EN
Тайлбар
Хүнгүй нисэх бүрхүүл (UAV) нь шинжлэх ухааны, үйлдвэрлэлийн ба онцгой нөхцөлд ажиллах үүрэгтэй бүрхүүлүүдийн хувьд хүйтэн бүснүүдэд бүр илүү их тархаж буй. Гэтэд, ихэнх UAV платформуудын үндсэн цахилгаан хүчдийн үүсгүүр болой литий-ион батарейнууд нь бүрхүүлүүдийн хувьд хүйтэн орчинд ажиллах үед хүчдийн үзүүлэлтүүд нь хүчтэй бүүрнүүд. Энэхүү статистик нь хүйтэн орчинд батарейн хязгаарлалтын механизмүүдийн техникийн үзүүлэлтийг өгөөмүрлөн тайлбарлаж, түүнд термодинамик хязгаарлалт, кинетик удаашралт, литийн тунадасжилттая холбоотой аюулгүй байдлын аюул зэрэг асуудлууд орж буй. UAV-н ажиллах хугацаа ба надёжност дээрх нөлөөллийн үр дагшдаг үр дүнгүүд нь судлагдаж, дараа нь дулааны удирдлагын арга, ажиллах нөхцөлд адаптацийн арга, мөн шинэ батарейн технологиудын үр дүнгүүд нь үнэлж буй. Судалгаа нь экстремум орчинд UAV-н тогтвортой ажиллахын тулд дулааныг тооцож спроектировать хийх шаардлагыг товчхон дурдаж буй.
I. Танилцуулга
БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын БНБУ-ын Гэхдээ хүйтэн орчинд батарейн хүчин чадал нь хязгаарлах гол хүчин зүйл болдог. Литий-ион батарей нь эрчим хүчний нягтрал, нягтралтай хэлбэртэй тул өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд температураас хамааралтай байдаг. Хөдөлгөөнд оролцох чадвар нь эрс буурч, нислэгийн хугацааг багасгаж, нислэгт тогтворгүй байдлын магадлал нэмэгддэг.
Уран хөлөг онгоцны батарей нь байнга суух, өндөр түлшний түвшинд, нислэг хийх үед үргэлжлэх агаар урсгалд өртдөг. Эдгээр нөхцөл нь бага температурын нөлөөг нэмэгдүүлж, хүйтэн цаг агаартай ажиллах нь байнга сорилт болдог. Энэ уналтын механизмыг ойлгох нь өвөл болон өндөр өндөрт явагдах үүрэг гүйцэтгэх үйл ажиллагаанд БЗД-ийн найдвартай байдлыг сайжруулахын тулд чухал ач холбогдолтой юм.
II. ХӨДӨР ХӨДӨР ТӨРӨН ДӨРЛӨГЛӨГӨР ЛИТИУМ-ИОН БАТАРИ
А. Термодинамикийн хязгаарлалтууд
Дулааны бага температурт электролит илүү вискоз болоод ионуудын зөөлт замдаа удаашримуйн. Энэ нь дотоод эсүртэл нэмэгдүүн ба батарейн өндөр гүйдэл хангах чадварыг бүүр бүүр бууруулмуйн. Үүний үр дүнд, БПЛА-ууд нислэх үед, түүрхүүн хөдөлгөөнүүд үед, жишээлбэл, хөөрөх үед эсвэл хурдан хурдасгах үед хүчдэл буурмуйн.
Б. Кинетик хязгаарлалт
Электродын гадаргууд явагдах электрохимийн урвалууд хүйтэн орчинд удаашримуйн. Урвалын хурд буурмуйн поляризацийг нэмэгдүүн ба сорилтын үр ашиглалтыг бууруулмуйн. Батарей бүтнээр цэнхэрлүүлсэн ч түүний номиналь багтаамжийн зөвхөн хэсгийг л хүртүүлмуйн.
В. Литийн плакинг ба аюулгүй байдлын рискууд
Анод литийн ионуудыг хүртүүлж чадахгүйд, металлик литий анодын гадаргууд тундаж мүүн. Энэ үзэлдүүн хүйтэн температурт илүү их тохиодог, түүнчлэн цэнхэрлүүлх үед эсвэл өндөр гүйдэлт сорилт үед. Литийн тундалт багтаамжийг бууруулмуйн ба дотоод короткое замын аюулгүй байдлын рискуудыг нэмэгдүүн.
Хадгалагдаж буй vs. Ашиглаж буй энергия
Хүйтэн уурхайт нөхцөлд нийт хадгалах энергийн хэмжээ ба ачаалал дор хүртээмүй энергийн хэмжээний ялгаа илүү тодорхой харагддаг. Батарейн дотор хангалттай цэнзүүр байхад ч, диффузион хязгаарлалт ба хүчдлийн орхилт нь бүрэн ашиглалтыг саатуулдаг.
III. БАЙТАЛЫН СИСТЕМД ҮҮСЭХ ҮЙЛДЛИЙН ДАГУУДАР
А. Полётын үргэлжлэх хугацааны бүүрдүүрлэл
Хүйтнээс үүдшт үлдэх эсүртүүрт өсөлт ба ионы шилжилтийн бүүрдүүрлэл нь БАЙТАЛ-ын полёт хугацааг хүчтэрхүүн бүүрдүүрлүүнд. Олон тохиолдолд температурын хүчтэрхүүн ба БАЙТАЛ-ын хүчдлийн шаардлагаас хамаарч, үргэлжлэх хугацаа номиналь утгын хагас хүртэл бүүрдүүрлүүнд.
Б. Хүчдлийн тогтворгүйдүүрлэл ба зогсоолын үйл явдлууд
Хүчдлийн унах нь гол үйлдлийн аюул юм. Өндөр хүчдлийн шаардлагат үед хүйтэн батарейн дотор хүчдлийн гэнэт орхилт үүсч, автоматаар газар дээрх буцаж ирэх үйлдлүүд ба онцгой нислэгт буцаж сууж ирэх үйлдлүүд идэвхжинэ. Хамгийн хүнд тохиолдолд нислэгт удирдагч бүүрдүүрлүүнд.
В. Аэродинамик хүчдлийн шаардлагын өсөлт
Хуурай агаар нь илүү нягт байдаг бөгөөд аэродинамикийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж, тээврийн хүчийг тэсвэртэй байлгахын тулд хөдөлгүүрний шидэл их байх шаардлагатай байдаг. Энэ нэмэлт эрчим хүчний хэрэгцээ батарейн хүйтэнжилтийг хурдасгаж, гүйцэтгэлийг улам багасгаж байна.
D. SOC-ийн үнэлгээний алдаа
Батарейн удирдлагын системүүд цэнэглэлийн байдлыг үнэлэхийн тулд даралтын үндсэн алгоритмд тулгуурладаг. Хүйтэн температур нь даралтын хариуг урвуулан, буруу үзүүлэлт, батарейн хувь нь гэнэтийн буурч байна.
IV. Сценарий дээр суурилсан шинжилгээ
А. Хойд бүсийн судалгааны ажил
Хойд туйлын орчинд ашигладаг БПЛА-д батарейн хурдацтай хүйтэнжих, хүчдэлийн тогтворгүй байдал ихтэй байдаг. Улаандаа хүлээгдэж байсанээс илүү удаан хугацааг тэвчиж, яаралтай бууж ирдэг нь түгээмэл байдаг.
Б. Өндөр өндөрт хайлт, аврах ажил
Өндөр өндөрт нисэх үйл ажиллагаа нь бага температурыг агаарын нягтрал багассантай хослуулдаг. Хүйтэн батарей нь бага хүчтэй, харин цөөн агаарын хүчтэй хөдөлгүүрүүд нь илүү хурдтай ажилладаг бөгөөд агаарын дунд хүч алдагдах магадлалыг нэмэгдүүлнэ.
С. Өвлийн дэд бүтцийн хяналт
Эрчим хүчний шугам болон шугам шугамны шугамны хяналтын үеэр БЗД-үүд урт хугацаагаар ухрах ёстой. Хүйтэн батарей нь халуун үед тогтвортой эрчим хүч хадгалахын тулд тэмцдэг бөгөөд энэ нь нислэгийн үл тогтвортой зан үйл, үүргийн цонх нь богино болж байна.
V. ХӨДӨРЛӨГӨР СТРАТЕГИЙН ТӨРӨЛӨГ
А. Дулааны удирдлага
1) Өргөтгөх
Агаарын тээврийн өмнө батарейн температурыг нэмэгдүүлэх нь хамгийн үр дүнтэй арга зам юм. Өргөтгөх нь түлшний үр дүнг сайжруулж, даралтын тогтворгүй байдлыг бууруулдаг.
2) Онгоцны дугаарлах
Дулааны давхаргал нь салхины хүйтэн нөлөөгөөр дулаан алдагдал багасдаг. Хялбар материал нь хэт их хэмжээний массыг нэмэхгүйгээр батарейн температурыг хадгалахдаа тусална.
Б. Үйл ажиллагааны зохицолт
Үйл ажиллагааны тохируулга нь ачааг бууруулах, халдварлаг маневр хийхээс зайлсхийх, үүргийн хугацааг богино болгох, батерийн температурыг бодит цаг үед хянах зэрэг юм.
C. Бага температурт оптималжсан химийн бодис
Тусгайлан хөгжүүлсэн электролитууд ба электродын материалын тусламжтайгаар бага температурт дамжуулалт сайжирч, эсөрхийн багасаж, хүйтэн уур амьсгалд ажиллах чадвар нэмэгддүүр.
D. Дэвшилтэт цахилгаан хүчдлийн удирдлагын системүүд
Дараагийн үеийн цахилгаан хүчдлийн удирдлагын системүүд нь цахилгаан хүчдлийн төлөвийн үнэлэлтийг температур-мэдлэгт суурилж, урьдчилан таамаглаж буй дулааны загварлал, адаптив гадаад хүчдлийн хяналтыг орлуулж, найдвартай байдлыг сайжируулдүүр.
VI. ИРЭХДҮҮР СУДАЛГААНЫ ЧИГЛЭЛҮҮД
A. Бүтэн хатуу цахилгаан хүчдлийн системүүд
Бүтэн хатуу электролитууд нь бага температурт дамжуулалтыг сайжируулж, литийн хуудасчлалын аюулдыг багасгаж, хүйтэн бүснүүдэд ажиллах БПЛА-д итгэлтүүр сонголт юм.
B. Өөрсдийн дулааныг үүсгэдүүр цахилгаан хүчдлийн системүүд
Өөрсдийн дулааныг үүсгэдүүр архитектурууд нь дотоод дулааны элементүүд ёсой буюу дулаан хадгалах материалыг интеграцлаж, оптимал температурыг үл хамааран хадгалдүүр.
C. Дундаж энергийн системүүд
Литий-ион цахилгаан хүчдлийн системүүдийг шүүрлүүрүүд ёсой буюу суперконденсаторуудтай хослуулж, температурын хязгааруудын дунд төдий л надёжностыг нэмэгдүүр, миссийн үргэлжлэх хугацаа уртасадүүр.
D. Дөрвөлжин дулааны материалын хөгжил
Шинэ тусгаарлагч материалын ба дулаан хадгалах бүтцүүд нислэг үед батарейн температур тогтвортой байдлыг нэмэлт хэмжээгээр сайжруулж магнай.
VII. Дүгнэлт
Хүйтэн орчин нисэгч апаратын литий-ион батарейн ажиллах чадварын дээр хүнд саад үүсгэд, энергийн хүртээмж, хүчдлийн тогтвортой байдал, ажиллах аюулгүй байдалд нөлөөлд. Эдгээр хязгаарлалтууд нисэгч апаратын нислэгт үүсгэдүүн термодинамик ба кинетик процессын үр дүнд үүсд. Дулааны удирдлагын, ажиллах нөхцлүүдийн тохируулалтын, химийн найрсгын сонголтын, ахмад батарейн удирдлагын комплекс арга хэмжээ нисэгч апаратын хүйтэн цаг агаарын нөхцлүүдэд ажиллах чадварыг нэмэлт хэмжээгээр сайжруулж магнай. Ирээдүйн шинэлэлтүүд — бүтэн бүтэцтэй батарей, гибрид системүүд, дулааны материалын хөгжил нисэгч апаратын хүчтүүн цаг агаарын нөхцлүүдэд тогтвортой ажиллахыг хангаж магнай.
