無(wú)人機(jī)作為一種高科技設(shè)備，在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。而在其運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)鋰電池有著高度的依賴。

首先，無(wú)人機(jī)的飛行離不開(kāi)可靠的能源供應(yīng)，鋰電池以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為無(wú)人機(jī)的首選電源。相比其他類(lèi)型的電池，鋰電池具有電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)。這使得無(wú)人機(jī)能夠在飛行過(guò)程中獲得穩(wěn)定而持久的動(dòng)力，確保各項(xiàng)任務(wù)的順利完成。

高性能的鋰電池對(duì)無(wú)人機(jī)性能的提升至關(guān)重要。一方面，它能顯著延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。大多數(shù)無(wú)人機(jī)依賴鋰電池供電，而容量大、性能好的鋰電池可以為無(wú)人機(jī)提供更長(zhǎng)的飛行時(shí)間，從通常的 30 分鐘至 1 小時(shí)提升到更長(zhǎng)的時(shí)間，滿足長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的執(zhí)行需求。例如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研發(fā)的高比能寬溫域鋰離子電池，能量密度可達(dá)到 400Wh/kg，使無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力在原有基礎(chǔ)上提升了 20% 至 40%。在一次持續(xù) 3 小時(shí)的試飛中，搭載這款電池的無(wú)人機(jī)順利完成了起飛、爬升、高速巡航和降落等所有測(cè)試環(huán)節(jié)，展現(xiàn)出非凡的穩(wěn)定性和可靠性。

另一方面，鋰電池的性能還影響著無(wú)人機(jī)的載荷能力。合適的鋰電池可以在不增加過(guò)多重量的前提下，為無(wú)人機(jī)提供足夠的動(dòng)力，使其能夠攜帶更多的設(shè)備和傳感器，執(zhí)行更復(fù)雜的任務(wù)。同時(shí)，高性能鋰電池的安全性能也為無(wú)人機(jī)的飛行提供了保障，不會(huì)出現(xiàn)爆炸等危險(xiǎn)情況。

總之，無(wú)人機(jī)選配鋰電池是必要的。高性能的鋰電池不僅能為無(wú)人機(jī)提供穩(wěn)定的能源供應(yīng)，還能提升其續(xù)航時(shí)間、載荷能力和安全性能，為無(wú)人機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二、哪些無(wú)人機(jī)能自己配鋰電池

DJI 大疆創(chuàng)新的部分無(wú)人機(jī)產(chǎn)品介紹及電池配置情況。

大疆創(chuàng)新在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。例如御 Mavic Pro 可折疊 4K 航拍無(wú)人機(jī)，其全能套裝中的鋰電池功能強(qiáng)大，受到用戶好評(píng)。這款無(wú)人機(jī)的光學(xué)變焦大比較專(zhuān)業(yè)，高清攝像效果出色，是航拍利器。套裝中還會(huì)有額外 2 塊電池，為用戶提供了更長(zhǎng)的續(xù)航保障。此外，御 Mavic Air 2 智能飛行電池也是大疆的一款高性能產(chǎn)品，價(jià)格為 699 元。它適配 DJI Air 2S、御 Mavic Air 2，采用 3 芯高能鋰電，搭配 DJI Air 2S 續(xù)航時(shí)間達(dá) 31 分鐘，搭配 Mavic Air 2 續(xù)航時(shí)間為 34 分鐘。內(nèi)置智能電池管理系統(tǒng)，可監(jiān)控電池容量與電芯狀態(tài)，提供穩(wěn)定能量輸出，還能精確計(jì)算剩余續(xù)航時(shí)間，為飛行保駕護(hù)航。具備過(guò)充 / 過(guò)放保護(hù)、閑置保護(hù)和低溫保護(hù)等多種智能電池保護(hù)功能。

SY1 神鷹鋰電池電動(dòng)無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)及電池應(yīng)用。

SY1 神鷹鋰電池電動(dòng)無(wú)人機(jī)已于 2012 年 5 月 13 日成功首飛。最大起飛重量 240kg，無(wú)人機(jī)采用層流翼型、大展弦比的高效率氣動(dòng)力設(shè)計(jì)，動(dòng)力裝置為鋰電池?？捎糜?a target="_blank">高精度航測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安保巡查等多種用途。

日企魔改大疆無(wú)人機(jī)使用氫燃料電池的案例及啟示。

日企 RoboDEX 對(duì)大疆無(wú)人機(jī)進(jìn)行魔改，將電池改造為零污染的氫燃料電池。他們使用日本企業(yè)帝人 Engineering 生產(chǎn)的儲(chǔ)氫罐改造大疆無(wú)人機(jī)，利用鋁材料減輕儲(chǔ)氫罐重量，并用碳纖維材料提高強(qiáng)度，使得儲(chǔ)氫罐不僅重量輕，還能儲(chǔ)存高壓氫氣。改造之后，無(wú)人機(jī)在氫燃料電池支持下續(xù)航大增，通常來(lái)說(shuō)無(wú)人機(jī)自備的鋰電池只能支持 30 分鐘續(xù)航，現(xiàn)在最長(zhǎng)可以做到 2 小時(shí)，更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間使得無(wú)人機(jī)的實(shí)用性大增，在部分領(lǐng)域中非常有用。這一案例為無(wú)人機(jī)的發(fā)展提供了新的思路和方向，未來(lái)或許可以在保證安全性和性能的前提下，探索更多新型能源在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用。

三、無(wú)人機(jī)自行配備鋰電池的可行性

1. 從技術(shù)角度分析，如鋰電池定制為無(wú)人機(jī)提供更好飛行性能。

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)鋰電池的要求也越來(lái)越高。鋰電池定制成為了一種提升無(wú)人機(jī)飛行性能的有效方式。

首先，鋰電池定制可以根據(jù)不同的無(wú)人機(jī)類(lèi)型和飛行任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，對(duì)于專(zhuān)業(yè)航拍無(wú)人機(jī)，需要高能量密度的鋰電池以保證長(zhǎng)時(shí)間的飛行和穩(wěn)定的圖像傳輸；對(duì)于物流配送無(wú)人機(jī)，可能更注重電池的快速充電性能以提高作業(yè)效率。通過(guò)定制，可以使鋰電池更好地滿足特定無(wú)人機(jī)的需求。

其次，定制鋰電池可以提高無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間。高能量密度的鋰電池能夠存儲(chǔ)更多的電能，為無(wú)人機(jī)提供更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。例如，電子發(fā)燒友網(wǎng)提到的鋰電池定制能為無(wú)人機(jī)提供更好的飛行性能，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以提高鋰電池的能量密度和飛行時(shí)間，為無(wú)人機(jī)的各種應(yīng)用場(chǎng)景提供更可靠的能源支持。

此外，定制鋰電池還可以提升無(wú)人機(jī)的安全性。在醫(yī)療設(shè)備和航空航天領(lǐng)域，對(duì)電池的安全性能要求極高。同樣，無(wú)人機(jī)使用的鋰電池也需要具備過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、短路保護(hù)等功能，以確保飛行安全。通過(guò)定制，可以根據(jù)無(wú)人機(jī)的使用環(huán)境和安全要求，對(duì)鋰電池的安全性能進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

2. 以 DIY 小型四旋翼無(wú)人機(jī)為例，說(shuō)明鋰電池的選擇與應(yīng)用。

DIY 小型四旋翼無(wú)人機(jī)是很多愛(ài)好者和專(zhuān)業(yè)人士的選擇，其中鋰電池的選擇和應(yīng)用至關(guān)重要。

首先，在選擇鋰電池時(shí)，需要考慮電池的容量、電壓、放電倍率等參數(shù)。對(duì)于一架電機(jī)對(duì)角線距離 450mm 的無(wú)人機(jī)而言，通常選取 5400mAh?35C 的鋰電池較為合適。5400mAh 指以 5400mA 空容量充電或滿容量放電，時(shí)間為一小時(shí)；35C 是電流可以放大的倍數(shù)。這樣的鋰電池一般可以使無(wú)人機(jī)穩(wěn)定情況下飛行 15 分鐘左右。同時(shí)，還需要考慮鋰電池的 S 數(shù)，一般我們使用 3S 或者 4S，即三節(jié) 3.7V 或者四節(jié) 3.7V 串聯(lián)，這會(huì)影響電機(jī)的轉(zhuǎn)速和無(wú)人機(jī)的性能。

其次，在應(yīng)用鋰電池時(shí)，需要注意電池的充電和使用安全。鋰電池的充電速度相對(duì)較慢，因此在使用過(guò)程中需要合理安排充電時(shí)間，避免過(guò)度充電和過(guò)度放電。同時(shí)，要注意電池的溫度變化，避免在高溫或低溫環(huán)境下使用電池，以免影響電池性能和壽命。

例如，在 DIY 屬于自己的小型四旋翼無(wú)人機(jī)的過(guò)程中，需要根據(jù)無(wú)人機(jī)的硬件配置和飛行需求，選擇合適的鋰電池，并正確連接電機(jī)、電調(diào)、飛機(jī)控制板等部件。通過(guò)合理的選擇和應(yīng)用鋰電池，可以提高 DIY 小型四旋翼無(wú)人機(jī)的性能和穩(wěn)定性，滿足不同的飛行任務(wù)和興趣愛(ài)好需求。

四、無(wú)人機(jī)配鋰電池的風(fēng)險(xiǎn)

冬季低溫環(huán)境下，電池未預(yù)熱可能導(dǎo)致炸機(jī)等風(fēng)險(xiǎn)。

在冬季低溫環(huán)境中，無(wú)人機(jī)鋰電池的性能會(huì)嚴(yán)重下降。這是因?yàn)槭艿戒囯姵靥匦缘挠绊?，低溫?huì)導(dǎo)致化學(xué)活性降低，內(nèi)阻增大，放電能力減弱，電池電壓降低。當(dāng)單電池電壓低至 3V 時(shí)，飛行器動(dòng)力系統(tǒng)最大推力可能不足以維持飛行，飛行時(shí)電池?cái)嚯姇?huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)炸機(jī)。此外，飛行后，電池可能會(huì)進(jìn)入過(guò)放保護(hù)狀態(tài)，將不能被繼續(xù)充電及使用。

為降低風(fēng)險(xiǎn)，在起飛前，電池必須充滿電后再使用，以保證電池處于高電壓狀態(tài)。同時(shí)，應(yīng)將電池充分預(yù)熱至 25 度以上，可以使用電池預(yù)熱器，或者將電池放置在車(chē)?yán)?，打開(kāi)車(chē)內(nèi)暖氣進(jìn)行預(yù)熱。若電池未預(yù)熱直接飛行，電壓不足極易失控炸雞。起飛后，保持飛機(jī)懸停 1 分鐘左右，讓電池利用內(nèi)部發(fā)熱；操作打桿輕柔，避免暴力姿態(tài)；在低溫環(huán)境中，電壓下降會(huì)非?？?，應(yīng)隨時(shí)注意電量，并縮短飛行時(shí)間；建議提前返航，避免低電量返航。設(shè)備不使用時(shí)，應(yīng)將電池取出，并且單獨(dú)存放，避免將電池長(zhǎng)期放置在低溫的室外。

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)配鋰電池可能存在的槳葉割傷、墜落砸傷、電池起火爆炸等風(fēng)險(xiǎn)。

消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)在使用過(guò)程中存在一定風(fēng)險(xiǎn)。例如，槳葉割傷是常見(jiàn)的危險(xiǎn)之一，消費(fèi)級(jí)旋翼無(wú)人機(jī)產(chǎn)品的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)速度較快，如果碰到人體皮膚，可導(dǎo)致割傷事故。墜落砸撞傷也時(shí)有發(fā)生，部分消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)由于操作不當(dāng)、電池耗盡等原因失控，會(huì)在飛行中墜落，可導(dǎo)致砸撞傷觀眾或行人等事故。此外，電池導(dǎo)致起火、爆炸也是嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)，消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品內(nèi)置鋰電池，因電池質(zhì)量差、保護(hù)電路功能不全等原因，電池易發(fā)熱膨脹或者充電時(shí)導(dǎo)致起火、爆炸等，導(dǎo)致事故發(fā)生。

高溫環(huán)境下，無(wú)人機(jī)配鋰電池可能出現(xiàn)的熱失控、電壓升高、漏電加劇等風(fēng)險(xiǎn)。

在高溫環(huán)境中，電池性能會(huì)嚴(yán)重下降。電池內(nèi)部溫度不斷升高，由于強(qiáng)放熱反應(yīng)而使電池溫度突然升高可能導(dǎo)致熱失控，便可能引起起火、爆炸等現(xiàn)象。高溫環(huán)境中，電池電壓升高，如果使用電池，可能導(dǎo)致電池發(fā)熱。同時(shí)，在高溫環(huán)境中存放電池，會(huì)使漏電加劇。

起飛前，電池必須充滿電后再使用，以保證電池處于高電壓狀態(tài)。同時(shí)要檢查電池外觀是否存在損壞、變形等情況，以及電池接口的金屬片是否存在破損、燒蝕等情況，檢查電池充電排線是否存在松動(dòng)情況。起飛后，操作打桿輕柔，避免暴力姿態(tài)。在高溫環(huán)境中，電壓下降會(huì)非?？?，應(yīng)隨時(shí)注意電量，并縮短飛行時(shí)間。建議提前返航，避免低電量返航。避免在高溫烈日下暴曬，并進(jìn)行充電，嚴(yán)格禁止在高溫環(huán)境下充電，避免高溫下飛行后立即充電，防止充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。設(shè)備不使用時(shí)，應(yīng)將電池取出，并且單獨(dú)存放，不可將電池放置于靠近熱源、易燃易爆品，避免將電池長(zhǎng)期放置在高溫的室外。

五、無(wú)人機(jī)配鋰電池的注意事項(xiàng)

使用 18650 鋰電池組的無(wú)人機(jī)需注意選擇合適電池組、正確充電和安全使用。

無(wú)人機(jī)可以使用 18650 鋰電池組，18650 鋰電池組具有高能量密度、長(zhǎng)壽命和低自放電率等優(yōu)點(diǎn)，非常適合在無(wú)人機(jī)中使用。在選擇電池組時(shí)，要根據(jù)無(wú)人機(jī)的負(fù)荷和飛行時(shí)間需要選擇合適的電池組，以確保無(wú)人機(jī)的性能和安全。正確充電方面，需要使用專(zhuān)業(yè)的充電器進(jìn)行充電，并嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行操作。過(guò)度充電或過(guò)度放電會(huì)對(duì)電池組的壽命和性能產(chǎn)生不利影響。在使用過(guò)程中，要注意安全問(wèn)題，避免無(wú)人機(jī)墜毀或造成人身傷害等安全問(wèn)題。

冬季航拍時(shí)，無(wú)人機(jī)鋰電池的保溫措施及保暖注意事項(xiàng)。

冬季低溫環(huán)境下，鋰電池的性能會(huì)大幅下降。飛行前，建議將電池放入室內(nèi)溫暖環(huán)境中（如室溫 20°C 左右）至少 1 小時(shí)進(jìn)行預(yù)熱，確保電池溫度接近室溫，以提高其放電效率和安全性。在運(yùn)輸途中，可使用電池保溫袋對(duì)電池進(jìn)行保溫，遇到惡劣天氣時(shí)，可將無(wú)人機(jī)與電池放在專(zhuān)用的防寒防水運(yùn)輸箱中。飛行前的電池預(yù)熱也很重要，在低于 10 度以后，最好預(yù)熱一段時(shí)間再起飛，達(dá)到 20° 以上最佳。如果天氣非常惡劣，可讓無(wú)人機(jī)在升空后低空懸停 2 - 3 分鐘，讓電池?zé)崞饋?lái)后再進(jìn)行飛行。在飛行途中，可以在電池上面粘貼保溫貼紙，有效保障無(wú)人機(jī)電池在飛行過(guò)程中減緩熱量流失的速度，保證供電的穩(wěn)定。同時(shí)，飛行前務(wù)必將電池充滿電，保證電池處于高電壓狀態(tài)。起飛后保持飛機(jī)懸停 1 分鐘左右，讓電池利用內(nèi)部發(fā)熱，讓自身充分預(yù)熱，降低電池內(nèi)阻。對(duì)飛機(jī)電池進(jìn)行保溫措施，如給電池海綿墊，給機(jī)身散熱格柵貼膠條阻隔空氣流通等。在低溫飛行時(shí)盡量將時(shí)間縮短到常溫狀態(tài)的一半，以保證安全飛行。

航拍保提供的無(wú)人機(jī)電池正確使用規(guī)范，包括充電、放電和使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

航拍保指出，電池作為無(wú)人機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的重要一部分，價(jià)格不菲，日常使用一定要遵循使用規(guī)范。充電安全規(guī)范方面，電池需要使用專(zhuān)用配套的充電器進(jìn)行充電，充電過(guò)程需要有人看護(hù)，禁止使用不符合規(guī)格的充電器充電。具體包括使用無(wú)人機(jī)電池的專(zhuān)用充電器充電；充電前檢查每個(gè)電池單體電壓；按電池規(guī)定 C 數(shù)充電；勿在高溫或低溫環(huán)境下充電；在通風(fēng)良好和空曠的地方充電，不能放車(chē)?yán)锍潆姡徊荒懿榭床灰潆?；?zhǔn)備一桶沙子，有備無(wú)患。放電安全規(guī)范方面，不要透支無(wú)人機(jī)電池電量，電壓到 3.7V 時(shí)盡快返航或降落。使用規(guī)范方面，在低溫下啟動(dòng)無(wú)人機(jī)以鋰電池為動(dòng)力，低溫環(huán)境會(huì)嚴(yán)重降低鋰電池的性能。電池在天冷的情況下使用，建議加溫后使用。要牢記電池本體的溫度保持在 5℃以上，20℃最佳；電池溫度未達(dá)到 20℃或以上時(shí)，不適宜做大機(jī)動(dòng)飛行；在起飛之前，電池要保存在溫暖的環(huán)境中（20℃左右），比如房屋內(nèi)、車(chē)內(nèi)、保溫箱內(nèi)等；要起飛時(shí)，快速安裝電池，并執(zhí)行飛行任務(wù)；在低溫下飛行時(shí)，盡量將時(shí)間縮短到常溫狀態(tài)的一半，以保證安全飛行。使用無(wú)人機(jī)電池一定要定期檢查電池主體、線材、電源插頭，觀察外觀是否受損、變形、腐蝕、變色、破皮，以及插頭與機(jī)身的接插是否過(guò)松，如有異常情況一定要及時(shí)更換。

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時(shí)間 2024/12/04

審核編輯 黃宇