Olitpa drone-harrastaja, joka kuvaa elokuvamaista ilmakuvaa, tai insinööri, joka suunnittelee teollisia UAV-laitteita maatalouteen tai tarkastukseen, yksi komponentti määrittää viime kädessä lentosi suorituskyvyn: akku.

Droneille akku on enemmän kuin pelkkä virtalähde – se on koko järjestelmän sydän . Lentoaika, hyötykuormakapasiteetti, turvallisuus ja luotettavuus riippuvat käytetystä akkutekniikasta.

Nykyään UAV-teollisuutta hallitsee kaksi akkumuotoa:

• 21700 lieriömäistä litiumionikennoa

• pussikennot (mukaan lukien LiPo ja nousevat puolikiinteät akut)

Molempia tekniikoita käytetään laajasti drone-akuissa, mutta ne palvelevat erilaisia ​​suunnittelufilosofioita. Erojen ymmärtäminen voi auttaa insinöörejä ja tee-se-itse-rakentajia valitsemaan oikean ratkaisun.

Tutkitaan, miten nämä akkutyypit vertautuvat keskenään.

---

1. Kevyt kestävyys: akut kamera- ja kuluttajadrooneihin

Ilmakuvausdroneiden ja kevyiden UAV:iden ensisijaiset suunnittelutavoitteet ovat yleensä:

• korkea energiatiheys

• alhainen paino

• pitkä lentoaika

Historiallisesti monet kuluttajadroonit käyttivät litiumpolymeeriä (LiPo) pussisoluja . Näillä akuilla on useita etuja:

Joustava muoto

Toisin kuin lieriömäisissä kennoissa, pussikennoissa ei ole jäykkiä metallikoteloita. Näin valmistajat voivat suunnitella ohuita, kompakteja akkupaketteja, jotka sopivat täydellisesti dronin sisäiseen rakenteeseen.

Tästä syystä monet huippuluokan kuluttajadroonit käyttävät räätälöityjä pussiakkuja.

Korkea purkauskyky

Dronemoottorit vaativat usein äkillisiä voimanpurkauksia , erityisesti lentoonlähdön aikana tai vakiintuessaan voimakkaissa tuuliolosuhteissa. LiPo-pussisolut pystyvät suuriin purkautumisnopeuksiin , joten ne sopivat hyvin dynaamisiin lento-olosuhteisiin.

Viime vuosina 21 700 lieriömäistä litiumionikennoa on kuitenkin alkanut saada huomiota drone-teollisuudessa.

---

2. 21700 lieriömäisen solun nousu UAV-suunnittelussa

tarkoittaa 21700 kennomuoto sylinterimäistä akkua, jonka halkaisija on 21 mm ja korkeus 70 mm . Se on suurempi kuin perinteinen 18650 kenno ja tarjoaa useita suorituskyvyn parannuksia.

Korkeampi energiatiheys

Nykyaikaiset 21700 kennot voivat saavuttaa erittäin korkean energiatiheyden , mikä tarkoittaa, että enemmän energiaa voidaan varastoida samaan painoon.

Esimerkiksi korkean suorituskyvyn 21700 kennot voivat saavuttaa 300–420 Wh/kg , jolloin droonit voivat pidentää merkittävästi lentoaikaansa.

Joissakin sovelluksissa tämä on lisännyt kestävyyttä 20 minuutista 40–45 minuuttiin.

Pidempi syklin käyttöikä

Verrattuna RC-sovelluksissa käytettyihin purkautuviin LiPo-akkuihin, sylinterimäiset litiumionikennot tarjoavat usein pidemmän käyttöiän , mikä pienentää usein drone-operaattoreiden vaihtokustannuksia.

Parempi mekaaninen vakaus

Sylinterimäisissä kennoissa on jäykät metallikotelot, jotka tarjoavat paremman mekaanisen suojan ja rakenteellisen eheyden , mikä voi olla hyödyllistä vaativissa ympäristöissä.

Ne tuovat kuitenkin myös joitain suunnittelurajoituksia.

---

3. Drone-akkujen lieriömäisten kennojen keskeinen rajoitus

Eduistaan ​​huolimatta sylinterimäisillä kennoilla 21700 on perustavanlaatuinen haittapuoli drone-suunnittelussa.

Kiinteä geometria

Sylinterimäisillä kennoilla on kiinteä muoto, mikä rajoittaa sitä, kuinka tehokkaasti ne voidaan järjestää kompaktien droonikehyksien sisään.

Pussikennoihin verrattuna:

• sylinterimäiset kennot luovat käyttämättömiä rakoja

• akkupakkauksista tulee isompia

• rakenteellinen integraatio muuttuu monimutkaisemmaksi

Droneissa, joissa jokaisella grammalla ja millimetrillä on merkitystä , tämä voi heikentää järjestelmän kokonaistehokkuutta.

Tämä on yksi syy siihen, miksi monet nykyaikaiset UAV-akut – erityisesti korkean suorituskyvyn droneissa – luottavat edelleen pussikennoarkkitehtuureihin.

---

4. Teollisuus- ja maatalousdronit: Teho ja suuri purkaus

Teolliset UAV:t, kuten maatalouden ruiskutusdronit, toimivat hyvin erilaisissa olosuhteissa kuin kuluttajalennokit.

Kevyen suunnittelun sijaan nämä droonit priorisoivat:

• erittäin korkea purkausvirta

• korkeajänniteakkujärjestelmät

• raskaan hyötykuorman nostokyky

Maatalousdronit kuljettavat usein 10–30 litraa nestemäistä hyötykuormaa , mikä vaatii suuria moniroottorijärjestelmiä, joissa on huomattava moottoriteho.

Lentoonlähdön aikana akkujen on ehkä toimitettava satoja ampeeria virtaa välittömästi.

Tästä syystä korkeapurkaiset pussiakut (LiPo) ovat edelleen hallitseva valinta maatalouden UAV:issa.

Nämä akkujärjestelmät on usein konfiguroitu seuraavasti:

• 6S (22,2 V)

• 12S (44,4 V)

• tai jopa korkeamman jännitteen kokoonpanoissa

Suuren nopeuden pussisolut voivat tarjota pursotustehon, joka tarvitaan nostamaan raskaita kuormia , joita lieriömäisillä kennoilla on joskus vaikea saada yhteen ilman suuria rinnakkaisia ​​kokoonpanoja.

---

5. Seuraava sukupolvi: puolikiinteät ja solid-state pussisolut

Vaikka 21700- ja LiPo-akut hallitsevat nykypäivän markkinoita, uusi tekniikka on nopeasti syntymässä: puolikiinteät ja puolijohdepussiakut.

Nämä akut edustavat seuraavaa suurta kehitystä UAV-virtajärjestelmissä.

Korkeampi energiatiheys

Kehittyneet puolikiinteät pussikennot saavuttavat jo 360–500 Wh/kg , mikä on huomattavasti korkeampi kuin perinteiset litiumioniakut.

Tämä tarkoittaa, että tulevat droonit voivat saavuttaa:

• pidemmät lentoajat

• suurempi hyötykuormakapasiteetti

• kevyempiä akkujärjestelmiä

Parempi turvallisuus

Perinteiset litiumioniakut käyttävät nestemäisiä elektrolyyttejä , jotka voivat aiheuttaa palovaaran äärimmäisissä olosuhteissa.

Kiinteät tai puolikiinteät akut korvaavat tämän nestemäisen elektrolyytin kiinteillä tai geelimäisillä materiaaleilla , mikä parantaa huomattavasti turvallisuutta.

Tämä on erityisen tärkeää droneille, jotka toimivat:

• kaupunkien yli

• lähellä ihmisiä

• herkissä ympäristöissä

Parempi suorituskyky matalissa lämpötiloissa

Solid-state-tekniikat tarjoavat myös paremman suorituskyvyn matalissa lämpötiloissa , mikä tekee niistä ihanteellisia droneille, joita käytetään:

• kartoitus

• tarkastus

• operaatiot korkealla

Monet akkuvalmistajat kehittävät aktiivisesti pussipohjaisia ​​puolikiinteitä UAV-akkuja , koska pussimuoto on luonnollisesti yhteensopiva seuraavan sukupolven kennokemian kanssa.

---

6. Joten mikä akku sinun pitäisi valita tee-se-itse-droone-akkupakkaukselle?

Universaalia vastausta ei ole – oikea valinta riippuu droonisi suunnittelusta.

Valitse 21700 solua, jos:

• haluat pitkän käyttöiän

• dronin runko mahdollistaa sylinterimäisen pakkausasettelun

• kohtuulliset purkausnopeudet ovat hyväksyttäviä

• pidät mieluummin modulaarisesta DIY-kokoonpanosta

Valitse pussisolut, jos:

• tarvitset suurimman tehon

• paino ja tilatehokkuus ovat kriittisiä

• drone vaatii mukautettuja akkumuotoja

• haluat käyttää seuraavan sukupolven puolikiinteitä teknologioita

Nykyään monissa kehittyneissä UAV-järjestelmissä pussisoluista on tulossa yhä enemmän suositeltu arkkitehtuuri joustavuuden, tehokapasiteetin ja tulevaisuuden solid-state-kemian kanssa yhteensopivuuden vuoksi.

---

Johtopäätös

Drone-tekniikka kehittyy edelleen nopeasti, samoin kuin sitä käyttävät akut.

Vaikka 21 700 lieriömäistä kennoa tarjoavat erinomaisen energiatiheyden ja kestävyyden, pussikennot – erityisesti puolikiinteät pussiakut – ovat nousemassa lupaavimmaksi ratkaisuksi seuraavan sukupolven UAV-virtajärjestelmiin..

Insinööreille, droonien rakentajille ja akkupakettien suunnittelijoille näiden tekniikoiden ymmärtäminen on välttämätöntä turvallisempien, kevyempien ja pidempään kestävien droonien rakentamiseksi.

Kun akkuinnovaatiot kiihtyvät, UAV-energiajärjestelmien tulevaisuus tulee todennäköisesti muotoutumaan korkean energian pussikennoilla ja solid-state-akkutekniikoilla.