چه از علاقه مندان هواپیماهای بدون سرنشین به گرفتن فیلم های هوایی سینمایی باشید و چه مهندس طراحی پهپادهای صنعتی برای کشاورزی یا بازرسی، یک جزء در نهایت عملکرد پرواز شما را تعیین می کند: باتری..

برای پهپادها، باتری چیزی بیش از یک منبع انرژی است – این باتری قلب کل سیستم است . زمان پرواز، ظرفیت بار، ایمنی و قابلیت اطمینان همه به فناوری باتری استفاده شده بستگی دارد.

امروزه دو فرمت باتری بر صنعت پهپاد تسلط دارند:

• 21700 سلول لیتیوم یون استوانه ای

• سلول های کیسه ای (شامل LiPo و باتری های نیمه جامد در حال ظهور)

هر دو فناوری به طور گسترده در بسته‌های باتری پهپاد استفاده می‌شوند، اما فلسفه‌های طراحی متفاوتی دارند. درک تفاوت ها می تواند به مهندسان و سازندگان DIY کمک کند تا راه حل مناسب را انتخاب کنند.

بیایید بررسی کنیم که چگونه این نوع باتری ها با هم مقایسه می شوند.

---

1. استقامت سبک وزن: باتری برای دوربین و هواپیماهای بدون سرنشین مصرفی

برای پهپادهای عکاسی هوایی و پهپادهای سبک وزن، اهداف اولیه طراحی معمولاً عبارتند از:

• چگالی انرژی بالا

• وزن کم

• زمان پرواز طولانی

از لحاظ تاریخی، بسیاری از پهپادهای مصرفی از سلول های کیسه ای لیتیوم پلیمری (LiPo) استفاده می کردند . این باتری ها چندین مزیت دارند:

شکل انعطاف پذیر

برخلاف سلول‌های استوانه‌ای، سلول‌های کیسه‌ای دارای روکش فلزی سفت و سخت نیستند. این به سازندگان اجازه می دهد تا بسته های باتری نازک و جمع و جور طراحی کنند که کاملاً با ساختار داخلی پهپاد مطابقت داشته باشد.

به همین دلیل است که بسیاری از پهپادهای پرمصرف از باتری‌های کیسه‌ای سفارشی استفاده می‌کنند.

قابلیت تخلیه بالا

موتورهای پهپاد اغلب به انفجارهای ناگهانی نیرو ، به ویژه در هنگام برخاستن یا هنگام تثبیت در شرایط باد شدید نیاز دارند. سلول‌های کیسه‌ای LiPo قادر به سرعت تخلیه بالا هستند و آنها را برای شرایط پرواز پویا مناسب می‌سازد.

با این حال، در سال‌های اخیر، ۲۱۷۰۰ سلول لیتیوم یونی استوانه‌ای در صنعت هواپیماهای بدون سرنشین مورد توجه قرار گرفته‌اند.

---

2. ظهور 21700 سلول استوانه ای در طراحی پهپاد

فرمت سلولی 21700 به باتری استوانه ای با قطر 21 میلی متر و ارتفاع 70 میلی متر اشاره دارد . این سلول بزرگتر از سلول سنتی است 18650 و چندین بهبود عملکرد را ارائه می دهد.

چگالی انرژی بالاتر

سلول های مدرن 21700 می توانند به چگالی انرژی بسیار بالایی دست یابند ، به این معنی که انرژی بیشتری را می توان در وزن مشابه ذخیره کرد.

به عنوان مثال، سلول‌های 21700 با کارایی بالا می‌توانند به 300 تا 420 وات ساعت بر کیلوگرم برسند و به پهپادها اجازه می‌دهد زمان پرواز خود را به میزان قابل توجهی افزایش دهند.

برای برخی از کاربردها، این استقامت را از 20 دقیقه به 40 تا 45 دقیقه افزایش داده است.

عمر چرخه طولانی تر

در مقایسه با باتری‌های LiPo با دشارژ بالا که در کاربردهای RC استفاده می‌شوند، سلول‌های لیتیوم یون استوانه‌ای اغلب عمر چرخه طولانی‌تری را ارائه می‌کنند که هزینه‌های جایگزینی را برای اپراتورهای پهپاد مکرر کاهش می‌دهد.

پایداری مکانیکی بهتر

سلول‌های استوانه‌ای دارای محفظه‌های فلزی سفت و سختی هستند که حفاظت مکانیکی و یکپارچگی ساختاری بهتری را ارائه می‌دهند که می‌تواند در محیط‌های ناهموار مفید باشد.

با این حال، آنها همچنین برخی از محدودیت های طراحی را معرفی می کنند.

---

3. محدودیت کلیدی سلول های استوانه ای در باتری های هواپیماهای بدون سرنشین

سلول‌های استوانه‌ای با وجود مزایایی که دارند، 21700 یک اشکال اساسی برای طراحی پهپاد دارند.

هندسه ثابت

سلول‌های استوانه‌ای شکل ثابتی دارند که نحوه چیدمان کارآمد آنها در قاب‌های پهپاد فشرده را محدود می‌کند.

در مقایسه با سلول های کیسه ای:

• سلول های استوانه ای شکاف های بدون استفاده ایجاد می کنند

• بسته های باتری حجیم تر می شوند

• یکپارچگی ساختاری پیچیده تر می شود

برای پهپادهایی که هر گرم و هر میلی متر اهمیت دارد ، این می تواند کارایی کلی سیستم را کاهش دهد.

این یکی از دلایلی است که بسیاری از بسته‌های باتری پهپاد مدرن - به ویژه در پهپادهای با کارایی بالا - همچنان به معماری سلول‌های کیسه‌ای متکی هستند..

---

4. پهپادهای صنعتی و کشاورزی: ​​قدرت و دبی بالا

پهپادهای صنعتی مانند پهپادهای سمپاشی کشاورزی در شرایط بسیار متفاوتی در مقایسه با پهپادهای مصرفی عمل می کنند.

این پهپادها به جای طراحی سبک وزن، اولویت های زیر را دارند:

• جریان تخلیه بسیار بالا

• سیستم های باتری ولتاژ بالا

• قابلیت بلند کردن محموله های سنگین

پهپادهای کشاورزی اغلب 10 تا 30 لیتر محموله مایع را حمل می کنند که به سیستم های مولتی روتور بزرگ با قدرت موتور قابل توجه نیاز دارند.

در هنگام برخاستن، بسته‌های باتری ممکن است نیاز داشته باشند که صدها آمپر جریان را فوراً ارسال کنند.

به همین دلیل، باتری های کیسه ای با دشارژ بالا (LiPo) انتخاب غالب در پهپادهای کشاورزی هستند.

این سیستم های باتری اغلب به صورت زیر پیکربندی می شوند:

• 6S (22.2 ولت)

• 12S (44.4V)

• یا حتی تنظیمات ولتاژ بالاتر

سلول‌های کیسه‌ای با نرخ بالا می‌توانند نیروی انفجاری مورد نیاز برای بلند کردن بارهای سنگین را فراهم کنند ، که سلول‌های استوانه‌ای گاهی اوقات بدون تنظیمات موازی بزرگ برای مطابقت با آن‌ها تلاش می‌کنند.

---

5. نسل بعدی: سلول های کیسه ای نیمه جامد و حالت جامد

در حالی که باتری های 21700 و LiPo بر بازار امروز تسلط دارند، یک فناوری جدید به سرعت در حال ظهور است: باتری های کیسه ای نیمه جامد و حالت جامد..

این باتری ها نشان دهنده تحول بزرگ بعدی در سیستم های قدرت پهپاد هستند.

چگالی انرژی بالاتر

سلول های کیسه ای نیمه جامد پیشرفته در حال حاضر به 360 تا 500 وات ساعت بر کیلوگرم رسیده اند که به طور قابل توجهی بالاتر از باتری های لیتیوم یون معمولی است.

این بدان معناست که پهپادهای آینده ممکن است به موارد زیر دست یابند:

• زمان پرواز طولانی تر

• ظرفیت بار بالاتر

• سیستم های باتری سبک تر

ایمنی بهبود یافته

باتری‌های لیتیوم یون سنتی به الکترولیت‌های مایع متکی هستند که می‌توانند در شرایط شدید خطر آتش‌سوزی ایجاد کنند.

باتری های حالت جامد یا نیمه جامد این الکترولیت مایع را با مواد جامد یا ژل مانند جایگزین می کنند که ایمنی را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

این به ویژه برای پهپادهایی که کار می کنند مهم است:

• بر فراز شهرها

• نزدیک مردم

• در محیط های حساس

عملکرد بهتر در دمای پایین

فن‌آوری‌های حالت جامد همچنین عملکرد بهبود یافته‌ای را در دماهای پایین ارائه می‌کنند که آنها را برای پهپادهای مورد استفاده در موارد زیر ایده‌آل می‌کند:

• نقشه برداری

• بازرسی

• عملیات در ارتفاع بالا

بسیاری از تولید کنندگان باتری به طور فعال در حال توسعه باتری های پهپاد نیمه جامد کیسه ای هستند ، زیرا فرمت کیسه ای به طور طبیعی با شیمی سلولی نسل بعدی سازگار است.

---

6. بنابراین کدام باتری را برای بسته باتری پهپاد DIY باید انتخاب کنید؟

هیچ پاسخ جهانی وجود ندارد - انتخاب درست به طراحی هواپیمای بدون سرنشین شما بستگی دارد.

21700 سلول را انتخاب کنید اگر:

• شما می خواهید عمر چرخه طولانی

• قاب هواپیمای بدون سرنشین امکان طرح بندی بسته های استوانه ای را فراهم می کند

• نرخ تخلیه متوسط ​​قابل قبول است

• شما مونتاژ مدولار DIY را ترجیح می دهید

Pouch Cells را انتخاب کنید اگر:

• شما نیاز دارید به حداکثر توان خروجی

• وزن و کارایی فضا بسیار مهم است

• پهپاد به شکل باتری های سفارشی نیاز دارد

• شما می خواهید به فناوری های نیمه جامد نسل بعدی دسترسی داشته باشید

امروزه در بسیاری از سیستم‌های پهپاد پیشرفته، سلول‌های کیسه‌ای به طور فزاینده‌ای به معماری ترجیحی تبدیل می‌شوند . به دلیل انعطاف‌پذیری، قابلیت قدرت و سازگاری آینده با شیمی حالت جامد،

---

نتیجه گیری

فناوری هواپیماهای بدون سرنشین به سرعت در حال تکامل است، و همچنین باتری هایی که آن را تغذیه می کنند.

در حالی که سلول‌های استوانه‌ای 21700 چگالی انرژی و دوام بسیار خوبی ارائه می‌دهند، سلول‌های کیسه‌ای - به ویژه باتری‌های کیسه‌ای نیمه جامد - به عنوان امیدوارکننده‌ترین راه‌حل برای نسل بعدی سیستم‌های قدرت پهپاد در حال ظهور هستند..

برای مهندسان، سازندگان هواپیماهای بدون سرنشین و طراحان بسته باتری، درک این فناوری‌ها برای ساخت هواپیماهای بدون سرنشین ایمن، سبک‌تر و طولانی‌تر ضروری است.

همانطور که نوآوری باتری شتاب می گیرد، آینده سیستم های انرژی پهپاد احتمالا با سلول های کیسه ای پر انرژی و فناوری باتری های حالت جامد شکل خواهد گرفت..