Срок службы аккумулятора беспилотного летательного аппарата и дрона

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА), широко известные как дроны, быстро распространяются в таких отраслях, как логистика, сельское хозяйство, видеонаблюдение и инспекция инфраструктуры. По мере роста их роли понимание Время автономной работы БПЛА и срок службы батареи дрона становится решающим. Время полета дрона на одном заряде ограничивает дальность и продолжительность его работы, а срок службы батареи (измеряемый в циклах заряда) определяет, как долго прослужит сама батарея, прежде чем потребует замены. В этой статье рассматриваются факторы, влияющие на работу аккумулятора, типичная продолжительность полета для разных классов дронов, практические методы расчета и советы по максимальному увеличению продолжительности полета и срока службы аккумулятора. В ней также освещаются LiPo аккумулятор для дрона технологии и другие инновации в системах питания БПЛА. Компания Yibai Lithium Technology, лидер в области индивидуальных аккумуляторных решений, специализируется на высокопроизводительных батареях для БПЛА, отвечающих этим требованиям.

Дроны бывают разных типов - от игрушечных и бытовых квадрокоптеров до профессиональных и промышленных БПЛА, и для каждой категории характерна своя продолжительность полета. В таблице ниже приведена средняя продолжительность полета и ключевые характеристики по категориям дронов:

Дроны более высоких классов производительности, как правило, оснащаются более крупными и тяжелыми батареями, что обеспечивает более длительные полеты, но ценой дополнительного веса и сложности. Например, промышленные БПЛА, предназначенные для проведения инспекций или доставки грузов, могут использовать аккумуляторные батареи емкостью десятки АчВ то время как аккумулятор небольшого игрушечного дрона может составлять всего несколько сотен мАч. Согласно промышленным данным, большинство потребительских дронов летают на одной зарядке около 20-50 минут. В отличие от них, специализированные беспилотники с большим запасом прочности (часто с гибридными топливно-электрическими системами) могут оставаться в воздухе в течение многих часов или даже дней за счет использования передового управления питанием.

Расчет времени полета дрона

Время полета дрона можно определить по характеристикам его аккумулятора и двигателя. Общая формула такова:

Время полета (минуты) = Емкость аккумулятора (Ач) / (Общий потребляемый ток (A)) × 60 × коэффициент полезного действия

Здесь коэффициент полезного действия (часто 0,8 или 80%) учитывает практические потери и безопасные пределы напряжения при разряде. Сайт Общее потребление тока это сумма токов, потребляемых всеми двигателями в условиях зависания или среднего полета.

Пример: Рассмотрим квадрокоптер с четырьмя одинаковыми двигателями. Каждый двигатель потребляет 5 А при парящей нагрузке, и каждый обеспечивает тягу 600 г. БПЛА использует 6S (22,2 В) LiPo аккумулятор емкостью 22 000 мАч (22 Ач).

1. Рассчитайте общую тягу: Каждый двигатель производит 0,6 кгс (600 г), поэтому 4 двигателя дают 2,4 кг общей тяги.

2. Рассчитайте общий ток: Каждый двигатель потребляет 5 А, поэтому 4 двигателя в сумме потребляют 20 А.

3. Нанесите формулу:

   • Емкость аккумулятора = 22 Ач

   • Общий потребляемый ток = 20 A

   • Коэффициент полезного действия = 0,8 (80%)

   • Время работы = (22 Ач / 20 А) × 60 × 0,8 ≈ 52,8 минуты.

В этом примере показан идеальный полет в режиме зависания продолжительностью около 50-55 минут. В реальных миссиях агрессивные маневры или дополнительная полезная нагрузка сократят время полета.

Ключевые факторы, влияющие на срок службы батареи дрона

Несколько факторов влияют как на время полёта (как долго вы сможете летать на одном заряде) и срок службы (сколько зарядов выдерживает батарея) батареи БПЛА. Понимание этих факторов помогает добиться максимальной производительности:

• Тип и химический состав батареи: Большинство беспилотников используют LiPo (литий-полимер) аккумуляторы, поскольку они обладают высокой плотностью энергии и скоростью разряда. LiPo батареи легкие и обеспечивают быстрые всплески энергии, что идеально подходит для двигателей БПЛА. Существуют и другие химические элементы (Li-ion, LiFePO₄ и т.д.), но они могут быть тяжелее или иметь другой профиль разряда. Новые технологии аккумуляторов (например, твердотельные литий-ионные) обещают еще более высокую плотность энергии, что может увеличить время полета.

• Емкость аккумулятора (мАч/Ач): Большая емкость (измеряемая в мАч или Ач) напрямую увеличивает потенциальное время полета, поскольку в ней хранится больше энергии. Однако батареи большей емкости тяжелее и объемнее, что может снизить эффективность. Конструкторы балансируют между емкостью и весом. Как правило, в профессиональных дронах используются батареи емкостью 10 000-30 000 мАч для более длительных полетов, а в небольших дронах - всего несколько тысяч мАч.

• Скорость разряда (C-рейтинг): C-рейтинг показывает, насколько быстро аккумулятор может безопасно разряжаться. Для высокопроизводительных дронов или гоночных беспилотников требуются батареи с высоким C-рейтингом (например, 50C-100C) для обеспечения сильных всплесков тока. Батареи с более низким C-рейтингом могут ограничить производительность. Правильный выбор скорости разряда гарантирует, что батарея сможет удовлетворить потребности дрона в энергии без перегрева или просадки напряжения.

• Вес (полезная нагрузка): Более тяжелые дроны требуют больше энергии, чтобы оставаться в воздухе, что сокращает время полета. Удаление ненужной полезной нагрузки или компонентов может продлить срок службы батареи на один полет. Каждый лишний килограмм может значительно сократить время зависания, особенно для небольших БПЛА.

• Условия полета: Факторы окружающей среды, такие как ветер, температура и высота над уровнем моря, играют важную роль. Полет при встречном ветре, с грузом или на большой высоте (разреженный воздух) требует большей тяги и силы тока, что сокращает время полета. Экстремальные температуры также вредны: холод снижает емкость батареи, а жара может привести к перегреву элементов. Эксплуатация батарей вне идеального температурного диапазона может привести к сокращению срока службы.

• Управление аккумулятором (BMS и зарядка): Правильная зарядка и управление аккумулятором имеют решающее значение. Перезарядка или полное разряжение LiPo-элемента может привести к сокращению его полезного цикла. Современные батареи для БПЛА включают в себя системы управления батареей (Battery Management Systems).BMS) для предотвращения перезаряда/разряда. Однако опытная практика тоже имеет значение: избегайте чрезмерной разрядки ниже безопасного напряжения. Постоянный уход - зарядка с помощью правильных зарядных устройств, поддержание баланса элементов и хранение при частичном заряде - продлевает общий срок службы батареи.

В целом, максимизация Время автономной работы БПЛА включает в себя выбор правильного типа и емкости батареи для вашего применения, консервативный полет (стабильная скорость, умеренный газ) и правильное обслуживание батареи.

Срок службы батареи дрона

"Срок службы батареи" может означать две разные вещи: время полёта на одной зарядке, и срок службы батареи по количеству циклов заряда. Сайт срок службы батареи дрона обозначает, сколько полных циклов заряда-разряда может выдержать аккумулятор до значительного снижения емкости (часто определяется как 80% от первоначальной емкости).

Для высококачественных LiPo аккумуляторов для БПЛА производители обычно устанавливают цену около 300-500 полных циклов зарядки прежде чем батарея начнет заметно деградировать. Это означает, что после 300-500 циклов батарея может иметь 80% от своей первоначальной емкости. (При использовании более мелких циклов можно получить больше общего заряда). На практике бережное использование и хранение могут иногда превышать эти показатели, но при регулярном использовании можно рассчитывать на то, что батарея прослужит несколько лет.

Правильный уход необходим для достижения такого срока службы. Это включает в себя:

• Избегайте перезарядки и разрядки (поддерживайте напряжение каждого элемента в безопасном диапазоне).

• Храните батареи при заряде около 40-60%, когда они не используются (особенно в течение длительного времени).

• Использование правильного зарядного устройства и BMS для балансировки ячеек.

• Храните батареи при умеренной температуре (не слишком жарко и не слишком холодно).

Следуя передовому опыту, пилоты могут гарантировать, что их батареи LiPo для дронов доживут до конца срока службы. срок службы батареи дрона.

Максимально возможное время полета по сравнению со сроком службы

Иногда люди говорят о "максимальном времени автономной работы дрона", что может сбить с толку. Это может означать:

• Максимально возможное время полета на одной зарядке (сколько времени дрон может летать на одном аккумуляторе), или

• Максимальный срок службы (сколько всего полетов/циклов до замены).

Чтобы максимально увеличить продолжительность одного полета, используйте Аккумулятор высочайшей емкости которые вы можете носить с собой. Например, профессиональные дроны с большим запасом прочности часто используют очень большие аккумуляторы (10 000-30 000 мАч и более), чтобы продлить время полета. Некоторые военные беспилотники даже сочетают электродвигатели с топливными двигателями (гибридные системы), чтобы оставаться в воздухе в течение нескольких часов или дней. Например, БПЛА MQ-9 Reaper достигает длительных полетов за счет оптимизации системы питания и технологии батарей.

Однако очень большие батареи увеличивают вес. Каждая конструкция должна обеспечивать баланс между емкостью и дополнительной массой. Слишком тяжелая батарея может снизить эффективность и даже сократить время полета.

Для обеспечения долговечности (срока службы) избегайте нагрузок: не разряжайте батарею полностью и не допускайте ее перезаряда. Использование батареи с емкостью чуть выше 80% каждый раз вместо 100% может значительно увеличить общий срок службы. В общем, чтобы максимизировать оба аспекта, выбирайте LiPo высокой емкости, подходящий для вашего дрона, летайте на нем консервативно и обслуживайте его должным образом.