milliseid akusid kasutavad lennukid

Drone’i akud mõjutavad otseselt lennuaega, võimsusväljundit, kasuliku koorma mahtu, lennu stabiilsust ja toimimise ohutust. Enamik kaasaegseid drone’eid kasutab laaditavaid liitiumpõhiseid akusid, kuid kõige sobivam akukeemia ja tehnilised andmed sõltuvad lennukite suurusest, mootoritest, kasulikust koormast ja ettenähtud kasutusvaldkonnast.

See juhend selgitab, milliseid akusid drone’id kasutavad, kuidas erinevad aku tüübid omavahel võrreldavad on, kuidas arvutada lennuaega ning kuidas turvaliselt valida, laadida, säilitada ja hooldada drone’i akut.

Milliseid akutüüpe drone’id kasutavad?

Enamik tarbija-, FPV-, õhufotograafias ja professionaalses kasutuses olevaid drone’eid kasutab järgmisi aku tüüpe:

-Liitiumpolümeerakud (LiPo)
-Liitiumioonakud (Li-ion)
-Kõrgpinge-liitiumpolümeerakud (LiHV)
-Liitiumraudfosfaatakud (LiFePO4)
-Targad aku komplektid sisemise akuhaldussüsteemiga (BMS)
-Vanemad niklipõhised akud on nüüd harvaesinevad, sest nad on raskemad ja salvestavad vähem energiat.

1. Liitiumpolümeerpatareid (LiPo)

Liitiumpolümeerpatareid, mida tavaliselt nimetatakse LiPo-patareideks, on kõige laiemalt kasutatav toiteallikas FPV-drone jaoks, võistlusdrone jaoks, õhufotograafiadronide jaoks ning paljude professionaalsete lennukite jaoks.

LiPo-elemendid kasutavad kergsäilituslikku põhja, mis võimaldab tootjatel valmistada patareisid erinevates kujundites ja suurustes. Need suudavad ka tagada kõrge voolu, mida on vaja kiireks kiirendamiseks, tõusmiseks ja agressiivseteks manöövriteks.

LiPo-dronepatareide eelised

lahutumiskiirused

Kerge ehitus

Elastsed kujund ja mõõtmed

Tugev võimsusväljund

Sobivad kõrgtehnoloogiliste mootorite jaoks

LiPo-dronepatareide puudused

– Tundlikud ülelaadimise ja sügavalaadimise suhtes

-Tundlikumad paisumise ja füüsilise kahjuga

-Nõuavad sobivat tasakaalust laadimisseadet

-Kujutavad endast suuremat tuleohtu, kui neid on kahjustatud või valesti laaditud

-LiPo-akud on üldiselt parim valik FPV-sõidus, vabas lennus, õhufotograafias ja muudes rakendustes, kus on vaja kiiret võimsuse andmist.

2. Liitiumioonakud (Li-ion)

Liitiumioonakud kasutavad tavaliselt silindrilisi elemente, näiteks 18650 või 21700 elemente. Nad pakuvad tavaliselt kõrgemat kasutatavat energiatihedust ja pikemat lennukestust kui kõrglahutusvõimega LiPo-akupakid, kuigi nende maksimaalne vooluväljund võib olla madalam.

Liitiumioon-lennukakude eelised

-Pikk lennukestus

-Madal iseeraldumine

-Hea tsüklielamus

– Kõrge energiamaht kaalasuhes

– Sobivad pika teepikkusega lennukite jaoks

Liitium-ioonide lenduasjade akude puudused

– Madalam laadimisvõime kui paljudel FPV LiPo akudel

– Väiksemalt sobiv agressiivsele kiirendusele

– Silindrilised elemendid piiravad aku komplekti kuju

– Nõuavad täpset elemendi sobitamist ja aku komplekti projekteerimist

Liitium-ioonakud on levinud pika tööajaga lenduasjates, kaardistuslennukites, inspektsioonilennukites ja muudes rakendustes, kus prioriteediks on lendamise kestus, mitte maksimaalne tippvõimsus.

3. Kõrgpingelised liitiumpolümeeri akud (LiHV)

Kõrgpingelised liitiumpolümeeri akud, mida tavaliselt nimetatakse LiHV-akudeks, on disainitud kõrgema maksimaalse laadimispingega kui standardmudelid LiPo akud.

Tavaline LiPo-akupakk on tavaliselt laetud 4,20 V-ni, samas kui LiHV-akupakku saab laadida umbes 4,35 V-ni. See tagab veidi suurema salvestatud energiakoguse, kuid ainult siis, kui lennuk ja laadija on spetsiaalselt LiHV-akude jaoks disainitud.

Ärge kunagi laadige tavalist LiPo-akupakku LiHV-pinge seadega. Selle tegemine võib põhjustada pakendi paisumist, ülekuumenemist, püsivat kahjustust või tuleohtu.

4. Liitium-raudfosfaadi akud (LiFePO4)

Liitium-raudfosfaadi akud ehk LiFePO4-akud on väärtustatud nende soojusstabiilsuse, pikkade tsüklite eluea ja usaldusväärse töökindluse tõttu.

Nad on väikeste lennukite puhul vähem levinud, kuna nad annavad tavaliselt vähem energiat kilogrammi kohta kui LiPo- või tavapärased liitiumioonakud. Siiski võib nende ohutus ja vastupidavus teha neid sobivaks teatud tööstuslike, teadusuuringute ja ohutuskriitiliste platvormide jaoks.

5. Nikli põhised lennukite akud

Nikkel-kadmium (NiCad) ja nikkel-metallhüdriid (NiMH) akud kasutati varem raadioulejuhtimisega lennukites, kuid neid valitakse harva kaasaegsete dronide jaoks.

Need akud on raskemad ja nende energiatihedus on madalam kui liitiumakkude puhul. Nikkel-kadmium akud sisaldavad ka mürgist kadmiumi ja võivad olla mõjutatud mälu efekti probleemidest.

Neid võib ikka leida vanemas varustuses, õppeotstarbelistes lennukites või spetsiaalsetes süsteemides, kuid nad ei sobi üldiselt kaasaegsete kõrgtehnoloogiliste dronide jaoks.

Drone aku pinge

Drone aku pinge sõltub peamiselt järjestikku ühendatud elementide arvust. Täht „S“ tähistab järjestikku ühendatud elementide arvu.

Kõrgem pinge võimaldab mootorsüsteemil sama võimsuse saavutamiseks kasutada väiksemat voolu. Siiski peavad drone mootorid, elektroonilised kiirusregulaatorid, lendujuhtimissüsteem ja muud komponendid toetama valitud pinget.

Ärge kunagi asendage aku kõrgema pinge mudeliga, kui lennukitootja ei kinnita ühilduvust.

Mida tähendab akukapastiets?

Akukapastiets mõõdetakse milliamprundides (mAh) või amprundides (Ah). See näitab, kui palju elektrilaengut aku suudab salvestada.

Kõrgema kapastietsuga aku võib pakkuda pikemat lendamisaega, kuid see on ka suurem ja raskem. Kui lisakaal on liialdatud, peavad mootorid tarbima rohkem energiat, et hoida lennukit õhus, mis vähendab oodatavat tööaegu.

Seetõttu pole parim lennukiaku alati see, millel on kõrgeim kapastiets. Parim on see aku, mis pakub kõige paremat tasakaalu kapastietsi, kaalau, võimsusväljundi ja lennuki ühilduvuse vahel.

Mis on lennukiaku C-hinne?

C-hinne näitab, kui kiiresti aku saab turvaliselt laadida.

Maksimaalne pidev vool (A) = Akukapastiets (Ah) × C-hinne

Näiteks on 4000 mAh aku kapastiets 4 Ah. Kui selle nimivoolu pidev laadimiskiirus on 50C:

4Ah × 50C = 200A

Tegelikult ei mõõdeta reklaamitud C-väärtusi alati ühesuguste katsestandardite järgi. Ostjad peaksid kaaluma pinge langust, sisemist takistust, töötemperatuuri, ühenduspiiranguid ja tootja katsetulemusi.

Akutäiskasutuse ületamine võib põhjustada ülekuumenemist, äkki toimuvat pingelangust, paisumist, tsüklitelavuse vähenemist või püsivat kahjustust.

Millised akud sobivad erinevate tüüpi lennukite jaoks?

FPV-sõidu- ja vabastiililennukid

FPV-lennukid kasutavad tavaliselt kõrge väljundvooluga LiPo-akusid. Sõidusportlased vajavad kergesid akupakke, mis suudavad tagada kõrge voolu äkkmõõtmete kiireks kiirendamiseks ja suunamuutusteks.

Levinud konfiguratsioonid hõlmavad 4S- ja 6S-pakke, kuigi õige pinge sõltub mootori ja elektroonilise kiirusregulaatori tehnilistest andmetest.

Õhufotograafia ja tarbijalennukid

Õhufotograafia drone’id kasutavad tavaliselt omanikule kuuluvaid nutikaid liitiumioonide akupakke. Need akud võivad sisaldada elektroonikat, mis jälgib temperatuuri, pinge, tsüklite arvu, rakkude tasakaalu ja järelejäänud mahutavust.

Mõned nutikad akud pakuvad ka automaatset laadimisfunktsiooni säilitamiseks.

Pika tööajaga drone’id

Pika tööajaga drone’id kasutavad sageli liitiumioonide akupakke, sest lennuaeg on olulisem kui maksimaalne lühiaegne võimsus. Mootorid ja tiivad peavad toimima tõhusalt akus määratud voolupiirides.

Põllumajanduslikud ja tööstuslikud drone’id

Põllumajandusliku pritsimise, kaardistamise, postikohaletoimetamise ja inspektsiooni drone’id nõuavad raskemate koormuste toetamiseks suuremaid akupakke.

– Need akud võivad sisaldada:

– Kõrgvooluga rakke

– Tugevdatuses ümbrisid

– Temperatuurisensoreid

-Kommunikatsiooni liideseid

-Akude juhtsüsteeme

-Kohandatud ühendusliiteid

-Põrutus- ja vibratsioonikaitset

Spetsialiseeritud lennukid

Spetsialiseeritud lennukite puhul võivad olla vajalikud kohandatud akud äärmuslike temperatuuride, vibratsioonide, põrutuste, pikendatud tööaegade või kõrgusega lennutegevuse jaoks.

Drone lennuaegu kuidas arvutada

Lihtsustatud lennuaegu saab arvutada akus oleva energiaga ja keskmise võimsustarbimisega:

Lennuaeg (tunnis) = Akukapatsiteet (Ah) × Nimimine pingе (V) × Süsteemi tõhusus ÷ Keskmise võimsustarbimine (W)

Näiteks 5 Ah, 14,8 V aku salvestab umbes:

5 Ah × 14,8 V = 74 Wh

Kui lennuk tarbib keskmiselt 500 W ja süsteemi tõhusus on ligikaudu 80 %:

74 Wh × 0,8 ÷ 500 W = 0,118 tundi

See on umbes seitse minutit.

Tegelik lenduaeg võib sõltuda järgmistest teguritest:

– lennuki kaalast

– kasulikust koormast

– tuulekiirusest

– tiiviku tõhususest

– lendukiirusest

-Agressiivne kiirendus

-Ümbruse temperatuur

-Akukellade vanus

-Sisemine takistus

-Nõutav maandumisreserve

Piloodid peaksid tavaliselt maanduma enne akus oleva energiakoguse täielikku ammendumist. Mõistliku reseervi säilitamine vähendab äkkmiste pinge languste riski ja aitab kaitsta akurakke.

Kuidas drone aku turvaliselt laadida

Kasutage alati laadijat, mis on loodud antud aku keemia, pinge ja rakukoguse jaoks.

Tavalise FPV LiPo aku puhul:

1. Kontrollige akut paisumise, läbipõrkumiste, kahjustatud juhtmete või löövate ühenduste suhtes.

2. Kontrollige laadija korrektne akukemikaal ja rakkude arv seerias.

3. Ühendage peamise toitejuhtme ja tasakaalustusühenduse mõlemad, kui on vajalik tasakaalustav laadimine.

4. Valige sobiv laadimisvool. Tavaliselt kasutatakse 1C kiirust, kui tootja ei määra teisiti.

5. Laadige aku tulekindlal pinnal hästi ventileeritud ruumis.

6. Olge laadimisprotsessi jooksul kogu aeg lähedal.

7. Lahutage aku, kui laadimine on lõpetatud.

Laadimine 1C kiirusega ei tähenda alati, et aku laaditakse täielikult täpselt ühe tunniga. Lõplik tasakaalustus- ja püsispinge-etapp võib kogu laadimisaja pikendada.

Kuidas tuleb lennuaparaadi akusid säilitada?

Liitiumakusid ei tohi pikka aega hoida täielikult laetuna ega sügavalt laetuna.

Paljude LiPo akude puhul on sobiv säilituspinge umbes 3,7–3,85 V rakku kohta. Järgige alati akutootja juhiseid, sest nutiakud võivad säilituslahutamist automaatselt hallata.

Turvalisema hoiustamise jaoks:

1. Eemaldage akut lennukist pärast selle jahtumist.

2. Hoiustage seda külmus, kuiv ja ventileeritud kohas.

3. Vältige otsest päikesesavalgust ja soojusallikaid.

4. Kaitsege terminalid juhusliku lühise eest.

5. Hoidke akut kergelt süttivate materjalide lähedalt eemal.

6. Kontrollige hoiustatud akusid perioodiliselt paisumise või ebakorraliku pingekao suhtes.

Millal tuleb lennuki aku asendada?

– Lõpetage aku kasutamine, kui te märkate:

– Paisumist või mullitumist

-Purunud, läbitud või surve all olevad kohad

-Elektrolüüdi lekemine

-Kahjustatud ühendused või juhtmed

-Ebatavaline soojenemine laadimise või kasutamise ajal

-Tugev raku pinge ebavõrdsus

-Kiirelt vähenev lenuaeg

-Üleliialik pinge langus

-Oluliselt suurenenud sisemine takistus

Ärge läbitage, suruge, põletage ega testige nähtavalt kahjustatud liitiumakut. Eraldage see turvaliselt ja viige kohalike õigusaktide kohaselt volitatud aku ringlussevõtu või ohtlike jäätmete keskusse.

Kas droonide akud on lubatud lennukisse kaasa võtta?

Lennufirmad rakendavad liitiumakude suhtes rangeid reegleid. Reisilennukitesse kaasatavad lennukite akud tuleb üldjuhul viia käsikohaselt, mitte registreeritud bagaazis. Nende kontaktid peavad olema ka kaitstud lühise eest.

Akupiirangud põhinevad tavaliselt vatt-tundides:

Vatt-tunnid (Wh) = nimimäeline pinge (V) × mahtuvus (Ah)

Reeglid võivad erineda sõltuvalt lennufirmast, riigist, aku suurusest ja lennuteest. Enne reisi kontrollige lennufirma ja asjakohase lennundusasutuse kehtivaid nõudeid. Vigastatud või paisunud akusid ei tohi kunagi kaasas viia.

Kuidas valida lennukite aku tootjat

Äri- ja kohandatud lennukite projektide puhul ei tohiks aku tootjat hinnata ainult hinna järgi.

Tähtsad tegurid hõlmavad:

– Kogemus LiPo ja liitiumioonaku pakkidega

– Rakupüügi allikad ja jälgitavus

– Pinge, mahtuvus ja sisemise takistuse ühtlus

– Akukaitse süsteemi arendus

-Kohandatud kuju ja ühendusvõimalused

-Kaitseahela disain

-Prototüüpimis- ja testimisvõimalused

-Tootmisvõimsus ja tarnejuhtimine

-Kvaliteedihalduse protseduurid

-Tehniline tugi ja garantiiabi

Toote ja sihtturu sõltuvuses võib asjakohane dokumentatsioon hõlmata UN38.3, MSDS, IEC 62133, CE, RoHS või muid rakendusspetsiifilisi sertifikaate ja testiaruandeid.

Professionaalne kohandamisprotsess hõlmab tavaliselt nõuete kinnitamist, elektrilist disaini, konstruktiivset disaini, näidisootmist, toimetuslikkustesti, ohutusverifitseerimist, optimeerimist ja massitootmist.

Tulevased lennukite aku tehnoloogiad

Liitium-ioon- ja LiPo akud jäävad laialdaselt kasutusse, kuid mitmed uued tehnoloogiad võivad parandada lennukite talvet ja ohutust.

Ühesugused elektriga

Tahked staatuse akud asendavad tavapäraseid vedelaid või geel-elektrolüüte tahkete materjalidega. Nende potentsiaalsed eelised hõlmavad parandatud ohutust ja kõrgemat energiatihedust, kuigi tootmiskulud ja suuremahuline kaubanduslik kasutuselevõtt jäävad siiski väljakutseteks.

Liitium-vesiniksakud

Liitium-vesiniku tehnoloogia võib pakkuda kõrgemat erienergiat kui tavapärased liitium-ioonakud. Seda uuritakse pikamaa lennundusrakenduste jaoks, kuid tsüklielu, stabiilsus ja kaubanduslik mastaapivus nõuavad endiselt täiustamist.

Liitium-metallakud

Liitium-metallrakud võivad oluliselt suurendada salvestatud energiat ilma akutöö kaalakaalutlusliku suurenemiseta. Siiski jäävad ohutus, tsüklielu, dendriitide teke ja tootmisjärjepidevus olulisteks arendusväljakutseteks.

Hüdrogeenipoltseolud

Hüdrogeenipõhised põletuspesasüsteemid võivad teatud tööstuslikel lennukitel tagada pikema kasutusaegu. Need on keerukamad kui laaditavad akupakid ja nõuavad hüdrogeeni säilitamiseks ning toetavate seadmete ja erikasutusprotseduuride rakendamist.

Intelligentne akumulaatorihaldus

Tulevased lennukite akud kasutavad üha rohkem nutikat jälgimist, et hinnata järelejäänud lendamisaega, tuvastada akurakkude ebavõrdsust, prognoosida akude vananemist ja vältida ebasoovitavat toimimist.

Tavaliselt esinevad küsimused

Milliseid akusid kasutavad enamik lennukeid?

Enamik kaasaegseid lennukeid kasutab liitiumpolümeeri- või liitiumioonakusid. FPV-lennukid kasutavad tavaliselt kõrglahutusvõimega LiPo-akupakisid, samas kui pika kasutusaegaga lennukid võivad kasutada liitiumioonakupakisid.

Kas saan oma lennukis kasutada suurema mahutavusega akut?

Ainult siis, kui selle pinge, mõõtmed, kaal, ühendusliides, lahtilaadumisvõime ja mõju lennuki raskuskese asukohale on lennukiga ühilduvad.

Kas saan asendada 4S aku 6S akuga?

Ei, välja arvatud juhul, kui mootorid, elektroonilised kiirusregulaatorid ja muud elektroonikakomponendid on kindlalt määratletud 6S pingele.

Kui kaua drone aku kestab?

Lennuajal võib olla vaid mõni minut võistlusdrone’i puhul ning üle 30 minuti efektiivse lennufotograafia või pikamaalennu drone’i puhul.

Akutööiga sõltub töötemperatuurist, laadimisastmest, laadimisharjumustest, säilitustingimustest ja töökoormusest.

Miks mu drone aku tühjeneb kiiresti?

Võimalikud põhjused hõlmavad külmakraadi, rasket koormat, tugevaid tuuleid, agressiivset lennukäitlust, ebaefektiivseid tiivitusi, vananevaid akurakke, suurenenud sisemist takistust või sobimatuid aku spetsifikatsioone.

Kohustuslik väljaandmine

Milliseid akusid drone’id siis kasutavad? Enamik drone’id kasutab kõrglahutusega toimimiseks ja paindliku korpusega LiPo-akusid või pikema tööajaga liitium-ioonakusid. LiHV- ja LiFePO4-akud rahuldavad spetsialiseeratumaid nõudeid, samas kui tulevikus võivad uued tehnoloogiad toetada pikamaalennu lennukite arengut.

Õige lennuklaeva aku valimine nõuab rohkem kui ainult pinge ja mahtuvuse sobitamist. Peate ka arvesse võtma rakukoguarvu, laadimis- ja tühjenemiskiirust, kaalu, mõõtmeid, ühendusliidese tüüpi, töötemperatuuri, lennuklaeva võimsustarvet, laadimismeetodit ning ohutuskaitset.

Kolm reeglit on eriti olulised:

1. Ärge jätke liitiumaku laadima ilma järelevalvata.

2. Ärge kasutage enam paisunud, lekivat või füüsiliselt kahjustatud aku.

3. Hoitake aku tootja soovitud pinge juures külmus, kuivuses ja kaitstud kohas.

See täielik juhend käsitleb lennuklaeva akutüüpe, toimetusparameetreid, ohutust ja hooldust. Selgitatakse LiPo-, Li-ion-, LiHV- ja LiFePO4-akusid, pinget, mahtuvust, C-hinnangut, lennuaegade arvutamist, laadimist, hoiustamist ja asendamise tunnuseid. Samuti uuritakse tulevikutehnoloogiaid, sealhulgas tahkefaasiga, liitium-vesinikuliste ja liitium-metallakusid pikema lennuaegaga