Kuinka kauan puolijohdeakut kestävät?

Kuinka kauan puolijohdeakut kestävät? 

Realistinen vastaus UAV-käyttäjille

Kiertoluku on luku, johon useimmat akkuvalmistajat johtavat. 700 sykliä. 800 sykliä. Joskus enemmän. UAV-operaattoreille, jotka yrittävät suunnitella korvausbudjetteja ja kalustonhallinnan aikatauluja, tämä luku on hyödyllinen, mutta epätäydellinen. Tärkeintä on itse asiassa se, kuinka nämä syklit muuttuvat kalenteriajaksi – ja kestääkö akku niin kauan, vaikka et käyttäisi sitä niin kovasti.

Tässä on kattavampi kuvasolid-state akkuelinikä kaupalliseen UAV-toimintaan.

Cycle Life vs. Calendar Life: kaksi erilaista kelloa

Jokainen akku toimii kahdella kellolla samanaikaisesti. Ensimmäinen on jaksojen määrä – kuinka monta kertaa se on ladattu täyteen ja purettu. Toinen on kalenteri-ikä - kuinka kauan se on ollut olemassa, riippumatta siitä, kuinka paljon sitä on käytetty.

Molemmilla on väliä. Puolijohde-UAV-akku, joka on mitoitettu kestämään 800 sykliä, kokee edelleen kalenterin vanhenemista jopa säilytystilassa. Elektrodimateriaalit reagoivat hitaasti elektrolyytin kanssa. Litium kulkeutuu pieninä määrinä jopa ilman virtaa. Akku, jota on säilytetty 3 vuotta ja otettu käyttöön, ei toimi samalla tavalla kuin yksi 3 kuukautta säilytetty akku.

Solid state -akuilla on etu molemmissa kelloissa verrattuna perinteisiin LiPo-pakkauksiin, mutta etu on selvempi syklikellossa kuin kalenterikellossa.

Cycle Life todellisissa UAV-käyttöolosuhteissa

Kaupallisten UAV-akkujen 600–900 syklin luvut edustavat yli 80 %:n kapasiteetin säilymistä standardoiduissa testiolosuhteissa. Todellisessa kenttäkäytössä toimintasäde vaihtelee sen mukaan, kuinka kovaa akkua käytetään.

Varovainen arvio solid-state UAV-akuille tyypillisissä kaupallisissa toimissa – kohtalainen purkautumisnopeus, kohtuullinen lämpötilan hallinta, varastointi osittaisella latauksella tehtävien välillä – asettaa käytännön syklin käyttöikään 700–850 sykliin, ennen kuin kapasiteetin säilyvyys laskee alle toiminnallisesti käyttökelpoisten kynnysarvojen useimpien tehtäväprofiilien osalta.

Mitä tämä tarkoittaa kalenterivuosina, riippuu täysin toimintasi syklitiheydestä:

Lentokone, joka lentää 2 tehtävää päivittäin, 5 päivää viikossa, 50 viikkoa vuodessa, suorittaa noin 500 sykliä vuodessa. 750 käyttöjaksolla pakkaus kestää noin 18 kuukautta ennen vaihtoa.

Lentokone, joka lentää yhden tehtävän päivittäin saman aikataulun mukaisesti, suorittaa 250 sykliä vuodessa ja saavuttaa saman 750 jakson rajan noin 3 vuoden kuluttua.

Akku kausikäytössä – 200 sykliä 6 kuukauden aktiivisen kauden aikana – saattaa saavuttaa syklirajan 3–4 vuoden kohdalla, mutta kalenterin ikääntyminen alkaa vaikuttaa suorituskykyyn ennen sitä.

Varastointiaika ja kalenterin ikääntyminen

Varastossa olevat puolijohdeakut hajoavat hitaammin kuin LiPo-akut vastaavissa olosuhteissa. Alennettu elektrolyyttireaktiivisuus, joka parantaa puolijohdeakkujen käyttöikää, hidastaa myös kalenterin ikääntymisprosessia – mutta ei estä sitä.

Kohtuullinen odotus puolijohde-UAV-akuille oikeissa säilytysolosuhteissa – osittainen lataus (40–60 %), vakaa lämpötila 60–75 °F, kuiva ympäristö – on 3–5 vuoden säilytysaika, ennen kuin kapasiteetin heikkeneminen tulee toiminnallisesti merkittäväksi. Tämä on suotuisa verrattuna LiPo-pakkauksiin, joissa 2-3 vuoden säilytysaika huolellisissa olosuhteissa on tyypillisempi.

Kausikäyttöön tai vara-akkuvarastoon pidetty säilytysvakaus on merkittävä toiminnallinen etu sen lisäksi, mitä käyttöiän luvut sieppaavat.

Mikä lyhentää elinikää odotettua nopeammin

Molemmat kellot käyvät nopeammin tietyissä olosuhteissa, joita UAV-operaattorit hallitsevat:

Käyttö korkeassa lämpötilassa tai varastointi nopeuttaa kalenterin ikääntymistä syklien määrästä riippumatta. Jatkuva syväpurkaus alle 20 % jäljellä olevan varauksen nopeuttaa syklin ikääntymistä nopeammin kuin kohtalaiset purkausprofiilit. Toistuva pikalataus suurimmalla nimellislatausnopeudella ilman lämpötilan hallintaa työntää molempia kelloja eteenpäin samanaikaisesti.

Solid state -akut sietävät näitä olosuhteita paremmin kuin LiPo-vastaavat - mutta sietokyky ei ole sama kuin immuuni. Suorituskykyetu kapenee, kun käyttöolosuhteet ovat jatkuvasti huonot.

UAV-laivastojen akun vaihdon suunnittelu

Kaupallisille toimijoille, jotka rakentavat vuotuisia akkubudjetteja: jaksotiheys määrittää vaihtovälit tarkemmin kuin kalenteriaika korkean käytön kalustolla. Matalakäytössä oleville kalustoille ja kausiluonteisille toimille kalenterin ikääntymisestä tulee rinnakkainen rajoitus, joka kannattaa ottaa huomioon syklien laskennan ohella.

ZYEBATTERYtarjoaa jakson käyttöikää koskevat tiedot ja ohjeita kiinteän olomuodon litiumioni- ja korkean suorituskyvyn litiumpolymeeri-UAV-akkujen käyttöiästä – koska vaihdon suunnittelu toimii parhaiten, kun molemmat kellot ovat näkyvissä, ei vain teknisten tietojen jaksoluku.