無人駕駛飛機（UAV）行業(yè)起源于軍事需求，正經(jīng)歷著巨大的變革，因為民用無人機已成為家庭交付的通用解決方案。如今，諸如亞馬遜和沃爾瑪?shù)却笮凸径际褂枚嘈頍o人機來運送從外賣餐點到運動鞋的各種物品。由總部位于加利福尼亞的Zipline經(jīng)營的固定翼無人機目前正用于向非洲和美國的偏遠(yuǎn)醫(yī)院緊急運送血液和藥品。
圖片由Amazon Prime Air提供
以色列是從1970年代到今天的軍事無人機開發(fā)和運營的先驅(qū)之一，它通過發(fā)起全國性的非視距（NLOS）無人機試驗計劃，向前邁出了重要的一步，為歐洲鋪平了道路。國家效仿。無人機的使用已擴展到空運應(yīng)用，制圖，石油和天然氣勘探以及其他工業(yè)，農(nóng)業(yè)和商業(yè)任務(wù)。在軍事方面，需求也在變化，無人機不僅是“空中之眼”，而且是游蕩的彈藥系統(tǒng)，其成本可低于巡航導(dǎo)彈。
過去，大多數(shù)UAS都用于軍事行動，并在軍事隔離區(qū)進(jìn)行操作，沒有民航活動，因此發(fā)生空中碰撞的風(fēng)險極低。如今，無人駕駛飛機在人口稠密的民用地區(qū)飛行，必須具備自主能力，以防止可能造成嚴(yán)重后果的墜機和致命故障。
隨著任務(wù)變得越來越復(fù)雜，要求無人機在人口稠密的城市和地區(qū)上空飛行，并且必須符合民航法規(guī)，例如美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）發(fā)布的法規(guī)。此類法規(guī)有助于將無人機整合到通用航空領(lǐng)空中，并在無人機墜毀時保護(hù)公眾。
新的安全性和可靠性要求
民用和軍用無人機應(yīng)用的變化導(dǎo)致了對任務(wù)安全性和飛機可靠性的新要求。不管無人機攜帶彈頭或一盒鞋的有效載荷，都無法忍受無人機撞入校園的情況。新的初創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)了安全降落傘系統(tǒng)，響亮的警報喇叭和精確的著陸功能，這些功能可在GPS受限的環(huán)境或非視距飛行條件下運行。
同時，鑒于其對無人機安全的巨大重要性，一個重要的專業(yè)領(lǐng)域沒有得到適當(dāng)?shù)闹匾暎弘姵睾统潆姟Ｔ跐M足電池和充電器的性能要求（例如，更長的使用壽命和更快的充電速度）時，電池安全性和可靠性常常被認(rèn)為是次要的要求。
Epsilor的無人機聯(lián)合充電網(wǎng)絡(luò)
在無人機市場發(fā)生巨大變化的同時，鋰電池行業(yè)見證了自己的革命。電池能量和功率密度的提高使無人機能夠垂直起飛，并具有更長的續(xù)航能力和航程。智能電池管理系統(tǒng)（BMS）的添加可保護(hù)電池免受短路或熱失控的影響，此類系統(tǒng)還將電池狀態(tài)傳達(dá)給無人機航空電子設(shè)備，從而進(jìn)一步改善車輛性能。
先進(jìn)的電池技術(shù)現(xiàn)在為無人機公司提供了一系列優(yōu)勢，包括：
續(xù)航能力：電池的電化學(xué)性能決定了車輛的續(xù)航能力及其執(zhí)行快速回避機動的能力。
在極端天氣條件下運行： 電池組成決定了無人機在冷熱天氣下的運行能力，這對于續(xù)航能力和動力以及在不同氣候區(qū)域和不同季節(jié)進(jìn)行飛行的可行性至關(guān)重要。
電池健康，監(jiān)視和安全警報：先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)可以提高任務(wù)安全性，防止重大故障甚至在空中飛行時發(fā)生熱失控。而且，這種BMS可以在危險情況發(fā)展很久之前就檢測出電池化學(xué)和電氣異常，例如平衡不良。然后，BMS可以警告操作員，使其能夠安全地離開人群。同樣先進(jìn)的BMS還應(yīng)在電池老化的情況下發(fā)出警報，允許操作單元在影響飛行壽命和造成損壞之前將其從機隊中取出。
提高安全性
傳統(tǒng)的鋰電池沒有配備所需的電子元件以實現(xiàn)最佳安全性，并且通常由低質(zhì)量，低成本的電化學(xué)電池組成。它們可能足以進(jìn)行RC模式十分鐘的出動，但不足以為在大城市上空飛行的貨運無人機提供動力。
電池在提高無人機安全性方面起著重要作用，因為帶有先進(jìn)電子設(shè)備的高端電池可提供更好的控制，這對于可能需要同時操作無人機群的現(xiàn)代操作員而言至關(guān)重要，要求他們更好地控制每架無人機。一個智能的BMS將能夠向不注意異常的大型機隊的操作員提供自動警報。
配備BMS的高級電池可為操作員提供高度關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)的尺寸已最小化，使其適合無人機使用，并且在經(jīng)濟(jì)上變得可行。BMS可以輸出循環(huán)次數(shù)，電池的剩余電量及其健康狀態(tài)，同時可以補償極端溫度或過度使用等問題。這些電池還支持常見的通信協(xié)議。
無人機制造商可以通過將這些功能強大的電池與先進(jìn)的管理系統(tǒng)和通訊功能結(jié)合在一起，從而檢查并報告電池狀況和故障可能性，從而顯著改善產(chǎn)品質(zhì)量。通過使用這種能源，設(shè)計人員可以改善飛行監(jiān)控和預(yù)測。
電池庫存管理
另一個至關(guān)重要但仍充滿希望的問題與BMS通過自動命令和控制系統(tǒng)實現(xiàn)對大量電池庫存管理的能力有關(guān)。軍事單位通常為每架無人機配備幾個備用電池，但是隨著使用中的無人機數(shù)量的不斷增加，真正需要有效管理能源預(yù)算和電池清單。
一個操作無人駕駛飛機的中隊必須管理其能量預(yù)算，因為這直接影響可用的飛行時間。這也適用于以高節(jié)奏運行許多無人機的民用運輸公司。此類重型任務(wù)的運營商需要提高效率，而獨立的，未連接的能源是無法實現(xiàn)的。這些運營商還將需要大量充電功能，以便在短時間內(nèi)在多個位置同時為許多電池充電。
解決這些挑戰(zhàn)的方法是建立一個聯(lián)合充電網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以處理以下任務(wù)：管理24/7電池更換，監(jiān)視公司所有地點的能源預(yù)算以及確定這些地點之間的飛行任務(wù)優(yōu)先級。此外，它應(yīng)該能夠跟蹤電池的老化和故障，同時支持新電池和相關(guān)設(shè)備的購買過程。該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)根據(jù)任務(wù)強度和在一個工作日內(nèi)不同的工作時間，支持快速或慢速充電，并可能運行自動更換電池的機器人電池更換系統(tǒng)。
隨著無人機行業(yè)向前邁進(jìn)了一大步，應(yīng)提醒制造商仍在使用標(biāo)準(zhǔn)鋰聚合物電池，盡管航空電子設(shè)備，傳感器，有效載荷和結(jié)構(gòu)材料占據(jù)了設(shè)計的大部分重點，但通常被忽略的電池也是可能會顯著改善飛行耐久性和飛行安全的關(guān)鍵組件。改進(jìn)的電池系統(tǒng)還可以顯著減少飛機在地面上的時間，同時提高大型無人機機隊的運營效率。無人機開發(fā)商和航空監(jiān)管機構(gòu)對機載能源系統(tǒng)的更多關(guān)注預(yù)計將導(dǎo)致無人機行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
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