Wie sollte ich die Lebensdauer und Ladeeffizienz von Batterien für landwirtschaftliche Drohnen bewerten?

Wenn wir die Flugdaten von unseren Testfeldern in Chengdu analysieren, sehen wir oft einen starken Kontrast zwischen der erwarteten Batterieleistung und der Realität. Landwirte berichten uns häufig, dass ihr Betrieb nicht wegen der Drohne selbst ins Stocken gerät, sondern weil ihre Stromversorgungssysteme eine ganze Sprühsaison nicht überstehen. Diese Ausfallzeiten wirken sich direkt auf die Ernteerträge und den Gewinn aus.

Um die Lebensdauer und Effizienz des Akkus genau zu bewerten, müssen Sie die Gesamtzahl der Zyklen mit dem Kapazitätsabfall abgleichen und sicherstellen, dass der Akku nach 300 Zyklen noch die Kapazität des 80% hat. Messen Sie die Ladeeffizienz, indem Sie die pro Kilowattstunde gespritzten Akren berechnen und den Innenwiderstand überwachen, um Alterungserscheinungen zu erkennen, bevor es zu einem Flugausfall kommt.

Hier ist ein einfacher Leitfaden, um die wahre Gesundheit Ihrer Energiequellen zu verstehen.

Wie viele Ladezyklen sollte ich von professionellen landwirtschaftlichen Drohnenbatterien erwarten?

Unser Entwicklungsteam muss oft Erwartungen erfüllen, wenn wir Geräte in die Vereinigten Staaten oder nach Europa versenden. Wir verwenden zwar hochwertige Zellen in unseren SkyRover-Modellen, aber die Umgebung, in der Sie fliegen, spielt eine große Rolle für die Langlebigkeit. Wir wissen, dass es zu Enttäuschungen führt, wenn man den Laborstatistiken Glauben schenkt, ohne die Bedingungen vor Ort zu berücksichtigen.

Professionelle landwirtschaftliche LiPo-Akkus erreichen unter realen Bedingungen in der Regel 300 bis 500 Zyklen, obwohl Laborwerte bis zu 1.000 versprechen. Die Lebensdauer hängt stark von der Entladetiefe ab; regelmäßiges Entladen unter 20% oder Betrieb bei großer Hitze reduziert die Anzahl der nutzbaren Zyklen erheblich auf unter 200 Flüge.

Die Kluft zwischen Labor und Praxis verstehen

Es ist wichtig zu verstehen, warum die Zahlen auf einem Datenblatt von dem abweichen, was Sie auf dem Bauernhof sehen. In einem kontrollierten Labor werden Batterien mit einer gleichmäßigen, niedrigen Rate entladen und bei perfekten 25°C (77°F) gehalten. Die Arbeit in der Landwirtschaft ist jedoch hart und anspruchsvoll. Ihre Drohne transportiert schwere flüssige Nutzlasten, kämpft mit dem Windwiderstand und fliegt oft bei Temperaturen von über 35°C (95°F).

Wenn wir unsere Drohnen in realen Szenarien überwachen, stellen wir fest, dass die "Lebensdauer" nicht nur eine einfache Anzahl von Plug-ins ist. Sie ist ein Maß für die chemische Degradation. chemische Zersetzung ¹ Eine Batterie gilt in der Luftfahrt im Allgemeinen als "leer", wenn sie nur noch 80% ihrer ursprünglichen Kapazität aufnehmen kann. luftfahrttechnische Zwecke ² Für einen 20.000-mAh-Akku bedeutet dies, dass er ausgemustert werden muss, sobald er nur noch bis 16.000 mAh geladen werden kann. Wird er weiter verwendet, besteht die Gefahr eines Spannungseinbruchs während des Fluges.

Faktoren, die die Lebensdauer von Zyklen beeinträchtigen

Der größte Feind Ihrer Batteriezykluszahl ist die Entladetiefe (Depth of Discharge, DoD). Entladungstiefe (DoD) ³ Tiefe der Entleerung ⁴ Wenn Sie Ihre Drohne fliegen lassen, bis der Akku fast leer ist (0-10% verbleibend), verursachen Sie irreversible chemische Schäden an den Zellen.

Wir empfehlen, zu landen, wenn der Akku auf 20-25% steht. Durch diesen "Puffer" wird die Gesamtzahl der möglichen Zyklen drastisch erhöht. Wenn Sie den Akku ständig bis zum Anschlag entladen, erreichen Sie möglicherweise nur 150 Zyklen, bevor der Akku aufbläht oder ausfällt.

Vergleich der Zykluserwartungen

Um Ihnen bei der Planung Ihres Budgets zu helfen, haben wir Daten zusammengestellt, die die idealen Bedingungen mit der typischen landwirtschaftlichen Nutzung vergleichen.

Wenn Sie im Bereich "Sorgfältige Feldnutzung" bleiben, verdoppeln Sie im Grunde den Wert Ihrer Investition.

Wie wirkt sich die Schnellladetechnik auf die langfristige Haltbarkeit meiner Akkus aus?

Wir diskutieren ständig mit unseren Lieferanten von Batteriemanagementsystemen (BMS) über die Ladezeiten, um das richtige Gleichgewicht für unsere Kunden zu finden. Wir wissen zwar, dass Sie schnell wieder in die Luft kommen müssen, um einen Spritzauftrag zu erledigen, aber wir wissen auch, dass ein übereilter Ladevorgang unsichtbare Schäden verursacht. Schnelligkeit ist zwar praktisch, aber sie hat auch ihren Preis.

Schnelles Laden mit Raten über 3C erhöht die interne Wärmeentwicklung erheblich, was den Elektrolyt zersetzt und die Gesamtlebensdauer der Batterie verkürzt. Während es die Ausfallzeiten im Feld reduziert, beschleunigt häufiges Hochgeschwindigkeitsladen den Kapazitätsverlust. Wir empfehlen daher, Schnellladungen mit Standard-1C-Zyklen auszugleichen, um die chemische Integrität des Akkus zu erhalten.

Das Wärmeproblem

Das Hauptproblem beim Schnellladen ist die Wärme. Wenn Sie Energie mit hoher Geschwindigkeit in eine Batterie einspeisen (bekannt als hoher C-Wert), erzeugt der Innenwiderstand der Zellen Wärmeenergie. In der Landwirtschaft werden Batterien oft im Freien geladen. Wenn die Umgebungstemperatur bereits hoch ist, treibt das schnelle Laden die interne Zellentemperatur in eine Gefahrenzone.

Unsere Tests haben gezeigt, dass sich der Elektrolyt zersetzt, sobald die Innentemperatur einer Batterie während des Ladevorgangs 50°C (122°F) überschreitet. der Elektrolyt beginnt sich zu zersetzen ⁵ Diese Zersetzung erhöht den Innenwiderstand dauerhaft. Beim nächsten Flug erwärmt sich der Akku noch schneller und es entsteht ein Teufelskreis, der zum Ausfall des Akkus führt.

Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Langlebigkeit

Wir wissen, dass Zeit Geld ist. Sie können nicht drei Stunden warten, bis eine Batterie aufgeladen ist, wenn Sie noch 50 Hektar zu besprühen haben. Der Schlüssel ist das Management wenn Sie Schnellladung verwenden.

Wir schlagen einen "hybriden" Ansatz vor. Nutzen Sie die Schnellladung (2C bis 3C) während der Spitzenzeiten des Tages, wenn das Arbeitstempo kritisch ist. Für die letzte Ladung des Tages oder wenn Sie eine längere Pause einlegen, sollten Sie jedoch zu einer langsamen Ladung (0,5C bis 1C) wechseln. Diese langsame Ladung ermöglicht es dem BMS, die Zellen genauer auszugleichen und reduziert die thermische Belastung.

Aufschlagtabelle für die Ladegeschwindigkeit

Hier sehen Sie, wie sich unterschiedliche Ladegeschwindigkeiten auf die Lebensdauer eines Standard-LiPo-Akkus auswirken.

Überwachung des Zellgleichgewichts

Beim Schnellladen wird die heikle Phase des Ausgleichs" am Ende des Ladezyklus oft übersprungen. Ladezyklus ⁶ Mit der Zeit führt dies zu einem Ungleichgewicht der Zellen, bei dem eine Zelle bei 4,20 V und eine andere bei 4,10 V liegt. Wenn Sie mit unausgewogenen Zellen starten, erreicht die schwache Zelle den Spannungsgrenzwert zu früh, was dazu führt, dass die Drohne zur Landung gezwungen wird, auch wenn die Gesamtspannung des Akkus in Ordnung ist. Langsames Laden korrigiert diese Abweichung.

Wie pflege ich meine Batterien am besten, um eine möglichst lange Lebensdauer zu gewährleisten?

Unser Kundendienstteam erhält viele Batterien zurück, die geschwollen oder “aufgebläht” aussehen. In fast allen Fällen war dieser Schaden vermeidbar. Wir möchten Ihnen helfen, die Frustration eines vorzeitigen Ausfalls zu vermeiden, indem wir Ihnen die Protokolle mitteilen, die wir in unserer eigenen Einrichtung verwenden.

Zu den besten Wartungspraktiken gehört es, Akkus bei 3,85 V pro Zelle zu lagern, wenn sie nicht in Gebrauch sind, und einen Akku niemals unmittelbar nach dem Flug zu laden. Lassen Sie den Akku immer auf Umgebungstemperatur abkühlen, bevor Sie ihn laden, und vermeiden Sie unbedingt eine Entladung unter 3,6 V pro Zelle, um dauerhafte chemische Schäden zu vermeiden.

Die Abkühlungsregel

Die effektivste Angewohnheit, die Sie sich angewöhnen können, ist die "Cool Down"-Regel. Nach einem Flug ist Ihr Akku heiß. Die chemische Reaktion im Inneren ist sehr aktiv. Wenn Sie ihn sofort an ein Ladegerät anschließen, erzeugen Sie zusätzliche Wärme.

Wir weisen unsere Kunden an, genügend Ersatzbatterien für einen Wechsel bereitzuhalten. Eine Batterie sollte nach der Landung mindestens 15 bis 20 Minuten ruhen, bevor sie an das Ladegerät angeschlossen wird. geht an das Ladegerät ⁷ Es sollte sich kühl anfühlen. Diese einfache Unterbrechung kann die Lebensdauer der Batterie um 30% oder mehr verlängern.

Speicherspannung ist kritisch

Landwirtschaftliche Drohnen sind saisonale Geräte. Sie fliegen vielleicht drei Monate lang intensiv und lagern die Drohne dann für den Winter ein. Wenn Sie Ihre Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) in der Nebensaison voll aufgeladen lassen (4,2 V pro Zelle), quellen sie auf und werden unbrauchbar. Lithium-Polymer ⁸ Wenn Sie sie leer lassen, sinkt die Spannung unter die kritische Schwelle und die Zellen werden zerstört.

Sie müssen die Batterien in den "Lagermodus" versetzen. Die meisten intelligenten Ladegeräte haben diese Funktion. Dadurch wird die Spannung auf etwa 3,80 V bis 3,85 V pro Zelle gebracht. Dies ist der chemisch stabile Zustand für Lithium-Batterien. chemisch stabiler Zustand ⁹ Wir überprüfen unsere Bestände alle 4-6 Wochen während der Lagerung, um sicherzustellen, dass sie nicht zu weit gesunken sind.

Protokolle für physische Inspektionen

Vor jedem Flug sollten Sie einen Blick auf Ihre Batterie werfen. Es reicht nicht aus, nur die Spannungs-App zu überprüfen. Achten Sie auf physische Anzeichen von Stress.

• Puffen: Sieht die Batterie geschwollen aus? Dabei handelt es sich um Gasansammlungen, die durch die Zersetzung des Elektrolyts entstehen. Eine aufgeblähte Batterie stellt eine Brandgefahr dar und sollte sofort ausgemustert werden.
• Verbinder: Sind die Metallstecker sauber? In der Landwirtschaft können sich Staub und Pestizidrückstände auf den Steckern ablagern. Dies erhöht den Widerstand und die Hitze. Reinigen Sie sie regelmäßig mit Kontaktreiniger.
• Integrität der Kabel: Stellen Sie sicher, dass die Hauptstromkabel nicht ausgefranst sind. Durch diese fließt ein hoher Strom; jede Beschädigung kann einen Kurzschluss verursachen.

Zusammenfassung des Wartungsplans

Wie kann ich die Ladeeffizienz meiner aktuellen Drohnenbatterie genau testen?

Wir verwenden in Xi'an fortschrittliche Laborgeräte, um die Qualität der Zellen zu prüfen, aber Sie brauchen keine teuren Maschinen, um zuverlässige Daten zu erhalten. Durch die Beobachtung spezifischer Metriken während Ihrer täglichen Arbeit können Sie den Zustand Ihrer Bestände genauso effektiv beurteilen wie wir.

Prüfen Sie die Ladeeffizienz, indem Sie den Innenwiderstand (IR) jeder Zelle aufzeichnen; ein stetiger Anstieg deutet auf Alterung hin. Überwachen Sie außerdem den Spannungsabfall bei schweren Nutzlastmanövern. Wenn die Spannung unter Last trotz voller Ladung deutlich abfällt, hat die Batterie nicht die für einen sicheren landwirtschaftlichen Betrieb erforderliche Effizienz.

Verfolgung des Innenwiderstands (IR)

Der wissenschaftlichste Weg, den Zustand einer Batterie zu prüfen, ist die Untersuchung des Innenwiderstands (IR). Innenwiderstand (IR) ¹⁰ Die meisten modernen intelligenten Ladegeräte für landwirtschaftliche Drohnen zeigen diese Zahl an, normalerweise in Milliohm (mΩ).

Wenn eine Batterie neu ist, ist der IR-Wert sehr niedrig (oft unter 5 mΩ pro Zelle). Wenn die Batterie altert, steigt dieser Wert. Ein hoher Widerstand blockiert den Energiefluss.

• 0-5 mΩ: Gesunder, neuer Zustand.
• 5-10 mΩ: Normale Alterung, noch voll flugfähig.
• 10-20 mΩ: Die Leistung nimmt ab. Sie werden kürzere Flugzeiten feststellen.
• >20 mΩ: unsicher für schwere Nutzlasten. Auf Ausbildung oder leichte Aufgaben verweisen.

Sie sollten diese Zahlen einmal im Monat aufzeichnen. Wenn Sie feststellen, dass der Widerstand einer Zelle im Vergleich zu den anderen plötzlich sprunghaft ansteigt, ist dieser Akku defekt.

Der Spannungsabfalltest

Bei der Effizienz geht es nicht nur darum, wie viel Energie die Batterie speichert, sondern auch darum, wie gut sie diese Energie unter Belastung liefert. Wir nennen dies "Spannungsabfall"."

Ein schwacher Akku kann am Boden eine Ladung von 100% (25,2V für einen 6S-Akku) anzeigen. In dem Moment, in dem Sie mit einem vollen Tank mit Pestiziden abheben, kann die Spannung jedoch sofort auf 21 V oder weniger fallen. Dies ist ein Spannungsabfall. Es bedeutet, dass der Akku den Strom nicht schnell genug liefern kann.

Um dies zu testen, lassen Sie Ihre Drohne mit voller Nutzlast in einer sicheren Höhe (2-3 Meter) schweben. Beobachten Sie Ihren Telemetrie-Bildschirm.

1. Beachten Sie die Spannung vor dem Start.
2. Achten Sie auf die Spannung, sobald Sie sich im Schwebeflug stabilisieren.
3. Wenn der Abfall übermäßig groß ist (mehr als 1,5 V bis 2,0 V Gesamtabfall), ist die Effizienz Ihres Akkus schlecht. Die Drohne denkt, dass sie leer ist, obwohl sie noch Ladung hat.

Berechnung der Anbaufläche pro kWh

Betrachten Sie schließlich die wirtschaftliche Effizienz. Zählen Sie nicht die Minuten, sondern die geleistete Arbeit. Berechnen Sie, wie viele Hektar Sie pro Akkuladung besprühen.

• Neue Batterie: Besprüht 15 Hektar pro Ladung.
• Alte Batterie: Besprüht 10 Hektar pro Ladung.

Wenn Ihre "Hektar pro Ladung"-Messung um 20-30% sinkt, kostet Sie die Batterie Geld in Form von Produktivitätsverlust. Sie verbringen mehr Zeit mit dem Anlanden und Austauschen von Batterien als mit dem eigentlichen Sprühen. Dies ist das praktische Signal, dass es Zeit ist, Ersatz zu bestellen.

Schlussfolgerung

Die Bewertung der Batterien Ihrer landwirtschaftlichen Drohnen erfordert eine Mischung aus disziplinierter Datenerfassung und praktischer Beobachtung. Durch die Überwachung der Zykluszahlen, das Wärmemanagement während des Ladevorgangs und die Einhaltung von Lagerungsprotokollen können Sie die Lebensdauer Ihrer Ausrüstung erheblich verlängern. Wenn Sie Ihre Batterien als Präzisionsinstrumente und nicht als einfache Kraftstofftanks behandeln, verbessern Sie letztendlich Ihre betriebliche Effizienz und Sicherheit.

Fußnoten

1. Technische Erklärung der chemischen Degradation in Lithium-Batterien. ︎

2. Offizielle FAA-Vorschriften und Sicherheitsrichtlinien für unbemannte Luftfahrtsysteme. ︎

3. Maßgebliche technische Definition und Analyse der Auswirkungen der Abflusstiefe. ︎

4. Hinweise des Herstellers zur Handhabung der Entladetiefe von Drohnenbatterien. ︎

5. Wissenschaftliche Erklärung der chemischen Zersetzung in Batterien aufgrund von Hitze. ︎

6. Internationale Normen für Sekundärlithiumzellen und -batterien. ︎

7. Leitfaden der Regierung zur Handhabung und zum Recycling von Lithiumbatterien, um Brandgefahren zu vermeiden. ︎

8. Hintergrundinformationen zur Lithium-Polymer-Batterietechnologie. ︎

9. Staatliche Richtlinien zur Erhaltung der chemischen Stabilität von Batterien während der Lagerung. ︎

10. Branchenführer bei Prüfgeräten, der die Methodik der Widerstandsmessung erläutert. ︎