Независимо дали сте ентусиаст на дрон, заснемащ кинематографични въздушни кадри, или инженер, проектиращ промишлени UAV за селско стопанство или инспекция, един компонент в крайна сметка определя ефективността на полета ви: батерията.

За дронове батерията е нещо повече от източник на енергия — тя е сърцето на цялата система . Времето на полет, капацитетът на полезен товар, безопасността и надеждността зависят от използваната технология на батерията.

Днес два формата на батерии доминират в индустрията на UAV:

• 21700 цилиндрични литиево-йонни клетки

• пауч клетки (включително LiPo и нововъзникващи полутвърди батерии)

И двете технологии се използват широко в батериите за дронове, но обслужват различни философии на дизайна. Разбирането на разликите може да помогне на инженерите и строителите „направи си сам“ да изберат правилното решение.

Нека да разгледаме сравнението между тези типове батерии.

---

1. Лека издръжливост: батерии за камери и потребителски дронове

За дронове за въздушна фотография и леки UAV, основните цели на дизайна обикновено са:

• висока енергийна плътност

• ниско тегло

• дълго време на полет

Исторически погледнато, много потребителски дронове са използвали литиево-полимерни (LiPo) батерии . Тези батерии предлагат няколко предимства:

Гъвкава форма

За разлика от цилиндричните клетки, пауч клетките нямат твърди метални обвивки. Това позволява на производителите да проектират тънки, компактни батерии, които идеално съответстват на вътрешната структура на дрона.

Ето защо много потребителски дронове от висок клас използват торбички с индивидуална форма.

Висока способност за разреждане

Двигателите на дронове често изискват внезапни изблици на мощност , особено по време на излитане или при стабилизиране при условия на силен вятър. LiPo pouch клетките са способни на високи скорости на разреждане , което ги прави много подходящи за динамични условия на полет.

През последните години обаче 21700 цилиндрични литиево-йонни клетки започнаха да привличат вниманието в индустрията на дронове.

---

2. Възходът на 21700 цилиндрични клетки в дизайна на UAV

Клетъчният формат 21700 се отнася за цилиндрична батерия с диаметър 21 mm и височина 70 mm . Той е по-голям от традиционната 18650 клетка и предлага няколко подобрения в производителността.

По-висока енергийна плътност

Съвременните клетки 21700 могат да постигнат много висока енергийна плътност , което означава, че повече енергия може да се съхранява в същото тегло.

Например високопроизводителните клетки 21700 могат да достигнат 300–420 Wh/kg , което позволява на дроновете значително да удължат времето на полета си.

За някои приложения това е увеличило издръжливостта от 20 минути на 40–45 минути.

По-дълъг живот на цикъла

В сравнение с LiPo батерии с висок разряд, използвани в RC приложения, цилиндричните литиево-йонни клетки често осигуряват по-дълъг живот на цикъла , което намалява разходите за подмяна за често работещи с дронове оператори.

По-добра механична стабилност

Цилиндричните клетки имат твърди метални корпуси, които предлагат по-добра механична защита и структурна цялост , което може да бъде от полза в сурови среди.

Те обаче въвеждат и някои ограничения на дизайна.

---

3. Основното ограничение на цилиндричните клетки в батериите за дронове

Въпреки предимствата си, цилиндричните клетки 21700 имат основен недостатък за дизайна на дронове.

Фиксирана геометрия

Цилиндричните клетки имат фиксирана форма, което ограничава колко ефективно могат да бъдат подредени в рамките на компактни дронове.

В сравнение с пауч клетки:

• цилиндричните клетки създават неизползвани празнини

• батерийните пакети стават по-обемисти

• структурната интеграция става по-сложна

За дронове, където всеки грам и всеки милиметър имат значение , това може да намали общата ефективност на системата.

Това е една от причините, поради която много съвременни батерийни пакети за UAV - особено при високопроизводителни дронове - продължават да разчитат на архитектури с торбички.

---

4. Промишлени и селскостопански дронове: мощност и висок разряд

Индустриалните безпилотни летателни апарати, като селскостопански дронове за пръскане, работят при много различни условия в сравнение с потребителските дронове.

Вместо олекотен дизайн, тези дронове дават приоритет на:

• изключително висок разряден ток

• батерийни системи с високо напрежение

• възможност за повдигане на тежък полезен товар

Селскостопанските дронове често носят 10–30 литра течен полезен товар , което изисква големи многороторни системи със значителна мощност на двигателя.

По време на излитане може да се наложи батерийните пакети да доставят стотици ампера ток моментално.

Поради тази причина торбичките с висок разряд (LiPo) остават доминиращият избор в селскостопанските UAV.

Тези батерийни системи често са конфигурирани като:

• 6S (22.2V)

• 12S (44.4V)

• или дори конфигурации с по-високо напрежение

Високоскоростните пауч клетки могат да осигурят мощността на разрушаване, необходима за повдигане на тежки товари , които цилиндричните клетки понякога трудно могат да съвпаднат без големи паралелни конфигурации.

---

5. Следващото поколение: полутвърди и твърдотелни торбички

Докато батериите 21700 и LiPo доминират на днешния пазар, бързо се появява нова технология: полутвърди и твърдотелни торбички.

Тези батерии представляват следващата голяма еволюция в енергийните системи на UAV.

По-висока енергийна плътност

Усъвършенстваните полутвърди торбички вече достигат 360–500 Wh/kg , което е значително по-високо от конвенционалните литиево-йонни батерии.

Това означава, че бъдещите дронове могат да постигнат:

• по-дълги полетни времена

• по-висока товароносимост

• по-леки акумулаторни системи

Подобрена безопасност

Традиционните литиево-йонни батерии разчитат на течни електролити , които могат да представляват риск от пожар при екстремни условия.

Твърдите или полутвърдите батерии заменят този течен електролит с твърди или гелообразни материали , което значително подобрява безопасността.

Това е особено важно за работещи дронове:

• над градовете

• близо до хора

• в чувствителни среди

По-добро представяне при ниски температури

Технологиите в твърдо състояние също предлагат подобрена производителност при ниски температури , което ги прави идеални за дронове, използвани в:

• картографиране

• проверка

• операции на голяма надморска височина

Много производители на батерии активно разработват базирани на торбички полутвърди UAV батерии , тъй като форматът на торбичката е естествено съвместим с клетъчната химия от следващо поколение.

---

6. И така, коя батерия трябва да изберете за комплект батерии за дрон „Направи си сам“?

Няма универсален отговор — правилният избор зависи от дизайна на вашия дрон.

Изберете 21700 клетки, ако:

• искате дълъг цикъл на живот

• рамката на дрона позволява цилиндрично оформление на опаковката

• умерените скорости на разреждане са приемливи

• предпочитате модулно сглобяване „направи си сам“.

Изберете Pouch клетки, ако:

• имате нужда от максимална мощност

• ефективността на теглото и пространството са критични

• дронът изисква персонализирани форми на батерията

• искате достъп до полутвърди технологии от следващо поколение

В много усъвършенствани UAV системи днес, клетките с торбичка все повече се превръщат в предпочитана архитектура поради тяхната гъвкавост, мощност и бъдеща съвместимост с химията на твърдото тяло.

---

Заключение

Технологията за дрон продължава да се развива бързо, както и батериите, които го захранват.

Докато 21700 цилиндрични клетки предлагат отлична енергийна плътност и издръжливост, пауч клетките – особено полутвърдите пауч батерии – се очертават като най-обещаващото решение за захранващи системи за UAV от следващо поколение.

За инженерите, конструкторите на дронове и дизайнерите на батерии разбирането на тези технологии е от съществено значение за изграждането на по-безопасни, по-леки и по-дълготрайни дронове.

Тъй като иновациите в батериите се ускоряват, бъдещето на енергийните системи на UAV вероятно ще бъде оформено от високоенергийни пауч клетки и технологии за батерии в твърдо състояние.