Kako upravljati in vzdrževati polprevodniške baterije na dronih?

Trg se hitro odmika od tradicionalnih baterijskih sistemov LiPo in Li-ion, saj komercialni, industrijski in podjetniški UAV-ji zahtevajo večjo vzdržljivost, večjo varnost, širšo temperaturno toleranco in večjo zanesljivost.

Polprevodniške baterijena brezpilotnih letalih so zaradi tega premika pridobili pozornost kot naslednja generacija visoko zmogljivih zračnih energetskih sistemov.

V primerjavi z običajnimi kemikalijami polprevodniške baterije ponujajo večjo energijsko gostoto, daljšo življenjsko dobo in boljšo toplotno stabilnost.

Toda brez ustreznega upravljanja, spremljanja in vzdrževanja tudi najbolj izpopolnjena polprevodniška baterija ne more delovati najbolje.

Predvideno življenjsko dobo baterije – ali zgodnjo odpoved – določajo številni dejavniki, vključno s temperaturo, načinom polnjenja, vzorci praznjenja, pogoji shranjevanja in, kar je najpomembnejše, naprednim sistemom za upravljanje baterije (BMS).

Kaj so polprevodniške baterije za drone?

Polprevodniške baterije za droneso sofisticirane baterije na osnovi litija, ki uporabljajo trdne elektrolite, kot so sulfidni, oksidni ali polimerni materiali namesto običajnega tekočega ali gelastega elektrolita.

Tesnejše pakiranje celic omogoča ta trdni elektrolit, ki prav tako zmanjša tveganje toplotnega uhajanja in ustavi notranje uhajanje.

Ključne značilnosti vključujejo:

Večja energijska gostota – pogosto 30–50 % večji potencial kot sodobni sistemi s tekočim elektrolitom.

Odlična toplotna stabilnost – izboljšana varnost in zmogljivost pri ekstremni vročini ali mrazu.

Daljša življenjska doba cikla – številni modeli lahko presežejo 1000+ ciklov z manjšim upadom zmogljivosti.

Zmanjšano tveganje požara – brez vnetljivega tekočega elektrolita bistveno izboljša operativno varnost UAV.

Zaradi teh lastnosti so polprevodniške baterije na brezpilotnih letalih idealne za zračne ploščadi z velikimi zahtevami, kot so dostavna brezpilotna letala, sistemi za odzivanje v sili in dolgotrajna inšpekcijska brezpilotna letala.

Katere vrste baterij za drone obstajajo danes?

Primerjava različnih vrst baterij je bistvenega pomena za razumevanje pomena polprevodniške tehnologije.

1. LiPo (litijeve polimerne) baterije

Visoka stopnja praznjenja

Lahka

Pogosto se uporablja v brezpilotnih letalih za hobi in potrošniške namene

Slabosti: nabrekanje, nevarnost požara, krajša življenjska doba

2. Li-ionske (cilindrične/vrečaste) baterije

Večja gostota energije kot LiPo

Boljša dolgoživost

Slabosti: nižje stopnje praznjenja, nevarnost toplotnega uhajanja

3. Polprevodniške baterije

Najvišja potencialna gostota energije

Dolga življenjska doba cikla

Vrhunska stabilnost in varnost

Trenutno višji stroški, vendar hitro padajo

Polprevodniške baterije na dronih ponujajo najboljšo kombinacijo vzdržljivosti, varnosti in dolgoročne stroškovne učinkovitosti med temi izbirami, zlasti za operacije poslovnega letalstva.

Zakaj potrebujemo polprevodniške baterije za drone?

Industrija brezpilotnih letal ima koristi od LiPo in Li-ion tehnologije že več kot deset let, toda ko postajajo naloge UAV bolj zapletene, so njihove omejitve postale bolj očitne.

1. Omejen čas letenja

Baterije s tekočim elektrolitom ne morejo vzdržati dolgih časov letenja brez dodajanja teže in prostornine.

2. Varnostna tveganja

Za pakete LiPo ostajajo resna tveganja otekline, vbodi, požar in toplotni odtok.

3. Kratka življenjska doba

LiPo baterije se opazno poslabšajo po 150–300 ciklih, kar poveča operativne stroške.

4. Temperaturna občutljivost

Ekstremni mraz zmanjša zmogljivost; ekstremna vročina pospeši razgradnjo.

5. Počasne stopnje polnjenja za brezpilotna letala Endurance

LiPo/Li-ion celice se med hitrim polnjenjem hitro segrejejo, kar je problem industrijskih dronov.

V primerjavi z običajnimi kemikalijami polprevodniške baterije ponujajo večjo energijsko gostoto, daljšo življenjsko dobo in boljšo toplotno stabilnost.