Olenemata sellest, kas olete droonientusiast, kes jäädvustab kinopilte õhust või insener, kes projekteerib tööstuslikke mehitamata õhusõidukeid põllumajanduse või kontrolli jaoks, määrab teie lennu jõudluse lõpuks üks komponent: aku..

Droonide jaoks on aku midagi enamat kui lihtsalt toiteallikas – see on kogu süsteemi süda . Lennuaeg, kandevõime, ohutus ja töökindlus sõltuvad kõik kasutatavast akutehnoloogiast.

Tänapäeval domineerivad UAV-tööstuses kaks akuvormingut:

• 21700 silindrilist liitiumioonelementi

• kottelemendid (sh LiPo ja tekkivad pooltahked akud)

Mõlemat tehnoloogiat kasutatakse laialdaselt droonide akudes, kuid need teenivad erinevaid disainifilosoofiaid. Erinevuste mõistmine võib aidata inseneridel ja isetegijatel valida õige lahenduse.

Uurime, kuidas neid akutüüpe võrrelda.

---

1. Kerge vastupidavus: kaamera- ja tarbijadroonide akud

Aerofotograafia droonide ja kergete UAV-de puhul on peamised disainieesmärgid tavaliselt järgmised:

• kõrge energiatihedus

• väike kaal

• pikk lennuaeg

Ajalooliselt kasutasid paljud tarbijadroonid liitiumpolümeeri (LiPo) kottelemente . Nendel akudel on mitmeid eeliseid:

Paindlik kuju

Erinevalt silindrilistest rakkudest ei ole kottidel jäik metallkestad. See võimaldab tootjatel kujundada õhukesed kompaktsed akupaketid, mis sobivad ideaalselt drooni sisestruktuuriga.

Seetõttu kasutavad paljud tipptasemel tarbijadroonid kohandatud kujuga kottiakusid.

Kõrge tühjendusvõime

Droonimootorid vajavad sageli äkilisi voolupurskeid , eriti stardi ajal või tugeva tuulega stabiliseerumisel. LiPo kottelemendid on võimelised suure tühjenemiskiirusega , mistõttu sobivad need hästi dünaamilisteks lennutingimusteks.

Viimastel aastatel 21700 silindrilist liitiumioonelementi . on droonitööstuses aga tähelepanu pälvinud

---

2. 21700 silindrilise raku tõus UAV disainis

21700 elemendi formaat viitab silindrilisele akule, mille läbimõõt on 21 mm ja kõrgus 70 mm . See on suurem kui traditsiooniline 18650 rakk ja pakub mitmeid jõudluse täiustusi.

Kõrgem energiatihedus

Kaasaegsed 21700 elemendid võivad saavutada väga kõrge energiatiheduse , mis tähendab, et samas kaalus saab salvestada rohkem energiat.

Näiteks võivad suure jõudlusega 21700 elemendid jõuda 300–420 Wh/kg , võimaldades droonidel oma lennuaega oluliselt pikendada.

Mõne rakenduse puhul on see suurendanud vastupidavust 20 minutilt 40–45 minutile.

Pikem tsükli eluiga

Võrreldes RC-rakendustes kasutatavate suure tühjenemisega LiPo akudega pakuvad silindrilised liitiumioonelemendid sageli pikemat tsüklit , mis vähendab sagedaste droonide operaatorite asenduskulusid.

Parem mehaaniline stabiilsus

Silindrilistel elementidel on jäigad metallkorpused, mis pakuvad paremat mehaanilist kaitset ja konstruktsiooni terviklikkust , mis võib olla kasulik karmides keskkondades.

Siiski kehtestavad need ka mõned disainipiirangud.

---

3. Silindriliste elementide peamised piirangud droonipatareides

Vaatamata nende eelistele on silindrilistel rakkudel 21700 droonide kujundamisel põhiline puudus.

Fikseeritud geomeetria

Silindrilised elemendid on kindla kujuga, mis piirab nende paigutamist kompaktsete drooniraamide sisse.

Võrreldes kottrakkudega:

• silindrilised rakud tekitavad kasutamata tühimikud

• akud muutuvad mahukamaks

• struktuurne integratsioon muutub keerulisemaks

Droonide puhul, kus iga gramm ja iga millimeeter on olulised , võib see vähendada süsteemi üldist tõhusust.

See on üks põhjus, miks paljud kaasaegsed UAV-akud – eriti suure jõudlusega droonides – toetuvad jätkuvalt kottelementide arhitektuuridele.

---

4. Tööstuslikud ja põllumajanduslikud droonid: võimsus ja suur tühjendus

Tööstuslikud mehitamata õhusõidukid, nagu põllumajanduslikud pihustusdroonid, töötavad tarbijadroonidega võrreldes väga erinevates tingimustes.

Kerge disaini asemel eelistavad need droonid järgmist:

• äärmiselt suur tühjendusvool

• kõrgepinge akusüsteemid

• raske kandevõime tõstmise võime

Põllumajandusdroonid kannavad sageli 10–30 liitrit vedelat kasulikku lasti , mis nõuab suuri mitme rootoriga süsteeme, millel on märkimisväärne mootori võimsus.

Tõusu ajal võivad akud vajada koheselt sadu ampreid voolu.

Sel põhjusel jäävad suure tühjenemisega kottiakud (LiPo) põllumajanduse UAV-de domineerivaks valikuks.

Need akusüsteemid on sageli konfigureeritud järgmiselt:

• 6S (22,2 V)

• 12S (44,4 V)

• või isegi kõrgema pingega konfiguratsioonid

Suure kiirusega kottelemendid suudavad pakkuda suure koormuse tõstmiseks vajalikku lõhkejõudu , mida silindrilistel elementidel on mõnikord raske ilma suurte paralleelsete konfiguratsioonideta sobitada.

---

5. Järgmine põlvkond: pooltahked ja tahkes olekus kottelemendid

Kuigi tänapäeva turul domineerivad 21700 ja LiPo akud, on kiiresti esile kerkimas uus tehnoloogia: pooltahke ja tahkete kottide akud..

Need akud esindavad UAV toitesüsteemide järgmist suurt arengut.

Kõrgem energiatihedus

Täiustatud pooltahked kottelemendid jõuavad juba 360–500 Wh/kg , mis on oluliselt kõrgem kui tavalised liitiumioonakud.

See tähendab, et tulevased droonid võivad saavutada:

• pikemad lennuajad

• suurem kandevõime

• kergemad akusüsteemid

Parem ohutus

Traditsioonilised liitiumioonakud toetuvad vedelatele elektrolüütidele , mis võivad äärmuslikes tingimustes põhjustada tulekahju.

Tahkis- või pooltahked akud asendavad selle vedela elektrolüüdi tahke või geelitaolise materjaliga , mis parandab oluliselt ohutust.

See on eriti oluline droonide puhul, mis töötavad:

• linnade kohal

• inimeste läheduses

• tundlikes keskkondades

Parem jõudlus madalal temperatuuril

Tahkistehnoloogiad pakuvad paremat jõudlust ka madalatel temperatuuridel , muutes need ideaalseks droonide jaoks, mida kasutatakse:

• kaardistamine

• ülevaatus

• operatsioonid kõrgel kõrgusel

Paljud akutootjad arendavad aktiivselt kotipõhiseid pooltahkeid UAV-akusid , kuna kotivorming ühildub loomulikult järgmise põlvkonna rakukeemiaga.

---

6. Millise aku peaksite valima isetehtud drooni akupaki jaoks?

Universaalset vastust pole – õige valik sõltub teie drooni disainist.

Valige 21700 lahtrit, kui:

• soovite pikka tsükli eluiga

• drooniraam võimaldab silindrilise pakendi paigutust

• mõõdukad tühjendusmäärad on vastuvõetavad

• eelistate modulaarset isetegemist

Valige kottelemendid, kui:

• vajate maksimaalset väljundvõimsust

• kaal ja ruumitõhusus on kriitilised

• droon vajab kohandatud aku kujundeid

• soovite juurdepääsu järgmise põlvkonna pooltahketele tehnoloogiatele

Tänapäeva paljudes täiustatud UAV-süsteemides muutuvad kottelemendid üha enam eelistatud arhitektuuriks nende paindlikkuse, võimsuse ja tulevase tahkiskeemiaga ühilduvuse tõttu.

---

Järeldus

Droonitehnoloogia areneb jätkuvalt kiiresti, nagu ka seda toidavad akud.

Kuigi 21700 silindrilist elementi pakuvad suurepärast energiatihedust ja vastupidavust, on kottelemendid – eriti pooltahked kottiakud – kujunemas kõige lootustandvamaks lahenduseks järgmise põlvkonna UAV toitesüsteemide jaoks..

Inseneride, drooniehitajate ja akukomplektide disainerite jaoks on nende tehnoloogiate mõistmine hädavajalik ohutumate, kergemate ja kauem kestvate droonide ehitamiseks.

Akude innovatsiooni kiirenedes kujundavad UAV energiasüsteemide tulevikku tõenäoliselt suure energiatarbega kottelemendid ja tahkisaku tehnoloogiad.