Cho dù bạn là người đam mê máy bay không người lái ghi lại các cảnh quay điện ảnh trên không hay là kỹ sư thiết kế máy bay không người lái công nghiệp cho nông nghiệp hoặc kiểm tra, một thành phần cuối cùng sẽ quyết định hiệu suất chuyến bay của bạn: pin.

Đối với máy bay không người lái, pin không chỉ là nguồn năng lượng mà còn là trái tim của toàn bộ hệ thống . Thời gian bay, khả năng tải trọng, độ an toàn và độ tin cậy đều phụ thuộc vào công nghệ pin được sử dụng.

Ngày nay, hai dạng pin thống trị ngành công nghiệp UAV:

• 21700 tế bào lithium-ion hình trụ

• tế bào túi (bao gồm LiPo và pin bán rắn mới nổi)

Cả hai công nghệ đều được sử dụng rộng rãi trong các bộ pin của máy bay không người lái, nhưng chúng phục vụ các triết lý thiết kế khác nhau. Hiểu được sự khác biệt có thể giúp các kỹ sư và người xây dựng DIY chọn giải pháp phù hợp.

Hãy cùng khám phá so sánh các loại pin này như thế nào nhé.

---

1. Độ bền nhẹ: Pin cho máy ảnh và máy bay không người lái dành cho người tiêu dùng

Đối với máy bay không người lái chụp ảnh trên không và máy bay không người lái hạng nhẹ, mục tiêu thiết kế chính thường là:

• mật độ năng lượng cao

• trọng lượng thấp

• thời gian bay dài

Trong lịch sử, nhiều máy bay không người lái tiêu dùng đã sử dụng pin dạng túi lithium polymer (LiPo) . Những pin này cung cấp một số lợi thế:

Hình dạng linh hoạt

Không giống như tế bào hình trụ, tế bào dạng túi không có vỏ kim loại cứng. Điều này cho phép các nhà sản xuất thiết kế các bộ pin mỏng, nhỏ gọn hoàn toàn phù hợp với cấu trúc bên trong của máy bay không người lái..

Đây là lý do tại sao nhiều máy bay không người lái tiêu dùng cao cấp sử dụng pin túi có hình dạng tùy chỉnh.

Khả năng xả cao

Động cơ máy bay không người lái thường yêu cầu tăng công suất đột ngột , đặc biệt là khi cất cánh hoặc khi ổn định trong điều kiện gió mạnh. Các tế bào túi LiPo có khả năng phóng điện cao , khiến chúng rất phù hợp với điều kiện bay năng động.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, 21700 tế bào lithium-ion hình trụ đã bắt đầu được chú ý trong ngành công nghiệp máy bay không người lái.

---

2. Sự trỗi dậy của 21700 tế bào hình trụ trong thiết kế UAV

Định dạng ô 21700 dùng để chỉ pin hình trụ có đường kính 21 mm và chiều cao 70 mm . Nó lớn hơn 18650 tế bào truyền thống và cung cấp một số cải tiến về hiệu suất.

Mật độ năng lượng cao hơn

Các tế bào 21700 hiện đại có thể đạt được mật độ năng lượng rất cao , nghĩa là có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trong cùng một trọng lượng.

Ví dụ: pin 21700 hiệu suất cao có thể đạt 300–420 Wh/kg , cho phép máy bay không người lái kéo dài đáng kể thời gian bay.

Đối với một số ứng dụng, điều này đã tăng độ bền từ 20 phút lên 40–45 phút.

Vòng đời dài hơn

So với pin LiPo có mức xả cao được sử dụng trong các ứng dụng RC, pin lithium-ion hình trụ thường mang lại tuổi thọ dài hơn , giúp giảm chi phí thay thế cho những người sử dụng máy bay không người lái thường xuyên.

Độ ổn định cơ học tốt hơn

Các tế bào hình trụ có vỏ kim loại cứng giúp bảo vệ cơ học tốt hơn và tính toàn vẹn về cấu trúc , có thể có lợi trong môi trường gồ ghề.

Tuy nhiên, họ cũng đưa ra một số hạn chế về thiết kế.

---

3. Hạn chế chính của pin hình trụ trong pin máy bay không người lái

Bất chấp những ưu điểm của chúng, những tế bào hình trụ giống như 21700 có một nhược điểm cơ bản đối với thiết kế máy bay không người lái.

Hình học cố định

Các tế bào hình trụ có hình dạng cố định, điều này làm hạn chế mức độ hiệu quả của chúng trong việc sắp xếp chúng bên trong các khung máy bay không người lái nhỏ gọn.

So với các tế bào túi:

• các ô hình trụ tạo ra những khoảng trống không sử dụng

• bộ pin trở nên cồng kềnh hơn

• Sự tích hợp cấu trúc trở nên phức tạp hơn

Đối với máy bay không người lái mà mỗi gam và milimet đều quan trọng , điều này có thể làm giảm hiệu quả tổng thể của hệ thống.

Đây là một lý do tại sao nhiều bộ pin UAV hiện đại - đặc biệt là trong máy bay không người lái hiệu suất cao - tiếp tục dựa vào cấu trúc tế bào túi.

---

4. Máy bay không người lái công nghiệp và nông nghiệp: Nguồn điện và dòng điện cao

Các UAV công nghiệp như máy bay không người lái phun thuốc nông nghiệp hoạt động trong những điều kiện rất khác so với máy bay không người lái tiêu dùng.

Thay vì thiết kế gọn nhẹ, những chiếc máy bay không người lái này ưu tiên:

• dòng xả cực cao

• hệ thống pin điện áp cao

• khả năng nâng tải trọng nặng

Máy bay không người lái trong nông nghiệp thường mang theo 10–30 lít trọng tải chất lỏng , đòi hỏi hệ thống nhiều cánh quạt lớn với công suất động cơ đáng kể.

Trong quá trình cất cánh, bộ pin có thể cần cung cấp dòng điện hàng trăm ampe ngay lập tức.

Vì lý do này, pin dạng túi có mức phóng điện cao (LiPo) vẫn là lựa chọn chủ yếu trong máy bay không người lái nông nghiệp.

Các hệ thống pin này thường được cấu hình như sau:

• 6S (22.2V)

• 12S (44.4V)

• hoặc thậm chí cấu hình điện áp cao hơn

Các tế bào túi tốc độ cao có thể cung cấp năng lượng nổ cần thiết để nâng tải nặng , điều mà các tế bào hình trụ đôi khi khó có thể đáp ứng nếu không có cấu hình song song lớn.

---

5. Thế hệ tiếp theo: Tế bào dạng túi bán rắn và thể rắn

Trong khi pin 21700 và LiPo thống trị thị trường ngày nay, một công nghệ mới đang nhanh chóng nổi lên: pin dạng túi bán rắn và thể rắn..

Những loại pin này đại diện cho sự phát triển lớn tiếp theo trong hệ thống năng lượng UAV.

Mật độ năng lượng cao hơn

Pin dạng túi bán rắn tiên tiến hiện đã đạt mức 360–500 Wh/kg , cao hơn đáng kể so với pin lithium-ion thông thường.

Điều này có nghĩa là máy bay không người lái trong tương lai có thể đạt được:

• thời gian bay dài hơn

• khả năng chịu tải cao hơn

• hệ thống pin nhẹ hơn

Cải thiện an toàn

Pin lithium-ion truyền thống dựa vào chất điện phân lỏng , có thể gây nguy cơ cháy trong điều kiện khắc nghiệt.

Pin thể rắn hoặc bán rắn thay thế chất điện phân lỏng này bằng vật liệu rắn hoặc dạng gel , giúp cải thiện đáng kể độ an toàn.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với hoạt động của máy bay không người lái:

• trên các thành phố

• gần mọi người

• trong môi trường nhạy cảm

Hiệu suất nhiệt độ thấp tốt hơn

Các công nghệ thể rắn cũng mang lại hiệu suất được cải thiện ở nhiệt độ thấp , khiến chúng trở nên lý tưởng cho máy bay không người lái được sử dụng trong:

• lập bản đồ

• điều tra

• hoạt động tầm cao

Nhiều nhà sản xuất pin đang tích cực phát triển pin UAV bán rắn dạng túi , vì dạng túi tương thích tự nhiên với hóa học tế bào thế hệ tiếp theo.

---

6. Vậy bạn nên chọn loại pin nào cho bộ pin máy bay không người lái DIY?

Không có câu trả lời chung - sự lựa chọn đúng đắn phụ thuộc vào thiết kế máy bay không người lái của bạn.

Chọn 21700 ô nếu:

• bạn muốn cuộc sống chu kỳ dài

• khung máy bay không người lái cho phép bố trí gói hình trụ

• tốc độ xả vừa phải được chấp nhận

• bạn thích lắp ráp mô-đun DIY hơn

Chọn tế bào túi nếu:

• bạn cần công suất đầu ra tối đa

• trọng lượng và hiệu quả không gian là rất quan trọng

• máy bay không người lái yêu cầu hình dạng pin tùy chỉnh

• bạn muốn tiếp cận các công nghệ bán rắn thế hệ tiếp theo

Trong nhiều hệ thống UAV tiên tiến hiện nay, các tế bào túi ngày càng trở thành kiến ​​trúc được ưa chuộng nhờ tính linh hoạt, khả năng cung cấp năng lượng và khả năng tương thích trong tương lai với hóa học trạng thái rắn.

---

Phần kết luận

Công nghệ máy bay không người lái tiếp tục phát triển nhanh chóng và pin cung cấp năng lượng cho nó cũng vậy.

Trong khi 21700 pin hình trụ cung cấp mật độ năng lượng và độ bền tuyệt vời, pin dạng túi - đặc biệt là pin túi bán rắn - đang nổi lên như một giải pháp hứa hẹn nhất cho hệ thống điện UAV thế hệ tiếp theo.

Đối với các kỹ sư, nhà chế tạo máy bay không người lái và nhà thiết kế bộ pin, việc hiểu những công nghệ này là điều cần thiết để chế tạo máy bay không người lái an toàn hơn, nhẹ hơn và bền hơn.

Khi sự đổi mới về pin tăng tốc, tương lai của hệ thống năng lượng UAV có thể sẽ được định hình bởi các tế bào túi năng lượng cao và công nghệ pin thể rắn.