کلیدی عبارتند از:

چگالی انرژی بالاتر - اغلب 30 تا 50٪ پتانسیل بیشتر از سیستم های الکترولیت مایع معاصر.

پایداری حرارتی عالی - افزایش ایمنی و عملکرد در گرما یا سرمای شدید.

طول عمر چرخه طولانی تر - بسیاری از طرح ها با کاهش ظرفیت کمتر می توانند بیش از 1000 چرخه باشند.

کاهش خطر آتش سوزی - عدم وجود الکترولیت مایع قابل اشتعال به طور قابل توجهی ایمنی عملیاتی پهپاد را بهبود می بخشد.

این ویژگی‌ها باعث می‌شود باتری‌های حالت جامد در پهپادها برای سکوهای هوایی با تقاضای بالا، مانند پهپادهای تحویل، سیستم‌های واکنش اضطراری، و پهپادهای بازرسی طولانی مدت، ایده‌آل باشند.

چه نوع باتری های پهپادی امروزه وجود دارد؟

مقایسه انواع مختلف باتری برای درک اهمیت فناوری حالت جامد ضروری است.

1. باتری های لیپو (لیتیوم پلیمر).

میزان تخلیه بالا

سبک وزن

به طور گسترده در هواپیماهای بدون سرنشین درجه یک سرگرمی و مصرفی استفاده می شود

نکات منفی: تورم، خطر آتش سوزی، عمر چرخه کوتاه تر

2. باتری های لیتیوم یون (اسوانه ای / کیسه ای).

چگالی انرژی بالاتر از LiPo

طول عمر بهتر

نکات منفی: نرخ تخلیه کمتر، خطر فرار حرارتی

3. باتری های حالت جامد

بالاترین چگالی انرژی پتانسیل

عمر چرخه طولانی

پایداری و ایمنی برتر

در حال حاضر هزینه بالاتر اما به سرعت در حال کاهش است

باتری‌های حالت جامد در هواپیماهای بدون سرنشین بهترین ترکیبی از دوام، ایمنی و اثربخشی طولانی‌مدت هزینه را در میان این گزینه‌ها، به‌ویژه برای عملیات هوانوردی تجاری، ارائه می‌دهند.

چرا به باتری های پهپادهای حالت جامد نیاز داریم؟

صنعت هواپیماهای بدون سرنشین بیش از ده سال است که از فناوری LiPo و Li-ion بهره برده است، اما با پیچیده‌تر شدن وظایف پهپاد، محدودیت‌های آنها آشکارتر شده است.

1. زمان پرواز محدود

زمان های طولانی پرواز را نمی توان بدون افزودن وزن و حجم توسط باتری های الکترولیت مایع پشتیبانی کرد.

2. خطرات ایمنی

برای بسته های LiPo، تورم، سوراخ شدن، آتش سوزی و فرار حرارتی همچنان خطرات جدی هستند.

3. طول عمر کوتاه

باتری های LiPo پس از 150 تا 300 چرخه به طور قابل توجهی تحلیل می روند و هزینه های عملیاتی را افزایش می دهند.

4. حساسیت به دما

به طور گسترده در هواپیماهای بدون سرنشین درجه یک سرگرمی و مصرفی استفاده می شود

5. نرخ شارژ آهسته برای پهپادهای استقامتی

سلول های LiPo/Li-ion در طول شارژ سریع به سرعت گرم می شوند که برای پهپادهای صنعتی مشکل ساز است.

هر پنج محدودیت توسط فناوری حالت جامد رفع می‌شوند و خلبانان پهپاد را قادر می‌سازند تا با خیال راحت محدودیت‌های عملکرد را آزمایش کنند.