近年來(lái)，無(wú)人機(jī)行業(yè)發(fā)展異常迅猛，市場(chǎng)上出現(xiàn)了大疆、科比特特種等一批知名企業(yè)，并且引起資本及各行業(yè)巨頭的持續(xù)關(guān)注。但是，續(xù)航時(shí)間短等問(wèn)題(一般的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)只有20分鐘左右)仍在限制著無(wú)人機(jī)的應(yīng)用與發(fā)展。如何解決電池續(xù)航問(wèn)題?IC產(chǎn)品在這個(gè)方面可以發(fā)揮什么樣的作用?

17分鐘續(xù)航電力成制約

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)無(wú)人機(jī)從特種領(lǐng)域拓展到民用領(lǐng)域，逐漸受到市場(chǎng)熱捧。按照研究機(jī)構(gòu)BIIntelligence的預(yù)測(cè)，未來(lái)10年民用無(wú)人機(jī)將占整個(gè)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)12%的份額，價(jià)值為980億美元。當(dāng)前我國(guó)無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模在30億元左右，隨著我國(guó)低空空域的開(kāi)放以及無(wú)人機(jī)監(jiān)管政策的完善，未來(lái)10年，我國(guó)民用無(wú)人機(jī)的增速有望超過(guò)30%。

然而，在無(wú)人機(jī)市場(chǎng)快速啟動(dòng)的同時(shí)，續(xù)航能力有限等制約因素也逐漸凸顯出來(lái)。以“無(wú)人機(jī)”開(kāi)發(fā)為創(chuàng)業(yè)方向的曉方科技合伙人劉銳告訴記者，續(xù)航時(shí)間一直是限制無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。目前，市面上的無(wú)人機(jī)主要采用鋰電池作為主要?jiǎng)恿?，續(xù)航能力一般在20分鐘至30分鐘之間。這是無(wú)人機(jī)發(fā)展的一個(gè)重大短板，大大限制了無(wú)人機(jī)行業(yè)的整體發(fā)展?jié)摿Α?br/>
而根據(jù)記者的調(diào)查，目前市面上包括大疆無(wú)人機(jī)在內(nèi)的多旋翼無(wú)人機(jī)大多使用鋰電池作為能源。因?yàn)殇囯姴少?gòu)方便，工藝成熟，但因個(gè)體差異，電芯無(wú)法做到100%均衡的充放電，且大功率電池的充電時(shí)間比較長(zhǎng)，使用起來(lái)較為麻煩。最讓人頭疼的是其續(xù)航時(shí)間，300克重量的鋰電池理論上只能讓500克重的無(wú)人機(jī)飛行17分鐘，即使考慮到技術(shù)差異以及機(jī)體重量等因素，絕大多數(shù)產(chǎn)品的續(xù)航時(shí)間都在45分鐘以?xún)?nèi)。而充電一次的時(shí)間卻要超過(guò)1小時(shí)。

因此，如何提升無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間讓其滿(mǎn)足消費(fèi)級(jí)以至工業(yè)級(jí)市場(chǎng)的需求，成為所有無(wú)人機(jī)廠(chǎng)商必須要面對(duì)的挑戰(zhàn)。

電源管理技術(shù)作用巨大

如何解決無(wú)人機(jī)電池續(xù)航能力有限這個(gè)主要問(wèn)題呢?對(duì)此，江蘇宏云總經(jīng)理陶建中表示，在鋰電材料沒(méi)有突破性進(jìn)展的情況下，解決無(wú)人機(jī)電力問(wèn)題的途徑主要有兩條：有的廠(chǎng)商開(kāi)始嘗試采用新的電池材料替代鋰電;此外采用電源管理芯片實(shí)現(xiàn)有效的電量管理，盡量延長(zhǎng)續(xù)航能力、實(shí)現(xiàn)快速充電，也是解決問(wèn)題的辦法之一。

2015年5月，新加坡HUS公司研發(fā)出首個(gè)使用氫燃料電池的多軸無(wú)人機(jī)HYCOPTER，空載情況下能夠連續(xù)飛行4個(gè)小時(shí)，即使1千克滿(mǎn)載情況下仍能支撐150分鐘。目前大疆、科比特特種等廠(chǎng)商也都在進(jìn)行采用氫燃料電池的嘗試。

不過(guò)，鋰電池作為最常見(jiàn)的電池材料，由于其為固體電源，技術(shù)成熟、使用安全，仍是消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)最優(yōu)先的電力選擇。比如2015年9月，電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的佼佼者特斯拉公開(kāi)發(fā)布了一款專(zhuān)門(mén)針對(duì)航拍應(yīng)用的無(wú)人機(jī)原型。憑借其在電池及電源管理技術(shù)上的實(shí)力，特斯拉公司在該款無(wú)人機(jī)上搭載了10000mAh的電池，單次充電可持續(xù)飛行60分鐘，充電時(shí)間僅為20分鐘左右。

在此情況下，優(yōu)越的電源管理芯片技術(shù)就成為影響無(wú)人機(jī)市場(chǎng)成敗的關(guān)鍵因素之一。

尋求平衡充電是關(guān)鍵點(diǎn)

那么，當(dāng)前電源管理芯片技術(shù)在無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展情況是怎樣的?根據(jù)賽微微電子公司的介紹，電池管理芯片是對(duì)電子設(shè)備的電池進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、充電管理和安全保護(hù)管理的芯片，它可以進(jìn)行充電電流電壓控制、電池使用安全保障以及準(zhǔn)確的電池剩余容量預(yù)測(cè)等。電池管理IC性能的好壞，對(duì)電子設(shè)備的運(yùn)行與使用安全有極大的影響。

意法半導(dǎo)體IPD/AMS市場(chǎng)及應(yīng)用部技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理王巧娣也表示，電源管理芯片的應(yīng)用一直十分廣闊，智能手機(jī)、筆記本電腦、充電寶、平板電腦、智能穿戴設(shè)備等產(chǎn)品中，都廣泛地使用電源管理芯片。與此同時(shí)，隨著電子產(chǎn)品用電量的逐漸增大，通過(guò)電源管理芯片實(shí)現(xiàn)快速充電，已經(jīng)成為當(dāng)前市場(chǎng)的顯學(xué)。

目前，智能手機(jī)仍是快速充電應(yīng)用的最大市場(chǎng)。高通、聯(lián)發(fā)科、TI、蘋(píng)果、OPPO都在主導(dǎo)自有標(biāo)準(zhǔn)的快充方案。2016年高通、聯(lián)發(fā)科智能手機(jī)芯片平臺(tái)持續(xù)升級(jí)，蘋(píng)果也決定將手機(jī)新品電源供應(yīng)器瓦數(shù)由原先15W增至20W，希望通過(guò)更高的電流縮短充電時(shí)間，達(dá)到快速充電的效果。

無(wú)人機(jī)則是快速充電技術(shù)最新的也最有潛力的應(yīng)用市場(chǎng)。根據(jù)陶建中的介紹，從電源管理芯片來(lái)講，智能手機(jī)與無(wú)人機(jī)的解決方案大同小異。但是手機(jī)充電要受到USB接口和電池的制約，USB接口一般是5V供電。目前手機(jī)電池一般情況下最高是4.2V，快充的高電壓最終要降至手機(jī)電池能夠承受的電壓，通過(guò)加大電流實(shí)現(xiàn)快充。而無(wú)人機(jī)快速充電的原理雖然與手機(jī)相同，同樣需要提高電壓或加大電流，不同的是無(wú)人機(jī)電池可能是幾節(jié)鋰電池串聯(lián)(比如三節(jié)電池3×4=12V，即要對(duì)12V進(jìn)行充電)，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了電池的串聯(lián)，就需要考慮平衡充電的問(wèn)題，以防充電不平衡引起事故。

至于未來(lái)的技術(shù)發(fā)展，手機(jī)快充技術(shù)一方面盡力尋找提供高電壓(如12V)的方法，供手機(jī)轉(zhuǎn)化為高電流，另一方面要注意手機(jī)和適配器的通信協(xié)議，防止高電壓把手機(jī)燒壞。無(wú)人機(jī)則沒(méi)有這方面的限制，只要給每節(jié)電池提供最大能承受的電壓和電流，就是最快的了。因此，未來(lái)無(wú)人機(jī)快充技術(shù)還有很大發(fā)展空間。