Li-jonbatterier för drönare för lång uthållighet och fastvingade system

Varför använda Li-jonbatterier för UAV:er?

Många UAV-uppdrag prioriterar drifttid, räckvidd och användbar uppdragsenergi snarare än upprepade accelerationer med maximal effekt. Kartläggningsflygplan, inspektionsplattformar, fasta vingplattformar och andra uthållighetsinriktade system kan därför vara starka kandidater för litiumjonbatteridrift.

Moderna cylindriska Li-jonceller kan ge betydande lagrad energi i förhållande till batteriets vikt. När flygplanet arbetar effektivt kan denna energi ge längre marsch-, hovrings- eller uppdragstid utan att batteriet främst behöver dimensioneras efter den extrema kortvariga strömkapacitet som förknippas med LiPo-paket med högt C-tal.

Kompromissen är att strömkapaciteten måste anpassas noggrant till flygplanet. Start, stigning, hovring, vindkorrigering och förändringar i lasten kan alla skapa högre elektriskt effektbehov än under normala marschförhållanden.

Vilka UAV-tillämpningar är bra kandidater för Li-jon?

Enbart UAV-typen avgör inte om ett batteri är lämpligt. Den faktiska framdrivningsbelastningen, flygplanets vikt och uppdragsprofilen är viktigare än att enbart identifiera plattformen som en kartläggningsdrönare, fastvingad UAV eller inspektionsplattform.

UAV-batterikapacitet: från kompakta batteripaket till 19000 mAh

UAV-batteriets kapacitet bör skalas efter flygplanet i stället för att helt enkelt ökas varje gång längre flygtid önskas. Större batteripaket lagrar mer energi men ökar också batteriets vikt, vilket kräver att flygplanet använder ytterligare energi under hela uppdraget enbart för att bära dem.

Dessa kapacitetsintervall beskriver produktinriktningen snarare än fasta regler för flygplansstorlek. Ett batteri bör endast användas när dess spänning, strömkapacitet, mått och installerade vikt passar hela UAV-systemet.

10000 mAh och 12700 mAh Li-jonbatterier för UAV:er

Kapacitetsklassen 10000 mAh och 12700 mAh erbjuder en viktig medelväg för uthållighetsinriktade UAV-tillämpningar. Dessa större parallellkonfigurationer ger betydligt mer lagrad energi än kompakta 1P-batterier, samtidigt som de är mindre och lättare än de största 3P-systemen.

Inom CNHL:s 21700-plattform bygger 10000 mAh-alternativet på den mer effekt- och energibalanserade 50D-cellplattformen, medan 12700 mAh-alternativet använder den mer energifokuserade 65E-arkitekturen.

Det gör 10000 mAh-alternativet till en bättre utgångspunkt när uppdraget fortfarande innefattar betydande drift med högre belastning, medan 12700 mAh-alternativet blir särskilt intressant när maximal lagrad energi och effektiv marschflygning eller hovring har högre prioritet.

15000 mAh- och 19000 mAh-litiumjonbatterier för stora UAV:er

15000 mAh- och 19000 mAh 6S-litiumjonpaketen representerar den största kapacitetsklassen i det aktuella CNHL 21700-sortimentet. Båda använder 6S3P-arkitekturer med arton cylindriska celler och är avsedda för betydligt större luftfartyg snarare än vanliga kompakta drönare.

15000 mAh 50D-plattformen behåller 50D-cellens starkare balans mellan effekt och energi, samtidigt som den får ytterligare strömdelning genom sin 3P-arkitektur. Därför är den relevant för stora UAV- och fastvingade tillämpningar som kräver betydande lagrad energi och samtidigt vill behålla större användbar effektmarginal.

19000 mAh 65E-plattformen fokuserar ännu mer på maximal missionsenergi och uthållighet. Den bör betraktas som ett specialiserat batteri för stora, effektiva UAV:er eller fastvingade system där luftfartyget kan bära ett energifokuserat paket med arton celler på ett produktivt sätt.

Inget av batterierna bör betraktas som en enkel kapacitetsuppgradering för ett mindre luftfartyg. Lastkapacitet, totalvikt, framdrivningens effektivitet, batterivolym och strömbehov bör alla utvärderas först.

4S-litiumjonbatterier för UAV:er

Ett 4S-litiumjonbatteri för UAV:er kan passa luftfartyg som är konstruerade kring ett elsystem med fyra seriekopplade celler. Kompakta 4S-paket kan stödja viktkänsliga luftfartyg, medan större parallellkonfigurationer ger mer lagrad energi för uthållighetsinriktade UAV:er och fastvingade plattformar.

Inom CNHL:s 21700-plattform sträcker sig 4S-kapaciteten från 5000 mAh- och 6350 mAh 1P-batterier till 10000 mAh- och 12700 mAh 2P-konfigurationer. 2P-batterierna är särskilt relevanta när högre missionsenergi och lastdelning i parallellkoppling motiverar de extra cellerna.

För användare som specifikt jämför 21700-plattformen, se sortimentet av 4S 21700-litiumjonbatterier.

6S Li-ion-batterier för UAV:er

6S Li-ion-batterier erbjuder det bredaste kapacitetsintervallet i den nuvarande CNHL 21700-plattformen, från kompakta 6S1P-batterier via 6S2P-konfigurationer för utökad uthållighet till stora 6S3P-energisystem.

Paketen 10000mAh och 12700mAh 6S2P utgör ett praktiskt mellanskikt för UAV-tillämpningar inom kartläggning, inspektion och fasta vingar, medan paketen 15000mAh och 19000mAh 6S3P riktar sig mot betydligt större plattformar där totala uppdragswattimmar blir ett centralt designkrav.

Jämför 6S 21700 Li-ion-batterier efter kapacitet, parallell konfiguration och kontakt vid design kring den nyare plattformen med cylindriska celler.

1P jämfört med 2P jämfört med 3P för UAV-batterier

Parallell konfiguration påverkar både den totala energin och batteripaketets användbara strömkapacitet. När ytterligare celler kopplas parallellt kan den elektriska belastningen fördelas mellan fler celler, men batteriet blir också större och tyngre.

Antalet parallella celler bör därför väljas som en del av luftfartygets energi- och viktbudget, snarare än att ses enbart som ett sätt att maximera kapaciteten.

50D jämfört med 65E för UAV-tillämpningar

Inom CNHL:s 21700-plattform erbjuder cellfamiljerna 50D och 65E två olika angreppssätt för UAV-batteridesign.

Riktningen med högre kapacitet, 65E, är inte automatiskt det bättre UAV-batteriet. Ett luftfartyg med högre strömbehov kan ha större nytta av 50D:s balans mellan effekt och energi, medan en mycket effektiv uppdragsplattform kan utnyttja den extra energi som 65E erbjuder bättre.

UAV-batteriers wattimmar jämfört med mAh

För planering av UAV-batterier är wattimmar ofta mer användbara än enbart mAh. Kapacitet i mAh beskriver laddningsmängd, medan wattimmar tar hänsyn till både batteriets kapacitet och spänning för att beskriva den nominellt lagrade energin.

Detta blir särskilt viktigt när olika antal S jämförs. Ett batteri på 10000 mAh vid en viss spänning innehåller inte samma mängd energi som ett batteri på 10000 mAh vid en annan spänning.

Uppdragsplaneringen bör därför ta hänsyn till användbara wattimmar tillsammans med reservkrav, faktisk driftström och vikten hos det färdiga batteriet.

Varför Wh/kg är viktigt för lång uthållighet hos UAV:er

Wh/kg beskriver den nominellt lagrade batterienergin i förhållande till batteriets massa. Det kan vara särskilt användbart vid UAV-konstruktion, eftersom varje gram batteri måste bäras av luftfarkosten.

Ett batteri med ett högre totalt Wh-värde kanske inte förbättrar uthålligheten om den motsvarande viktökningen gör att hovrings- eller marscheffekten ökar för mycket. Därför kan en ökad kapacitet så småningom ge avtagande avkastning.

Den användbara jämförelsen handlar därför inte bara om vilket batteri som lagrar mest energi, utan om vilket batteri som ger luftfarkosten den bästa kombinationen av uppdragsenergi, strömkapacitet och installerad massa.

Li-jonbatterier för UAV:er med fasta vingar

UAV:er med fasta vingar hör till de mest lämpade användningsområdena för energifokuserade Li-jonbatterier, eftersom effektiv aerodynamisk lyftkraft kan minska den effekt som krävs under normal marschflygning avsevärt jämfört med luftfarkoster som hovrar kontinuerligt.

Detta gör batteripaket med hög kapacitet särskilt intressanta för kartläggning, mätning och långdistansuppdrag med autonom drift. Större 2P- och 3P-batterier kan ge betydande uppdragsenergi när flygkroppen har tillräckligt med batteriutrymme och luftfarkosten kan bibehålla en lämplig tyngdpunkt.

Strömmen vid start, avfyrning och stigning måste fortfarande kontrolleras, eftersom dessa delar av uppdraget med högre effekt kan belasta batteriet betydligt mer än den jämna marschförbrukningen. För det bredare användningsområdet för flygplan med fasta vingar, se Li-jonbatterier för RC-flygplan och flygplan med fasta vingar.

Li-jonbatterier för multirotor-UAV:er

En multirotor måste kontinuerligt generera lyftkraft, vilket gör batterimassa och kontinuerlig ström särskilt viktiga. Därför ger ett större Li-jonbatteri inte automatiskt samma uthållighetsfördel som det kan ge i ett effektivt flygplan med fasta vingar.

Vid användning av Li-jon i en multirotor-UAV bör du jämföra hovringsströmmen vid den förväntade startvikten, behovet vid start och stigning, vindmarginalen, nyttolasten och batteriets temperatur. Större 2P- och 3P-paket är mest meningsfulla när luftfarkosten är särskilt utformad för den extra energin och massan.

Effektiva multirotorer för filmning och lång uthållighet kan vara lämpliga kandidater, medan mycket aggressiva system eller system med hög dragkraft kan kräva en batterikemi och batteripaketkonstruktion med större kapacitet för upprepad hög strömbelastning.

XT60 kontra XT90 Li-ion-batterier för UAV:er

CNHL Li-ion-batteripaket finns med olika kontakter så att de kan passa olika elektriska UAV-system. XT60 är vanlig i många effektiva drönar- och flygplanssystem med fasta vingar, medan XT90 ofta används i större UAV-installationer.

XT90 ska inte betraktas som en version med högre prestanda av ett i övrigt identiskt Li-ion-batteri. När cellmodell och S/P-konfiguration är oförändrade har cellerna samma grundläggande elektriska begränsningar. Välj kontakten utifrån hela UAV:ns kraftsystem.

18650 kontra 21700 för UAV-batterier

För UAV-tillämpningar är 18650 och 21700 tekniska cellformatsval snarare än separata användningskategorier. Båda kan vara lämpliga när det färdiga batteriet uppfyller luftfartygets krav på el, energi, vikt och mått.

Det mindre 18650-formatet kan vara användbart i kompakta batterikonstruktioner med cylindriska celler. Moderna 21700-celler har större intern volym och kan erbjuda högre kapacitet per cell eller andra avvägningar mellan energimängd och strömkapacitet.

Den korrekta jämförelsen bör därför utgå från det färdiga batteripaketets wattimmar, Wh/kg, strömkapacitet, mått och vikt i stället för att anta att ett cylindriskt format alltid är bättre för UAV-användning.

Li-ion kontra LiPo för UAV-tillämpningar

Ingen av kemierna är universellt bättre. Valet av UAV-batteri bör återspegla den elektriska belastningen och uppdragsprofilen i stället för att utgå från att lång uthållighet automatiskt kräver Li-ion eller att hög effekt automatiskt kräver LiPo.

Så väljer du ett Li-ion-batteri till en UAV

Jämför hela uppdraget och luftfartygets krav innan du väljer ett Li-ion-batteri till en UAV:

• Spänning / S-antal: bekräfta att det faktiska driftsspannets spänning överensstämmer med framdrivningssystemet.
• Ström vid hovring eller marschflygning: fastställ den normala kontinuerliga elektriska belastningen.
• Start- och stigningsbehov: ta hänsyn till de delar av uppdraget som kräver högre ström.
• Nyttolast: beräkna batteribehovet utifrån den avsedda driftsvikten, inte den tomma luftfartygsvikten.
• Kapacitet och wattimmar: jämför den totala energin för uppdraget, inte bara mAh.
• Wh/kg: överväg hur mycket energi som erhålls i förhållande till batteriets medförda massa.
• 1P, 2P eller 3P: balansera lagrad energi och lastfördelning mot storlek och vikt.
• Mått: kontrollera att batteriet passar i batterifacket eller monteringen och lämna tillräckligt med utrymme för kablar och luftflöde.
• Kontakt: anpassa XT60, XT90 eller en annan lämplig anslutning till UAV-systemet och kontrollera polariteten.
• Temperatur: håll batteriet inom det färdiga batteripaketets angivna temperaturgränser.
• Uppdragsreserv: planera inte för att förbruka hela den teoretiska batterikapaciteten under normal drift.

För den kompletta cylindriska batteriplattformen, utöver UAV-specifika produkter, kan du utforska CNHL:s Li-ion-batterisortiment. Den nyare cellformatsfamiljen finns också i vårt 21700 Li-ion-batterisortiment.

Laddning och säkerhet för Li-ion-batterier till UAV:er

Använd en laddare och ett laddningsläge som är lämpliga för det exakta Li-ion-batteriet. Följ den maximala laddningsspänningen och den rekommenderade laddningsströmmen som anges för det färdiga batteripaketet i stället för att anta att alla litiumbatterier använder identiska inställningar.

Batteriövervakningen och strategin för låg spänning bör också anpassas till det faktiska Li-ion-systemet. Återanvänd inte automatiskt varnings- eller frånkopplingsantaganden som utvecklats för en annan batterikemi utan att bekräfta att de är lämpliga för det valda batteripaketet.

Inspektera batteripaketet, kablaget, monteringen och kontakten före laddning eller användning. Använd inte ett batteri som är skadat, överhettat eller elektriskt avvikande, och överskrid aldrig de spännings-, ström- eller temperaturgränser som anges för det färdiga batteriet.

Vanliga frågor: Li-ion-batterier för UAV:er

Är litiumjonbatterier bra för UAV:er?

De kan vara ett utmärkt val för uthållighetsorienterade UAV:er där lagrad energi och uppdragets varaktighet är viktiga. Batteriet måste fortfarande ge tillräckligt med ström för normal drift, start, stigning och förändringar i nyttolast eller vindförhållanden.

Vilka UAV-tillämpningar passar bäst för Li-jonbatterier?

Kartläggning, mätning, inspektion, flygbilder och effektiva uppdrag med fasta vingar är områden där Li-jon är särskilt lämpligt. Plattformar med flera rotorer och lång uthållighet kan också dra nytta av det när hovringsströmmen och batteriets vikt är lämpliga.

Hur stor batterikapacitet behöver en UAV?

Det finns inget universellt kapacitetskrav. Välj batteri utifrån uppdragets wattimmar, driftström, nyttolast, luftfarkostens effektivitet, batteriets vikt och erforderlig reserv i stället för att välja det högsta tillgängliga mAh-talet.

Är 10000 mAh eller 12700 mAh bättre för en UAV?

Inget av dem är universellt bättre. Inom CNHL:s 21700-plattform erbjuder 10000 mAh 50D-inriktningen ett mer balanserat alternativ med avseende på effekt och energi, medan 12700 mAh 65E-inriktningen lägger större vikt vid maximal lagrad energi. Det rätta valet beror på strömbehov och uppdragets effektivitet.

Vad är Li-jonbatterier på 15000 mAh och 19000 mAh avsedda för?

Detta är stora 6S3P-batterikonfigurationer avsedda för uthållighetsorienterade luftfarkoster och UAV-system med betydande energibehov. Arkitekturen med arton celler ger en betydande mängd lagrad energi men också en betydande batterivikt, så luftfarkosten måste vara konstruerad för att bära dem effektivt.

Är 21700 bättre än 18650 för UAV-batterier?

Inte automatiskt. Detta är val av cellformat. Jämför det faktiska batteriets wattimmar, vikt, strömkapacitet, mått och energi-vikt-förhållande i stället för att välja enbart utifrån cellformat.

Är XT90 bättre än XT60 för ett UAV-batteri?

Inte automatiskt. XT90 är vanligt i större UAV-system, medan XT60 används i stor utsträckning i många effektiva drönare och flygplan med fasta vingar. Välj utifrån elsystemet och strömkravet; att byta kontaktdon ökar inte kapaciteten hos cellerna inuti batteriet.

Ger ett UAV-batteri med högre kapacitet alltid längre flygtid?

Nej. Högre kapacitet ger mer energi men ökar också batteriets vikt. Flyg- eller uppdragstiden förbättras bara när luftfarkosten kan bära det extra batteriet tillräckligt effektivt för att den ytterligare lagrade energin ska överväga det ökade effektbehovet.

Kan ett Li-jonbatteri för UAV ersätta ett LiPo-batteri?

Anta inte att direkt utbytbarhet kan avgöras enbart utifrån spänning, antal S eller kontaktdon. Jämför faktiskt spänningsintervall, kontinuerligt och maximalt strömuttag, batteriets vikt, mått, laddningskrav, beteende vid låg spänning och termiska gränser innan du byter batterikemi.