Защо Smart BMS прави цялата разлика за батериите за индустриални дронове?

Автор:YIHANG мощност Engineering Team | Производител на батерии за промишлени UAV и дронове | yihangpower.com

Продължаваме да чуваме едно и също оплакване от интегратори на дронове и оператори на флота: вземете чисто нов пакет батерии, правилен етикет, току-що изваден от кутията, закачете го и все още гледате как напрежението пада силно по време на изкачване. Самолетът затъва, ESC работи горещо и никой от проекта не може да обясни защо.

От нашите собствени записи вYIHANG мощност, необработените клетки рядко са проблемът. През повечето време спецификацията беше финализирана само по отношение на капацитета и BMS беше избрана след това, за да съответства на цената. Този маршрут работи за хоби пакети. Той се разпада на индустриални платформи, където една повредена батерия спира цяла инспекция или товарна операция за деня.

Изграждаме завършенисмарт-BMS-интегрирана батерия за дронвъзли за инспекционни дронове, селскостопански UAV и тежкотоварни самолети. Това, което следва, е това, което научихме от реални проекти, а не от теорията на таблиците с данни: как да четем спецификациите на батериите по начина, по който ги чете инженер, как да избираме между LiPo, Li-ion и полутвърди клетки, какво всъщност прави интелигентната BMS по време на полет и какво наистина е необходимо за изпращане на литиеви пакети по въздух без проблеми с митниците или авиокомпаниите.

Това е написано за хората, които действително купуват и поддържат тези пакети, а не за търсачките. Ако сте интегратор, който е бил изгорен от батерия, която изглежда добре на хартия и се е провалила на полето, разделите по-долу ще ви спестят пари.

Четене на ключови спецификации за батерии за промишлени дронове

Купувачите първо сравняват стойностите на капацитета и спират дотук. Капацитетът има значение, но това е само една от четирите отпечатани стойности, които решават дали опаковката оцелява през сезон на полева работа.

Капацитетът (mAh) ви казва колко енергия носи пакетът, но също така ви казва колко мъртва тежест вдигате. Удвояването на капацитета рядко удвоява времето за полет на една и съща конструкция, тъй като допълнителното тегло изяжда същия бюджет на тягата. Отнасяйте се към капацитета като към компромис, а не към цел.

Напрежението и броя S управляват поведението на двигателя директно. Пакет 6S работи при 22,2 V номинално и се зарежда до 25,2 V; 12S пакет работи с 44,4 V и пикове при 50,4 V. По-високото напрежение означава по-нисък ток за същата мощност, което означава по-хладни ESC и по-тънки кабели. Ето защо тежкотоварните платформи са склонни да преминават от 6S към 12S или 14S, докато се увеличават.

Непрекъснатият C-rate е стойността, която купувачите разбират най-неправилно. Рейтинг 25C на пакет от 5000 mAh обещава 125 A непрекъснат изход, но само при определената от производителя тестова температура. При летни полеви условия при 45 °C околна среда, реалният доставим брой спада. Когато оценявате доставчици, помолете за данни за постоянна скорост, тествани при 45 °C, а не при идеална стайна температура в лабораторията, и попитайте как е измерено числото, вместо да приемате стикера.

Вътрешното съпротивление, стойността, която рядко се отпечатва изобщо, се показва като топлина под товар. Две опаковки с еднакъв капацитет могат да се държат напълно различно при 20 A теглене, ако едната има двойно по-голямо вътрешно съпротивление от другата. За дронове с голям разряд ниското вътрешно съпротивление струва повече от няколкостотин допълнителни mAh.

И никога не сравнявайте пакети само по капацитет между доставчици. Изчислете ват-часове, напрежение, умножено по ампер-часове, и вместо това сравнете тази цифра. Пакет 6S 10 000 mAh и пакет 8S 7 500 mAh са различни продукти с подобна енергия и само сравнението на ватчас ви казва това честно.

Практическа бележка относно задаването на правилните въпроси на доставчиците. Когато поискате оферта от доставчик на батерии за дронове, отговорите, които получавате, са толкова добри, колкото и въпросите, които задавате. Попитайте за кривата на непрекъсната скорост при 45 °C, попитайте за вътрешното съпротивление, измерено на производствена проба, а не на лабораторен модул, и попитайте как доставчикът определя толеранса на капацитета, дали опаковката е гарантирана, че ще осигури номинален капацитет при първия цикъл или след петдесет цикъла. Доставчици, които не могат да отговорят писмено на тези три въпроса, обикновено ви предлагат продукт за хоби на индустриални цени.

Избор между LiPo, Li-ion и полутвърди клетки

Клетъчната химия трябва да следва профила на полета, а не продавача. Виждаме три практически семейства в работата с промишлени дронове.

LiPo пауч клетките остават по подразбиране за всичко, което тегли 15C или по-високо. Те доставят ток без срив на напрежението, което има значение по време на изкачване и корекция на вятъра. Компромисът е по-ниска енергийна плътност и по-кратък календарен живот, ако ги съхранявате лошо.

Литиево-йонните цилиндрични клетки печелят по отношение на енергийната плътност и цикъла на живот за дълготрайна работа с нисък разряд. Проучвателни дронове, които летят при слаб ток за един час, се възползват директно от литиево-йонната химия, повече ватчасове на килограм. Уловката е, че продължителният висок разряд кара цилиндричните клетки да се нагряват и те се нуждаят от повече паралелни клетки, за да достигнат същия ток, което бързо намалява теглото.

Полутвърдите клетки са новодошлите на пазара и тези, които най-много си заслужават вниманието. Те се намират между течен и твърд електролит, предлагайки по-висока енергийна плътност от LiPo и по-добри граници на безопасност при пробиви и термични тестове. Все по-голям брой дълготрайни проекти ни питат конкретно за опциите за полутвърда батерия за дронове. Честното предупреждение е, че маркетинговият материал за полутвърда химия често е преувеличен, като се цитира едно идеално число за ефективност от лабораторен слайд. Винаги изисквайте рейтинги на непрекъснат разряд, валидирани при реални работни температури и най-малко 80 процента дълбочина на разреждане, преди да се ангажирате.

Няколко основни правила, които повтаряме на всеки клиент, без определен ред. Никога не се опитвайте да сплескате подут пакет, незабавно го извадете от употреба и го изхвърлете правилно. Очаквайте приблизително 80 процента от използваемия капацитет при стайна температура, когато работите с пакети при 0 °C, и планирайте мисии съответно, вместо да го откривате във въздуха. И съхранявайте пакети при около 40 до 60 процента заряд за дълги интервали между операциите, никога напълно заредени и никога напълно изтощени.

Температурата променя и самия избор на химия. Ако работата ви работи в студен климат, литиево-йонните и полутвърдите химикали задържат напрежението по-добре при ниска температура, отколкото високоскоростния LiPo, който се втвърдява и губи доставяния ток, когато е студен. Ако работата ви е тропическа, високата околна температура ускорява стареенето при всяка химия, така че опаковка, която е оценена на 25 °C лабораторни условия, няма да издържи номиналните си цикли при 40 °C полеви условия. Попитайте доставчика коя химия препоръчва за вашата действителна работна температура, а не за тази в тяхната брошура.

Практически роли на интегриран интелигентен BMS

Интелигентният BMS не е защитна платка с по-дълго име. Той наблюдава непрекъснато условията в глутницата и разговаря със системата за полет, докато го прави.

На ниво клетъчна група той проследява напрежението и температурата за всяка група поотделно. Здравословното общо отчитане от 22,2 V на наземната станция може да скрие една слаба клетка, която влачи целия пакет надолу, и само мониторингът на група я улавя, преди да се превърне в повреда по време на полет.

От страна на защитата, той задейства бързо изключване на тока за милисекунди по време на удари на витлото или блокиране на двигателя. При внезапна повреда тази скорост е разликата между издухан конектор и повреден мотор, защото в противен случай конекторът се превръща в импровизиран предпазител.

От страна на комуникацията, той отчита точно състояние на зареждане чрез SMBus, CAN шина или UART. Това е по-важно, отколкото повечето купувачи осъзнават: контролерът на полета планира решения за връщане у дома и кацане въз основа на реалната оставаща енергия. Тъп пакет кара пилота да гадае, а гадаенето е как батериите се изпразват.

Всеки пакет батерии за интелигентен BMS промишлен дрон, който изпращаме, преминава през тестване на комуникационния интерфейс преди доставката, защото видяхме твърде много пакети да се провалят на стенда, които биха преминали проста проверка на капацитета. BMS се проверява за точност на SOC, време за реакция при повреда и стабилност на шинната комуникация, преди пакетът да бъде одобрен за доставка.

Дроновете могат да летят с основен неуправляем хардуер, никой не оспорва това. Разликата е предупредителна. С интелигентен BMS виждате влошена клетка, гореща група или неуспешна връзка, развиваща се по време на полети. Без такъв, вие откривате повредата, когато напрежението падне по време на мисията и самолетът падне под точката на кацане.

Регистрирането на грешки е функцията, която мениджърите на автопаркове започват да ценят едва след първия инцидент. Когато пакет бъде върнат след твърдо кацане, дневникът казва на вашия екип дали батерията се е защитила правилно, дали пилотът е превишил границите на разреждане или дали повредата е механична, а не електрическа. Без този запис всеки инцидент се превръща в спор между пилота, екипажа по поддръжката и доставчика на батерията.

Интелигентен батериен пакет с интегриран BMS и комуникация

Задължителни функции за защита за UAV батерия BMS

Различната работа на дронове натоварва батериите по много различен начин. Дрон със светлинно шоу, летящ с триминутни изблици, има различно изискване за BMS от товарен UAV, който тегли висок ток за двадесетминутни цикли. Функциите по-долу са тези, които считаме за задължителни за промишлена употреба и какво всъщност прави всяка от тях в полето:

Балансирането на клетките заслужава по-отблизо, защото това е функцията, която най-често се продава подценено. Глутници, които никога не са балансирани, бавно се отклоняват, най-слабата клетка достига своя лимит първа и цялата глутница е принудена да спре рано. Над сто цикъла разликата между балансиран пакет и небалансиран може да бъде двадесет процента от използваемия капацитет. Това не е маркетингово число, това е, което измерваме, когато пакетите се върнат от полето.

 дрон и батерия

Правила за превоз по въздух: UN38.3 и UN3480

Чудите се дали вашата индустриална UAV литиева батерия може да пътува с въздушен транспорт? Краткият отговор е да, със строги правила за опасни стоки.

Всяка литиева батерия, изпратена по въздуха, трябва да премине UN38.3, пълният набор от тестове, обхващащ симулация на надморска височина, термични цикли, вибрации, механичен удар, късо съединение, удар, презареждане и принудително разреждане. Доклад от изпитване UN38.3 от производителя на клетките не е автоматично валиден за вашия сглобен пакет, пакетът по поръчка се нуждае от собствено тестване, освен ако клетките и конфигурацията не съответстват на оригиналния обхват на сертифициране.

Класификацията зависи от това как се доставя батерията. Самостоятелните насипни опаковки са класифицирани UN3480. Батериите, изпратени инсталирани в оборудването или опаковани заедно с дрона, използват UN3481. Сбъркайте това и авиокомпанията или спедиторът ще отхвърли пратката на гишето, понякога след като товарът вече е резервиран.

Ще ви е необходим и валиден SDS документ за батерията и повечето превозвачи изискват опаковката да бъде изпратена при или под 30 процента ниво на заряд за пътнически самолети. Някои авиокомпании допълнително затягат това, така че потвърдете ограничението със спедитора, преди да резервирате, а не на вратата на склада.

Въздушният транспорт на литиеви батерии е подчинен на правилата за опасни товари на IATA и правилата се променят всяка година. Ако обемът на износа ви го оправдава, направете документацията подготвена от специалист, тъй като един липсващ сертификат може да задържи пратка с дни и да струва повече от самото удостоверяване.

Опаковката е частта, която повечето износители за първи път грешат. Литиевите батерии се нуждаят от твърда външна опаковка, която преминава теста за падане на ООН, като клетките или пакетите са защитени от късо съединение по време на транспортиране, монтирани капаци на клемите и никакви метални предмети, незакрепени в кутията. Авиокомпаниите и спедиторите проверяват това много по-стриктно, отколкото преди пет години, и пакет, който оцелява след нормално куриерско пътуване, няма автоматично да оцелее след проверка за опасни стоки.

Поддръжка на батерията и експлоатационен живот

Начинът, по който се третира пакет между полетите, определя реалната му цена на мисия повече от покупната цена.

Зареждайте със съответстващо зарядно устройство и профил на зареждане, никога зарядно устройство с произволен баланс, настроено на предполагаем брой клетки. Зареждайте на пожаробезопасно място и никога не оставяйте пакет за зареждане без надзор, независимо колко добър е BMS.

За цикличен живот избягвайте обичайните пълни разряди. Плитките цикли, завършващи полетите с оставащи 20 до 30 процента, измеримо удължават живота на опаковката в сравнение с летенето до прекъсване на ниско напрежение всеки път. Виждаме, че добре обработените опаковки в нашата клиентска база издържат доста след номиналния си брой цикли, а злоупотребяващите се провалят рано със същата производствена партида.

Сезонното съхранение е важно особено за LiPo. Пакет, съхраняван напълно зареден в продължение на три месеца, се разгражда забележимо по-бързо от този, съхраняван при напрежение за съхранение. Ако флотът не работи през зимата, поставете опаковките на такса за съхранение, етикетирайте ги и проверявайте напрежението на всеки няколко седмици.

Полутвърдите клетки, където имаме полеви данни, се държат по-добре при съхранение от LiPo, но все още следват същите правила на здравия разум. Химията подобрява маржовете, не премахва необходимостта от основни грижи.

Проследявайте цената на батерията на полетен час вместо цената на пакет. Пакет, който струва двадесет процента повече, но осигурява тридесет процента повече цикли, е по-евтината батерия за сезон, а интелигентната BMS, която предотвратява един отказ по време на полет, се изплаща в рамките на един инцидент. Купувачите, които преговарят само за единичната цена, редовно се оказват с най-скъпата батерия на час полета.

Как YIHANG разработва персонализирани решения за батерии за дронове

Започваме от самолета, не от клетката. Персонализиран пакет батерии за промишлени дронове е проектиран около вашия реален полет, а не е сглобен от каквито и да е клетки на склад този месец.

Нашият инженерен работен процес протича във фиксиран ред: анализ на търсенето на пиков разряд, съпоставяне на химията на клетката, оформление на механичния пакет, избор на конектор, настройка на прага на защита на BMS, след това проверка на капацитета и тестване на разряда при пълно натоварване, преди да бъде изпратено нещо.

Анализът на пиковия ток е най-важен, защото той определя всичко надолу по веригата. Дрон за картографиране, който се движи при нисък ток, има различни изисквания от UAV за пръскане на култури, който дърпа силен ток по време на пръскане и дизайнът на опаковката се променя съответно.

За времето на полет като приоритет, нашата линия батерии за дронове с дълга издръжливост осигурява 20 до 40 процента по-голяма продължителност на полета в сравнение със стандартните опаковки с идентичен номинален капацитет, измерен на същата конструкция на самолета при същите условия.

За проекти с персонализирани пликове за напрежение, капацитет или физически размери, споделете вашите изисквания чрез нашата страница за запитвания. Нашият инженерен екип преглежда параметрите и предлага подходящи конфигурации на литиева батерия за вашата UAV платформа.

Типичните персонализирани проекти, които поддържаме, варират от прототипиране на единични пакети за нов самолет до производствени серии за установени флоти. Сроковете за доставка варират в зависимост от наличността на клетката и изискванията за тестване, но ние ви даваме писмен график с офертата, а документацията за доставка включва доклада от теста за всеки пакет в поръчката. Тази документация не е проява на любезност, а това, което вашият собствен отдел по качеството и вашият краен клиент ще поискат.

Ако се снабдявате с батерии за промишлени дронове по поръчка с интегрирана интелигентна BMS за инспекция, селско стопанство или товарни мисии, свържете се с YIHANG Power. Провеждаме симулация на пиков ток и валидиране на зареден разряд за вашите реални условия на полет и го направихме за клиенти на пет континента.

Изпратете вашите изисквания за напрежение, капацитет и размери днес. Първата техническа дискусия не струва нищо и ще ви каже повече за опциите на батерията ви, отколкото една седмица четене на лист с данни.