Er is één ding bij het vliegen met een drone dat erg frustrerend is: net als je er helemaal in zit, moet je landen omdat de batterij leeg is. Het lijdt geen twijfel dat de batterijtechnologie de laatste jaren met sprongen vooruit is gegaan. Maar er ontbreekt nog steeds iets als het gaat om batterijtechnologie, wat betekent dat de gemiddelde vliegtijd ergens tussen de drie minuten en 30 minuten ligt. Dit hangt allemaal af van het soort drone dat je koopt – hoe goedkoper de drone, hoe minder vliegtijd je kunt verwachten.
De vliegtijden van drone’s zijn zo kort omdat er een ingewikkeld evenwicht moet zijn tussen de verhouding tussen vermogen en gewicht van de drone. De lithium polymeer batterijtechnologie die de meerderheid van de drones in de lucht houdt, is veel beter dan lithium ion batterijen (omdat ze veel lichter zijn), maar ze hebben speciale zorg en aandacht nodig – en dragen nog steeds maar een bepaalde hoeveelheid energie om de vlucht aan te drijven. Drones zijn energiehongerige apparaten die een snel ontladende batterij nodig hebben – en de technologie heeft de manier waarop we onze drones willen gebruiken nog niet helemaal ingehaald.
In dit artikel – gaan we in op de redenen waarom drone tijden zo kort zijn en wat je kunt doen om de hoeveelheid vliegtijd die je krijgt van je drone te verhogen. We wachten nog steeds op het volgende eureka moment voor drone batterijen, maar in de tussentijd zijn er een aantal tips en trucs die je kunt toepassen om je drone langer te laten vliegen.
Laten we er eens induiken!
Inhoudsopgave
Korte vliegtijden voor drones
Als je last hebt van korte vliegtijden voor je drone, kan dit betekenen dat je batterij aan het degraderen is met het gebruik of het kan ook een indicatie zijn dat je vliegstijl te agressief is. Er zijn echter dingen die je niet in de hand hebt, zoals het gewicht van je drone. Dit bepaalt de verhouding tussen de weg en het vermogen van je batterij. Als je je eigen drone bouwt, kun je de batterij vervangen door een batterij met een hogere capaciteit, maar dit zal het gewicht doen toenemen. Als je een commerciële drone hebt, kun je de batterij waarschijnlijk niet verwisselen en zul je op andere technieken moeten vertrouwen om de levensduur van de batterij te verlengen.
Verhouding gewicht/vermogen
Lithium-polymeerbatterijen waren een belangrijke stap voorwaarts in de batterijtechnologie voor drones. Daarvoor waren we beperkt tot de lithium-ijzer batterijen – dezelfde die je hebt in je computer laptop – deze zijn veel zwaarder en hebben een veel lagere vermogen-gewichtsverhouding dan lithium-polymeer batterijen.
Deze batterijen bieden de beste combinatie van gewicht en energiedichtheid. Elke afzonderlijke lithium-polymeerbatterij is opgebouwd uit afzonderlijke cellen. Die in uw drone heeft er tussen een en acht. Ze hebben elk een nominale spanning van 3,7 V en zijn volledig opgeladen bij 4,2 V.
De lithium-polymeerbatterijen vereisen een zeer speciale behandeling en als u de batterij onder 3,7 V laat zakken, zult u de batterij permanent beschadigen. Dit betekent dat veel droneliefhebbers hun drones beschadigen zonder dat ze het beseffen. Je kunt gewoon een paar maanden vergeten je drone op te laden en de batterij kan een herstelbare beschadiging oplopen.
Power hungry componenten
Drones zijn zeer energiehongerige beesten.
Als je nadenkt over alle geavanceerde softwareprogrammering en de hardware die drones gebruiken terwijl ze in de lucht zijn, kan het verbazingwekkend zijn dat ze überhaupt opstijgen.
Drones werken met componenten als:
- inertiële meeteenheden
- motoren
- GPS-eenheden
- elektronische kompassen
- barometers
- verlichting
- camera’s
- accelerometers
- gimbals
- en heel veel rekenkracht voor het uitvoeren van kunstmatige intelligentiealgoritmen.
Als de elektriciteit door de drone stroomt, neemt ook de energie-efficiëntie af door de warmteontwikkeling, omdat het circuit de elektriciteit snel naar de onderdelen leidt die deze het hardst nodig hebben.
Slimme batterijen ontladen tijdens opslag
Een andere reden waarom drones een korte vliegtijd hebben, is te wijten aan de manier waarop de fabrikanten hun slimme batterijen programmeren.
Omdat lithium-polymeerbatterijen zeer temperamentvol zijn wat betreft de manier waarop ze moeten worden opgeslagen, staan fabrikanten toe dat ze een aantal beslissingen nemen over hun ontlading tijdens de opslag.
Een lithium-polymeerbatterij moet niet op 100% lading worden opgeslagen. In plaats daarvan moet hij worden opgeladen op ergens tussen 30% en 50% van zijn maximale lading. Dit zorgt ervoor dat de batterij tijdens de opslag zo lang mogelijk meegaat.
De slimme batterijen ontladen zichzelf tot ze ongeveer 30% van hun opslagcapaciteit hebben bereikt. Dit betekent dat als je je batterij niet vers hebt opgeladen voor een dronevlucht, de batterij een beetje tot veel ontladen zal zijn, afhankelijk van hoe lang het geleden is dat hij voor het laatst is opgeladen. Dit betekent dat uw drone mogelijk niet zijn volledige vliegtijd haalt als de batterijen zichzelf hebben ontladen tijdens transport en opslag.
Een eenvoudige manier om dit te omzeilen is ervoor te zorgen dat de batterijen van uw drone voor elke vlucht vers worden opgeladen. U kunt zelfs autoladers kopen om ervoor te zorgen dat er geen moment vertraging is tussen het opladen en het vliegen. Dit zal de vliegtijd van de drone verlengen.
Slecht onderhoud van de batterij
Het kan ook zijn dat u uw batterijen onbedoeld beschadigt, zodat ze minder lang meegaan. Lithium-polymeerbatterijen moeten schoon en droog worden gehouden en volledig worden afgekoeld voordat ze worden opgeladen.
En de overdracht van die energie naar de drone zorgt ervoor dat de drone en de batterij aanzienlijk opwarmen. Je moet je batterijen altijd laten afkoelen voordat je ze oplaadt om hun maximale efficiëntie te behouden.
Er is ook enige discussie over het cyclen van je lithium-polymeerbatterijen voor hun eerste gebruik. Als u een nieuwe batterij hebt gekocht, kunt u de batterij een paar keer cyclussen om de levensduur van de batterij te verlengen. Na een eerste paar cycli kunt u dit om de paar maanden herhalen. Dat is het bestrijden van iets dat wordt aangeduid als “batterijgeheugen”, waarbij de batterij onthoudt hoe ver hij het laatst is ontladen en ervoor zorgt dat hij zijn capaciteit kunstmatig vermindert.
Angressief vliegen
Ten slotte kan het zijn dat uw drone niet zo lang in de lucht blijft als u zou willen, vanwege uw vliegstijl. Een agressieve vliegstijl betekent dat de drone veel energie verbruikt om zijn eigen momentum te overwinnen terwijl hij van richting verandert of afremt.
Dit kan nog worden verergerd door een sportmodus op je drone te gebruiken, waardoor de drone maximaal versnelt als je de joysticks beweegt.
Als je wilt weten waarom de batterij van je drone zo snel leeg is, bekijk dan mijn andere artikel waarin ik alles vertel wat je moet weten over het bekijken van je lithium polymeer batterij en een gids voor langere vluchten – klik hier om naar het artikel te gaan.
Ook, bekijk mijn YouTube-video hieronder:
Wat is de gemiddelde vliegtijd van een drone?
De gemiddelde vliegtijd van een drone is zeer significant, evenals de capaciteit van de batterij. In de tabel hieronder heb ik een aantal van de meest populaire drones die momenteel verkrijgbaar zijn en de vluchttijden van elk van de drones op een rijtje gezet. Let op dat deze vliegtijden die zijn die in de specificatie blad door de fabrikant. Typisch, zijn deze in een zwevende positie met geen wind te compenseren.
Tabel van gangbare drones en hun vliegtijden
De gemiddelde vliegtijd van deze drones is: 31 minuten.
Het spreekt voor zich dat deze gemiddelde vliegtijd afhankelijk is van een groot aantal variabelen die de vliegtijd van een drone aanzienlijk kunnen beïnvloeden.
Wat is de maximale vliegtijd voor een drone?
Eén van de langste vluchttijden van een drone die ooit is geregistreerd, is vier uur en 40 minuten. Gezien het feit dat de gemiddelde drone slechts een half uur kan zweven, is dit behoorlijk indrukwekkend. Dit record wordt geclaimd door de Spaanse drone fabrikant Quaternium. De drone maakt gebruik van een hybride brandstofbron die bestaat uit een elektromotor en een verbrandingsmotor. De verbrandingsmotor houdt de batterij tijdens de vlucht opgeladen.
De missie van het bedrijf is om:
Quaternium’s missie is het ontwerpen van de meest geavanceerde multirotor UAV’s op de markt. We combineren ervaring en high-tech om een disruptief product te ontwikkelen dat een revolutie teweeg wil brengen in het multicopter veld. Met deze ultieme innovatie wordt de vluchtduur 6 keer verlengd in vergelijking met bestaande alternatieven.
Dat is behoorlijk indrukwekkend en het is iets dat ze lijken te hebben kunnen bereiken. Een van de huidige modellen van drones omvat een tweetakt verbrandingsmotor die een 95 octaan +4% oliemengsel nodig heeft. Hij bevat ook een lithium-polymeerbatterij. Hij kan tot 10 kg dragen en kan bij volle lading ongeveer twee uur in de lucht blijven. De kruissnelheid is 50 km/u met een maximumsnelheid van 80 km/u.
Dat is een behoorlijk indrukwekkende drone die een lading potentiële toepassingen heeft waarbij lithium-polymeer batterijen alleen niet genoeg zijn.
Hoe kan ik mijn drone langer laten vliegen?
Als je je drone langer wilt laten vliegen, zijn er een aantal dingen die je kunt doen om de vliegtijd te verlengen. Een aantal daarvan hebben we al in de eerste video behandeld, maar hier zijn de elementen waar je naar moet kijken om de vliegtijd te verlengen.
Verlaag het gewicht
Kijk eens naar je drone en zorg ervoor dat er geen overtollig gewicht is. Zelfs als je decals of andere stickers op je drone hebt geplakt, kan het zijn dat het gewicht zodanig toeneemt dat de drone iets meer energie nodig heeft om in de lucht te blijven.
Wanneer je de drone gebruikt om te vissen of voor andere doeleinden – zorg er dan voor dat je zo min mogelijk gewicht met je meedraagt, dit verlengt de levensduur van de drone aanzienlijk. Als je meer wilt weten over drones die dingen kunnen dragen bekijk dan mijn andere artikel waar ik alle innovaties en drones doorneem die speciaal zijn ontworpen om dingen te dragen – klik hier om naar het artikel te gaan.
Batterij gezondheid en onderhoud
Zorg goed voor je batterij en zorg ervoor dat deze op de juiste manier wordt opgeborgen, dan zal je drone in de best mogelijke conditie zijn om je vliegtijden te verlengen.
Hier volgen enkele eenvoudige tips die u kunt gebruiken om de batterijen van uw drone gezond te houden:
- behoud ze schoon en droog – bewaar uw batterijen op een schone en droge plaats waar geen vocht of stof bij kan komen. Als de batterij in contact komt met vocht, kan dit de elektrische contacten aantasten. U kunt een deel van de corrosie verwijderen met isopropylalcohol als u wat vindt.
- opslaan op 30 tot 50% lading – laat de batterij van uw drone nooit volledig opgeladen achter als u deze voor langere tijd opslaat. Voor opslag op korte termijn moet je de batterij ontladen tot tussen de 60 en 80%. En voor langdurige opslag (meer dan 10 dagen) moet je de batterij opslaan tussen 40 en 60%. Accu’s mogen niet langer dan drie maanden worden opgeladen, omdat de levensduur dan aanzienlijk korter wordt en ze zelfs volledig kunnen worden beschadigd.
- Op een koele plaats bewaren – als u uw accu’s op een koele plaats bewaart, ontsnappen ze aan de extreme hitte als u ze op een vensterbank enzovoort zou laten staan. Het lithiumpolymeercomposiet in de batterij wordt sterk beïnvloed door hitte en als je in een warm klimaat woont, bewaar ze dan ook zorgvuldig, uit de buurt van extreme warmteschommelingen.
- Vers opgeladen batterijen – zorg er vlak voordat je gaat vliegen voor dat de batterijen van je drone vers zijn opgeladen voor je vlucht. Dit is een manier om ervoor te zorgen dat de batterijen van je drone de maximale hoeveelheid lading hebben voor je vlucht.
Draag meer batterijen
Het ligt voor de hand, maar door meer batterijen mee te nemen voor uw vlucht kunt u meer tijd in de lucht doorbrengen. Het is een eenvoudige oplossing voor een veelvoorkomend probleem en alles wat nodig is, is een beetje budget voor een tweede, of meer, batterijen.
Een extra accu meenemen betekent ook dat u kunt vliegen terwijl u een van de reserveaccu’s oplaadt. Zorg er wel voor dat je de batterij van de drone volledig laat afkoelen voordat je hem oplaadt.
Vlieg op rustige dagen
Een andere manier om ervoor te zorgen dat uw vliegtijden worden verlengd, is om dagen te kiezen waarop er niet veel wind is of andere omgevingsfactoren waartegen uw drone moet vechten. Als je een vliegmissie hebt waarbij je tegen de klok moet wachten tot de winter is gaan liggen, kan dat de beste manier zijn om er zeker van te zijn dat je vliegmissie verloopt zoals gepland.
Ik land graag met ten minste 15% resterende batterij, zodat ik bij eventuele problemen op het laatste moment veilig naar mijn landingsplek kan terugkeren en niet te kort land. Soms kan de windrichting veranderen, wat betekent dat je drone harder tegen de wind in moet werken om terug te komen op de landingsplek. De extra 15% batterij betekent dat je een foutbalk hebt om je te redden.
Plan uw vluchten
Ten slotte, zorg ervoor dat u uw vluchten goed plant. Veel vliegtijd gaat op aan het afleggen van afstanden die u niet nodig heeft. Ook moet u de drone thuis aanzetten als u hem de laatste tijd niet hebt gebruikt, zodat u kunt controleren of er updates zijn die kostbare accutijd kunnen kosten voordat u gaat vliegen.
Zorg ervoor dat je vluchtplan zo efficiënt mogelijk gebruik maakt van je batterij, dan krijg je ook meer gedaan in de kostbare levensduur van je batterij.
Onderzoek naar batterijen – de toekomst van drones
Hoe ziet de toekomst van dronebatterijen eruit? Gezien de recente vooruitgang in de lithium-polymeerbatterijtechnologie is het moeilijk voor te stellen hoe de volgende fase eruit zal zien. Misschien zal het een batterijinnovatie zijn of, het zou iets anders kunnen zijn. We zouden bijvoorbeeld een gemengde brandstofcel de markt kunnen zien domineren, zoals in de video in dit artikel.
In de wetenschappelijke literatuur wordt op dit moment veel gesproken over draadloze drone oplaadstations. Dit betekent dat de batterijtechnologie niet verandert, maar dat de manier waarop de drone tijdens zijn vlucht wordt opgeladen drastisch verandert.
Draadloze drone oplaadstations
Een in 2016 gepubliceerde studie geeft ons een idee van hoe deze technologie eruit kan zien. Het team vervaardigde een Quadro naar drone draadloos oplaadstation. Het station detecteert de drone met ultrasone sensoren en scant hem vervolgens met een paar lasers om zijn centrale coördinaat te bepalen.
Tijdens het draadloos opladen bedroeg de elektrische stroom die door de ontvanger werd geleverd 30 mA met een spanning van 5 V, wat ongeveer 65% is van wat je kunt krijgen door met een draad op te laden. De gemiddelde oplaadtijd was 75 minuten in tegenstelling tot de 50 minuten die nodig zijn voor opladen met een draad.
Deze technologie zal veel onderzoek en investeringen vergen voordat het een commercieel levensvatbaar alternatief wordt voor het opladen van je batterijen via een draad, maar er is al gesproken over het gebruik van draadloze energieoverdracht om drones op te laden terwijl ze in de lucht zijn.
We zullen moeten afwachten wat de toekomst brengt…
Het laatste woord
Dronevluchten zijn zo kort vanwege de beperkingen van de lithium-polymeerbatterij en de verhouding tussen het vermogen en het gewicht dat met deze batterijen kan worden bereikt. De gemiddelde drone op consumentenniveau vliegt ongeveer 30 minuten en dat is aanzienlijk beter dan zo’n vijf jaar geleden.
U kunt uw vliegtijden ook verlengen door de agressiviteit van uw besturing te verminderen, terwijl u ook rekening houdt met uw vluchtplan en het gewicht van de drone.
Het lijdt geen twijfel dat er opwindende technologie in de toekomst zit – we moeten alleen nog even afwachten hoe die eruit ziet.