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如何解(jiě)决无人机电池续航(háng)问题?

 

近年来(lái),随着科学技术的(de)发展,无人机从军(jun1)事领(lǐng)域拓展(zhǎn)到民用领(lǐng)域,尤其是被广(guǎng)泛应用于(yú)民用领域的农业、林业、电(diàn)力(lì)、安(ān)防等方面。在无人机应用范围越(yuè)来越广的(de)同时,市场上也出现繁多的无人机种类,但这(zhè)些无人机都存在一个明显的(de)问题(tí)——续航能力有限(xiàn)。

目(mù)前(qián),市面上的无人机(jī)主要采用锂聚合物(wù)电池作为主要动(dòng)力,续(xù)航能力一般在20分钟至30分(fèn)钟之间,因(yīn)技(jì)术方面不同有所差(chà)别,不过大部分续航时间(jiān)都是在(zài)45分钟以内,但充(chōng)电(diàn)时间却都超过(guò)了一小时。由于(yú)无人机需(xū)要尽(jìn)可能减(jiǎn)轻(qīng)起飞(fēi)重量,所以(yǐ)无法携带较重(chóng)的大(dà)容量(liàng)电池,大(dà)多(duō)数无(wú)人机维持十几分钟到二十分(fèn)钟飞行(háng)之后,就必(bì)须有人(rén)为它们更换电池或者插上充电线(xiàn),导致通常(cháng)出门都(dōu)要携带三(sān)四(sì)块电池(chí)。这是无人机(jī)发(fā)展一个致命的(de)短板,大大限制了我国无人(rén)机行业的整体发展,若要促进无(wú)人机市场持久的良性发展,解(jiě)决无人机电池续(xù)航能(néng)力(lì)问题迫在眉睫。

无人(rén)机电池续航问题,是限(xiàn)制无人机行业发(fā)展的一块短板,也是世界各国无人机发展亟待(dài)攻克的技(jì)术性难题。目(mù)前,对于解决无人机电池(chí)续(xù)航(háng)问题(tí)的研究大致有以下(xià)几(jǐ)个方向(xiàng):

一、燃料电池

1)首(shǒu)个使用氢燃料电池的多轴无人机

20155月新加坡HUS公司,研发出首个使用氢燃(rán)料电(diàn)池的多轴无人机(jī)HYCOPTER,空(kōng)载情况下能(néng)够连续(xù)飞行4个(gè)小时,即使1Kg满载情况下仍能支撑 150分钟,远(yuǎn)超(chāo)锂电池来驱动的无人机续(xù)航时(shí)间。

由于(yú)使用氢燃料电池,HYCOPTER的结构与其(qí)他无人(rén)机(jī)也有些不同,中间除了氢燃料锂聚合物(wù)电池之外(wài),还有两根储存氢气的(de)管 状容器,最多可(kě)以存放4L氢气。工(gōng)作过(guò)程当中(zhōng)氢气通入到氢(qīng)燃料电池内部(bù),经化学反应后生成(chéng)电力为几个旋翼的(de)电动机供电,充满氢气(qì)后的HYCOPTER在电(diàn) 量方(fāng)面与3Kg重量锂电池相当。遗憾的(de)是目前HYCOPTER还在(zài)研发阶(jiē)段,刚刚(gāng)进(jìn)行试飞。

(2)Intelligent Energy氢燃料电池

201512月配备Intelligent Energy氢燃料电池的大疆Matrice 100无人(rén)机飞行(háng)了超过1小时时间。如果使用(yòng)标准电池,那么这(zhè)款无人机一次充电只(zhī)能飞行20分钟。氢燃料电池(chí)通过化学(xué)反应(yīng)将氢气(qì)转换为电力,而副(fù)产品(pǐn)仅仅只是水蒸气。由于燃料储存在小盒(hé)子中,而更换燃料盒只需几秒(miǎo)钟时间,因此无人机在燃料耗尽时可以快速(sù)补充燃料并升空。

Intelligent Energy将在(zài)明年1月的拉(lā)斯维加斯(sī)消费电(diàn)子展(CES)上展示(shì)工程成果。该(gāi)公司希望,这(zhè)一产品能吸引无人机厂商(shāng),将燃料(liào)电池作为无(wú)人机(jī)动(dòng)力的一(yī)种选(xuǎn)择。该公司没有计划面向普通(tōng)用户提供(gòng)改装产品。

二、太阳能电池板

12010年英国“和风”号超(chāo)轻型太阳能(néng)无人飞(fēi)行器(qì)在飞行中(zhōng)安(ān)装太阳能电池板和使用陆基(jī)激光供电提高无人(rén)机飞行(háng)时间,创造了(le)连续飞行14天无(wú)人飞行器(qì)的飞行时间记录。

220146月,瑞(ruì)士帕耶讷(nè)全球(qiú)最(zuì)大的太阳(yáng)能飞机“阳光动力2号”首飞。这(zhè)架飞机机翼上安装(zhuāng)有1.7万块超(chāo)薄且(qiě)高效能(néng)的太阳能电池板,翼展长达72米(mǐ)。太阳能飞机是以太阳辐射作为(wéi)推进能源的飞机,动(dòng)力装置由太阳(yáng)能电池组、直流电动机、减速器、螺(luó)旋(xuán)桨和控制装(zhuāng)置组成。由于(yú)太阳辐射能量(liàng)密度小,为(wéi)获得(dé)足够(gòu)能量,太阳能飞(fēi)机须(xū)有较大的摄取阳光(guāng)的(de)表(biǎo)面(miàn)积。太阳能板在日间吸收能(néng)量,让(ràng)飞机在晚间也可飞行(háng),大大提高了飞行续(xù)航时间。

三、锂(lǐ)电池(chí)创(chuàng)新

20159月,特斯拉Tesla作为(wéi)电动汽车领域的佼佼(jiǎo)者,公布了一款(kuǎn)专门针对航拍应用的无人机原(yuán)型。特斯拉公司在充电电(diàn)池方面显(xiǎn)然更(gèng)为老道,据悉,该款无人机搭载了(le)一块10000mAh电池,单(dān)次充电(diàn)可持续飞行60分钟,充(chōng)电时间为20分(fèn)钟左右。

在电池领域有独门绝技的(de)特斯(sī)拉公司进入无人机市场(chǎng),势(shì)必会对国(guó)内(nèi)无人机(jī)电池带来巨大影响。谁不希(xī)望(wàng)拥有一款充电时间短、续(xù)航(háng)时间长(zhǎng)的无人机电池呢(ne)?但目前此项万众期待的产品(pǐn)还处于概念设计阶段,产(chǎn)品(pǐn)何时问世也尚无定论。

无人机电(diàn)池续航(háng)技术研究(jiū)层出(chū)不(bú)穷,目前(qián)状况多是处在研发(fā)当(dāng)中,未来(lái)还会有(yǒu)哪些新的无人机电池续航技术无(wú)法预测,实(shí)用性(xìng)也(yě)不得而知。但无(wú)人(rén)机电(diàn)池(chí)续航技术是赚足(zú)了吆喝噱头十足,希望这(zhè)些无人机(jī)电池续航技术面世后能不负所望,突破无人机电(diàn)池续航(háng)不足这一制(zhì)约(yuē)无人机发挥(huī)更大作用的瓶颈。(全球(qiú)无人(rén)机网  董冬(dōng))

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