لماذا يمثل تصميم البطارية القيد الخفي في الطائرات بدون طيار لجمع البيانات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي؟

يميل الحديث حول الطائرات بدون طيار التي تعمل بالذكاء الاصطناعي إلى التركيز على ما هو جديد ومثير، مثل رقائق الاستدلال الموجودة على متن الطائرة، ووحدات الحوسبة الطرفية، والشبكات العصبية التي تعمل على اكتشاف الأشياء في الوقت الفعلي على ارتفاعات. إنها أجهزة مقنعة. وهو يلفت الانتباه بعيدًا عن المكون الذي يحد من كل ذلك بهدوء.

البطارية.

ليس لأن تكنولوجيا البطاريات راكدة. لقد تحسنت إلى حد كبير. ولكن لأن متطلبات الطاقة لأنظمة الطائرات بدون طيار المدمجة بالذكاء الاصطناعي قد نمت بشكل أسرع مما واكبته معظم تصميمات البطاريات - وتظهر الفجوة بطرق ليست واضحة دائمًا حتى تتعمق في عملية النشر.

ما الذي تتطلبه حمولات الذكاء الاصطناعي فعليًا من البطارية؟

تتمتع الطائرة بدون طيار لرسم الخرائط القياسية المزودة بكاميرا ثابتة بسحب طاقة ثابت نسبيًا ويمكن التنبؤ به. إن الطائرة بدون طيار لجمع البيانات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي هي آلة مختلفة.

تستهلك معالجات الذكاء الاصطناعي المدمجة – مثل تشغيل رؤية الكمبيوتر، أو الكشف عن الحالات الشاذة، أو التصنيف في الوقت الفعلي – طاقة كبيرة ومتغيرة. يتقلب الحمل بناءً على كثافة المعالجة، ومعدل نقل البيانات، ومدى قوة تشغيل النظام للاستدلال. قم بوضع ذلك فوق المحركات وجهاز التحكم في الطيران وأجهزة الاستشعار وأنظمة الاتصالات، وسيكون لديك ملف تعريف طاقة غير منتظم، ويبلغ ذروته بشكل غير متوقع، ويتطلب توصيل جهد ثابت طوال الوقت.

وهنا يصبح تصميم البطارية عائقًا حقيقيًا، وليس مجرد مكون داعم.

عوامل التصميم الثلاثة التي تهم في الواقع

كثافة الطاقة

تميل مهمات جمع بيانات الذكاء الاصطناعي إلى أن تستمر لفترة طويلة. وقت الرحلة الأطول يعني تغطية مساحة أكبر، والتقاط المزيد من البيانات، وعائد أفضل على استثمار المهمة. كثافة الطاقة - واط/ساعة لكل كيلوغرام - هي المقياس الذي يحدد مقدار وقت التشغيل الذي تحصل عليه دون إضافة وزن يضر بأداء الرحلة.

بالنسبة لتكوينات الطائرات بدون طيار ذات الذكاء الاصطناعي الثقيل، تظل بطاريات الليثيوم بوليمر خيارًا قويًا بسبب كثافة الطاقة المناسبة بالنسبة للوزن. تعمل بطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة على دفع هذا الأمر إلى أبعد من ذلك، حيث توفر كثافة طاقة محسنة مع استقرار حراري أفضل - وهي ذات أهمية متزايدة حيث أن الحوسبة على متن الطائرة تولد حرارة إضافية داخل هيكل الطائرة.

اتساق التفريغ تحت الحمل المتغير

هذا هو الشيء الذي يقلل معظم المشغلين من قيمته. عندما يصل معالج الذكاء الاصطناعي إلى دورة استدلال ثقيلة، يرتفع سحب التيار. تستجيب البطارية ذات اتساق التفريغ الضعيف مع انخفاض الجهد - وهو انخفاض مؤقت يمكن أن يسبب عدم استقرار النظام، أو إعادة ضبط الأجهزة الطرفية، أو إطلاق تحذيرات من الجهد المنخفض التي تقاطع المهمة.

تحافظ بطارية الطائرات بدون طيار المصممة جيدًا على ثبات الجهد عبر نطاق تفريغ واسع وتتعامل مع طفرات الحمل دون تراجع كبير. ويتطلب ذلك اختيار خلايا عالية الجودة، ومواصفات مقاومة داخلية صارمة، ومعايرة منطق BMS للتطبيق - وليس الإعدادات الافتراضية العامة.

الإدارة الحرارية

تعمل معالجات الذكاء الاصطناعي بشكل دافئ. وبدمج ذلك مع خلايا LiPo عالية التفريغ داخل هيكل الطائرة المدمج، تصبح الإدارة الحرارية مشكلة هندسية حقيقية. تعمل الحرارة على تسريع تحلل بوليمر الليثيوم، وتؤثر على أداء التفريغ في منتصف الرحلة، وفي أسوأ الحالات تخلق مخاطر على السلامة.

يجب أن تأخذ تصميمات البطاريات الخاصة بتطبيقات الطائرات بدون طيار العاملة بالذكاء الاصطناعي في الاعتبار البيئة الحرارية التي ستعمل فيها، وليس فقط درجة الحرارة المحيطة، ولكن الحرارة الناتجة عن الأجهزة المجاورة داخل الطائرة.

لماذا يتم التغاضي عن هذا

تطوير الطائرات بدون طيار بالذكاء الاصطناعييميل إلى أن يكون برنامجًا وحمولة للأمام. تستثمر الفرق بكثافة في طبقة الذكاء - نماذج التدريب، وتحسين خطوط الاستدلال، والتحقق من دقة أجهزة الاستشعار - والتعامل مع نظام الطاقة كقرار شراء سلعة.

هذا يعمل حتى لا يحدث ذلك. ثم تقوم باستكشاف أخطاء إيقاف التشغيل في منتصف المهمة وإصلاحها، وأوقات الطيران غير المتسقة، والتدهور المبكر للبطارية دون تشخيص واضح. غالبًا ما يكون السبب الجذري هو البطارية التي لم يتم تصميمها مطلقًا لملف تعريف التحميل الذي تعمل عليه بالفعل.

مطابقة البطارية للمهمة

بالنسبة للمشغلين والمهندسين الذين يقومون ببناء أو نشر طائرات بدون طيار لجمع البيانات تعمل بالذكاء الاصطناعي، يجب أن تتم محادثة اختيار البطارية في وقت مبكر - في مرحلة تصميم النظام، وليس كفحص للمواصفات في اللحظة الأخيرة.

زيباتريتعمل على تطوير بطاريات ليثيوم بوليمر عالية الأداء وبطاريات الليثيوم أيون بدون طيار ذات الحالة الصلبة المصممة للتطبيقات الصعبة حيث لا يكون اتساق الطاقة والموثوقية اختياريين. ينصب التركيز على البطاريات التي تتوافق مع ظروف التشغيل الفعلية لمنصات الطائرات بدون طيار المتقدمة - الأحمال المتغيرة، والمهام الممتدة، والبيئات التي لا يكون فيها الفشل حالة قابلة للاسترداد.

إذا أصبحت طائرتك بدون طيار أكثر ذكاءً،بطاريته تحتاج إلى مواكبة.