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无人机智能电(diàn)池到底智(zhì)能在(zài)哪?

 

众所周知,类似(sì)于小悟(wù)所(suǒ)使(shǐ)用的(de)智能(néng)电池目前具备(bèi)的一些功能有:电量显示、寿命显示(shì)、电池(chí)存储自(zì)放电保护、衡充电保护、过充电保(bǎo)护、充电温度保护、充电过(guò)流保护、过放电保护、短路保(bǎo)护、电芯损坏检测、电池历史记录、休眠保(bǎo)护、通讯等(děng)十三个功能。

有的功能(néng)可以直接(jiē)通过电池上的LED灯有(yǒu)组合的亮和灭(miè)来确定电池目(mù)前的(de)情况,有的(de)电池功(gōng)能则(zé)需要配合移(yí)动设备的App来(lái)进行实现,App上会(huì)实时显(xiǎn)示(shì)剩余(yú)的电池电量,系统自(zì)动分析(xī)并计(jì)算返航(háng)和降落所需的电量和时间,免除时刻担忧电量不足的困扰。智能(néng)电池会(huì)显示每块电(diàn)芯的电压,总(zǒng)充放电次数以及整块电池的健康状态等。

另外有(yǒu)更加的(de)高级的功能,例如Inspire1智能低电(diàn)量返航:

智能飞行(háng)电池电量过(guò)低时,电机可能无法输出足(zú)够的动(dòng)力,此时用户应(yīng)尽快降落飞行器,否则飞行器(qì)将会自动降落,导致(zhì)飞行器损坏或者引发其(qí)他的危险(xiǎn)。为防止因电池(chí)电量不足(zú)出(chū)现不必要的(de)危(wēi)险,inspire1主控会根据飞(fēi)行的位(wèi)置信息,智能地判(pàn)断当前电(diàn)量是否充足。

若当前的电量仅满足完成(chéng)返航,APP将会提示(shì)用户(hù)是(shì)否(fǒu)需要执行返航。若用户在10秒内不作选择,则10秒(miǎo)后将自动进入返航。返航过程中可短按智能(néng)返航按键(jiàn)取消返航(háng)过程。智(zhì)能电量返航(háng)在同(tóng)一(yī)次飞行过程只出现一次。

相(xiàng)较于传统的电池,目(mù)前无人机(jī)应用(yòng)的(de)电池无疑给人(rén)们带来了很大的便(biàn)利。最开始(shǐ)的只充(chōng)当(dāng)能(néng)量(liàng)存储介质的电池,如何演变(biàn)到目前多(duō)功能的智(zhì)能电池呢?

一、解决(jué)电池(chí)过放(fàng)电问题

在电池使用的过(guò)程中,最怕就是电池(chí)过放。所以为了避免(miǎn)电池过放(fàng),研(yán)发人(rén)员在(zài)电池组里增加了过放电保护电路,当放电电压降到预设电压值时,电池停止(zhǐ)向外供电。但是,如果因避免电池过放电而立(lì)即停止供电(diàn),那很多数据(jù)来不及保(bǎo)存,我(wǒ)们只能眼睁睁(zhēng)看着无人(rén)机从天上直接掉下来(lái)。

因此,智能电池的放电截止只(zhī)是(shì)电(diàn)池自(zì)我保护(hù)的最后一道(dào)防线(xiàn),在此之前,管理电路还(hái)要计算出(chū)末(mò)端续(xù)航时间,来为(wéi)用户提(tí)供预警,以便用户(hù)有(yǒu)足(zú)够的时(shí)间来采取相应的安全措施。

第一级(jí)警报:当检测(cè)到电量剩余30%时(剩余量可以(yǐ)自己设置),飞机尾灯红(hóng)灯慢闪,开始报警(jǐng),提示用户应该(gāi)注(zhù)意剩余电量(liàng),提前做好返(fǎn)航准备。

第二(èr)级警报:当(dāng)检测到剩(shèng)余电量仅够维持返航时,开始自动执行返航;而(ér)这个时间点的把握,与飞行距离、高度有关,是智能(néng)电池数据(jù)与无人机(jī)飞(fēi)控数(shù)据(jù)融合(hé)后实时计算(suàn)出来的;

第(dì)三级(jí)警报:当检测到剩余电量都不足以维持正常(cháng)返(fǎn)航(háng)时(例如返航途中遇(yù)到逆风,则有可能超(chāo)出预估的返航时间),则(zé)执行原地降落,以最大限度避无人(rén)机因(yīn)缺电导致坠(zhuì)毁。

续航时间的计算结果(guǒ)与飞行距离、飞行高度、当前电机输(shū)出功率(lǜ)等因素有(yǒu)关。这些因素都是动态变化的,而且(qiě)变化幅度可能很大,所有数据都需(xū)要实时计算,这对于智(zhì)能锂电池管理芯片、算法设(shè)计都会提出(chū)极高的要(yào)求(qiú)。

二(èr)、为了解决电池充电保护和保(bǎo)存的问题(tí)

大家都知道,锂电池充电(diàn),是有特殊要求的。另外,目前大量锂电池(chí)组采用了多电芯串(chuàn)并形式,由(yóu)于(yú)电芯个体差异,导(dǎo)致充(chōng)电和(hé)放电(diàn)不可能做(zuò)到100%均衡,因此一套完善(shàn)的充电管理电路就显得尤为必要了(le)。而这就是智能锂电池要具(jù)备的第二项(xiàng)功能——对锂电池组进行(háng)完善的充电管理,以及放电管理。

三、为了(le)实时检测电池电量

平时我们在(zài)对电池(chí)进行检测的时候,总是要拿(ná)着一个万(wàn)用表,各种手忙脚乱才能测出电池的输出电压电流等物(wù)理量,或者带着一(yī)个“哔哔响”挂在电池上,多少还(hái)是(shì)不方便。所(suǒ)以为了让(ràng)用户(hù)知晓电池(chí)实时剩余电量以及其他讯信,电池向智(zhì)能(néng)化迈进了。

(1)检测剩(shèng)余电量。通(tōng)过4LED灯直观提示用(yòng)户电池(chí)的当前剩余电量,实时显示,在飞行过(guò)程中也能显(xiǎn)示。

(2)通过数字图传(chuán),实时回传电压数据,甚(shèn)至能够(gòu)在(zài)APP里查看电池组单体的(de)电压。

(3)记录(lù)电池历史数据,比如:使用次数,异(yì)常(cháng)次数,电池寿命等。

(4)提示电池异常。能够通过LED灯提示各(gè)种电池异常,例如:短路、充电电流过(guò)大(dà)、电压过高、温度过(guò)高(gāo)、温度过低等。

四(sì)、为了解(jiě)决电池电极插头老(lǎo)化(huà)问题

不难(nán)发(fā)现(xiàn),我们(men)平时自己DIY的(de)无人机所用的电池,当我们(men)把电池(chí)连接到无人机(jī)上的一(yī)瞬间,插头冒(mào)出火花。如(rú)果这(zhè)种情况长(zhǎng)时间出现的话,电池的金属插头将会在电池(chí)放电而产生的(de)高温环境下被氧化,从而(ér)使插头导电性降(jiàng)低,导致插头(tóu)发热,甚至空(kōng)中熔解(jiě)。

因插头老化导致无(wú)人机坠毁的案(àn)例并(bìng)不少见。为(wéi)了(le)解决这个问题,锂电池智能管理电路急需(xū)解决这个问(wèn)题。

当(dāng)你把电池安(ān)装到飞(fēi)行器(qì)上时,跟(gēn)我们传统的电池不一样,电(diàn)极触点并不会真正放(fàng)电(diàn),因此不会(huì)产生火(huǒ)花,也不会产生(shēng)电蚀现象,这样一来,电池插(chā)头接触点的寿命就(jiù)能获(huò)得前(qián)所未有的(de)提升(shēng)。通过点按电(diàn)池上的轻触开关按钮,电池才会真正(zhèng)进入电力输(shū)出状态,当然,关(guān)闭电池(chí)时,也是(shì)通(tōng)过轻触开关按钮来(lái)执行的。

五、为了解决电池(chí)版权问题

首(shǒu)先,智能(néng)电池使(shǐ)得客(kè)户只能使(shǐ)用原厂(chǎng)提供的锂电(diàn)池,电池(chí)品质能够得到比较好的保证;其次,智能电(diàn)池使得飞机(jī)制造商在该电池上造(zào)成一定程度的垄(lǒng)断,因为客户(hù)只能使用本公司(sī)生(shēng)产(chǎn)的电池飞机才能飞(fēi),即(jí)使你破解了,我回去升级(jí)一下(xià)固件版本,那些山寨电池的商家又只(zhī)能干瞪眼。

以上(shàng)所提到的五点,其根本目的就是(shì)为(wéi)了能(néng)让人们时(shí)刻(kè)了(le)解电(diàn)池的使用情况,从而(ér)使飞行(háng)更(gèng)安全,以(yǐ)及飞行前期电池的检测、后期电(diàn)池的(de)保(bǎo)存以及(jí)保护商(shāng)家利(lì)益,让人们可以更放心地使用电池。下面补(bǔ)充(chōng)一些电池的使用注意事项。

电(diàn)池(chí)使用注意事项

1.在(zài)不使用电池时,需将电池(chí)从飞机中取(qǔ)下(xià),拿到阴(yīn)凉(liáng)处,防止过热或者冬(dōng)季冻伤。

2.电池(chí)在飞机(jī)飞行使(shǐ)用后(hòu)不要马上(shàng)进行充电,等电池(chí)冷却之后再充电(diàn),一般充电的环境温度在0℃至40℃,充电过程中最好(hǎo)有人(rén)值守,防(fáng)止电池意外起火爆炸等(děng)。

3.运输过程中,注意包装,防止因为振(zhèn)动,车(chē)辆(liàng)加速,减速导致与(yǔ)其他尖(jiān)锐物品碰撞导致破损,起火。

4.电池使用前(qián),注意提前(qián)检查电池的健康状况。比如(rú):是否(fǒu)因为长时间没有使(shǐ)用导致虚电(diàn),或者(zhě)电池使用多次(cì)还没有进行完整充放电操作,电芯之间电(diàn)压(yā)值是否相差过大(一(yī)般(bān)电芯(xīn)之(zhī)间的(de)电压相差0.2V则需考虑电(diàn)池是否存在问题了)。

5.破损(sǔn)的电池注(zhù)意带(dài)回(huí)交予(yǔ)回收(shōu)单位(一(yī)般回收(shōu)站可以回(huí)收),锂电(diàn)池对土地(dì)污染非(fēi)常大;携带时,注意放在随手可以开(kāi)门抛(pāo)出(chū)车外的位置(zhì),防止(zhǐ)在车(chē)内起火。

6.电池(chí)长时间不(bú)用,存储电量(liàng)一般在50%65%为适合(hé)的存储电池的电量区间。

7.电池空运也是很多(duō)飞友关心的问题(tí),电池能量在100Wh以下可(kě)以直(zhí)接上飞机。有的飞友估计笑了(le),因为小悟标配的TB47电池的能量刚(gāng)好设(shè)计(jì)为99.9Wh,但也(yě)有(yǒu)的纳闷了,因(yīn)为选配的TB48电池(chí)的能量为129.96Wh,那怎(zěn)么带?可参阅(yuè)怎么带飞(fēi)机打飞的(de)。

8.低温环境下使用电池(原始使用温(wēn)度(dù)范围:-10℃至40℃),电池内阻加(jiā)大而导致电压骤降,使得容量减少,从而导致(zhì)续航时间减少。所以使(shǐ)用前务(wù)必给电池(chí)充满电再使用(yòng),即电芯(xīn)电压(yā)达到4.35V。

在温(wēn)度低于5℃时(shí),电池(chí)使用需要在充满状态,,电芯的(de)电(diàn)压在(zài)4.2V以上,并且(qiě)起飞前需要做好预热(rè)措施以及贴保温贴。预热可以(yǐ)通过(guò)让飞机在(zài)起飞(fēi)时低空(kōng)悬停一分钟左右或者用预热仓进行预热。具体(tǐ)注意(yì)事项可参阅冬天电池怎么过冬。

另外(wài),很多不(bú)知道电(diàn)池完整(zhěng)充放电的操作,或(huò)者没有意识要做完整(zhěng)充放电。还是拿小悟的电池来说吧,电池(chí)在经过10个充放(fàng)电(diàn)循环之(zhī)后,需要进行至少一次完(wán)整的充放电(diàn),对电量(liàng)计算进行校准。

那放电呢(ne)?有两种:慢速放电和(hé)快速放电

①慢速放(fàng)电:将电池安(ān)装在飞行器当中,开启(qǐ)电池,静态放电知电池电量为(wéi)5%以(yǐ)下或直至电池制动关闭。建议在这个放电过程当中不要去开(kāi)启电机,尤其是电机不带(dài)桨叶转动,会增加电机(jī)磨损。

②快速放(fàng)电(diàn):将电(diàn)池安装在飞行器中,在室外(wài)飞行至低电量报警病自(zì)动降(jiàng)落后,不要关机,继续放电至电池自动关闭。

目前行业中(zhōng)制约无人机的翱翔蓝天的一个因素就是续航(háng)能(néng)力,而智能电池(chí)如果能(néng)进一步改进,比如通过优化电量利用率或改变(biàn)能源种类(比如氢气、太阳能)等方式。让飞机拥有更长的作业时间,前者可能对电池的续航能(néng)力的改变不是很大(dà),但是后者一旦能在使用新的能源之后并且能够将续航能力成(chéng)倍提升,那无疑是(shì)跨越性的进步。

另外,目前电(diàn)池的利用率过(guò)低,如果我们把(bǎ)智能电池的(de)电路管理模块单独出来,电芯单独出来,那(nà)么是(shì)否当(dāng)我们的电池电芯损(sǔn)坏我(wǒ)们直接更换电芯之后(hòu),把新的电芯跟原来的电路(lù)管(guǎn)理模块可(kě)以(yǐ)一起再搭配使用(yòng)呢?或者可(kě)以再细化到单个的电芯。

无人机智(zhì)能(néng)电池的革命,只是时间问题(tí),大家(jiā)一起期待(dài)吧!

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