近年来,随着(zhe)科学(xué)技(jì)术(shù)的发展,无人(rén)机从军事领域拓展到民用领域(yù),尤其是被(bèi)广(guǎng)泛应用于民用(yòng)领域的农业、林业、电力(lì)、安(ān)防等方面。在无人机应(yīng)用范围越来越广(guǎng)的(de)同(tóng)时,市(shì)场上也出现繁多的无人机种类,但(dàn)这些(xiē)无人机(jī)都存在一个(gè)明显(xiǎn)的问题——续航(háng)能力有限。
目前,市面上的无人机主要采用锂聚合物电池(chí)作(zuò)为(wéi)主要动力,续航能(néng)力一般(bān)在20分钟至30分钟之间,因技(jì)术方面不(bú)同有所差别,不过大(dà)部分续航时间都是在45分钟(zhōng)以内,但充电时间却都超过了一小时。由于无人机需要尽可能减轻起飞(fēi)重量,所(suǒ)以(yǐ)无法携带较(jiào)重的大容量电池(chí),大(dà)多数无人机维持十几分钟到二十(shí)分钟(zhōng)飞(fēi)行之(zhī)后(hòu),就必须有人为它们(men)更换电池(chí)或者(zhě)插上充电线,导致通常(cháng)出门都(dōu)要携带三四块电池。这是(shì)无(wú)人机发展一个致(zhì)命的短板,大大(dà)限制了(le)我(wǒ)国无人(rén)机行业的整体发(fā)展,若要促进无人机市场持(chí)久(jiǔ)的(de)良(liáng)性(xìng)发展(zhǎn),解决无(wú)人机电(diàn)池续航能力问题迫在眉睫。
无人机电(diàn)池续航问题,是限制无人(rén)机行业发展的(de)一(yī)块短板,也是世界各国无(wú)人机发展亟待攻克的技术性难题。目前,对(duì)于(yú)解决无(wú)人机电池续(xù)航问题的研究大致有以下几个方向:
一、燃料电池
(1)首(shǒu)个使用氢燃料电池的多轴无人机
2015年5月新加坡HUS公司,研发出首个使(shǐ)用氢燃料电池的多轴无人机HYCOPTER,空载情况(kuàng)下能够连续飞(fēi)行4个小时(shí),即使1Kg满载情况下仍能支撑 150分(fèn)钟,远超锂电池来驱动的无人机续航时间(jiān)。
由于使(shǐ)用(yòng)氢燃料电池(chí),HYCOPTER的(de)结构与其他无人机(jī)也有些不同,中间除了氢燃料锂聚合物电池之外,还有两根储存氢(qīng)气的(de)管 状容器,最多可以存放4L氢(qīng)气。工作(zuò)过程当中氢气通入(rù)到氢燃料电池(chí)内(nèi)部,经化学反应后生成(chéng)电力为几(jǐ)个旋翼(yì)的电动机(jī)供电,充满氢气(qì)后的HYCOPTER在电(diàn) 量方面与(yǔ)3Kg重量锂电池(chí)相当(dāng)。遗憾(hàn)的是目前HYCOPTER还在研发阶(jiē)段,刚(gāng)刚(gāng)进(jìn)行试(shì)飞。
(2)Intelligent Energy氢燃(rán)料(liào)电池
2015年12月配备(bèi)Intelligent Energy氢燃料电池的大疆Matrice 100无人机(jī)飞行了超过1小时时间。如(rú)果使用标准电(diàn)池(chí),那么这款无人机一次(cì)充电只能飞(fēi)行20分(fèn)钟(zhōng)。氢燃料(liào)电池通过化(huà)学反应将(jiāng)氢(qīng)气(qì)转换为电力,而(ér)副产品仅仅只是水蒸气。由(yóu)于(yú)燃料(liào)储存在小盒子中,而更换燃料盒只需(xū)几(jǐ)秒钟时间,因此无人机在燃料耗尽时可以快速补(bǔ)充(chōng)燃料并升空。
Intelligent Energy将在明年1月(yuè)的拉斯维加斯消费电(diàn)子展(CES)上展示工程成果。该公司(sī)希望(wàng),这一产品能吸(xī)引无人机(jī)厂商,将燃料电池(chí)作为无人(rén)机动力的一种(zhǒng)选(xuǎn)择(zé)。该公司(sī)没有计划(huá)面向普通用户提供改装产品。
二、太(tài)阳能电池板(bǎn)
(1)2010年英(yīng)国“和风”号超(chāo)轻型太阳(yáng)能(néng)无人飞(fēi)行器在(zài)飞行中安(ān)装太阳(yáng)能电池板和使用(yòng)陆基(jī)激光供电提高无人机飞行时间,创造了连(lián)续飞行14天无人飞行器的飞行时间记录。
(2)2014年6月,瑞士帕耶讷全球(qiú)最大的太阳(yáng)能飞机“阳光动力2号”首飞。这架飞机机翼上安装有1.7万块超薄且高效(xiào)能的(de)太(tài)阳能电池板,翼展(zhǎn)长达72米。太阳能(néng)飞机是以太阳辐射作为推进(jìn)能源的飞机,动力(lì)装置由(yóu)太阳能电池组(zǔ)、直流电动机(jī)、减(jiǎn)速器、螺旋桨和(hé)控制装置(zhì)组成。由于太阳辐(fú)射能量密度(dù)小(xiǎo),为获得足够(gòu)能(néng)量(liàng),太阳能(néng)飞机须(xū)有较大的摄取(qǔ)阳光的表面积。太阳能板在日间吸收能量,让(ràng)飞机在晚间也可飞行,大大提(tí)高了飞行续航时间。
三(sān)、锂(lǐ)电池创新
2015年9月,特斯拉(lā)Tesla作为电动汽车领(lǐng)域的佼(jiǎo)佼者,公(gōng)布了一款专门针对航拍应用的无人机原型(xíng)。特(tè)斯拉公司(sī)在充电电池方面显然更为老道,据悉,该款(kuǎn)无人机搭载了一(yī)块(kuài)10000mAh电池,单次充电可持续(xù)飞行60分钟,充电时间为(wéi)20分(fèn)钟(zhōng)左(zuǒ)右。
在电(diàn)池(chí)领域(yù)有独门绝技(jì)的(de)特斯(sī)拉公司进入无(wú)人机市场,势必会对国内无人机(jī)电(diàn)池(chí)带来巨大(dà)影响。谁不(bú)希望拥有一款(kuǎn)充(chōng)电时间短、续航时间(jiān)长的无人机电池呢?但目前(qián)此项万众期待(dài)的(de)产品还处于概念设计阶(jiē)段,产品何(hé)时(shí)问世也尚无定论。
无人(rén)机(jī)电池续航技术研究层出不穷(qióng),目前状(zhuàng)况多是处在研发当中,未来还会有哪些新的(de)无(wú)人机(jī)电池续航技术无法预测,实用性也不得而知。但无人机电池续航技术是赚(zuàn)足了(le)吆喝噱(xué)头十(shí)足,希望这些(xiē)无人机电池续航技术(shù)面(miàn)世后能不负所望,突破无人(rén)机电池(chí)续(xù)航不足这一制约无(wú)人(rén)机发挥更大作用的瓶颈。(全球无(wú)人机网 董冬)

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