Незалежно від того, чи є ви любителем безпілотних літальних апаратів, знімаючи кінематографічні кадри з повітря, чи інженером, який розробляє промислові БПЛА для сільського господарства чи інспекції, один компонент в кінцевому підсумку визначає характеристики вашого польоту: акумулятор.

Для дронів акумулятор — це більше, ніж просто джерело живлення — це серце всієї системи . Час польоту, вантажопідйомність, безпека та надійність залежать від використовуваної технології батареї.

Сьогодні в галузі БПЛА домінують два формати акумуляторів:

• 21700 циліндричних літій-іонних елементів

• пакетні елементи (включаючи LiPo та нові напівтверді батареї)

Обидві технології широко використовуються в акумуляторах для дронів, але вони обслуговують різні філософії дизайну. Розуміння відмінностей може допомогти інженерам і будівельникам DIY вибрати правильне рішення.

Давайте дослідимо порівняння цих типів акумуляторів.

---

1. Легка витривалість: батареї для камер і споживчих дронів

Для безпілотних літальних апаратів для аерофотозйомки та легких БПЛА основними цілями розробки зазвичай є:

• висока щільність енергії

• мала вага

• тривалий час польоту

Історично склалося так, що багато споживчих безпілотників використовували літій-полімерні (LiPo) акумулятори . Ці батареї мають кілька переваг:

Гнучка форма

На відміну від циліндричних комірок, мішечні клітини не мають жорсткого металевого корпусу. Це дозволяє виробникам створювати тонкі компактні акумуляторні батареї, які ідеально відповідають внутрішній структурі дрона.

Ось чому багато споживчих дронів високого класу використовують пакетні батареї спеціальної форми.

Висока здатність до розряду

Двигуни безпілотних літальних апаратів часто потребують раптових стрибків потужності , особливо під час зльоту або стабілізації в умовах сильного вітру. Літій-полімерні елементи мають високу швидкість розряду , що робить їх добре підходящими для динамічних умов польоту.

Проте в останні роки 21700 циліндричних літій-іонних елементів почали привертати увагу в індустрії дронів.

---

2. Поява 21700 циліндричних комірок у дизайні БПЛА

Формат елементів 21700 відноситься до циліндричної батареї діаметром 21 мм і висотою 70 мм . Він більший за традиційний 18650 осередок і пропонує кілька покращень продуктивності.

Вища щільність енергії

Сучасні елементи 21700 можуть досягати дуже високої щільності енергії , тобто більше енергії можна зберігати в тій самій вазі.

Наприклад, високопродуктивні осередки 21700 можуть досягати 300–420 Вт·год/кг , що дозволяє дронам значно збільшити час польоту.

Для деяких застосувань це збільшило витривалість з 20 хвилин до 40–45 хвилин.

Подовжений термін служби

Порівняно з високорозрядними LiPo батареями, які використовуються в RC, циліндричні літій-іонні елементи часто забезпечують довший термін служби , що знижує витрати на заміну для операторів безпілотників.

Краща механічна стабільність

Циліндричні комірки мають жорсткі металеві корпуси, які забезпечують кращий механічний захист і структурну цілісність , що може бути корисним у важких умовах.

Однак вони також вводять деякі обмеження дизайну.

---

3. Ключове обмеження циліндричних елементів в акумуляторах для дронів

Незважаючи на свої переваги, циліндричні комірки 21700 мають фундаментальний недолік для конструкції дронів.

Фіксована геометрія

Циліндричні комірки мають фіксовану форму, що обмежує ефективність їх розміщення всередині компактних каркасів дронів.

Порівняно з пакетними клітинами:

• циліндричні комірки створюють невикористані проміжки

• акумулятори стають більш громіздкими

• структурна інтеграція стає більш складною

Для дронів, де кожен грам і кожен міліметр мають значення , це може знизити загальну ефективність системи.

Це одна з причин, чому багато сучасних акумуляторних блоків БПЛА — особливо у високопродуктивних безпілотних літальних апаратах — продовжують покладатися на архітектуру мішечних елементів..

---

4. Промислові та сільськогосподарські дрони: потужність і високий розряд

Промислові безпілотні літальні апарати, такі як дрони для обприскування сільського господарства, працюють у зовсім інших умовах порівняно зі споживчими дронами.

Замість легкого дизайну ці безпілотники віддають перевагу:

• надзвичайно високий струм розряду

• високовольтні акумуляторні системи

• можливість підйому великого корисного вантажу

Сільськогосподарські дрони часто перевозять 10–30 літрів рідкого корисного вантажу , що вимагає великих багатороторних систем із значною потужністю двигуна.

Під час зльоту акумуляторні блоки можуть миттєво видавати сотні ампер струму.

З цієї причини пакетні батареї з високим розрядом (LiPo) залишаються домінуючим вибором у сільськогосподарських БПЛА.

Ці акумуляторні системи часто конфігуруються як:

• 6S (22,2 В)

• 12S (44,4 В)

• або навіть конфігурації з вищою напругою

Високошвидкісні мішечні елементи можуть забезпечити вибухову потужність, необхідну для підйому важких вантажів , які циліндричним елементам іноді важко витримати без великих паралельних конфігурацій.

---

5. Наступне покоління: напівтверді та твердотільні камери

У той час як акумулятори 21700 і LiPo домінують на сучасному ринку, швидко з’являється нова технологія: напівтверді та твердотільні пакетні акумулятори.

Ці батареї являють собою наступну значну еволюцію в системах живлення БПЛА.

Вища щільність енергії

Удосконалені напівтверді пакетні елементи вже досягають 360–500 Вт·год/кг , що значно вище, ніж у звичайних літій-іонних батарей.

Це означає, що майбутні дрони можуть досягти:

• довший час польоту

• більша вантажопідйомність

• легші акумуляторні системи

Покращена безпека

Традиційні літій-іонні батареї покладаються на рідкі електроліти , які можуть становити ризик виникнення пожежі в екстремальних умовах.

Тверді або напівтверді батареї замінюють цей рідкий електроліт твердими або гелеподібними матеріалами , що значно підвищує безпеку.

Це особливо важливо для дронів, що працюють:

• над містами

• біля людей

• у чутливих середовищах

Краща продуктивність при низьких температурах

Твердотільні технології також пропонують покращену продуктивність за низьких температур , що робить їх ідеальними для дронів, які використовуються в:

• картографування

• огляд

• висотні операції

Багато виробників акумуляторів активно розробляють пакетні напівтверді батареї для БПЛА , оскільки формат пакетів природно сумісний з хімічними елементами нового покоління.

---

6. Тож яку батарею вибрати для акумуляторної батареї для дронів своїми руками?

Універсальної відповіді немає — правильний вибір залежить від конструкції дрона.

Виберіть 21700 клітинок, якщо:

• ви бажаєте довгого циклу життя

• рама дрона дозволяє використовувати циліндричні упаковки

• помірні показники розряду прийнятні

• ви віддаєте перевагу модульній збірці своїми руками

Виберіть Pouch Cell, якщо:

• потрібна максимальна потужність

• вага та економія простору є критичними

• безпілотник потребує спеціальної форми батареї

• ви хочете отримати доступ до напівтвердих технологій нового покоління

У багатьох передових системах БПЛА на сьогоднішній день пакетні елементи все частіше стають переважною архітектурою завдяки їх гнучкості, потужності та майбутній сумісності з хімією твердого тіла.

---

Висновок

Технологія дронів продовжує стрімко розвиватися, як і батареї, які їх живлять.

У той час як 21700 циліндричних елементів забезпечують чудову щільність енергії та довговічність, пакетні елементи — особливо напівтверді пакетні батареї — стають найбільш перспективним рішенням для систем живлення БПЛА нового покоління..

Для інженерів, виробників дронів і розробників акумуляторних блоків розуміння цих технологій має важливе значення для створення безпечніших, легших і довговічніших дронів.

У міру прискорення розвитку інноваційних батарей, майбутнє енергетичних систем БПЛА, ймовірно, буде формуватися за допомогою високоенергетичних пакетних елементів і технологій твердотільних батарей..