Miért használnak drónok Lipo-akkumulátorokat

I. A lítium-ion és lítium-polimer akkumulátorok áttekintése

1.1 Mi azok a lítium-ion akkumulátorok (Li-ion)?

• Szerkezet és energiasűrűség
A lítium-ion akkumulátorok általában hengeres vagy téglalap alakú fém házzal rendelkeznek, amelyeket folyékony elektrolittal töltenek fel. Jellemzőik közé tartozik:
Kiváló térfogati energiasűrűség (Wh/kg)
Magas Szerkezetes Erősség és Stabilitás
Enyhén nagyobb súly
Alacsonyabb kisütési képesség a LiPo akkumulátorokhoz képest
Magas energiasűrűségük miatt a lítium-ion akkumulátorokat széles körben használják:
Laptopok
Elektromos járművek
Légifotózó drónok
Hosszú hatótávolságú platformokon

• Fő jellemzők Li-ion esetén
Magas energiasűrűség, amely hosszabb repülési időt tesz lehetővé
Hosszú ciklusélettartam (~300–500 ciklus)
Költséghatékonyabb ugyanolyan kapacitásnál
Stabilabb kémia, biztonságosabb üzemeltetés
Alacsonyabb kisütési ráta, korlátozott pillanatnyi áram
Ideális:
Légifotózó drónok, hosszútávú FPV, felmérő drónok, merevszárnyú drónok.

1.2 Mi az akkumulátoros lítium-polimer akkumulátor (LiPo)?

• Szerkezet és rugalmasság
A LiPo akkumulátorok zselés polimer elektrolitot és puha tokcsomagolást használnak, jelentős előnyökkel:
Ultra könnyű
Rugalmas méret / könnyen szabható
Alacsonyabb belső ellenállás
Nagyon magas kisütési ráta (25C–150C)
Ezért a LiPo akkumulátorok dominálnak:
FPV Versenyző Dronok
Freestyle drónok
RC repülőgépek

• A LiPo fő jellemzői
Rendkívül erős kisütési képesség
Alacsony belső ellenállás, kiváló feszültségstabilitással
Könnyű, rugalmas alakfaktor
Alacsonyabb energiasűrűség
Rövidebb élettartam és hajlamos a duzzadásra
Ideális:
Magas teljesítményű, gyors válaszidejű drónalkalmazások.

1.3 Főbb különbségek a Li-ion és LiPo akkumulátorok között

• Energiasűrűség és súly összehasonlítása
1. táblázat — Li-ion vs. LiPo áttekintés

Li-ion = „hosszabb ideig repül”
LiPo = „erősebben és gyorsabban repül”
• Kisütési sebesség és repülési teljesítmény
2. táblázat — Kisütési sebesség összehasonlítása

A LiPo extrém magas kisütési képessége az elsődleges oka annak, hogy a versenydronok nem használhatnak Li-ion akkumulátorokat.

II. Li-ion és LiPo akkumulátorok élettartama

2.1 Töltési és kisütési ciklusok összehasonlítása

• Li-ion élettartam teljesítmény
300–500 ciklus
Erős ellenállás a tárolás során bekövetkező degradációval szemben
Ritkán dagad
Lassú kapacitásvesztés alacsony/közepes kisütési áramnál
Általánosságban hosszabb élettartam, mint a LiPo akkumulátoroknál

• LiPo élettartam teljesítmény
150–300 ciklus (a használat intenzitásától függően változó)
A nagy áramerősségű kisütés felgyorsítja az öregedést
Hajlamos duzzadásra
Szigorú töltési/tárolási előírások
Magas teljesítmény → rövidebb élettartam.

2.2 Fő tényezők, amelyek befolyásolják az akkumulátor élettartamát

• Töltési és kisütési szokások
Kerülje a túltöltést (max 4,2 V/cella)
Kerülje a mélykisülést (ne menjen 3,3 V/cella alá)
Kiegyensúlyozott töltés szükséges
Tárolási feszültség 3,75–3,85 V/cella
A mélykisülés különösen káros a LiPo akkumulátorokra.

• Környezeti feltételek
A magas hőmérséklet felgyorsítja az öregedést / duzzadást
Az alacsony hőmérséklet csökkenti a kisütési képességet
Hosszú ideig tartó teljes töltöttség vagy teljes kisütöttség növeli a degradációt
A LiPo akkumulátorok érzékenyebbek a környezeti feltételekre.

III. A drón teljesítményével kapcsolatos tényezők

3.1 Energiasűrűség és repülési idő

• Hatótávolságra gyakorolt hatás
Magasabb energiasűrűség → hosszabb repülési idő
Li-ion: Legjobb hatótávolság
LiPo: Magas teljesítmény, de rövidebb üzemidő
Ezért a nagy hatósugarú drónok általában Li-ion akkumulátort használnak.

• Melyik akkumulátor biztosít hosszabb repülési időt?
Győztes: Lítium-ion akkumulátorok
Leginkább alkalmas:
Légifotózás
Feltérképezés
Távolsági FPV
Állószárnyú drónok
A LiPo akkuk rövid, de nagy teljesítményű repülésekhez alkalmasak.

3.2 Kisütési képesség és kimenő teljesítmény

• Magas teljesítményű repülési igények
A versenydrónoknak szükségük van:
Gyors gyorsulás
Fordulók, szaltók, éles kanyarok
Nagy sebességű bukórepülés
Azonnali gázadagolás
A LiPo akkumulátorok erős pillanatnyi áramot szolgáltatnak.

• Li-ion vs. LiPo versenydrónokban
3. táblázat — Versenyteljesítmény összehasonlítása

A versenydrónoknak LiPo akkumulátorokat kell használniuk.

3.3 Súly és méret hatása

• Súly és repülési teljesítmény
A könnyebb drónok előnyösek a következőkben:
Gyorsabb gyorsulás
Nagyobb manőverezhetőség
Jobb motorhatékonyság
LiPo puha tokozású kialakítása → ideális súlyérzékeny drónokhoz.

• Előnyök kis méretű drónok számára
A LiPo alakítható:
Vékony tasakokká
Négyzetes/téglalap alakú cellákká
Egyedi Méretek
Bármilyen soros/párhuzamos konfigurációvá
Tökéletes mikrodrónokhoz és kompakt FPV építéshez.

IV. Lítium-ion és LiPo akkumulátorok biztonsága

4.1 Gyakori kockázatelemzés

• Li-ion kockázatok
Belső rövidzár
Termikus futás
Magas hőmérsékletnek való kitettség
Fizikai károsodás
Helytelen töltés

• Fémes ház → növeli a védelmet.

• LiPo kockázatok
A LiPo puha tokja törékenyebb:
Könnyen duzzad
Érzékeny a nyomásra/szúrásra
Túltöltés = tűzveszély
Magasabb hőfutás-veszély
A LiPo óvatosabb kezelést igényel.

4.2 Biztonsági előírások

• Megfelelő töltés és tárolás
Használjon kiegyensúlyozó töltőt
Ne lépje túl a 4,2 V/cella értéket
Tárolási feszültség kb. 3,8 V
Használjon tűzálló LiPo zacskókat
Soha ne töltse felügyelet nélkül

• Napi karbantartás
Ellenőrizze a duzzanatot minden repülés előtt
Kerülje a leejtést/összenyomódást
Hagyja kihűlni az akkumulátort töltés előtt
Hagyja abba a használatot, ha sérült
A Li-ion és a LiPo is biztonságos lehet megfelelő kezelés mellett.

V. Hogyan válasszon akkumulátort a drónjához

5.1 Legjobb versenydrónokhoz — Miért nyer a LiPo

A versenydrónoknak szükségük van:
Rendkívül magas kitörési teljesítmény
Gyors feszültségválasz
Ultrakönnyű
Rugalmas alakzatok
A LiPo minden követelménynek eleget tesz → ipari szabvány FPV-hez.

5.2 Legjobb légifelvételekhez — Miért ideális a Li-ion

A légi felvételkészítés igényli:
Hosszú repülési idő
Stabil feszültségi kimenet
Alacsonyabb folyamatos áramfelvétel
A Li-ion biztosítja:
Hosszabb üzemidő
Jobb élettartam
Stabilabb teljesítmény
Sok szakmai drón (például DJI) Li-ion vagy hibrid LiPo-HV rendszert használ.

5.3 Teljesítmény és élettartam közti egyensúly

Válassza a LiPo-t, ha a következőkre van szüksége:
Nagy teljesítménykimenet
Gyors gázpedál-válasz
Maximális manőverezhetőség
Verseny vagy szabadstílus
Válassza az Li-ion-t, ha a következőkre van szüksége:
Hosszabb repülési idő
Távolsági repülés
Hatékony alacsony fogyasztású működés
Légifotózás / ipari küldetések

Végső következtetés: Miért használják gyakran a LiPo akkumulátorokat a drónokban?
A LiPo akkumulátorok dominálnak a drónalkalmazásokban az alábbi okokból:
Rendkívül magas kisütési áram
Enyhe súlyű szerkezet
Alacsony belső ellenállás
Erős töréspontos teljesítmény
Megfelelő a magas manőverezhetőségű repüléshez
A Li-ion csomagok hosszabb üzemidejűek és hosszabb élettartamúak, de nem képesek biztosítani a verseny- és szabadrepüléshez szükséges pillanatnyi áramot, ezért a FPV drónoknál a LiPo elkerülhetetlen.

Leírás: A drónok LiPo akkumulátorokat használnak, mivel könnyűek, rendkívül magas kisütési rátával rendelkeznek, és erős töréspontos teljesítményt nyújtanak a gyors gyorsuláshoz és manőverezéshez. A LiPo cellák alacsony belső ellenállással és gyors feszültségválasszal rendelkeznek, így ideálisak az FPV versenyekhez és a magas teljesítményű drónalkalmazásokhoz.