ما هي بطاريات الحالة الصلبة عالية الطاقة التي تناسب مهام الطائرات بدون طيار طويلة المدى؟

بطاريات الحالة الصلبة عالية الطاقةالتي تناسب مهام الطائرات بدون طيار طويلة المدى هي تلك التي تجمع بين Wh/kg عالية جدًا مع الجهد الكهربي المناسب ومعدل C وعامل الشكل لهيكل الطائرة الخاص بك - وليس فقط أي علامة "حالة صلبة".

ما الذي تعنيه عبارة "الطاقة العالية" حقًا بالنسبة للطائرات بدون طيار طويلة المدى؟

بالنسبة للطائرات بدون طيار طويلة المدى ذات الأجنحة الثابتة أو الطائرات بدون طيار VTOL، فإنك تحاول عادةً زيادة وقت الرحلة إلى الحد الأقصى بوزن إقلاع ثابت. من الناحية العملية، يعني ذلك اختيار بطاريات الحالة الصلبة أو بطاريات الحالة شبه الصلبة التي تحتوي على:

تتراوح كثافة الطاقة على مستوى العبوة عادةً بين 250-350 وات/كجم أو أعلى، بحيث تحصل على طاقة قابلة للاستخدام بشكل كبير أكثر من حزمة LiPo النموذجية بنفس الوزن.

معدلات C معتدلة (على سبيل المثال 5-10 درجات مئوية متواصلة) تكفي لعمليات الإقلاع والتسلق والانتقالات VTOL، ولكنها مُحسَّنة لتحقيق رحلة بحرية فعالة بدلاً من الاندفاعات الشديدة.

تكوينات الجهد الكهربي (6S، و12S، و14S وما فوق) التي تتوافق مع النقطة المثالية لكفاءة نظام الدفع الخاص بك وتحافظ على التيار منخفضًا لتقليل خسائر I²R في الكابلات والمجالس الكهربائية والإلكترونية (ESCs).

تحدد هذه المعلمات معًا إلى أي مدى يمكن للطائرة بدون طيار طويلة المدى أن تطير بشكل واقعي بشحنة واحدة.

خيارات الحالة الصلبة النموذجية التي تظهر في المنصات طويلة المدى

تستخدم معظم مشاريع الطائرات بدون طيار طويلة المدى اليوم أحد اتجاهات تصميم الحالة الصلبة الثلاثة عالية الطاقة:

عبوات ليثيوم أيون شبه صلبة (حوالي 300-350 واط ساعة/كجم)

تستخدم بطاريات الحالة شبه الصلبة مزيجًا من الإلكتروليت الصلب والشبيه بالهلام لتحقيق كثافة طاقة عالية مع أمان واستقرار أفضل من الليثيوم أيون القياسي.

غالبًا ما تتوفر العبوات التجارية التي تركز على الطائرات بدون طيار في هذه الفئة في نطاقات 6S و12S و16-36 Ah، مع كثافات على مستوى العبوة تبلغ حوالي 300+ وات/كجم، مما يجعلها مرشحة قوية للطائرات بدون طيار ذات الأجنحة الثابتة وطويلة التحمل وطائرات VTOL لرسم الخرائط.

حزم Li‑ion ذات الحالة الصلبة عالية الطاقة لطائرات بدون طيار عالية التحمل

يقدم بعض الموردين بطاريات الطائرات بدون طيار "ليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة" بكثافة طاقة أعلى من LiPo التقليدي ولكن أقل بقليل من التصميمات شبه الصلبة الأكثر عدوانية، غالبًا في نطاق ~ 230-260 وات ساعة/كجم على مستوى العبوة.

تعتبر هذه العناصر جذابة عندما تريد توازنًا بين الطاقة العالية وعمر الدورة القوي وهوامش الأمان القوية للمهام التجارية أو الحكومية.

خلايا الحالة الصلبة من معدن الليثيوم من الجيل التالي (للتصميمات المستقبلية)

تُظهِر العروض التوضيحية في مجال الطائرات بدون طيار eVTOL وطائرات الشحن بدون طيار أن بطاريات الحالة الصلبة المصنوعة من معدن الليثيوم/أكسيد السيراميك تصل إلى أو تستهدف أكثر من 400 وات/كجم، مع رحلات تجريبية تزيد من القدرة على التحمل بنسبة 60-90% مقابل عبوات الإلكتروليت السائلة.

ولا تزال هذه الأمور في طور النشوء، ولكنها تشير إلى الاتجاه الذي تتجه إليه تكنولوجيا بطاريات الطائرات بدون طيار طويلة المدى خلال أجيال المنتجات القادمة.

لزيباتريالمحتوى، فمن الأفضل تجميع الحلول في فئات التصميم هذه بدلاً من الاعتماد بشكل كبير على أسماء العلامات التجارية التابعة لجهات خارجية.

كيفية مطابقة بطارية الحالة الصلبة عالية الطاقة مع طائرة بدون طيار طويلة المدى

عندما تقوم بتقييم أي بطارية ذات حالة صلبة عالية الطاقة "تناسب" مهمة طويلة المدى، انظر إلى مدى توافقها مع:

ملف تعريف المهمة: تستفيد الرحلة البحرية الطويلة والثابتة (رسم الخرائط وفحص الممر) بشكل أكبر من معدل Wh/kg المرتفع جدًا ومعدل C المعتدل، في حين تحتاج مهام VTOL والمهام المختلطة إلى مزيد من الطاقة.

تكامل هيكل الطائرة: يمكن للحزم الرفيعة والمدمجة في الأجنحة أو التي تعانق جسم الطائرة أن تقلل من السحب وتحسن التحكم في مركز الجاذبية، مما يحول الطاقة المخزنة إلى دقائق إضافية حقيقية في الهواء.

الظروف الحرارية والبيئية: تساعد العبوات الصلبة وشبه الصلبة ذات الأداء القوي في درجات الحرارة المنخفضة والاستقرار الحراري الجيد في الحفاظ على القدرة على التحمل في العمليات الباردة أو الساخنة أو المرتفعة.

السلامة واللوائح التنظيمية: تعمل الإلكتروليتات الصلبة/شبه الصلبة غير القابلة للاشتعال أو منخفضة القابلية للاشتعال على تقليل مخاطر الحريق، وهو أمر مهم بالنسبة لـ BVLOS والعمليات على البنية التحتية أو الممرات المأهولة.

البطارية الأكثر ملائمة هي تلك التي تلبي جميع العناصر الأربعة دون فرض تنازلات فيما يتعلق بالحمولة أو غلاف الرحلة.