Литий-ионные аккумуляторы для БПЛА, дронов и самолётов с большой продолжительностью полёта

Зачем использовать литий-ионные аккумуляторы для БПЛА?

Во многих миссиях БПЛА приоритетом являются время работы, дальность и доступная энергия для выполнения миссии, а не повторяющийся разгон с максимальной мощностью. Поэтому картографические летательные аппараты, инспекционные платформы, самолётные БПЛА и другие системы, ориентированные на увеличенную продолжительность полёта, могут быть отличными кандидатами для питания от литий-ионных аккумуляторов.

Современные цилиндрические литий-ионные элементы обеспечивают значительный запас энергии относительно массы аккумулятора. При эффективной эксплуатации летательного аппарата эта энергия может поддерживать более длительный крейсерский полёт, режим зависания или выполнение миссии без необходимости проектировать аккумулятор главным образом с учётом экстремальной импульсной токоотдачи, характерной для литий-полимерных аккумуляторов с высоким показателем C.

Компромисс заключается в том, что токовые возможности аккумулятора должны тщательно соответствовать летательному аппарату. Взлёт, набор высоты, зависание, компенсация ветра и изменение полезной нагрузки могут создавать более высокое энергопотребление, чем в обычном крейсерском режиме.

Для каких применений БПЛА подходят литий-ионные аккумуляторы?

Один лишь тип БПЛА не определяет пригодность аккумулятора. Фактическая тяговая нагрузка, масса летательного аппарата и профиль миссии важнее, чем простое отнесение платформы к картографическому дрону, самолётному БПЛА или инспекционному летательному аппарату.

Ёмкость аккумулятора БПЛА: от компактных аккумуляторов до 19000 мА·ч

Ёмкость аккумулятора БПЛА должна соответствовать летательному аппарату, а не просто увеличиваться каждый раз, когда требуется более длительное время полёта. Более ёмкие аккумуляторы обеспечивают больший запас энергии, но также увеличивают массу аккумулятора, из-за чего летательному аппарату приходится расходовать дополнительную энергию на их перенос в течение всей миссии.

Эти диапазоны ёмкости описывают направление развития продукта, а не строгие правила для размеров летательных аппаратов. Аккумулятор следует использовать только в том случае, если его напряжение, токовая нагрузка, габариты и установленная масса соответствуют всей системе БПЛА.

Литий-ионные аккумуляторы для БПЛА 10000 мА·ч и 12700 мА·ч

Класс ёмкости 10000 и 12700 мА·ч представляет собой важный промежуточный вариант для БПЛА, ориентированных на продолжительность полёта. Эти более крупные параллельные конфигурации обеспечивают значительно больший запас энергии, чем компактные аккумуляторы 1P, оставаясь при этом меньше и легче крупнейших систем 3P.

В рамках платформы CNHL 21700 вариант на 10000 мА·ч основан на более сбалансированной с точки зрения мощности и энергии платформе элемента 50D, тогда как вариант на 12700 мА·ч использует более энергоориентированную архитектуру 65E.

Поэтому вариант на 10000 мА·ч является более подходной отправной точкой, если задача по-прежнему включает существенную работу при повышенной нагрузке, тогда как вариант на 12700 мА·ч становится особенно интересным там, где приоритетами являются максимальный запас энергии и эффективный крейсерский полёт или зависание.

Li-ion аккумуляторы на 15000 и 19000 мА·ч для крупных БПЛА

Li-ion сборки 6S на 15000 и 19000 мА·ч представляют самый большой класс ёмкости в текущей линейке CNHL 21700. Обе используют архитектуру 6S3P с восемнадцатью цилиндрическими ячейками и предназначены для значительно более крупных летательных аппаратов, а не обычных компактных дронов.

Платформа 15000 мА·ч 50D сохраняет более сбалансированный характер элемента 50D с точки зрения мощности и энергии, одновременно обеспечивая дополнительное распределение тока благодаря архитектуре 3P. Поэтому она актуальна для крупных БПЛА и летательных аппаратов с неподвижным крылом, которым требуется значительный запас энергии при сохранении большего доступного запаса мощности.

Платформа 19000 мА·ч 65E ещё больше ориентирована на максимальную энергию для выполнения задачи и продолжительность полёта. Её лучше рассматривать как специализированный аккумулятор для крупных эффективных БПЛА или летательных аппаратов с неподвижным крылом, способных с пользой нести энергоёмкую сборку из восемнадцати ячеек.

Ни один из этих аккумуляторов не следует рассматривать как простой способ увеличить ёмкость небольшого летательного аппарата. Сначала необходимо оценить грузоподъёмность, взлётную массу, эффективность силовой установки, объём аккумулятора и потребляемый ток.

Li-ion аккумуляторы 4S для БПЛА

Li-ion аккумулятор 4S для БПЛА подходит для летательных аппаратов, рассчитанных на электрическую систему из четырёх последовательно соединённых ячеек. Компактные сборки 4S подходят для летательных аппаратов, чувствительных к массе, а более крупные параллельные конфигурации обеспечивают больший запас энергии для БПЛА и летательных аппаратов с неподвижным крылом, ориентированных на продолжительность полёта.

В рамках платформы CNHL 21700 ёмкость конфигураций 4S варьируется от аккумуляторов 1P на 5000 и 6350 мА·ч до конфигураций 2P на 10000 и 12700 мА·ч. Аккумуляторы 2P особенно актуальны там, где более высокая энергия для выполнения задачи и распределение нагрузки между параллельными элементами оправдывают использование дополнительных ячеек.

Пользователям, которые специально сравнивают платформу 21700, стоит ознакомиться с линейкой Li-ion аккумуляторов 4S 21700.

Литий-ионные аккумуляторы 6S для БПЛА

Литий-ионные аккумуляторы 6S предлагают самый широкий диапазон ёмкостей на текущей платформе CNHL 21700: от компактных аккумуляторов 6S1P до конфигураций 6S2P для увеличенной продолжительности полёта и крупных энергетических систем 6S3P.

Аккумуляторы 6S2P на 10000 мА·ч и 12700 мА·ч образуют практичный средний класс для картографирования, инспекций и БПЛА с неподвижным крылом, тогда как аккумуляторы 6S3P на 15000 мА·ч и 19000 мА·ч предназначены для значительно более крупных платформ, где общее количество ватт-часов на миссию становится ключевым проектным требованием.

Сравнивайте литий-ионные аккумуляторы 6S 21700 по ёмкости, параллельной конфигурации и разъёму при проектировании системы на основе современной платформы с цилиндрическими элементами.

Аккумуляторы для БПЛА: 1P против 2P и 3P

Параллельная конфигурация влияет как на общую энергию, так и на допустимый ток на уровне всего аккумуляторного блока. При добавлении элементов параллельно электрическая нагрузка может распределяться между большим числом элементов, однако аккумулятор также становится больше и тяжелее.

Поэтому количество параллельных элементов следует выбирать как часть энергетического и весового бюджета воздушного судна, а не рассматривать просто как способ максимально увеличить ёмкость.

50D и 65E для БПЛА

В рамках платформы CNHL 21700 семейства элементов 50D и 65E предлагают два разных подхода к проектированию аккумуляторов для БПЛА.

Аккумулятор БПЛА повышенной ёмкости 65E не всегда является лучшим выбором. Воздушному судну с более высоким потреблением тока может больше подойти баланс мощности и энергии модели 50D, тогда как высокоэффективная платформа для выполнения миссий может лучше использовать дополнительную энергию, доступную у 65E.

Ватт-часы аккумуляторов БПЛА против мА·ч

Для планирования питания БПЛА ватт-часы часто полезнее, чем одни только мА·ч. Ёмкость в мА·ч описывает заряд, тогда как ватт-часы учитывают и ёмкость аккумулятора, и напряжение, чтобы описать номинальный запас энергии.

Это особенно важно при сравнении различных значений S. Аккумулятор ёмкостью 10000 мА·ч при одном напряжении содержит не столько же энергии, сколько аккумулятор ёмкостью 10000 мА·ч при другом напряжении.

Поэтому при планировании миссии следует учитывать полезную энергию в ватт-часах, требования к резерву, фактический рабочий ток и массу готового аккумулятора.

Почему показатель Wh/kg важен для БПЛА большой продолжительности полёта

Wh/kg показывает номинальный запас энергии аккумулятора относительно его массы. Этот показатель особенно полезен при проектировании БПЛА, поскольку каждый грамм аккумулятора летательный аппарат должен нести сам.

Аккумулятор с большим общим показателем Wh может не увеличить продолжительность полёта, если соответствующее увеличение массы приводит к слишком сильному росту мощности, необходимой для зависания или крейсерского полёта. Поэтому дальнейшее увеличение ёмкости в итоге может давать всё меньшую отдачу.

Поэтому важно сравнивать не просто батареи с наибольшим запасом энергии, а батареи, которые обеспечивают летательному аппарату лучшее сочетание энергии для миссии, допустимого тока и установленной массы.

Li-ion батареи для БПЛА с неподвижным крылом

БПЛА с неподвижным крылом относятся к числу наиболее перспективных применений энергоёмких Li-ion батарей, поскольку эффективная аэродинамическая подъёмная сила может существенно снизить мощность, необходимую в обычном крейсерском полёте, по сравнению с летательными аппаратами, постоянно находящимися в режиме зависания.

Это делает батареи большой ёмкости особенно интересными для картографирования, геодезической съёмки и дальних автономных миссий. Более крупные батареи 2P и 3P могут обеспечить значительный запас энергии, если в фюзеляже достаточно места для батареи, а планер способен сохранять подходящее положение центра тяжести.

Ток при взлёте, запуске и наборе высоты всё же необходимо проверить, поскольку эти этапы миссии с повышенной мощностью могут создавать нагрузку на аккумулятор, значительно превышающую потребление в установившемся крейсерском режиме. Для более широкого спектра применений в самолётах с неподвижным крылом ознакомьтесь с разделом Li-ion батареи для радиоуправляемых самолётов и летательных аппаратов с неподвижным крылом.

Li-ion батареи для многороторных БПЛА

Многороторный аппарат должен непрерывно создавать подъёмную силу, поэтому масса аккумулятора и длительный ток разряда особенно важны. По этой причине более крупная Li-ion батарея не обязательно обеспечит такой же прирост продолжительности полёта, какой она могла бы дать эффективному самолёту с неподвижным крылом.

При выборе Li-ion для многороторного БПЛА сравнивайте ток в режиме зависания при ожидаемой полной взлётной массе, потребность в мощности при взлёте и наборе высоты, запас по ветру, полезную нагрузку и температуру аккумулятора. Более ёмкие батареи 2P и 3P наиболее целесообразны, когда летательный аппарат изначально спроектирован с учётом дополнительной энергии и массы.

Эффективные кинематографические многороторные аппараты и системы, рассчитанные на длительный полёт, могут быть хорошими кандидатами, тогда как высокоагрессивным системам или системам с высокой тягой могут потребоваться химический тип аккумулятора и конструкция сборки, рассчитанные на более высокую повторяющуюся токовую нагрузку.

Аккумуляторы Li-ion для БПЛА с разъёмами XT60 и XT90

Аккумуляторные сборки CNHL Li-ion выпускаются с разными разъёмами, поэтому подходят для различных электрических систем БПЛА. XT60 распространён во многих эффективных дронах и аппаратах с неподвижным крылом, тогда как XT90 часто используется в более крупных установках БПЛА.

XT90 не следует рассматривать как более производительную версию в остальном идентичного Li-ion-аккумулятора. Если модель элемента и конфигурация S/P не изменены, элементы сохраняют те же фундаментальные электрические ограничения. Выбирайте разъём с учётом всей энергосистемы БПЛА.

18650 и 21700 для аккумуляторов БПЛА

Для БПЛА форматы элементов 18650 и 21700 являются техническими вариантами, а не отдельными категориями применения. Подходящим может быть любой из них, если готовый аккумулятор соответствует электрическим, энергетическим, весовым и размерным требованиям летательного аппарата.

Компактный формат 18650 может быть полезен в аккумуляторах на цилиндрических элементах. Современные элементы 21700 имеют больший внутренний объём и могут обеспечивать большую ёмкость отдельного элемента или иное соотношение энергоёмкости и токовых возможностей.

Поэтому корректное сравнение должно учитывать ватт-часы, Вт·ч/кг, допустимый ток, размеры и вес готового аккумулятора, а не исходить из того, что один цилиндрический формат универсально лучше другого для использования в БПЛА.

Li-ion и LiPo для БПЛА

Ни один из химических типов не является универсально лучшим. При выборе аккумулятора для БПЛА следует учитывать электрическую нагрузку и профиль миссии, а не исходить из того, что для длительного полёта автоматически требуется Li-ion, а для высокой мощности — LiPo.

Как выбрать литий-ионный аккумулятор для БПЛА

Перед выбором литий-ионного аккумулятора для БПЛА сопоставьте требования всей миссии и летательного аппарата:

• Напряжение / количество S: убедитесь, что фактический диапазон рабочего напряжения соответствует силовой установке.
• Ток при зависании или крейсерском полёте: определите обычную продолжительную электрическую нагрузку.
• Потребность при взлёте и наборе высоты: учитывайте участки миссии с повышенным током.
• Полезная нагрузка: рассчитывайте требования к аккумулятору с учётом предполагаемой эксплуатационной массы, а не массы пустого летательного аппарата.
• Ёмкость и ватт-часы: сравнивайте общую энергию, необходимую для выполнения миссии, а не только мА·ч.
• Вт·ч/кг: учитывайте, сколько энергии даёт аккумулятор с учётом переносимой массы.
• 1P, 2P или 3P: сбалансируйте запас энергии и распределение нагрузки с учётом размера и веса.
• Размеры: убедитесь, что аккумулятор подходит к отсеку или креплению, и оставьте достаточный зазор для проводов и вентиляции.
• Разъём: подберите XT60, XT90 или другой подходящий разъём для системы БПЛА и проверьте полярность.
• Температура: поддерживайте температуру аккумулятора в пределах, установленных для готового аккумуляторного блока.
• Резерв для выполнения миссии: не планируйте работу с расчётом на расход всей теоретической ёмкости аккумулятора в обычных условиях.

Чтобы ознакомиться с полной линейкой цилиндрических аккумуляторных блоков, не ограничиваясь решениями для БПЛА, посетите линейку литий-ионных аккумуляторов CNHL. Новое семейство аккумуляторов также представлено в разделе литий-ионные аккумуляторы 21700.

Зарядка и безопасность литий-ионных аккумуляторов для БПЛА

Используйте зарядное устройство и режим зарядки, подходящие именно для этого литий-ионного аккумулятора. Соблюдайте максимальное напряжение зарядки и рекомендуемый зарядный ток, указанные для готового аккумуляторного блока, а не исходите из того, что для всех литиевых аккумуляторов применяются одинаковые настройки.

Система контроля аккумулятора и стратегия защиты от низкого напряжения также должны соответствовать конкретной литий-ионной системе. Не переносите автоматически предупреждения или пороговые значения отключения, разработанные для другого типа аккумуляторов, не убедившись, что они подходят выбранному аккумуляторному блоку.

Проверьте аккумуляторный блок, проводку, крепление и разъём перед зарядкой или эксплуатацией. Не используйте аккумулятор, если он повреждён, чрезмерно нагрет или имеет электрические неисправности, и никогда не превышайте ограничения по напряжению, току или температуре, указанные для готового аккумуляторного блока.

FAQ: литий-ионные аккумуляторы для БПЛА

Подходят ли литий-ионные аккумуляторы для БПЛА?

Они могут быть отличным выбором для БПЛА, ориентированных на длительное время полёта, когда важны запас энергии и продолжительность миссии. При этом аккумулятор должен обеспечивать достаточный ток для штатной работы, взлёта, набора высоты и изменения полезной нагрузки или условий ветра.

Для каких задач БПЛА лучше всего подходят Li-ion аккумуляторы?

Картографирование, геодезическая съёмка, инспекция, аэрофотосъёмка и эффективные миссии самолётов с неподвижным крылом — перспективные направления для Li-ion. Мультироторные платформы с увеличенной продолжительностью полёта также могут получить преимущества, если ток зависания и масса аккумулятора остаются приемлемыми.

Какая ёмкость аккумулятора нужна БПЛА?

Универсального требования к ёмкости не существует. Выбирайте аккумулятор с учётом энергоёмкости миссии в ватт-часах, рабочего тока, полезной нагрузки, эффективности летательного аппарата, массы аккумулятора и необходимого резерва, а не просто максимального доступного значения мА·ч.

Что лучше для БПЛА: 10000 мА·ч или 12700 мА·ч?

Ни один из них не является универсально лучшим. В рамках платформы CNHL 21700 вариант 10000 мА·ч 50D обеспечивает более сбалансированное сочетание мощности и энергии, тогда как вариант 12700 мА·ч 65E в большей степени ориентирован на максимальный запас энергии. Правильный выбор зависит от требуемого тока и эффективности выполнения миссии.

Для чего предназначены Li-ion аккумуляторы на 15000 мА·ч и 19000 мА·ч?

Это крупные аккумуляторные конфигурации 6S3P, предназначенные для летательных аппаратов и систем БПЛА с высокой продолжительностью полёта. Конструкция из восемнадцати элементов обеспечивает значительный запас энергии, но также и большую массу аккумуляторной сборки, поэтому летательный аппарат должен быть спроектирован с учётом эффективной переноски такого аккумулятора.

Лучше ли 21700, чем 18650, для аккумуляторов БПЛА?

Не обязательно. Это варианты формата элементов. Сравнивайте фактическую энергоёмкость аккумулятора в ватт-часах, массу, допустимый ток, габариты и соотношение энергии к массе, а не выбирайте исключительно по формату элементов.

Лучше ли XT90, чем XT60, для аккумулятора БПЛА?

Не обязательно. XT90 часто используется в более крупных системах БПЛА, а XT60 широко применяется во многих эффективных дронах и самолётах с неподвижным крылом. Выбирайте разъём в соответствии с электрической системой и требуемым током; замена разъёма не увеличивает возможности элементов внутри аккумулятора.

Всегда ли аккумулятор для БПЛА большей ёмкости обеспечивает более длительное время полёта?

Нет. Увеличение ёмкости повышает запас энергии, но также увеличивает массу аккумулятора. Время полёта или выполнения миссии увеличивается только тогда, когда летательный аппарат может достаточно эффективно нести дополнительный аккумулятор, чтобы дополнительная запасённая энергия компенсировала возросшее энергопотребление.

Может ли Li-ion аккумулятор для БПЛА заменить LiPo-аккумулятор?

Не следует предполагать прямую взаимозаменяемость только на основании напряжения, количества элементов S или разъёма. Перед сменой химического состава аккумулятора сравните фактический диапазон напряжения, длительный и пиковый ток, массу аккумулятора, габариты, требования к зарядке, поведение при низком напряжении и тепловые ограничения.