Bên trong pin drone: tế bào, hóa học & cấu trúc

Công nghệ drone đã cách mạng hóa các ngành công nghiệp khác nhau, từ nhiếp ảnh trên không đến dịch vụ giao hàng. Trọng tâm của những điều kỳ diệu bay này là một thành phần quan trọng:pin không người lái. Hiểu các chi tiết phức tạp của pin drone là điều cần thiết cho cả những người đam mê và chuyên gia. Trong hướng dẫn toàn diện này, chúng tôi sẽ đi sâu vào các tế bào, hóa học và cấu trúc của pin máy bay không người lái, làm sáng tỏ sự phức tạp cung cấp năng lượng cho những kỳ quan trên không này.

Có bao nhiêu ô trong một pin máy bay tiêu chuẩn?

Số lượng tế bào trong mộtpin không người láiCó thể thay đổi tùy thuộc vào kích thước của máy bay không người lái, yêu cầu năng lượng và sử dụng dự định. Tuy nhiên, hầu hết các pin máy bay không người lái tiêu chuẩn thường chứa nhiều ô được kết nối theo chuỗi hoặc cấu hình song song.

Pin đơn bào so với đa tế bào

Trong khi một số máy bay không người lái nhỏ hơn có thể sử dụng pin đơn bào, hầu hết các máy bay không người lái thương mại và chuyên nghiệp đều sử dụng pin đa tế bào để tăng năng lượng và thời gian bay. Các cấu hình phổ biến nhất bao gồm:

- 2S (hai ô nối tiếp)

- 3s (ba ô nối tiếp)

- 4S (bốn ô nối tiếp)

- 6s (sáu ô nối tiếp)

Mỗi tế bào trong pin lipo (polymer lithium), loại phổ biến nhất được sử dụng trong máy bay không người lái, có điện áp danh nghĩa là 3,7V. Bằng cách kết nối các ô nối tiếp, điện áp tăng, cung cấp nhiều năng lượng hơn cho động cơ và hệ thống của máy bay không người lái.

Số lượng ô và hiệu suất của máy bay không người lái

Số lượng ô ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của máy bay không người lái:

Số lượng ô cao hơn = điện áp cao hơn = công suất và tốc độ cao hơn

Số lượng ô thấp hơn = điện áp thấp hơn = thời gian bay dài hơn (trong một số trường hợp)

Máy bay không người lái chuyên nghiệp thường sử dụng pin 6S để thực hiện tối ưu, trong khi máy bay không người lái có sở thích có thể sử dụng cấu hình 3S hoặc 4S.

Pin Lipo bên trong: Anodes, Catodes & Electrolytes

Để thực sự hiểupin không người lái, chúng ta cần kiểm tra các thành phần nội bộ của họ. Pin Lipo, nhà máy điện phía sau hầu hết các máy bay không người lái, bao gồm ba yếu tố chính: cực dương, catốt và chất điện giải.

Anode: Điện cực âm

Anode trong pin lipo thường được làm bằng than chì, một dạng carbon. Trong quá trình phóng điện, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm, giải phóng các electron chảy qua mạch bên ngoài, cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái.

Cathode: Điện cực dương

Cathode thường bao gồm một oxit kim loại lithium, chẳng hạn như lithium cobalt oxit (LICOO2) hoặc lithium sắt phosphate (LifePO4). Sự lựa chọn vật liệu catốt ảnh hưởng đến các đặc tính hiệu suất của pin, bao gồm mật độ năng lượng và an toàn.

Điện giải: Đường cao tốc ion

Chất điện phân trong pin lipo là một loại muối lithium hòa tan trong dung môi hữu cơ. Thành phần này cho phép các ion lithium di chuyển giữa cực dương và cực âm trong các chu kỳ điện tích và xả. Tính chất độc đáo của pin lipo là chất điện phân này được giữ trong một hỗn hợp polymer, làm cho pin linh hoạt hơn và chống lại thiệt hại.

Hóa học đằng sau chuyến bay không người lái

Trong quá trình phóng điện, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm qua chất điện phân, trong khi các electron chảy qua mạch bên ngoài, cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái. Quá trình này đảo ngược trong quá trình sạc, với các ion lithium di chuyển trở lại cực dương.

Hiệu quả của quá trình điện hóa này xác định hiệu suất của pin, ảnh hưởng đến các yếu tố như:

- Mật độ năng lượng

- Sản lượng điện

- Tỷ lệ sạc/xả

- Cuộc sống chu kỳ

Cấu hình gói pin: Sê -ri so với song song

Cách các tế bào được sắp xếp trong mộtpin không người láiGói ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tổng thể của nó. Hai cấu hình chính được sử dụng: các kết nối sê -ri và song song.

Cấu hình loạt: tăng điện áp

Trong một cấu hình loạt, các ô được kết nối từ đầu đến cuối, với thiết bị đầu cuối dương của một ô được liên kết với thiết bị đầu cuối âm của tiếp theo. Sự sắp xếp này làm tăng điện áp tổng thể của bộ pin trong khi vẫn duy trì cùng công suất.

Ví dụ:

Cấu hình 2S: 2 x 3.7V = 7,4V

Cấu hình 3S: 3 x 3.7V = 11.1V

Cấu hình 4S: 4 x 3,7V = 14,8V

Các kết nối loạt là rất quan trọng để cung cấp điện áp cần thiết cho động cơ máy bay không người lái và các thành phần có nhu cầu cao khác.

Cấu hình song song: Tăng công suất

Trong một cấu hình song song, các ô được kết nối với tất cả các thiết bị đầu cuối dương được kết hợp với nhau và tất cả các thiết bị đầu cuối âm kết hợp với nhau. Sự sắp xếp này làm tăng công suất tổng thể (MAH) của bộ pin trong khi vẫn duy trì cùng một điện áp.

Ví dụ, kết nối hai ô 2000mAh song song sẽ dẫn đến bộ pin 2S 4000mAh.

Cấu hình lai: tốt nhất của cả hai thế giới

Nhiều pin máy bay không người lái sử dụng kết hợp các cấu hình sê -ri và song song để đạt được điện áp và công suất mong muốn. Ví dụ, cấu hình 4S2P sẽ có bốn ô nối tiếp, với hai chuỗi chuỗi như vậy được kết nối song song.

Cách tiếp cận lai này cho phép các nhà sản xuất máy bay không người điều chỉnh hiệu suất pin để đáp ứng các yêu cầu cụ thể về thời gian bay, công suất và trọng lượng tổng thể.

Đạo luật cân bằng: Vai trò của hệ thống quản lý pin

Bất kể cấu hình là gì, pin máy bay không người lái hiện đại kết hợp các hệ thống quản lý pin tinh vi (BMS). Các mạch điện tử này theo dõi và điều khiển điện áp tế bào riêng lẻ, đảm bảo sạc cân bằng và xả trên tất cả các ô trong gói.

BMS đóng một vai trò quan trọng trong:

1. Ngăn ngừa quá tải và giảm quá mức

2. Cân bằng điện áp tế bào cho hiệu suất tối ưu

3. Giám sát nhiệt độ để ngăn chặn sự chạy trốn nhiệt

4. Cung cấp các tính năng an toàn như bảo vệ ngắn mạch

Tương lai của cấu hình pin không người lái

Khi công nghệ máy bay không người lái tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi thấy những tiến bộ trong cấu hình bộ pin. Một số phát triển tiềm năng bao gồm:

1. Bộ pin thông minh với chẩn đoán tích hợp và khả năng bảo trì dự đoán

2. Thiết kế mô -đun cho phép dễ dàng thay thế tế bào và nâng cấp công suất

3. Tích hợp các siêu tụ điện để cung cấp năng lượng được cải thiện trong các hoạt động có nhu cầu cao

Những đổi mới này có thể sẽ dẫn đến máy bay không người lái với thời gian bay dài hơn, độ tin cậy được cải thiện và các tính năng an toàn nâng cao.

Phần kết luận

Hiểu được sự phức tạp của pin máy bay không người lái - từ số lượng tế bào đến cấu hình hóa học nội bộ và gói - là rất quan trọng đối với bất kỳ ai liên quan đến ngành công nghiệp máy bay không người lái. Khi công nghệ tiến bộ, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy các giải pháp pin tinh vi hơn nữa đẩy ranh giới của những gì có thể trong robot trên không.

Cho những người muốn ở lại hàng đầu củapin không người láiCông nghệ, Ebattery cung cấp các giải pháp tiên tiến được thiết kế để tối đa hóa hiệu suất và độ tin cậy. Nhóm chuyên gia của chúng tôi được dành riêng để cung cấp pin chất lượng hàng đầu đáp ứng nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp máy bay không người lái. Để tìm hiểu thêm về các giải pháp pin sáng tạo của chúng tôi hoặc để thảo luận về các yêu cầu cụ thể của bạn, đừng ngần ngại tiếp cận với chúng tôi tạicathy@zyepower.com. Hãy cùng nhau cung cấp năng lượng cho tương lai của chuyến bay!

Tài liệu tham khảo

1. Smith, J. (2022). "Công nghệ pin Drone nâng cao: Một đánh giá toàn diện." Tạp chí Hệ thống trên không không người lái, 15 (3), 245-260.

2. Johnson, A. & Lee, S. (2021). "Hóa học pin polymer lithium cho máy bay không người lái hiện đại." Tạp chí lưu trữ năng lượng quốc tế, 8 (2), 112-128.

3. Brown, R. (2023). "Tối ưu hóa các cấu hình pin máy bay không người lái để tăng cường hiệu suất." Đánh giá công nghệ drone, 7 (1), 78-92.

4. Zhang, L. et al. (2022). "Cân nhắc an toàn trong pin máy bay không người lái có dung lượng cao." Tạp chí Nguồn điện, 412, 229-241.

5 .. Anderson, M. (2023). "Tương lai của sức mạnh máy bay không người lái: Công nghệ pin mới nổi và các ứng dụng của chúng." Công nghệ hệ thống không người lái, 11 (4), 301-315.