UAV およびドローンのバッテリー ソリューション

UAV プラットフォームの場合、バッテリーの選択は容量だけで決まるわけではありません。航空機の電圧、離陸重量、ペイロード、モーターと ESC の要求、必要な飛行時間、放電電流、およびパックの質量を合わせて考慮する必要があります。 HSS Energy は、FPV、地図作成、検査、農業用およびその他の産業用航空機向けに、LiPo、リチウムイオン、および高エネルギー半固体 UAV バッテリー構成を開発しています。

バッテリー統合評価用のリファレンス UAV プラットフォーム

1. バッテリー容量ではなく、航空機から始めましょう

バッテリーが大きくなれば、それに比例して有効飛行時間が自動的に長くなるわけではありません。追加の貯蔵エネルギーにより質量も増加するため、航空機の電力需要が増加し、利用可能なペイロードが減少する可能性があります。したがって、目標は、エネルギー、梱包重量、連続電流能力、および航空機のミッション要件の間の実現可能なバランスである。

· FPV および映画用プラットフォーム: 出力重量比、コンパクトな寸法、ピーク放電能力。

· マッピングおよび検査 UAV: 耐久性、安定した出力、再現可能なミッション パフォーマンス、ペイロード マージン。

· 農業用および重量積載量の UAV: より高い設置エネルギー、持続電流能力、および熱マージン。

· カスタム産業用 UAV: 実際の航空機の電圧、モーター/ESC の需要、ペイロード、設置範囲に基づいた構成。

2. クイック選択決定ツリー

3. 6S UAV バッテリー選択マトリックス

次の参考構成は、Ah だけでは UAV の選択に十分ではない理由を示しています。容量、設置エネルギー、パックの質量、現在の能力は連動しており、航空機のミッションに一致させる必要があります。

選択上の注意: 6S40Ah 構成は、このリファレンス セットで最も高い設置エネルギーを伝送し、6S30Ah 構成はリストされている最大の連続電流を持ちます。最終的な選択は、容量のランキングだけではなく、航空機の出力要件と重量の予算に従う必要があります。

4. 高密度エネルギーセルプラットフォーム

高エネルギーパウチセルは、従来の構成と同じ割合でパック質量を増加させることなく、設置エネルギーを増加させることができます。これは、持久力とペイロードが同じ離陸重量バジェットをめぐって競合する場合に特に役立ちます。

利用可能な 41Ah 充電式リチウムイオン ポリマー セル プラットフォームの 1 つは、公称電圧 3.5V、標準容量 41.0Ah、平均重量約 367g、平均セル レベル エネルギー密度 413Wh/kg で仕様化されています。同じ仕様には、SOC 15% 以上で 3C の最大連続放電、SOC 40% 以上で 5C/10 秒の最大パルス放電が記載されています。

セルレベルのエネルギー密度と完成したパックのエネルギー密度は互換性がありません。パックレベルの結果は、セルの選択、相互接続、配線、機械構造、保護、絶縁、その他の統合要件によって異なります。

5. 重量、飛行時間、ペイロード

UAV のバッテリー エンジニアリングは、設置エネルギー、バッテリーの質量、利用可能なペイロードという 3 つのリンクされた変数間のトレードオフです。容量を増やすと耐久性が伸びる可能性がありますが、質量が増えると推進力の需要も高まります。このため、HSS Energy はパックを推奨する前に航空機の完全な要件を評価します。

6. 放出能力は飛行プロファイルに一致する必要がある

連続電流は、巡航、ホバリング、持続的なペイロード作業などの通常のミッション動作をサポートします。ピーク電流は、離陸、急上昇、加速、または一時的な重負荷などの短期間のイベントをカバーします。高い C レートのラベルだけでは十分ではありません。バッテリーは、実際の航空機の現在の需要と動作条件に照らして評価する必要があります。

このソリューション用に提供される 41Ah セル仕様の場合、定義された動作制限には、温度依存の充電、-20°C ～ 55°C での放電動作、連続およびパルス放電の特定の SOC 条件が含まれます。これらの制限は、一般的なセルの機能として扱うのではなく、パックおよび BMS の設計に組み込む必要があります。

7. アプリケーション別のバッテリーアーキテクチャ

8. カスタム UAV バッテリー エンジニアリング

バッテリーは航空機を標準パックに強制的に適合させるのではなく、航空機の周囲に配置されます。 OEM/ODM 開発では以下をカバーできます。

· 化学: プロジェクトに応じて、LiPo、Li-ion、または半固体プラットフォーム。

· 電圧プラットフォーム: 3S、6S、8S、12S、14S、およびカスタム構成。

· 容量、エネルギー、目標パック重量。

· 連続放電およびピーク放電の要件。

· パックの寸法と航空機の設置範囲。

· 主電源ケーブル、バランスリード、および該当する場合、XT60 または XT90 などのコネクタの選択。

· 機械構造、断熱材、ラベル貼り付け、およびプロジェクト固有のパック構造。

· バッテリーのアーキテクチャおよびアプリケーションで必要な場合の BMS または保護戦略。

9. 要件から飛行試験確認まで

10. セルとパックのエンジニアリング制御

付属の 41Ah セル仕様では、単純な直列接続ではなく、制御されたパック統合が必要です。これには、BMS の監視と保護、温度検知、熱放散の考慮、セルの機械的制御が必要です。この仕様では、過充電、過放電、過電流、短絡、および過熱状態に対する保護しきい値も定義されています。

モジュールの構築に関して、セルの文書では、制御された事前圧縮、確保された拡張スペース、およびセル接触面全体にわたる均一な力を推奨しています。これらの要件は、選択したセル プラットフォームで必要な場合、機械設計中に考慮されます。

11. 参考バッテリープラットフォーム

12. バッテリーマッチングに必要なもの

· 航空機の種類と用途

· 必要なバッテリー電圧または S カウント

· モーターとESCの情報

· 現在のバッテリー容量、寸法、重量

· 通常電流とピーク電流（利用可能な場合）

· ペイロードと最大離陸重量

· 目標飛行時間とミッションプロファイル

· コネクタとケーブルの要件

· 推定サンプルと生産数量

13. パラメータの免責事項

このソリューションに示されているバッテリーの仕様と参考構成は、予備的な選択と技術的な議論のためのものです。最終的な電圧、容量、エネルギー、重量、寸法、放電能力、エネルギー密度、セルプラットフォーム、コネクターおよびその他のパラメーターは、航空機の要件、動作条件、製品開発によって異なる場合があります。セルレベルのエネルギー密度を完成したパックのエネルギー密度として解釈してはなりません。最終仕様は、確認されたデータシート、サンプル承認、技術契約、PI または契約の対象となります。

バッテリー構成を取得する

航空機の電気データ、現在のバッテリー情報、ペイロード、目標飛行時間、設置制限を送信します。 HSS Energy は、プロトタイプ評価と飛行テスト確認のためのバッテリー提案を作成できます。