Milliseid akusid kasutavad lennukid

Täielik juhend lennukite akude kohta: tüübid, tootlusparameetrid, ohutusnormid ja tootjate valik

1. Sissejuhatus

Kui lennukite (UAV) võimsuskese on aku, siis määrab see otseselt lennukite üldist tootlust ja avaldab sügavat mõju lendu kestvusele, kasuliku koorma mahule, lennukogususele ja toimimise efektiivsusele.

Lennukite turu kiire kasvuga kasvab pidevalt nõudlus professionaalsete kohandatud lennukite aku lahenduste järele erinevates valdkondades, sealhulgas põllumajanduslikus taimede kaitse, logistilises jaotuses, õhufilmides, kaardistamises ning julgeolekuinspektsioonis.

See artikkel tutvustab süstemaatiliselt peamisi drone’ide akutüüpe, põhitöödeldavaid tehnilisi näitajaid, lennuaegade arvutamise meetodeid, kasutusohutusnõudeid, aku tootjate valiku kriteeriume, kohandatud akude arendusprotsessi, laadimisseadmete valikustrateegiaid ning aku hoolduslahendusi.

2. Peamiste drone’ide aku tüüpide üksikasjalik tutvustus

2.1 Liitiumpolümeerakud (LiPo)

Eelised

Toetavad väga kõrgeid laadimiskiiruseid (40C, 50C, 70C), et täita hetkelisi kõrgvõimsuse nõudeid

Ühiku kaal on väike, mis annab silmatorkava kergkaalulisuse eelise

Kõrgelt kujutundlikud – sobivad erinevate drone’ide ebakorrapärase kujuga paigaldusruumidele

Piirangud

Tundlikud ülelaadimise, surve ja vale käsitluse suhtes

Mitmeselliliste aku komplektide puhul on tasakaalustatud laadimine kohustuslik

Tüüpilised rakendused

FPV-sõidusportlike drone’id, professionaalsed õhufotodrone’id ning tööstuslikud drone’id, millel on vaja lühiaegset kõrgvõimsuse väljundit

2.2 Liitiumioonakud (Li-ion)

Eelised

Kõrgem energiatihedus parandatud lendamise jätkuvuse saavutamiseks

Pikem laadi-ja tühjendus-tsükli eluiga

Parem soojusstabiilsus tavapärase LiPo aku võrreluses

Piirangud

Madalam maksimaalne tühjenduskiirus LiPo akude võrreluses

Piiratud kujunduslik paindlikkus, mis jättab vähe ruumi kuju kohandamisele

Tüüpilised rakendused

Tarbijaklassi lennukid, suured UAV-platvormid, millel on eesmärgiks stabiilne võimsuse väljund ja pikk tööaeg

2.3 Liitium-raudfosfaadi akud (LiFePO₄)

Eelised

Väga hea soojusstabiilsus, oluliselt väiksemad soojusülekuumenemise ja tuleohtude riskid

Üliväga pikk tsüklieluiga

Tolerants sügavale tühjendusele ja vastupidav kahjustusele, mida põhjustab liialdatud tühjendamine

Piirangud

Suhteliselt madal energiatihedus

Raskem kui LiPo ja tavalised liitiumioon-akud sama mahutavuse korral

Tüüpilised rakendused

Raskete kauba vedamiseks mõeldud tööstuslikud dronid ja lennuaparaadid, millel on rangeid turvalisusenõuded

3. Droni akude põhitootmisparameetrid

3.1 Akumulaatori maht (mAh / Ah)

See näitab akus salvestatud kogu elektrienergiat. Üldiselt suurem maht tagab pikema teoreetilise lennuaegu. Siiski peab insenerirakendustes leidma tasakaalu mahtu ja startkaalu vahel, sest suurem kaalakoormus võib kompenseerida vastavalt lennuea kasvu.

3.2 Nimimineping (V)

See määrab akupaki maksimaalse võimsusväljundi.

Tööstuses levinud akupakkide spetsifikatsioonid:

7,4 V (2S, 2 raku jadaühenduses)

66,6 V (18S, 18 akutüki jadaühenduses)

Kõrgem pingetasand võimaldab suure võimsusega mootorite kasutamist ja toetab raskemaid missioonikoormasi.

3,3 C klassifikatsioon (lahutumiskiirus)

Indikaator, mis mõõdab aku elektrienergia vabastamise kiirust.

Viitedefinitsioon:

1C: täielik konstantse vooluga lahtilaadimine 60 minutiga

10C: täielik konstantse vooluga lahtilaadimine 6 minutiga

3,4 lahtilaadimis- ja laadimistsükkel

Teeninduselu standardtingimustes: 300–500 täielikku tsüklit. Standardiseeritud laadimis-, lahtilaadimis- ja hoiutingimused aeglustavad akuaegumist tõhusalt.

3,5 aku tõhusus

Tegelik tõhususe ulatus lendamise tingimustes: 80% kuni 90%.

Energia kaotus tuleneb peamiselt rakendest pärinevast soojusest ja lennukis olevate elektrooniliste juhtsüsteemide võimsustarvest.

3.6 Üldine lennukite võimsustarve

Võimsust tarbivad komponendid hõlmavad propulsiomoteid, pardal asuvaid lennujuhtimise elektroonikasüsteeme ja missioonikoormust.

Võimsustarbe andmete saamise meetodid: praktiline testimine vattmeetritega või tootjate poolt esitatud ametlikud tehnilised andmed.

4. Lennuki lennuaegu arvutamine

Lennuaegu valem

Lendamisaeg (h) = (Aku mahtuvus (Ah) × Pinge (V) × Tõhususkoefitsient) ÷ Kogu võimsustarve (W)

Arvutusnäide

Aku parameetrid: mahtuvus 5 Ah, pinge 14,8 V, tõhusus 85 %, kogu võimsustarve 150 W

Tegurite, mis mõjutavad tegelikku lennuaega

Koorma kaal, ümbritsev tuule takistus, ägedad lennuliikumised ning kõrged ja madalad temperatuurid

Praktiline soovitus

Tagasipöördumine ja maandumine õigeaegselt, kui akus on veel vähemalt 20% laetud, et vältida väikese laadimisatasaga seotud sunnimaandumise ohtu.

5. Droonide akude ohutushaldus ja riskide ennetamine

5.1 Tavalised ohutusriskid

Akude ülekuumenemine, rakendite paisumine, ülelaadimine, sügav ülevälja laadimine ning sobimatute laadurite kasutamine

5.2 Põhiohutusmeetmed

Eelistada akusid, millel on sisseehitatud akude haldussüsteem (BMS)

Laadida täielikult tulekindlates LiPo ohutussumkades

Akumulaatori temperatuuri pidev jälgimine laadimise ajal

Täita rangesti akutootjate poolt antud kasutusjuhiseid

6. Metoodikad lennukite akutootjate valimiseks

6.1 Põhilised hindamisdimensioonid

Kvaliteedi kontrollimine

ISO 9001 Kvaliteedijuhtimissüsteemi sertifikaat

IATF 16949 sertifikaat (autotööstuse kvaliteedinorm)

Tootmisvõimekus

Stabiilne ja jätkusuutlik massitoote tarnimise võimekus

R&D võimekus

Uute akurakenduste ja akupakkide arendamise võimekus nõudmistele vastavalt

Tööstuse kogemus

Rohkem kui piisav projektirakenduse kogemus lennukite valdkonnas

Pärastmyyja toetus

Pidev tehniline tugi ja tingimused pikaajaliseks stabiilseks koostööks

6.2 Vajalikud vastavussertifikaadid

UL sertifikaat: elektrijuhtivuse ja tuleohutuse sertifikaat

CE ja RoHS: EL-i turule pääsu standardid

UN38.3: liitiumakude õhutranspordi ohutusstandard

FCC, PSE, BIS: vastavate piirkondade turule pääsu sertifikaadid

7. Kliendispetsiifilised arenduslahendused lennukite akudele

Täielik arendusprotsess

Tehniliste näitajate määramine: mahtuvus, pinge, mõõtmed ja ühendustüübid

Lennumasinatega kogemust omavate akuvalmistajate valik

Esmaversiooni proovitootmine ja mitmesuguste stsenaariumide puhul toimivustestid

Testandmete põhjal struktuuri- ja vooluringi disaini korduv optimeerimine

Üleminek massitootmisele pärast kinnitust

8. Drone aku laadimisseadmete valik

8.1 Peamised laadimisseadmete tüübid

USB kaasaskantavad laadimisseadmed

Eelis: Kergesti kanduv; Miinus: Suhteliselt madal laadimiskiirus

Tasakaalustavad laadimisseadmed

Ühildub LiPo akude ja erinevate mitmepindlike aku komplektidega

Välitööde jaoks mõeldud laadimisseadmed

Loodud välus lennutegevuseks ilma fikseeritud toiteallikata

8.2 Peamised kriteeriumid laadimisseadmete valimisel

Täielikult ühilduv akutüübiga ja rakusarjade arvuga

Sobiv laadimisvool on sobitunud (soovituslik laadimiskiirus on 1C)

Sisseehitatud ülelaadumise ja lühikestesse ühendustesse kaitse

Varustatud temperatuurijuhtimisfunktsiooniga

Kasutajasõbralik liides lihtsa kasutamisega

9. Standardiseeritud laadimis-, kasutus- ja hooldusspetsifikatsioonid

9.1 Ohutud laadimisprotseduurid

Enne laadimist kontrollige akusid vigade või paisumiste suhtes

Kasutage originaal- või vastavalt sertifitseeritud laadimiseseadmeid

Laadige tulekindlates ja hästi ventilatsiooniga ruumides

Seadista õiged laadimispinge ja laadimisvoolu parameetrid

Jälgige kogu protsessi ja jälgige laadimise olekut

Lülitage toide kohe välja, kui akud on täielikult laetud

9.2 Hooldus- ja igapäevase hoolduse juhised

Hoidke akusid toasoojusel

Püsige pikaajalisel paigalseisul laadimistasemel 50 % kuni 60 %

Vältige pikaajalist hoiustamist täielikult laetud või täiesti tühjenenud seisundis

Hoidke akusid kõrgelt temperatuurilt ja otsest päikesekiirgusest eemal

Puhastage regulaarselt aku metallkontakte oksüdatsiooni tekkida võimaliku halva ühenduse vältimiseks

10. Tavaliste lennukroboti akuveadega seotud probleemide lahendamine

Turisenud akud

Lõpeta kasutamine kohe. Hävita akud õigesti vastavalt ohtlike jäätmete regulatsioonidele; täiendav laadimine või tühjendamine on keelatud.

Aku ebatavaline ülekuumenemine

Lõpeta töö ja paiguta akud ventilatsiooniga ruumidesse loomuliku jahutamiseks. Kontrolli, kas laadimisparameetrid ületavad lubatud piire.

Tõsine mahukuse langus

Mahukuse kalibreerimiseks saab proovida täielikku laadi-tühjenda tsükli. Vaheta akurakud või aku komplektid välja tõsise vananemise korral.

11. Järeldus

Akud moodustavad aluse droonide stabiilseks tööks ja ohututeks missioonideks. Põhjalik teadmiste omandamine aku keemilistest süsteemidest, toimivusnäitajatest, laadimisprotseduuridest ja hooldusnõuetest võib oluliselt parandada lennukite (UAV) töökindlust.

Akutootjate valik, kellel on täielikud kvalifikatsioonitõendid, ning kvaliteetsete laadimisseadmete kasutamine aitab pikendada lennueeldust, pikendada aku eluiga ja vähendada lennukohut riski.

Litiumpatai tehnoloogia pideva arenguga suureneb tulevikus dronide kandevõime ja lennuaeg.

See juhend käsitleb kolme peamist dronipataitüüpi, olulisi tööparameetreid ja lennuaegade arvutamist. Selgitatud on patai ohutusnõuded, tootjate valikukriteeriumid, kohandatud lahendused, laadimisseadme sobivus ning igapäevane hooldus, et optimeerida dronide tööd ja operatsioonilist ohutust.