Ne glede na to, ali ste navdušenec nad droni, ki zajema kinematografske posnetke iz zraka, ali inženir, ki načrtuje industrijske UAV-je za kmetijstvo ali inšpekcijo, ena komponenta na koncu določa vašo zmogljivost letenja: baterija.

Za drone je baterija več kot le vir energije - je srce celotnega sistema . Čas letenja, nosilnost, varnost in zanesljivost so odvisni od uporabljene tehnologije baterije.

Danes v industriji UAV prevladujeta dva formata baterij:

• 21700 cilindričnih litij-ionskih celic

• vrečke (vključno z LiPo in nastajajočimi poltrdnimi baterijami)

Obe tehnologiji se pogosto uporabljata v baterijskih paketih za drone, vendar služita različnim oblikovalskim filozofijam. Razumevanje razlik lahko pomaga inženirjem in graditeljem DIY izbrati pravo rešitev.

Raziščimo primerjavo teh vrst baterij.

---

1. Lahka vzdržljivost: baterije za kamere in potrošniške brezpilotne letalnike

Za brezpilotna letala za fotografiranje iz zraka in lahke UAV so primarni cilji načrtovanja običajno:

• visoka energijska gostota

• majhna teža

• dolg čas letenja

V preteklosti je veliko potrošniških brezpilotnih letal uporabljalo vrečke iz litijevih polimerov (LiPo) . Te baterije imajo številne prednosti:

Prilagodljiva oblika

V nasprotju s cilindričnimi celicami vrečkaste celice nimajo togega kovinskega ohišja. To proizvajalcem omogoča oblikovanje tankih, kompaktnih paketov baterij, ki se popolnoma ujemajo z notranjo strukturo drona.

Zato veliko vrhunskih potrošniških dronov uporablja vrečke po meri oblikovanih baterij.

Visoka zmogljivost praznjenja

Motorji za drone pogosto zahtevajo nenadne izbruhe moči , zlasti med vzletom ali pri stabilizaciji v močnem vetru. LiPo vrečke imajo visoke stopnje praznjenja , zaradi česar so zelo primerne za dinamične pogoje letenja.

Vendar pa je v zadnjih letih 21700 cilindričnih litij-ionskih celic začelo pridobivati ​​pozornost v industriji dronov.

---

2. Vzpon 21700 cilindričnih celic v zasnovi UAV

Format celice 21700 se nanaša na valjasto baterijo s premerom 21 mm in višino 70 mm . Je večja od tradicionalne 18650 celice in ponuja številne izboljšave zmogljivosti.

Višja gostota energije

Sodobne celice 21700 lahko dosežejo zelo visoko energijsko gostoto , kar pomeni, da je več energije mogoče shraniti v isti teži.

Na primer, visoko zmogljive celice 21700 lahko dosežejo 300–420 Wh/kg , kar dronom omogoča znatno podaljšanje časa letenja.

Pri nekaterih aplikacijah je to povečalo vzdržljivost z 20 minut na 40–45 minut.

Daljša življenjska doba cikla

V primerjavi z LiPo baterijami z visoko izpraznjenostjo, ki se uporabljajo v aplikacijah RC, cilindrične litij-ionske celice pogosto zagotavljajo daljšo življenjsko dobo , kar zmanjša stroške zamenjave za pogoste operaterje dronov.

Boljša mehanska stabilnost

Cilindrične celice imajo toga kovinska ohišja, ki nudijo boljšo mehansko zaščito in strukturno celovitost , kar je lahko koristno v robustnih okoljih.

Vendar pa uvajajo tudi nekatere omejitve oblikovanja.

---

3. Ključna omejitev cilindričnih celic v baterijah za drone

Kljub svojim prednostim imajo cilindrične celice 21700 temeljno pomanjkljivost zasnove dronov.

Fiksna geometrija

Cilindrične celice imajo fiksno obliko, kar omejuje, kako učinkovito jih je mogoče razporediti znotraj kompaktnih okvirjev dronov.

V primerjavi s celicami vrečk:

• cilindrične celice ustvarjajo neuporabljene vrzeli

• baterijski paketi postanejo zajetnejši

• strukturna integracija postane bolj zapletena

Pri dronih, kjer je pomemben vsak gram in vsak milimeter , lahko to zmanjša splošno učinkovitost sistema.

To je eden od razlogov, zakaj se številni sodobni baterijski paketi UAV – zlasti pri visoko zmogljivih brezpilotnih letalnikih – še naprej zanašajo na arhitekturo vrečke..

---

4. Industrijski in kmetijski droni: moč in visoka razelektritev

Industrijski brezpilotni letalniki, kot so brezpilotna letala za škropljenje kmetij, delujejo v zelo drugačnih pogojih v primerjavi s potrošniškimi brezpilotnimi letali.

Namesto lahke zasnove imajo ti droni prednost:

• izjemno visok izpustni tok

• visokonapetostni baterijski sistemi

• sposobnost dvigovanja težkega tovora

Kmetijski brezpilotni letalniki pogosto nosijo 10–30 litrov tekočega koristnega tovora , kar zahteva velike sisteme z več rotorji z veliko močjo motorja.

Med vzletom bodo morda morale baterije v trenutku oddajati na stotine amperov toka.

Zaradi tega ostajajo vrečkaste baterije z visoko izpraznjenostjo (LiPo) prevladujoča izbira v kmetijskih UAV.

Ti akumulatorski sistemi so pogosto konfigurirani kot:

• 6S (22,2 V)

• 12S (44,4V)

• ali celo višje napetostne konfiguracije

Zmogljive celice z visoko hitrostjo lahko zagotovijo razpočno moč, potrebno za dvigovanje težkih bremen , ki jih cilindrične celice včasih težko dosegajo brez velikih vzporednih konfiguracij.

---

5. Naslednja generacija: poltrdne in polprevodniške vrečke

Medtem ko baterije 21700 in LiPo prevladujejo na današnjem trgu, se hitro pojavlja nova tehnologija: poltrdne in polprevodniške vrečke..

Te baterije predstavljajo naslednji večji razvoj napajalnih sistemov UAV.

Višja gostota energije

Napredne poltrdne vrečke že dosegajo 360–500 Wh/kg , kar je bistveno več kot običajne litij-ionske baterije.

To pomeni, da bodo prihodnji droni lahko dosegli:

• daljši čas letenja

• večja nosilnost

• lažji baterijski sistemi

Izboljšana varnost

Tradicionalne litij-ionske baterije se zanašajo na tekoče elektrolite , ki lahko v ekstremnih pogojih predstavljajo nevarnost požara.

Polprevodniške ali poltrdne baterije nadomeščajo ta tekoči elektrolit s trdnimi ali gelastimi materiali , kar močno izboljša varnost.

To je še posebej pomembno za drone, ki delujejo:

• nad mesti

• blizu ljudi

• v občutljivih okoljih

Boljša zmogljivost pri nizkih temperaturah

Polprevodniške tehnologije ponujajo tudi izboljšano zmogljivost pri nizkih temperaturah , zaradi česar so idealne za drone, ki se uporabljajo v:

• kartiranje

• pregled

• višinske operacije

Številni proizvajalci baterij aktivno razvijajo poltrdne baterije UAV na osnovi vrečke , saj je oblika vrečke naravno združljiva s kemijo celic naslednje generacije.

---

6. Katero baterijo bi torej morali izbrati za baterijski paket za DIY drone?

Univerzalnega odgovora ni – prava izbira je odvisna od zasnove vašega drona.

Izberite 21700 celic, če:

• želite dolgo življenjsko dobo

• okvir drona omogoča cilindrične postavitve paketov

• zmerne stopnje praznjenja so sprejemljive

• imate raje modularno DIY montažo

Izberite Pouch Cells, če:

• potrebujete največjo moč

• teža in prostorska učinkovitost sta kritični

• dron zahteva prilagojene oblike baterije

• želite dostop do poltrdnih tehnologij naslednje generacije

V mnogih naprednih sistemih UAV danes postajajo mehke celice vse bolj prednostna arhitektura zaradi svoje prilagodljivosti, zmogljivosti napajanja in prihodnje združljivosti s kemijo v trdnem stanju.

---

Zaključek

Tehnologija dronov se še naprej hitro razvija, prav tako pa tudi baterije, ki jih napajajo.

Medtem ko 21700 cilindričnih celic ponuja odlično energijsko gostoto in vzdržljivost, se vrečkaste celice – zlasti poltrdne vrečkaste baterije – pojavljajo kot najbolj obetavna rešitev za naslednjo generacijo napajalnih sistemov UAV..

Za inženirje, izdelovalce brezpilotnih letal in oblikovalce baterij je razumevanje teh tehnologij bistveno za izdelavo varnejših, lažjih in dolgotrajnejših brezpilotnih letal.

Ker se inovacije baterij pospešujejo, bodo prihodnost energetskih sistemov UAV verjetno oblikovale visokoenergijske vrečke in tehnologije polprevodniških baterij.