بطاريات ليثيوم-أيون للطائرات المسيّرة ذاتية التشغيل طويلة التحمل والطائرات ثابتة الجناح

لماذا تُستخدم بطاريات Li-ion للطائرات بدون طيار؟

تعطي العديد من مهام الطائرات بدون طيار الأولوية لـوقت التشغيل والمدى وطاقة المهمة القابلة للاستخدام بدلًا من التسارع المتكرر بأقصى قدرة. ولذلك يمكن أن تكون طائرات رسم الخرائط ومنصات التفتيش والطائرات بدون طيار ذات الجناح الثابت وغيرها من الأنظمة التي تركز على التحمل مرشحة قوية لاستخدام بطاريات الليثيوم-أيون.

يمكن لخلايا Li-ion الأسطوانية الحديثة توفير طاقة مخزنة كبيرة مقارنة بكتلة البطارية. وعندما تعمل الطائرة بكفاءة، يمكن لهذه الطاقة دعم تحليق أو تحويم أو وقت مهمة أطول، من دون تصميم البطارية أساسًا حول قدرة التيار اللحظي القصوى المرتبطة بحزم LiPo عالية التصنيف C.

تتمثل المفاضلة في ضرورة مواءمة القدرة على توفير التيار بعناية مع الطائرة. فقد يؤدي الإقلاع والتسلق والتحويم وتصحيح المسار بسبب الرياح وتغيرات الحمولة إلى طلب كهربائي أعلى من ظروف التحليق العادية.

ما تطبيقات الطائرات بدون طيار المناسبة لبطاريات Li-ion؟

لا يحدد نوع الطائرة بدون طيار وحده مدى ملاءمة البطارية. فحمل الدفع الفعلي ووزن الطائرة وملف المهمة أهم من مجرد تصنيف المنصة على أنها طائرة رسم خرائط أو طائرة بدون طيار ذات جناح ثابت أو طائرة تفتيش.

سعة بطارية الطائرة بدون طيار: من الحزم المدمجة إلى 19000mAh

ينبغي أن تتناسب سعة بطارية الطائرة بدون طيار مع حجم الطائرة، لا أن تزداد ببساطة كلما كانت هناك رغبة في وقت طيران أطول. توفر الحزم الأكبر طاقة مخزنة أكثر، لكنها تضيف أيضًا كتلة إلى البطارية، ما يتطلب من الطائرة استهلاك طاقة إضافية طوال المهمة لمجرد حملها.

تصف نطاقات السعة هذه توجهات المنتجات، وليست قواعد ثابتة لأحجام الطائرات. لا ينبغي استخدام البطارية إلا عندما يتوافق جهدها وقدرتها على توفير التيار وأبعادها ووزنها بعد التركيب مع نظام الطائرة الكامل.

بطاريات طائرات UAV بدون طيار من نوع ليثيوم-أيون بسعة 10000mAh و12700mAh

توفر فئة السعة 10000mAh و12700mAh حلًا وسطًا مهمًا لتطبيقات الطائرات المسيّرة ذات التحمل الطويل. وتوفر هذه التكوينات المتوازية الأكبر طاقة مخزنة أكبر بكثير من بطاريات 1P المدمجة، مع بقائها أصغر حجمًا وأخف وزنًا من أكبر أنظمة 3P.

ضمن منصة CNHL 21700، يعتمد خيار 10000mAh على منصة خلايا 50D الأكثر توازنًا بين القدرة والطاقة، بينما يستخدم خيار 12700mAh بنية 65E الأكثر تركيزًا على الطاقة.

وهذا يجعل خيار 10000mAh نقطة بداية أقوى عندما تظل المهمة تتضمن تشغيلًا مهمًا بأحمال مرتفعة، بينما يصبح خيار 12700mAh مثيرًا للاهتمام بصفة خاصة عندما تكون الأولوية القصوى للطاقة المخزنة وكفاءة التحليق أو التحويم.

بطاريات Li-ion بسعة 15000mAh و19000mAh للطائرات المسيّرة الكبيرة

تمثل حزمتا Li-ion بسعة 15000mAh و19000mAh بتكوين 6S أكبر فئة سعة في مجموعة CNHL 21700 الحالية. وتستخدم كلتاهما بنية 6S3P مع ثماني عشرة خلية أسطوانية، وهما مخصصتان للطائرات الأكبر بكثير بدلًا من الطائرات المسيّرة المدمجة العادية.

تحافظ منصة 15000mAh 50D على الطابع المتوازن بين القدرة والطاقة الذي تتميز به خلية 50D، مع اكتسابها تقاسمًا إضافيًا للتيار بفضل بنيتها 3P. وهذا يجعلها مناسبة لتطبيقات الطائرات المسيّرة الكبيرة والطائرات ثابتة الجناح التي تتطلب طاقة مخزنة كبيرة مع الاحتفاظ بهامش قدرة أكبر قابل للاستخدام.

تتجه منصة 19000mAh 65E بدرجة أكبر نحو الحد الأقصى لطاقة المهمة والتحمل. ومن الأفضل اعتبارها بطارية متخصصة لأنظمة الطائرات المسيّرة الكبيرة أو الطائرات ثابتة الجناح ذات الكفاءة العالية، حيث تستطيع الطائرة حمل حزمة تركّز على الطاقة مكوّنة من ثماني عشرة خلية والاستفادة منها بفاعلية.

لا ينبغي التعامل مع أي من البطاريتين على أنه ترقية بسيطة للسعة لطائرة أصغر. يجب أولًا تقييم قدرة الحمولة، والوزن الإجمالي، وكفاءة الدفع، وحجم البطارية، والطلب على التيار.

بطاريات Li-ion 4S للطائرات المسيّرة

يمكن أن تناسب بطارية Li-ion 4S للطائرات المسيّرة الطائرات المصممة حول نظام كهربائي مكوّن من أربع خلايا متصلة على التوالي. ويمكن لحزم 4S المدمجة دعم الطائرات الحساسة للوزن، بينما توفر التكوينات المتوازية الأكبر طاقة مخزنة أكثر للطائرات المسيّرة الموجهة نحو التحمل والطائرات ثابتة الجناح.

ضمن منصة CNHL 21700، تتراوح سعة بطاريات 4S من بطاريات 1P بسعة 5000mAh و6350mAh إلى تكوينات 2P بسعة 10000mAh و12700mAh. وتكتسب بطاريات 2P أهمية خاصة عندما تبرر الطاقة الأكبر للمهمة وتقاسم الحمل بالتوازي إضافة خلايا أخرى.

للمستخدمين الذين يقارنون تحديدًا بين منصات 21700، يمكنكم تصفح مجموعة بطاريات 4S 21700 ليثيوم-أيون.

بطاريات ليثيوم-أيون 6S للطائرات المسيّرة

توفر بطاريات ليثيوم-أيون 6S أوسع نطاق للسعة في منصة CNHL ‏21700 الحالية، بدءًا من بطاريات 6S1P المدمجة، مرورًا بتكوينات 6S2P لتمديد مدة التحليق، وصولًا إلى أنظمة الطاقة الكبيرة 6S3P.

تشكل حزم 6S2P بسعة 10000mAh و12700mAh فئة وسطى عملية لتطبيقات الطائرات المسيّرة الخاصة بالمسح والتفتيش والجناح الثابت، بينما تتجه حزم 6S3P بسعة 15000mAh و19000mAh نحو منصات أكبر بكثير، حيث تصبح واط-ساعة الإجمالية للمهمة متطلبًا أساسيًا في التصميم.

قارن بطاريات ليثيوم-أيون 6S ‏21700 من حيث السعة والتكوين المتوازي والموصل عند التصميم حول منصة الخلايا الأسطوانية الأحدث.

1P مقابل 2P مقابل 3P لبطاريات الطائرات المسيّرة

يؤثر التكوين المتوازي في كل من الطاقة الإجمالية وقدرة التيار القابلة للاستخدام على مستوى الحزمة. فعند وضع خلايا إضافية على التوازي، يمكن تقاسم الحمل الكهربائي بين عدد أكبر من الخلايا، لكن البطارية تصبح أيضًا أكبر حجمًا وأثقل وزنًا.

لذلك ينبغي اختيار عدد الخلايا المتوازية كجزء من ميزانية الطاقة والوزن للطائرة، بدل اعتباره مجرد وسيلة لزيادة السعة إلى أقصى حد.

50D مقابل 65E لتطبيقات الطائرات المسيّرة

ضمن منصة CNHL ‏21700، توفر عائلتا الخلايا 50D و65E نهجين مختلفين لتصميم بطاريات الطائرات المسيّرة.

لا تُعدّ بطارية 65E، ذات السعة الأعلى، تلقائيًا بطارية الطائرات المسيّرة الأفضل. فقد تستفيد طائرة ذات طلب تيار أعلى من توازن القدرة والطاقة الذي يوفره 50D، بينما قد تستفيد منصة مهام عالية الكفاءة بصورة أفضل من الطاقة الإضافية المتاحة في 65E.

واط-ساعة بطاريات الطائرات المسيّرة مقابل mAh

لتخطيط بطاريات الطائرات المسيّرة، تكون واط-ساعة غالبًا أكثر فائدة من mAh وحدها. تصف السعة بوحدة mAh مقدار الشحنة، بينما تراعي واط-ساعة كلًا من سعة البطارية والجهد لوصف الطاقة الاسمية المخزنة.

يصبح ذلك مهمًا بشكل خاص عند مقارنة قيم S المختلفة. فبطارية بسعة 10000mAh عند جهد معين لا تحتوي على مقدار الطاقة نفسه الذي تحتويه بطارية بسعة 10000mAh عند جهد آخر.

لذلك، ينبغي أن يأخذ تخطيط المهمة في الاعتبار الساعات الواطية القابلة للاستخدام إلى جانب متطلبات الاحتياطي، والتيار الفعلي أثناء التشغيل، ووزن البطارية المكتملة.

لماذا تهم قيمة Wh/kg لطائرات UAV طويلة التحمل

يصف Wh/kg الطاقة الاسمية المخزنة في البطارية نسبةً إلى كتلتها. ويمكن أن يكون ذلك مفيدًا بشكل خاص في تصميم طائرات UAV، لأن كل غرام من البطارية يجب أن تحمله الطائرة نفسها.

قد لا تؤدي البطارية ذات قيمة Wh إجمالية أعلى إلى تحسين القدرة على التحمل إذا تسببت الزيادة المقابلة في الوزن في ارتفاع قدرة التحويم أو التحليق بدرجة كبيرة. ولهذا السبب، قد تؤدي زيادة السعة في النهاية إلى عوائد متناقصة.

لذلك، لا تكمن المقارنة المفيدة ببساطة في تحديد البطارية التي تخزن أكبر قدر من الطاقة، بل في تحديد البطارية التي تمنح الطائرة أفضل مزيج من طاقة المهمة، وقدرة التيار، والكتلة المركبة.

بطاريات ليثيوم-أيون لطائرات UAV ثابتة الجناح

تُعد طائرات UAV ثابتة الجناح من أقوى مجالات استخدام بطاريات ليثيوم-أيون التي تركز على الطاقة، لأن الرفع الديناميكي الهوائي الفعال يمكن أن يقلل بشكل كبير القدرة المطلوبة أثناء التحليق العادي مقارنة بالطائرات التي تحوم باستمرار.

يجعل ذلك حزم السعة العالية مثيرةً للاهتمام بشكل خاص في مهام رسم الخرائط والمسح والمهام ذاتية التشغيل بعيدة المدى. ويمكن لبطاريات 2P و3P الأكبر توفير طاقة مهمة للمهمة عندما يحتوي الهيكل على حيز كافٍ للبطارية، ويستطيع هيكل الطائرة الحفاظ على مركز ثقل مناسب.

يجب التحقق أيضًا من تيار الإقلاع والإطلاق والتسلق، لأن هذه الأجزاء الأعلى استهلاكًا للطاقة من المهمة قد تفرض أحمالًا على البطارية تتجاوز بكثير متطلبات التحليق المستقر. وللاطلاع على النطاق الأوسع لتطبيقات الطائرات ثابتة الجناح، تصفح بطاريات ليثيوم-أيون لطائرات التحكم عن بُعد والطائرات ثابتة الجناح.

بطاريات ليثيوم-أيون للطائرات متعددة المراوح

يجب على الطائرة متعددة المراوح توليد قوة رفع باستمرار، مما يجعل كتلة البطارية والتيار المستمر عاملين مهمين بشكل خاص. ولهذا السبب، لا توفر بطارية ليثيوم-أيون الأكبر تلقائيًا فائدة التحمل نفسها التي قد توفرها في طائرة ثابتة الجناح عالية الكفاءة.

عند التفكير في بطاريات ليثيوم-أيون لطائرة UAV متعددة المراوح، قارن تيار التحويم عند الوزن الإجمالي المتوقع، ومتطلبات الإقلاع والتسلق، وهامش مقاومة الرياح، والحمولة، ودرجة حرارة البطارية. تكون حزم 2P و3P الأكبر منطقيةً أكثر عندما تكون الطائرة مصممة خصيصًا للاستفادة من الطاقة والكتلة الإضافيتين.

يمكن أن تكون الطائرات متعددة المراوح الفعّالة للتصوير السينمائي والتحمل خيارًا مناسبًا، في حين قد تتطلب الأنظمة شديدة العدوانية أو ذات الدفع المرتفع كيميائية بطارية وتصميم حزمة يوفران قدرة أكبر على تحمل التيار المرتفع المتكرر.

بطاريات Li-ion للطائرات المسيّرة: XT60 مقابل XT90

تتوفر حزم بطاريات Li-ion من CNHL بموصلات مختلفة لتناسب منظومات كهربائية مختلفة للطائرات المسيّرة. ويُستخدم XT60 على نطاق واسع في العديد من أنظمة الطائرات المسيّرة والطائرات ثابتة الجناح الفعّالة، بينما يُستخدم XT90 كثيرًا في تركيبات الطائرات المسيّرة الأكبر.

لا ينبغي التعامل مع XT90 على أنه إصدار أعلى أداءً من بطارية Li-ion أخرى مماثلة. عندما يظل طراز الخلية وتكوين S/P دون تغيير، تحتفظ الخلايا بالحدود الكهربائية الأساسية نفسها. اختر الموصل وفقًا لنظام الطاقة الكامل للطائرة المسيّرة.

18650 مقابل 21700 لبطاريات الطائرات المسيّرة

بالنسبة إلى تطبيقات الطائرات المسيّرة، يُعدّ التنسيقان 18650 و21700 خيارين تقنيين لتنسيق الخلية، وليس فئتين منفصلتين للتطبيقات. ويمكن أن يكون أيٌّ منهما مناسبًا عندما تلبي البطارية المكتملة المتطلبات الكهربائية ومتطلبات الطاقة والوزن والأبعاد للطائرة.

يمكن أن يكون تنسيق 18650 الأصغر مفيدًا في تصميمات بطاريات الخلايا الأسطوانية المدمجة. وتوفر خلايا 21700 الحديثة حجمًا داخليًا أكبر، وقد تقدم سعة أكبر لكل خلية أو موازنات مختلفة بين كثافة الطاقة وقدرة التيار.

لذلك ينبغي أن تستند المقارنة الصحيحة إلى الواط-ساعة وWh/kg وقدرة التيار والأبعاد والوزن للحزمة المكتملة، بدلًا من افتراض أن أحد التنسيقين الأسطوانيين أفضل عالميًا لاستخدام الطائرات المسيّرة.

Li-ion مقابل LiPo لتطبيقات الطائرات المسيّرة

لا تُعدّ أيٌّ من الكيميائيتين أفضل عالميًا. ينبغي أن يعكس اختيار بطارية الطائرة المسيّرة الحمل الكهربائي وملف المهمة، بدلًا من افتراض أن التحمل يتطلب تلقائيًا بطاريات Li-ion أو أن القدرة العالية تتطلب تلقائيًا بطاريات LiPo.

كيفية اختيار بطارية Li-ion لطائرة بدون طيار

قبل اختيار بطارية Li-ion لطائرة بدون طيار، قارن متطلبات المهمة والطائرة بالكامل:

• الجهد / عدد S: تأكد من أن نطاق جهد التشغيل الفعلي يطابق نظام الدفع.
• تيار التحويم أو التحليق: حدّد الحمل الكهربائي العادي المستمر.
• متطلبات الإقلاع والصعود: ضع في الحسبان الأجزاء ذات التيار الأعلى من المهمة.
• الحمولة: احسب متطلبات البطارية عند وزن التشغيل المقصود، وليس وزن الطائرة فارغة.
• السعة والواط-ساعة: قارن إجمالي طاقة المهمة بدلًا من الاعتماد على mAh وحدها.
• واط-ساعة/كغ: ضع في الاعتبار مقدار الطاقة التي تحصل عليها مقابل كتلة البطارية المحمولة.
• 1P أو 2P أو 3P: وازن بين الطاقة المخزنة وتقاسم الحمل من جهة، والحجم والوزن من جهة أخرى.
• الأبعاد: تحقق من ملاءمة حجرة البطارية أو موضع التثبيت، واترك خلوصًا كافيًا للأسلاك وتدفق الهواء.
• الموصل: طابق XT60 أو XT90 أو أي وصلة مناسبة أخرى مع نظام الطائرة بدون طيار، وتأكد من القطبية.
• درجة الحرارة: حافظ على البطارية ضمن الحدود الحرارية المحددة للحزمة النهائية.
• احتياطي المهمة: لا تُصمّم النظام على أساس استهلاك سعة البطارية النظرية بالكامل أثناء التشغيل العادي.

للاطلاع على منصة البطاريات الأسطوانية الكاملة، بما يتجاوز المنتجات المخصصة للطائرات بدون طيار، تصفح مجموعة بطاريات Li-ion من CNHL. ويمكن أيضًا استكشاف عائلة تنسيقات الخلايا الأحدث عبر بطاريات Li-ion مقاس 21700.

شحن بطارية Li-ion للطائرات بدون طيار وسلامتها

استخدم شاحنًا ووضع شحن مناسبين لبطارية Li-ion المحددة. اتبع الحد الأقصى لجهد الشحن وتيار الشحن الموصى به المحددين للحزمة النهائية، بدلًا من افتراض أن جميع بطاريات الليثيوم تستخدم إعدادات متطابقة.

يجب أيضًا مواءمة مراقبة البطارية واستراتيجية الجهد المنخفض مع نظام Li-ion الفعلي. لا تعِد استخدام افتراضات التحذير أو الفصل المطوّرة لكيمياء بطارية أخرى تلقائيًا من دون التأكد من ملاءمتها للحزمة المحددة.

افحص الحزمة والأسلاك والتثبيت والموصل قبل الشحن أو التشغيل. لا تستخدم بطارية تالفة أو شديدة السخونة أو تعاني من خلل كهربائي، ولا تتجاوز مطلقًا حدود الجهد أو التيار أو درجة الحرارة المحددة للبطارية النهائية.

الأسئلة الشائعة: بطاريات Li-ion للطائرات بدون طيار

هل بطاريات Li-ion مناسبة للطائرات بدون طيار؟

يمكن أن تكون خيارًا ممتازًا للطائرات المسيّرة المصممة لتحقيق قدرة تحمل كبيرة، حيث تكون الطاقة المخزنة ومدة المهمة مهمتين. ومع ذلك، يجب أن توفر البطارية تيارًا كافيًا للتشغيل العادي، والإقلاع، والتسلق، والتعامل مع تغيرات الحمولة أو ظروف الرياح.

ما تطبيقات UAV الأنسب لبطاريات Li-ion؟

يُعد رسم الخرائط، والمسح، والتفتيش، والتصوير الجوي، والمهام الفعالة بالطائرات ثابتة الجناح مجالات مناسبة جدًا لبطاريات Li-ion. ويمكن أيضًا لمنصات الطائرات متعددة المراوح ذات القدرة العالية على التحمل الاستفادة منها عندما يظل تيار التحويم ووزن البطارية مناسبين.

ما سعة البطارية التي تحتاجها طائرة UAV؟

لا توجد سعة مطلوبة عالميًا. اختر البطارية وفقًا للواط-ساعة المطلوبة للمهمة، وتيار التشغيل، والحمولة، وكفاءة الطائرة، ووزن البطارية، والاحتياطي المطلوب، بدلًا من اختيار أكبر قيمة mAh متاحة.

أيهما أفضل لطائرة UAV: 10000mAh أم 12700mAh؟

لا توجد واحدة أفضل عالميًا. ضمن منصة CNHL 21700، يوفر اتجاه 10000mAh 50D خيارًا أكثر توازنًا بين القدرة والطاقة، بينما يركز اتجاه 12700mAh 65E بدرجة أكبر على الحد الأقصى من الطاقة المخزنة. يعتمد الاختيار الصحيح على متطلبات التيار وكفاءة المهمة.

فيمَ تُستخدم بطاريات Li-ion بسعتي 15000mAh و19000mAh؟

هذه تكوينات بطاريات كبيرة من نوع 6S3P، مخصصة للطائرات وأنظمة UAV المصممة لتحقيق قدرة تحمل كبيرة. توفر بنيتها المؤلفة من ثماني عشرة خلية طاقة مخزنة كبيرة، لكنها تضيف أيضًا كتلة كبيرة إلى الحزمة، لذلك يجب تصميم الطائرة لحملها بكفاءة.

هل 21700 أفضل من 18650 لبطاريات UAV؟

ليس تلقائيًا. هذه خيارات تتعلق بتنسيق الخلايا. قارن الواط-ساعة الفعلية للبطارية، ووزنها، وقدرتها على توفير التيار، وأبعادها، وأداء الطاقة مقارنة بالوزن، بدلًا من الاختيار بناءً على تنسيق الخلايا فقط.

هل XT90 أفضل من XT60 لبطارية UAV؟

ليس تلقائيًا. يُستخدم XT90 على نطاق واسع في أنظمة UAV الأكبر حجمًا، بينما يُستخدم XT60 بكثرة في العديد من الطائرات المسيّرة الفعالة والطائرات ثابتة الجناح. اختر وفقًا للنظام الكهربائي ومتطلبات التيار؛ فتغيير الموصل لا يزيد قدرة الخلايا الموجودة داخل البطارية.

هل توفر بطارية UAV ذات السعة الأعلى دائمًا زمن طيران أطول؟

لا. تزيد السعة من الطاقة، لكنها تزيد أيضًا من كتلة البطارية. يتحسن زمن الطيران أو المهمة فقط عندما تتمكن الطائرة من حمل البطارية الإضافية بكفاءة تكفي لجعل الطاقة المخزنة الإضافية تفوق متطلبات القدرة المتزايدة.

هل يمكن لبطارية Li-ion لطائرة UAV أن تحل محل بطارية LiPo؟

لا تفترض قابلية التبادل المباشر بالاعتماد على الجهد أو عدد خلايا S أو الموصل وحده. قارن نطاق الجهد الفعلي، ومتطلبات التيار المستمر والذروة، ووزن البطارية، وأبعادها، ومتطلبات الشحن، وسلوك الجهد المنخفض، والحدود الحرارية قبل تغيير كيمياء البطارية.