Техническое описание и результаты испытаний аккумуляторной сборки 5S1P на базе Semi-Solid элементов HORBS

1. Общая информация

Испытанная аккумуляторная сборка построена на основе литий-полимерных полутвердотельных (Semi-Solid) элементов HORBS формата pouch номинальной емкостью 11 Ah.

Данный тип элементов разработан для использования в беспилотных летательных аппаратах, где важными характеристиками являются высокая плотность накопления энергии, стабильность работы при различных температурных условиях и длительный ресурс эксплуатации.

Благодаря технологии Semi-Solid аккумуляторы имеют небольшое внутреннее сопротивление, лучше переносят эксплуатацию при низких температурах и обеспечивают более стабильные характеристики на протяжении всего цикла работы.

2. Конфигурация и технические характеристики

Аккумуляторная сборка выполнена по схеме 5S1P, то есть состоит из пяти последовательно соединенных элементов.

Основные характеристики:

• Номинальное напряжение — 18.5 В
• Максимальное напряжение — 21.0 В
• Минимально допустимое напряжение — ~15.0 В
• Емкость — 11 Ah
• Суммарная энергия — ~200 Wh

• Ориентировочная масса сборки — 698 г

Подобная конфигурация позволяет получить хорошее соотношение массы, энергоемкости и времени работы, что важно при использовании на беспилотниках самолетного типа.

3. Особенности эксплуатации

Во время использования сборка продемонстрировала следующие преимущества:

• эффективное использование энергии в режиме крейсерского полета;
• стабильные характеристики при работе в условиях низких температур;
• небольшое внутреннее сопротивление (до 2.5 мΩ), что уменьшает потери энергии;
• умеренный нагрев даже при длительной нагрузке;
• прогнозируемый ресурс при многократных циклах зарядки и разрядки.

Вместе с тем необходимо учитывать, что максимальный непрерывный ток разряда составляет 5C, поэтому при резких пиковых нагрузках просадка напряжения может быть более заметной, чем у специализированных высокотоковых Li-Po аккумуляторов.

4. Методика проведения испытаний

Проверка работоспособности выполнялась на беспилотном летательном аппарате DJI Matrice 4T.

Подключение внешнего источника питания осуществлялось через адаптер с идеальным диодом, который обеспечивал стабильную работу системы и корректное распределение питания между штатным и дополнительным аккумуляторами.

Условия проведения испытаний:

• режим полета — Normal;
• средняя скорость — около 13 м/с;
• температура воздуха — +2...+4 °C;
• погодные условия — переменный ветер.

Основной целью было определение фактической продолжительности полета, оценка стабильности питания и проверка работы силовой установки.

Дополнительно были проведены испытания на DJI Mavic 4 Pro с аккумуляторной сборкой 4S1P на базе Li-Po элементов. При аналогичном сценарии полета общее время пребывания в воздухе составило до 65 минут. Полученные результаты не являются прямым сравнением со сборкой 5S1P HORBS, поскольку обе конфигурации построены на разных типах элементов и предназначены для решения различных задач.

5. Результаты испытаний

После прохождения маршрута протяженностью около 20 км беспилотник продолжил выполнение задания в режиме наблюдения еще около 30 минут.

Общая продолжительность полета с момента взлета до посадки составила 59 минут.

На протяжении всего испытания:

• система питания работала без замечаний;
• ошибок или аварийных сообщений не возникало;
• адаптер с идеальным диодом обеспечивал стабильную работу без перебоев.

После завершения полета было установлено, что передние электродвигатели имели лишь незначительный нагрев, соответствующий штатному режиму работы. Признаков перегрева силовой установки или других отклонений выявлено не было.

Также было отмечено, что установка аккумулятора ближе к задней части корпуса обеспечивает более равномерное распределение нагрузки между двигателями и способствует более равномерному тепловому режиму во время полета.

6. Влияние погодных условий

Проведенные испытания показали, что изменение силы ветра не оказывает критического влияния на расход энергии аккумуляторной сборки.

При одинаковом сценарии полета разница в общем времени работы между спокойной и ветреной погодой составила не более четырех минут, что подтверждает достаточно высокую эффективность системы питания даже при неблагоприятных внешних условиях.

7. Заключение

По результатам испытаний аккумуляторная сборка 5S1P, построенная на основе полутвердотельных элементов HORBS 11 Ah, подтвердила свою пригодность для использования в составе БПЛА.

Сборка обеспечивает:

• продолжительное время автономной работы;
• стабильные характеристики в широком температурном диапазоне;
• небольшое внутреннее сопротивление и эффективное использование энергии;
• надежную работу во время продолжительных полетов.

Наилучшие результаты аккумулятор демонстрирует при выполнении миссий с продолжительным крейсерским полетом и умеренным энергопотреблением, что было подтверждено во время практических испытаний на DJI Matrice 4T.