Зошто Smart BMS ја прави сета разлика кај индустриските батерии за беспилотни летала?

Автор:Тим за енергетски инженеринг YIHANG | Производител на индустриски UAV и батерии за беспилотни летала | yihangpower.com

Постојано ја слушаме истата поплака од интеграторите на беспилотни летала и операторите на флотата: земете сосема нов пакет батерии, правилно етикетирање, свежо извадете го од кутијата, закачете го и сè уште гледате како напонот силно опаѓа за време на искачувањето. Авионот се заглавува, ESC работи жешко, а никој од проектот не може да објасни зошто.

Од нашите сопствени записи наЈИХАНГ Моќ, сировите ќелии ретко се проблем. Поголемиот дел од времето, спецификацијата беше финализирана само според капацитетот, а BMS беше избран потоа за да одговара на цената. Тој пат функционира за хоби пакети. Се распаѓа на индустриски платформи, каде што една неуспешна батерија ја зазема цела инспекција или товарна работа за тој ден.

Градиме комплетноСмарт-БМС-интегрирана батерија за беспилотни леталасклопови за инспекциски беспилотни летала, земјоделски беспилотни летала и товарни авиони со тешки товари. Следува она што го научивме од вистински проекти наместо од теоријата на податоци: како да се читаат спецификациите на батериите на начинот на кој ги чита инженерот, како да се избере помеѓу LiPo, Li-ion и полуцврсти ќелии, што всушност прави паметниот BMS на сред лет и што навистина е потребно за да се испорачаат литиумски пакети по воздушен пат без проблеми со царината или авиокомпанијата.

Ова е напишано за луѓето кои всушност ги купуваат и одржуваат овие пакети, а не за пребарувачите. Ако сте интегратор кој бил изгорен од батерија која изгледала точно на хартија и не успеала на терен, деловите подолу ќе ви заштедат пари.

Читање на клучните спецификации за индустриски батерии за дронови

Купувачите прво ги споредуваат броевите на капацитетот и застануваат таму. Капацитетот е важен, но само една од четирите печатени вредности одлучува дали пакетот ќе преживее сезона на теренска работа.

Капацитетот (mAh) ви кажува колку енергија носи пакетот, но исто така ви кажува и колку мртва тежина кревате. Удвојувањето на капацитетот ретко го удвојува времето на летот на иста рамка, бидејќи дополнителната тежина го внесува истиот буџет за потисок. Однесувајте се кон капацитетот како компромис, а не како цел.

Напонот и бројот S директно го придвижуваат однесувањето на моторот. Пакетот 6S се наоѓа на номинална 22,2 V и се полни на 25,2 V; пакетот 12S работи 44,4 V и го достигнува врвот на 50,4 V. Повисок напон значи помала струја за иста моќност, што значи поладни ESC и потенки жици. Тоа е причината зошто платформите за тешки кревачи имаат тенденција да се движат од 6S на 12S или 14S како што се зголемуваат.

Континуираната C-стапка е вредноста што купувачите погрешно ја читаат најмногу. Оценката од 25 C на пакет од 5.000 mAh ветува континуиран излез од 125 A, но само под дефинираната температура за тестирање на производителот. Во летни теренски услови на амбиентална температура од 45 °C, реалниот број на испорачување опаѓа. Кога ги оценувате добавувачите, побарајте податоци со континуирана стапка тестирани на 45 °C, а не на идеална лабораториска собна температура и прашајте како е измерен бројот наместо да ја прифатите налепницата.

Внатрешниот отпор, вредноста што ретко се печати, се појавува како топлина под оптоварување. Две пакувања со идентичен капацитет можат да се однесуваат сосема поинаку при реми од 20 А ако едното има двојно поголем внатрешен отпор од другиот. За дронови со големо празнење, нискиот внатрешен отпор вреди повеќе од неколку стотици дополнителни mAh.

И никогаш не ги споредувајте пакувањата само по капацитет меѓу продавачите. Пресметајте ват-часови, напон помножен со ампер-часови и наместо тоа споредете ја таа бројка. Пакет од 6S од 10.000 mAh и пакетот 8S од 7.500 mAh се различни производи со слична енергија, а тоа искрено ви го кажува само споредбата на ват-час.

Практична забелешка за поставување на вистинските прашања од добавувачите. Кога барате понуда од добавувач на батерии за беспилотни летала, одговорите што ги добивате се добри како и прашањата што ги поставувате. Побарајте ја кривата на континуирана стапка на 45 °C, побарајте го внатрешниот отпор измерен на производствен примерок наместо на лабораториска единица и прашајте како добавувачот ја дефинира толеранцијата на капацитетот, дали пакетот е загарантиран да испорача номинален капацитет на првиот циклус или по педесет циклуси. Добавувачите кои не можат писмено да одговорат на овие три прашања обично ви цитираат производ за хоби по индустриски цени.

Избор помеѓу LiPo, Li-ion и полу-цврсти ќелии

Хемијата на клетките треба да го следи профилот на летот, а не продавачот. Гледаме три практични семејства кои работат со индустриски беспилотни летала.

Ќелиите на торбичката LiPo остануваат стандардни за се што црта 15C или повисока. Тие испорачуваат струја без колапс на напон, што е важно за време на искачувањето и корекција на ветерот. Размена е помала енергетска густина и пократок календарски век ако ги складирате лошо.

Ли-јонските цилиндрични ќелии победуваат на густината на енергијата и животниот век на циклусот за работа со мало празнење и долготрајност. Истражувачките беспилотни летала кои патуваат со мала струја еден час имаат директна корист од литиум-јонската хемија, повеќе ват-часови по килограм. Забелешката е тоа што одржливото високо празнење прави цилиндричните ќелии да се загреваат и им требаат повеќе паралелни ќелии за да стигнат до истата струја, која брзо ја намалува тежината.

Полуцврстите ќелии се новодојдените на пазарот и највредните за гледање. Тие се наоѓаат помеѓу течен и цврст електролит, нудејќи поголема енергетска густина од LiPo и подобри безбедносни маргини при пункција и термички тестови. Сè поголем број проекти со долготрајност не прашуваат за опциите за батерии за полуцврсти дронови конкретно. Искреното предупредување е дека маркетиншкиот материјал за полуцврста хемија често се преувеличува, цитирајќи еден идеален број за изведба од лабораториски слајд. Секогаш барајте оценки за континуирано празнење потврдени на реални работни температури и најмалку 80 проценти длабочина на празнење пред да го извршите.

Неколку основни правила што ги повторуваме на секој клиент, без посебен редослед. Никогаш не обидувајте се да го израмните отеченото пакување, веднаш отстранете го од употреба и фрлете го правилно. Очекувајте приближно 80 проценти од употребливиот капацитет на собна температура кога работите со пакети на 0 °C и планирајте мисии соодветно наместо да го откриете во воздухот. А пакувањата за складирање на околу 40 до 60 проценти се полнат за долги празнини помеѓу операциите, никогаш целосно наполнети и никогаш целосно исцедени.

Температурата го менува и самиот избор на хемија. Ако вашата работа работи во ладни клими, Li-ion и полуцврстите хемикалии го држат напонот подобро при ниска температура од LiPo со висока стапка, кој се вкочанува и ја губи испорачливата струја кога е ладно. Ако вашата операција е тропска, високата амбиентална температура го забрзува стареењето во секоја хемија, така што пакетот што е оценет на лабораториски услови на 25 °C нема да ги исполни своите номинални циклуси во теренски услови на 40 °C. Прашајте го добавувачот која хемија ја препорачуваат за вашата вистинска работна температура, а не за онаа во нивната брошура.

Практични улоги на интегриран паметен BMS

Паметниот BMS не е заштитна табла со подолго име. Континуирано ги следи условите во пакетот и разговара со системот на летот додека го прави тоа.

На ниво на ќелија група, го следи напонот и температурата за секоја група поединечно. Здравото вкупно отчитување од 22,2 V на копнената станица може да сокрие една слаба ќелија која го влече целиот пакет надолу, а само мониторингот по група го фаќа пред да стане неуспех за време на летот.

На заштитната страна, тој предизвикува исклучување на струјата за милисекунди за време на удари на пропелерот или блокирање на моторот. При ненадеен дефект, таа брзина е разликата помеѓу разгорениот конектор и оштетениот мотор, бидејќи во спротивно конекторот станува импровизиран осигурувач.

На комуникациската страна, известува за точната состојба на полнење преку SMBus, CAN bus или UART. Тоа е важно повеќе отколку што сфаќаат повеќето купувачи: контролорот на летот планира одлуки за враќање во домот и слетување врз основа на вистинската преостаната енергија. Глупата група го остава пилотот да погодува, а погодувањето е како батериите се враќаат празни.

Секој паметен пакет батерии за индустриски беспилотни летала BMS што го испраќаме поминува низ тестирање на комуникацискиот интерфејс пред испораката, бидејќи видовме премногу пакети не успеваат на клупата што би поминала едноставна проверка на капацитетот. BMS се проверува за точноста на SOC, времето на одговор на дефектот и стабилноста на комуникацијата со автобусот пред пакетот да се исчисти за испорака.

Дроновите можат да летаат со основен неуправуван хардвер, тоа никој не го оспорува. Разликата е предупредување. Со паметен BMS гледате деградирана ќелија, жешка група или неуспешна врска што се развива во текот на летовите. Без еден, ќе ја откриете грешката кога напонот ќе се сруши во средината на мисијата и авионот ќе се спушти малку од точката за слетување.

Евидентирањето на дефекти е карактеристика што менаџерите на флотата почнуваат да ја ценат дури по првиот инцидент. Кога пакетот се враќа по тешко слетување, дневникот му кажува на вашиот тим дали батеријата правилно се заштитила, дали пилотот ги надминал границите на празнење или дали дефектот бил механички наместо електричен. Без тој запис, секој инцидент станува расправија меѓу пилотот, екипажот за одржување и добавувачот на батерии.

Паметен батериски пакет со интегриран BMS и комуникација

Карактеристики за заштита што мора да се имаат за BMS на батеријата на UAV

Различната работа со дронови многу различно ги напрега батериите. Беспилотно летало со светлосно шоу кое лета со пукнатини од три минути има поинакво барање за BMS од товарниот UAV кој влече висока струја во текот на дваесетминутните циклуси. Функциите подолу се оние што ги сметаме за задолжителни за индустриска употреба и што всушност прави секоја од нив на терен:

Балансирањето на клетките заслужува поблиску да се погледне, бидејќи тоа е функцијата што најчесто недоволно се продава. Пакетите кои никогаш не се избалансирани полека се движат, најслабата клетка прво ја достигнува својата граница и целиот пакет е принуден рано да запре. Над сто циклуси разликата помеѓу балансирано и небалансирано пакување може да биде дваесет проценти од употребливиот капацитет. Тоа не е маркетиншка бројка, тоа е она што го мериме кога ќе се вратат пакетите од теренот.

 дрон и батерија

Правила за воздушна испорака: UN38.3 и UN3480

Се прашувате дали вашата индустриска литиумска батерија за UAV може да патува со воздушен товар? Краткиот одговор е да, со приложени строги правила за опасни стоки.

Секоја литиумска батерија испорачана со воздух мора да го помине UN38.3, целосниот тест пакет кој опфаќа симулација на надморска височина, термички циклус, вибрации, механички удар, краток спој, удар, преполнување и принудно празнење. Извештајот за тестирање UN38.3 од производителот на ќелии не е автоматски валиден за вашиот склопен пакет, на приспособениот пакет му треба сопствено тестирање освен ако ќелиите и конфигурацијата не одговараат на оригиналниот опсег на сертификација.

Класификацијата зависи од тоа како се испорачува батеријата. Самостојните лабави пакувања се класифицирани UN3480. Батериите што се испорачуваат инсталирани во опрема или спакувани заедно со дронот користат UN3481. Сфатете го ова погрешно и авиокомпанијата или шпедитерот ќе ја одбијат пратката на шалтер, понекогаш откако товарот е веќе резервиран.

Ќе ви треба и валиден SDS документ за батеријата, а повеќето превозници бараат пакетот да се испорача на или под 30 проценти наполнетост за патнички авиони. Некои авиокомпании уште повеќе го заоструваат ова, затоа потврдете го лимитот со шпедитерот пред да резервирате, а не на вратата на магацинот.

Воздушниот транспорт на литиумски батерии е во согласност со регулативите за опасни материи на IATA, а правилата се менуваат секоја година. Ако вашиот обем на извоз го оправдува тоа, нека ви ја подготви документацијата специјалист, бидејќи еден единствен сертификат што недостасува може да држи пратка со денови и да чини повеќе од самата потврда.

Пакувањето е делот што повеќето извозници за прв пат грешат. На литиумските батерии им е потребно цврсто надворешно пакување кое ќе го помине тестот за паѓање на ОН, при што ќелиите или пакувањата се заштитени од краток спој за време на транзитот, вградени капаци на приклучоците и без метални предмети отпуштени во кутијата. Авиокомпаниите и шпедитерите го проверуваат ова многу построго отколку пред пет години, а пакетот што преживува нормално патување со курир нема автоматски да преживее инспекција на опасни стоки.

Одржување и работен век на батеријата

Начинот на кој се третира пакетот помеѓу летовите одлучува за неговата реална цена по мисија повеќе отколку куповната цена.

Полнете со соодветниот полнач и профил на полнење, никогаш полнач по случаен баланс поставен на претпоставен број на ќелии. Полнете на пожарно безбедно место и никогаш не оставајте пакет за полнење без надзор, без разлика колку е добар BMS.

За време на циклусот, избегнувајте вообичаени целосни празнења. Плитките циклуси, завршувајќи ги летовите со преостанати 20 до 30 проценти, мерливо го продолжуваат животниот век на пакетот во споредба со летањето до нисконапонското исклучување секој пат. Гледаме дека добро третираните пакети во нашата база на клиенти траат многу повеќе од нивниот оценет број на циклуси, а злоупотребените не успеваат рано со истата производна серија.

Сезонското складирање е особено важно за LiPo. Пакување складирано целосно наполнето три месеци се деградира значително побрзо од пакувањето складирано на напон за складирање. Ако флотата е неактивен за зимата, ставете ги пакувањата на полнење, означете ги и проверувајте го напонот на секои неколку недели.

Полуцврстите ќелии, каде што имаме податоци од теренот, се однесуваат подобро при складирање од LiPo, но сепак ги следат истите правила на здрав разум. Хемијата ги подобрува маргините, не ја отстранува потребата за основна нега.

Следете ја цената на батеријата по час на лет наместо цената по пакет. Пакет што чини дваесет проценти повеќе, но испорачува триесет проценти повеќе циклуси е поевтината батерија во текот на една сезона, а паметниот BMS што спречува еден неуспех во летот се плаќа во еден инцидент. Купувачите кои преговараат само за единечната цена, редовно завршуваат со најскапата батерија на летан час.

Како YIHANG развива сопствени решенија за батерии за дронови

Почнуваме од авионот, а не од ќелијата. Прилагоден пакет батерии за индустриски беспилотни летала е дизајниран околу вашиот вистински плик за летање, а не склопен од сите ќелии што ги има на залиха овој месец.

Нашиот инженерски работен тек работи по фиксен редослед: анализа на побарувачката за максимално празнење, совпаѓање на хемијата на ќелиите, распоред на механички пакет, избор на конектор, подесување на прагот на заштита на BMS, потоа верификација на капацитетот и тестирање на целосно оптоварено празнење пред било што да се испорача.

Најважна е анализата на врвната струја, бидејќи дефинира сè низводно. Беспилотното летало за мапирање кое крстарува со мала струја има поинакво барање од UAV-а со прскање земјоделски култури што влече голема струја за време на прскањето, а дизајнот на пакетот се менува соодветно.

За време на летот како приоритет, нашата долготрајна линија на батерии за беспилотни летала испорачува 20 до 40 проценти подолго времетраење на летот од стандардните пакети со идентичен номинален капацитет, измерени на иста воздушна рамка во исти услови.

За проекти со прилагодени пликови на напон, капацитет или физичка димензија, споделете ги вашите барања преку нашата страница за прашања. Нашиот инженерски тим ги прегледува параметрите и предлага соодветни конфигурации на литиумски батерии за вашата UAV платформа.

Вообичаените сопствени проекти што ги поддржуваме се движат од прототипови во едно пакување за нова воздушна рамка до производни серии за воспоставените флоти. Времето на испорака варира во зависност од достапноста на ќелијата и барањата за тестирање, но ние ви даваме писмен распоред со понудата, а документацијата за испорака го вклучува извештајот од тестот за секое пакување во нарачката. Таа документација не е учтивост, тоа е она што ќе го побараат вашиот оддел за квалитет и вашиот краен клиент.

Ако набавите сопствени пакети со батерии за индустриски беспилотни летала со интегриран паметен BMS за инспекција, земјоделство или товарни мисии, контактирајте со YIHANG Power. Ние спроведуваме симулација на врвна струја и валидација на вчитано празнење за вашите реални услови на летот, и тоа го направивме за клиенти на пет континенти.

Испратете ги вашите барања за напон, капацитет и димензии денес. Првата техничка дискусија не чини ништо, и ќе ви каже повеќе за опциите за вашата батерија отколку една недела читање на листот со податоци.