In che modo la batteria drone influisce sulle prestazioni UAV/drone?

Con l'applicazione diffusa didroniNella fotografia aerea, nella protezione delle colture, nella logistica, nelle ispezioni delle linee elettriche e in altri campi, le loro capacità di prestazione stanno ricevendo una crescente attenzione. Come "cuore energetico" del drone, la batteria non solo funge da fonte di energia, ma determina anche direttamente la durata del volo, la stabilità, la capacità del carico utile e la sicurezza operativa, rendendolo un fattore critico che influenza le prestazioni complessive del drone.

Endurance: il "gioco di tempo" tra capacità della batteria e densità di energia

La resistenza di un drone è determinata principalmente dalla capacità della batteria (misurata in MAH) e dalla densità di energia (misurata in WH/kg). Gli attuali droni di grado di consumo in genere utilizzano batterie al litio con capacità che vanno da 2000 a 5000 mAH e densità energetiche intorno a 150-200 WH/kg, con conseguenti tempi di volo generalmente tra 20 e 30 minuti.

I droni di livello industriale, tuttavia, impiegano batterie di potenza ad alta capacità e ad alta energia per soddisfare richieste operative estese Alcune batterie al litio raggiungono una densità energetica superiore a 250 WH/kg. Combinato con sistemi di gestione delle batterie ottimizzati (BMS), la resistenza di volo può superare un'ora.

Una maggiore capacità non è sempre migliore; Il consumo di peso e energia deve essere bilanciato.

L'aumento della capacità della batteria per superare i limiti di peso può intensificare il carico del motore, accorciando potenzialmente la resistenza.

Il funzionamento stabile dei motori dei droni e dei sistemi di controllo del volo si basa sull'uscita di tensione costante. Quando la capacità della batteria scende al di sotto del 20%, le scarse prestazioni di scarica possono causare un collasso a tensione rapida. Ciò porta a velocità motorie instabili, con conseguenti frullati del corpo, ritardi di controllo, perdita di altitudine e nei casi gravi, perdita di controllo.

Molti droni presentano motori e controller di velocità elettronica (ESC) ottimizzati per livelli di tensione più elevati. Questi componenti sono progettati per utilizzare meglio la potenza disponibile, migliorando l'efficienza energetica. Riducendo gli sprechi di energia e ottimizzando l'utilizzo dell'energia, le batterie ad alta tensione possono aiutare indirettamente a prolungare i tempi di volo, specialmente se abbinati a sistemi avanzati di gestione dell'energia.

Sia la tensione che la capacità svolgono ruoli cruciali nelle prestazioni della batteria dei droni, ma incidono sulle prestazioni della batteria in modo diverso.

La tensione determina l'uscita di potenza, influenzando la velocità e le prestazioni del drone. La capacità, d'altra parte, determina la durata di questo potere. In poche parole, la tensione regola la velocità con cui viene consumata l'energia, mentre la capacità determina quanto tempo può funzionare il drone a tale velocità. Rafforzare il giusto equilibrio tra tensione e capacità è la chiave per ottimizzare le prestazioni dei droni per requisiti specifici. La capacità eccessiva con una tensione insufficiente porta a prestazioni ridotte, mentre una tensione eccessivamente elevata con una capacità inadeguata provoca un esaurimento più rapido dell'energia.

L'attività della batteria diminuisce in ambienti a bassa temperatura, causando fluttuazioni di uscita di tensione. A -10 ° C in inverno, le batterie al litio standard possono sperimentare una caduta di tensione del 15% -20%, che può essere mitigata attraverso il preriscaldamento o l'uso di batterie a freddo.

Capacità del payload: bilanciamento della densità di energia e peso

DroneCapacità del payload = peso massimo di decollo - peso della cellula - Peso della batteria

Con un peso massimo fisso massimo, una maggiore densità di energia della batteria significa un peso più leggero per la stessa capacità energetica, liberando più spazio per il payload.

Durata e sicurezza: impatto sui costi operativi e rischi operativi

Oltre alle prestazioni, la durata del ciclo e la sicurezza di una batteria influenzano direttamente i costi operativi degli utenti e la sicurezza della missione. Le batterie per droni di livello consumer offrono in genere 300-500 cicli, mentre le batterie al litio di potenza di livello industriale o le batterie a stato solido/semi-solide di litio possono raggiungere 800-1200 cicli.

Conclusione:

Gli utenti dei consumatori devono selezionare batterie in base agli scenari di applicazione: batterie leggere e ad alta energia ad alta energia per la fotografia aerea; Batterie a capacità standard per voli a corto raggio. Gli utenti industriali devono adattare soluzioni a batteria in base alla durata operativa e ai requisiti di carico utile.

Con scoperte in corso nella tecnologia delle batterie, nuove batterie come le batterie a stato solido e agli ioni di sodio sono entrate nelle fasi di test dei droni. Questo progresso promette durate di volo superiori a 2 ore e un aumento del 30% della capacità di carico utile, espandendo ulteriormente i confini dell'applicazione dei droni.