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无人机(jī)智能电池到底(dǐ)智能在(zài)哪?

 

众所周知,类似于小悟所使用的智能电(diàn)池目前具备(bèi)的一些功能(néng)有:电量显示、寿命(mìng)显示、电池存储自(zì)放(fàng)电保护、衡(héng)充电保护、过充电保护、充(chōng)电温(wēn)度保护、充(chōng)电过(guò)流(liú)保护(hù)、过放电保护、短路保护、电芯损坏(huài)检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等(děng)十三个功能(néng)。

有的功能可以直接通过电池上的LED灯有组合(hé)的亮和灭(miè)来确定电池目前(qián)的情况,有(yǒu)的(de)电(diàn)池功能则需要配合移动设备的App来进行(háng)实现,App上(shàng)会实(shí)时显示剩余的电池电量,系统自动分析(xī)并计算返航和降落所需的(de)电量(liàng)和时间,免(miǎn)除时刻担忧电量不(bú)足的困(kùn)扰。智能电(diàn)池(chí)会显示每块电芯的电压(yā),总充放电次数以及(jí)整块(kuài)电(diàn)池的健康状态等。

另外(wài)有更(gèng)加的高级的功能,例如Inspire1智(zhì)能低电量返(fǎn)航(háng):

智能飞行(háng)电池电量过(guò)低(dī)时(shí),电(diàn)机可能(néng)无法输出足够的(de)动力,此时(shí)用户应尽快降落飞(fēi)行器,否则飞行器(qì)将会自动降落,导致飞行器(qì)损坏或者引发(fā)其他的(de)危险。为(wéi)防止因电池电量不足出(chū)现不必要的危险,inspire1主(zhǔ)控会根据飞行的位置信息,智能地判断(duàn)当前电量(liàng)是否(fǒu)充足。

若当前(qián)的电量(liàng)仅满足完成返航,APP将会提示用户是否需要执行返航。若(ruò)用户在10秒(miǎo)内(nèi)不作选择,则10秒后(hòu)将自动进入返航。返航过程中(zhōng)可短按智能(néng)返航(háng)按键取消返(fǎn)航过程。智能(néng)电(diàn)量返航在同一次(cì)飞行(háng)过程只出现一次。

相较于传统的电池,目前无人机应用的电(diàn)池无疑给人们带来了很大的(de)便利。最开始的只充当(dāng)能量(liàng)存(cún)储(chǔ)介质的电池,如(rú)何(hé)演变(biàn)到目前多(duō)功能的智能(néng)电池呢?

一、解决电池过放电问题

在电池使用的过程中,最怕就是电(diàn)池过放。所以为了(le)避(bì)免电池过放(fàng),研发人员在电池组里增加了过放电保护电(diàn)路,当放(fàng)电电压降(jiàng)到预(yù)设电压值时,电池停(tíng)止(zhǐ)向外供电。但是,如(rú)果因避免电池过放电而立即停止供(gòng)电,那很多数据来不及保存,我(wǒ)们只能眼睁(zhēng)睁看着无人机从(cóng)天上直接掉下(xià)来。

因此,智能电池的放电(diàn)截止(zhǐ)只是电池自我保护的(de)最(zuì)后一道防线,在此之前,管理电路还要计算出末端续(xù)航时间,来为用户(hù)提供预警(jǐng),以(yǐ)便用(yòng)户有足够的时间来采(cǎi)取相应的安全措施。

第(dì)一级警报:当检测到电量剩余30%时(剩余量可(kě)以自己设(shè)置),飞机尾灯红灯(dēng)慢(màn)闪,开始(shǐ)报警,提示用户应该注意剩余电量(liàng),提前做好返航准(zhǔn)备。

第二级警报:当(dāng)检测到剩(shèng)余(yú)电量仅够维持返航时,开(kāi)始自动执行返航;而这个时间(jiān)点的把握,与(yǔ)飞行距离、高(gāo)度有(yǒu)关,是智能(néng)电池(chí)数据与无人(rén)机飞控数据融合后(hòu)实(shí)时计(jì)算出来的;

第三级警报(bào):当检(jiǎn)测到(dào)剩余(yú)电量都不足以维持正常返航时(例(lì)如(rú)返航途中(zhōng)遇到逆(nì)风,则有可能(néng)超(chāo)出预(yù)估的(de)返航时(shí)间),则执(zhí)行原地降落,以最大限度避无人机因缺电导(dǎo)致坠毁。

续航时间(jiān)的计算结果与飞行距离、飞(fēi)行高度、当(dāng)前电(diàn)机输出功率等因素有关。这些因素(sù)都是动态(tài)变化的,而(ér)且变化幅度可(kě)能很大,所有数(shù)据(jù)都需要实时(shí)计算,这(zhè)对于智能锂电池管理芯片、算法设计都会提(tí)出极高的(de)要求(qiú)。

二、为了解决电池充电保护(hù)和保存的问题

大家都知道,锂(lǐ)电(diàn)池充电,是有(yǒu)特殊要求的。另外,目前大量锂电池(chí)组采用了多电芯串并形式,由于电(diàn)芯个体差异,导致充电和放电不可能(néng)做到100%均衡,因此一套完善的(de)充电管理电路就显得尤为必要了。而(ér)这就(jiù)是智能(néng)锂电池要具备的第二项功能——对锂电(diàn)池组进(jìn)行完善的充电管理,以及放电管理。

三、为了实时检测电池电量

平时我(wǒ)们在对电池进行(háng)检测的时候,总是要(yào)拿着一个万用(yòng)表,各种手忙脚乱才能测出电池(chí)的输出(chū)电(diàn)压(yā)电流等物(wù)理量,或(huò)者带着一个“哔(bì)哔响”挂在电池上,多少还是不方便。所以为了让用(yòng)户知(zhī)晓电池实时剩余电量以及其他讯(xùn)信(xìn),电池向智(zhì)能化迈进了。

(1)检测剩余电量。通过4LED灯直观提示(shì)用户电(diàn)池的(de)当前(qián)剩余电量,实时显(xiǎn)示,在飞行过程中也能显(xiǎn)示(shì)。

(2)通过数字(zì)图(tú)传,实时(shí)回(huí)传电压(yā)数据,甚至能够(gòu)在APP里查看电(diàn)池组(zǔ)单体的电压。

(3)记录电(diàn)池历史(shǐ)数据,比(bǐ)如:使用次数,异常次(cì)数,电池(chí)寿命等。

(4)提示电池(chí)异(yì)常。能够通过LED灯(dēng)提示各种电(diàn)池(chí)异常,例(lì)如:短路、充电电流过大、电压过高(gāo)、温度过高(gāo)、温度过低等(děng)。

四、为了解决电池电极插头老化问(wèn)题

不难(nán)发现(xiàn),我们平时自己DIY的无人(rén)机所用的电池(chí),当我们把电池连接到无人机上的一瞬间,插头冒出火花。如果这种情况长时间出(chū)现的话(huà),电池的金属插(chā)头将会在电池放(fàng)电而产生的高温环(huán)境下(xià)被氧(yǎng)化,从而使插头导电性降低,导致插头发热,甚至空(kōng)中熔(róng)解。

因插(chā)头老化(huà)导(dǎo)致无人机坠毁的案例并不少见。为了解(jiě)决(jué)这个问题(tí),锂电池智能管(guǎn)理电路急(jí)需解决这个问题。

当你把电(diàn)池安装到飞行(háng)器(qì)上时(shí),跟我们传统的电池不一样,电极触点并不(bú)会真正放电,因此不(bú)会(huì)产生火花,也不会产生电蚀现象(xiàng),这(zhè)样一来,电池插头(tóu)接(jiē)触点的(de)寿命就能获得前所未有的提升。通(tōng)过点按电池上的轻触开关按钮,电池才(cái)会(huì)真(zhēn)正进入电力输出状态,当(dāng)然(rán),关闭电池时,也(yě)是通过轻触开关(guān)按钮来执行的。

五、为了解(jiě)决电池版权(quán)问题(tí)

首先,智能电池使(shǐ)得(dé)客户只能使用(yòng)原厂提供的锂(lǐ)电(diàn)池,电池品质(zhì)能够得到比较好的保证;其次,智能电池使(shǐ)得飞(fēi)机制造商在该电池(chí)上造成一定程度(dù)的垄断,因(yīn)为客户只能使用本公(gōng)司生产的电(diàn)池飞机(jī)才能飞(fēi),即使(shǐ)你破解了,我(wǒ)回(huí)去升级一下固件版本,那些山(shān)寨电池的商家又只能干瞪眼(yǎn)。

以上所提到的五点(diǎn),其根本(běn)目的(de)就是为了能(néng)让人们时刻了解电池的(de)使用情况,从而使飞(fēi)行更安全,以及(jí)飞行前期电池的检测、后期电(diàn)池(chí)的保存以及(jí)保(bǎo)护商家(jiā)利益,让(ràng)人们可(kě)以更放心地使用电池。下面补充一些电池的(de)使(shǐ)用(yòng)注(zhù)意事项。

电池使用(yòng)注意事项

1.在不使(shǐ)用电池时,需将电池(chí)从飞机(jī)中取(qǔ)下,拿到(dào)阴凉处,防止过热或者冬季冻伤。

2.电池在飞(fēi)机飞行使用后(hòu)不要马(mǎ)上进(jìn)行充电,等电池冷却之后(hòu)再(zài)充电,一般充电(diàn)的(de)环境温度在0℃至40℃,充电过程中最好有人值守,防止(zhǐ)电池意外起火爆炸等(děng)。

3.运输(shū)过程中(zhōng),注意包(bāo)装,防止因为振(zhèn)动,车(chē)辆加速,减(jiǎn)速(sù)导致与其他尖锐物品碰撞(zhuàng)导致破损,起火。

4.电池使用(yòng)前,注意(yì)提前检查电池的(de)健康(kāng)状况。比如:是(shì)否因为长时(shí)间没有使用导致虚电,或者电池(chí)使(shǐ)用多次还没有进行完整充放电操作(zuò),电芯之间(jiān)电(diàn)压值是否相差过大(一般电芯之间(jiān)的(de)电压相差0.2V则(zé)需考(kǎo)虑电池是否存在(zài)问题了)。

5.破损(sǔn)的电池注(zhù)意带回(huí)交予回(huí)收单(dān)位(一般回收站可以回收),锂电池对(duì)土地(dì)污(wū)染非常大;携带时(shí),注意放在随(suí)手可以开门(mén)抛出车外(wài)的位置,防止(zhǐ)在车内(nèi)起火(huǒ)。

6.电池长时间(jiān)不用(yòng),存储电量一般在(zài)50%65%为适合的(de)存储电池的电量(liàng)区间。

7.电池空运也是(shì)很多飞友关(guān)心的问题,电池(chí)能量在100Wh以下(xià)可以直(zhí)接上飞机。有的(de)飞友估(gū)计(jì)笑了,因(yīn)为小悟标配的TB47电池的(de)能量刚好设计为99.9Wh,但也有的(de)纳闷了(le),因为选(xuǎn)配的TB48电池的能量为129.96Wh,那怎么带?可(kě)参阅怎么带飞(fēi)机打飞(fēi)的。

8.低温(wēn)环境下(xià)使用电池(原始使用温(wēn)度范围:-10℃至40℃),电(diàn)池内阻加大而导致电压(yā)骤(zhòu)降,使得容量减少,从而导致续航(háng)时(shí)间减少。所以使用前务必(bì)给电(diàn)池(chí)充满电再使(shǐ)用(yòng),即(jí)电芯电压达到(dào)4.35V。

在温度低(dī)于5℃时,电池使用需要在充(chōng)满状(zhuàng)态,,电芯的电压在4.2V以上,并且起飞前需要做好预热措施以及贴保(bǎo)温贴。预热(rè)可以通过让飞(fēi)机在(zài)起飞时低(dī)空悬停一分钟左右或者用预(yù)热仓进行预(yù)热。具体(tǐ)注意事项可参阅冬天电池怎么过冬。

另外,很多不(bú)知道电池(chí)完整(zhěng)充放电的操(cāo)作,或者没有意识要(yào)做完整充放电。还(hái)是拿(ná)小悟的(de)电池(chí)来说吧,电(diàn)池(chí)在经过10个(gè)充放电循环之后(hòu),需要进行至少一次完整的充放电,对电量(liàng)计(jì)算进行校准(zhǔn)。

那(nà)放电呢?有两种:慢速放电和快速放电

①慢(màn)速放电:将电池安(ān)装(zhuāng)在飞行器当(dāng)中,开启电池,静态放电知电(diàn)池电量为5%以下或直至电池(chí)制动关闭。建议在这个放电(diàn)过(guò)程当中不要去开(kāi)启电机(jī),尤其是电机不(bú)带桨(jiǎng)叶转(zhuǎn)动(dòng),会增加电机(jī)磨损。

②快(kuài)速放(fàng)电:将电(diàn)池安装在飞(fēi)行器(qì)中,在室外飞行至低(dī)电(diàn)量(liàng)报警病自动降落后,不要关机,继续放电至电(diàn)池自动关闭。

目前行(háng)业中制约无人(rén)机的翱(áo)翔蓝(lán)天的一个因素就是(shì)续航能力(lì),而智能电池如果能进(jìn)一步改进,比如通过(guò)优化电量利(lì)用(yòng)率或改(gǎi)变能(néng)源(yuán)种类(比如氢气、太(tài)阳能)等方式。让(ràng)飞机拥(yōng)有更长的作业时间,前者可能对电(diàn)池(chí)的续航能力(lì)的改(gǎi)变不是很大,但是后者一旦能(néng)在使用新的能源之后并且能(néng)够将续航能力成倍提升,那无疑是跨越(yuè)性的进(jìn)步。

另外,目前电池(chí)的利用率过低(dī),如果我们(men)把智(zhì)能电(diàn)池的电路管理模(mó)块单独出来,电芯(xīn)单独(dú)出(chū)来(lái),那么是否当我们的电(diàn)池电芯损坏我们直接更换电芯之后,把(bǎ)新的电芯跟原来的电(diàn)路管(guǎn)理模块可以一起再搭(dā)配使用呢?或者可以(yǐ)再(zài)细化到单(dān)个的电芯。

无人机(jī)智能电池的(de)革命,只是时间问题,大家一起期待吧!

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