Batteries Li-ion pour UAV destinés aux drones et systèmes à voilure fixe longue endurance

Pourquoi utiliser des batteries Li-ion pour les UAV ?

De nombreuses missions UAV privilégient le temps de fonctionnement, l’autonomie et l’énergie de mission exploitable plutôt que des accélérations répétées à puissance maximale. Les aéronefs de cartographie, les plateformes d’inspection, les UAV à voilure fixe et autres systèmes axés sur l’autonomie peuvent donc être de bons candidats à l’alimentation par batteries lithium-ion.

Les cellules Li-ion cylindriques modernes peuvent fournir une quantité importante d’énergie stockée par rapport à la masse de la batterie. Lorsque l’aéronef fonctionne efficacement, cette énergie peut permettre de prolonger la croisière, le vol stationnaire ou la durée de mission, sans concevoir principalement la batterie autour de la capacité extrême en courant de pointe associée aux packs LiPo à fort taux de décharge.

Le compromis est que la capacité en courant doit être soigneusement adaptée à l’aéronef. Le décollage, la montée, le vol stationnaire, la correction due au vent et les variations de charge utile peuvent tous entraîner une demande électrique supérieure à celle des conditions normales de croisière.

Quelles applications UAV sont de bonnes candidates pour le Li-ion ?

Le type d’UAV ne suffit pas à déterminer si une batterie convient. La charge réelle de la propulsion, le poids de l’aéronef et le profil de mission sont plus importants que la simple identification d’une plateforme comme drone de cartographie, UAV à voilure fixe ou aéronef d’inspection.

Capacité des batteries UAV : des packs compacts jusqu’à 19 000 mAh

La capacité de la batterie d’un UAV doit évoluer avec l’aéronef, plutôt que d’augmenter simplement chaque fois qu’une durée de vol plus longue est souhaitée. Les packs plus volumineux stockent davantage d’énergie, mais ajoutent également de la masse, obligeant l’aéronef à consommer davantage d’énergie pendant toute la mission pour les transporter.

Ces plages de capacité décrivent une orientation produit plutôt que des règles fixes liées à la taille de l’aéronef. Une batterie ne doit être utilisée que lorsque sa tension, sa capacité en courant, ses dimensions et son poids installé sont compatibles avec l’ensemble du système UAV.

Batteries Li-ion pour drones UAV de 10 000 mAh et 12 700 mAh

La classe de capacité de 10000 mAh et 12700 mAh constitue un juste milieu important pour les applications d'UAV privilégiant l'autonomie. Ces configurations parallèles plus grandes offrent nettement plus d'énergie stockée que les batteries 1P compactes, tout en restant inférieures en taille et en masse aux plus grands systèmes 3P.

Au sein de la plateforme CNHL 21700, la capacité de 10000 mAh repose sur la plateforme de cellules 50D, plus équilibrée entre puissance et énergie, tandis que la capacité de 12700 mAh utilise l'architecture 65E, davantage axée sur l'énergie.

Cela fait de la capacité de 10000 mAh un point de départ plus pertinent lorsque la mission implique encore un fonctionnement significatif sous charge élevée, tandis que la capacité de 12700 mAh devient particulièrement intéressante lorsque l'énergie maximale stockée et une croisière ou un vol stationnaire efficace sont prioritaires.

Batteries Li-ion de 15000 mAh et 19000 mAh pour grands UAV

Les packs Li-ion 6S de 15000 mAh et 19000 mAh représentent le niveau de capacité le plus élevé de la gamme CNHL 21700 actuelle. Tous deux utilisent des architectures 6S3P avec dix-huit cellules cylindriques et sont destinés à des aéronefs nettement plus grands plutôt qu'aux drones compacts ordinaires.

La plateforme 15000 mAh 50D conserve le caractère équilibré entre puissance et énergie de la cellule 50D, tout en bénéficiant d'un partage accru du courant grâce à son architecture 3P. Elle convient ainsi aux applications de grande envergure pour UAV et aéronefs à voilure fixe qui nécessitent une importante énergie stockée tout en conservant une réserve de puissance utilisable plus élevée.

La plateforme 19000 mAh 65E s'oriente davantage vers une énergie de mission et une autonomie maximales. Il s'agit plutôt d'une batterie spécialisée pour les grands UAV ou les systèmes à voilure fixe efficaces, lorsque l'aéronef peut transporter utilement un pack de dix-huit cellules axé sur l'énergie.

Aucune de ces batteries ne doit être considérée comme une simple augmentation de capacité pour un aéronef plus petit. La capacité d'emport, le poids total, l'efficacité de la propulsion, le volume de la batterie et la demande en courant doivent d'abord être évalués.

Batteries Li-ion 4S pour UAV

Une batterie Li-ion 4S pour UAV peut convenir aux aéronefs conçus autour d'un système électrique à quatre cellules en série. Les packs 4S compacts peuvent équiper des aéronefs sensibles au poids, tandis que les configurations parallèles plus grandes fournissent davantage d'énergie stockée pour les UAV privilégiant l'autonomie et les plateformes à voilure fixe.

Au sein de la plateforme CNHL 21700, la capacité 4S s'étend des batteries 1P de 5000 mAh et 6350 mAh aux configurations 2P de 10000 mAh et 12700 mAh. Les batteries 2P sont particulièrement pertinentes lorsque l'énergie de mission accrue et le partage de la charge en parallèle justifient l'ajout de cellules.

Pour les utilisateurs qui comparent spécifiquement la plateforme 21700, consultez la gamme de batteries Li-ion 4S 21700.

Batteries Li-ion 6S pour drones

Les batteries Li-ion 6S offrent la plus large gamme de capacités de la plateforme 21700 actuelle de CNHL, des batteries 6S1P compactes aux configurations 6S2P à endurance prolongée, jusqu’aux grands systèmes énergétiques 6S3P.

Les packs 6S2P de 10000 mAh et 12700 mAh constituent un niveau intermédiaire pratique pour les applications de drones de cartographie, d’inspection et à voilure fixe, tandis que les packs 6S3P de 15000 mAh et 19000 mAh s’adressent à des plateformes nettement plus grandes, pour lesquelles le nombre total de wattheures de la mission devient une exigence de conception centrale.

Comparez les batteries Li-ion 6S 21700 selon leur capacité, leur configuration en parallèle et leur connecteur lors de la conception autour de la nouvelle plateforme à cellules cylindriques.

1P ou 2P ou 3P pour les batteries de drones

La configuration en parallèle influe à la fois sur l’énergie totale et sur l’intensité utilisable au niveau du pack. Lorsque des cellules supplémentaires sont placées en parallèle, la charge électrique peut être répartie entre un plus grand nombre de cellules, mais la batterie devient également plus grande et plus lourde.

Le nombre de cellules en parallèle doit donc être choisi dans le cadre du budget énergétique et massique de l’aéronef, plutôt que considéré simplement comme un moyen de maximiser la capacité.

50D ou 65E pour les applications de drones

Au sein de la plateforme 21700 de CNHL, les familles de cellules 50D et 65E proposent deux approches différentes de la conception des batteries de drones.

La 65E, de plus grande capacité, n’est pas automatiquement la meilleure batterie pour drone. Un aéronef dont la demande en courant est plus élevée peut davantage profiter de l’équilibre entre puissance et énergie de la 50D, tandis qu’une plateforme de mission très efficace peut mieux exploiter l’énergie supplémentaire offerte par la 65E.

Wattheures des batteries de drones par rapport aux mAh

Pour la planification des batteries de drones, les wattheures sont souvent plus utiles que les mAh seuls. La capacité en mAh décrit la charge, tandis que les wattheures tiennent compte à la fois de la capacité et de la tension de la batterie pour décrire l’énergie nominale stockée.

Cela devient particulièrement important lors de la comparaison de différents nombres de S. Une batterie de 10000mAh à une tension donnée ne contient pas la même quantité d’énergie qu’une batterie de 10000mAh à une autre tension.

La planification de mission doit donc prendre en compte les watt-heures utilisables ainsi que les exigences de réserve, le courant de fonctionnement réel et le poids de la batterie complète.

Pourquoi les Wh/kg sont importants pour les drones longue endurance

Wh/kg décrit l’énergie nominale stockée par la batterie par rapport à sa masse. Cette mesure peut être particulièrement utile pour la conception de drones, car chaque gramme de batterie doit lui-même être transporté par l’aéronef.

Une batterie affichant un nombre total de Wh plus élevé peut ne pas améliorer l’autonomie si l’augmentation correspondante du poids entraîne une hausse trop importante de la puissance nécessaire en vol stationnaire ou en croisière. C’est pourquoi l’ajout de capacité peut finir par produire des rendements décroissants.

La comparaison utile ne consiste donc pas simplement à déterminer quelle batterie stocke le plus d’énergie, mais quelle batterie offre à l’aéronef la meilleure combinaison d’énergie de mission, de capacité en courant et de masse installée.

Batteries Li-ion pour drones à voilure fixe

Les drones à voilure fixe comptent parmi les applications les plus adaptées aux batteries Li-ion axées sur l’énergie, car la portance aérodynamique efficace peut réduire considérablement la puissance requise en croisière normale par rapport aux aéronefs qui restent continuellement en vol stationnaire.

Cela rend les packs de grande capacité particulièrement intéressants pour la cartographie, l’arpentage et les missions autonomes longue distance. Les batteries 2P et 3P plus volumineuses peuvent fournir une énergie de mission importante lorsque le fuselage dispose d’un volume suffisant pour la batterie et que la cellule peut maintenir un centre de gravité approprié.

Le courant nécessaire au décollage, au lancement et à la montée doit tout de même être vérifié, car ces phases de mission à puissance élevée peuvent imposer à la batterie des charges bien supérieures à la demande en croisière stabilisée. Pour une gamme plus large d’applications à voilure fixe, consultez les batteries Li-ion pour avions RC et aéronefs à voilure fixe.

Batteries Li-ion pour drones multirotors

Un multirotor doit générer en continu une force de sustentation, ce qui rend la masse de la batterie et le courant soutenu particulièrement importants. Pour cette raison, une batterie Li-ion plus grande n’offre pas automatiquement le même gain d’autonomie que celui qu’elle pourrait apporter à un aéronef à voilure fixe efficace.

Lorsqu’on envisage une batterie Li-ion pour un drone multirotor, comparez le courant en vol stationnaire au poids total prévu, les besoins au décollage et en montée, la marge face au vent, la charge utile et la température de la batterie. Les packs 2P et 3P plus volumineux sont particulièrement pertinents lorsque l’appareil est spécifiquement conçu pour intégrer cette énergie et cette masse supplémentaires.

Les multirotors cinématiques et d’endurance efficaces peuvent être de bons candidats, tandis que les systèmes très agressifs ou à forte poussée peuvent nécessiter une chimie de batterie et une conception de pack offrant une meilleure capacité à fournir des courants élevés de manière répétée.

Batteries Li-ion pour UAV : XT60 ou XT90

Les packs de batteries Li-ion CNHL sont disponibles avec différents connecteurs afin de s’adapter à divers écosystèmes électriques d’UAV. Le XT60 est courant sur de nombreux drones efficaces et systèmes à voilure fixe, tandis que le XT90 est fréquemment utilisé sur les installations d’UAV plus imposantes.

Le XT90 ne doit pas être considéré comme une version plus performante d’une batterie Li-ion par ailleurs identique. Lorsque le modèle de cellule et la configuration S/P restent inchangés, les cellules conservent les mêmes limites électriques fondamentales. Choisissez le connecteur en fonction de l’ensemble du système d’alimentation de l’UAV.

18650 ou 21700 pour les batteries UAV

Pour les applications UAV, les formats de cellules 18650 et 21700 sont des choix techniques plutôt que des catégories d’application distinctes. L’un ou l’autre peut convenir lorsque la batterie finie répond aux exigences électriques, énergétiques, de poids et de dimensions de l’aéronef.

Le format 18650, plus petit, peut être utile dans les conceptions de batteries à cellules cylindriques compactes. Les cellules modernes 21700 offrent un volume interne supérieur et peuvent fournir une capacité individuelle plus élevée ou un équilibre différent entre densité énergétique et capacité en courant.

La comparaison correcte doit donc porter sur les wattheures, les Wh/kg, la capacité en courant, les dimensions et le poids du pack fini, plutôt que de supposer qu’un format cylindrique est universellement meilleur pour les UAV.

Li-ion ou LiPo pour les applications UAV

Aucune chimie n’est universellement meilleure. Le choix de la batterie d’un drone devrait refléter la charge électrique et le profil de mission plutôt que de supposer que l’autonomie exige automatiquement du Li-ion ou qu’une puissance élevée exige automatiquement du LiPo.

Comment choisir une batterie Li-ion pour un drone

Avant de choisir une batterie Li-ion pour drone, comparez les exigences de l'appareil et de l'ensemble de la mission :

• Tension / nombre de S : vérifiez que la plage de tension de fonctionnement réelle correspond au système de propulsion.
• Courant en vol stationnaire ou en croisière : déterminez la charge électrique normale et continue.
• Besoins au décollage et en montée : tenez compte des phases de la mission nécessitant davantage de courant.
• Charge utile : calculez les besoins de la batterie en fonction de la masse opérationnelle prévue, et non de la masse de l'appareil à vide.
• Capacité et watt-heures : comparez l'énergie totale nécessaire à la mission plutôt que les seuls mAh.
• Wh/kg : tenez compte de la quantité d'énergie obtenue par rapport à la masse de batterie embarquée.
• 1P, 2P ou 3P : trouvez le bon équilibre entre l'énergie stockée et le partage de la charge, d'une part, et la taille et le poids, d'autre part.
• Dimensions : vérifiez que la batterie s'adapte au compartiment ou au support prévu et laissez suffisamment d'espace pour les câbles et la circulation de l'air.
• Connecteur : adaptez un connecteur XT60, XT90 ou une autre connexion appropriée au système du drone et vérifiez la polarité.
• Température : maintenez la batterie dans les limites thermiques spécifiées pour le pack assemblé.
• Réserve de mission : ne concevez pas votre mission en prévoyant de consommer toute la capacité théorique de la batterie dans des conditions normales d'utilisation.

Pour découvrir la gamme complète de batteries cylindriques, au-delà des produits spécifiques aux drones, consultez la gamme de batteries Li-ion CNHL. La nouvelle famille de formats de cellules est également disponible dans notre gamme de batteries Li-ion 21700.

Charge et sécurité des batteries Li-ion pour drones

Utilisez un chargeur et un mode de charge adaptés à la batterie Li-ion concernée. Respectez la tension de charge maximale et le courant de charge recommandé indiqués pour le pack assemblé, plutôt que de supposer que toutes les batteries au lithium utilisent des réglages identiques.

La surveillance de la batterie et la stratégie de protection contre la basse tension doivent également être adaptées au système Li-ion réel. Ne réutilisez pas automatiquement les seuils d'alerte ou de coupure définis pour une autre chimie de batterie sans vérifier qu'ils conviennent au pack sélectionné.

Inspectez le pack, le câblage, le montage et le connecteur avant la charge ou l'utilisation. N'utilisez pas une batterie endommagée, excessivement chaude ou présentant une anomalie électrique, et ne dépassez jamais les limites de tension, de courant ou de température spécifiées pour la batterie assemblée.

FAQ : batteries Li-ion pour drones

Les batteries Li-ion sont-elles adaptées aux drones ?

Elles peuvent être un excellent choix pour les UAV axés sur l’autonomie, lorsque l’énergie stockée et la durée de mission sont importantes. La batterie doit néanmoins fournir un courant suffisant pour le fonctionnement normal, le décollage, la montée et les variations de charge utile ou de vent.

Quelles applications UAV sont les mieux adaptées aux batteries Li-ion ?

La cartographie, l’arpentage, l’inspection, l’imagerie aérienne et les missions efficaces à voilure fixe sont des domaines particulièrement adaptés aux batteries Li-ion. Les plateformes multirotors axées sur l’autonomie peuvent également en tirer parti lorsque le courant de vol stationnaire et le poids de la batterie restent appropriés.

De quelle capacité de batterie un UAV a-t-il besoin ?

Il n’existe pas d’exigence universelle en matière de capacité. Sélectionnez une batterie en fonction des wattheures de la mission, du courant de fonctionnement, de la charge utile, de l’efficacité de l’aéronef, du poids de la batterie et de la réserve requise, plutôt que de choisir le nombre de mAh le plus élevé disponible.

Quelle batterie est la meilleure pour un UAV : 10000mAh ou 12700mAh ?

Aucune n’est universellement meilleure. Au sein de la plateforme CNHL 21700, la version 10000mAh 50D offre un compromis plus équilibré entre puissance et énergie, tandis que la version 12700mAh 65E privilégie davantage l’énergie stockée maximale. Le bon choix dépend de la demande de courant et de l’efficacité de la mission.

À quoi servent les batteries Li-ion 15000mAh et 19000mAh ?

Il s’agit de grandes configurations de batteries 6S3P destinées aux aéronefs et systèmes UAV substantiels axés sur l’autonomie. Leur architecture à dix-huit cellules offre une énergie stockée importante, mais aussi une masse de batterie considérable ; l’aéronef doit donc être conçu pour les transporter efficacement.

Les cellules 21700 sont-elles meilleures que les 18650 pour les batteries UAV ?

Pas automatiquement. Il s’agit de choix de format de cellules. Comparez les wattheures, le poids, la capacité en courant, les dimensions et les performances énergétiques par rapport au poids de la batterie réelle, plutôt que de choisir uniquement selon le format des cellules.

Le XT90 est-il meilleur que le XT60 pour une batterie UAV ?

Pas automatiquement. Le XT90 est courant sur les systèmes UAV plus grands, tandis que le XT60 est largement utilisé sur de nombreux drones efficaces et aéronefs à voilure fixe. Choisissez en fonction du système électrique et de la demande de courant ; changer de connecteur n’augmente pas les capacités des cellules à l’intérieur de la batterie.

Une batterie UAV de plus grande capacité offre-t-elle toujours un temps de vol plus long ?

Non. Une capacité supérieure ajoute de l’énergie, mais augmente aussi la masse de la batterie. Le temps de vol ou de mission n’augmente que lorsque l’appareil peut transporter efficacement la batterie supplémentaire, de sorte que l’énergie stockée additionnelle compense l’augmentation de la puissance requise.

Une batterie Li-ion pour UAV peut-elle remplacer une batterie LiPo ?

Ne déduisez pas une interchangeabilité directe de la tension, du nombre de cellules S ou du connecteur seuls. Comparez la plage de tension réelle, la demande de courant continue et de pointe, le poids de la batterie, ses dimensions, les exigences de charge, le comportement à basse tension et les limites thermiques avant de changer de technologie de batterie.