mitkä akut dronit käyttävät

Dronien akut vaikuttavat suoraan lentoaikaan, tehoontuottoon, hyötykuorman kantokykyyn, lentovakaisuuteen ja käyttöturvallisuuteen. Useimmat nykyaikaiset dronit käyttävät uudelleenladattavia litiumpohjaisia akkuja, mutta sopivin akun kemiallinen koostumus ja tekniset tiedot riippuvat lentokoneen koosta, moottoreista, hyötykuormasta ja tarkoitetusta käyttötavasta.

Tässä oppaassa kerrotaan, mitä akkuja dronit käyttävät, kuinka eri akkutyypit vertautuvat toisiinsa, kuinka lasketaan lentoaika sekä kuinka valita, ladata, säilyttää ja huoltaa dronin akkua turvallisesti.

Mitä akkutyyppejä dronit käyttävät?

Useimmat kuluttaja-, FPV-, ilmakuvaukseen ja ammattimaiseen käyttöön tarkoitetut dronit käyttävät seuraavista akkutyypeistä yhtä:

-Litium-polymeerikäyttöakkuja (LiPo)
-Litium-ionikäyttöakkuja (Li-ion)
-Korkeajännitteisiä litium-polymeerikäyttöakkuja (LiHV)
-Litium-rautafosfaattikäyttöakkuja (LiFePO4)
-Älykkäitä akkupakkoja, joissa on sisäänrakennettu akunhallintajärjestelmä (BMS)
-Vanhat nikkeli-pohjaiset akut ovat nykyään harvinaisia, koska ne ovat raskaampia ja varastovat vähemmän energiaa.

1. Litiumipolymeeriparistot (LiPo)

Litiumipolymeeriparistot, joita yleisesti kutsutaan LiPo-paristoiksi, ovat laajimmin käytetty energialähde FPV-droneihin, kilpadroneihin, ilmakuvaukseen tarkoitettuihin droneihin ja moniin ammattimaisiin lentokoneisiin.

LiPo-kennot käyttävät kevyttä pussipakkausta, mikä mahdollistaa erilaisien muotojen ja kokojen paristojen valmistuksen. Ne voivat myös antaa korkean virran, joka vaaditaan nopeaan kiihdytykseen, nousuun ja aggressiivisiin liikkeisiin.

LiPo-droneparistojen edut

purkautumisnopeudet

Korkea kevyt rakenne

Joustavat muodot ja mitat

Voimakas tehotuotto

Sopivat korkean suorituskyvyn moottoreihin

LiPo-droneparistojen haitat

– Herkkiä ylikulutuksesta ja syvästä purkautumisesta

-Altistuva turvallisuusriskeihin, kuten turpoamiseen ja fyysiseen vaurioitumiseen

-Vaativat yhteensopivan tasapainolaturin

-Edellyttävät korkeampaa tulipalon riskiä vaurioituneina tai virheellisesti ladattuina

-LiPo-akut ovat yleensä parhaat valinnat FPV-rallisoihin, vapaaseen lentämiseen, ilmakuvaukseen ja muihin sovelluksiin, joissa vaaditaan nopeaa tehonottoa.

2. Litium-ion-akut (Li-ion)

Litium-ion-akut käyttävät yleensä sylinterimäisiä soluja, kuten 18650- tai 21700-soluja. Ne tarjoavat yleensä korkeamman hyödynnettävän energiatiukkuuden ja pidemmän käyttöiän kuin suuritehoiset LiPo-akkupaketit, vaikka niiden maksimi virtalähde saattaa olla alhaisempi.

Litium-ion-droneakkujen edut

-Pitkä lentokäyttöaika

-Alhainen itsepurkautuminen

-Hyvä kierrosluku

– Korkea energiatiukkuus suhteessa painoon

– Soveltuvat pitkän matkan lentämiseen

Litiumioniakkujen haittapuolella on käytettäessä dronelaitteissa

– Alhaisempi purkukyky kuin monilla FPV-liitopoliittisilla akkuilla

– Vähemmän soveltuvia voimakkaille kiihtyvyyspiirteille

– Sylinterimäiset solut rajoittavat akkupakkausten muotoja

– Vaativat tarkkaa solujen yhdistämistä ja pakkaussuunnittelua

Litiumioniakkuja käytetään yleisesti pitkän lentoaikaisissa droneissa, kartointilentokoneissa, tarkastusdroneissa ja muissa sovelluksissa, joissa lentoaika on tärkeämpi kuin suurin mahdollinen huipputeho.

3. Korkeajännitteiset litiumpolymeerikäyttöiset akut (LiHV)

Korkeajännitteiset litiumpolymeerikäyttöiset akut, joita kutsutaan yleisesti LiHV-akuiksi, on suunniteltu korkeammalle maksimilatausjännitteelle kuin tavallisilla LiPo-akuilla.

Tavallinen LiPo-kenno ladataan yleensä 4,20 volttiin, kun taas LiHV-kenno voidaan ladata noin 4,35 volttiin. Tämä tarjoaa hieman enemmän varattua energiaa, mutta vain silloin, kun drone ja laturi on suunniteltu erityisesti LiHV-akkuja varten.

Älä koskaan lataa tavallista LiPo-akkua LiHV-jänniteasetuksella. Tämä voi aiheuttaa turvotusta, ylikuumenemista, pysyvää vahinkoa tai tulipalon.

4. Litium-rautafosfaattiakut (LiFePO4)

Litium-rautafosfaattiakut eli LiFePO4-akut arvostetaan niiden lämpötilavakauden, pitkän käyttöiän ja luotettavan suorituskyvyn vuoksi.

Niitä käytetään harvemmin pienissä droneissa, koska ne yleensä tuottavat vähemmän energiaa kilogrammaa kohti kuin LiPo- tai tavalliset litiumioniakut. Kuitenkin niiden turvallisuus ja kestävyys voivat tehdä niistä sopivia tiettyihin teollisiin, tutkimuskäyttöön ja turvallisuuskriittisiin alustoille.

5. Nikkelipohjaiset droneakut

Nikkelikadmium- (NiCad-) ja nikkelimetallihydridiakut (NiMH) käytettiin aikoinaan vanhoissa radio-ohjattavissa lentokoneissa, mutta niitä ei juurikaan valita nykyaikaisiin dronelentokoneisiin.

Nämä akut ovat raskaampia ja niiden energiatiheys on alhaisempi kuin litiumakkujen. Nikkelikadmiumakut sisältävät myös myrkyllistä kadmiumia ja voivat kärsiä muistieffektiongelmista.

Niitä voi edelleen esiintyä vanhoissa laitteissa, opetuslentokoneissa tai erikoissovelluksissa, mutta ne eivät yleensä sovellu nykyaikaisiin korkean suorituskyvyn dronelentokoneisiin.

Droneakun jännitteen ymmärtäminen

Droneakun jännite riippuu pääasiassa sarjaan kytkettyjen kennojen lukumäärästä. Kirjain ”S” ilmaisee sarjaankytkettyjen kennojen lukumäärää.

Korkeampi jännite mahdollistaa moottorijärjestelmän tuottavan saman tehon pienemmällä virralla. Droneakun moottorien, sähköisten nopeus säätimien, lennonohjaimen ja muiden komponenttien on kuitenkin tuettava valittua jännitettä.

Älä koskaan vaihda akkua korkeamman jännitteen mallilla, ellei lentokoneen valmistaja vahvista yhteensopivuutta.

Mitä akun kapasiteetti tarkoittaa?

Akun kapasiteetti mitataan milliamppitunnissa (mAh) tai amppitunnissa (Ah). Se kertoo, kuinka paljon sähkövarausta akku voi varastoida.

Suurempi kapasiteetti saattaa tarjota pidemmän lentoaikaa, mutta akku on myös suurempi ja painavampi. Jos lisäpaino on liiallinen, moottorien on kulutettava enemmän tehoa pitääkseen lennokki ilmassa, mikä vähentää odotettua kestoaikaetua.

Siksi paras lennokin akku ei aina ole se, jolla on suurin kapasiteetti. Paras akku on se, joka tarjoaa parhaan tasapainon kapasiteetin, painon, tehotulon ja lennokin yhteensopivuuden välillä.

Mitä lennokin akun C-luokitus tarkoittaa?

C-luokitus kertoo, kuinka nopeasti akku voi turvallisesti purkaa varaustaan.

Suurin jatkuva virta (A) = Akun kapasiteetti (Ah) × C-luokitus

Esimerkiksi 4000 mAh:n akulla on kapasiteetti 4 Ah. Jos sen nimellinen jatkuva purkuvirta on 50C:

4 Ah × 50C = 200 A

Käytännössä mainitut C-luvut eivät aina perustu samoihin testausstandardien mittauksiin. Ostajien tulisi myös ottaa huomioon jännitteen lasku, sisäinen vastus, käyttölämpötila, liittimien rajoitukset ja valmistajan testitiedot.

Akun turvallisesti sallitun purkuvirran ylittäminen voi aiheuttaa ylikuumenemista, äkillisiä jännitteen laskuja, akun turpoamista, pienentynyttä kierroslukua tai pysyviä vaurioita.

Mitkä akut soveltuvat eri tyyppisille dronelle?

FPV-kilpailu- ja freestyle-dronit

FPV-dronit käyttävät yleensä suurta purkuvirtaa vaativia LiPo-akkuja. Kilpailupilootit tarvitsevat kevyitä akkupakkoja, jotka voivat tuottaa korkeaa virtaa äkillisen kiihdytyksen ja nopeiden suuntamuutosten aikana.

Yleisiä konfiguraatioita ovat 4S- ja 6S-pakot, vaikka oikea jännite riippuu moottorin ja sähköisen nopeussäätimen teknisistä tiedoista.

Ilmakuvaukseen ja kuluttajadronien käyttöön

Ilmailukuvantamiseen käytettävät lennokit käyttävät yleensä omaa älykästä litiumioniakkuja sisältäviä akkupakkoja. Nämä akut voivat sisältää elektroniikkaa, joka seuraa lämpötilaa, jännitettä, kiertomäärää, solujen tasapainoa ja jäljellä olevaa kapasiteettia.

Jotkin älykkäät akut tarjoavat myös automaattisen purkutoiminnon säilytystä varten.

Pitkäkestoiset lennokit

Pitkäkestoisiin lennokkeihin käytetään usein litiumioniakkupakkoja, koska lentoaika on tärkeämpi kuin suurin mahdollinen huipputeho. Moottorien ja potkurien on toimittava tehokkaasti akun nykyrajan sisällä.

Maatalous- ja teollisuuslennokit

Maatalouskäsittelyyn, kartointiin, kuljetukseen ja tarkastuksiin käytettävien lennokkien akkupakkojen on pystyttävä tukena suurempia kuormia.

– Nämä akut voivat sisältää:

– Korkean virran soluja

– Vahvistettuja koteloita

– Lämpötila-antureita

- Viestintäliittymät

- Akkujen hallintajärjestelmät

- Mukautetut liittimet

- Iskun ja värähtelyn suojaus

Erikoislennot

Erikoislennoissa saattaa vaadita erityisesti mukautettuja akkuja äärimmäisiin lämpötiloihin, värähtelyyn, iskuihin, pidempään kestoon tai korkean altituden toimintaan.

Lennon keston laskeminen

Yksinkertaistettu arvio lennon kestosta voidaan laskea käyttämällä akun energiaa ja keskimääräistä tehonkulutusta:

Lennon kesto (tunnit) = Akun kapasiteetti (Ah) × Nimellisjännite (V) × Järjestelmän hyötysuhde ÷ Keskimääräinen tehonkulutus (W)

Esimerkiksi 5 Ah, 14,8 V akku varastoi noin:

5 Ah × 14,8 V = 74 Wh

Jos dronin keskimääräinen tehonkulutus on 500 W ja järjestelmän hyötysuhde on noin 80 %:

74 Wh × 0,8 ÷ 500 W = 0,118 tuntia

Tämä on noin seitsemän minuuttia.

Todellinen lentoaika saattaa vaihdella seuraavista syistä:

– Lentokoneen massa

– Kuorman massa

– Tuulen nopeus

– Potkureiden hyötysuhde

– Lentonopeus

- Aggressiivinen kiihdytys

- Ympäristön lämpötila

- Akun ikä

- Sisäinen vastus

- Vaadittu laskeutumisvaraus

Pilottien tulisi yleensä laskeutua ennen kuin akku on täysin tyhjentynyt. Kohtalaisen varauksen säilyttäminen vähentää äkillisten jännitepudotusten riskiä ja auttaa suojamaan akun soluja.

Miten ladata dronin akkua turvallisesti

Käytä aina akun kemiallista koostumusta, jännitettä ja solujen määrää vastaavaa laturia.

Standardille FPV LiPo -akulle:

1. Tarkista akku turvallisuuden varalta turvoutumasta, rei’itymästä, vaurioituneista johtoista tai löysistä liittimistä.

2. Varmista, että laturissa on oikea akun kemiallinen koostumus ja sarjassa olevien kennojen lukumäärä.

3. Liitä sekä päävirtajohto että tasapainotusliitin, kun tasapainotuslatausta vaaditaan.

4. Valitse sopiva latausvirta. 1C-latausvirtaa käytetään yleisesti, ellei valmistaja toisin määritä.

5. Lataa akku palamattomalla pinnalla hyvin ilmastoidussa tilassa.

6. Pysy läheisyydessä koko latausprosessin ajan.

7. Irrota akku, kun lataus on valmis.

1C-lataus ei aina tarkoita, että akku latautuu täysin tasan yhdessä tunnissa. Lopullinen tasapainotus- ja vakiovirtavaihe voivat pidentää kokonaislatausaikaa.

Miten dronien akkuja tulisi säilyttää?

Litiumakkuja ei tulisi pitää täysin ladattuina tai syvästi tyhjentäytyneinä pitkään.

Monille LiPo-akulle sopiva säilytysjännite on noin 3,7–3,85 V kennoa kohden. Noudata aina akun valmistajan ohjeita, sillä älykkäät akut voivat hoitaa säilytyspurkauksen automaattisesti.

Turvallisempaa säilytystä varten:

1. Poista akku dronesta, kun se on jäähtynyt.

2. Säilytä sitä viileässä, kuivassa ja tuuletettavassa paikassa.

3. Vältä suoraa auringonvaloa ja lämmönlähteitä.

4. Suojaudu napoja mahdollisia oikosulkuja vastaan.

5. Pidä akku erossa syttyvistä materiaaleista.

6. Tarkista säilytettyjä akkuja säännöllisesti turvotuksesta tai poikkeavasta jännitehäviöstä.

Milloin drone-akku pitäisi vaihtaa?

– Lopeta akun käyttö, jos huomaat:

– Turvotusta tai kuplia

-Rakojat, pistovauriot tai puristusalueet

-Elektrolyytin vuoto

-Vaurioituneet liittimet tai johdot

-Epätavallinen lämpeneminen latauksen aikana tai käytön aikana

-Merkitsevä solujännitteen epätasapaino

-Nopeasti lyhenevä lentoaika

-Liiallinen jännitteen lasku

-Merkitsevästi kasvanut sisäinen vastus

Älä pistä, purista, polta tai testaa näkyvästi vaurioitunutta litiumakkuuta. Erota se turvallisesti ja vie se paikallisten säädösten mukaisesti valtuutettuun akkujen kierrätyslaitokseen tai vaarallisten jätteiden käsittelylaitokseen.

Voiko dronien akkuja ottaa lentokoneeseen?

Lentoyhtiöt soveltavat litiumparistoja koskevia tiukkoja sääntöjä. Varaparistot tulee yleensä kuljettaa käsivaliokassassa, ei tarkastettavassa matkatavarassa. Niiden napojen on myös oltava suojattu oikosuluilta.

Paristorajoitukset perustuvat yleensä watittuntiin:

Watittunti (Wh) = Nimellisjännite (V) × Kapasiteetti (Ah)

Säännöt voivat vaihdella lentoyhtiön, maan, pariston koon ja reitin mukaan. Tarkista nykyiset vaatimukset lentoyhtiöltä ja asianomaiselta ilmailuviranomaiselta matkalle lähtemisen edellä. Älä koskaan kuljeta vaurioitunutta tai turvonneutta paristoa.

Dronepariston valmistajan valinta

Kaupallisissa ja räätälöidyissä dronelaitteistoissa pariston valmistajaa ei tule arvioida pelkästään hinnan perusteella.

Tärkeitä tekijöitä ovat:

– Kokemus LiPo- ja litiumioniakkuipaketeissa

– Kennojen hankinta ja jäljitettävyys

– Jännitteen, kapasiteetin ja sisäisen vastuksen yhdenmukaisuus

– Akkujen hallintajärjestelmän kehitys

- Mukautettu muoto ja liitin vaihtoehdot

- Suojapiirin suunnittelu

- Prototyyppien valmistus ja testausmahdollisuudet

- Tuotantokapasiteetti ja toimitusten hallinta

- Laatujenhallintamenettelyt

- Tekninen tuki ja takuupalvelu

Tuotteen ja kohdemarkkinoiden mukaan asiaankuuluvaa dokumentaatiota voivat olla esimerkiksi UN38.3, MSDS, IEC 62133, CE, RoHS tai muut sovelluskohtaiset sertifikaatit ja testiraportit.

Ammattimainen mukautusprosessi sisältää yleensä vaatimusten vahvistamisen, sähköisen suunnittelun, rakenteellisen suunnittelun, näytteiden valmistuksen, suorituskykytestauksen, turvallisuustarkistuksen, optimoinnin ja sarjatuotannon.

Tulevat droneakuteknologiat

Litiumioni- ja LiPo-akut pysyvät edelleen laajasti käytössä, mutta useat uudet teknologiat voivat parantaa dronejen kestoa ja turvallisuutta.

Kiinteät akut

Kiinteän tilan akut korvaavat perinteiset nestemäiset tai geelikytkentäiset elektrolyytit kiinteillä materiaaleilla. Niiden mahdollisia etuja ovat parantunut turvallisuus ja korkeampi energiatiukkuus, vaikka valmistuskustannukset ja laajamittainen kaupallistaminen edelleen tuottavat haasteita.

Litium-rikkiakut

Litium-rikki-teknologia voi tarjota korkeampaa ominaisenergiaa kuin perinteiset litium-ioniaikut. Sitä tutkitaan pitkän toimintakeston lentokoneiden sovelluksissa, mutta kierroskesto, vakaus ja kaupallinen skaalautuvuus edellyttävät edelleen parannusta.

Litium-metalliaakkujen

Litiummetallisolut voivat merkittävästi lisätä varastoitua energiaa ilman suhteellista painon lisääntymistä. Turvallisuus, kierroskesto, dendriittien muodostuminen ja valmistuksen yhdenmukaisuus ovat kuitenkin tärkeitä kehityshaasteita.

Vetykaasupolttokennot

Vetyä käyttävät polttokennojärjestelmät voivat tarjota pidempää toimintakestoa tietyille teollisille lennokkien mallityypeille. Ne ovat monimutkaisempia kuin uudelleenladattavat akkupaketit ja vaativat vetyä varastoivia järjestelmiä, tukilaitteita ja erityisiä käyttömenettelyjä.

Älykäs akkujohdanto

Tulevaisuuden dronien akut käyttävät yhä enemmän älykästä seurantaa jäljellä olevan lentoaikan arvioimiseen, solujen epätasapainon havaitsemiseen, akun ikääntymisen ennustamiseen ja turvattomien toimintojen estämiseen.

Usein kysytyt kysymykset

Mitkä akut useimmat dronit käyttävät?

Useimmat nykyaikaiset dronit käyttävät litium-polymeeri- tai litium-ion-akkuja. FPV-droneissa käytetään yleisesti suuren purkutehon LiPo-akkuja, kun taas pitkän lentoaikan vaativissa lentokoneissa voidaan käyttää litium-ion-akkuja.

Voinko käyttää korkeampikapasiteettista akkua dronissani?

Vain jos sen jännite, mitat, paino, liitin, purkuteho ja vaikutus lentokoneen painopisteeseen ovat yhteensopivia dronin kanssa.

Voinko vaihtaa 4S-akun 6S-akkua?

Ei, ellei moottorit, sähköiset nopeussäätimet ja muut elektroniset komponentit ole erityisesti suunniteltuja 6S-jännitteelle.

Kuinka kauan dronin akku kestää?

Lentoaika voi vaihdella vain muutamasta minuutista kilpailudroneissa yli 30 minuuttiin tehokkaissa ilmakuvauksissa tai pitkän lentoaikan vaativissa droneissa.

Akun käyttöikä riippuu käyttölämpötilasta, purkautumissyvyydestä, lataustavasta, säilytysolosuhteista ja kuormituksesta.

Miksi droneni akku tyhjenee nopeasti?

Mahdollisia syitä ovat kylmä sää, raskas kuorma, voimakkaat tuulet, aggressiivinen lentäminen, tehottomat potkurit, vanhentuneet kennot, kasvanut sisäinen vastus tai epäsoveltuvat akun ominaisuudet.

Yhteenveto

Mitä akkuja dronit sitten käyttävät? Useimmat dronit käyttävät korkean tehon ja joustavan pakkauksen takia LiPo-akkuja tai pidempää käyttöaikaa tarjoavia litium-ion-akkuja. LiHV- ja LiFePO4-akut täyttävät erityisempiä vaatimuksia, kun taas uudet teknologiat voivat tulevaisuudessa tukea pitkäkestoisia lentokoneita.

Oikean droniakun valinta vaatii enemmän kuin pelkän jännitteen ja kapasiteetin sovittamisen. Sinun on myös otettava huomioon kennojen lukumäärä, purkunopeus, paino, mitat, liitin, käyttölämpötila, lentokoneen tehon tarve, lataustapa ja turvallisuussuojaus.

Kolme sääntöä on erityisen tärkeitä:

1. Älä koskaan jätä litiumakkuja latautumaan ilman valvontaa.

2. Älä koskaan jatka turvattoman, vuotavan tai fyysisesti vaurioituneen akun käyttöä.

3. Säilytä akku valmistajan suosittelemaan jännitteeseen sopeutettuna viileässä, kuivassa ja suojatussa paikassa.

Tämä kattava opas käsittelee drone-akkujen tyyppejä, suorituskykyä, turvallisuutta ja huoltoa. Siinä selitetään LiPo-, Li-ion-, LiHV- ja LiFePO4-akut, jännite, kapasiteetti, C-luokitus, lentoaikaan vaikuttavat tekijät, lataaminen, säilytys ja vaihtoajankohdat. Lisäksi tutkitaan tulevaisuuden teknologioita, kuten kiinteän faasin, litium-rikki- ja litium-metalliakkuja pidemmälle kestävyydelle