Sissejuhatus
Mehitamata õhusõidukite (UAV) kiire areng on põhjalikult ümber kujundanud tööstusharud logistikast ja põllumajandusest kinematograafia ja avaliku turvalisuseni. Selle tehnoloogilise revolutsiooni keskmes on üks kriitiline komponent: aku. Kaasaegsete droonide jaoks on liitiumpolümeer (LiPo) aku kujunenud vaieldamatuks tööstusstandardiks. Selle ainulaadne kombinatsioon suurest energiatihedusest, kergest konstruktsioonist ja märkimisväärsest tühjendusvõimest muudab selle ideaalseks toiteallikaks paljudele erinevatele õhuplatvormidele, alates väikestest neljarattaliste{3}}kopteritest kuni raskete{4}}lift tööstuslike droonideni. Nende keerukate energiasalvestusseadmete jõudlus, ohutus ja pikaealisus sõltuvad aga enamast kui ainult nende keemiast; nad toetuvad suurel määral täiustatud akuhaldussüsteemidele (BMS) ja õigetele tööprotokollidele.
Mis on liitiumpolümeeraku?
Liitiumpolümeeraku, mida sageli nimetatakse LiPo või Li{0}}Poly akuks, on laetav liitium-ioonaku tüüp, mis kasutab tavalistes liitium{2}}ioonelementides leiduva vedela elektrolüüdi asemel polümeerelektrolüüti. See elektrolüüt on tavaliselt geelitaoline aine, mis hõlbustab liitiumioonide liikumist anoodi (tavaliselt grafiit) ja katoodi (sageli liitiumkoobaltoksiid või muud liitiummetallioksiidid) vahel laadimis- ja tühjendustsüklite ajal.
See polümeeri{0}}põhine disain pakub UAV-rakendustele mitmeid olulisi eeliseid:
①Kõrge energiatihedus:LiPo akud pakivad märkimisväärse koguse energiat kergesse pakendisse, mis on peamine tegur, mis võimaldab pikendada lennuaegu.
② Kõrged tühjendusmäärad:Need võivad anda kiireid ja võimsaid energiapurskeid, mis on hädavajalikud õhkutõusmiseks, kiireteks manöövriteks ja raskete koormate kandmiseks.
③ Paindlikud vormitegurid:Erinevalt jäikadest silindrilistest elementidest võimaldab LiPo akude painduv kottide disain neid valmistada erineva kuju ja suurusega. See paindlikkus on hindamatu droonidisainerite jaoks, kes peavad optimeerima kaalujaotust ja sobitama akusid kitsastesse, ebatavalistesse kohtadesse.
④ Kerge konstruktsioon:Polümeerelektrolüüt ja painduv pakend vähendavad märkimisväärselt kaalu võrreldes metall{0}}korpusega liitium-akudega, parandades otseselt drooni tõukejõu-ja-massi suhet.
Peamised spetsifikatsioonid ja kuidas neid lugeda
Konkreetse droonirakenduse jaoks õige LiPo aku valimine nõuab põhjalikku arusaamist selle põhispetsifikatsioonidest. Need parameetrid määravad aku võimalused ja piirangud.
Mahutavus (mAh või Ah):Mõõdetuna milliamper-tundides või amper-tundides, näitab see energia koguhulka, mida aku suudab salvestada. Suurem võimsus (nt 5000 mAh vs{6}}mAh) tähendab üldiselt pikemat lennuaega. Suurem võimsus tähendab aga ka suuremat kaalu, mis võib vähendada paindlikkust ja suurendada energiatarbimist, luues kompromissi, mida operaatorid peavad tasakaalustama.
Pinge (V):Ühe LiPo elemendi nimipinge on 3,7 V. Täielikult laetuna jõuab see umbes 4,2 V ja kahjustuste vältimiseks ei tohiks seda tühjaks laadida alla umbes 3,0 V. Pinge suurendamiseks ühendatakse elemendid järjestikku (S). Levinud konfiguratsioonid hõlmavad järgmist:
3S (11.1V):Kasutatakse väiksemates algtaseme-droonides.
4S (14.8V):Levinud kesk-tarbija- ja võidusõidudroonide puhul.
6S (22.2V):Standard paljudele professionaalsetele ja tööstuslikele droonidele.
12S+ (44,4 V ja rohkem):Kasutatakse suure{0}}võimsusega rasketes{1}}tõstelistes tööstuslikes UAV-des. Kõrgema pingega süsteemid on tõhusamad, kuna võtavad sama väljundvõimsuse jaoks vähem voolu, vähendades soojuse teket.
Tühjenemismäär (C-hinnang):C-reiting näitab maksimaalset ohutut pidevat tühjenemisvoolu aku mahutavuse suhtes. Näiteks 5000 mAh aku, mille reiting on 50C, suudab ohutult pakkuda pidevat voolu 250A (5Ah * 50C). Kõrgem C-reiting on kriitilise tähtsusega suure jõudlusega-droonide jaoks, mis nõuavad kiiret jõuülekannet. Ebapiisavad C{11}}hinnangud võivad põhjustada pinge langust, ebastabiilset lendu ja ülekuumenemist.
Sisetakistus (IR):See on aku takistuse mõõt. Madalam IR on parem, kuna see võimaldab tõhusamat energiaülekannet ja vähem soojust. Aku vananedes suureneb selle sisemine takistus tavaliselt, mis viitab jõudluse ja mahutavuse vähenemisele.
LiPoVS. Li-ioon droonidele
Kuigi mõlemad on liitium{0}}põhised tehnoloogiad, on LiPo- ja Li-ioonakudel erinevad omadused, mis muudavad need erinevate rakenduste jaoks sobivaks. Enamiku dünaamiliste droonirakenduste jaoks on eelistatud valik LiPo akud, kuna need pakuvad oluliselt suuremat tühjenemist. See tagab stardiks, manööverdamiseks ja kasuliku koorma tõstmiseks vajalikud kiired võimsuspursked. Kuigi Li-ioonakude erienergia (Wh/kg) on mõnes rakenduses pikema vastupidavuse tagamiseks sageli kõrgem, pakuvad LiPo akud ülimat reageerimisvõimet ja võimsustihedust, mida dünaamiline UAV lend nõuab.
