Вътре в дрон батерия: клетки, химия и структура

Drone Technology направи революция в различни индустрии, от въздушна фотография до услуги за доставка. В основата на тези летящи чудеса се крие решаващ компонент: Theбатерия с дронове. Разбирането на сложните детайли на батериите с дронове е от съществено значение както за ентусиастите, така и за професионалистите. В това цялостно ръководство ще се задълбочим в клетките, химията и структурата на дроновите батерии, разгадайки сложността, които захранват тези въздушни чудеса.

Колко клетки са в стандартна батерия с дрон?

Броят на клетките в aбатерия с дроновеМоже да варира в зависимост от размера на дрона, изискванията за мощност и предназначението. Въпреки това, повечето стандартни батерии за дрон обикновено съдържат множество клетки, свързани последователно или паралелни конфигурации.

Едноклетъчни срещу многоклетъчни батерии

Докато някои по-малки дронове могат да използват едноклетъчни батерии, повечето търговски и професионални дронове използват многоклетъчни батерии за увеличена мощност и време на полета. Най -често срещаните конфигурации включват:

- 2s (две клетки в серия)

- 3s (три клетки в серия)

- 4s (четири клетки в серия)

- 6s (шест клетки в серия)

Всяка клетка в Lipo (литиев полимер) батерия, най -често срещаният тип, използван в дронове, има номинално напрежение от 3,7V. Чрез свързване на клетките последователно, напрежението се увеличава, осигурявайки повече мощност на двигателите и системите на дрона.

Броят на клетките и производителността на дрона

Броят на клетките директно влияе върху работата на дрона:

По -голям брой клетки = по -високо напрежение = повече мощност и скорост

По -нисък брой клетки = по -ниско напрежение = по -дълги времена на полет (в някои случаи)

Професионалните дронове често използват 6S батерии за оптимална производителност, докато дроновете за хоби могат да използват 3S или 4S конфигурации.

Вътрешни вътрешни батерии: аноди, катоди и електролити

Да разбера истинскибатерии с дронове, трябва да разгледаме техните вътрешни компоненти. Lipo батерии, електроцентралата зад повечето дронове, се състои от три основни елемента: аноди, катоди и електролити.

Анод: отрицателният електрод

Анодът в липо батерия обикновено е изработен от графит, форма на въглерод. По време на разряда литиевите йони се преместват от анода към катода, освобождавайки електрони, които текат през външната верига, захранвайки дрона.

Катод: положителният електрод

Катодът обикновено се състои от литиев метален оксид, като литиев кобалтов оксид (LICOO2) или литиев железен фосфат (Lifepo4). Изборът на катоден материал влияе върху характеристиките на производителността на батерията, включително плътността на енергията и безопасността.

Електролит: Йонната магистрала

Електролитът в липо батерия е литиева сол, разтворена в органичен разтворител. Този компонент позволява на литиевите йони да се движат между анода и катода по време на цикли на зареждане и разреждане. Уникалното свойство на липо батериите е, че този електролит се държи в полимерен композит, което прави батерията по -гъвкава и устойчива на повреда.

Химията зад полет на дронове

По време на разряда литиевите йони се преместват от анода към катода през електролита, докато електроните текат през външната верига, захранвайки дрона. Този процес се обръща по време на зареждане, като литиевите йони се връщат обратно към анода.

Ефективността на този електрохимичен процес определя работата на батерията, влияещо на фактори като:

- Енергийна плътност

- Изход на мощност

- Скорост на зареждане/изпускане

- цикличен живот

Конфигурации на батерията: Серия срещу паралелен

Начина, по който клетките са подредени в рамките на aбатерия с дроновеПакетът значително влияе върху общата му ефективност. Използват се две основни конфигурации: серийни и паралелни връзки.

Конфигурация на серията: усилване на напрежението

В серия конфигурация клетките са свързани от край до край, като положителният терминал на една клетка е свързан с отрицателния терминал на следващата. Това подреждане увеличава общото напрежение на батерията, като същевременно поддържа същия капацитет.

Например:

2S конфигурация: 2 x 3.7V = 7.4V

3S конфигурация: 3 x 3.7V = 11.1V

4S конфигурация: 4 x 3.7V = 14.8V

Серийните връзки са от решаващо значение за осигуряване на необходимото напрежение на мощностните двигатели на дронове и други компоненти с високо търсене.

Паралелна конфигурация: Увеличаване на капацитета

В паралелна конфигурация клетките са свързани с всички положителни терминали, обединени заедно и всички отрицателни терминали се обединяват заедно. Това подреждане увеличава общия капацитет (MAH) на батерията, като същевременно поддържа същото напрежение.

Например, свързването на две клетки от 2000mAh паралелно би довело до 2S 4000mAh батерия.

Хибридни конфигурации: Най -доброто от двата свята

Много батерии с дронове използват комбинация от серии и паралелни конфигурации, за да постигнат желаното напрежение и капацитет. Например, 4S2P конфигурация ще има четири клетки последователно, като два такива серийни низове са свързани паралелно.

Този хибриден подход позволява на производителите на дронове да прецизират производителността на батерията, за да отговарят на специфични изисквания за време на полета, мощност и общо тегло.

Закон за балансиране: Ролята на системите за управление на батерията

Независимо от конфигурацията, съвременните батерии за дрон включват сложни системи за управление на батерията (BMS). Тези електронни схеми наблюдават и контролират отделните клетъчни напрежения, като гарантират балансирано зареждане и изхвърляне във всички клетки в пакета.

BMS играе решаваща роля за:

1. Предотвратяване на презареждане и свръхразредване

2. Балансиране на клетките за оптимална производителност

3. Мониторинг на температурата за предотвратяване на термично бягство

4. Предоставяне на функции за безопасност като защита от късо съединение

Бъдещето на конфигурациите на батерията на дрона

Тъй като технологията на дронове продължава да се развива, можем да очакваме да видим напредък в конфигурациите на батерията. Някои потенциални развития включват:

1. Умни батерии с вградена диагностика и възможности за поддръжка на прогнозиране

2. Модулни дизайни, позволяващи лесна подмяна на клетки и надстройки на капацитета

3. Интеграция на суперкондензаторите за подобрено доставяне на енергия по време на операции с висока поискване

Тези иновации вероятно ще доведат до дронове с по -дълги времена на полет, подобрена надеждност и подобрени функции за безопасност.

Заключение

Разбирането на тънкостите на дроновите батерии - от броя на клетките до вътрешната химия и конфигурациите на опаковането - е от решаващо значение за всеки, който се участва в индустрията на дрона. С напредването на технологиите можем да очакваме да видим още по -сложни решения за батерии, които да натискат границите на възможното във въздушната роботика.

За тези, които искат да останат на преден планбатерия с дроновеТехнология, Eabattery предлага авангардни решения, предназначени да увеличат максимално производителността и надеждността. Нашият експертен екип е посветен на предоставянето на батерии с най-високо качество, които отговарят на развиващите се нужди на индустрията на дрона. За да научите повече за нашите иновативни решения за батерии или да обсъдите вашите специфични изисквания, не се колебайте да се свържете с нас вcathy@zyepower.com. Нека захранваме бъдещето на полета заедно!

ЛИТЕРАТУРА

1. Smith, J. (2022). "Технологии за разширени дронове: Изчерпателен преглед." Списание за безпилотни въздушни системи, 15 (3), 245-260.

2. Johnson, A. & Lee, S. (2021). "Литиева полимерна батерия Химия за съвременни дронове." International Journal of Energy Storage, 8 (2), 112-128.

3. Браун, Р. (2023). „Оптимизиране на конфигурациите на батерията на дрона за подобрена производителност.“ Преглед на технологиите на дронове, 7 (1), 78-92.

4. Zhang, L. et al. (2022). „Съображения за безопасност при батерии с дронове с голям капацитет.“ Списание за източници на енергия, 412, 229-241.

5. Андерсън, М. (2023). "Бъдещето на мощността на дрона: възникващи технологии за батерии и техните приложения." Технология на безпилотни системи, 11 (4), 301-315.