드론 배터리 내부 : 셀, 화학 및 구조

드론 기술은 항공 사진에서 배달 서비스에 이르기까지 다양한 산업에 혁명을 일으켰습니다. 이 날아가는 경이로움의 중심에는 중요한 구성 요소가 있습니다.드론 배터리. 드론 배터리의 복잡한 세부 사항을 이해하는 것은 애호가와 전문가 모두에게 필수적입니다. 이 포괄적 인 가이드에서는 드론 배터리의 세포, 화학 및 구조를 탐구하여 이러한 공중 불가사의에게 전력을 공급하는 복잡성을 풀어줍니다.

표준 드론 배터리에는 몇 개의 셀이 있습니까?

a의 세포 수드론 배터리드론 크기, 전력 요구 사항 및 의도 된 사용에 따라 다를 수 있습니다. 그러나 대부분의 표준 드론 배터리에는 일반적으로 직렬 또는 병렬 구성에 연결된 여러 셀이 포함되어 있습니다.

단일 세포 대 멀티 셀 배터리

일부 작은 드론은 단일 세포 배터리를 사용할 수 있지만 대부분의 상업용 및 전문 드론은 다중 셀 배터리를 사용하여 전력 및 비행 시간을 증가시킵니다. 가장 일반적인 구성은 다음과 같습니다.

-2S (시리즈의 두 셀)

-3S (직렬 3 개의 세포)

-4S (시리즈 4 개의 세포)

-6S (6 개의 세포)

드론에 사용되는 가장 일반적인 유형 인 Lipo (리튬 폴리머) 배터리의 각 셀은 공칭 전압이 3.7v입니다. 셀을 직렬로 연결함으로써 전압이 증가하여 드론의 모터 및 시스템에 더 많은 전력을 제공합니다.

셀 카운트 및 드론 성능

세포 수는 드론의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

높은 셀 카운트 = 더 높은 전압 = 더 많은 전력 및 속도

낮은 셀 수 = 낮은 전압 = 더 긴 비행 시간 (경우에 따라)

전문 드론은 종종 최적의 성능을 위해 6S 배터리를 사용하는 반면 취미 등급 드론은 3S 또는 4S 구성을 사용할 수 있습니다.

리포 배터리 내부 : 양극, 음극 및 전해질

진정으로 이해합니다드론 배터리, 우리는 그들의 내부 구성 요소를 검사해야합니다. 대부분의 드론 뒤에있는 강국 인 Lipo 배터리는 양극, 음극 및 전해질의 세 가지 주요 요소로 구성됩니다.

양극 : 음의 전극

Lipo 배터리의 양극은 일반적으로 탄소 형태 인 흑연으로 만들어집니다. 배출 동안, 리튬 이온은 양극에서 음극으로 이동하여 외부 회로를 통해 흐르는 전자를 방출하여 드론에 전원을 공급합니다.

음극 : 양의 전극

캐소드는 일반적으로 리튬 산화 리튬 산화 코발트 산화 코발트 (LICOO2) 또는 리튬 철 포스페이트 (LIFEPO4)로 구성됩니다. 음극 재료의 선택은 에너지 밀도 및 안전을 포함한 배터리의 성능 특성에 영향을 미칩니다.

전해질 : 이온 고속도로

리포 배터리의 전해질은 유기 용매에 용해 된 리튬 염입니다. 이 성분은 리튬 이온이 전하 및 방전 사이클 동안 양극과 음극 사이를 이동하도록 허용합니다. Lipo 배터리의 독특한 특성은이 전해질이 폴리머 복합재로 고정되어 배터리가 더 유연하고 손상에 저항력이 있다는 것입니다.

드론 비행의 화학

배출 동안, 리튬 이온은 전해질을 통해 양극에서 캐소드로 이동하는 반면, 전자는 외부 회로를 통해 흐르고 드론에 전원을 공급합니다. 이 프로세스는 충전 중에 리튬 이온이 양극으로 다시 이동하면서 반전됩니다.

이 전기 화학 공정의 효율성은 배터리의 성능을 결정하여 다음과 같은 요소에 영향을 미칩니다.

- 에너지 밀도

- 전원 출력

- 충전/배출 속도

- 사이클 수명

배터리 팩 구성 : 시리즈 대 평행

세포가 a드론 배터리팩은 전반적인 성능에 큰 영향을 미칩니다. 시리즈와 병렬 연결의 두 가지 1 차 구성이 사용됩니다.

시리즈 구성 : 전압 부스트

일련의 구성에서, 셀은 엔드 투 엔드에 연결되며, 한 세포의 양의 단자는 다음의 음성 단자에 연결된다. 이 배열은 동일한 용량을 유지하면서 배터리 팩의 전체 전압을 증가시킵니다.

예를 들어:

2S 구성 : 2 x 3.7V = 7.4V

3S 구성 : 3 x 3.7V = 11.1V

4S 구성 : 4 x 3.7V = 14.8V

드론 모터 및 기타 고음 성분에 필요한 전압을 제공하는 데 일련의 연결이 중요합니다.

병렬 구성 : 용량 증가

병렬 구성에서 셀은 모든 양의 터미널과 연결되며 모든 음성 터미널이 함께 연결됩니다. 이 배열은 동일한 전압을 유지하면서 배터리 팩의 전체 용량 (MAH)을 증가시킵니다.

예를 들어, 2 개의 2000mAh 셀을 병렬로 연결하면 2S 4000mAh 배터리 팩이 생길 수 있습니다.

하이브리드 구성 : 두 세계의 최고

많은 드론 배터리는 시리즈와 병렬 구성의 조합을 사용하여 원하는 전압 및 용량을 달성합니다. 예를 들어, 4S2P 구성은 4 개의 셀을 직렬로 갖고, 2 개의 이러한 직렬 문자열은 병렬로 연결됩니다.

이 하이브리드 접근 방식을 사용하면 드론 제조업체가 배터리 성능을 미세 조정하여 비행 시간, 전력 출력 및 전반적인 중량에 대한 특정 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

밸런싱 행위 : 배터리 관리 시스템의 역할

구성에 관계없이 최신 드론 배터리에는 정교한 배터리 관리 시스템 (BMS)이 통합되어 있습니다. 이 전자 회로는 개별 셀 전압을 모니터링하고 제어하여 팩의 모든 셀에 걸쳐 균형 잡힌 충전 및 배출을 보장합니다.

BMS는 다음에서 중요한 역할을합니다.

1. 과충전 및 과다 차량 방지

2. 최적의 성능을위한 셀 셀 전압 균형

3. 열 런 어웨이를 방지하기위한 온도 모니터링

4. 단락 보호와 같은 안전 기능 제공

드론 배터리 구성의 미래

드론 기술이 계속 발전함에 따라 배터리 팩 구성의 발전을 기대할 수 있습니다. 잠재적 인 개발에는 다음이 포함됩니다.

1. 내장 진단 및 예측 유지 보수 기능이있는 스마트 배터리 팩

2. 쉬운 셀 교체 및 용량 업그레이드를 허용하는 모듈 식 설계

3. 수요가 높은 운영 중 전력 전달 개선을위한 슈퍼 커패시터의 통합

이러한 혁신은 비행 시간이 길고 신뢰성이 향상되며 안전 기능 향상으로 드론으로 이어질 수 있습니다.

결론

드론 산업과 관련된 모든 사람에게는 세포 수에서 내부 화학 및 팩 구성에 이르기까지 드론 배터리의 복잡한 이해를 이해하는 것이 중요합니다. 기술이 발전함에 따라 공중 로봇 공학에서 가능한 것의 경계를 넓히는 훨씬 더 정교한 배터리 솔루션을 볼 수 있습니다.

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참조

1. Smith, J. (2022). "고급 드론 배터리 기술 : 포괄적 인 검토." 무인 항공 시스템 저널, 15 (3), 245-260.

2. Johnson, A. & Lee, S. (2021). "현대 드론을위한 리튬 폴리머 배터리 화학." International Journal of Energy Storage, 8 (2), 112-128.

3. Brown, R. (2023). "성능 향상을위한 드론 배터리 구성 최적화." 드론 기술 검토, 7 (1), 78-92.

4. Zhang, L. et al. (2022). "고용량 드론 배터리의 안전 고려 사항." 전원 저널, 412, 229-241.

5. Anderson, M. (2023). "드론 파워의 미래 : 신흥 배터리 기술 및 응용 프로그램." 무인 시스템 기술, 11 (4), 301-315.