Giới thiệu
Sự phát triển nhanh chóng của máy bay không người lái (UAV) đã định hình lại căn bản các ngành công nghiệp từ hậu cần và nông nghiệp đến điện ảnh và an toàn công cộng. Trọng tâm của cuộc cách mạng công nghệ này nằm ở một thành phần quan trọng duy nhất: pin. Đối với máy bay không người lái hiện đại, pin Lithium Polymer (LiPo) đã nổi lên như một tiêu chuẩn công nghiệp không thể tranh cãi. Sự kết hợp độc đáo giữa mật độ năng lượng cao, cấu trúc nhẹ và khả năng phóng điện vượt trội khiến nó trở thành nguồn năng lượng lý tưởng cho nhiều loại nền tảng trên không, từ máy bay trực thăng bốn người tiêu dùng nhỏ-đến máy bay không người lái công nghiệp hạng nặng-. Tuy nhiên, hiệu suất, độ an toàn và tuổi thọ của các thiết bị lưu trữ năng lượng phức tạp này không chỉ phụ thuộc vào thành phần hóa học của chúng; họ phụ thuộc rất nhiều vào Hệ thống quản lý pin (BMS) tiên tiến và các giao thức vận hành phù hợp.
Pin Lithium Polymer là gì?
Pin Lithium Polymer, thường được gọi là pin LiPo hoặc Li{0}}Poly, là một loại pin lithium-ion có thể sạc lại, sử dụng chất điện phân polymer thay vì chất điện phân lỏng có trong pin lithium{2}}ion thông thường. Chất điện phân này thường là một chất giống như gel- tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển động của các ion lithium giữa cực dương (thường là than chì) và cực âm (thường là oxit lithium coban hoặc các oxit kim loại lithium khác) trong chu kỳ sạc và phóng điện.
Thiết kế dựa trên polyme này- mang lại một số lợi thế chính cho các ứng dụng UAV :
①Mật độ năng lượng cao:Pin LiPo đóng gói một lượng năng lượng đáng kể vào một gói nhẹ, đây là yếu tố chính giúp kéo dài thời gian bay.
②Tỷ lệ xả cao:Chúng có thể cung cấp những luồng năng lượng nhanh và mạnh, cần thiết cho việc cất cánh, cơ động nhanh và mang theo trọng tải nặng.
③Các yếu tố hình thức linh hoạt:Không giống như các tế bào hình trụ cứng nhắc, thiết kế túi linh hoạt của pin LiPo cho phép chúng được sản xuất với nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Tính linh hoạt này là vô giá đối với các nhà thiết kế máy bay không người lái, những người cần tối ưu hóa việc phân bổ trọng lượng và lắp pin vào những không gian chật hẹp, độc đáo.
④Kết cấu nhẹ:Chất điện phân polyme và bao bì linh hoạt giúp giảm đáng kể trọng lượng so với pin lithium-có vỏ bằng kim loại, trực tiếp cải thiện tỷ lệ lực đẩy-trên-trọng lượng của máy bay không người lái.
Thông số kỹ thuật chính và cách đọc chúng
Việc chọn pin LiPo phù hợp cho một ứng dụng máy bay không người lái cụ thể đòi hỏi sự hiểu biết thấu đáo về các thông số kỹ thuật cốt lõi của nó. Các thông số này xác định khả năng và giới hạn của pin.
Dung lượng (mAh hoặc Ah):Được đo bằng miliampe-giờ hoặc ampe-giờ, chỉ số này cho biết tổng lượng năng lượng mà pin có thể lưu trữ. Dung lượng cao hơn (ví dụ: 5000mAh so với. 1500mAh) thường dẫn đến thời gian bay dài hơn. Tuy nhiên, công suất cao hơn cũng đồng nghĩa với trọng lượng lớn hơn, điều này có thể làm giảm tính linh hoạt và tăng mức tiêu thụ điện năng, tạo ra sự cân bằng-mà người vận hành phải cân bằng.
Điện áp (V):Điện áp danh định của một tế bào LiPo là 3,7V. Khi được sạc đầy, nó đạt khoảng 4,2V và không nên xả dưới mức khoảng 3,0V để tránh hư hỏng. Các tế bào được mắc nối tiếp (S) để tăng điện áp. Các cấu hình phổ biến bao gồm:
3S (11.1V):Được sử dụng trong máy bay không người lái cấp độ nhỏ hơn{0}}.
4S (14.8V):Phổ biến ở-máy bay không người lái dành cho người tiêu dùng và xe đua tầm trung.
6S (22.2V):Tiêu chuẩn cho nhiều máy bay không người lái chuyên nghiệp và công nghiệp.
12S+ (44.4V trở lên):Được sử dụng trong các UAV công nghiệp có công suất lớn,{1}}nặng. Hệ thống điện áp cao hơn sẽ hiệu quả hơn vì chúng tiêu thụ ít dòng điện hơn cho cùng một công suất đầu ra, từ đó giảm sinh nhiệt.
Tỷ lệ xả (Xếp hạng C{0}}):Xếp hạng C{0}}cho biết dòng xả liên tục an toàn tối đa tương ứng với dung lượng của pin. Ví dụ: pin 5000mAh có định mức 50C có thể cung cấp dòng điện liên tục 250A (5Ah * 50C) một cách an toàn. Xếp hạng C-cao hơn là rất quan trọng đối với máy bay không người lái có hiệu suất-cao, yêu cầu cung cấp năng lượng nhanh chóng. Xếp hạng C{11}}không đủ có thể dẫn đến sụt áp, chuyến bay không ổn định và quá nóng.
Điện trở trong (IR):Đây là thước đo điện trở bên trong pin. IR thấp hơn sẽ tốt hơn vì nó cho phép truyền năng lượng hiệu quả hơn và tạo ra ít nhiệt hơn. Khi pin già đi, điện trở trong của nó thường tăng lên, cho thấy hiệu suất và dung lượng bị giảm.
LiPoVS. Li-Ion dành cho máy bay không người lái
Mặc dù cả hai đều là công nghệ dựa trên lithium{0}}nhưng pin LiPo và Li{1}}Ion có những đặc điểm riêng biệt khiến chúng phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Đối với hầu hết các ứng dụng máy bay không người lái năng động, pin LiPo là lựa chọn ưu tiên vì chúng cung cấp tốc độ xả cao hơn đáng kể. Điều này cung cấp năng lượng bùng nổ nhanh chóng cần thiết để cất cánh, điều động và nâng tải trọng. Trong khi pin Li-Ion thường có năng lượng riêng (Wh/kg) cao hơn để có độ bền lâu hơn trong một số ứng dụng thì pin LiPo mang lại khả năng phản hồi và mật độ năng lượng vượt trội mà chuyến bay UAV năng động yêu cầu.
