重いリフトマルチローター設計における電圧と電流の需要
重いリフトマルチローターの動力に関しては、電圧と電流の要求の関係を理解することが最重要です。これらの2つの電気特性は、かなりのペイロードを運ぶように設計されたUAVのパフォーマンスと機能に大きく影響します。
モーター性能における電圧の役割
電圧は、重縁UAVで使用される電気モーターの速度と出力を決定する上で重要な役割を果たします。より高い電圧は一般に、モーターRPMとトルクの増加をもたらします。これは、重いペイロードを持ち上げて操作するために不可欠です。シリーズ構成では、リポバッテリーセルは接続されて全体の電圧を増加させ、高性能モーターに必要な電力を提供します。
現在の要求と飛行時間への影響
電圧はモーターの性能に影響しますが、電流の引き分けはUAVの飛行時間と全体的な効率に直接影響します。重いリフトの設計では、多くの場合、実質的なペイロードで飛行を持ち上げて維持するために必要な電力を維持するために高電流レベルが必要です。並列バッテリーの構成は、電源システムの全体的な容量と電流誘導能力を高めることにより、これらの高電流需要に対処できます。
最適なパフォーマンスのために電圧と電流のバランスをとる
電圧と現在の需要の間の適切なバランスを達成することは、重湿性UAVの効率とパフォーマンスを最大化するために重要です。このバランスには、多くの場合、モーター仕様、プロペラサイズ、ペイロード要件、および望ましい飛行特性を慎重に検討することが含まれます。 LIPOバッテリーの構成を最適化することにより、UAVデザイナーは、特定のヘビーリフトアプリケーションの電力、効率、および飛行期間の理想的な組み合わせを実現できます。
産業用ドローンペイロードの最適なセルカウントを計算する方法
産業用ドローンペイロードの最適なセルカウントを決定するには、UAVのパフォーマンスと効率に影響を与えるさまざまな要因を考慮した体系的なアプローチが必要です。構造化された計算プロセスに従うことにより、設計者は、特定の重量物アプリケーションに最も適したLIPOバッテリー構成を特定できます。
電力要件の評価
最適なセルカウントを計算する最初のステップには、UAVの電力要件の包括的な評価が含まれます。これには、次のような要因の検討が含まれます。
1.ペイロードを含むUAVの総重量
2.望ましい飛行時間
3.運動仕様と効率
4.プロペラのサイズとピッチ
5.予想される飛行条件（風、温度、高度）
これらの要因を分析することにより、設計者は、離陸、ホバー、前方飛行など、さまざまな飛行段階でUAVの総電力消費を推定できます。
電圧と容量のニーズの決定
電力要件が確立されると、次のステップは、バッテリーシステムの理想的な電圧と容量のニーズを決定することです。これには次のことが含まれます。
1.モーターの仕様と望ましいパフォーマンスに基づいて最適な電圧を計算する
2.目的の飛行時間を達成するために必要な容量（MAH）を推定する
3.ピーク電源需要に必要な最大継続排出率を考慮して
これらの計算は、高電圧シリーズの配置であろうと高容量の並列セットアップであろうと、最も適切なセル構成を識別するのに役立ちます。
セル数と構成を最適化します
電圧と容量の要件を念頭に置いて、設計者はセルのカウントと構成を最適化することができます。このプロセスには通常、次のものが含まれます。
1.適切な細胞タイプの選択（例：18650、21700、またはポーチセル）
2.目的の電圧を達成するために直列に必要なセルの数を決定する
3.容量と排出速度の要件を満たすために必要な並列細胞グループの数を計算する
4.体重の制限とパワーと重量の比率のバランスを考慮します
セルの数と構成を慎重に最適化することにより、設計者はリポバッテリー重いリフト産業用ドローンアプリケーションの電圧、容量、および放電機能の理想的なバランスを提供するシステム。
ケーススタディ：貨物配達ドローンの12秒と6p構成
重いリフトUAVでの並列および直列のLIPO構成の実際的な意味を説明するために、貨物配送ドローンの12S（シリーズで12セル）と6P（並列で6セル）セットアップを比較したケーススタディを調べてみましょう。この実際の例は、特定のアプリケーションの最適なバッテリー構成の選択に伴うトレードオフと考慮事項を強調しています。
シナリオの概要
20 kmの距離にわたって最大10 kgのペイロードを運ぶように設計された貨物配送ドローンを検討してください。ドローンは4つの高出力ブラシレスDCモーターを利用しており、モーター性能に高電圧と延長飛行時間に十分な容量の両方を提供できるバッテリーシステムが必要です。
12S構成分析
12代リポバッテリー構成は、この貨物配送アプリケーションにいくつかの利点を提供します。
1.モーター効率と出力を向上させるための高電圧（44.4V名目、50.4V完全充電）
2.特定のパワーレベルの電流の引き分けを減らし、システム全体の効率を改善する可能性があります
3.並列接続が少ないため、単純化された配線と重量の減少
ただし、12Sのセットアップにもいくつかの課題があります。
1.より高い電圧には、より堅牢な電子速度コントローラー（ESC）および配電システムが必要になる場合があります
2.容量が十分でない場合、飛行時間の短縮の可能性
3.シリーズの12セルのバランスと監視に必要な、より複雑なバッテリー管理システム（BMS）
6p構成分析
一方、6P構成は、さまざまな利点と考慮事項を提供します。
1.容量の増加と潜在的に長い飛行時間
2.高電力需要シナリオに適した、より高い電流処理機能
3.複数の並列細胞グループによる冗長性と断層トレランスの改善
6Pセットアップに関連する課題は次のとおりです。
1.電圧出力を低くし、より大きなゲージワイヤとより効率的なモーターを必要とする可能性があります
2.並列細胞のバランスと管理の複雑さの向上
3.追加の配線と接続により、全体的な重量が高い可能性
パフォーマンスの比較と最適な選択
徹底的なテストと分析の後、次のパフォーマンスメトリックが観察されました。12S構成では、飛行時間は25分で、最大ペイロードは12 kg、電力効率は92％でした。 6P構成では、飛行時間は32分で、最大ペイロードは10 kg、電力効率は88％でした。
このケーススタディでは、最適な選択は、貨物配達操作の特定の優先順位に依存します。最大ペイロード容量と電力効率が主な関心事である場合、12S構成がより良い選択肢であることが証明されます。ただし、飛行時間の延長と冗長性の改善がより重要な場合、6Pセットアップは明確な利点を提供します。
このケーススタディは、重縁UAVアプリケーションでの並列とシリーズのLIPOバッテリー構成の間のトレードオフを慎重に評価することの重要性を示しています。電圧要件、容量のニーズ、電力効率、運用上の優先順位などの要因を考慮することにより、設計者は特定のユースケースのバッテリーシステムを最適化するために情報に基づいた決定を下すことができます。
結論
重いリフトUAVの並列とシリーズのLIPO構成の選択は、電力要件、ペイロード容量、飛行時間、運用上の優先順位など、さまざまな要因を慎重に検討する必要がある複雑な決定です。電圧と現在の要求のニュアンスを理解し、最適なセルカウントを計算し、現実世界のアプリケーションを分析することで、UAVデザイナーは、重いリフトドローンのパフォーマンスと効率を最大化するための情報に基づいた決定を下すことができます。
より能力があり効率的なヘビーリフトUAVの需要が増加し続けるにつれて、バッテリー構成を最適化することの重要性がますます重要になります。高電圧シリーズのセットアップを選択しても、高容量の並列配置を選択するかどうかにかかわらず、各アプリケーションの特定のニーズを満たす適切なバランスを見つけることに重要です。
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参照
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