EN
Технологія дронів швидко розвивалася протягом останнього десятиліття, перетворившись від простих іграшкових літаків на інструменти, що широко використовуються в професійних сценаріях, таких як аерозйомка, точний моніторинг сільського господарства, знімання, логістика, пошуково-рятувальні операції та інспектування енергетичних об'єктів. Для всіх дронів акумулятор завжди залишається одним із найважливіших компонентів — він безпосередньо визначає тривалість польоту, надійність, вантажопідйомність і загальні експлуатаційні витрати.
З розвитком сучасного суспільства попит на більш тривалий час польоту дронів постійно зростає, що робить інновації в галузі акумуляторних технологій для дронів у фокусі уваги суспільства. Мета чітка: подовжити час польоту, покращити термін служби акумулятора та підвищити безпеку без зміни інших умов.
У цій статті систематично представлено типи акумуляторів для дронів, визначення поняття «найдовший час польоту», показники довговічності сучасних поширених акумуляторів для дронів, які дрони мають найдовший термін роботи від акумулятора, основні чинники, що впливають на тривалість польоту, а також практичну інформацію, наприклад, як обчислити час польоту дрона.
Що таке акумулятор для дрона?
Акумулятор для дрона — це перезаряджальне джерело живлення, яке забезпечує електроенергією дрон, живлячи всі пристрої, такі як двигуни, системи керування, сенсори та системи передачі зображення. На відміну від літаків, що використовують двигуни внутрішнього згоряння, більшість сучасних дронів повністю живляться від акумуляторів, через що густина енергії, вага та стабільність акумулятора мають вирішальне значення для льотних характеристик.
Наразі дрони використовують переважно дві хімічні системи акумуляторів:
1. Літій-полімерний акумулятор (LiPo)
Акумулятори LiPo дуже поширені у побутових та багатьох професійних дронах завдяки високому співвідношенню енергії до ваги та високій ємності розряду. Ці акумулятори використовують гнучку пакувальну конструкцію, що дозволяє виготовляти їх різних розмірів і форм, адаптуючи до широкого діапазону моделей літальних апаратів. Однак акумулятори LiPo мають порівняно низький термін служби — зазвичай близько 300–500 циклів заряду-розряду — і чутливі до перевищення рівнів розряду та заряду під час використання та зберігання, що вимагає ретельного обслуговування.
2. Літій-іонна батарея (Li-ion)
Літій-іонні акумулятори все частіше використовуються в промислових дронах і дронах з тривалим часом роботи завдяки високій щільності енергії та довгому терміну циклів заряду. Вони можуть зберігати більше енергії на одиницю ваги, що дозволяє дронам літати довше, а також витримують 500–1000 і більше циклів. Хоча максимальна ємність розряду у літій-іонних акумуляторів трохи нижча, ніж у акумуляторів LiPo, вони добре підходять для дронів, які потребують постійної стабільної потужності, наприклад, для повітряного фотографування, знімання та огляду.
Який акумулятор для дрона найбільш довговічний?
Коли мова йде про «найдовшочинніший» акумулятор для дрона, фактично маються на увазі дві ключові складові:
1. Найдовший час польоту на одному заряді
Це максимальний час, на який акумулятор може забезпечувати польот дрона після одного повного заряду. Для типових побутових дронів час польоту 30–50 хвилин вважається відмінним результатом, тоді як деякі промислові дрони за ідеальних умов можуть літати понад 60 хвилин або ще довше.
Zhuoxun Intelligent Technology
2. Найбільший загальний термін служби акумулятора
Це стосується кількості циклів зарядки-розрядки, які може витримати акумулятор. Більша кількість циклів вказує на довший термін служби акумулятора та нижчу загальну вартість. Передові літій-іонні акумулятори та деякі нові технології напівтвёрдотільних акумуляторів краще показують себе за цим показником.
ViBMS Акумулятор
Щоб досягти більш тривалого часу польоту, виробники акумуляторів постійно розробляють конструкції елементів з вищою енергоємністю та кращою тепловою стабільністю, а також більш інтелектуальні системи управління акумуляторами (BMS). Це подовжує час польоту, підвищує безпеку та зменшує необхідність частого замінювання акумуляторів.
Як довго може літати акумулятор дрона?
Термін роботи акумулятора дрона зазвичай вимірюється з двох точок зору:
1. Час польоту
Час польоту звичайних побутових дронів найчастіше становить від 20 до 30 хвилин, тоді як флагманські моделі, такі як професійні дрони для аерофотозйомки, можуть перевищувати 40–50 хвилин. Деякі оптимізовані промислові дрони навіть можуть досягати понад 60 хвилин.
Zhuoxun Intelligent Technology
2. Кількість циклів заряду/розряду
Загальний термін служби акумулятора зазвичай виражається через кількість циклів: літій-полімерні акумулятори втрачають значну частину ємності після 300–500 циклів, тоді як літій-іонні можуть витримувати 500–1000 циклів або більше. Правильне використання та зберігання (уникнення перезаряду, повного розряду, екстремальних температур і тривалого зберігання в повністю зарядженому стані) може продовжити термін служби акумулятора.
Фактори, що впливають на час польоту дрону
Навіть за умови чудових характеристик акумулятора реальна тривалість польоту дрону залежить від кількох факторів:
1. Ємність акумулятора
Більша енергія акумулятора, виміряна в Вт·год (ват-годинах) або мА·год (міліампер-годинах), теоретично забезпечує довший час польоту. Однак збільшення ємності зазвичай супроводжується збільшенням ваги, тому потрібно шукати компроміс.
2. Вага дрону та корисне навантаження
Вага літального апарата та додаткове навантаження, таке як камери або сенсори, збільшують споживання енергії і скорочують час польоту.
3. Умови польоту
Такі екологічні фактори, як швидкість вітру, температура та густина повітря, впливають на ефективність польоту; як висока, так і низька температура знижують ефективність акумулятора.
4. Режим польоту
Рівномірне ковзання споживає менше енергії, ніж різкі повороти або прискорення/гальмування на великій швидкості.
5. Ефективність системи руху
Ефективність двигунів, гвинтів та загалом системи руху визначає перетворення електричної енергії на тягу для польоту.
Як обчислити час польоту дрону?
Спрощений метод оцінки часу польоту дрона:
Час польоту (хвилини) = [ Енергія акумулятора (Вт·год) / Середнє енергоспоживання (Вт) ] × 60
Час польоту (хвилини) = [ Середнє енергоспоживання (Вт) / Ємність акумулятора (Вт·год) ] × 60
Однак на практиці необхідно враховувати багато факторів, таких як опір вітру та реальні потреби в потужності. Тому цей розрахунок є лише орієнтовним, а реальний час польоту часто трохи нижчий за теоретичне значення.
Які застосунки найбільше потребують тривалого часу автономного польоту?
Різні сфери використання дронів мають суттєво різні вимоги до часу автономного польоту:
1. Зйомка великих територій і моніторинг
Сільське господарство, гірничодобувна промисловість, лісове господарство та інші сфери вимагають охоплення великих площ, а тривалий час польоту значно підвищує ефективність.
2. Пошуково-рятувальні операції та аварійне реагування
Під час пошукових операцій дрони повинні здійснювати безперервний пошук протягом тривалого часу, і тривалість польоту безпосередньо впливає на ефективність рятувальних робіт.
3. Моніторинг навколишнього середовища та метеорологічних умов
Моніторинг навколишнього середовища вимагає тривалого маршрутування з відбором проб або спостереженням у кількох точках, тому великий ресурс польоту є вкрай важливим.
4. Інспектування інфраструктури
Для завдань, таких як перевірка ліній електропередач та трубопроводів, можливість безперервного польоту скорочує перерви.
5. Логістика та доставка
У сценаріях, коли дрони використовуються для доставки товарів, тривалість польоту безпосередньо визначає дальність досягнення та зону обслуговування.
Висновок
Розвиток технологій акумуляторів для дронів є однією з ключових рушійних сил розширення сфери їх застосування. Від традиційних акумуляторів LiPo до літій-іонних акумуляторів з високою енергоємністю та далі — до напівтвердотільних батарейних систем, які мають ще більший потенціал у майбутньому, — акумулятори постійно розширюють межі тривалості польоту та терміну служби.
Розуміння різних типів акумуляторів, способів вимірювання тривалості польоту та терміну служби, а також ключових факторів, що впливають на тривалість польоту, допоможе вам вибрати найбільш відповідний акумулятор і платформу дрона для виконання різних завдань. У майбутньому, з постійною оптимізацією хімії акумуляторів, матеріалів та систем управління акумуляторами, тривалість польоту та загальна надійність дронів продовжуватимуть покращуватися, забезпечуючи більш ефективні інтелектуальні повітряні рішення для більшої кількості галузей.
