無人駕駛飛機(jī)（UAV）行業(yè)起源于軍事需求，正經(jīng)歷著巨大的變革，因?yàn)槊裼脽o人機(jī)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(jī)來運(yùn)送從外賣餐點(diǎn)到運(yùn)動(dòng)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(jī)目前正用于向非洲和美國的偏遠(yuǎn)醫(yī)院緊急運(yùn)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(jī)開發(fā)和運(yùn)營的先驅(qū)之一，它通過發(fā)起全國性的非視距（NLOS）無人機(jī)試驗(yàn)計(jì)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(jī)的使用已擴(kuò)展到空運(yùn)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(jī)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(dòng)，并在軍事隔離區(qū)進(jìn)行操作，沒有民航活動(dòng)，因此發(fā)生空中碰撞的風(fēng)險(xiǎn)極低。如今，無人駕駛飛機(jī)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(jī)和致命故障。
隨著任務(wù)變得越來越復(fù)雜，要求無人機(jī)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(jī)整合到通用航空領(lǐng)空中，并在無人機(jī)墜毀時(shí)保護(hù)公眾。
新的安全性和可靠性要求
民用和軍用無人機(jī)應(yīng)用的變化導(dǎo)致了對(duì)任務(wù)安全性和飛機(jī)可靠性的新要求。不管無人機(jī)攜帶彈頭或一盒鞋的有效載荷，都無法忍受無人機(jī)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(bào)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(yùn)行。
同時(shí)，鑒于其對(duì)無人機(jī)安全的巨大重要性，一個(gè)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?。在滿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(shí)，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(jī)聯(lián)合充電網(wǎng)絡(luò)
在無人機(jī)市場(chǎng)發(fā)生巨大變化的同時(shí)，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(jī)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(jī)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(jī)公司提供了一系列優(yōu)勢(shì)，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(jī)動(dòng)的能力。
在極端天氣條件下運(yùn)行： 電池組成決定了無人機(jī)在冷熱天氣下的運(yùn)行能力，這對(duì)于續(xù)航能力和動(dòng)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(bào)：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(shí)發(fā)生熱失控。而且，這種BMS可以在危險(xiǎn)情況發(fā)展很久之前就檢測(cè)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(bào)，允許操作單元在影響飛行壽命和造成損壞之前將其從機(jī)隊(duì)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(shí)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(dòng)，但不足以為在大城市上空飛行的貨運(yùn)無人機(jī)提供動(dòng)力。
電池在提高無人機(jī)安全性方面起著重要作用，因?yàn)閹в邢冗M(jìn)電子設(shè)備的高端電池可提供更好的控制，這對(duì)于可能需要同時(shí)操作無人機(jī)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(jī)。一個(gè)智能的BMS將能夠向不注意異常的大型機(jī)隊(duì)的操作員提供自動(dòng)警報(bào)。
配備BMS的高級(jí)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(jī)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(shí)可以補(bǔ)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(jī)制造商可以通過將這些功能強(qiáng)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(bào)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(jì)人員可以改善飛行監(jiān)控和預(yù)測(cè)。
電池庫存管理
另一個(gè)至關(guān)重要但仍充滿希望的問題與BMS通過自動(dòng)命令和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)配備幾個(gè)備用電池，但是隨著使用中的無人機(jī)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(gè)操作無人駕駛飛機(jī)的中隊(duì)必須管理其能量預(yù)算，因?yàn)檫@直接影響可用的飛行時(shí)間。這也適用于以高節(jié)奏運(yùn)行許多無人機(jī)的民用運(yùn)輸公司。此類重型任務(wù)的運(yùn)營商需要提高效率，而獨(dú)立的，未連接的能源是無法實(shí)現(xiàn)的。這些運(yùn)營商還將需要大量充電功能，以便在短時(shí)間內(nèi)在多個(gè)位置同時(shí)為許多電池充電。
解決這些挑戰(zhàn)的方法是建立一個(gè)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(diǎn)的能源預(yù)算以及確定這些地點(diǎn)之間的飛行任務(wù)優(yōu)先級(jí)。此外，它應(yīng)該能夠跟蹤電池的老化和故障，同時(shí)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(qiáng)度和在一個(gè)工作日內(nèi)不同的工作時(shí)間，支持快速或慢速充電，并可能運(yùn)行自動(dòng)更換電池的機(jī)器人電池更換系統(tǒng)。
隨著無人機(jī)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(jì)的大部分重點(diǎn)，但通常被忽略的電池也是可能會(huì)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(jī)在地面上的時(shí)間，同時(shí)提高大型無人機(jī)機(jī)隊(duì)的運(yùn)營效率。無人機(jī)開發(fā)商和航空監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)載能源系統(tǒng)的更多關(guān)注預(yù)計(jì)將導(dǎo)致無人機(jī)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
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