Nûjenî di Pîlên ji bo Dron û UAVan de
Pêşketina dron û Wesayîtên Hewayî yên Bêmirov (UAV) di salên dawî de bi lez û bez zêde bûye. Dron êdî ne tenê pêlîstokên hobiyê ne, lê di gelek sektoran de bûne amûrên bingehîn: nexşekirin û pîvandin, vekolîna binesaziyê, çandiniya rastîn, lojîstîk, lêgerîn û rizgarkirin, û heta sepanên leşkerî jî. Lêbelê, li pişt pêşketinên di kamerayan, sensoran, otopîlotan û ragihandinê de, pêkhateyek heye ku pir caran dibe "sînorê" sereke yê şiyanên dronan: batarya. Berxwedana firînê, ewlehî, giranî û pêbaweriya mîsyonê pir girêdayî teknolojiya bataryayê ya ku tê bikar anîn in. Ev gotar li ser cûrbecûr nûjeniyên bataryayê yên ku performansa dronan û UAV-an dimeşînin, û her weha dijwarî û rêwerzên pêşerojê nîqaş dike.
Çima batarya di navenda nûjeniya dronan de ne?
Dron sîstemên pir hesas ên giraniyê ne. Ji bo çêkirina hilgirtinê, divê her gramek zêde bi xerckirina enerjiyê ya mezintir were "dayin". Ji ber vê yekê, bataryayên dronan bi awayekî îdeal xwedî dendika enerjiyê ya bilind in (ji bo demên firîna dirêj), dikarin herikînên bilind peyda bikin (ji bo rabûnê, manevraya bilez, an hilgirtina barhilgir), ewle bimînin, û li hember çerxên barkirinê yên dubare li ber xwe bidin. Ji hêla din ve, sepanên cîhana rastîn pir caran barkirin û xebitandina bilez di rêzek fireh ji germahiyan de, di nav de germahiya pir zêde û sermaya zêde, hewce dikin.
Bi salan e, ji ber kapasîteya xwe ya bilind a herikînê, bataryayên LiPo (Lîtyûm Polîmer) ji bo dronên pirrotorî bijare bûne. Lêbelê, bataryayên LiPo xwedî taybetmendiyên ku hewceyê hişyariyê ne jî ne: ew ji zirara fîzîkî bêtir hesas in, xetera "pifkirinê" hene, û pêdivî bi prosedurên barkirin û hilanînê yên dîsîplînkirî hene. Nûbûnên bataryayê daxwaza pîşesaziyê ji bo bataryayên bihêztir û ewletir çareser dikin.
Pêşketina kîmyaya bateriyê: ji LiPo ber bi malbata lîtyûmê ya cihêrengtir
1. Lîtyûm-îyona enerjiya bilind (Li-îyon)
Ji bo mîsyonên ku hewceyê demên firîna dirêj in, hin platformên UAV-ê ji LiPo ber bi Li-ion ve bi şaneyên silindirî (mînak, 18650 an 21700) an şaneyên kîsikê yên enerjiya bilind diguherin. Bi gelemperî Li-ion xwedî dendika enerjiyê ya bilindtir ji LiPo-ya "C-ya bilind" e, ku ew ji bo balafirên VTOL-ê yên baskên sabît an hîbrîd ên ku her dem hewceyê herikîna zêde nînin guncan dike. Pirsgirêk kapasîteya herikîna herî bilind û rêveberiya germî ne - dema ku daxwazên herikîna bilind hewce ne, performansa Li-ion dikare xirab bibe û kombûna germê çêbibe. Nûbûnên di vî warî de hilbijartina şaneyên bi hêza bilind, sêwirana pakêtê ku berxwedana navxweyî kêm dikin, û BMS (Pergalên Rêveberiya Pîlê) yên jîrtir vedihewîne.
2. LiFePO4 (LFP) ji bo ewlehî û temendirêjiyê
Kîmyaya LFP-ê bi germî aramtir û temenê çerxek dirêj tê zanîn. Ji bo UAV-ên ku li nêzî mirovan, li deverên pîşesaziyê, an jî ji bo hewcedariyên operasyonel ên ku hewceyê demên çerxek bilind in dixebitin (mînakî, dronên teftîşê yên ku rojê gelek caran difirin), LFP vebijarkek balkêş e. Aliyê neyînî dendika wê ya enerjiyê ya kêmtir e, ku di encamê de demên firînê yên kurttir bi heman giraniyê çêdibin. Nûjenî di LFP-ê de li ser zêdekirina dendika enerjiyê, baştirkirina sêwirana pakêtê, û çêtirkirina pergalê ji bo kêmkirina giraniya giştî disekine.
3. Lîtyûm-sulfur (Li-S) û rewşa hişk: namzetên pêşerojê
Lîtyûm-sulfur soza dendika enerjiyê ya pir zêdetir ji lîtyûma kevneşopî dide. Di teorîyê de, Li-S dikare ji 400 Wh/kg derbas bibe, ku dibe ku demên firîna dronan bi girîngî dirêj bike. Lêbelê, Li-S hîn jî bi pirsgirêkên wekî hilweşîna bilez, temenê çerxa sînorkirî, û pirsgirêka "bandora veguhastinê" re rû bi rû dimîne ku karîgeriyê kêm dike. Di heman demê de, bataryayên rewşa hişk di warê ewlehî û dendika enerjiyê de sozek mezin pêşkêş dikin, ji ber ku ew elektrolîtên hişk bikar tînin ku li hember rijandinê berxwedêrtir in û dikarin xetera revîna germî kêm bikin. Her çend gelek lêkolîn û pêşkeftina prototîpan di rê de ne jî, lêçûn û amadebûna hilberîna girseyî hîn jî pirsgirêk in.
Pêşketinên di sêwirana pakêtê de: ne tenê li ser şaneyan e
Pir caran, nûjeniyên herî mezin ne tenê di kîmyaya şaneyê de ne, lê di awayê sêwirandina pakêtê de jî ne. Dron hewceyê bataryayên ku dikarin enerjiyê bi windabûna germê ya herî kêm bi bandor peyda bikin in.
1. Sêwirana bê maseyê û berxwedana kêm
Hin sêwiranên şaneyên nûjen bi rêya avahiyên taybetî yên elektrodê berxwedana navxweyî kêm dikin. Ev dibe sedema herikîna herikê ya stabîltir, hilberîna germê ya kêmkirî, û kêmbûna kêmbûna voltaja dema ku leza gazê tê zêdekirin.
2. Girêdan û kabloyên bikêrtir
Windabûna enerjiyê di konektor, lehim û kabloyan de jî çêdibe. Pîşesaziya dronan konektorên kêm-împedans pêş dixe ku ewletir in û li hember lerizînê berxwedêrtir in. Ev rasterast bandorê li ser karîgerî û germahiyên xebitandinê dike.
3. Rêveberiya germî ya yekgirtî
Di UAV-ên pîşesazî û leşkerî de, hem pergalên sarkirina pasîf û hem jî yên çalak her ku diçe gelemperî dibin. Sarkirina pasîf dikare heatsink, materyalên kompozît ên belavkirina germê, û sêwiranên herikîna hewayê yên ku di dema firînê de herikîna hewayê bikar tînin, di nav xwe de bigire. Sarkirina çalak, dema ku tevliheviyê zêde dike, dikare performansa bateriyê di dema mîsyonên dijwar de biparêze.
BMS-ya Smart: batarya "zêdetir" dibin
Di dronên hobî de, pakêtên bataryayê pir caran "bêaqil" in, û tenê hêzê peyda dikin bêyî danûstendina daneyên dewlemend. Di UAV-ên profesyonel de, ev nêzîkatî diguhere. BMS-yên jîr niha ji bo ewlehî û karîgeriyê mifteya sereke ne.
- Çavdêriya şaneyên takekesî: voltaja, germahî û herikîna her şaneyê di wextê rast de têne şopandin da ku pêşî li zêde-daxistin an zêde-barkirin were girtin.
- Texmîna SoC û SoH (Rewşa Barkirinê/Rewşa Tenduristiyê): alîkariya pîlotan an otopîlotan dike ku dema firîna mayî rasttir texmîn bikin, ne tenê li ser bingeha voltaja.
- Parastin û ewlehiya têkçûnê: batarya dikare dema ku rewşek neasayî çêdibe herikînê qut bike, an jî hişyariyek zû ji pergala kontrola firînê re bişîne.
- Ragihandina daneyan: hin pakêt protokolên ragihandinê piştgirî dikin, da ku kontrolkera firînê bikaribe profîla hêzê rast bike, gazê di germahiyên bilind de sînordar bike, an jî Vegera-Mal a jîrtir plan bike.
Nûjeniya BMS her ku diçe ber bi karanîna algorîtmayên pêşbînîkirinê yên li ser bingeha daneyan, hetta fêrbûna makîneyê, ve diçe da ku hilweşîna kapasîteyê li gorî şêwazên karanîna rastîn model bike.
Şarjkirina bilez û binesaziya enerjiyê
Demên firînê yên dirêjtir îdeal in, lê di meydanê de, leza zivirînê pir caran tiştê pêwîst e. Ji ber vê yekê, nûjeniya sotemeniyê pir girîng e.
- Profîla barkirina bilez a ewledar: barkirina bilez divê bala xwe bide sînorên germahî û herikê da ku xirabûnê zûtir neke.
- Şarjêra jîr a pir-pakêt: bi taybetî ji bo operasyonên bazirganî, pergaleke şarjêkirinê ya ku bikaribe şaneyan hevseng bike, daneyên BMS bixwîne û şarjêkirinê bername bike pir tê xwestin.
– Sîstema guhertina bateriyê: Hin çareseriyên lojîstîkî û stasyonên dockkirina dronan mekanîzmayeke guhertina bateriyê ya otomatîk bikar tînin. Ev yek dema bêçalakbûnê kêm dike û derfetên ji bo xebata nîv-berdewam vedike.
- Entegrasyona enerjiya nûjenkirî: li deverên dûr, pergalên şarjê yên li ser bingeha panelên rojê an jî jeneratorên hîbrîd dest bi karanîna dikin, her çend kapasîte û leza hîn jî dijwar in.
Ewlehî: aliyekî ku nayê tawîzdan
Şewatên bataryayên lîtyûmê rîskek cidî ne. Ji ber ku dron pir caran li nêzîkî hebûnên girîng an deverên giştî têne bikar anîn, nûbûnên ewlehiyê ji bo destûrên xebitandinê û pejirandina raya giştî pir girîng in.
Hin rêbazên ku her ku diçe gelemperî dibin:
- Qalikek bihêztir û materyalek agirberxwedêr ji bo kêmkirina bandorê di rewşa zirarê de.
- Sensorê germahiyê yê pirxalî ji bo tespîtkirina germahiyê ya zûtir.
- Sêwirana pakêtê ya modular da ku têkçûna yek perçeyî di cih de nebe sedema têkçûna tevahî.
- Rêbazên hilanîn û veguhastinê yên pêşketîtir, di nav de karanîna kîsikên agirnegir û standardên barkirinê yên taybet.
Di UAV-ên pîşesaziyê de, standardên belgekirin û sertîfîkaya ewlehiya bateriyê jî pêşve diçin, û hilberîneran teşwîq dikin ku di derbarê ceribandina pêbaweriyê, çerx û sînorên xebitandinê de zelaltir bin.
Bandora nûjeniya bateriyê li ser sepanên dronan
Nûjeniyên di warê pîlan de bandorek rastîn li ser awayê karanîna dronan dikin:
- Nexşekirin û pîvandin: dema firînê ya dirêjtir tê wateya qadeke berfirehtir a vegirtinê di yek mîsyonê de.
- Kontrolkirina tora elektrîkê û boriyan: pêbaweriya pakêtê û pêşbîniya enerjiya mayî xetera daketina awarte li deverên xeternak kêm dike.
- Radestkirina barhilgir: ji bo rabûna bi bar re tevlîheviyek ji dendika enerjiya bilind, ewlehî û şiyana herikînê hewce dike.
- Çandinîya bi rastî: dronên sprejkirinê sîstemên bataryayê yên bi hêza bilind û berxwedêrê çerxerê hewce dikin, ji ber vê yekê hilbijartina kîmya û sêwirana pakêtê pir girîng e.
Rêya pêşerojê
Ji bo pêşerojê, nûjeniya bateriyên dronan bi îhtîmaleke mezin dê li ser sê rêyên sereke bimeşe. Ya yekem, zêdekirina dendika enerjiyê bi rêya kîmyewiyên nû yên wekî bateriyên Li-S an jî yên rewşa-hişk. Ya duyemîn, baştirkirina ewlehî û temenê jiyanê bi rêya BMS-yên her ku diçe jîrtir û sêwiranên pakêtên bêtir berxwedêrê germê û bihêz. Ya sêyemîn, xurtkirina ekosîstema xebitandinê - ji standardên bateriyê, pergalên docking, guheztina otomatîk, bigire heya binesaziya barkirinê ya bibandor.
Di dawiyê de, batarya ne tenê dabînkerên hêzê ne, lê di heman demê de "ajokera stratejîk" a sêwirana dronan in: ew çiqas dûr dikarin bifirin, ew çiqas bi ewlehî dixebitin, û ew çiqas bi bandor piştgiriyê didin mîsyonan. Bi nûjeniya domdar re, sînorkirinên klasîk ên dronan - dema firînê û xetera bataryayê - dê hêdî hêdî biguherin, û di pêşerojê de îhtîmala UAV-yên berfirehtir û pêbawertir vedike.
