Un diseño de circuito moderno puede habilitar dispositivos pequeños, como Microdron y otros microbóticos, más tiempo durante el peso ligero y compacto. Investigadores de la Universidad de California en San Diego y CEA-Lati desarrollaron una nueva configuración de circuito autosuficiente, que incluye las baterías del estado sólido manitorizado, que conecta la alta densidad de energía con un diseño de peso ultraligero.
Los resultados se presentarán en la Conferencia de Circitos de Estado Sólido IEE IEE 2025 (ISSCC), que se llevará a cabo en San Francisco del 16 al 20 de febrero.
Una de las solicitudes importantes de microdona es cómo pueden ayudar a los primeros encuestados en casos de destrucción. Cuando un edificio se derrumba, por ejemplo, el robot actual puede dar como resultado una gran cantidad de panteones en áreas limitadas. Sin embargo, una multitud de pequeños drones de volteo de ala puede descansar en las uñas: un edificio para riesgos químicos puede ingresar a los lugares difíciles para inspeccionar o encontrar personas atrapadas.
Sin embargo, el diseño es sospechoso de que estos dispositivos necesiten mayor potencia para volar durante mucho tiempo. Pero dado que son tan pequeños (decenas de gramos o idealmente menos), es inaceptable tomar una batería grande. Como resultado, el Microdron actual puede volar por solo unos minutos.
“Para maximizar el tiempo de vuelo, debe minimizar el peso de todos los componentes del sistema, y también incluye todos los electrónicos necesarios para tomar batería y electricidad”. Ingeniería en la Escuela de Ingeniería de UC San Diego Jacobs y autor principal del documento. “Este es un comercio muy difícil y delicado”.
Rodajas y dados
Rotando la mayoría, la mayoría de los micro -botas usan micro -micro -micro -micro de pizzo, traducido en un movimiento físico de señal eléctrica con precisión controlado. Sin embargo, estos microquatadores requieren un alto voltaje para operar, como cientos de voltios de decenas, mientras que las baterías de iones de litio de hoy proporcionan solo 4 voltios. El aumento del voltaje generalmente requiere indicadores o condensadores pesados, que aumentan el peso y el volumen significativos, lo que los convierte en sub -septimones de dispositivos tan pequeños.
Como resultado, Mercy y su equipo, que incluyen el primer autor del estudio, Zxiao Lin, un doctorado de ingeniería eléctrica e informática. Estudiante de UC San Diego, algo más compacto y liviano que las baterías pequeñas tradicionales. “En nuestro punto de vista, el progreso proviene del uso de baterías de estado sólido emergente”, dijo Gaul Pallont, un científico y autor senior del artículo. .
“En lugar de tener una batería grande, podemos tomar la misma batería y tomar una pieza y llevarla a 10 o 20 o más baterías individuales”, dijo Mercer. Y cada una de estas baterías individuales tendrá la misma densidad de energía que la batería de los padres.
Luego, con estas baterías cortadas, el equipo realizó un circuito de conducción con la batería voladora que se llama SO. A diferencia de las configuraciones de batería tradicionales, que generalmente se establecen en una administración, la batería voladora ofrece versatilidad. Permite que el sistema cambie dinámicamente la forma en que están conectadas las unidades de batería individuales, que en tiempo real se adaptan a los requisitos de energía de transferencia del sistema.
Aquí, las baterías se pueden conectar a la serie (donde las baterías individuales aumentan el voltaje) o en paralelo (donde aumenta la capacidad de energía total pero el voltaje sigue siendo el mismo). Por ejemplo, cuando el dron requiere un alto voltaje de alto voltaje para conducir su micronutriente, el sistema conecta dinámicamente las baterías individuales en la serie, hasta que el voltaje deseado las alcance, paso a paso. Y cuando se necesita menos energía, las baterías se pueden restablecer en paralelo para maximizar la máxima eficiencia de almacenamiento de energía.
El cambio entre la serie y la configuración paralela está en decenas de segundos, todo lo cual es sin el peso de ingredientes pasivos adicionales.
Cobrar y recargar
El sistema lleva un paso más allá al agregar recuperación de energía. Esto ha sido parcialmente posible debido a la naturaleza recargable del estado sólido y la capacidad de micronutrición para operar como condensador. El micro activador se carga a un alto voltaje, luego envía la energía a las baterías, que se recarga a través de un proceso de distribución de paso por paso. Como en la fase de carga, recarga el ADBIT, es decir, sin transferencia de calor, de manera extremadamente efectiva.
Mercyrier describe cómo funciona un freno reproductivo en un vehículo híbrido o eléctrico. “Podemos operar el micro actor de manera muy efectiva y recuperar algo de energía que le entregamos, para que la batería continúe aún más”, dijo.
Utilizando 18 unidades de batería de las primeras unidades de batería de estado sólido disponibles comercialmente, el sistema se fabrica hasta 56.1 voltios mientras trabaja continuamente durante más de 50 horas. Todo el sistema pesa solo 1,8 gramos.
El equipo logró resultados aún mejores con las baterías de estado sólido Tanner que se personalizaron en CEA-Lati para tener alta densidad de energía. Usando estas baterías, el peso del sistema cayó a solo 14 miligramos. “Nuestros resultados muestran que este concepto se extiende a una frecuencia o voltaje objetivo diferente más allá de la evidencia inicial del concepto”, dijo Pallont.
El siguiente paso será probar el sistema de accionamiento en un microbo de microbios real. Más allá de eso, el equipo mejorará las baterías del estado sólido y enfatizará aún más salidas de voltaje.
Documento: “Batinas de estado sólido volador de un sistema de microdribustes independiente y liviano”. Los Co -Authors incluyen a Zexiao Lin* y Patrick Merry, UC San Diego. Y Jim Voda*, Sami Okayi y Cheeks Palmont, Cea-Late, Francia.
*Estos autores contribuyeron por igual
