Tension vs demandes de courant dans les conceptions multirotorales de lourds
Lorsqu'il s'agit de propulser des multirotors lourds, la compréhension de la relation entre la tension et les demandes de courant est primordiale. Ces deux propriétés électriques influencent considérablement les performances et les capacités des drones conçues pour transporter des charges utiles substantielles.
Le rôle de la tension dans les performances du moteur
La tension joue un rôle essentiel dans la détermination de la vitesse et de la puissance des moteurs électriques utilisés dans les drones lourds. Des tensions plus élevées entraînent généralement une augmentation du régime moteur et un couple, qui sont essentiels pour le levage et la manœuvre de charges utiles lourdes. Dans une configuration en série,Batterie LipoLes cellules sont connectées pour augmenter la tension globale, fournissant la puissance nécessaire pour les moteurs haute performance.
Demandes actuelles et leur impact sur le temps de vol
Bien que la tension affecte les performances du moteur, le tirage au courant a un impact direct sur le temps de vol de l'UAV et l'efficacité globale. Les conceptions de haltères nécessitent souvent des niveaux de courant élevés pour maintenir la puissance nécessaire pour le levage et le maintien du vol avec des charges utiles substantielles. Les configurations de batterie parallèle peuvent répondre à ces exigences de courant élevées en augmentant la capacité globale et les capacités de déviation du courant du système d'alimentation.
Tension d'équilibrage et courant pour des performances optimales
La réalisation du bon équilibre entre la tension et les demandes de courant est cruciale pour maximiser l'efficacité et les performances des drones lourds. Cet équilibre implique souvent un examen attentif des spécifications du moteur, de la taille de l'hélice, des exigences de charge utile et des caractéristiques de vol souhaitées. En optimisant la configuration de la batterie Lipo, les concepteurs d'UAV peuvent obtenir la combinaison idéale de puissance, d'efficacité et de durée du vol pour des applications spécifiques à la vie lourde.
Comment calculer le nombre de cellules optimales pour les charges utiles de drones industriels
La détermination du nombre optimal de cellules pour les charges utiles de drones industrielles nécessite une approche systématique qui prend en compte divers facteurs affectant les performances et l'efficacité des drones. En suivant un processus de calcul structuré, les concepteurs peuvent identifier la configuration de la batterie Lipo la plus appropriée pour leurs applications spécifiques à remplissage lourd.
Évaluation des besoins en puissance
La première étape dans le calcul du nombre de cellules optimales implique une évaluation complète des exigences de puissance de l'UAV. Cela comprend la considération de facteurs tels que:
1. Poids total de l'UAV, y compris la charge utile
2. Temps de vol souhaité
3. Spécifications du moteur et efficacité
4. Taille et hauteur de l'hélice
5. Conditions de vol attendues (vent, température, altitude)
En analysant ces facteurs, les concepteurs peuvent estimer la consommation d'énergie totale de l'UAV pendant diverses phases de vol, notamment le décollage, le plan de plané et le vol avant.
Déterminer les besoins de tension et de capacité
Une fois les besoins d'alimentation établis, l'étape suivante consiste à déterminer les besoins de tension et de capacité idéaux pour le système de batterie. Cela implique:
1. Calcul de la tension optimale en fonction des spécifications du moteur et des performances souhaitées
2. Estimation de la capacité requise (en MAH) pour atteindre le temps de vol souhaité
3. En considérant le taux de décharge continu maximal nécessaire pour les demandes de puissance de pointe
Ces calculs aident à identifier la configuration des cellules la plus appropriée, qu'il s'agisse d'un arrangement de séries haute tension ou d'une configuration parallèle à haute capacité.
Optimisation du nombre et de la configuration des cellules
Avec la tension et les exigences de capacité à l'esprit, les concepteurs peuvent procéder à l'optimisation du nombre de cellules et de la configuration. Ce processus implique généralement:
1. Sélection du type de cellule approprié (par exemple, 18650, 21700 ou cellules de poche)
2. Déterminer le nombre de cellules nécessaires en série pour atteindre la tension souhaitée
3. Calcul du nombre de groupes de cellules parallèles nécessaires pour répondre aux exigences de la capacité et du taux de décharge
4. En considérant les limitations de poids et équilibrer le rapport puissance / poids
En optimisant soigneusement le nombre et la configuration de cellules, les concepteurs peuvent créer unBatterie LipoSystème qui offre l'équilibre idéal des capacités de tension, de capacité et de décharge pour les applications de drones industrielles à décharge lourde.
Étude de cas: 12s vs configurations 6P dans les drones de livraison de fret
Pour illustrer les implications pratiques des configurations de lipo parallèles et en série dans les UAV à décharge lourde, examinons une étude de cas comparant les configurations 12S (12 cellules en série) et 6P (6 cellules en parallèle) pour les drones de livraison de cargaison. Cet exemple du monde réel met en évidence les compromis et les considérations impliqués dans la sélection de la configuration optimale de la batterie pour des applications spécifiques.
Aperçu du scénario
Considérez un drone de livraison de fret conçu pour transporter des charges utiles allant jusqu'à 10 kg sur une distance de 20 km. Le drone utilise quatre moteurs à courant continu de haute puissance et nécessite un système de batterie capable de fournir à la fois une tension élevée pour les performances du moteur et une capacité suffisante pour les temps de vol prolongés.
Analyse de configuration 12s
Les 12SBatterie LipoLa configuration offre plusieurs avantages pour cette application de livraison de fret:
1. Tension plus élevée (44,4 V nominal, 50,4 V entièrement chargé) pour une efficacité du moteur et une puissance de puissance accrue
2. Réduction du courant du courant pour un niveau de puissance donné, améliorant potentiellement l'efficacité globale du système
3. Câblage simplifié et poids réduit en raison de moins de connexions parallèles
Cependant, la configuration 12S présente également certains défis:
1. Une tension plus élevée peut nécessiter des contrôleurs de vitesse électroniques plus robustes (ESC) et des systèmes de distribution d'énergie
2. potentiel de réduction du temps de vol si la capacité n'est pas suffisante
3. Système de gestion de batterie plus complexe (BMS) requis pour équilibrer et surveiller 12 cellules en série
Analyse de configuration 6P
La configuration 6P, en revanche, offre un ensemble différent d'avantages et de considérations:
1. Capacité accrue et temps de vol potentiellement plus longs
2. Capacités de gestion de courant plus élevées, adaptées aux scénarios de demande de haute puissance
3. Amélioration de la redondance et de la tolérance aux défauts dues à plusieurs groupes de cellules parallèles
Les défis associés à la configuration 6P comprennent:
1. Sortie de tension inférieure, nécessitant potentiellement des fils de jauge plus grands et des moteurs plus efficaces
2. Une complexité accrue dans l'équilibrage et la gestion parallèles des cellules
3. Potentiel de poids global plus élevé en raison du câblage et des connexions supplémentaires
Comparaison des performances et choix optimal
Après un test et une analyse approfondis, les métriques de performance suivantes ont été observées: dans la configuration 12S, le temps de vol était de 25 minutes, avec une charge utile maximale de 12 kg et une efficacité énergétique de 92%. Dans la configuration 6p, le temps de vol était de 32 minutes, avec une charge utile maximale de 10 kg et une efficacité électrique de 88%.
Dans cette étude de cas, le choix optimal dépend des priorités spécifiques de l'opération de livraison de fret. Si la capacité de charge utile maximale et l'efficacité électrique sont les principales préoccupations, la configuration 12S s'avère être la meilleure option. Cependant, si le temps de vol prolongé et la redondance améliorée sont plus critiques, la configuration 6P offre des avantages distincts.
Cette étude de cas démontre l'importance d'évaluer soigneusement les compromis entre les configurations de batteries parallèles et de la série dans les applications d'UAV lourdes. En considérant des facteurs tels que les exigences de tension, les besoins de capacité, l'efficacité électrique et les priorités opérationnelles, les concepteurs peuvent prendre des décisions éclairées pour optimiser leurs systèmes de batterie pour des cas d'utilisation spécifiques.
Conclusion
Le choix entre les configurations parallèles et les lipo de la série pour les drones lourds est une décision complexe qui nécessite un examen attentif de divers facteurs, notamment les exigences de puissance, la capacité de charge utile, le temps de vol et les priorités opérationnelles. En comprenant les nuances de la tension et des demandes de courant, en calculant des dénombrements de cellules optimaux et en analysant les applications du monde réel, les concepteurs d'UAV peuvent prendre des décisions éclairées pour maximiser les performances et l'efficacité de leurs drones lourds.
À mesure que la demande d'UAV plus capables et efficaces de décharge lourde continue de croître, l'importance d'optimiser les configurations de la batterie devient de plus en plus critique. Que vous optiez pour des configurations de séries haute tension ou des arrangements parallèles à haute capacité, la clé réside dans la recherche du bon équilibre qui répond aux besoins spécifiques de chaque application.
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Références
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