¿Cómo afecta la batería de drones UAV/rendimiento de los drones?

Con la aplicación generalizada dedronesEn fotografía aérea, protección de cultivos, logística, inspecciones de línea eléctrica y otros campos, sus capacidades de rendimiento reciben una atención cada vez mayor. Como el "corazón energético" del dron, la batería no solo sirve como fuente de energía, sino que también determina directamente la duración del vuelo, la estabilidad, la capacidad de carga útil y la seguridad operativa, lo que lo convierte en un factor crítico que influye en el rendimiento general del dron.

Resistencia: el "juego de tiempo" entre la capacidad de la batería y la densidad de energía

La resistencia de un dron se determina principalmente por la capacidad de la batería (medida en MAH) y la densidad de energía (medida en WH/kg). Los drones actuales de grado al consumidor generalmente usan baterías de litio con capacidades que van de 2000 a 5000 mAh y densidades de energía alrededor de 150-200 wh/kg, lo que resulta en tiempos de vuelo generalmente entre 20 y 30 minutos.

Sin embargo, los drones de grado industrial emplean baterías de alta capacidad y alta densidad de energía para satisfacer las demandas operativas extendidas que algunas baterías de litio logran densidades de energía superiores a 250 wh/kg. Combinado con sistemas optimizados de gestión de baterías (BMS), la resistencia al vuelo puede superar una hora.

Una mayor capacidad no siempre es mejor; El peso y el consumo de energía deben ser equilibrados.

Aumentar ciegamente la capacidad de la batería para exceder los límites de peso puede intensificar la carga del motor, potencialmente acortando la resistencia.

El funcionamiento estable de los motores de drones y los sistemas de control de vuelo se basa en una salida de voltaje consistente. Cuando la capacidad de la batería cae por debajo del 20%, el bajo rendimiento de descarga puede causar un colapso de voltaje rápido. Esto conduce a velocidades motoras inestables, lo que resulta en batidos del cuerpo, retrasos de control, pérdida de altitud y en casos severos, pérdida de control.

Muchos drones cuentan con motores y controladores de velocidad electrónicos (ESC) optimizados para niveles de voltaje más altos. Estos componentes están diseñados para utilizar mejor la energía disponible, mejorando la eficiencia energética. Al reducir el desperdicio de energía y optimizar el uso de energía, las baterías de alto voltaje pueden ayudar indirectamente a extender el tiempo de vuelo, especialmente cuando se combinan con sistemas avanzados de gestión de energía.

Tanto el voltaje como la capacidad juegan roles cruciales en el rendimiento de la batería de drones, pero afectan el rendimiento de la batería de manera diferente.

El voltaje determina la potencia de salida, influyendo en la velocidad y el rendimiento del dron. La capacidad, por otro lado, dicta cuánto tiempo puede mantener este poder. En pocas palabras, el voltaje rige la velocidad a la que se consume energía, mientras que la capacidad determina cuánto tiempo puede operar el dron a esa velocidad. Pasar el equilibrio correcto entre el voltaje y la capacidad es clave para optimizar el rendimiento de los drones para requisitos específicos. La capacidad excesiva con voltaje insuficiente conduce a un rendimiento disminuido, mientras que el voltaje excesivamente alto con una capacidad inadecuada provoca un agotamiento de energía más rápido.

La actividad de la batería disminuye en entornos de baja temperatura, lo que provoca fluctuaciones de salida de voltaje. A -10 ° C en invierno, las baterías de litio estándar pueden experimentar una caída de voltaje del 15% -20%, que puede mitigarse mediante el precalentamiento o el uso de baterías de clima frío.

Capacidad de carga útil: equilibrar la densidad y peso de la energía

ZumbidoCapacidad de carga útil = peso máximo de despegue - Peso del fuselaje - Peso de la batería

Con un peso máximo fijo de despegue, una mayor densidad de energía de la batería significa un peso más ligero para la misma capacidad de energía, liberando más espacio para la carga útil.

Vida útil y seguridad: impactar los costos operativos y los riesgos operativos

Más allá del rendimiento, la vida y la seguridad del ciclo de una batería influyen directamente en los costos operativos del usuario y la seguridad de la misión. Las baterías de drones de grado de consumo generalmente ofrecen 300-500 ciclos, mientras que las baterías de litio de potencia de grado industrial o las baterías de iones de litio semisólido/estado sólido pueden alcanzar 800-1200 ciclos.

Conclusión:

Los usuarios de los consumidores deben seleccionar baterías según los escenarios de aplicación: baterías livianas y de alta densidad de energía para fotografía aérea; Batterías de capacidad estándar para vuelos de corto alcance. Los usuarios industriales deben adaptar las soluciones de batería de energía basadas en la duración operativa y los requisitos de carga útil.

Con avances continuos en la tecnología de la batería, las baterías novedosas como las baterías de iones de sodio y estado sólido han ingresado fases de prueba de drones. Este avance promete duraciones de vuelo superiores a 2 horas y un aumento del 30% en la capacidad de carga útil, ampliando aún más los límites de la aplicación de los drones.