كيفية تصنيف بطاريات الطائرات بدون طيار حسب معايير مختلفة؟

مع استمرار توسع تطبيقات الطائرات بدون طيار - بدءًا من التصوير الجوي للمستهلك وحماية المحاصيل الزراعية وحتى عمليات التفتيش الصناعي والإنقاذ في حالات الطوارئ - أصبحت المتطلبات المتباينة على مصدر الطاقة الأساسي للطائرات بدون طيار - البطاريات - واضحة بشكل متزايد. يتيح فهم معايير التصنيف لبطاريات الطائرات بدون طيار التعرف السريع على المنتجات التي تلبي الاحتياجات المحددة. اليوم، سنقوم بتشريحبطارية الطائرة بدون طيارفئات من أبعاد تصنيف مختلفة، مع توضيح الخصائص الأساسية والتطبيقات المناسبة لكل نوع من أنواع البطاريات.

I. التصنيف حسب التركيب الكيميائي: أساس الأداء الأساسي للبطارية

1. بطارية ليثيوم بوليمر (LiPo):

تهيمن بطاريات الليثيوم بوليمر على طائرات التصوير الجوي الاستهلاكية بدون طيار نظرًا لمزاياها المزدوجة المتمثلة في "كثافة الطاقة العالية + التصميم خفيف الوزن".

تشمل الميزات الرئيسية كثافة طاقة تصل إلى 250-400 واط ساعة/كجم، ووزن أقل بنسبة 30% من البطاريات التقليدية ذات السعة المكافئة، وزيادة القدرة على التحمل بشكل كبير. تسمح عبوات الحقيبة المرنة الخاصة بها بأشكال مخصصة - مثل التصميمات الرفيعة أو غير المنتظمة - لتناسب طائرات الكاميرا الجوية المدمجة بشكل مثالي.

2. بطاريات ليثيوم أيون (Li-ion):

تتفوق بطاريات الليثيوم أيون في دورة حياة أطول، وتكلفة أقل، وأمان فائق. يصل عدد دوراتها إلى 500-1000 مرة - 1.5 إلى 2 مرة من بطاريات الليثيوم بوليمر - مما يجعلها مثالية للطائرات بدون طيار الصناعية التي تتطلب عمليات عالية التردد، مثل التسليم اللوجستي وطائرات بدون طيار لفحص الطاقة على المدى الطويل.

وتشمل عيوبها كثافة طاقة أقل قليلاً (حوالي 200-300 واط ساعة/كجم) ووزن أعلى نسبيًا، مما يجعلها أكثر ملاءمة للسيناريوهات التي تعطي الأولوية للتحمل المستقر على قابلية النقل.

3. بطاريات هيدريد النيكل والمعدن (Ni-MH):

تُظهر بطاريات Ni-MH مرونة بيئية فائقة في الظروف القاسية مثل درجات الحرارة المنخفضة والرطوبة العالية. وهي تعمل بثبات بين -30 درجة مئوية و60 درجة مئوية وتفتقر إلى تأثير الذاكرة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الطائرات بدون طيار المتخصصة مثل الأبحاث القطبية ومهام الإنقاذ على ارتفاعات عالية. ومع ذلك، تتمتع بطاريات Ni-MH بكثافة طاقة منخفضة (فقط 60-120 واط ساعة/كجم)، وهي ثقيلة، وتوفر قدرة تحمل قصيرة، وتظهر تفريغًا ذاتيًا (حوالي 10%-15% شهريًا). تُستخدم حاليًا بشكل أساسي كبطاريات احتياطية للتطبيقات المتخصصة، ويتم استبدالها تدريجيًا ببطاريات الليثيوم عالية الأداء.

ثانيا. التصنيف حسب البنية المادية: التكيف مع النماذج المختلفة

1. البطاريات المخصصة:

غالبًا ما تتطلب النماذج المتخصصة مثل الطائرات بدون طيار لحماية المحاصيل الزراعية وطائرات التفتيش الصناعية الكبيرة بطاريات مخصصة نظرًا للقيود الفريدة لمساحة هيكل الطائرة ومتطلبات الحمولة.

توفر البطاريات المخصصة توافقًا فائقًا واستغلالًا للطاقة ولكنها تفتقر إلى تعدد الاستخدامات. ولا يمكن استبدالها عبر ماركات أو نماذج مختلفة للطائرات بدون طيار، مما يستلزم بدائل محددة لكل تصميم، مما يزيد من تكاليف الصيانة.

2. البطاريات الموحدة: "الاختيار العالمي" للأسواق الاستهلاكية

تعطي طائرات التصوير الجوي بدون طيار المخصصة للمستهلكين الأولوية للاستبدال سهل الاستخدام، وذلك باستخدام البطاريات القياسية في الغالب. تتميز هذه الأشكال الموحدة ومواصفات الواجهة العالمية.

ثالثا. التصنيف حسب مواصفات الجهد: مطابقة متطلبات طاقة الطائرة بدون طيار

تتطلب قوى محرك الطائرة بدون طيار المختلفة جهدًا متفاوتًا للبطارية. حسب مواصفات الجهد، يتم تصنيف البطاريات إلى وحدات خلية واحدة ومجموعات متعددة السلاسل:

1. بطاريات أحادية الخلية: صغيرة الحجم وخفيفة الوزن، تعمل هذه البطاريات على تشغيل الطائرات بدون طيار بشكل فردي. إنها توفر تكلفة منخفضة واستبدالًا سهلاً ولكنها توفر زمن طيران محدود (عادةً 5-15 دقيقة).

2. البطاريات المركبة متعددة السلسلة: تتطلب الطائرات بدون طيار متوسطة إلى كبيرة الحجم (على سبيل المثال، طائرات بدون طيار لرش المحاصيل، وطائرات بدون طيار للخدمات اللوجستية) قوة محرك أعلى. يتم توصيل العديد من البطاريات أحادية الخلية على التوالي لزيادة الجهد، وتشكيل "بطاريات مركبة متعددة السلسلة".

يمكن تعديل جهد وقدرة البطاريات متعددة السلاسل حسب الحاجة. على سبيل المثال، تناسب بطارية السلسلة 6 طائرات بدون طيار للتصوير الجوي متوسطة الحجم (تحمل 20-30 دقيقة)، بينما تناسب بطارية 14 سلسلة طائرات بدون طيار زراعية كبيرة (تحمل 40-60 دقيقة).

رابعا. التصنيف حسب سيناريو التطبيق: التوافق مع الاحتياجات العملية

1. البطاريات الاستهلاكية: خفيفة الوزن ومتينة

من خلال التركيز على خفة الوزن وقابلية النقل، تتميز هذه الأجهزة عادةً بقدرات تتراوح من 2000 إلى 5000 مللي أمبير في الساعة، وفولتية تتراوح من 11.1 إلى 14.8 فولت، وأوقات طيران تتراوح من 15 إلى 30 دقيقة، وتدعم الشحن السريع.

2. البطاريات الزراعية: ذات قدرة عالية ومقاومة للعوامل الجوية

تتجاوز السعة عادةً 10000 مللي أمبير في الساعة، ويتراوح الجهد الكهربي من 22.2 إلى 51.8 فولت، ويتميز بخصائص مقاومة للماء والغبار والصدمات (تصنيف الحماية IP67). مصمم لتحمل الطين والماء والغبار في الظروف الميدانية، مع مدة تشغيل تتراوح من 30 إلى 60 دقيقة.

3. بطاريات الطوارئ: البيئات القاسية

تحمل درجة حرارة واسعة (-30 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية)، ويتميز بمقاومة الصدمات والحماية من التآكل. تتضمن بعض النماذج حاويات مقاومة للانفجار، مما يجعلها مناسبة لسيناريوهات مثل الإنقاذ من الزلازل ومكافحة حرائق الغابات. أنها توفر إمدادات طاقة مستقرة في الظروف القاسية.

4. البطاريات الصناعية: دورة حياة طويلة وثبات عالي

عمر دورة طويل (800-1200 دورة)، يدعم التفريغ عالي التيار (معدل تفريغ 10-20 درجة مئوية)، مناسب للعمليات عالية التردد مثل التسليم اللوجستي، وفحص خطوط الكهرباء، ومراقبة خطوط أنابيب النفط/الغاز.

خاتمة

مع تقدم تكنولوجيا الطائرات بدون طيار، تستمر تصنيفات البطاريات في التحسين. على سبيل المثال، تدخل بطاريات الحالة الصلبة الجديدة تدريجيًا إلى السوق الاستهلاكية وقد تظهر كفئة تصنيف جديدة في المستقبل. إن فهم معايير تصنيف البطاريات لا يساعد المستخدمين على اختيار المنتجات بدقة فحسب، بل يعزز أيضًا فهم منطق المطابقة بين أداء البطارية وتطبيقات الطائرات بدون طيار، مما يتيح تشغيل الطائرات بدون طيار بشكل أكثر كفاءة وأكثر أمانًا.