Zakaj droni uporabljajo baterije LiPo

I. Pregled litijevo-ionskih in litijevo-polimernih baterij

1.1 Kaj so litijevo-ionske baterije (Li-ion)?

• Struktura in gostota energije
Litijevo-ionske baterije običajno uporabljajo valjaste ali pravokotne kovinske ohišja, napolnjene s tekočim elektrolitom. Njihove značilnosti vključujejo:
Odlična prostorska gostota energije (Wh/kg)
Visoka strukturna trdnost in stabilnost
Nekoliko večja teža
Nižja zmogljivost praznjenja v primerjavi z baterijami LiPo
Zaradi visoke gostote energije so litijevo-ionske baterije pogosto uporabljane v:
Računalniki
Električna vozila
Brezpilotne letalke za aerofotografijo
Platforme z dolgo vzdržljivostjo

• Ključne značilnosti litijevega ionskega akumulatorja
Visoka gostota energije, kar omogoča daljše čase leta
Dolg ciklus življenja (~300–500 ciklov)
Cenovno ugodnejši za isto zmogljivost
Stabilnejša kemijska sestava, varnejši pri uporabi
Nižja stopnja razelektritve, omejena trenutna jakost toka
Primeren za:
Droni za aerofotografijo, FPV z velikim dosegom, raziskovalni droni, droni z nespremenljivim krilom.

1.2 Kaj so litijevi polimerni akumulatorji (LiPo)?

• Zgradba in prilagodljivost
Baterije LiPo uporabljajo želev elektrolit polimera in mehko vrečkasto embalažo, kar ponuja več pomembnih prednosti:
Izjemno lahek
Prilagodljive velikosti / enostavno prilagodljive
Nižja notranja upornost
Zelo visoke izpustne hitrosti (25C–150C)
Zato baterije LiPo prevladujejo v naslednjih napravah:
FPV dirkalni droni
Freestyle droni
RC letala

• Ključne značilnosti baterij LiPo
Izjemno močna zmogljivost izpusta
Nizka notranja upornost z odlično stabilnostjo napetosti
Lahka, prilagodljiva oblika
Nižja gostota energije
Krajša življenjska doba in nagnjenost k nabrekovanju
Primeren za:
Uporaba v dronih za visoke zmogljivosti in hitro odzivanje.

1.3 Ključne razlike med litij-ionskimi in LiPo baterijami

• Primerjava gostote energije in teže
Tabela 1 — Pregled litij-ionskih in LiPo baterij

Li-ion = »leti dlje«
LiPo = »leti močneje in hitreje«
• Odmorovna hitrost in zmogljivost leta
Tabela 2 — Primerjava odmorovne hitrosti

Izjemna zmogljivost LiPo akumulatorjev pri odvajanju je glavni razlog, zakaj dirkalni droni ne morejo uporabljati Li-ion akumulatorjev.

II. Življenjska doba Li-ion in LiPo akumulatorjev

2.1 Primerjava ciklov polnjenja in praznjenja

• Življenjska doba Li-ion
300–500 ciklov
Močna odpornost proti degradaciji med shranjevanjem
Redko nabrekne
Počasen izgubljanje zmogljivosti pri nizkem/srednjem praznjenju
Skupaj daljša življenjska doba kot pri LiPo

• Življenjska doba LiPo
150–300 ciklov (se razlikuje glede na intenzivnost uporabe)
Praznjenje z visokim tokom pospeši staranje
Nagnjeno k nabrekovanju
Strogi pogoji polnjenja / shranjevanja
Visok zmogljivost → krajša življenjska doba.

2.2 Ključni dejavniki, ki vplivajo na življenjsko dobo baterije

• Navade pri polnjenju in praznjenju
Izogibajte se pretiraniemu polnjenju (največ 4,2 V/celica)
Izogibajte se globokemu praznjenju (ne pod 3,3 V/celica)
Izravnavo polnjenje je nujno
Napetost pri shranjevanju 3,75–3,85 V/celica
Globoko praznjenje je še posebej škodljivo za LiPo.

• Okoljski pogoji
Visoka temperatura pospešuje staranje/širjenje
Nizka temperatura zmanjšuje zmogljivost praznjenja
Dolgotrajno polno nabitje ali popolno izpraznjevanje povečuje razgradnjo
Baterije LiPo so bolj občutljive na okoljske pogoje.

III. Dejavniki, povezani z zmogljivostjo drona

3.1 Gostota energije in čas leta

• Vpliv izdržljivosti
Višja gostota energije → daljši čas leta
Li-ion: Najboljša izdržljivost
LiPo: Visoka moč, a krajši čas delovanja
Zato dolge droni ponavadi izberejo Li-ion.

• Katera baterija omogoča daljši čas leta?
Zmagovalka: litije-ionske baterije
Najprimernejša za:
Aerialna fotografija
Izmerjanje
Dolgotrajni FPV
Drone z nepromenljivimi krili
LiPo je primeren za kratke, a močne polete.

3.2 Izhodna zmogljivost in izhodna moč

• Potrebe po visokih zmogljivostih v letu
Dirkalni droni zahtevajo:
Hitro pospeševanje
Klance, prevračanja, ostre zavoji
Nirjanje z visoko hitrostjo
Takojšnji odziv plina
LiPo baterije zagotavljajo močan takojšnji tok.

• Li-ion proti LiPo pri dirkalnih dronih
Tabela 3 — Primerjava dirkalnih zmogljivosti

Dirkalni droni morajo uporabljati baterije LiPo.

3.3 Vpliv teže in velikosti

• Teža in letalske zmogljivosti
Lažji droni imajo naslednje prednosti:
Hitrejše pospeševanje
Višja manevarnost
Boljša učinkovitost motorja
LiPo-jeva mehka konstrukcija → idealna za brezposodne letala, občutljiva na težo.

• Prednosti za majhne brezposodne letala
LiPo se lahko oblikuje v:
Tanke vrečke
Kvadratne/pravokotne celice
Po meri
Katero koli zaporedno/vzporedno konfiguracijo
Popolna za mikro brezposodne letale in kompaktna FPV sestava.

IV. Varnost baterij Li-ion in LiPo

4.1 Pogosta analiza tveganj

• Tveganja Li-ion
Notranji kratek stik
Toplotni udir
Izpostavljenost visoki temperaturi
Fizične poškodbe
Napačno polnjenje

• Kovinska ohišja → povečajo zaščito.

• Tveganja LiPo
LiPo mehka vrečka je bolj ranljiva:
Enostavno nabreknilo
Občutljiv na stiskanje/prenevanje
Prekomerno polnjenje = nevarnost požara
Višje tveganje toplotnega zagona
LiPo zahteva previdnejše ravnanje.

4.2 Varnostni ukrepi

• Pravilno polnjenje in shranjevanje
Uporabite uravnoteženo polnilno napravo
Ne presežite 4,2 V/celico
Napetost za shranjevanje ~3,8 V
Uporabite protipožarne vrečke za LiPo akumulatorje
Nikoli ne polnite brez nadzora

• Vsakodnevna vzdrževalna dela
Preverite razpihnjenost pred vsakim letom
Izogibajte se padcu/stiskanju
Pustite baterijo ohladiti, preden jo polnite
Prenehajte z uporabo, če je poškodovana
Li-ion in LiPo lahko sta varna pri pravilni uporabi.

V. Kako izbrati pravo baterijo za svojega drona

5.1 Najboljša za dronove za dirkanje — zakaj zmaguje LiPo

Dirkalni droni zahtevajo:
Izjemno visoka moč izbruha
Hitra odzivnost napetosti
Ultra-nizka teža
Prilagodljive oblike
LiPo izpolnjuje vse zahteve → industrijski standard za FPV.

5.2 Najboljši za fotografiranje iz zraka — Zakaj je Li-ion idealen

Snemanje iz zraka zahteva:
Dolgo letno uro
Stabilna izhodna napetost
Nižji stalni tok
Li-ion omogoča:
Daljšo vzdržljivost
Boljšo življenjsko dobo
Stabilnejše delovanje
Številni profesionalni droni (npr. DJI) uporabljajo Li-ion ali hibridne sisteme LiPo-HV.

5.3 Ravnotežje med zmogljivostjo in življenjsko dobo

Izberite LiPo, če potrebujete:
Močan izhodni vod
Hitra odzivnost plina
Največjo manevarskost
Dirkanje ali slobodni slog
Izberite Li-ion, če potrebujete:
Daljši čas leta
Križarjenje na dolge razdalje
Učinkovito delovanje pri nizki moči
Aerijska fotografija / industrijske misije

Končni zaključek: Zakaj se v brezpilotnih letalih pogosto uporabljajo baterije LiPo?
Baterije LiPo prevladujejo v uporabi pri brezpilotnih letalih zaradi:
Zelo visoke stopnje praznjenja
Lahek konstrukcijski element
Nizka notranja upornost
Močne moči sunkovitega izpusta
Primernosti za let s visoko manevrsko sposobnostjo
Li-ion paketi omogočajo daljšo vzdržljivost in daljšo življenjsko dobo, vendar ne morejo zagotoviti takojšnjega toka, potrebnega za tekmovalni in freestyle let, zaradi česar so za FPV brezpilotna letala baterije LiPo nadomestljive.

Opis: Brezpilotna letala uporabljajo baterije LiPo, ker so lahke, ponujajo zelo visoke stopnje praznjenja ter zagotavljajo močno sunkovito moč za hitro pospeševanje in manevrsko sposobnost. LiPo celice ponujajo nizko notranjo upornost in hitro odzivnost napetosti, kar jih naredi idealne za uporabo v FPV dirkanju in visoko zmogljivih brezpilotnih letalih.