Litiumionebatterier til UAV-er for langvarige droner og fastvingesystemer

Hvorfor bruke Li-ion-batterier til UAV-er?

Mange UAV-oppdrag prioriterer driftstid, rekkevidde og brukbar oppdragsenergi fremfor gjentatt akselerasjon med maksimal effekt. Kartleggingsfly, inspeksjonsplattformer, fastvingede UAV-er og andre utholdenhetsorienterte systemer kan derfor være gode kandidater for litiumionebatterier.

Moderne sylindriske Li-ion-celler kan levere betydelig lagret energi i forhold til batterimassen. Når luftfartøyet opererer effektivt, kan denne energien gi lengre marsjfart, hovering eller oppdragstid uten at batteriet først og fremst må dimensjoneres for den ekstreme pulserende strømkapasiteten som forbindes med LiPo-pakker med høy C-verdi.

Avveiningen er at strømkapasiteten må tilpasses luftfartøyet nøye. Avgang, stigning, hovering, vindkorrigering og endringer i nyttelast kan alle skape høyere elektrisk belastning enn under normale marsjforhold.

Hvilke UAV-bruksområder egner seg godt for Li-ion?

UAV-typen alene avgjør ikke om et batteri egner seg. Faktisk fremdriftsbelastning, luftfartøyets vekt og oppdragsprofil er viktigere enn å bare klassifisere plattformen som en kartleggingsdrone, fastvinget UAV eller inspeksjonsfly.

UAV-batterikapasitet: Fra kompakte batteripakker til 19000 mAh

Batterikapasiteten til en UAV bør skaleres etter luftfartøyet, i stedet for å økes hver gang lengre flytid ønskes. Større batteripakker lagrer mer energi, men tilfører også batterivekt, slik at luftfartøyet må bruke ekstra energi gjennom hele oppdraget bare for å bære dem.

Disse kapasitetsområdene beskriver produktretning snarere enn faste regler for flystørrelse. Et batteri skal bare brukes når spenning, strømkapasitet, mål og installert vekt passer til hele UAV-systemet.

10000 mAh- og 12700 mAh Li-ion-batterier til UAV-er

10000 mAh- og 12700 mAh-kapasitetsklassen gir et viktig mellomnivå for UAV-applikasjoner med lang utholdenhet. Disse større parallellkonfigurasjonene tilbyr betydelig mer lagret energi enn kompakte 1P-batterier, samtidig som de fortsatt er mindre og lettere enn de største 3P-systemene.

Innen CNHLs 21700-plattform er 10000 mAh-retningen basert på den mer effekt- og energibalanserte 50D-celleplattformen, mens 12700 mAh-retningen bruker den mer energifokuserte 65E-arkitekturen.

Det gjør 10000 mAh-retningen til et bedre utgangspunkt når oppdraget fortsatt innebærer betydelig drift med høy belastning, mens 12700 mAh-retningen blir spesielt interessant når maksimal lagret energi og effektiv marsjfart eller hovering har høyere prioritet.

15000 mAh- og 19000 mAh Li-ion-batterier for store UAV-er

15000 mAh- og 19000 mAh 6S Li-ion-pakkene representerer det største kapasitetsnivået i det nåværende CNHL 21700-sortimentet. Begge bruker 6S3P-arkitekturer med atten sylindriske celler og er beregnet på betydelig større luftfartøy enn vanlige kompakte droner.

15000 mAh 50D-plattformen beholder 50D-cellens sterke balansering mellom effekt og energi, samtidig som den får bedre strømdeling gjennom 3P-arkitekturen. Dette gjør den relevant for store UAV- og fastvingede applikasjoner som krever betydelig lagret energi, samtidig som de beholder større tilgjengelig effektmargin.

19000 mAh 65E-plattformen beveger seg videre mot maksimal oppdragsenergi og utholdenhet. Den bør ses på som et spesialisert batteri for store, effektive UAV-er eller fastvingede systemer der luftfartøyet effektivt kan bære en energifokusert pakke med atten celler.

Ingen av batteriene bør behandles som en enkel kapasitetsoppgradering for et mindre luftfartøy. Nyttelastkapasitet, totalvekt, fremdriftseffektivitet, batterivolum og strømbehov bør alle vurderes først.

4S Li-ion-batterier for UAV-er

Et 4S Li-ion UAV-batteri kan passe til luftfartøy som er konstruert rundt et elektrisk system med fire seriekoblede celler. Kompakte 4S-pakker kan støtte vektfølsomme luftfartøy, mens større parallellkonfigurasjoner gir mer lagret energi for utholdenhetsorienterte UAV-er og fastvingede plattformer.

Innen CNHLs 21700-plattform går 4S-kapasiteten fra 5000 mAh- og 6350 mAh 1P-batterier til 10000 mAh- og 12700 mAh 2P-konfigurasjoner. 2P-batteriene er spesielt relevante når høyere oppdragsenergi og parallell lastdeling rettferdiggjør de ekstra cellene.

For brukere som spesifikt sammenligner 21700-plattformen, kan du se på 4S 21700 Li-ion-batteriområdet.

6S Li-ion-batterier for UAV-er

6S Li-ion-batterier tilbyr det bredeste kapasitetsområdet i den nåværende CNHL 21700-plattformen, fra kompakte 6S1P-batterier via 6S2P-konfigurasjoner for utvidet utholdenhet til store 6S3P-energisystemer.

6S2P-pakkene på 10000mAh og 12700mAh utgjør et praktisk mellomnivå for UAV-er til kartlegging, inspeksjon og bruk med faste vinger, mens 6S3P-pakkene på 15000mAh og 19000mAh er rettet mot betydelig større plattformer der totalt antall wattimer for oppdraget blir et sentralt designkrav.

Sammenlign 6S 21700 Li-ion-batterier etter kapasitet, parallellkonfigurasjon og kontakt når du utvikler systemer basert på den nyere plattformen med sylindriske celler.

1P kontra 2P kontra 3P for UAV-batterier

Parallellkonfigurasjonen påvirker både den totale energien og batteripakkens brukbare strømkapasitet. Når flere celler kobles parallelt, kan den elektriske belastningen fordeles på flere celler, men batteriet blir også større og tyngre.

Antallet parallellkoblede celler bør derfor velges som en del av luftfartøyets energi- og vektbudsjett, i stedet for å ses på bare som en måte å maksimere kapasiteten på.

50D kontra 65E for UAV-bruksområder

Innen CNHLs 21700-plattform tilbyr 50D- og 65E-cellefamiliene to ulike tilnærminger til utforming av UAV-batterier.

Batteriet med høyere kapasitet, 65E, er ikke automatisk det beste UAV-batteriet. Et luftfartøy med høyere strømbehov kan ha større nytte av 50D-batteriets balanse mellom effekt og energi, mens en svært effektiv oppdragsplattform kan utnytte den ekstra energien fra 65E bedre.

UAV-batteriers wattimer kontra mAh

For planlegging av UAV-batterier er Wh ofte mer nyttig enn mAh alene. Kapasitet i mAh beskriver ladning, mens wattimer tar hensyn til både batterikapasitet og spenning for å beskrive den nominelt lagrede energien.

Dette blir spesielt viktig når man sammenligner ulike S-antall. Et batteri på 10000mAh ved én spenning inneholder ikke samme energimengde som et batteri på 10000mAh ved en annen spenning.

Planlegging av oppdrag bør derfor ta hensyn til brukbare wattimer sammen med krav til reserve, faktisk driftsstrøm og vekten av det ferdige batteriet.

Hvorfor Wh/kg er viktig for UAV-er med lang utholdenhet

Wh/kg beskriver nominell lagret batterienergi i forhold til batterimassen. Dette kan være spesielt nyttig ved UAV-design, fordi hvert gram batteri må bæres av luftfartøyet.

Et batteri med høyere total Wh-verdi forbedrer kanskje ikke utholdenheten hvis den tilsvarende vektøkningen fører til at effekten som kreves i hover eller marsjfart, øker for mye. Derfor kan økt kapasitet etter hvert gi avtakende utbytte.

Den nyttige sammenligningen handler derfor ikke bare om hvilket batteri som lagrer mest energi, men om hvilket batteri som gir luftfartøyet den beste kombinasjonen av energi til oppdraget, strømkapasitet og installert masse.

Li-ion-batterier for fastvingede UAV-er

Fastvingede UAV-er er blant de beste bruksområdene for energifokuserte Li-ion-batterier, fordi effektivt aerodynamisk løft kan redusere effekten som kreves under normal marsjfart betydelig sammenlignet med luftfartøy som kontinuerlig står i hover.

Dette gjør batteripakker med høy kapasitet spesielt interessante for kartlegging, oppmåling og autonome oppdrag over lange avstander. Større 2P- og 3P-batterier kan gi betydelig energi til oppdraget når skroget har tilstrekkelig batterivolum og luftfartøyet kan opprettholde et passende tyngdepunkt.

Strømforbruket ved avgang, utskyting og stigning må fortsatt kontrolleres, fordi disse delene av oppdraget med høyere effekt kan belaste batteriet langt mer enn jevn marsjfart. For et bredere utvalg av fastvingede bruksområder kan du se Li-ion-batterier for RC-fly og fastvingede luftfartøy.

Li-ion-batterier for multirotor-UAV-er

En multirotor må kontinuerlig generere løft, noe som gjør batterimasse og vedvarende strømforbruk spesielt viktig. Derfor gir ikke et større Li-ion-batteri automatisk den samme utholdenhetsgevinsten som det kan gi i et effektivt fastvinget luftfartøy.

Ved vurdering av Li-ion for en multirotor-UAV bør du sammenligne strømforbruket i hover ved forventet totalvekt, kravene ved avgang og stigning, margin ved vind, nyttelast og batteritemperatur. Større 2P- og 3P-pakker er mest hensiktsmessige når luftfartøyet er spesifikt utformet med tanke på den ekstra energien og massen.

Effektive, filmorienterte multirotorer og utholdenhetsmultirotorer kan være gode kandidater, mens svært aggressive systemer eller systemer med høy skyvekraft kan kreve en batterikjemi og batteripakkedesign med bedre kapasitet for gjentatt høy strømstyrke.

XT60 kontra XT90 Li-ion-UAV-batterier

CNHL Li-ion-batteripakker er tilgjengelige med ulike kontakter, slik at de kan passe til forskjellige elektriske UAV-systemer. XT60 er vanlig i mange effektive dronesystemer og fastvingede systemer, mens XT90 ofte brukes i større UAV-installasjoner.

XT90 bør ikke behandles som en versjon med høyere ytelse av et ellers identisk Li-ion-batteri. Når cellemodell og S/P-konfigurasjon er uendret, beholder cellene de samme grunnleggende elektriske begrensningene. Velg kontakten ut fra det komplette UAV-strømsystemet.

18650 kontra 21700 for UAV-batterier

For UAV-bruk er 18650 og 21700 tekniske celleformater, ikke separate brukskategorier. Begge kan være hensiktsmessige når det ferdige batteriet oppfyller luftfartøyets krav til elektrisitet, energi, vekt og dimensjoner.

Det mindre 18650-formatet kan være nyttig i kompakte batteridesign med sylindriske celler. Moderne 21700-celler gir større internt volum og kan tilby høyere kapasitet per celle eller andre avveininger mellom energi- og strømkapasitet.

Den riktige sammenligningen bør derfor ta utgangspunkt i den ferdige batteripakkens wattimer, Wh/kg, strømkapasitet, dimensjoner og vekt, i stedet for å anta at ett sylindrisk format er universelt bedre for UAV-bruk.

Li-ion kontra LiPo for UAV-bruk

Ingen av kjemiene er universelt bedre. Valg av UAV-batteri bør gjenspeile den elektriske belastningen og oppdragsprofilen, i stedet for å anta at lang utholdenhet automatisk krever Li-ion, eller at høy effekt automatisk krever LiPo.

Slik velger du et Li-ion-batteri til en UAV

Før du velger et Li-ion-batteri til en UAV, bør du sammenligne kravene til hele oppdraget og luftfartøyet:

• Spenning / antall S: Bekreft at det faktiske driftsspenningsområdet samsvarer med fremdriftssystemet.
• Strøm ved hovering eller marsjfart: Fastslå den normale vedvarende elektriske belastningen.
• Behov ved avgang og stigning: Ta høyde for delene av oppdraget som krever høyere strøm.
• Nyttelast: Beregn batteribehovet ut fra den planlagte driftsvekten, ikke vekten av et tomt luftfartøy.
• Kapasitet og wattimer: Sammenlign den totale energien for oppdraget, ikke bare mAh.
• Wh/kg: Vurder hvor mye energi du får i forhold til batterimassen som bæres.
• 1P, 2P eller 3P: Avvei lagret energi og lastdeling mot størrelse og vekt.
• Mål: Kontroller at batteriet passer i batterirommet eller festet, og sørg for tilstrekkelig klaring for ledninger og luftstrøm.
• Kontakt: Tilpass XT60, XT90 eller en annen egnet kontakt til UAV-systemet, og kontroller polariteten.
• Temperatur: Hold batteriet innenfor de angitte temperaturgrensene for den ferdige batteripakken.
• Oppdragsreserve: Ikke planlegg å bruke hele den teoretiske batterikapasiteten under normal drift.

For den komplette sylindriske batteriplattformen, utover UAV-spesifikke produkter, kan du se CNHLs utvalg av Li-ion-batterier. Den nyere cellestørrelsesfamilien finner du også via våre 21700 Li-ion-batterier.

Lading og sikkerhet for Li-ion-batterier til UAV-er

Bruk en lader og lademodus som passer nøyaktig til Li-ion-batteriet. Følg maksimal ladespenning og anbefalt ladestrøm som er angitt for den ferdige batteripakken, i stedet for å anta at alle litiumbatterier bruker identiske innstillinger.

Batteriovervåkingen og strategien for lav spenning bør også tilpasses det faktiske Li-ion-systemet. Ikke gjenbruk automatisk varslings- eller utkoblingsverdier som er utviklet for en annen batterikjemi, uten å bekrefte at de passer til den valgte batteripakken.

Kontroller batteripakken, ledningene, festet og kontakten før lading eller bruk. Ikke bruk et batteri som er skadet, svært varmt eller elektrisk unormalt, og overskrid aldri spennings-, strøm- eller temperaturgrensene som er angitt for den ferdige batteripakken.

Vanlige spørsmål: Li-ion-batterier til UAV-er

Er Li-ion-batterier egnet for UAV-er?

De kan være et utmerket valg for UAV-er med fokus på utholdenhet, der lagret energi og oppdragsvarighet er viktig. Batteriet må likevel levere tilstrekkelig strøm til normal drift, avgang, stigning og endringer i nyttelast eller vindforhold.

Hvilke UAV-bruksområder egner seg best for Li-ion-batterier?

Kartlegging, oppmåling, inspeksjon, luftfotografering og effektive fastvingede oppdrag er gode bruksområder for Li-ion. Multirotor-plattformer med lang utholdenhet kan også ha nytte av dette når svevestrøm og batterivekt er passende.

Hvor stor batterikapasitet trenger en UAV?

Det finnes ikke noe universelt kapasitetskrav. Velg et batteri ut fra wattimer for oppdraget, driftsstrøm, nyttelast, luftfartøyets effektivitet, batterivekt og nødvendig reserve, i stedet for å velge det høyeste tilgjengelige mAh-tallet.

Er 10000mAh eller 12700mAh best for en UAV?

Ingen av dem er universelt bedre. Innenfor CNHLs 21700-plattform gir 10000mAh 50D-retningen et mer balansert alternativ for effekt og energi, mens 12700mAh 65E-retningen legger større vekt på maksimal lagret energi. Det riktige valget avhenger av strømbehov og effektivitet under oppdraget.

Hva er 15000mAh- og 19000mAh-Li-ion-batterier beregnet på?

Dette er store 6S3P-batterikonfigurasjoner beregnet på luftfartøy og UAV-systemer med betydelig utholdenhet. Arkitekturen med atten celler gir mye lagret energi, men også betydelig batterimasse, så luftfartøyet må være utformet for å bære dem effektivt.

Er 21700 bedre enn 18650 for UAV-batterier?

Ikke automatisk. Dette er valg av celleformat. Sammenlign det faktiske batteriets wattimer, vekt, strømegenskaper, dimensjoner og energi-til-vekt-ytelse i stedet for å velge utelukkende ut fra celleformat.

Er XT90 bedre enn XT60 for et UAV-batteri?

Ikke automatisk. XT90 er vanlig på større UAV-systemer, mens XT60 brukes mye på mange effektive droner og fastvingede luftfartøy. Velg ut fra det elektriske systemet og strømbehovet; å bytte kontakt øker ikke kapasiteten til cellene inne i batteriet.

Gir et UAV-batteri med høyere kapasitet alltid lengre flygetid?

Nei. Høyere kapasitet tilfører mer energi, men øker også batterimassen. Flyge- eller oppdragstiden blir bare lengre når luftfartøyet kan bære ekstrabatteriet effektivt nok til at den ekstra lagrede energien oppveier det økte strømbehovet.

Kan et Li-ion UAV-batteri erstatte et LiPo-batteri?

Ikke anta direkte kompatibilitet ut fra spenning, S-antall eller kontakt alene. Sammenlign faktisk spenningsområde, vedvarende og maksimal strømbelastning, batterivekt, dimensjoner, ladekrav, oppførsel ved lav spenning og termiske grenser før du bytter batterikjemi.