EN
Xulosa
Parvoz vositalarida (UAV) ishlatiladigan litiy asosidagi batareyalarning shishishi, ishlash ishonchliligi va xavfsizligini bevosita ta'sir qiladigan muhim degradatsiya hodisasidir. Ushbu maqola shishishning fizik-kimyoviy mexanizmlariga kengaytirilgan va tizimli ko'rib chiqishni taqdim etadi, parvoz va saqlash bilan bog'liq shishish xatti-harakatlarini farqlaydi, bog'liq xavflarni baholaydi va dalillarga asoslangan oldini olish strategiyalarini taklif qiladi. Elektrokimyoviy nazariyani UAVga xos foydalanish namunalari bilan birlashtirish orqali ushbu tadqiqot xavfsizroq dron ishlatishni qo'llab-quvvatlash va kelajakda batareya boshqaruv tizimlarini (BMS) yaxshilash bo'yicha ma'lumot berishni maqsad qiladi.
1. Kirish
Litий-ион (Li-ion) ва литий-полимер (LiPo) batareyalar yuqori energiya zichligi, yengil tuzilishi va barqaror razryad xususiyatlariga ega bo'lgani uchun UAVlarning asosiy quvvat manbalariga aylandi. Aerial xaritalash, aniq qishloq xo'jaligi, favqulodda holatlar, sanoat tekshiruvi kabi sohalarga UAV tadbiqlari kengaygan sari, o'rnatilgan elektr ta'minoti tizimlarining ishonchliligi tobora muhimroq bo'lib bormoqda.
Afzalliklariga qaramay, litий asosidagi batareyalar issiqlik ta'sirida, mexanik ta'sir, noto'g'ri zaryadlash yoki mos kelmaydigan saqlash sharoitlarida eskirishga moyildir. Turli eskirish turlari orasida hujayra pachkasi yoki korpusning noida kengayishini anglatuvchi batareya shishishi jiddiy xavfsizlik muammosiga aylanmoqda. Shishish faqat batareya samaradorligini pasaytirmaydi, balki yong'in, portlash va tokilik gaz chiqarish xavfini ham oshiradi.
Ushbu maqola UAV operatsion muhitiga moslashtirilgan, shishish mexanizmlari, hissa qo'shuvchi omillar va oldini olish choralari bo'yicha batafsil tahlil keltirish orqali mavjud tadqiqotlarni kengaytiradi.
2. Batareya shishish hodisalarini tasniflash
2.1 Yuqori yuk ostida ishlash paytida so'nggi shishish
Talabchan parvoz vazifalari davrida, yuqori tokni chiqarish tufayli UAV batareyalari tez harorat oshishidan suffer bo'lishi mumkin. Tez tezlanish, kuchli shamolda osilib turish yoki og'ir yuklarni tashish ichki qarshilik isishi sezilarli darajada oshiradi.
Element harorati tavsiya etilgan ish sohasi chegarasidan (odatda 40–45°C dan yuqori) oshib ketganda, parallel reaktsiyalar sodir bo'la boshlaydi. Bu reaktsiyalarga elektrolit erituvchilarning qisman parchalanishi hamda qattiq elektrolit interfeysining (SEI) barqarorligini yo'qotishi kiradi. Natijada hosil bo'lgan gazsimon moddalar — odatda CO₂, H₂ va kam molekulyar og'irlikdagi uglevodlar — batareya muhrlangan idish ichida to'planadi.
Bu shishish shakli odatda teskarilanuvchan. Batareya soviganida ichki bosim pasayadi va korpus dastlabki shakliga qaytishi mumkin. Biroq, yuqori haroratga takroran ta'sir etish SEI buzilishini tezlashtiradi, ichki qarshilikni oshiradi va uzoq muddatli degradatsiyaga olib keladi. Vaqt o'tishi bilan issiqlik kuchlanishi saqlansa, o'tuvchan shishish doimiy shishishga aylanishi mumkin.
2.2 Saqlash davridagi teskarilanmas shishish
Saqlash davrida ro'y beradigan shishish odatda yanada jiddiy bo'ladi va doimiy ichki shikastlanishni anglatadi. Harorat ostida sodir bo'ladigan ish shishishidan farqli o'laroq, saqlash bilan bog'liq shishish asosan elektrokimyoviy barqarorliksizlik va uzoq muddatli degradatsiya bilan bog'liq.
2.2.1 Tsikl bilan bog'liq yoshlanish
Litiy asosidagi batareyalar har bir zaryad-dizryad tsikli bilan tuzilish va kimyoviy o'zgarishlarga uchraydi. Yuzlab tsikllar davomida SEI qavati qalinayadi, faol material izolyatsiya qilinadi va elektrod porozligi pasayadi. Bu o'zgarishlar ichki qarshilikni oshiradi va gaz hosil qiluvchi reaktsiyalarni rag'batlantiradi.
Batareya foydali xizmat muddatining oxiriga yaqinlashganda hatto kichik ta'sirlar — masalan, biroz ortiqcha zaryad yoki yengil harorat o'zgarishi ham — pufaklanishni boshlab yuborishi mumkin.
2.2.2 Noto'g'ri saqlash sharoitlari
Bir nechta saqlash bilan bog'liq omillar pufaklanish xavfini sezilarli darajada oshiradi:
● Chuqur razryad (har bir element uchun <3,0 V) anod tok uzatgichidan mis erishiga olib kelib, ichki qisqa tutashuvga sabab bo'ladi.
● Mexanik shikastlanish separatorni buzishi mumkin va bevosita elektrodlarning bir-biri bilan aloqasini ta'minlaydi.
● Namlik elektrolit komponentlari bilan reaksiyaga kirishib, issiqlik va gaz chiqaradi.
● Ekstremal zaryad holatida saqlash elektrolitning oksidlanishini va SEI barqarorligini tezlashtiradi.
● Yuqori haroratda saqlash (30°C) reaksiya tezligini va gaz hosil bo'lishini oshiradi.
Bu omillar o'zaro ta'sirida teskari kengayishga olib keladi, ko'pincha sig'imi kamayishi va kuchlanish nobarqarorligi bilan birga keladi.
3. Shishishning fizik-kimyoviy mexanizmlari
3.1 Elektrolitning parchalanishi
Organik karbonat asosidagi elektrolitlar issiqqa sezgir bo'ladi. Yuqori harorat yoki ortiqcha kuchlanish sharoitida ular gazsimon payvand mahsulotlarga ajralib chiqadi. Bu parchalanish shishishning asosiy sabablaridan biridir.
3.2 Litium plitalarining hosil bo'lishi va dendirik strukturalar
Past haroratda yoki yuqori kuchlanishda zaryadlash anod sirtida metall litiumning cho'kishiga olib keladi. Litium plitalari sig'imni kamaytiradi va ichki qarshilikni oshiradi. Xavfli tomoni shundaki, metall litium juda faol bo'lib, elektrolit erituvchilari bilan gaz hosil qiluvchi reaktsiyalarni boshlaydi.
3.3 SEI qavatining nobarqarorligi
SEI qatlam anod-elektrolit interfeysini barqarorlashtirish uchun muhim ahamiyatga ega. Biroq, issiqlik ta'siri, ortiqcha zaryadlanish yoki mexanik deformatsiya SEI shishasida treshiniklarga olib kelishi mumkin. Takroriy SEI buzilishi elektrolitni iste'mol qiladi va gaz hosil qiladi, bu esa balonchalishga olib keladi.
3.4 Ajratuvchi qatlamning buzilishi
Ajratuvchi qatlam elektrodlar orasidagi to'g'ridan-to'g'ri aloqani oldini oladigan porli polimer membranadir. Mexanik ta'sir, ortiqcha isish yoki ishlab chiqarishdagi nuqsonlar ajratgichni zaiflashtirishi mumkin. Bir marta buzilgandan so'ng, ichki qisqa tutashuv sodir bo'lishi mumkin, bu tez isish va gaz hosil bo'lishiga olib keladi.
4. Shishgan batareykalarni aniqlash va baholash
Avtomatik ravishda ishlamagan holda shishishni erta aniqlash hal etuvchi ahamiyatga ega. Asosiy ko'rsatkichlar quyidagilardan iborat:
● Batareya korpusining ko'rinadigan deformatsiyasi yoki kengayishi
● Batareyani UAV ga joylashtirish yoki chiqarib olish qiyinligi
● Shirin yoki keskin kimyoviy hidlar
● Parvoz vaqtining qisqarishi yoki barqaror bo'lmagan kuchlanish chiqishi
● Zaryadlanish yoki razryadlanish paytida haroratning oshishi
Shishgan batareyalar darhol foydalanishdan chiqarib tashlanishi kerak. Ichki bosimni kamaytirish uchun batareyani o'tkazish yoki siqish har qanday holatda xavfli bo'lib, olovlanishni keltirib chiqarishi mumkin.
5. Shishish bilan bog'liq xavflar
5.1 Olov va issiqlik zanjiri (thermal runaway)
Ichki qisqa tutashuvlar yoki eksotermik reaktsiyalar issiqlik zanjirini ishga tushirishi mumkin, bu esa olov chiqishiga olib keladigan o'z-o'zidan tezlashuvchi jarayon hisoblanadi.
5.2 Mexanik portlash
Ortiqcha ichki bosim batareya korpusining portlashiga olib kelishi mumkin, natijada issiq gazlar va yonuvchan elektrolit ajralib chiqadi.
5.3 Zahirali gazlarning chiqarilishi
Elektrolitning parchalanish mahsulotlari nafas olish uchun xavfli bo'lgan organik bug'larni o'z ichiga olishi mumkin.
5.4 UAV konstruksiyasiga zarar yetkazish
Shishgan batareya UAV batareya bo'limini deformatsiyalash, ulagichlarga shikast yetkazish yoki sovutilish tizimiga aralashish ehtimoli bor.
6. Oldini olish strategiyalari
6.1 Zaryadlash boshqaruvi
● Ishlab chiqaruvchi tomonidan tasdiqlangan zaryad qurilmalaridan foydalaning va tezkor zaryadlashni faqat agar aniq ko'rsatilgan bo'lsa, qo'llang.
● Batareyalarni zaryadlanish paytida nazoratsiz qoldirmang.
● To'liq zaryadlangandan so'ng zaryadlashni to'xtating va davriy ravishda uyatcha kuchlanishlarini muvozanatlang.
● Parvozdan darhol keyin zaryadlashni boshlamang; yetarli sovish vaqtini kuting.
6.2 Issiqlik nazorati
● Batareyalarni sovuq, quruq sharoitda saqlang.
● UAVlarni uzoq muddat yorug' quyosh nuriga tushirishdan saqlang.
● Transportda olovga chidamli yoki issiqdan izolyatsiya qilingan idishlardan foydalaning.
6.3 Saqlashni optimallashtirish
● Uzoq muddat saqlash uchun zaryad darajasini 40–60% atrofida saqlang.
● Chuqur razryaddan saqlanish uchun har 1–3 oyda batareyani qayta zaryadlang.
● Issiqlik tarqalishini oldini olish uchun batareyalarni alohida saqlang.
6.4 Mexanik himoya
● Batareyaga tushish yoki siqilish ta'sirini qoldirmang.
● Namlik va vibratsiyadan himoya qiling.
● Istismol belgilari yoki deformatsiyalarni muntazam tekshiring.
6.5 Ish jarayonini nazorat qilish
● Parvoz boshqaruv tizimlari orqali tsikl hisobi va ishlash ko'rsatkichlarini kuzating.
● Abnormal kuchlanish ishorasi yoki sig'imi pasayishi ko'rinadigan batareykalarni almashtiring.
● Batareya boshqaruv algoritmlarining yaxshilangan versiyalaridan foydalanish uchun dasturiy ta'minotni yangilab turing.
7. Xulosa
UAV tizimlarida batareyka shishishi issiqlik zo'riqishi, elektrokimyoviy degradatsiya, mexanik shikastlanish hamda noto'g'ri saqlash amaliyoti tufayli vujudga keladigan ko'p omilli hodisa hisoblanadi. Ishlash jarayonida vaqtinchalik shishish teskarilanishi mumkin bo'lsa-da, saqlash paytida kuzatiladigan shishish odatda bevosita ichki nosozlikka ishora qiladi.
Ilmiy jihatdan asoslangan zaryadlash, saqlash hamda nazorat qilish amaliyotlarini qo'llash orqali foydalanuvchilar shishish hodisasini sezilarli darajada kamaytirishlari va UAV xavfsizligini oshirishlari mumkin. Batareya kimyosi hamda boshqaruv tizimlaridagi yutuqlar ishonchlilikni yanada oshirishda davom etaversa ham, shishish bilan bog'liq xavflarni oldini olishda foydalanuvchilarning e'tiborli bo'lishi muhim omil bo'lib qolmoqda.
