EN
Công nghệ máy bay không người lái đã phát triển nhanh chóng trong thập kỷ qua, chuyển mình từ những chiếc máy bay đồ chơi đơn giản thành các công cụ được sử dụng rộng rãi trong nhiều tình huống chuyên nghiệp như chụp ảnh trên không, giám sát nông nghiệp chính xác, khảo sát, hậu cần, tìm kiếm và cứu nạn, cũng như kiểm tra ngành năng lượng. Đối với mọi thiết bị máy bay không người lái, pin luôn là một trong những thành phần quan trọng nhất — nó trực tiếp quyết định thời gian bay, độ tin cậy, khả năng chở tải và tổng chi phí vận hành.
Với sự phát triển của xã hội hiện đại, nhu cầu về thời gian bay dài hơn cho thiết bị bay không người lái liên tục gia tăng, khiến cho đổi mới công nghệ pin cho drone trở thành tâm điểm chú ý của xã hội. Mục tiêu rất rõ ràng: kéo dài thời gian bay, cải thiện tuổi thọ pin và nâng cao độ an toàn mà không thay đổi các điều kiện khác.
Bài viết này sẽ giới thiệu một cách hệ thống về các loại pin drone, định nghĩa về "thời gian bay dài nhất", hiệu suất tuổi thọ của các loại pin drone chủ đạo hiện nay, những drone nào có thời lượng pin lâu nhất, các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến thời gian bay, cũng như các nội dung thực tế như cách tính toán thời gian bay của drone.
Pin Drone là gì?
Pin drone là nguồn điện có thể sạc lại, cung cấp năng lượng điện cho drone, cấp điện cho tất cả các thiết bị như động cơ, hệ thống điều khiển, cảm biến và hệ thống truyền hình ảnh. Khác với các thiết bị bay sử dụng động cơ đốt trong, hầu hết các drone hiện đại hoàn toàn chạy bằng pin, do đó mật độ năng lượng, trọng lượng và độ ổn định của pin rất quan trọng đối với hiệu suất bay.
Hiện nay, drone chủ yếu sử dụng hai hệ thống hóa học pin:
1. Pin Polymer Lithium (LiPo)
Các pin LiPo rất phổ biến trong drone tiêu dùng và nhiều loại drone chuyên nghiệp nhờ tỷ lệ năng lượng trên trọng lượng cao và khả năng xả điện lớn. Những pin này sử dụng thiết kế dạng túi linh hoạt, cho phép sản xuất theo nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, từ đó thích nghi với nhiều mẫu máy bay khác nhau. Tuy nhiên, pin LiPo có tuổi thọ chu kỳ tương đối thấp, thường chỉ khoảng 300–500 chu kỳ sạc-xả, và nhạy cảm với tình trạng xả quá mức hoặc sạc quá mức trong quá trình sử dụng và lưu trữ, do đó cần được bảo dưỡng cẩn thận.
2. Pin Lithium-ion (Li-ion)
Pin Li-ion ngày càng phổ biến trong các thiết bị bay công nghiệp và drone có thời gian hoạt động dài nhờ mật độ năng lượng cao hơn và tuổi thọ chu kỳ sạc dài hơn. Chúng có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn trên mỗi đơn vị trọng lượng, cho phép drone bay lâu hơn, và có thể đạt từ 500–1000 chu kỳ trở lên. Mặc dù pin Li-ion có khả năng xả tối đa hơi thấp hơn so với pin LiPo, chúng phù hợp với các drone yêu cầu nguồn điện ổn định liên tục, chẳng hạn như những thiết bị dùng để chụp ảnh trên không, khảo sát và kiểm tra.
Pin drone nào có tuổi thọ lâu nhất?
Khi nói đến pin drone 'lâu nhất', thực tế thuật ngữ này bao gồm hai khía cạnh chính:
1. Thời gian bay dài nhất trên mỗi lần sạc
Điều này đề cập đến khoảng thời gian tối đa mà pin có thể duy trì chuyến bay của drone sau một lần sạc đầy. Đối với các loại drone tiêu dùng thông thường, thời gian 30–50 phút là rất tốt, trong khi một số drone công nghiệp có thể vượt quá 60 phút hoặc thậm chí lâu hơn trong điều kiện lý tưởng.
Zhuoxun Intelligent Technology
2. Tuổi thọ pin tổng thể dài nhất
Điều này đề cập đến số chu kỳ sạc-xả mà pin có thể thực hiện. Số chu kỳ cao hơn cho thấy tuổi thọ pin dài hơn và chi phí tổng thể thấp hơn. Các loại pin Li-ion tiên tiến và một số công nghệ pin bán rắn mới hoạt động tốt hơn về chỉ số này.
Pin ViBMS
Để đạt được thời gian bay dài hơn, các nhà sản xuất pin đang liên tục giới thiệu các thiết kế tế bào pin có mật độ năng lượng cao hơn, ổn định nhiệt tốt hơn, cũng như các hệ thống quản lý pin (BMS) thông minh hơn. Điều này giúp kéo dài thời gian bay, cải thiện độ an toàn và giảm nhu cầu thay pin thường xuyên.
Một viên pin drone có thể bay được bao lâu?
Tuổi thọ pin drone thường được đo theo hai khía cạnh:
1. Thời gian bay
Thời gian bay của các drone tiêu dùng thông thường chủ yếu dao động từ 20–30 phút, trong khi các mẫu cao cấp như drone chụp ảnh trên không chuyên nghiệp có thể vượt quá 40–50 phút. Một số drone công nghiệp đã được tối ưu hóa thậm chí có thể đạt trên 60 phút.
Zhuoxun Intelligent Technology
2. Số chu kỳ Sạc/Xả
Tuổi thọ tổng thể của một pin thường được biểu thị thông qua số chu kỳ: pin LiPo bị giảm dung lượng đáng kể sau 300–500 chu kỳ, trong khi pin Li-ion có thể duy trì từ 500–1000 chu kỳ hoặc thậm chí cao hơn. Việc sử dụng và bảo quản đúng cách (tránh sạc quá mức, xả quá sâu, nhiệt độ cực đoan và lưu trữ lâu dài ở trạng thái đầy điện) có thể kéo dài tuổi thọ pin.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bay của drone
Ngay cả khi pin hoạt động xuất sắc, hiệu suất bay thực tế của drone vẫn bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố:
1. Dung lượng pin
Năng lượng pin cao hơn, được đo bằng Wh (watt-giờ) hoặc mAh (miliampe-giờ), về lý thuyết sẽ mang lại thời gian bay dài hơn. Tuy nhiên, dung lượng tăng thường đi kèm với trọng lượng tăng, do đó cần cân nhắc giữa hai yếu tố này.
2. Trọng lượng drone và tải trọng
Trọng lượng thiết bị và các tải trọng bổ sung như camera hoặc cảm biến làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và rút ngắn thời gian bay.
3. Môi trường bay
Các yếu tố môi trường như tốc độ gió, nhiệt độ và mật độ không khí ảnh hưởng đến hiệu suất bay; cả nhiệt độ cao và thấp đều làm giảm hiệu suất pin.
4. Chế độ bay
Bay ổn định tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các chuyển động rẽ gắt hoặc tăng/giảm tốc độ nhanh.
5. Hiệu suất hệ thống truyền động
Hiệu suất của động cơ, cánh quạt và toàn bộ hệ thống truyền động quyết định việc chuyển đổi năng lượng điện thành lực đẩy cho chuyến bay.
Cách tính thời gian bay của thiết bị bay không người lái?
Phương pháp đơn giản để ước tính thời gian bay của thiết bị bay không người lái là:
Thời gian bay (phút) = [ Năng lượng pin (Wh) / Mức tiêu thụ công suất trung bình (W) ] × 60
Thời gian bay (phút) = [Mức tiêu thụ điện trung bình (W) / Năng lượng pin (Wh)] × 60
Tuy nhiên, trong thực tế sử dụng, cần phải xem xét nhiều yếu tố như lực cản của gió và yêu cầu công suất thực tế. Do đó, phép tính này chỉ mang tính tham khảo sơ bộ, và thời gian bay thực tế thường thấp hơn một chút so với giá trị lý thuyết.
Những ứng dụng nào đòi hỏi thời gian bay lâu nhất?
Các ứng dụng máy bay không người lái khác nhau có yêu cầu rất khác nhau về thời gian bay:
1. Đo đạc và giám sát khu vực rộng lớn
Các lĩnh vực như nông nghiệp, khai khoáng, lâm nghiệp yêu cầu phủ sóng diện tích lớn, và thời gian bay dài có thể cải thiện đáng kể hiệu suất.
2. Tìm kiếm cứu nạn và ứng phó khẩn cấp
Trong các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn, máy bay không người lái cần tìm kiếm liên tục trong thời gian dài, và thời gian bay trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả cứu nạn.
3. Giám sát môi trường và khí tượng thủy văn
Giám sát môi trường đòi hỏi việc lấy mẫu hoặc quan sát dài hạn tại nhiều điểm, do đó thời gian bay liên tục là yếu tố then chốt.
4. Kiểm tra cơ sở hạ tầng
Đối với các nhiệm vụ như kiểm tra đường dây điện và đường ống dẫn, khả năng bay liên tục giúp giảm thiểu sự gián đoạn.
5. Vận chuyển và giao hàng
Trong các tình huống sử dụng drone để giao hàng, thời lượng bay trực tiếp quyết định phạm vi tiếp cận và khu vực phục vụ.
Kết Luận
Những tiến bộ trong công nghệ pin drone là một trong những động lực cốt lõi thúc đẩy mở rộng ứng dụng của drone. Từ các loại pin LiPo truyền thống đến pin Li-ion có mật độ năng lượng cao hơn, và tiếp đến là các hệ thống pin bán rắn thể với tiềm năng lớn hơn trong tương lai, các loại pin không ngừng đẩy mạnh giới hạn về thời gian bay và tuổi thọ.
Hiểu rõ các loại pin khác nhau, cách đo thời gian bay và tuổi thọ chu kỳ, cùng các yếu tố chính ảnh hưởng đến thời gian bay sẽ giúp bạn lựa chọn pin và nền tảng drone phù hợp nhất cho từng nhiệm vụ. Trong tương lai, với việc liên tục tối ưu hóa thành phần hóa học của pin, công nghệ vật liệu và các hệ thống quản lý pin, thời gian bay và độ tin cậy tổng thể của drone sẽ tiếp tục được cải thiện, mang đến các giải pháp hàng không thông minh hiệu quả hơn cho nhiều ngành công nghiệp.
