Miks dronid kasutavad Lipo akusid

I. Ülevaade liitiumioon- ja liitiumpolümeerakudest

1.1 Mis on liitiumioonakud (Li-ion)?

• Ehitus ja energiatihedus
Liitiumioonakud kasutavad tavaliselt silindrilisi või ristkülikukujulisi metallkapsleid, mis on täidetud vedel elektrolüüdiga. Nende omadused hõlmavad:
Erakordne ruumala järgi arvutatud energiatihedus (Wh/kg)
Kõrge struktuuriline tugevus ja stabiilsus
Veidi suurem kaal
Võrdluses LiPo-akkudega madalam tühjendusvõime
Tänu kõrgele energiatihedusele kasutatakse liitiumioonakusid laialdaselt:
Sülearvutid
Elektriautod
Õhufotode droidid
Pikamaa platvormidel

• Li-ionu peamised omadused
Kõrge energiatihedus, võimaldab pikemaid lendamisaegu
Pikk tsükliiga (~300–500 tsüklit)
Kuluefektiivsem sama mahuga
Stabiilsem keemiline koostis, ohutum kasutada
Madalam tühjenemiskiirus, piiratud hetkeline vool
Sobib ideaalselt:
Õhufotode droneid, pikaulatuslikud FPV-d, uuringudroonid, fikseeritud tiibadega droonid.

1.2 Mis on liitiumpolümeerakud (LiPo)?

• Ehitus ja paindlikkus
LiPo-akud kasutavad geelset polümeer-elektrolüüti ja pehmet kilekujulist korpust, mis annab olulised eelised:
Ultrakerge
Pliitne suurus / kergesti kohandatav
Madalam sisemoodustus
Väga kõrged väljalülituskiirused (25C–150C)
Seega domineerivad LiPo akud:
FPV sõiduvormi dronid
Freestyle dronid
RC lennukid

• LiPo peamised omadused
Erakordselt tugev väljalülitusvõime
Madal sisemoodustus koos suurepärase pinge stabiilsusega
Kergekaaluline, paindlik vormifaktor
Madalam energiatihedus
Lühem eluiga ja kalduvus paisuma
Sobib ideaalselt:
Kõrgete jõudluste, kiire reageerimisajaga droonirakendused.

1.3 Peamised erinevused Li-ioon- ja LiPo-akude vahel

• Energia tiheduse ja kaalu võrdlus
Tabel 1 — Li-ioon vs LiPo ülevaade

Li-ioon = „lendab kauem“
LiPo = „lendab tugevamalt ja kiiremini“
• Lõdvestuskiirus ja lennujõudlus
Tabel 2 — Lõdvestuskiiruse võrdlus

LiPo erakordselt kõrge lõdvestusvõime on peamine põhjus, miks sõidusõidukid ei saa kasutada Li-ioone.

II. Li-ioon- ja LiPo-akude eluiga

2.1 Laadimis- ja tühjenemistsükli võrdlus

• Li-ioonide eluiga
300–500 tsüklit
Tugev vastupanu ladustamisega seotud vananemisele
Harva paisub
Aeglane mahalang madala/keskmise väljaladumise korral
Üldiselt pikem eluiga kui LiPo-l

• LiPo eluea jõudlus
150–300 tsüklit (sõltub kasutusintensiivsusest)
Kõrge vooluga väljaladumine kiirendab vananemist
Kalduv paisuma
Range laadimise/ladustamise nõuded
Kõrge jõudlus → lühem eluiga.

2.2 Peamised tegurid, mis mõjutavad aku eluiga

• Laadimis- ja tühjenemisharjumused
Vältida ülelaadimist (maksimaalselt 4,2 V/element)
Vältida sügavat tühjenemist (mitte alla 3,3 V/element)
Tasakaalustav laadimine on oluline
Hoiustuspinge 3,75–3,85 V/element
Sügav tühjenemine on eriti kahjulik LiPo-le.

• Keskkonnamõjud
Kõrge temperatuur kiirendab vananemist/turselemist
Madal temperatuur vähendab väljalangevuse võimet
Pikaajaline täislaadimine või täisväljalangimine suurendab degradatsiooni
LiPo akud on rohkem vastu võtlikud keskkonnamõjudele.

III. Droni toimetega seotud tegurid

3.1 Energia tihedus ja lendamise aeg

• Söödavuse mõju
Kõrgem energia tihedus → pikem lendamisaeg
Li-ioon: Parim söödavus
LiPo: Kõrge võimsus, kuid lühem tööaeg
Seetõttu valivad pikaulatuslikud dronid tavaliselt Li-ioon.

• Milline aku pakkub pikema lennuaja?
Võitja: Liitiumioonakud
Kõige sobivamaks:
Õhufotograafia
Maaülemine
Pikkmaa FPV
Paigalseisvate tiibadega droonid
LiPo on sobiv lühikeste, kuid kõrge võimsusega lendude jaoks.

3.2 Väljaladungimisvõime ja väljundvõimsus

• Kõrge jõudlusega lendamisvajadused
Võidusõidudroonid nõuavad:
Kiire kiirendus
Pöörded, ümberminekud, teravad pöörded
Kiires laskumine
Kohe saadaval oleval gaasil vastuse kiirus
LiPo aku annab tugeva hetkeselekogu.

• Li-ioon vs LiPo võidusõidulennukites
Tabel 3 — Võidusõidu jõudluse võrdlus

Rõugedroonid peavad kasutama LiPo akusid.

3.3 Kaalu ja suuruse mõju

• Kaal ja lenduomadused
Kergemad droonid saavad kasu järgmisest:
Kiirem kiirendus
Suurem manöövrierivõime
Parem mootori efektiivsus
LiPo pehme pakendi disain → ideaalne kaalutundete droneide jaoks.

• Eelised väikeste droneide jaoks
LiPo saab kujundada järgmiselt:
Pehmed kotikesed
Ruudukujulised/ristkülikukujulised elemendid
Kohandatud suurused
Suvaline jada/rööbitine konfiguratsioon
Sobib suurepäraselt mikrodronidele ja kompaktsetele FPV-ehitustele.

IV. Li-ioon- ja LiPo-akude ohutus

4.1 Tavaline riskianalüüs

• Li-ioonidega seotud riskid
Sisemine lühis
Termiline läbimurdeolukord
Kõrge temperatuurikohutus
Füüsiline kahjustus
Vale laadimine

• Metallkarp → suurendab kaitset.

• LiPo ohtud
LiPo pehme kott on habras:
Hõlpsalt paisub
Tundlik tihendamise/läbistamise suhtes
Ülelaadimine = tuleoht
Suurem soojuskatkeline risk
LiPo nõuab hoolikamat käitlemist.

4.2 Ohutusmeetmed

• Õige laadimine ja hoidmine
Kasutage tasakaalulaadijat
Ärge ületage 4,2 V/element
Hoiustamise pinge ~3,8 V
Kasutage tulekindlaid LiPo-torusid
Ärge laadige järelvalveta

• Igapäevane hooldus
Kontrollige turse enne iga lendu
Vältige kukutamist/murdmist
Laske aku enne laadimist jahtuda
Lõpetage kasutamine, kui on kahjustatud
Nii Li-ioon kui LiPo võivad olla ohutud õige kasutamise korral.

V. Kuidas valida sobiv aku oma droonile

5.1 Parim ronisdroonide jaoks — miks LiPo võidab

Võidusõidudroonid nõuavad:
Erakordselt kõrge lühiajuline võimsus
Kiire pinge vastus
Ultrakerge kaal
Pliitsed kujundid
LiPo vastab kõigile nõuetele → tööstusstandard FPV jaoks.

5.2 Parim lennufotograafiale — miks Li-ioon on ideaalne

Lennufilmimine nõuab:
Pikk lendamisaeg
Stabiilne pinge väljund
Madalam pidev vool
Li-ioon pakub:
Pikkem vastupidavus
Parem eluiga
Stabiilsem jõudlus
Paljud professionaalsed droonid (nt DJI) kasutavad Li-iooni või hübriidseid LiPo-HV süsteeme.

5.3 Tasakaalustamine jõudlust ja kasutusiga vahel

Valige LiPo, kui teil on vaja:
Kõrge võimsusväljund
Kiire gasefekt
Maksimaalne manöövrieritavus
Sõidumine või vabastiil
Valige Li-ioon, kui teil on vaja:
Pikk lendamisaeg
Pikkmaa rändlemine
Tõhus madala võimsusega töö
Õhufotograafia / tööstusmissioonid

Lõplik järeldus: miks kasutatakse dronides LiPo akusid?
LiPo akud domineerivad droonirakendustes järgmistel põhjustel:
Erakordselt kõrge väljalülitamise kiirus
Kerge konstruktsioon
Madal sisemoodustus
Tugev impulssvõimsus
Sobib kõrge manööverdusvõimega lendudele
Li-ioonpakid tagavad pikema sõltumatuse ja pikema eluea, kuid nad ei suuda anda vajalikku hetklikku voolu võidusõiduks ja vabaks lendamiseks, mistõttu on FPV-droonide jaoks LiPo asendamatu.

Kirjeldus: Droonid kasutavad LiPo akusid, kuna need on kerged, pakuvad erakordselt kõrgeid tühjenduskiirusi ning tagavad tugeva impulssvõimsuse kiireks kiirenduseks ja manööverdamiseks. LiPo elemendid tagavad madala sisemoodustuse ja kiire pinge vastuse, mistõttu sobivad need ideaalselt FPV võidusõiduks ja kõrge toimega droonirakendusteks.