Drooni aku sees: rakud, keemia ja struktuur

Droonitehnoloogia on muutnud erinevaid tööstusharusid, alates õhufotograafiast kuni kohaletoimetamisteenusteni. Nende lendavate imetluste keskmes on ülioluline komponent:droonipatarei. Droonpatareide keerukate detailide mõistmine on nii entusiastidele kui ka spetsialistidele hädavajalik. Selles terviklikus juhendis süveneme droonpatareide rakkudesse, keemiasse ja struktuurisse, lahti harutades nende õhust imet.

Mitu lahtrit on tavalises drooni akus?

Rakkude arv adroonipatareivõib varieeruda sõltuvalt drooni suurusest, energiavajadusest ja kavandatud kasutamisest. Enamik standardseid droonpatareisid sisaldavad tavaliselt mitut seeria või paralleelse konfiguratsiooniga ühendatud lahtrit.

Üherakulised vs mitmerakulised akud

Kuigi mõned väiksemad droonid võivad kasutada üherakulisi akusid, kasutab enamik kommerts- ja professionaalseid droone mitme rakuga akusid suurenenud energia ja lennuaja jaoks. Kõige tavalisemad konfiguratsioonid hõlmavad järgmist:

- 2S (kaks rakku järjest)

- 3S (kolm lahtrit järjestikku)

- 4S (neli lahtrit järjestikku)

- 6S (kuus rakku järjest)

Iga lipo (liitiumpolümeeri) akus, droonides kõige tavalisem tüüp, on nominaalne pinge 3,7 V. Lahtrite jadana ühendades suureneb pinge, pakkudes drooni mootoritele ja süsteemidele rohkem jõudu.

Rakkude arv ja droonide jõudlus

Rakkude arv mõjutab otseselt drooni jõudlust:

Kõrgem rakkude arv = suurem pinge = rohkem võimsust ja kiirust

Madalam rakkude arv = alumine pinge = pikemad lennuajad (mõnel juhul)

Professionaalsed droonid kasutavad optimaalseks jõudluseks sageli 6S akusid, samas kui hobide kvaliteediga droonid võivad kasutada 3S või 4S konfiguratsiooni.

Lipo aku sisemised: anoodid, katoodid ja elektrolüüdid

Tõeliselt mõistadroonipatareisid, peame uurima nende sisemisi komponente. Lipo akud, mis on enamiku droonide taga asuv jõujaama, koosnevad kolmest põhielemendist: anoodidest, katoodidest ja elektrolüütidest.

Anood: negatiivne elektrood

LIPO aku anood on tavaliselt grafiidist, süsiniku vormist. Väljalaske ajal liiguvad liitiumioonid anoodilt katoodile, vabastades välise vooluringi voolavad elektronid, toidades drooni.

Katood: positiivne elektrood

Katood koosneb tavaliselt liitiummetalloksiidist, näiteks liitiumkoobaltoksiidist (LICOO2) või liitium -raudfosfaadist (LiFEPO4). Katoodmaterjali valik mõjutab aku jõudluse omadusi, sealhulgas energiatihedust ja ohutust.

Elektrolüüt: ioonide maantee

Lipo -akus sisalduv elektrolüüt on orgaanilises lahustis lahustatud liitiumisool. See komponent võimaldab liitiumioonidel liikuda anoodi ja katoodi vahel laengu- ja tühjendustsüklite ajal. Lipo -patareide ainulaadne omadus on see, et seda elektrolüüti hoitakse polümeerkomposiidis, muutes aku paindlikumaks ja kahjustuste suhtes vastupidavamaks.

Keemia droonilennu taga

Väljalaske ajal liiguvad liitiumioonid anoodilt katoodile elektrolüüdi kaudu, samal ajal kui elektronid voolavad läbi välise vooluringi, toidades drooni. See protsess pöördub laadimise ajal tagasi, liitiumioonid liiguvad tagasi anoodi juurde.

Selle elektrokeemilise protsessi tõhusus määrab aku jõudluse, mõjutades selliseid tegureid nagu:

- energiatihedus

- TOOM väljund

- laadimis-/tühjenemismäärad

- Tsükli elu

Akukomplekti konfiguratsioonid: seeria vs paralleelne

Rakud on paigutatud adroonipatareiPakk mõjutab selle üldist jõudlust märkimisväärselt. Kasutatakse kahte peamist konfiguratsiooni: seeria ja paralleelsed ühendused.

Serta konfiguratsioon: pinge suurendamine

Serta konfiguratsioonis on lahtrid ühendatud otsast otsast, ühe raku positiivse klemmiga ühendatakse järgmise negatiivse klemmiga. See paigutus suurendab aku üldist pinget, säilitades samal ajal sama võimsuse.

Näiteks:

2S konfiguratsioon: 2 x 3,7v = 7,4v

3S konfiguratsioon: 3 x 3,7v = 11,1 V

4S konfiguratsioon: 4 x 3,7v = 14,8v

Sarjaühendused on üliolulised droonimootorite ja muude kõrghetkade komponentide jaoks vajaliku pinge pakkumiseks.

Paralleelne konfiguratsioon: võimsuse suurendamine

Paralleelses konfiguratsioonis on lahtrid ühendatud kõigi positiivsete klemmidega, mis on ühendatud ja kõik negatiivsed klemmid ühendatud. See paigutus suurendab aku üldist mahtu (MAH), säilitades samal ajal sama pinge.

Näiteks kahe 2000mAh lahtri paralleelse ühendamise tulemuseks oleks 2S 4000mAh aku.

Hübriidkonfiguratsioonid: mõlemast maailmast parim

Paljud droonpatareisid kasutavad soovitud pinge ja mahu saavutamiseks seeriate ja paralleelsete konfiguratsioonide kombinatsiooni. Näiteks oleks 4S2P konfiguratsioonil neli lahtrit seeriana, kusjuures kaks sellist seeria stringi on ühendatud paralleelselt.

See hübriidne lähenemisviis võimaldab droonitootjatel aku jõudlust täpsustada, et täita spetsiifilisi nõudeid lennuajale, väljundvõimsusele ja kogukaalule.

Tasakaalustamine ACT: akuhaldussüsteemide roll

Sõltumata konfiguratsioonist sisaldavad kaasaegsed droonipatareisid keerukad akuhaldussüsteemid (BMS). Need elektroonilised ahelad jälgivad ja kontrollivad üksikuid raku pingeid, tagades tasakaalustatud laadimise ja tühjendamise kõigi pakkide lahtrite vahel.

BMS -il on ülioluline roll:

1. ülelaadimise ja üleajutamise ärahoidmine

2. raku pingete tasakaalustamine optimaalseks jõudluseks

3. Jälgimistemperatuur termilise põgenemise vältimiseks

4. Ohutusfunktsioonide, näiteks lühise kaitse pakkumine

Drooni aku konfiguratsioonide tulevik

Kuna droonitehnoloogia areneb edasi, võime oodata akukomplektide konfiguratsioonide edusamme. Mõned potentsiaalsed arengud hõlmavad järgmist:

1. nutikad akupakid sisseehitatud diagnostika ja ennustavate hooldusvõimalustega

2. modulaarsed kujundused, mis võimaldavad rakkude hõlpsat vahetamist ja mahutavuse täiendamist

3. Superkondensaatorite integreerimine paremaks toite kohaletoimetamiseks suure nõudlusega operatsioonide ajal

Need uuendused viivad tõenäoliselt pikema lennuaega, paranenud töökindluse ja täiustatud turvafunktsioonidega droonideni.

Järeldus

Droonpatareide keerukuse mõistmine - alates rakkude arvust kuni sisemise keemia ja pakkide konfiguratsioonideni - on ülioluline kõigile, kes on droonitööstuses osalenud. Tehnoloogia edenedes võime oodata veelgi keerukamaid akulahendusi, mis suruvad aero robootika piire.

Neile, kes soovivad jääda esiplaaniledroonipatareiTehnoloogia, Ebattery pakub tipptasemel lahendusi, mis on loodud jõudluse ja töökindluse maksimeerimiseks. Meie asjatundlik meeskond on pühendunud kvaliteetsete akude pakkumisele, mis vastavad droonitööstuse arenevatele vajadustele. Meie uuenduslike akulahenduste kohta lisateabe saamiseks või teie konkreetsete nõuete arutamiseks ärge kõhelge meie poole pöördudescathy@zyepower.com. Võimendage koos lendu tulevikku!

Viited

1. Smith, J. (2022). "Täiustatud droonide akutehnoloogia: põhjalik ülevaade." Journal of Mentrad Aerial Systems, 15 (3), 245–260.

2. Johnson, A. & Lee, S. (2021). "Liitiumpolümeeri aku keemia tänapäevastele droonidele." International Journal of Energy Storage, 8 (2), 112-128.

3. Brown, R. (2023). "Drooni aku konfiguratsioonide optimeerimine täiustatud jõudluse saavutamiseks." Droonitehnoloogia ülevaade, 7 (1), 78-92.

4. Zhang, L. jt. (2022). "Ohutuse kaalutlused suure võimsusega droonipatareides." Journal of Power Allikad, 412, 229-241.

5. Anderson, M. (2023). "Droonivõimsuse tulevik: tekkivad akutehnoloogiad ja nende rakendused." Mehitamata süsteemide tehnoloogia, 11 (4), 301-315.