Гибридная схема электропитания промышленных беспилотных летательных аппаратов на базе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов

И.Д. Лупкин; Б.Г. Ветров; М.С. Моисеенко; В.А. Ложкин; В.С. Попрядухин

doi:10.18127/j15604128-202602-02

Гибридная схема электропитания промышленных беспилотных летательных аппаратов на базе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов

И.Д. Лупкин¹, Б.Г. Ветров², М.С. Моисеенко³, В.А. Ложкин⁴, В.С. Попрядухин⁵

научная статья УДК 629.7.064.52 Страницы: 6-13 doi.org/10.18127/j15604128-202602-02

^1,2,3,4 Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (Санкт-Петербург, Россия)
⁵ Мелитопольский государственный университет (г. Мелитополь, Россия)

Ключевые слова: Гибридная система электропитания суперконденсатор литий-ионный конденсатор беспилотный летательный аппарат

Аннотация

Постановка проблемы. Для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) характерны кратковременные пиковые нагрузки в наиболее энергозатратных режимах (включение двигателей, взлет), которые создают повышенную нагрузку на аккумуляторные батареи и могут снижать ресурс и устойчивость электропитания. Это обуславливает актуальность гибридных решений, способных эффективно покрывать пиковое энергопотребление без избыточной нагрузки на аккумулятор.

Цель. Разработать гибридную схему электропитания БПЛА на основе литий-полимерной аккумуляторной батареи и суперконденсатора с силовым преобразователем для предварительного заряда суперконденсатора и оценить ее эффективность средствами компьютерного моделирования.

Результаты. Предложена гибридная схема электропитания, в которой суперконденсатор предварительно заряжается от литий-полимерной батареи с использованием силового преобразователя. Показано, что энергия, накопленная в суперконденсаторе, обеспечивает питание энергосистемы в режимах пикового потребления (включение двигателей, взлет), а при снижении энергопотребления нагрузка распределяется между аккумуляторной батареей и суперконденсатором, что снижает нагрузку на аккумулятор. Эффективность предложенной системы подтверждена результатами компьютерного моделирования.

Практическая значимость. Предложенная схема может использоваться при проектировании систем электропитания БПЛА для повышения устойчивости питания в пиковых режимах и снижения нагрузок на аккумуляторные батареи.

Поступила: 16.12.2025
Одобрена: 21.01.2026
Принята: 04.03.2026

Для цитирования

Лупкин И.Д., Ветров Б.Г., Моисеенко М.С., Ложкин В.А., Попрядухин В.С. Гибридная схема электропитания промышленных беспилотных летательных аппаратов на базе аккумуляторных батарей и суперконденсаторов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2026. Т. 31. № 2. С. 6−13. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202602-02

Список источников

Kang K.M., Ko Y.S., Lee Y.S., Yi Ju., Won Ch.Yu. The Operation Method of Hybrid Power Supply System Combining Lithium Polymer Battery and Supercapacitor for Industrial Drones // Energies. 2023. V. 16. № 22. P. 7552. DOI 10.3390/en16227552.
Li X., Tupayachi J., Sharmin A., Martinez Ferguson M. Drone-Aided Delivery Methods, Challenge, and the Future: A Methodological Review // Drones. 2023. V. 7. № 3. P. 191. DOI 10.3390/drones7030191.
Şahin M.E., Blaabjerg F. A Hybrid PV-Battery/Supercapacitor System and a Basic Active Power Control Proposal in MATLAB/Simulink // Electronics. 2020. V. 9. № 1. P. 129. DOI 10.3390/electronics9010129.
Buller S., Thele M., De Doncker R.W.A.A., Karden E. Impedance-based simulation models of supercapacitors and Li-ion batteries for power electronic applications // IEEE Transactions on Industry Applications. 2005. V. 41. № 3. P. 742–747. DOI 10.1109/TIA. 2005.847280.
Колесов В.В., Решетилов А.Н. Микроэнергетика: системы с накоплением энергии для микроэлектронных устройств // Радиотехника. 2015. № 8. С. 66–72.
Епифанцев И.Р., Жиленков А.А., Марковкина Н.Н. Влияние мощной преобразовательной нагрузки на качество энергии автономной электроэнергетической системы транспортного объекта // Электротехника. 2022. № 6. С. 33–38. DOI 10.53891/ 00135860_2022_6_33.
Mathew N., Smith S.L., Waslander S.L. Planning Paths for Package Delivery in Heterogeneous Multirobot Teams // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2015. V. 12. № 4. P. 1298–1308. DOI 10.1109/TASE.2015.2461213.
Жиленков А.А., Моисеев И.С., Серебряков М.Ю. Эффективность активного фильтро-компенсирующего устройства на судне с электродвижением // Электротехника. 2022. № 6. С. 45–51. DOI 10.53891/00135860_2022_6_45.
Новиков А.В., Жиленков А.А., Марковкина Н.Н., Иванов А.И. Проблемы и пути создания эффективных электроэнергетических установок для необитаемых подводных аппаратов на основе химических источников тока // Электротехника. 2021. № 5. С. 34–40.

[1] Kang K.M., Ko Y.S., Lee Y.S., Yi Ju., Won Ch.Yu. The Operation Method of Hybrid Power Supply System Combining Lithium Polymer Battery and Supercapacitor for Industrial Drones // Energies. 2023. V. 16. № 22. P. 7552. DOI 10.3390/en16227552.

[2] Li X., Tupayachi J., Sharmin A., Martinez Ferguson M. Drone-Aided Delivery Methods, Challenge, and the Future: A Methodological Review // Drones. 2023. V. 7. № 3. P. 191. DOI 10.3390/drones7030191.

[3] Şahin M.E., Blaabjerg F. A Hybrid PV-Battery/Supercapacitor System and a Basic Active Power Control Proposal in MATLAB/Simulink // Electronics. 2020. V. 9. № 1. P. 129. DOI 10.3390/electronics9010129.

[4] Buller S., Thele M., De Doncker R.W.A.A., Karden E. Impedance-based simulation models of supercapacitors and Li-ion batteries for power electronic applications // IEEE Transactions on Industry Applications. 2005. V. 41. № 3. P. 742–747. DOI 10.1109/TIA. 2005.847280.

[5] Колесов В.В., Решетилов А.Н. Микроэнергетика: системы с накоплением энергии для микроэлектронных устройств // Радиотехника. 2015. № 8. С. 66–72.

[6] Епифанцев И.Р., Жиленков А.А., Марковкина Н.Н. Влияние мощной преобразовательной нагрузки на качество энергии автономной электроэнергетической системы транспортного объекта // Электротехника. 2022. № 6. С. 33–38. DOI 10.53891/ 00135860_2022_6_33.

[7] Mathew N., Smith S.L., Waslander S.L. Planning Paths for Package Delivery in Heterogeneous Multirobot Teams // IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2015. V. 12. № 4. P. 1298–1308. DOI 10.1109/TASE.2015.2461213.

[8] Жиленков А.А., Моисеев И.С., Серебряков М.Ю. Эффективность активного фильтро-компенсирующего устройства на судне с электродвижением // Электротехника. 2022. № 6. С. 45–51. DOI 10.53891/00135860_2022_6_45.

[9] Новиков А.В., Жиленков А.А., Марковкина Н.Н., Иванов А.И. Проблемы и пути создания эффективных электроэнергетических установок для необитаемых подводных аппаратов на основе химических источников тока // Электротехника. 2021. № 5. С. 34–40.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи