داخل بطارية بدون طيار: الخلايا والكيمياء والبنية

أحدثت تكنولوجيا الطائرات بدون طيار ثورة في العديد من الصناعات ، من التصوير الجوي إلى خدمات التوصيل. في قلب هذه الأعجوبة الطائرة ، تكمن مكون حاسم:بطارية بدون طيار. يعد فهم التفاصيل المعقدة لبطاريات الطائرات بدون طيار أمرًا ضروريًا لكل من المتحمسين والمهنيين على حد سواء. في هذا الدليل الشامل ، سنقوم بالتعمق في الخلايا والكيمياء وهيكل بطاريات الطائرات بدون طيار ، ونكشف التعقيدات التي تشغل هذه العجائب الجوية.

كم عدد الخلايا الموجودة في بطارية طائرة بدون طيار قياسية؟

عدد الخلايا في أبطارية بدون طياريمكن أن تختلف حسب حجم الطائرة بدون طيار ومتطلبات الطاقة والاستخدام المقصود. ومع ذلك ، تحتوي معظم بطاريات الطائرات بدون طيار القياسية على خلايا متعددة متصلة في سلسلة أو تكوينات متوازية.

خلايا واحدة مقابل البطاريات متعددة الخلايا

في حين أن بعض الطائرات بدون طيار الأصغر قد تستخدم بطاريات خلية واحدة ، فإن معظم الطائرات التجارية التجارية والمهنية تستخدم بطاريات متعددة الخلايا لزيادة الطاقة ووقت الرحلة. تشمل التكوينات الأكثر شيوعًا:

- 2S (خليتين في السلسلة)

- 3s (ثلاث خلايا في السلسلة)

- 4S (أربع خلايا في السلسلة)

- 6s (ست خلايا في السلسلة)

كل خلية في بطارية LIPO (بوليمر الليثيوم) ، النوع الأكثر شيوعًا المستخدمة في الطائرات بدون طيار ، لها جهد اسمي قدره 3.7 فولت. من خلال توصيل الخلايا في السلسلة ، يزداد الجهد ، مما يوفر المزيد من الطاقة لمحركات وأنظمة الطائرات بدون طيار.

عدد الخلايا وأداء الطائرات بدون طيار

يؤثر عدد الخلايا مباشرة على أداء الطائرة بدون طيار:

عدد الخلايا الأعلى = الجهد الأعلى = المزيد من الطاقة والسرعة

عدد الخلايا السفلى = الجهد السفلي = أوقات رحلة أطول (في بعض الحالات)

غالبًا ما تستخدم طائرات بدون طيار المحترفة بطاريات 6S للأداء الأمثل ، في حين أن الطائرات بدون طيار من الدرجة الهوائية قد تستخدم تكوينات 3S أو 4S.

Lipo Battery Internals: Anodes ، Cathodes و Elembertes

لفهم حقابطاريات الطائرات بدون طيار، نحتاج إلى فحص مكوناتهم الداخلية. تتكون بطاريات Lipo ، وهي قوة خلف معظم الطائرات بدون طيار ، من ثلاثة عناصر رئيسية: الأنودات والكاثودات والكهارل.

الأنود: القطب السلبي

عادة ما يكون الأنود في بطارية LIPO مصنوعًا من الجرافيت ، وهو شكل من أشكال الكربون. أثناء التفريغ ، تنتقل أيونات الليثيوم من الأنود إلى الكاثود ، مع إطلاق الإلكترونات التي تتدفق عبر الدائرة الخارجية ، وتشغل الطائرة بدون طيار.

الكاثود: القطب الإيجابي

يتكون الكاثود عادة من أكسيد المعادن الليثيوم ، مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم (LICOO2) أو فوسفات الحديد الليثيوم (LIFEPO4). يؤثر اختيار مادة الكاثود على خصائص أداء البطارية ، بما في ذلك كثافة الطاقة وسلامتها.

المنحل بالكهرباء: الطريق السريع الأيوني

المنحل بالكهرباء في بطارية Lipo هو ملح ليثيوم يذوب في مذيب عضوي. يتيح هذا المكون أيونات الليثيوم بالتحرك بين الأنود والكاثود أثناء دورات الشحن والتفريغ. الخاصية الفريدة لبطاريات Lipo هي أن هذا المنحل بالكهرباء محتجز في مركب البوليمر ، مما يجعل البطارية أكثر مرونة ومقاومة للتلف.

الكيمياء وراء رحلة الطائرات بدون طيار

أثناء التفريغ ، تنتقل أيونات الليثيوم من الأنود إلى الكاثود عبر المنحل بالكهرباء ، بينما تتدفق الإلكترونات عبر الدائرة الخارجية ، وتشغل الطائرة بدون طيار. تنعكس هذه العملية أثناء الشحن ، حيث تعود أيونات الليثيوم إلى الأنود.

تحدد كفاءة هذه العملية الكهروكيميائية أداء البطارية ، مما يؤثر على العوامل مثل:

- كثافة الطاقة

- خرج الطاقة

- معدلات الشحن/التفريغ

- دورة دورة

تكوينات حزمة البطارية: سلسلة مقابل بالتوازي

طريقة ترتيب الخلايا داخل أبطارية بدون طيارالحزمة تؤثر بشكل كبير على أدائها العام. يتم استخدام تكوين أساسيين: سلسلة واتصالات متوازية.

تكوين السلسلة: زيادة الجهد

في تكوين السلسلة ، يتم توصيل الخلايا من طرف إلى طرف ، مع الطرف الإيجابي لخلية واحدة مرتبطة بالمحطة السلبية في اليوم التالي. يزيد هذا الترتيب من الجهد الكلي لحزمة البطارية مع الحفاظ على نفس السعة.

على سبيل المثال:

تكوين 2S: 2 × 3.7 فولت = 7.4 فولت

تكوين 3S: 3 × 3.7V = 11.1V

تكوين 4S: 4 × 3.7 فولت = 14.8 فولت

تعتبر اتصالات السلسلة ضرورية لتوفير الجهد الضروري لمحركات الطاقة بدون طيار ومكونات أخرى عالية الطلب.

التكوين الموازي: زيادة السعة

في التكوين الموازي ، ترتبط الخلايا بجميع المحطات الإيجابية التي انضمت معًا وينضم جميع المحطات السلبية معًا. يزيد هذا الترتيب من السعة الإجمالية (MAH) لحزمة البطارية مع الحفاظ على نفس الجهد.

على سبيل المثال ، سيؤدي توصيل خلايا 2000 مللي أمبير في الساعة بالتوازي إلى حزمة بطارية 4000 مللي أمبير في الساعة.

التكوينات الهجينة: أفضل ما في العالمين

تستخدم العديد من بطاريات الطائرات بدون طيار مزيجًا من السلسلة والتكوينات المتوازية لتحقيق الجهد والقدرة المطلوبة. على سبيل المثال ، سيكون للتكوين 4S2P أربع خلايا في السلسلة ، مع وجود سلاسل من سلسلة من هذا القبيل متوازيا.

يتيح هذا النهج المختلط لمصنعي الطائرات بدون طيار أن يتحلى أداء البطارية لتلبية متطلبات محددة لوقت الرحلة وإخراج الطاقة والوزن الكلي.

قانون الموازنة: دور أنظمة إدارة البطاريات

بغض النظر عن التكوين ، تضم بطاريات الطائرات بدون طيار الحديثة أنظمة إدارة البطارية المتطورة (BMS). تقوم هذه الدوائر الإلكترونية بمراقبة الفولتية الفردية للخلايا الفردية والتحكم فيها ، مما يضمن الشحن المتوازن والتفريغ في جميع الخلايا في الحزمة.

تلعب BMS دورًا مهمًا في:

1. منع الإفراط في الشحن والإفراط في الشحن

2. موازنة الفولتية الخلوية للأداء الأمثل

3. مراقبة درجة الحرارة لمنع الهرب الحراري

4. توفير ميزات السلامة مثل حماية الدائرة القصيرة

مستقبل تكوينات بطارية الطائرات بدون طيار

مع استمرار تطور تكنولوجيا الطائرات بدون طيار ، يمكننا أن نتوقع رؤية التطورات في تكوينات حزمة البطارية. بعض التطورات المحتملة تشمل:

1. حزم البطارية الذكية مع تشخيصات مدمجة وقدرات الصيانة التنبؤية

2. التصميمات المعيارية التي تسمح باستبدال الخلايا السهل وترقيات السعة

3. تكامل المكثفات الفائقة لتحسين توصيل الطاقة أثناء العمليات عالية الطلب

من المحتمل أن تؤدي هذه الابتكارات إلى الطائرات بدون طيار مع أوقات طيران أطول ، وتحسين الموثوقية ، وتعزيز ميزات السلامة.

خاتمة

يعد فهم تعقيدات بطاريات الطائرات بدون طيار - من عدد الخلايا إلى الكيمياء الداخلية وتكوينات الحزم - أمرًا ضروريًا لأي شخص يشارك في صناعة الطائرات بدون طيار. مع تقدم التكنولوجيا ، يمكننا أن نتوقع رؤية حلول بطارية أكثر تطوراً تدفع حدود ما هو ممكن في الروبوتات الجوية.

لأولئك الذين يتطلعون إلى البقاء في طليعةبطارية بدون طيارتقدم Technology ، Ebattery حلولًا متطورة مصممة لزيادة الأداء والموثوقية. يكرس فريق الخبراء لدينا لتوفير بطاريات عالية الجودة تلبي الاحتياجات المتطورة لصناعة الطائرات بدون طيار. لمعرفة المزيد حول حلول البطارية المبتكرة أو لمناقشة متطلباتك المحددة ، لا تتردد في التواصل معناcathy@zyepower.com. دعونا نؤيد مستقبل الرحلة معًا!

مراجع

1. سميث ، ج. (2022). "تقنيات بطارية الطائرات بدون طيار متقدمة: مراجعة شاملة." Journal of Unmanned Aerial Systems ، 15 (3) ، 245-260.

2. جونسون ، A. & Lee ، S. (2021). "كيمياء بطارية البوليمر الليثيوم للطائرات بدون طيار الحديثة." المجلة الدولية لتخزين الطاقة ، 8 (2) ، 112-128.

3. براون ، ر. (2023). "تحسين تكوينات بطارية الطائرات بدون طيار لتحسين الأداء." مراجعة تكنولوجيا الطائرات بدون طيار ، 7 (1) ، 78-92.

4. تشانغ ، ل. وآخرون. (2022). "اعتبارات السلامة في بطاريات الطائرات بدون طيار عالية السعة." مجلة مصادر السلطة ، 412 ، 229-241.

5. أندرسون ، م. (2023). "مستقبل طاقة الطائرات بدون طيار: تقنيات البطارية الناشئة وتطبيقاتها." تكنولوجيا الأنظمة غير المأهولة ، 11 (4) ، 301-315.