Как долго работает батарея дрона?

Дроны — потрясающие летательные аппараты, и я, любитель дронов, не могу нарадоваться ими в воздухе. Но все хорошие дроны имеют ограниченное время работы от батареи.

Несмотря на все достижения в области аккумуляторных технологий, большинство аккумуляторов дронов во время полета работают недолго. Итак, как долго в среднем работает батарея дрона?

Большинство высококлассных дронов могут летать около 20 минут. Время автономной работы игрушечных дронов составляет 5-10 минут, а дроны среднего радиуса действия могут летать 15-20 минут. Профессиональные дроны могут летать 20-30 минут.

В приведенной ниже таблице указано время полета большинства современных моделей дронов [ОБНОВЛЕНО ОКТЯБРЕМ 2022 Г.]

Модели дронов	Время полета (мин)
DJI Mavic 2 Зум	31
DJI Mavic mini 2	3 1
DJI Mavic Про	27
Клинок Хрома 4K	30
DJI Phantom 4 Про	30
Траксас Атон Плюс	25
Юнек Тайфун H 3	25
Юнек Q500+	25
Попугай Бибоп 2	24
UPair One	18
Hubsan H501S Pro	20
DJI Райз Телло	13

Давайте углубимся и выясним, почему вы не можете бесконечно летать на своем дроне без необходимости подзарядки или замены батарей .

Содержание шоу

Факторы, влияющие на время работы батареи

Батарея дрона состоит из нескольких электродов и сложных электролитов, работающих посредством ионного обмена. На время полета дрона влияет не один фактор. Это комбинация нескольких переменных, которые влияют на то, как долго он может летать на одной зарядке.

Рассмотрим наиболее распространенные факторы.

Тип батарейки

Технологии аккумуляторов сильно изменились за последние несколько десятилетий. Если вам приходилось иметь дело с дронами, вы, возможно, слышали термины LiPo, NiCd, NiMH и т. д. Все это типы сухих батарей, основанные на составе электролита.

LiPo является наиболее часто используемым типом элементов в батареях для дронов. Это означает литий-полимерный, наиболее известный своей высокой плотностью энергии (энергия, запасенная на единицу веса батареи) благодаря легкости металлического лития.

Благодаря высокому напряжению одной ячейки (3,6 В) конструкция батареи довольно проста. Кривая разряда сравнительно пологая, что обеспечивает равномерный рабочий профиль на протяжении всего полета. Они также могут быть изготовлены в желаемой форме (трубчатой, прямоугольной и т.д.).

Различные конфигурации элементов могут быть объединены, чтобы получить желаемый ток разряда, напряжение и емкость заряда, соответствующие рабочему профилю дрона. Эти факторы делают LiPo идеальным кандидатом для большинства современных дронов и другой электроники.

Другие типы батарей, такие как никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH), также иногда используются в полетах дронов, где это возможно. Тем не менее, типы LiPo доминируют в индустрии дронов из-за их очевидных преимуществ.

Вы можете узнать больше о типах аккумуляторов и их свойствах в Battery University .

Подводя итог этому разделу, можно сказать, что время полета вашего дрона зависит от типа используемой батареи, конфигурации ячеек и емкости накопителя заряда.

Вес дрона и дополнений

Тяжелому дрону требуется больше энергии, чтобы подняться в воздух, чем более легкому дрону. Таким образом, чтобы увеличить время полета с той же батареей, вам придется максимально уменьшить вес дрона.

Вес дрона увеличивается при добавлении дополнительных надстроек, таких как камеры или защитные ограждения. Эти надстройки добавляют функциональность или защиту за счет времени полета. Таким образом, это компромисс между двумя.

Пример теста, проведенного на дроне Parrot AR Drone 2.0 с графиком зависимости дополнительной нагрузки от времени полета, показал следующее поведение. Обратите внимание, что по мере увеличения веса время полета уменьшается.

График зависимости времени полета от веса — [источник данных: Киран Шмидт-Дас с сайта diydrones.com]

Помните, что когда речь идет об оптимизации времени полета, важен каждый грамм.

Типы двигателей и пропеллеров

Если вы покупаете готовые дроны от таких компаний, как DJI или Yuneec, вам не нужно беспокоиться о правильном двигателе и пропеллерах, поскольку они уже хорошо оптимизированы для времени полета. Однако, если вы любите время от времени собирать вещи с нуля, помните, что выбор двигателя и пропеллера оказывает значительное влияние на время полета для одной и той же батареи.

Во-первых, шаг винта должен соответствовать максимальному грузу, который вы будете поднимать . Для высоких нагрузок требуются винты с большим шагом, но они имеют большее сопротивление и потребляют больше энергии. Если вы летаете без дополнительных передач, выберите пропеллер с малым шагом, чтобы максимально увеличить время работы батареи.

Точно так же двигатель небольшого размера будет с трудом поднимать большой груз и будет работать неэффективно, что приведет к сокращению времени полета. С другой стороны, двигатель, превышающий требуемую нагрузку, добавит беспилотнику ненужный вес, что сократит время полета.

Таким образом, чтобы максимизировать время полета, вам придется оптимизировать как двигатель, так и пропеллеры, но, как я уже упоминал выше, вам не нужно беспокоиться об этом, если вы покупаете готовую машину. Это для тех, кто хочет время от времени пачкать руки с помощью пользовательских сборок.

Читайте по теме: Ryze Tello Drone Review – у Intel и DJI только что родился ребенок, и это мило

Температура полета

Это может удивить некоторых новых энтузиастов дронов, но температура окружающей среды значительно влияет на разрядку батареи и, следовательно, на время полета.

Если вы используете дрон при низкой температуре, вы заметите резкое сокращение общего времени полета. Это связано с тем, что аккумуляторы LiPo не полностью разряжаются при низких температурах.

Оптимальная температура для разрядки LiPo аккумуляторов составляет от 0℃ до 35℃. Для каждого аккумулятора производитель предоставляет оптимальную рабочую кривую, которая выглядит примерно так, как показано на диаграмме ниже.

Обратите внимание на разные кривые разряда при разных рабочих температурах. При температуре около 25 ℃ время разряда на этой кривой (ось x) является максимальным.

Кривая напряжения разряда батареи при разных температурах

Если вы время от времени эксплуатируете дрон при низких температурах и в течение короткого времени, повреждение аккумулятора будет временным.

Но если вы сделаете это рутиной, вы можете навсегда повредить аккумулятор и значительно снизить его зарядную способность.

Всегда соблюдайте рекомендуемую производителем рабочую температуру для продления срока службы батареи.

Направление ветра

Другой переменной окружающей среды, которая может повлиять на время работы батареи, является направление ветра. Летать против ветра — это то же самое, что плыть против течения. Он потребляет больше энергии и, следовательно, быстрее разряжает аккумулятор.

Всякий раз, когда производитель обещает конкретное время полета, это происходит при совершенно спокойном ветре.

Чтобы увеличить время полета, постарайтесь подняться в воздух при слабом ветре или его отсутствии.

Летная привычка

Некоторые из нас смельчаки и агрессивные летуны, а другие летают более плавно. Это похоже на наши индивидуальные привычки вождения.

Когда вы резко нажимаете на педаль газа, чтобы резко повернуть или выполнить агрессивный маневр, вы потребляете большой ток от аккумулятора за очень короткое время.

Этот скачок напряжения быстро разряжает батарею. С другой стороны, если сегодня тихий воскресный полдень, и вы в хорошем настроении, плавно летаете и наслаждаетесь пейзажем на экране, вы получите больше времени в эфире с той же батареей.

Избегание внезапных скачков напряжения также полезно для аккумулятора в долгосрочной перспективе.

Обслуживание батареи

Как и любая другая система, ваша батарея нуждается в постоянном уходе во время зарядки и разрядки.

Большинство из вышеперечисленных вещей касаются того, как батарея разряжается во время использования. Хотя профиль разрядки влияет на срок службы батареи и время полета, важную роль также играет способ зарядки.

Вот несколько вещей, о которых следует помнить при безопасной зарядке аккумуляторов LiPo, чтобы максимально увеличить время полета дрона.

Во время зарядки батарей следите за тем, чтобы диапазон температур оставался в пределах от 5 до 45°C. Зарядка, когда батареи слишком холодные или слишком горячие, в конечном итоге повредит их емкости.
Установите верхний предел напряжения зарядки, чтобы он не превышал 4,22 В. Эта функция присутствует практически во всех современных зарядных устройствах.
Используйте аккумуляторы в течение 48 часов после зарядки. Если вы ими не пользуетесь, разрядите аккумулятор до напряжения хранения 3,8В – 3,9В.
Не заряжайте аккумулятор сразу после полета. Батареи горячие, и это может привести к повреждению элементов. Подождите, пока они остынут до комнатной температуры.
Всегда используйте рекомендованную производителем зарядную станцию.