EN
Vývoj technologie dronů je úzce spojen s pokroky v oblasti chemie baterií. Napájení je jádrem bezpilotních letounů (UAV), které určuje dobu letu, dosah výkonu a celkové schopnosti. Pro pilenty od nadšenců až po profesionály je pochopení vlastností, výhod a omezení hlavních typů baterií klíčové pro výběr správných nástrojů a jejich bezpečný a efektivní provoz. Tento článek se zabývá třemi hlavními typy baterií pro drony: lithiově polymerové (LiPo), lithiové iontové (Li-ion) a nikl-kadmiové (NiCd).
Lithiově polymerové (LiPo) baterie: zdroj vysokého výkonu
LiPo baterie se staly standardem pro mnoho dronů pro spotřebitele i pro drony zaměřené na výkon, zejména v závodění, akrobacích a kvalitní filmové fotografii. Jejich popularita vyplývá z vlastností, které splňují náročné požadavky moderních dronů.
● Chemie a struktura: Na rozdíl od lithio-iontových baterií, které používají kapalné elektrolyty, LiPo baterie využívají polo-pevné nebo gelovité polymerní elektrolyty. Ty jsou obvykle balené do měkkých fóliových sáčků z hliníkového plastu namísto tuhých kovových válců. Tento flexibilní design umožňuje výrobcům vyrábět lehké baterie v různých tvarech, což odpovídá kompaktním a aerodynamickým tělům dronů.
● Výkonnostní výhody: LiPo baterie nabízejí vysokou hustotu energie (typicky 150–250 Wh/kg) a vysoké výbojové proudy. To se projevuje delšími dobami letu a schopností dodávat rychlé výkonnostní špičky pro akceleraci, manévrovatelnost a motory s vysokým tahem. Jejich nízká míra samovybíjení také pomáhá udržet uloženou energii, když nejsou používány.
● Specifikace a označování: Kapacita se měří v miliampérhodinách (mAh) nebo ampérhodinách (Ah). Napětí závisí na počtu článků zapojených do série (S), přičemž každý článek poskytuje 3,7 V. Například balení 3S dodává 11,1 V, zatímco balení 6S poskytuje 22,2 V. C-hodnota udává bezpečnou spojitou vybíjecí schopnost; baterie 30C s kapacitou 5000 mAh může trvale dodávat 150 A.
● Opatření a bezpečnost: LiPo baterie jsou citlivé na nesprávné zacházení. Přebíjení nad 4,2 V na článek nebo vybíjení pod 3,2 V může způsobit trvalé poškození, nafouknutí nebo dokonce požár. Vyžadují speciální nabíječky s funkcí vyvažování a pečlivého sledování. Jejich životnost je typicky 150–300 cyklů, což je kratší než u lithium-iontových baterií. Pro prodloužení životnosti by měly být uchovávány přibližně na 50 % nabití v chladném, suchém prostředí.
Lithium-iontové (Li-ion) baterie: šampion výdrže
Li-ion baterie jsou další běžnou lithiovou chemií, která se volí pro aplikace vyžadující delší dobu letu a delší provozní životnost namísto maximálního výkonu.
● Chemie a struktura: Li-ion baterie používají kapalné elektrolyty a obvykle se vyskytují ve tvrdých válcových (např. články 18650) nebo hranolových blokách, což je činí pevnými a odolnými.
● Výkonnostní výhody: Nabízejí vysokou energetickou hustotu, často srovnatelnou nebo vyšší než u LiPo baterií. To je činí ideálními pro drony používané při průzkumu, inspekci, sledování a fotografování, kde je rozhodující výdrž. Li-ion baterie obvykle vydrží 300–500 cyklů, pokročilé verze dosahují až 500–1000 cyklů. Jsou stabilnější, méně náchylné k bobtnání a bezpečnější za běžného použití.
● Kompenzace: Li-ion baterie obecně mají nižší maximální výbojové proudy než LiPo sady, což je činí méně vhodnými pro závodní nebo kaskadérské drony. Mohou být také o něco těžší při stejné kapacitě. Avšak inovace, jako jsou lithiové baterie s vysokou energetickou hustotou (až 400 Wh/kg), posouvají hranice výkonu a umožňují delší dobu letu a stabilní provoz v širokém rozsahu teplot (-40 °C až 60 °C).
Baterie nikl-kadmium (NiCd): Odrané a odolné veterány
Baterie NiCd představují starší technologii, která byla ve spotřebních dronů velkou měrou nahrazena lithiovými chemiemi, ale díky své odolnosti zůstávají užitečné v určitých aplikacích.
● Chemie a historie: Baterie NiCd využívají elektrody z kadmia a hydroxidu niklu s alkalickým elektrolytem. Jejich energetická hustota je mnohem nižší (40–60 Wh/kg), což je činí těžšími a objemnějšími ve srovnání s lithiovými bateriemi.
● Výhody: NiCd baterie vynikají za extrémních podmínek, spolehlivě pracují v rozmezí od -20 °C do 60 °C (někdy od -30 °C do 50 °C). Odolávají mechanickému nárazu, vibracím, přebíjení i hlubokému vybíjení lépe než lithiové baterie. Navíc poskytují vysoké proudové odběry a jsou obecně levnější.
● Nevýhody a údržba: NiCd baterie trpí tzv. „memory effect“ (paměťovým jevem), kdy opakované částečné nabíjení a vybíjení snižují kapacitu. Pro udržení výkonu jsou nutné pravidelné úplné vybití. Mají také vysokou rychlost samovybíjení a obsahují toxický kadmium, což vyvolává environmentální obavy. Nabíjení je pomalejší (10–16 hodin při kapacitním nabíjení), i když rychlonabíjení při 1C je možné za přibližně hodinu.
Závěr: Výběr správného zdroje napájení
● LiPo baterie jsou nejvhodnější pro drony s vysokým výkonem používané ve závodění, provedení triků nebo ve vlastních konstrukcích, protože nabízejí explozivní výkon a lehkou konstrukci, ale vyžadují opatrné zacházení.
● Li-ion baterie jsou ideální pro komerční, fotografické a výdržově zaměřené drony, protože vyvažují hustotu energie, bezpečnost a dlouhou životnost cyklů.
● NiCd baterie jsou vhodné pouze pro určité průmyslové, vojenské nebo starší aplikace, kde extrémní odolnost a odolnost vůči teplotám převyšují jejich nevýhody.
S dalším vývojem bateriových technologií se objevují vyšší hustoty energie, zlepšená bezpečnost a lepší přizpůsobivost teplotě. Při posuzování poměru mezi výkonem, výdrží a odolností bude tato rovnováha zůstávat klíčovou otázkou pro letecké aplikace dronů. Pochopením těchto základních typů baterií mohou piloti a provozovatelé dělat informovaná rozhodnutí a zajistit, aby měly jejich drony správné „srdce“ pro danou misi.
