Технічний опис та результати випробувань акумуляторної збірки 5S1P на базі Semi-Solid елементів HORBS
1. Загальна інформація
Випробувана акумуляторна збірка побудована на основі літій-полімерних напівтвердотільних (Semi-Solid) елементів HORBS формату pouch номінальною ємністю 11 Ah.
Даний тип елементів розроблений для використання в безпілотних літальних апаратах, де важливими характеристиками є висока щільність накопичення енергії, стабільність роботи в різних температурних умовах та тривалий ресурс експлуатації.
Завдяки технології Semi-Solid акумулятори мають невеликий внутрішній опір, краще переносять експлуатацію при низьких температурах та забезпечують більш стабільні характеристики протягом усього циклу роботи.
2. Конфігурація та технічні характеристики
Акумуляторна збірка виконана за схемою 5S1P, тобто складається з п'яти послідовно з'єднаних елементів.
Основні характеристики:
-
Номінальна напруга — 18.5 В
-
Максимальна напруга — 21.0 В
-
Мінімально допустима напруга — ~15.0 В
-
Ємність — 11 Ah
-
Сумарна енергія — ~200 Wh
- Орієнтовна маса збірки — 698 г
Подібна конфігурація дозволяє отримати хороше співвідношення маси, енергоємності та часу роботи, що є важливим для використання на безпілотниках літакового типу.
3. Особливості експлуатації
Під час використання збірка продемонструвала такі переваги:
- ефективне використання енергії в режимі крейсерського польоту;
- стабільні характеристики при роботі за низьких температур;
- невеликий внутрішній опір (до 2.5 мΩ), що зменшує втрати енергії;
- помірний нагрів навіть при тривалому навантаженні;
- прогнозований ресурс при багаторазових циклах заряджання та розряджання.
Водночас необхідно враховувати, що максимальний безперервний струм розряду становить 5C, тому при різких пікових навантаженнях просадка напруги може бути більш помітною, ніж у спеціалізованих високострумових Li-Po акумуляторів.
4. Методика проведення випробувань
Перевірка працездатності виконувалась на безпілотному літальному апараті DJI Matrice 4T.
Підключення зовнішнього джерела живлення здійснювалось через адаптер з ідеальним діодом, який забезпечував стабільну роботу системи та коректний розподіл живлення між штатним і додатковим акумуляторами.
Умови проведення випробувань:
- режим польоту — Normal;
- середня швидкість — близько 13 м/с;
- температура повітря — +2...+4 °C;
- погодні умови — змінний вітер.
Основною метою було визначення фактичної тривалості польоту, оцінка стабільності живлення та перевірка роботи силової установки.
Додатково були проведені випробування на DJI Mavic 4 Pro з акумуляторною збіркою 4S1P на базі Li-po елементів. За аналогічного сценарію польоту загальний час перебування в повітрі склав до 65 хвилин. Отримані результати не є прямим порівнянням із збіркою 5S1P HORBS, оскільки обидві конфігурації побудовані на різних типах елементів і призначені для виконання різних завдань.
5. Результати випробувань
Після проходження маршруту довжиною приблизно 20 км безпілотник продовжив виконання завдання в режимі спостереження ще близько 30 хвилин.
Загальна тривалість польоту від моменту зльоту до посадки склала 59 хвилин.
Протягом усього випробування:
- система живлення працювала без зауважень;
- помилок або аварійних повідомлень не виникало;
- адаптер з ідеальним діодом забезпечував стабільну роботу без перебоїв.
Після завершення польоту було встановлено, що передні електродвигуни мали лише незначний нагрів, який відповідає штатному режиму роботи. Ознак перегріву силової установки або інших відхилень не виявлено.
Також було помічено, що встановлення акумулятора ближче до задньої частини корпусу забезпечує більш рівномірний розподіл навантаження між двигунами та сприяє рівномірнішому тепловому режиму під час польоту.
6. Вплив погодних умов
Проведені випробування показали, що зміна сили вітру не має критичного впливу на витрати енергії акумуляторної збірки.
За однакового сценарію польоту різниця в загальному часі роботи між спокійною та вітряною погодою становила не більше чотирьох хвилин, що підтверджує достатньо високу ефективність системи живлення навіть за несприятливих зовнішніх умов.
7. Висновок
За результатами випробувань акумуляторна збірка 5S1P, побудована на основі напівтвердотільних елементів HORBS 11 Ah, підтвердила свою придатність для використання у складі БПЛА.
Збірка забезпечує:
- тривалий час автономної роботи;
- стабільні характеристики в широкому температурному діапазоні;
- невеликий внутрішній опір та ефективне використання енергії;
- надійну роботу під час тривалих польотів.
Найкращі результати акумулятор демонструє при виконанні місій з тривалим крейсерським польотом та помірним енергоспоживанням, що було підтверджено під час практичних випробувань на DJI Matrice 4T.
