الأنواع الشائعة من البطاريات للطائرات بدون طيار

أداء الطيران للطائرات بدون طيار يحدده بالكامل "قلبها" بطاريتهاأنواع مختلفة من البطاريات تأتي مع أداء وخصائص مختلفة جدااليوم سنقدم خمسة أنواع شائعة من البطاريات للطائرات بدون طيار، ونوضح خصائصها الأساسية ومزاياها وعيوبها بالتفصيل.تساعدك على فهم أنواع بطاريات الطائرات بدون طيارأولا، دعونا نتعلم الحس السليم الأساسي: ما الذي يكمن وراء الاختلافات الأساسية بين البطاريات؟ ليس هناك حاجة إلى حفظ الصيغ الكيميائية المعقدة. فقط تذكر نقطتين رئيسيتين:كثافة الطاقة، الذي يحدد مدة الرحلة ‬ كلما زادت كثافة الطيران، زاد وقت الرحلة، وأداء السلامة الذي يضمن الاستخدام الموثوق به.جميع بطاريات الطائرات بدون طيار تصل إلى توازن بين هذين العاملين، ويمكنك اختيار البطاريات مع أولويات مختلفة وفقا سيناريوهات الاستخدام الفعلية.

1بطارية الليثيوم البوليمر (LiPo) مصدر الطاقة الرئيسي للطائرات بدون طيار

بطاريات الليثيوم البوليمر (LiPo) هي أكثر أنواع البطاريات استخدامًا في مجال الطائرات بدون طيار من طراز المستهلك في الوقت الحالي. تستخدمها معظم الطائرات بدون طيار المستهلكة الرئيسية للتصوير الجوي كمصادر طاقة,مع مزاياها الأساسية تكمن في الوزن الخفيف وكفاءة الطاقة العالية.

المزايا الرئيسية
فهي تتميز بكثافة طاقة عالية نسبيا، تتراوح عموما من 150 إلى 220 واط/كيلوغرام.فهي أخف وزنا ويمكن أن تقلل بشكل فعال من الحمل على أجسام الطائرات بدون طياريمتلكون أداء تفريغ ممتاز ويدعمون معدلات تفريغ عالية ، لا يمكنهم فقط تلبية متطلبات الطيران المستقرة للطائرات بدون طيار العادية للتصوير الجوي ،ولكن أيضا تتكيف مع الطاقة الفورية عالية الطاقة الخروج من طائرات دون طيار سباق FPVمع هيكل تغليف كيس مرن، يمكن تخصيصها في الشكل وفقًا لتصاميم جسم الطائرة بدون طيار وتتمتع بتوافق قوي.

العيوب الرئيسية
فهي ضعيفة في السلامة والاستقرار وتخضع لمتطلبات صارمة لبيئات الشحن والتخزين والاستخدام.من المحتمل أن يؤدي ثقب وقطع قصيرة إلى الهروب الحراري، مما يؤدي إلى انتفاخ البطارية، والسخونة الزائدة وحتى مخاطر الحريق. بالإضافة إلى ذلك، لديهم عمر دورة قصيرة، مع حوالي 300 إلى 500 دورة شحن وتفريغ في ظل ظروف الخدمة العادية.قدرتهم وأداء التفريغ سوف تنخفض بوضوح مع زيادة عدد الدورات.

سيناريوهات التطبيق
يتم تطبيقها بشكل رئيسي على طائرات بدون طيار لالتقاط الصور الجوية للمستهلكين، وطائرات بدون طيار سباقية FPV وطائرات بدون طيار مدنية خفيفة،وملائمة للسيناريوهات التي لديها متطلبات معينة لخفيفة وزن الجسم وسرعة استجابة الطاقة.

2بطارية الليثيوم الفوسفات الحديدي (LiFePO4)

بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي (LiFePO4) هي الخيار الرئيسي للطاقة للطائرات بدون طيار الصناعية. تكمن مزاياها الرئيسية في الاستقرار الأمني الممتاز وعمر الدورة الطويل للغاية.والتي يمكن أن تلبي متطلبات العمليات التي تستمر لساعات طويلة في البيئات الخارجية المعقدة.

الخصائص الرئيسية

فهي تفتخر بأداء أمني متميز مع درجة حرارة التحلل الحراري فوق 200 درجة مئوية، مقاومة قوية للثقب والدائرة القصيرة، وانخفاض خطر الهروب الحراري.يحتوي على عمر دورة طويلة، يمكن أن تحقق 2000 إلى 3000 دورة شحن وتفريغ في ظل ظروف الاستخدام العادية، 4 إلى 6 أضعاف بطاريات البوليمر الليثيوم.تعمل بشكل مستقر في نطاق درجة الحرارة من -20 °C إلى 60 °C وتعمل بشكل موثوق في الظروف الخارجية القاسيةوبتبني عبوات صلبة، تصل إلى درجة حماية IP65 أو أعلى، مع مقاومة كبيرة للصدمات وكذلك القدرات الدقيقة ضد الغبار والماء.

العيوب التقنية

لديهم كثافة طاقة منخفضة نسبيا تتراوح بين 100 و 160Wh / kg.مما يجعلها غير مناسبة للطائرات بدون طيار الصغيرة ذات المستوى الاستهلاكي حساسة لوزن جسم الطائرةفي الوقت نفسه، فإنها تنطوي على تكاليف إنتاج عالية؛ بطارية الفوسفات الحديدي الليثيوم الصناعية واحدة يمكن أن تكلف الآلاف من اليوانات،مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التطبيق العامة بالمقارنة مع بطاريات الليثيوم التقليدية.

سيناريوهات التطبيق

يتم تطبيقها بشكل رئيسي في الطائرات بدون طيار الصناعية لحماية النباتات الزراعية ، ومراجعة الطاقة ، والرسوم الجغرافية ومجالات أخرى ،سيناريوهات التشغيل في الهواء الطلق مناسبة تمامًا والتي تتطلب قدرة حمولة كبيرة، ساعات العمل الطويلة ومعايير السلامة العالية.

3بطارية الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA)

بطاريات الليثيوم الثلاثية (NCM/NCA) هي منتجات انتقالية بين بطاريات الليثيوم البوليمر وبطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي.يحتوي على الميزة الأساسية للتوازن بين كثافة الطاقة واستقرار السلامة، يتم استخدامها على نطاق واسع في الطائرات بدون طيار المتوسطة إلى الدرجة العالية للمستهلكين والصناعية المتوسطة الحجم.

الخصائص الأساسية

فهي تمتلك كثافة طاقة عالية نسبياً تتراوح بين 220 و 300 واهت/كيلوغرام، أعلى من بطاريات البوليمر الليثيوم والبطاريات الليثيوم الفوسفاتية الحديدية،والتي يمكن أن تحسن بشكل فعال من صمود الطائرات بدون طيارلديها سلامة واستقرار أفضل من بطاريات البوليمر الليثيوم مع خطر أقل من الهروب الحراري، مع الحفاظ على أداء طاقة الخروج لائقة.معدل تفريغهم يتراوح من 20C إلى 50C، لتلبية متطلبات الطاقة لمعظم الطائرات بدون طيار متوسطة إلى عالية الجودة. تكلفة إنتاجها بين بطاريات البوليمر الليثيوم وبطاريات الفوسفات الحديدي الليثيوم،توفير أداء معتدل في التكلفة.

العيوب التقنية

استقرارهم في درجات الحرارة العالية أقل من بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي. عند العمل لفترة طويلة في بيئات فوق 40 درجة مئوية ، هناك حاجة إلى تدابير إبعاد الحرارة ؛ خلاف ذلك ،سيتم تسريع تدهور البطاريةعمر دوراتها 1000 إلى 2000 مرة، أقصر من بطاريات الليثيوم الفوسفات الحديدي، وتتراجع أدائها بشكل ملحوظ بعد الاستخدام الطويل.

سيناريوهات التطبيق

يتم استخدامها بشكل رئيسي في طائرات بدون طيار التصوير الجوي للمستهلكين المتوسطة والعالية ، والطائرات بدون طيار اللوجستية المتوسطة الحجم والطائرات بدون طيار الصناعية الصغيرة ،مناسبة للسيناريوهات التي لديها متطلبات معينة لتحمل، الطاقة والسلامة.

4خلايا وقود الهيدروجين

خلايا الوقود الهيدروجينية هي الحل الأساسي لتزويد الطائرات بدون طيار بالطاقة الطويلةأنها تحقق تحويل الطاقة من خلال التفاعلات الكهروكيميائية وتتباهى بمزايا بارزة مثل الصمود الطويل والانبعاثات الصفرية، حاليا في المرحلة الأولى من الترويج التجاري.

الخصائص الرئيسية

يقدم قدرة قوية للغاية على التحمل، مع مدة رحلة واحدة تصل إلى 2 إلى 4 ساعات،تتجاوز بكثير بطاريات الليثيوم التقليدية وتلبي متطلبات العمليات طويلة الأمديُحقق صفر انبعاثات ولا تلوث، حيث أن الماء هو منتج التفاعل الوحيد، ويتوافق تماماً مع معايير حماية البيئة.يمتلك قدرة ممتازة على التكيف مع درجات الحرارة العالية والمنخفضة، تعمل بشكل مستقر في البيئات التي تتراوح بين -40 °C و 80 °C وتعمل بشكل ثابت في ظروف باردة للغاية وحارقة.يدعم إعادة طاقة مريحة مع وقت إعادة التزود بالهيدروجين القصير، مما يتيح للطائرات بدون طيار استئناف قدراتها التشغيلية بسرعة.

أوجه القصور التقنية

لديها بنية نظام متطورة، وتكلفة إنتاج مواد الغشاء الأساسية لا تزال مرتفعة.التكلفة الإجمالية لنظام خلايا وقود الهيدروجين الكاملة هي 5 إلى 10 أضعاف بطاريات الليثيوم التقليديةالبنية التحتية الداعمة لتزويد الهيدروجين بالوقود غير كافية، حيث أن خدمات تزويد الهيدروجين بالوقود متوفرة فقط في عدد قليل من السيناريوهات المهنية في الوقت الحالي.الذي يحد من تطبيقه التجاري على نطاق واسعنظام البطارية ضخم مما يجعله غير مناسب للطائرات بدون طيار الصغيرة الحجم

سيناريوهات التطبيق

يتم تطبيقه بشكل رئيسي في السيناريوهات المهنية ذات المتطلبات الصارمة للاستمرارية بما في ذلك التفتيش على ارتفاعات عالية للاستمرارية الطويلة والدوريات البحرية وإنقاذ الحرائق ورصد البيئة ،بالإضافة إلى الطائرات بدون طيار طويلة المدى المستخدمة في مجالات الأبحاث العسكرية والعلمية.

5البطاريات الصلبة / شبه الصلبة

البطاريات الصلبة وشبه الصلبة تمثل اتجاه جديد للتطوير التقني في مجال بطاريات الطائرات بدون طيار.إنها تحل محل الكهربائيات السائلة التقليدية بالكهربائيات الصلبة وتتباهى بمزايا مثل كثافة الطاقة العالية والسلامة والاستقرار الممتازين، في الوقت الحالي في مرحلة التحقق التجريبي والتطبيق على نطاق صغير.

الخصائص الأساسية

كثافة الطاقة الخاصة بهم مرتفعة بشكل كبير، تتراوح من 400 إلى 600 واط/كيلوغرام، وهو ما يعادل 2 إلى 3 أضعاف بطاريات البوليمر الليثيوم التقليدية،قادرة على تمديد صمود الطيران للطائرات بدون طيار بشكل كبيرفهي تمتلك سلامة و استقرار ممتازين مع عدم وجود خطر تسرب الالكتروليت السائل و احتمال منخفض للغاية للفرار الحراريالقضاء بفعالية على مخاطر السلامة المحتملة بما في ذلك انتفاخ البطارية وتفشي الحرائقمع الحجم الأصغر والوزن الخفيف ، يمكنهم تحسين تصميم جسم الطائرات بدون طيار وتعزيز مرونتها التشغيلية.بعض البطاريات شبه الصلبة يمكن أن تصل إلى عمر دورة أكثر من 1000 مرة، مما يوفر صلاحية أفضل من بطاريات البوليمر الليثيوم التقليدية.

أوجه القصور التقنية

لا تزال التقنيات ذات الصلة غير ناضجة تمامًا ، ولا تزال القضايا بما في ذلك كفاءة توصيل الأيونات وتوافق واجهات الكهربائيات الصلبة تحتاج إلى مزيد من التحسينات.تكلفة الإنتاج مرتفعة للغايةويعد هذا النوع من البطاريات 5 إلى 10 أضعاف بطاريات الليثيوم التقليدية، مما يشكّل صعوبات كبيرة في الإنتاج الضخم.هذه البطاريات تطبق فقط على نطاق صغير في مجالات البحث العسكري والعلمي ولم تدخل بعد السوق المدنية.

سيناريوهات التطبيق

يتم اعتمادها بشكل رئيسي في الطائرات العسكرية ذات الطراز العالي والطائرات التجريبية للبحوث العلمية.من المتوقع تطبيقها تدريجياً في الطائرات بدون طيار المدنية والصناعية المتوسطة إلى العالية في المستقبل.