1. Нисдэг онгоцны танилцуулга, цэнэгийн чухлын талаар болон энэхүү өгүүллийн хүрээ
Нисдэг онгоцнууд нь хэрэглээний электрон бараанаас цаашлаад олон салбарт чухал хэрэгсэл болон хөгжсөн. Тэдгээр нь зураг авах, хөдөө аж ахуй, судалгаа, байгууламжийн шалгалт, нийтийн аюулгүй байдал, нөөцийн удирдлага зэрэг салбарт өргөнөөр ашиглагддаг. Нисдэг онгоцны платформууд илүү хүчирхэг болох тусам, ажлын шаардлага нэмэгдэж, нислэгийн үргэлжлэх хугацааг ихэсгэх хүсэл нь өсөж байна. Нисдэг онгоц нь өндөр хурдтай FPV гүйлтэнд зориулагдсан байх эсвэл олон цагийн судалгааны ажилд зориулагдсан байх аль ч тохиолдолд нислэгийн ерөнхий үзүүлэлт нь нэг гол бүрэлдэхүүн хэсгээр хязгаарлагддаг: цэнэг.
Цэнэг нь нисдэг онгоцны нислэгийн үргэлжлэх хугацаа, ачааны багтаамж, хөдөлгөөний хязгаар, ажлыг амжилттай дуусгах найдвартай байдлыг тодорхойлдог. Цэнэгийн сонголт нь зөвхөн нислэгийн үргэлжлэх хугацаагүй, мөн үйлчилгээний аюулгүй байдал, амьдралын мөчлөгийн зардлыг, засвар үйлчилгээний шаардлагыг ч нөлөөлдөг.
Энэхүү өгүүлэл нь дронны цахилгаан батарейн технологийн талаар системтэй танилцуулалт хийдэг бөгөөд дронны цахилгаан батарей гэж юу болох, түгээмэл химийн системүүд, дроны хувьд "хамгийн урт нислэгийн цаг" гэж үнэндээ юу гэсэн үг вэ, дронны цахилгаан батарейн жинхэнэ амьдралын хугацаа болон нислэгийн цагт нөлөөлөх гол хүчин зүйлсийг тайлбарладаг. Мөн нислэгийн цагийг тооцоолох энгийн аргуудыг танилцуулдаг бөгөөд маш их тэсвэрт чадал шаарддаг дрон ашиглах хэрэглээний талаар ярилцдаг.
2. Дронны цахилгаан батарей гэж юу вэ?
2.1 Тодорхойлолт ба үүрэг
Дронны цахилгаан батарей гэдэг нь дроны бүх доторх электрон системийг ажиллуулах зориулалттай дахин цэнэглэгддэг энергийн савлагааны төхөөрөмж юм. Эдгээр системүүдэд ихэвчлэн хөдөлгүүрийн мотор, электрон хурдны хяналтын төхөөрөмж (ESCs), нислэгийн хяналтын төхөөрөмж, GPS шиг навигацийн модуль, холбооны холболтууд, камерын зэрэг даалганы ачааны төхөөрөмж, LiDAR сенсор эсвэл судалгааны тоног төхөөрөмж орно.
Утасны эсвэл ноутбукны батарейтай харьцуулахад дронны батарей нь зэрэгцээ хоёр хатуу шаардлагыг хангасан байх ёстой: нэгдүгээрт, нислэгийн хангалттай хугацааг хангахуйц энерги хадгалах; хоёрт, нисэж гарах, өндөрлөх, хурдсах, яаралтай нөхцөл байдалд шууд ба дахин дахин өндөр гүйдэл өгөх чадвартай байх ёстой. Энэхүү өндөр энерги нягт, мөн өндөр чадал гаргалтын хос шаардлага нь дронны батарейн загварчлалыг маш хэцүү болгож байна.
2.2 Түгээмэл химийн системүүд (Лити-полимер, Лити-ион) болон хэрэглээний нөхцлүүд
Лити-полимер батерей (Li-Po)
Лити-полимер батерей нь полимер эсвэл жели-төст электролит ашиглан зөөлөн баглауурын дотор багсаж өгдөг. Энэхүү бүтцийн загвар нь жингийн хувьд хөнгөн, олон хэлбэртэй байх давуу талыг олгох бөгөөд жин, хэмжээний хувьд эрс шаардлагатай дронуудад маш их татах чанартай байдаг.
Литийн полимерийн батарейнууд нь ихэвчлэн 25C-аас 100C хүртэлх маш өндөр цэнэгийн гаралтын түвшинтэй байдаг тул багтаамжаас харьцангуй өндөр гүйдэл гаргаж чаддаг. Энэ шинж чанар нь агшин зуур их чадал шаарддаг, хурдны хяналт түргэн урвал үзүүлэх шаардлагатай дронуудад тохиромжтой болгодог.
Типич жишээ бол FPV-ийн тэмцээний дрон, чөлөөт загварын дрон, хүнд ачаа зөөж, түргэн цэнэгийн гаралт шаарддаг олон эргэцгээрийн платформ юм.
Литийн ионийн батарей (Li-ion)
Литийн ионы батарейнууд ихэвчлэн цилиндр эсвэл призм хэлбэртэй, хатуу металл хальстай эсүүдийг ашигладаг. Тэдгээрийн загвар нь хязгааргүй их гүйдлийн гаралтаас илүү өндөр энергиийн нягт, урт насны амьдралд чиглэдэг.
Литийн полимерийн батарейтай харьцуулахад литийн ионы батарейнууд нь цэнэг бүрт илүү урт нислэгийн цаг, илүү сайн дахин цэнэглэх чадвар өгдөг ч гэсэн хамгийн их цэнэгийн гаралтын түвшин бага байдаг. Иймээс тэдгээрийг идэвхтэй маневр хийхэд биш харин тогтвортой чадлын хэрэгцээтэй хэрэглээнд ашиглахад илүү тохиромжтой.
Литийн ион батареюуд нь ихэвчлэн: урт холын FPV дрон, тогтмол хөлөгтэй дрон, наалдвар ихтэй байх нь гол шаардлага болдог дроны платформуудад ашигладаг.
3. Хамгийн урт үргэлжлэх хугацаатай дроны батарей гэж юу вэ?
3.1 "Хамгийн урт үргэлжлэх"-ийн хоёр утга
"Хамгийн урт үргэлжлэх дроны батарей" гэсэн илэрхийлэл хоёр ялгаатай утгатай бөгөөд эдгээрийн ялгаа маш чухал:
Нэг удаагийн нислэгийн хугацаа
Нэг хувьд, "хамгийн урт үргэлжлэх" гэдэг нь дрон нэг удаа цэнэглэснээр хөндийд хэдэн цаг агаарт байж чадахыг илэрхийлдэг. Энэ нь гол төлөв батарейн нийт энергийн багтаамж болон дроны энергийн үр ашгийг хамаарна. Их энергийн нягтрал (ват-цаг/килограмм Wh/кг) нь ихэвчлэн илүү урт нислэгийн хугацааг өгдөг.
Энэ хэмжээсээр литийн ион батарей ба шинэ өндөр энерги химийн батареюуд ихэвчлэн өндөр цэнэгийн хурдтай литийн полимер батареюудаас илүү ахицтай байдаг.
Цаг агаарын үйл ажиллагаа
Өөрөөр хэлбэл, "хамгийн урт үргэлжлэх" гэдэг нь цахилгаан баттерейн цэнэгийг цэнэглэх, цэнэгийг гаргах циклээр хэмжигдэх нийт амьдралын хугацааг хэлнэ. Илүү урт циклт амьдралын хугацаатай баттерейнууд чадал нь ач холбогдолтойгоор буурахаас өмнө илүү их удаа цэнэглэж, ашиглах боломжтой.
Литийн ион баттерейнууд нь литийн полимер баттерейнуудаас ерөнхийдөө илүү урт циклт амьдралын хугацаатай байдаг, түүнчлэн дунд зэргийн ачаалал дор ашиглах үед илүү сайн үр дүн өгдөг. 3.2 Типичный өндөр багтаамжийн хүрээ (10,000–30,000 mAh)
Мэргэжлийн болон үйлдвэрийн дронууд нь нислэгийн цагийг уртасгахын тулд их багтаамжтай баттерейн багцуудад тулгуурладаг. Хамгийн түгээмэл багтаамжийн хүрээнүүд дараах байдлаар хуваарддаг:
Бага хэмжээний мэргэжлийн дронууд: 10,000-12,000 миллиампер-цаг (mAh)
Газар хэмжилтийн болон хөдөө аж ахуйн дронууд: 16,000-22,000 миллиампер-цаг (mAh)
Хүнд тоноглолтой эсвэл урт хугацаагаар нисдэг платформууд: 28,000-30,000 миллиампер-цаг (mAh) эсвэл түүнээс ч өндөр
Багтаамж ихтэй байх нь илүү их энергийг агуулах боломжийг олгодог ч жин ихсэж, цахилгаан онгоцны үр дүнтэй ажиллах чадварыг бууруулдаг. Иймээс нислэгийн хугацааг хамгийн их байлгахын тулд багтаамж болон жингийн хооронд оновчтой тэнцвэрийг олох нь маш чухал юм.
3.3 Шинээр гарч буй цахилгаан химийн системүүд (хатуу фазын никель марганец кобальт батерей гэх мэт)
Литиум полимер ба литиум-ион батерейн хязгаарлалтыг давахын тулд шинэ батерейн технологийг тасралтгүй хөгжүүлж байна. Хагас хатуу ба хатуу фазын литиум батерейнууд энерги нягтыг, дулааны тогтворшилтыг болон аюулгүй байдлыг сайжруулах зорилготой байдаг.
Жишээ нь, хатуу фазын никель марганец кобальт (NMC) батерейнууд шингэн электролитийн ихэнхийг хатуу эсвэл хагас хатуу материалуудаар солино. Эдгээр батерейнууд урт хугацаагаар ажиллах, аюулгүй байдалд маш их боломжийг харуулж байгаа бөгөөд ялангуяа өндөр үнэ цэнэтэй аж үйлдвэрийн цахилгаан онгоцны үйл ажиллагааны хувьд чухал ач холбогдолтой ч одоогоор үнэ болон массаар үйлдвэрлэх хувьд хэвийн асуудлуудтай тулгарч байна.
4. Цахилгаан онгоцны батерейнууд хичнээн удаан үлдэх вэ?
4.1 Нислэгийн Цагийн Хүрээ (Хэрэглэгч, Мэргэжлийн, Үйлдвэрлэлийн)
Нисдэг төхөөрөмжийн төрөл, загвараас хамааран нислэгийн цаг ихэд ялгаатай байдаг:
Хэрэглэгчийн дронууд: Ерөнхийдөө 20-40 минут нисдэг
Мэргэжлийн агаарын зураг авалт болон компанийн дронууд: Ерөнхийдөө 40-55 минутын нислэгтэй
Үйлдвэрлэлийн тогтмол хөлтэй дронууд: 1-3 цаг нисэх чадвартай
Хосолсон вертикаль нислэгт (VTOL) болон урт хугацаагаар нисэх зориулалтын дронууд: Хэд хэдэн цаг ниссэн байж болно
Дээрх өгөгдлүүд нь онцгой нөхцөл байдал ба цэнэгийн эрүүл мэндийн талаарх өгөгдлүүдийг суурьласан бөгөөд жинхэнэ нислэгийн цагт салхины хурд, температур, ачаа зэрэг гадаад хүчин зүйлс ихэд нөлөөлдөг. 4.2 Литиум Полимер ба Литиум-Ион Баттерейн Цикл Амьдралын Жиших
Баттерейн амьдралыг ерөнхийдөө циклээр хэмждэг ба нэг цикл гэдэг нь бүрэн цэнэгийг гаргасны дараа дахин бүрэн цэнэглэх үйл явцыг хэлнэ:
Литиум Полимер Баттерей: Ерөнхийдөө 150-300 цикл амьдардаг; Өндөр гүйдэлтэй цэнэгийг давтан ашиглах нь хугацаа хэтрэх хурдыг нэмэгдүүлдэг.
Литий-ион батарей: Дунд зэргийн ачаалал дор ерөнхийдөө 300-600 цикл эсвэл түүнээс дээш нас хангана.
Хоёр төрлийн батарейн циклийн нас аюултай нислэг, гүн цэнэгийн уналт болон өндөр температуртай орчинд илүүтэй богиносно.
4.3 Батарейн менежментийн хамгийн сайн арга замууд
Батарейн нас болон үйлчилгээний чадлыг хамгийн их байлгахын тулд хэрэглэгчид дараах зөвлөмжийг баримтлах ёстой:
● Зөвшөөрөгдсөн хүчдэлийн хязгаараас дээш цэнэглэхээс зайлсхийг үү.
● Аюулгүй түвшингээс доош цэнэгээ алдахаас сэргийлэх.
● Урт хугацаагаар ашиглахгүй үед батарейг хэсэгчлэн цэнэглэж байлгаарай.
● Цэнэглэхээс өмнө батарейг өрөөний температурт хүртэл хөргөөрэй.
● Олон элементтэй батарейн багцуудыг тэнцвэртэй цэнэглэхийн тулд тусгай цэнэглэгчийг ашиглаарай.
зохистой батарейн менежмент нь насны хугацааг л үргэлжлүүлэхгүй, аюулгүй байдлыг ч сайжруулдаг.
5. Дрон нисэх хугацаанд нөлөөлөх хүчин зүйлс
5.1 Баттерейн багтаамж
Баттерейн багтаамж нь нислэгт хэрэглэгдэх нийт энерги хэмжээг тодорхойлдог боловч багтаамжийг нэмэх нь жинг нэмэгдүүлж, үр ашгийг бууруулах магадлалтай. Эдгээр хоёрын хооронд оновчтой тэнцвэрийг олох нь нислэгийн хугацааг хамгийн их байлгах түлхүүр юм.
5.4 Онгоц/ачааны жин
Их жинтэй онгоц болон ачаа нь илүү их түлхэлт хүч шаарддаг тул цахилгаан хэрэглээг нэмэгдүүлдэг. Жингийн бага материал, үр ашигтай мотор сонголт, аэродинамик дизайн зохицуулалт бүгд нислэгийн хугацааг уртасгахад хувь нэмэр оруулдаг.
5.3 Орчны нөхцөл
Салхи, агаарын нягт, өндөр, температур зэрэг орчны хүчин зүйлс шууд цахилгаан хэрэглээнд нөлөөлдөг. Бага температурт баттерейн ажиллагаа буурдаг боловч өндөр температурт баттерей хурдан элэгддэг.
5.4 Нислэгийн хэв маяг (хурд, маневр)
Хурдан хурдсах, хурдан эргэх, тасралтгүй өргөгдөх ба унах зэрэг идэвхтэй нислэгийн хэв чанар нь тогтмол хурдтай, зөөлөн нисэхтэй харьцуулахад илүү их энергийг зарцуулдаг. Нислэгийн замыг үр дүнтэй болгох, дунд зэргийн хурдтай нисэх нь нислэгийн хугацааг үр дүнтэй сайжруулах боломжийг олгоно.
5.5 Батарейн байдал ба хөдөлгүүрийн системийн үр ашиг
Батарей хуучрах тусам түүний дотоод эсэргүүцэл нэмэгдэж, ашиглаж болох багтаамж буурдаг. Моторын үр ашиг, цахилгаан хурдны хяналтын төхөөрөмжийн (ESC) чанар, мөн хөвчний загвар нь нийт энергийн үр ашигт чанарт томоохон нөлөө үзүүлдэг.
6. Дроний нислэгийн хугацааг хэрхэн тооцоолох вэ?
6.1 Багтаамж - Гүйдлийн тооцооны томъёо (T = C / I)
Нислэгийн хугацааг тооцоолох энгийн томъёо:
Нислэгийн хугацаа (цаг) = Батарейн багтаамж (ампер-цаг, Ah) ÷ Дундаж гүйдлийн хэрэглээ (ампер, A)
Жишээ: Дрон 20 ампер-цаг (Ah) багтаамжтай батарей ашиглаж, дундаж гүйдлийн хэрэглээ нь 25 ампер (A) байна. Үнэлэгдсэн нислэгийн хугацаа нь 0.8 цаг (ойролцоогоор 48 минут) юм.
6.2 Бодит орчны хувьсагчид
Дээрх тооцоолол нь зөвхөн ойролцоох тоо юм. Жинхэнэ нислэгийн хугацаа нь гүйдлийн хэлбэлзэл, хүчдэлийн уналт, орчны нөхцөл, баттерейн нас барах зэрэг хүчин зүйлсээс хамааран ихэвчлэн онолын үнэлгээнээс 10-20% бага байдаг.
7. Хамгийн урт нислэгийн цаг шаарддаг дрон ашиглалтын салбарууд аль нь вэ?
7.1 Газрын зураг байгуулалт
Том талбайн судалгааны ажилд урт нислэгийн цаг ихээр нэмэр болдог бөгөөд хөөрөх, буух үеийн тоог бууруулж, мэдээллийн үргэлжлэх чадварыг сайжруулдаг.
7.2 Хөдөө аж ахуй
Нарийн хөдөө аж ахуйд урт нислэгийн цаг нь тариалангийн ажиглалт, үр тарианы шүрших болон шинжилгээний ажлын үед илүү их талбайг үр дүнтэй хамрах боломжийг олгодог.
7.3 Хайх, аврах үйл ажиллагаа
Хайх, аврах үйл ажиллагаанд урт нислэгийн цаг маш чухал бөгөөд нислэгийн үргэлжлэх хугацаа, хамрах талбай шууд аврах үйл ажиллагааны үр дүнд нөлөөлдөг.
7.4 Орчны ажиглалт
Амьтдыг ажиглах, бохирдлыг илрүүлэх, экологийн судалгаа зэрэг ажлууд нь тасралтгүй хэд хэдэн цаг нисэх дэмжлэг шаарддаг.
7.5 Дэд бүтцийн шалгалт
Цахилгаан шугам, хоолойнууд болон тээврийн дэд бүтцийг урт хугацаагаар нисэх чадвартай нисдэг тусгал ашиглан шалгах нь ажиллагааны үр ашгийг томруулахад ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг.
7.6 Ложистик/Хүргэлт
Хүргэлтийн тусгалуудад урт хугацаагаар нисэх чадвар нь илүү том хүргэлтийн бүс, илүү их ачааны багтаамж болон цэнэгийн эх үүсвэрийг цэнэглэх тоог бууруулах боломжийг олгох бөгөөд үүнийгээр үйл ажиллагааны үр ашгийг сайжруулдаг.
Дүгнэлт
Баттерейн технологи нь орчин үеийн тусгалуудын үзүүлэлт болон практик ач холбогдолд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Янз бүрийн баттерейн найрлага, нислэгийн хугацаанд нөлөөлөх хүчин зүйлс болон "хамгийн урт нислэгийн хугацаа" гэдэг нь юу гэсэн үгийг ойлгох нь тусгалын загварчлагчид болон хэрэглэгчдэд илүү сайн шийдвэр гаргах боломжийг олгодог.
Литийн полимерийн батарейнууд өндөр чадал шаардсан хэрэглээнд хамгийн түгээмэл сонголт болсон ч, литийн ион ба шинээр гарч ирж буй хатуу төлөвийн батарейн технологиуд нь тэсвэрт чадварын хязгаарыг тасралтгүй өргөжүүлж байна. Батарейн технологийн дэвшилтээр дронууд илүү урт, аюулгүй, үр дүнтэй ажиллах боломжтой болох бөгөөд энэ нь бүхний хүрээг илүү өргөжүүлж байна.
Тодорхойлолт： Олон эргэлттэй дронуудаас илүү нисдэг хөлөг, хагас чиглүүрийн дронуудад хамгийн урт цэнэгийн батарейн амьдрал байдаг. Урт хугацаагаар нисэх чадвартай нисдэг хөлөгт УБХ нь хэд хэдэн цаг нисэх чадвартай бөгөөд хамгийн дээдийн ангийн хагас чиглүүрийн дронууд нь хүртэл 10 цаг нисэх чадвартай. Хэрэглээний дронууд нь ихэвчлэн нэг батарейгаар нэг цагаас бага хугацаагаар нисдэг.
EN
