Baterias de iões de lítio para UAV de longa autonomia, drones e sistemas de asa fixa

Porquê utilizar baterias Li-ion em UAV?

Muitas missões UAV dão prioridade ao tempo de operação, alcance e energia útil da missão, em vez de acelerações repetidas à potência máxima. Por conseguinte, aeronaves de mapeamento, plataformas de inspeção, UAV de asa fixa e outros sistemas orientados para a autonomia podem ser fortes candidatos à alimentação por baterias de iões de lítio.

As modernas células cilíndricas Li-ion podem fornecer uma quantidade considerável de energia armazenada em relação à massa da bateria. Quando a aeronave funciona de forma eficiente, essa energia pode permitir um cruzeiro, uma pairagem ou um tempo de missão mais longos, sem conceber a bateria principalmente em função da capacidade extrema de corrente de descarga instantânea associada às baterias LiPo de elevado C.

A contrapartida é que a capacidade de corrente tem de ser cuidadosamente adaptada à aeronave. A descolagem, a subida, a pairagem, a correção face ao vento e as alterações da carga útil podem criar uma exigência elétrica superior à das condições normais de cruzeiro.

Que aplicações UAV são boas candidatas a baterias Li-ion?

O tipo de UAV, por si só, não determina a adequação da bateria. A carga real do sistema de propulsão, o peso da aeronave e o perfil da missão são mais importantes do que identificar simplesmente a plataforma como um drone de mapeamento, um UAV de asa fixa ou uma aeronave de inspeção.

Capacidade da bateria do UAV: de baterias compactas a 19000 mAh

A capacidade da bateria do UAV deve aumentar de acordo com a aeronave, em vez de aumentar simplesmente sempre que se pretende um tempo de voo mais longo. As baterias de maior capacidade fornecem mais energia armazenada, mas também acrescentam massa, obrigando a aeronave a utilizar energia adicional durante toda a missão apenas para as transportar.

Estes intervalos de capacidade descrevem a orientação do produto, não regras fixas relativas ao tamanho da aeronave. Uma bateria só deve ser utilizada quando a sua tensão, capacidade de corrente, dimensões e peso instalado forem compatíveis com o sistema UAV completo.

Baterias Li-ion para UAV de 10000 mAh e 12700 mAh

A classe de capacidade de 10000 mAh e 12700 mAh proporciona um importante equilíbrio para aplicações UAV de longa autonomia. Estas configurações paralelas maiores oferecem substancialmente mais energia armazenada do que as baterias 1P compactas, mantendo-se abaixo das dimensões e da massa dos maiores sistemas 3P.

Na plataforma CNHL 21700, a opção de 10000 mAh baseia-se na plataforma de células 50D, mais equilibrada entre potência e energia, enquanto a opção de 12700 mAh utiliza a arquitetura 65E, mais orientada para a energia.

Isto faz da opção de 10000 mAh um ponto de partida mais forte quando a missão ainda envolve operações relevantes com cargas elevadas, enquanto a opção de 12700 mAh se torna especialmente interessante quando a energia máxima armazenada e um cruzeiro ou pairar eficiente são prioridades mais elevadas.

Baterias Li-ion de 15000 mAh e 19000 mAh para UAV de grandes dimensões

Os packs Li-ion 6S de 15000 mAh e 19000 mAh representam o nível de maior capacidade da atual gama CNHL 21700. Ambos utilizam arquiteturas 6S3P, com dezoito células cilíndricas, e destinam-se a aeronaves significativamente maiores, em vez de drones compactos comuns.

A plataforma 15000 mAh 50D mantém o caráter mais equilibrado entre potência e energia da célula 50D, beneficiando simultaneamente de uma maior partilha de corrente graças à sua arquitetura 3P. Isto torna-a relevante para aplicações UAV e de asa fixa de grandes dimensões que exigem uma quantidade substancial de energia armazenada, mantendo ao mesmo tempo uma maior margem de potência utilizável.

A plataforma 19000 mAh 65E aproxima-se mais da energia máxima para a missão e da autonomia. Deve ser vista como uma bateria especializada para sistemas UAV ou de asa fixa de grandes dimensões e elevada eficiência, nos quais a aeronave consiga transportar de forma produtiva um pack de dezoito células orientado para a energia.

Nenhuma das baterias deve ser encarada como uma simples atualização de capacidade para uma aeronave mais pequena. A capacidade de carga útil, o peso total, a eficiência da propulsão, o volume da bateria e a procura de corrente devem ser avaliados primeiro.

Baterias Li-ion 4S para UAV

Uma bateria Li-ion 4S para UAV pode ser adequada para aeronaves concebidas em torno de um sistema elétrico com quatro células em série. Os packs 4S compactos podem suportar aeronaves em que o peso é crítico, enquanto as configurações paralelas maiores fornecem mais energia armazenada para UAV e plataformas de asa fixa orientados para a autonomia.

Na plataforma CNHL 21700, a capacidade 4S vai desde baterias 1P de 5000 mAh e 6350 mAh até configurações 2P de 10000 mAh e 12700 mAh. As baterias 2P são especialmente relevantes quando uma maior energia para a missão e a partilha da carga em paralelo justificam as células adicionais.

Para os utilizadores que estejam especificamente a comparar a plataforma 21700, consulte a gama de baterias Li-ion 4S 21700.

Baterias de iões de lítio 6S para UAVs

As baterias de iões de lítio 6S oferecem a gama de capacidades mais abrangente da atual plataforma 21700 da CNHL, desde baterias 6S1P compactas, passando por configurações 6S2P de autonomia prolongada, até grandes sistemas de energia 6S3P.

Os packs 6S2P de 10000 mAh e 12700 mAh criam um nível intermédio prático para aplicações de mapeamento, inspeção e UAV de asa fixa, enquanto os packs 6S3P de 15000 mAh e 19000 mAh se destinam a plataformas substancialmente maiores, nas quais os watts-hora totais da missão se tornam um requisito central de design.

Compare baterias de iões de lítio 6S 21700 por capacidade, configuração em paralelo e conector ao conceber um sistema baseado na mais recente plataforma de células cilíndricas.

1P vs. 2P vs. 3P para baterias de UAV

A configuração em paralelo afeta tanto a energia total como a capacidade de corrente utilizável ao nível do pack. À medida que são adicionadas células em paralelo, a carga elétrica pode ser partilhada por mais células, mas a bateria também se torna maior e mais pesada.

Por conseguinte, o número de células em paralelo deve ser selecionado como parte do orçamento energético e de peso da aeronave, em vez de ser visto simplesmente como uma forma de maximizar a capacidade.

50D vs. 65E para aplicações de UAV

Na plataforma 21700 da CNHL, as famílias de células 50D e 65E oferecem duas abordagens diferentes ao design de baterias para UAV.

A direção 65E, de maior capacidade, não é automaticamente a melhor bateria para UAV. Uma aeronave com maior procura de corrente poderá beneficiar mais do equilíbrio entre potência e energia do 50D, enquanto uma plataforma de missão altamente eficiente poderá aproveitar melhor a energia adicional disponibilizada pelo 65E.

Watts-hora da bateria de UAV vs. mAh

Para o planeamento da bateria de um UAV, os watts-hora são frequentemente mais úteis do que os mAh isoladamente. A capacidade em mAh descreve a carga, enquanto os watts-hora têm em conta tanto a capacidade da bateria como a tensão para descrever a energia nominal armazenada.

Isto torna-se especialmente importante ao comparar diferentes números de células S. Uma bateria de 10000mAh a uma determinada tensão não contém a mesma quantidade de energia que uma bateria de 10000mAh a outra tensão.

O planeamento da missão deve, portanto, considerar os watt-hora utilizáveis juntamente com os requisitos de reserva, a corrente real de funcionamento e o peso da bateria concluída.

Porque é importante o Wh/kg para UAVs de longa autonomia

Wh/kg descreve a energia nominal armazenada na bateria em relação à massa da bateria. Pode ser especialmente útil na conceção de UAVs, porque cada grama de bateria tem de ser transportada pela própria aeronave.

Uma bateria com um valor total de Wh mais elevado pode não melhorar a autonomia se o aumento correspondente de peso fizer subir demasiado a potência necessária para pairar ou para o cruzeiro. É por isso que aumentar a capacidade pode, eventualmente, conduzir a retornos decrescentes.

A comparação útil não consiste, portanto, simplesmente em saber qual é a bateria que armazena mais energia, mas sim qual proporciona à aeronave a melhor combinação de energia para a missão, capacidade de corrente e massa instalada.

Baterias Li-ion para UAVs de asa fixa

Os UAVs de asa fixa estão entre as aplicações mais fortes para baterias Li-ion orientadas para a eficiência energética, porque a sustentação aerodinâmica eficiente pode reduzir substancialmente a potência necessária durante o cruzeiro normal, em comparação com aeronaves que pairam continuamente.

Isto torna os packs de alta capacidade especialmente interessantes para missões de cartografia, levantamento e autonomia de longa distância. As baterias maiores de 2P e 3P podem fornecer uma quantidade significativa de energia para a missão quando a fuselagem dispõe de volume suficiente para a bateria e a estrutura consegue manter um centro de gravidade adequado.

A corrente de descolagem, lançamento e subida tem de ser verificada, pois estas fases de maior potência da missão podem criar cargas na bateria muito superiores às exigidas em velocidade de cruzeiro constante. Para a gama mais ampla de aplicações de asa fixa, consulte baterias Li-ion para aviões RC e aeronaves de asa fixa.

Baterias Li-ion para UAVs multirrotores

Um multirrotor tem de gerar sustentação continuamente, o que torna a massa da bateria e a corrente sustentada particularmente importantes. Por este motivo, uma bateria Li-ion maior não proporciona automaticamente o mesmo benefício em termos de autonomia que poderia proporcionar numa aeronave de asa fixa eficiente.

Ao considerar baterias Li-ion para um UAV multirrotor, compare a corrente em voo pairado com o peso total esperado, a potência necessária para a descolagem e a subida, a margem para vento, a carga útil e a temperatura da bateria. Packs maiores de 2P e 3P fazem mais sentido quando a aeronave é especificamente concebida tendo em conta a energia e a massa adicionais.

Os multirrotores cinematográficos e de autonomia eficientes podem ser bons candidatos, enquanto os sistemas altamente agressivos ou de elevada tração podem exigir uma química de bateria e um design de pack com maior capacidade de corrente elevada repetida.

Baterias de UAV de iões de lítio XT60 vs XT90

Os packs de baterias de iões de lítio CNHL estão disponíveis com diferentes conectores, para se adaptarem a diferentes ecossistemas elétricos de UAV. O XT60 é comum em muitos sistemas eficientes de drones e de asa fixa, enquanto o XT90 é frequentemente utilizado em instalações de UAV de maiores dimensões.

O XT90 não deve ser tratado como uma versão de maior desempenho de uma bateria de iões de lítio idêntica. Quando o modelo da célula e a configuração S/P não sofrem alterações, as células mantêm os mesmos limites elétricos fundamentais. Escolha o conector de acordo com o sistema de alimentação completo do UAV.

18650 vs 21700 para baterias de UAV

Para aplicações em UAV, 18650 e 21700 são opções técnicas de formato de célula, não categorias de aplicação distintas. Qualquer uma pode ser adequada quando a bateria acabada cumpre os requisitos elétricos, energéticos, de peso e dimensionais da aeronave.

O formato 18650 mais pequeno pode ser útil em designs compactos de baterias com células cilíndricas. As células 21700 modernas oferecem mais volume interno e podem proporcionar maior capacidade por célula ou diferentes equilíbrios entre energia e capacidade de corrente.

Por isso, a comparação correta deve basear-se nos watt-hora, Wh/kg, capacidade de corrente, dimensões e peso do pack acabado, em vez de assumir que um formato cilíndrico é universalmente melhor para utilização em UAV.

Iões de lítio vs LiPo para aplicações em UAV

Nenhuma das químicas é universalmente melhor. A seleção da bateria para o UAV deve refletir a carga elétrica e o perfil da missão, em vez de assumir que uma maior autonomia exige automaticamente iões de lítio ou que uma elevada potência exige automaticamente LiPo.

Como escolher uma bateria de iões de lítio para um UAV

Antes de selecionar uma bateria de iões de lítio para UAV, compare os requisitos completos da missão e da aeronave:

• Tensão / número de células S: confirme que o intervalo de tensão operacional real corresponde ao sistema de propulsão.
• Corrente em voo pairado ou de cruzeiro: determine a carga elétrica normal e sustentada.
• Exigência na descolagem e na subida: tenha em conta as fases da missão que exigem mais corrente.
• Carga útil: calcule os requisitos da bateria com o peso operacional previsto, e não com o peso da aeronave vazia.
• Capacidade e watt-hora: compare a energia total da missão, em vez de considerar apenas os mAh.
• Wh/kg: considere quanta energia é obtida relativamente à massa da bateria transportada.
• 1P, 2P ou 3P: equilibre a energia armazenada e a distribuição da carga com o tamanho e o peso.
• Dimensões: verifique o encaixe no compartimento ou suporte da bateria e deixe espaço suficiente para os cabos e a circulação de ar.
• Conector: escolha XT60, XT90 ou outra ligação adequada ao sistema UAV e confirme a polaridade.
• Temperatura: mantenha a bateria dentro dos limites térmicos especificados para o conjunto final.
• Reserva para a missão: não planeie consumir toda a capacidade teórica da bateria durante o funcionamento normal.

Para conhecer a plataforma completa de baterias cilíndricas, para além dos produtos específicos para UAV, consulte a gama de baterias de iões de lítio da CNHL. A família mais recente de células também pode ser explorada através das nossas baterias de iões de lítio 21700.

Carregamento e segurança de baterias de iões de lítio para UAV

Utilize um carregador e um modo de carregamento adequados à bateria de iões de lítio específica. Respeite a tensão máxima de carregamento e a corrente de carga recomendada especificadas para o conjunto final, em vez de presumir que todas as baterias de lítio utilizam configurações idênticas.

A monitorização da bateria e a estratégia de baixa tensão também devem ser adequadas ao sistema de iões de lítio real. Não reutilize automaticamente pressupostos de aviso ou corte desenvolvidos para outra química de bateria sem confirmar que são adequados para o conjunto selecionado.

Inspecione o conjunto, a cablagem, a montagem e o conector antes de carregar ou utilizar. Não utilize uma bateria danificada, excessivamente quente ou com anomalias elétricas e nunca exceda os limites de tensão, corrente ou temperatura especificados para a bateria final.

FAQ: Baterias de iões de lítio para UAV

As baterias de iões de lítio são adequadas para UAV?

Podem ser uma excelente escolha para UAV orientados para a autonomia, quando a energia armazenada e a duração da missão são importantes. Ainda assim, a bateria tem de fornecer corrente suficiente para o funcionamento normal, a descolagem, a subida e as alterações nas condições de carga útil ou de vento.

Que aplicações UAV são mais adequadas para baterias Li-ion?

O mapeamento, a topografia, a inspeção, a captação de imagens aéreas e as missões eficientes de asa fixa são aplicações particularmente adequadas para Li-ion. As plataformas multirrotor orientadas para a autonomia também podem beneficiar, desde que a corrente de pairar e o peso da bateria se mantenham adequados.

De quanta capacidade de bateria precisa um UAV?

Não existe um requisito universal de capacidade. Selecione uma bateria de acordo com os watt-hora da missão, a corrente de funcionamento, a carga útil, a eficiência da aeronave, o peso da bateria e a reserva necessária, em vez de escolher o maior valor de mAh disponível.

É melhor usar 10000mAh ou 12700mAh num UAV?

Nenhuma é universalmente melhor. Na plataforma CNHL 21700, a opção de 10000mAh com células 50D oferece um equilíbrio superior entre potência e energia, enquanto a opção de 12700mAh com células 65E dá maior ênfase à energia máxima armazenada. A escolha correta depende da procura de corrente e da eficiência da missão.

Para que se destinam as baterias Li-ion de 15000mAh e 19000mAh?

Estas são configurações de baterias 6S3P de grandes dimensões, destinadas a aeronaves e sistemas UAV concebidos para uma autonomia considerável. A sua arquitetura de dezoito células cria uma quantidade significativa de energia armazenada, mas também uma massa significativa no conjunto, pelo que a aeronave tem de ser concebida para as transportar com eficiência.

A 21700 é melhor do que a 18650 para baterias de UAV?

Não automaticamente. Estas são opções de formato de célula. Compare os watt-hora, o peso, a capacidade de corrente, as dimensões e o desempenho energético por peso da bateria real, em vez de escolher apenas com base no formato da célula.

O XT90 é melhor do que o XT60 para uma bateria de UAV?

Não automaticamente. O XT90 é comum em sistemas UAV de maiores dimensões, enquanto o XT60 é amplamente utilizado em muitos drones eficientes e aeronaves de asa fixa. Escolha de acordo com o sistema elétrico e os requisitos de corrente; mudar o conector não aumenta a capacidade das células no interior da bateria.

Uma bateria de UAV com maior capacidade proporciona sempre mais tempo de voo?

Não. Uma capacidade superior acrescenta energia, mas também aumenta a massa da bateria. O tempo de voo ou de missão só melhora quando a aeronave consegue transportar a bateria adicional com eficiência suficiente para que a energia armazenada extra compense o aumento dos requisitos de potência.

Uma bateria Li-ion para UAV pode substituir uma bateria LiPo?

Não assuma a intercambiabilidade direta com base apenas na tensão, no número de células S ou no conector. Compare o intervalo de tensão real, a procura de corrente contínua e de pico, o peso e as dimensões da bateria, os requisitos de carregamento, o comportamento a baixa tensão e os limites térmicos antes de mudar a química da bateria.