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如何解决无人机电池续(xù)航问题?

 

近年(nián)来(lái),随着科(kē)学技(jì)术(shù)的(de)发展,无人机从(cóng)军事领域(yù)拓展到民用领域,尤其是被广泛应用于民用(yòng)领(lǐng)域的农业、林业(yè)、电(diàn)力(lì)、安防等方面。在无人机应用范围越来越广的同时,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(gè)明(míng)显(xiǎn)的问(wèn)题——续航能力有限。

目前,市(shì)面上的无人机主要(yào)采用锂(lǐ)聚合物电(diàn)池作为主要动(dòng)力,续航能力一(yī)般在20分钟(zhōng)至30分钟(zhōng)之(zhī)间,因技术(shù)方面不同(tóng)有所差别,不(bú)过大部分续航时(shí)间都是在45分钟以(yǐ)内,但充电时(shí)间却都超过了一小时。由于无人机需(xū)要尽可能减轻起(qǐ)飞重量,所以无法携带较重的大容量(liàng)电池,大多数无人机维持十(shí)几分(fèn)钟到二十分钟飞行之后,就必须有人为它们更换电池或者插上充电线,导致通常(cháng)出门都要携带三(sān)四块电(diàn)池。这是无人机发展一(yī)个(gè)致命的短板,大大限制(zhì)了(le)我国无人机(jī)行业(yè)的整体发展,若要促进无人机(jī)市场持久的良性发展,解(jiě)决无人(rén)机电池续航能(néng)力问题(tí)迫在眉睫。

无人机电池续航问题,是(shì)限制无人(rén)机(jī)行业发展的一(yī)块短(duǎn)板,也是世界各国无人(rén)机发(fā)展亟待攻克的技术性难题。目前,对于解决无人机电池续(xù)航(háng)问题的研究大致(zhì)有以下(xià)几个方向(xiàng):

一(yī)、燃(rán)料电池

1)首个使(shǐ)用氢(qīng)燃(rán)料电池的多轴无人机

20155月新加坡(pō)HUS公司,研发出首个使用氢燃料电池(chí)的多轴无人机HYCOPTER,空载情况下能够连续飞(fēi)行4个小时,即使(shǐ)1Kg满(mǎn)载情况下仍能支撑 150分钟,远超锂电(diàn)池来驱动(dòng)的无人机续航时间。

由于使用氢(qīng)燃料电(diàn)池,HYCOPTER的(de)结构与其他无人机也有些不同,中间除了氢燃料锂聚合物电池之外,还有两根储存氢气的管 状容器,最多(duō)可以(yǐ)存放4L氢(qīng)气。工作(zuò)过(guò)程当中氢气通入到(dào)氢燃料电池内部,经化学反(fǎn)应后(hòu)生成(chéng)电力(lì)为几个旋翼的电动机供电(diàn),充(chōng)满氢气(qì)后的HYCOPTER在电 量(liàng)方(fāng)面与3Kg重量锂电池相当。遗憾(hàn)的是目前HYCOPTER还(hái)在研发阶(jiē)段,刚刚(gāng)进(jìn)行试(shì)飞。

(2)Intelligent Energy氢燃料电(diàn)池

201512月配备Intelligent Energy氢燃料电池的(de)大疆Matrice 100无人机飞行了超(chāo)过1小时时间。如(rú)果(guǒ)使(shǐ)用标准电池,那么(me)这款无人(rén)机一次充(chōng)电只能飞行20分钟。氢燃料(liào)电池通过化学反应将(jiāng)氢气转换为(wéi)电力,而副(fù)产(chǎn)品仅仅只是水蒸气(qì)。由于燃料储存在(zài)小盒子中,而(ér)更换燃(rán)料盒只需几秒钟(zhōng)时(shí)间,因此无人机在燃料(liào)耗尽时可以(yǐ)快速(sù)补充燃料并升空。

Intelligent Energy将在明年(nián)1月的(de)拉斯(sī)维加斯消费电(diàn)子(zǐ)展(CES)上展示工(gōng)程成果。该公(gōng)司希望,这一产品能吸(xī)引无人机厂商,将燃(rán)料电池(chí)作为无人机(jī)动力的一种选择。该(gāi)公司(sī)没有计(jì)划面向普通(tōng)用户(hù)提供改(gǎi)装产品。

二、太阳能电池(chí)板

12010年英国“和(hé)风(fēng)”号超(chāo)轻型(xíng)太阳能无人飞行器在飞行(háng)中安(ān)装太阳能电池板和使用陆基激光供电(diàn)提(tí)高无人机飞(fēi)行时间,创造了连续飞(fēi)行14天无人飞行器的飞行时间(jiān)记录。

220146月,瑞士帕耶讷全(quán)球最(zuì)大的太阳能飞机“阳(yáng)光动力2号”首飞(fēi)。这架飞机机(jī)翼上安(ān)装有1.7万块超薄且高效(xiào)能的太阳能电(diàn)池板,翼展长达72米(mǐ)。太阳能飞(fēi)机是以太阳辐射作为推进能源的飞机,动(dòng)力(lì)装置由太阳能电池组(zǔ)、直流(liú)电动机、减速(sù)器、螺旋桨和控制装置组成(chéng)。由于太阳辐射能量密(mì)度(dù)小,为获得足够能量,太阳(yáng)能飞机须有较大的摄取阳光的表面积(jī)。太(tài)阳能板在日间(jiān)吸收能量,让飞机(jī)在晚(wǎn)间也可飞行(háng),大(dà)大提高了飞行(háng)续航时间。

三、锂电池创新

2015年(nián)9月,特斯拉Tesla作为电动汽车领域的佼佼者,公(gōng)布了一(yī)款专门(mén)针对航拍应用(yòng)的无人机原型。特斯(sī)拉公司在充电电池方(fāng)面显(xiǎn)然更为老道,据悉,该款无人机(jī)搭载了一(yī)块10000mAh电池,单次充电可持续飞行60分钟,充电时间为20分(fèn)钟左右。

在电池(chí)领(lǐng)域有(yǒu)独门(mén)绝技的特斯拉公司进入无人机市场,势(shì)必会对(duì)国内无(wú)人机电池带来巨(jù)大(dà)影响。谁不希(xī)望拥有一款充电时间短、续航时间(jiān)长的(de)无人机(jī)电池呢?但(dàn)目前此项万众期待(dài)的产品(pǐn)还处(chù)于概念设计阶段(duàn),产品何时问世也(yě)尚无定论。

无人机(jī)电(diàn)池续航技术研究层出不穷(qióng),目(mù)前(qián)状况多是处在研发当(dāng)中,未(wèi)来还(hái)会有哪些新的无人机电池(chí)续航技术(shù)无法预测,实用性也不得而知。但无人机电池续航技术是赚足了(le)吆喝噱头十足,希望这些无人机(jī)电池续航技术面世后能(néng)不负(fù)所望,突破无人机电池(chí)续航不足这一制约无人机发(fā)挥更大作用(yòng)的瓶(píng)颈。(全球(qiú)无人(rén)机网(wǎng)  董冬(dōng))

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