โดรนรุ่นใดมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ดีที่สุด

เทคโนโลยีโดรนได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา พัฒนาจากการเป็นเครื่องบินของเล็กๆ ธรรมดา กลายเป็นเครื่องมือที่ใช้อย่างแพร่หลายในสถานการณ์เชิงมืออาชีพ เช่น การถ่ายภาพทางอากาศ การตรวจสอบเกษตรแม่นยำ การสำรวจ โลจิสติกส์ การค้นหาและช่วยเหลือ และการตรวจสอบด้านพลังงาน สำหรับโดรนทุกชนิด แบตเตอรี่ถือเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอยู่เสมอ เพราะมันกำหนดระยะเวลาการบิน ความน่าเชื่อถือ ความสามารถในการบรรทุกอุปกรณ์ และต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมโดยตรง

ด้วยการพัฒนาของสังคมสมัยใหม่ ความต้องการเวลาการบินที่ยาวนานขึ้นสำหรับโดรนจึงเพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้การพัฒนาเทคโนโลยีแบตเตอรี่โดรนกลายเป็นประเด็นที่สังคมให้ความสนใจ เป้าหมายชัดเจน: เพื่อยืดระยะเวลาการบิน ปรับปรุงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และเพิ่มความปลอดภัย โดยไม่เปลี่ยนแปลงเงื่อนไขอื่นๆ

บทความนี้จะแนะนำอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับประเภทของแบตเตอรี่โดรน ความหมายของคำว่า "เวลาร่อนนานที่สุด" ประสิทธิภาพอายุการใช้งานของแบตเตอรี่โดรนหลักในปัจจุบัน โดรนรุ่นใดมีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานที่สุด ปัจจัยหลักที่มีผลต่อระยะเวลาการบิน รวมถึงเนื้อหาเชิงปฏิบัติ เช่น วิธีการคำนวณระยะเวลาการบินของโดรน

แบตเตอรี่โดรนคืออะไร?

แบตเตอรี่โดรนคือแหล่งพลังงานที่ชาร์จไฟได้ ซึ่งทำหน้าที่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับโดรน เพื่อเลี้ยงอุปกรณ์ต่างๆ เช่น มอเตอร์ ระบบควบคุม เซ็นเซอร์ และระบบส่งสัญญาณภาพ ต่างจากอากาศยานที่ใช้เครื่องยนต์สันดาปภายใน โดรนสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ทั้งหมด ทำให้ความหนาแน่นของพลังงาน น้ำหนัก และความเสถียรของแบตเตอรี่มีบทบาทสำคัญต่อสมรรถนะการบิน

ปัจจุบัน โดรนส่วนใหญ่ใช้ระบบเคมีของแบตเตอรี่อยู่ 2 ประเภทหลัก คือ
1. แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (LiPo)
แบตเตอรี่ LiPo ได้รับความนิยมอย่างมากในโดรนสำหรับผู้บริโภคทั่วไปและโดรนระดับมืออาชีพจำนวนมาก เนื่องจากมีอัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักสูง และสามารถปล่อยประจุได้มาก แบตเตอรี่เหล่านี้ใช้การออกแบบแบบกระเป๋ายืดหยุ่น ทำให้สามารถผลิตในขนาดและรูปร่างต่างๆ ได้ จึงสามารถเข้ากับแบบจำลองเครื่องบินหลายประเภท อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ LiPo มีอายุการใช้งานรอบชาร์จ-ปล่อยค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปประมาณ 300–500 รอบ และมีความไวต่อการคายประจุเกินและการชาร์จเกินในระหว่างการใช้งานและการจัดเก็บ จึงต้องได้รับการดูแลรักษาระอย่างระมัดระวัง
2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion)
แบตเตอรี่ Li-ion ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในโดรนอุตสาหกรรมและโดรนที่ต้องการความทนทานยาวนาน เนื่องจากมีความหนาแน่นพลังงานสูงกว่าและอายุการใช้งานนานกว่า โดยสามารถเก็บพลังงานได้มากกว่าต่อหน่วยน้ำหนัก ทำให้โดรนบินได้นานขึ้น และสามารถชาร์จ-ปล่อยประจุได้ 500–1000 รอบขึ้นไป แม้ว่าแบตเตอรี่ Li-ion จะมีความสามารถในการปล่อยประจุสูงสุดต่ำกว่าแบตเตอรี่ LiPo แต่ก็เหมาะสมกับโดรนที่ต้องการกำลังไฟฟ้าคงที่อย่างต่อเนื่อง เช่น โดรนที่ใช้สำหรับถ่ายภาพทางอากาศ การสำรวจ และการตรวจสอบ

แบตเตอรี่โดรนชนิดใดที่ใช้งานได้นานที่สุด

เมื่อพูดถึงแบตเตอรี่โดรน "ที่ใช้งานได้นานที่สุด" แท้จริงแล้วหมายถึงสองมิติหลัก ดังนี้
1. เวลาการบินต่อการชาร์จหนึ่งครั้งที่ยาวที่สุด
ซึ่งหมายถึงระยะเวลาสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถรองรับการบินของโดรนหลังการชาร์จเพียงหนึ่งครั้ง สำหรับโดรนทั่วไป เวลา 30–50 นาทีถือว่าดีเยี่ยม ในขณะที่บางรุ่นของโดรนอุตสาหกรรมอาจสามารถบินเกิน 60 นาที หรือแม้แต่นานกว่านั้นภายใต้สภาวะที่เหมาะสม
Zhuoxun Intelligent Technology
2. อายุการใช้งานแบตเตอรี่โดยรวมที่ยาวนานที่สุด
ซึ่งหมายถึงจำนวนรอบการชาร์จและการคายประจุที่แบตเตอรี่สามารถทำได้ ยิ่งจำนวนรอบมากขึ้นเท่าไร แสดงว่าแบตเตอรี่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และต้นทุนโดยรวมต่ำลง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขั้นสูงและบางเทคโนโลยีแบตเตอรี่กึ่งของแข็งรูปแบบใหม่จะให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าในตัวชี้วัดนี้

แบตเตอรี่ ViBMS

เพื่อให้ได้ระยะเวลาการบินที่ยาวนานขึ้น ผู้ผลิตแบตเตอรี่จึงมีการแนะนำการออกแบบเซลล์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้นและมีเสถียรภาพความร้อนที่ดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง รวมถึงระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่ฉลาดขึ้น สิ่งนี้ช่วยยืดระยะเวลาการบิน เพิ่มความปลอดภัย และลดความจำเป็นในการเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยๆ

แบตเตอรี่โดรนมีเวลาการบินได้นานแค่ไหน

อายุการใช้งานแบตเตอรี่โดรนโดยทั่วไปจะวัดจากสองมุมมอง ดังนี้
1. เวลาการบิน
เวลาการบินของโดรนสำหรับผู้บริโภคทั่วไปส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 20–30 นาที ขณะที่รุ่นระดับสูง เช่น โดรนสำหรับถ่ายภาพทางอากาศมืออาชีพ อาจเกิน 40–50 นาที บางโดรนอุตสาหกรรมที่ได้รับการปรับแต่งแล้ว สามารถบินได้นานกว่า 60 นาที
Zhuoxun Intelligent Technology
2. จำนวนรอบการชาร์จ/ปล่อยประจุ
อายุการใช้งานโดยรวมของแบตเตอรี่มักจะแสดงเป็นจำนวนรอบ: แบตเตอรี่ลิโพ (LiPo) จะสูญเสียความจุอย่างมากหลังจาก 300–500 รอบ ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-ion) สามารถคงไว้ได้ 500–1000 รอบ หรือมากกว่านั้น การใช้งานและเก็บรักษาอย่างเหมาะสม (หลีกเลี่ยงการชาร์จเกิน, การคายประจุเกิน, อุณหภูมิสุดขั้ว และการเก็บไว้นานๆ ในสภาพชาร์จเต็ม) สามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้

ปัจจัยที่มีผลต่อเวลาการบินของโดรน

แม้ว่าแบตเตอรี่จะมีประสิทธิภาพยอดเยี่ยม แต่สมรรถนะการบินจริงของโดรนยังได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย:
1. ความจุของแบตเตอรี่
พลังงานของแบตเตอรี่ที่สูงขึ้น ซึ่งวัดเป็น Wh (วัตต์-ชั่วโมง) หรือ mAh (มิลลิแอมป์-ชั่วโมง) โดยทฤษฎีแล้วจะทำให้เวลายังบินได้นานขึ้น อย่างไรก็ตาม ความจุที่เพิ่มขึ้นมักมาพร้อมกับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องพิจารณาถึงความสมดุล
2. น้ำหนักของโดรนและภาระบรรทุก
น้ำหนักของเครื่องบินและภาระบรรทุกเพิ่มเติม เช่น กล้องหรือเซ็นเซอร์ จะเพิ่มการใช้พลังงานและทำให้เวลายังบินลดลง
3. สภาพแวดล้อมการบิน
ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความเร็วลม อุณหภูมิ และความหนาแน่นของอากาศ มีผลต่อประสิทธิภาพการบิน ทั้งอุณหภูมิสูงและต่ำจะลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
4. โหมดการบิน
การบินแบบเรียบเนียนใช้พลังงานน้อยกว่าการเลี้ยวอย่างรวดเร็ว หรือการเร่งความเร็ว/ชะลอความเร็วอย่างรุนแรง
5. ประสิทธิภาพของระบบขับเคลื่อน
ประสิทธิภาพของมอเตอร์ ใบพัด และระบบขับเคลื่อนโดยรวม จะกำหนดการแปลงพลังงานไฟฟ้าไปเป็นแรงขับในการบิน

คำนวณเวลาการบินของโดรนอย่างไร?

วิธีการประมาณเวลาการบินของโดรนอย่างง่ายคือ:
เวลาการบิน (นาที) = [ พลังงานแบตเตอรี่ (Wh) / การใช้พลังงานเฉลี่ย (W) ] × 60
เวลาการบิน (นาที) = [ การใช้พลังงานเฉลี่ย (วัตต์) / พลังงานแบตเตอรี่ (วัตต์-ชั่วโมง) ] × 60
อย่างไรก็ตามในการใช้งานจริง จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยหลายประการ เช่น แรงต้านลม และความต้องการพลังงานที่แท้จริง ดังนั้นการคำนวณนี้จึงเป็นเพียงข้อมูลอ้างอิงเบื้องต้นเท่านั้น โดยเวลากลางอากาศจริงมักจะต่ำกว่าค่าทางทฤษฎีเล็กน้อย

แอปพลิเคชันใดที่ต้องการความสามารถในการบินต่อเนื่องเป็นเวลานานมากที่สุด

แอปพลิเคชันของโดรนแต่ละประเภทมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันมากในเรื่องระยะเวลาการบิน:
1. การทำแผนที่และการตรวจสอบพื้นที่ขนาดใหญ่
ภาคเกษตรกรรม การทำเหมือง ป่าไม้ และสาขาอื่น ๆ ต้องการครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยการบินต่อเนื่องเป็นเวลานานสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก
2. การค้นหาและช่วยเหลือ และการตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉิน
ในการปฏิบัติภารกิจค้นหาและช่วยเหลือ โดรนจำเป็นต้องค้นหาต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน โดยระยะเวลาการบินมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการช่วยชีวิต
3. การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมและอุตุนิยมวิทยา
การตรวจสอบสิ่งแวดล้อมต้องอาศัยการเก็บตัวอย่างหรือสังเกตการณ์ในหลายจุดเป็นเวลานาน ทำให้ความสามารถในการบินต่อเนื่องเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
4. การตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน
สำหรับงานต่างๆ เช่น การตรวจสอบสายส่งไฟฟ้าและท่อส่ง ก็จำเป็นต้องใช้ความสามารถในการบินต่อเนื่อง เพื่อลดการหยุดชะงักระหว่างปฏิบัติงาน
5. โลจิสติกส์และการจัดส่ง
ในสถานการณ์ที่โดรนถูกใช้ในการส่งสินค้า ระยะเวลาการบินจะกำหนดระยะทางและความครอบคลุมของบริการโดยตรง

สรุป

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแบตเตอรี่โดรนเป็นหนึ่งในแรงผลักดันหลักที่ทำให้การใช้งานโดรนขยายตัวมากขึ้น ตั้งแต่แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์แบบดั้งเดิม ไปจนถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง และต่อไปยังระบบแบตเตอรี่กึ่งของแข็งที่มีศักยภาพสูงกว่าในอนาคต แบตเตอรี่เหล่านี้กำลังผลักดันขีดจำกัดของระยะเวลาการบินและความทนทานให้ไกลออกไปเรื่อย ๆ
การเข้าใจประเภทของแบตเตอรี่ที่แตกต่างกัน การวัดระยะเวลาการบินและอายุการใช้งานแบบไซเคิล รวมถึงปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อระยะเวลาการบิน จะช่วยให้คุณเลือกแบตเตอรี่และแพลตฟอร์มโดรนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในอนาคต เมื่อมีการปรับปรุงด้านเคมีของแบตเตอรี่ เทคโนโลยีวัสดุ และระบบจัดการแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง ระยะเวลาการบินและความน่าเชื่อถือโดยรวมของโดรนจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้เกิดโซลูชันทางอากาศอัจฉริยะที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ เพิ่มมากขึ้น