ドローンバッテリー内：セル、化学、構造

ドローンテクノロジーは、航空写真から配信サービスまで、さまざまな産業に革命をもたらしました。これらの飛行驚異の中心には重要な要素があります：ドローンバッテリー。ドローンバッテリーの複雑な詳細を理解することは、愛好家と専門家の両方にとって不可欠です。この包括的なガイドでは、ドローンバッテリーのセル、化学、構造を掘り下げ、これらの航空の驚異を動かす複雑さを解き放ちます。

標準のドローンバッテリーにはいくつのセルがありますか？

aの細胞の数ドローンバッテリードローンのサイズ、電力要件、および意図された使用によって異なる場合があります。ただし、ほとんどの標準ドローンバッテリーには、通常、直列または並列構成で接続された複数のセルが含まれています。

シングルセルとマルチセルバッテリー

一部の小さなドローンではシングルセルバッテリーを使用する場合がありますが、ほとんどの商業的およびプロフェッショナルなドローンは、電力と飛行時間の増加にマルチセルバッテリーを利用しています。最も一般的な構成には次のものがあります。

-2S（直列の2つのセル）

-3S（直列の3つのセル）

-4S（直列の4つのセル）

-6S（シリーズの6つのセル）

ドローンで使用される最も一般的なタイプであるLipo（リチウムポリマー）バッテリーの各セルの公称電圧は3.7Vです。セルを直列に接続することにより、電圧が増加し、ドローンのモーターとシステムにより多くのパワーを提供します。

細胞数とドローンの性能

細胞の数は、ドローンのパフォーマンスに直接影響を与えます。

より高いセルカウント=高電圧=より多くのパワーと速度

セル数が低い=電圧が低い=飛行時間が長くなる（場合によっては）

プロのドローンは、多くの場合、6Sバッテリーを使用して最適なパフォーマンスを発揮しますが、趣味グレードのドローンは3Sまたは4S構成を使用する場合があります。

Lipoバッテリーの内部：アノード、カソード、電解質

本当に理解するためにドローンバッテリー、内部コンポーネントを調べる必要があります。ほとんどのドローンの背後にある大国であるLipo Batteriesは、アノード、カソード、電解質の3つの主要な要素で構成されています。

アノード：負の電極

Lipoバッテリーのアノードは、通常、炭素の形式であるグラファイトで作られています。排出中、リチウムイオンはアノードからカソードに移動し、外部回路を通る電子を放出し、ドローンに電力を供給します。

カソード：正の電極

カソードは通常、リチウムコバルト酸化物（LICOO2）やリチウム鉄リン酸リチウム（LifePO4）などのリチウム金属酸化物で構成されています。カソード材料の選択は、エネルギー密度や安全性など、バッテリーの性能特性に影響します。

電解質：イオン高速道路

リポバッテリーの電解質は、有機溶媒に溶解したリチウム塩です。このコンポーネントにより、リチウムイオンは、充電サイクルと排出サイクル中にアノードとカソードの間を移動できます。 Lipoバッテリーのユニークな特性は、この電解質がポリマー複合材に保持されているため、バッテリーがより柔軟で損傷に耐性があることです。

ドローン飛行の背後にある化学

排出中、リチウムイオンはアノードから電解質を介してカソードに移動しますが、電子は外部回路を通って流れ、ドローンに電力を供給します。このプロセスは、充電中に逆転し、リチウムイオンはアノードに戻ります。

この電気化学プロセスの効率は、バッテリーの性能を決定し、次のような要因に影響を与えます。

- エネルギー密度

- 出力

- 充電/放電率

- 寿命を循環します

バッテリーパックの構成：シリーズと並列

セルがa内に配置される方法ドローンバッテリーパックは、全体的なパフォーマンスに大きな影響を与えます。シリーズ接続と並列接続の2つの主要な構成が使用されます。

シリーズ構成：電圧ブースト

直列構成では、セルはエンドツーエンドで接続され、1つのセルの正の端子が次のセルのネガティブ端子にリンクされています。この配置は、同じ容量を維持しながら、バッテリーパックの全体的な電圧を増加させます。

例えば：

2S構成：2 x 3.7V = 7.4V

3S構成：3 x 3.7V = 11.1V

4S構成：4 x 3.7V = 14.8V

シリーズ接続は、ドローンモーターやその他の高デマンドコンポーネントに電源を供給するために必要な電圧を提供するために重要です。

並列構成：容量の増加

並列構成では、セルは結合されたすべての正の端子と接続され、すべての負の端子が結合されます。この配置により、同じ電圧を維持しながら、バッテリーパックの全体的な容量（MAH）が増加します。

たとえば、2つの2000MAHセルを並行して接続すると、2S 4000MAHバッテリーパックが発生します。

ハイブリッド構成：両方の世界の最高

多くのドローンバッテリーは、シリーズと並列構成の組み合わせを利用して、目的の電圧と容量を実現します。たとえば、4S2P構成には直列に4つのセルがあり、そのような2つのシリーズ文字列が並列に接続されています。

このハイブリッドアプローチにより、ドローンメーカーはバッテリーのパフォーマンスを微調整して、飛行時間、出力、および全体の重量の特定の要件を満たすことができます。

バランス法：バッテリー管理システムの役割

構成に関係なく、最新のドローンバッテリーには洗練されたバッテリー管理システム（BMS）が組み込まれています。これらの電子回路は、個々のセル電圧を監視および制御し、パック内のすべてのセル全体でバランスの取れた充電と放電を確保します。

BMSは以下で重要な役割を果たします。

1.過充電と過剰充電の防止

2。最適な性能のための細胞電圧のバランス

3。熱暴走を防ぐための監視温度

4.短絡保護などの安全機能の提供

ドローンバッテリー構成の将来

ドローンテクノロジーが進化し続けるにつれて、バッテリーパックの構成の進歩が見られることが期待できます。潜在的な開発には次のものがあります。

1.診断と予測のメンテナンス機能が組み込まれたスマートバッテリーパック

2。セルの交換と容量のアップグレードを容易にするモジュラー設計

3。高需要操作中のパワーデリバリーを改善するためのスーパーキャパシタの統合

これらの革新は、飛行時間が長く、信頼性が向上し、安全性の向上を伴うドローンにつながる可能性があります。

結論

ドローンカウントから内部化学およびパック構成まで、ドローンバッテリーの複雑さを理解することは、ドローン業界に関与する人にとって重要です。テクノロジーが進むにつれて、空中ロボット工学で可能なことの境界を押し広げる、さらに洗練されたバッテリーソリューションが見られることが期待できます。

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参照

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