كيفية إدارة وصيانة بطاريات الحالة الصلبة على الطائرات بدون طيار؟

يبتعد السوق بسرعة عن أنظمة بطاريات LiPo وLi-ion التقليدية، حيث تتطلب الطائرات بدون طيار التجارية والصناعية وعلى مستوى المؤسسات زيادة في التحمل، وتعزيز السلامة، وتحمل درجات الحرارة على نطاق أوسع، وزيادة الاعتمادية.

بطاريات الحالة الصلبةاكتسبت الطائرات بدون طيار الاهتمام باعتبارها الجيل القادم من أنظمة الطاقة الجوية عالية الأداء نتيجة لهذا التحول.

بالمقارنة مع الكيمياء التقليدية، توفر بطاريات الحالة الصلبة كثافة طاقة أكبر، ودورة حياة أطول، واستقرارًا حراريًا أفضل.

ولكن من دون الإدارة والمراقبة والصيانة المناسبة، لا يمكن حتى لبطارية الحالة الصلبة الأكثر تطوراً أن تعمل بأفضل حالاتها.

يتم تحديد العمر المتوقع للبطارية - أو الفشل المبكر - من خلال عدد من العوامل، بما في ذلك درجة الحرارة، وطريقة الشحن، وأنماط التفريغ، وظروف التخزين، والأهم من ذلك، نظام إدارة البطارية المتقدم (BMS).

ما هي بطاريات الطائرات بدون طيار ذات الحالة الصلبة؟

بطاريات الطائرات بدون طيار ذات الحالة الصلبةهي بطاريات متطورة تعتمد على الليثيوم وتستخدم إلكتروليتات صلبة مثل الكبريتيد أو الأكسيد أو مواد البوليمر بدلاً من السائل التقليدي أو الإلكتروليت الهلامي.

أصبح تعبئة الخلايا أكثر إحكامًا بفضل هذا المنحل بالكهرباء الصلب، مما يقلل أيضًا من خطر الهروب الحراري ويوقف التسرب الداخلي.

تشمل الخصائص الرئيسية ما يلي:

كثافة طاقة أعلى - غالبًا ما تكون إمكاناتها أكبر بنسبة 30-50٪ من أنظمة الإلكتروليت السائل المعاصرة.

استقرار حراري ممتاز - تعزيز السلامة والأداء في الحرارة الشديدة أو البرودة.

عمر دورة أطول - يمكن أن تتجاوز العديد من التصميمات أكثر من 1000 دورة مع انخفاض أقل في السعة.

تقليل مخاطر الحريق - لا يوجد سائل إلكتروليت قابل للاشتعال مما يحسن بشكل كبير السلامة التشغيلية للطائرات بدون طيار.

هذه الصفات تجعل بطاريات الحالة الصلبة الموجودة على الطائرات بدون طيار مثالية للمنصات الجوية عالية الطلب، مثل طائرات التوصيل بدون طيار، وأنظمة الاستجابة للطوارئ، وطائرات التفتيش بدون طيار طويلة التحمل.

ما هي أنواع بطاريات الطائرات بدون طيار الموجودة اليوم؟

تعد مقارنة أنواع البطاريات المختلفة أمرًا ضروريًا لفهم أهمية تقنية الحالة الصلبة.

1. بطاريات ليبو (ليثيوم بوليمر).

ارتفاع معدل التفريغ

خفيف الوزن

تستخدم على نطاق واسع في طائرات بدون طيار من فئة الهوايات والمستهلكين

الجوانب السلبية: التورم، وخطر الحريق، ودورة حياة أقصر

2. بطاريات الليثيوم أيون (أسطوانية/حقيبة).

كثافة طاقة أعلى من LiPo

طول العمر أفضل

السلبيات: انخفاض معدلات التفريغ، وخطر الهروب الحراري

3. بطاريات الحالة الصلبة

أعلى كثافة الطاقة المحتملة

دورة حياة طويلة

ثبات وأمان فائقين

تكلفة أعلى حاليا ولكنها تتناقص بسرعة

توفر بطاريات الحالة الصلبة الموجودة في الطائرات بدون طيار أفضل مزيج من المتانة والسلامة والفعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل من بين هذه الخيارات، خاصة لعمليات طيران الأعمال.

لماذا نحتاج إلى بطاريات الطائرات بدون طيار ذات الحالة الصلبة؟

لقد استفادت صناعة الطائرات بدون طيار من تقنية LiPo وLi-ion لأكثر من عشر سنوات، ولكن مع زيادة تعقيد واجبات الطائرات بدون طيار، أصبحت حدودها أكثر وضوحًا.

1. زمن الرحلة المحدود

تعد مقارنة أنواع البطاريات المختلفة أمرًا ضروريًا لفهم أهمية تقنية الحالة الصلبة.

2. مخاطر السلامة

بالنسبة لحزم LiPo، لا يزال التورم والثقوب والحرائق والانفلات الحراري يشكل مخاطر جسيمة.

3. عمر قصير

تتحلل بطاريات LiPo بشكل ملحوظ بعد 150-300 دورة، مما يزيد من تكاليف التشغيل.

4. حساسية درجة الحرارة

البرد الشديد يقلل من القدرة؛ الحرارة الشديدة تسرع التدهور.

5. معدلات الشحن البطيئة لطائرات التحمل بدون طيار

تسخن خلايا LiPo/Li-ion بسرعة أثناء الشحن السريع، وهو ما يمثل مشكلة بالنسبة للطائرات بدون طيار الصناعية.

تتم معالجة جميع القيود الخمسة بواسطة تقنية الحالة الصلبة، مما يمكّن طياري الطائرات بدون طيار من اختبار حدود الأداء بأمان.