การแนะนำ
วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ (UAV) ได้พลิกโฉมอุตสาหกรรมโดยพื้นฐาน ตั้งแต่โลจิสติกส์และการเกษตร ไปจนถึงการถ่ายภาพยนตร์และความปลอดภัยสาธารณะ หัวใจของการปฏิวัติทางเทคโนโลยีนี้มีองค์ประกอบที่สำคัญเพียงประการเดียว นั่นก็คือ แบตเตอรี่ สำหรับโดรนสมัยใหม่ แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ (LiPo) กลายเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ไม่มีปัญหา การผสมผสานระหว่างความหนาแน่นของพลังงานสูง โครงสร้างน้ำหนักเบา และความสามารถในการคายประจุที่โดดเด่น ทำให้เป็นแหล่งพลังงานในอุดมคติสำหรับแพลตฟอร์มทางอากาศที่หลากหลาย ตั้งแต่คอปเตอร์สี่ตัวสำหรับผู้บริโภคขนาดเล็ก- ไปจนถึง-โดรนอุตสาหกรรมที่ยกของหนัก อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพ ความปลอดภัย และอายุการใช้งานที่ยาวนานของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่ซับซ้อนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับมากกว่าแค่คุณสมบัติทางเคมี พวกเขาพึ่งพาระบบการจัดการแบตเตอรี่ขั้นสูง (BMS) และโปรโตคอลการปฏิบัติงานที่เหมาะสมเป็นอย่างมาก
แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์คืออะไร?
แบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ ซึ่งมักเรียกกันว่าแบตเตอรี่ LiPo หรือ Li-โพลี เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบชาร์จได้- ซึ่งใช้อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์แทนอิเล็กโทรไลต์เหลวที่พบในเซลล์ลิเธียมไอออน-ทั่วไป โดยทั่วไปอิเล็กโทรไลต์นี้จะเป็นสารคล้ายเจล-ที่ช่วยให้ลิเธียมไอออนเคลื่อนที่ระหว่างแอโนด (โดยปกติคือกราไฟต์) และแคโทด (มักเป็นลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์หรือลิเธียมโลหะออกไซด์อื่นๆ) ในระหว่างรอบการชาร์จและคายประจุ
การออกแบบที่ใช้โพลีเมอร์-นี้มีข้อดีที่สำคัญหลายประการสำหรับการใช้งาน UAV:
1) ความหนาแน่นของพลังงานสูง:แบตเตอรี่ LiPo บรรจุพลังงานจำนวนมากไว้ในบรรจุภัณฑ์น้ำหนักเบา ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้มีเวลาบินนานขึ้น
②อัตราการคายประจุสูง:พวกมันสามารถส่งพลังงานระเบิดที่รวดเร็วและทรงพลัง ซึ่งจำเป็นสำหรับการบินขึ้น การหลบหลีกอย่างรวดเร็ว และการบรรทุกสิ่งของที่มีน้ำหนักมาก
3. ฟอร์มแฟกเตอร์ที่ยืดหยุ่น:การออกแบบกระเป๋าที่ยืดหยุ่นของแบตเตอรี่ LiPo ต่างจากเซลล์ทรงกระบอกที่แข็ง ช่วยให้สามารถผลิตได้ในรูปทรงและขนาดที่หลากหลาย ความยืดหยุ่นนี้เป็นสิ่งล้ำค่าสำหรับนักออกแบบโดรนที่ต้องการปรับการกระจายน้ำหนักให้เหมาะสม และใส่แบตเตอรี่ลงในพื้นที่แคบและแหวกแนว
④โครงสร้างน้ำหนักเบา:อิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์และบรรจุภัณฑ์แบบยืดหยุ่นช่วยลดน้ำหนักได้อย่างมากเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่-ลิเธียมไอออนชนิดบรรจุกล่อง- ที่เป็นโลหะ ซึ่งช่วยเพิ่มอัตราส่วนแรงขับ-ต่อ-น้ำหนักของโดรนได้โดยตรง
ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญและวิธีการอ่าน
การเลือกแบตเตอรี่ LiPo ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานโดรนโดยเฉพาะนั้นจำเป็นต้องเข้าใจข้อกำหนดหลักอย่างถ่องแท้ พารามิเตอร์เหล่านี้กำหนดความสามารถและข้อจำกัดของแบตเตอรี่
ความจุ (mAh หรือ Ah):วัดเป็นมิลลิแอมป์{0}}ชั่วโมงหรือแอมแปร์-ชั่วโมง ซึ่งระบุปริมาณพลังงานทั้งหมดที่แบตเตอรี่สามารถเก็บได้ ความจุที่สูงกว่า (เช่น 5000mAh เทียบกับ. 1500mAh) โดยทั่วไปจะส่งผลให้มีเวลาบินนานขึ้น อย่างไรก็ตาม ความจุที่สูงขึ้นยังหมายถึงน้ำหนักที่มากขึ้น ซึ่งสามารถลดความคล่องตัวและเพิ่มการใช้พลังงาน ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยน-ที่ผู้ปฏิบัติงานต้องสร้างสมดุล
แรงดันไฟฟ้า (วี):แรงดันไฟฟ้าปกติของเซลล์ LiPo หนึ่งเซลล์คือ 3.7V เมื่อชาร์จเต็มแล้วจะถึงประมาณ 4.2V และไม่ควรปล่อยประจุต่ำกว่าประมาณ 3.0V เพื่อป้องกันความเสียหาย เซลล์เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม (S) เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า การกำหนดค่าทั่วไป ได้แก่ :
3S (11.1V):ใช้ในโดรนระดับเริ่มต้น-ขนาดเล็กกว่า
4S (14.8V):พบได้ทั่วไปใน-ผู้บริโภคระดับกลางและโดรนสำหรับแข่งขัน
6S (22.2V):มาตรฐานสำหรับโดรนมืออาชีพและอุตสาหกรรมจำนวนมาก
12S+ (44.4V ขึ้นไป):ใช้ใน UAV อุตสาหกรรมที่มีกำลังสูงและหนัก- ระบบแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากระบบจะดึงกระแสไฟน้อยกว่าสำหรับกำลังไฟฟ้าเดียวกัน จึงช่วยลดการสร้างความร้อน
อัตราการคายประจุ (C-เรตติ้ง):ระดับ C- แสดงถึงกระแสคายประจุต่อเนื่องที่ปลอดภัยสูงสุดโดยสัมพันธ์กับความจุของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 5000mAh ที่มีพิกัด 50C สามารถจ่ายกระแสไฟต่อเนื่อง 250A (5Ah * 50C) ได้อย่างปลอดภัย ระดับ C- ที่สูงกว่าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโดรนประสิทธิภาพสูง-ที่ต้องการการส่งกำลังที่รวดเร็ว พิกัด C- ที่ไม่เพียงพออาจทำให้แรงดันไฟฟ้าตก การเคลื่อนที่ไม่เสถียร และเกิดความร้อนสูงเกินไป
ความต้านทานภายใน (IR):นี่คือการวัดความต้านทานภายในแบตเตอรี่ IR ที่ต่ำกว่าจะดีกว่า เนื่องจากช่วยให้ถ่ายโอนพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นและสร้างความร้อนน้อยลง เมื่อแบตเตอรี่มีอายุมากขึ้น ความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ถึงการสูญเสียประสิทธิภาพและความจุ
ลิโปVS. Li-ไอออนสำหรับโดรน
แม้ว่าทั้งสองจะเป็นเทคโนโลยีที่ใช้ลิเธียม- แต่แบตเตอรี่ LiPo และ Li- ไอออนก็มีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันซึ่งทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน สำหรับการใช้งานโดรนแบบไดนามิกส่วนใหญ่ แบตเตอรี่ LiPo เป็นตัวเลือกที่ต้องการ เนื่องจากมีอัตราการคายประจุที่สูงกว่ามาก สิ่งนี้ให้พลังงานระเบิดอย่างรวดเร็วที่จำเป็นสำหรับการบินขึ้น การหลบหลีก และการยกน้ำหนักบรรทุก แม้ว่าแบตเตอรี่ Li- ไอออนมักจะมีพลังงานจำเพาะที่สูงกว่า (Wh/kg) เพื่อความทนทานที่ยาวนานกว่าในบางการใช้งาน แบตเตอรี่ LiPo ให้การตอบสนองที่เหนือกว่าและความหนาแน่นของพลังงานที่ความต้องการการบิน UAV แบบไดนามิก
