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无(wú)人机智(zhì)能电(diàn)池(chí)到(dào)底智能在(zài)哪?

 

众所周知,类似(sì)于小悟所使用的智能电池目前具备的一些功能有:电(diàn)量(liàng)显示(shì)、寿(shòu)命显示、电池存储自放电保护、衡充(chōng)电(diàn)保护(hù)、过(guò)充电保护、充电温度保护、充电(diàn)过流保护、过放电(diàn)保护、短路保(bǎo)护、电(diàn)芯损坏检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等十三(sān)个功能。

有(yǒu)的(de)功能可以直(zhí)接(jiē)通过电(diàn)池上的(de)LED灯有组合(hé)的亮和灭来确定电(diàn)池目前(qián)的情况,有的(de)电池功能则需要配(pèi)合移动(dòng)设备的App来进行实(shí)现,App上会实时显示剩余的电池(chí)电(diàn)量,系(xì)统自动分(fèn)析(xī)并计算返航和降落所需的电量和时间,免除时刻(kè)担(dān)忧(yōu)电(diàn)量(liàng)不足的困扰。智能电池会显示每块电芯的电压(yā),总(zǒng)充放电(diàn)次数以(yǐ)及整块电(diàn)池(chí)的健康状态等(děng)。

另外有更加的高级的(de)功能(néng),例如Inspire1智能低电量返(fǎn)航(háng):

智能飞行电池电量过低时,电机可能无法输出足够的动力,此时用户应尽快降落(luò)飞(fēi)行器,否则(zé)飞行器将(jiāng)会自动降落,导致飞行器损坏或(huò)者(zhě)引发其他的(de)危险。为(wéi)防(fáng)止因电池(chí)电量不(bú)足出现(xiàn)不必要的危险,inspire1主控会根据飞行的(de)位置信息,智(zhì)能地(dì)判断当前电量是否(fǒu)充足。

若(ruò)当前的(de)电量仅满足(zú)完成返航,APP将(jiāng)会提示用户是否需要执行(háng)返航(háng)。若用户在10秒内不(bú)作选择,则10秒后将自动进入返航。返(fǎn)航过程中可短按智能返(fǎn)航按(àn)键(jiàn)取消返航过程。智能电量返航在同(tóng)一次飞(fēi)行过(guò)程(chéng)只出现一次。

相较于传统的电池,目前无人机应用的电池无疑给人们带来了很大的便(biàn)利。最开始的只充当(dāng)能量(liàng)存储介质的电池,如何演变到目前多功能(néng)的智能电池呢(ne)?

一、解决(jué)电池过放电问题

在(zài)电(diàn)池使用的过(guò)程(chéng)中,最怕(pà)就是电池过放。所以为(wéi)了避(bì)免电池过放,研发人员在电(diàn)池组里增加了过放(fàng)电保护电路,当放(fàng)电电压(yā)降到预设电压值时,电池停止(zhǐ)向外供(gòng)电。但是,如果(guǒ)因避免电(diàn)池过放电而立(lì)即(jí)停止(zhǐ)供(gòng)电,那很多数据(jù)来不及保存,我们只能(néng)眼睁睁看着无人(rén)机从天上直接掉下来。

因(yīn)此,智能电池的放电截(jié)止只是(shì)电池(chí)自我保护的最后一道防(fáng)线,在此之前,管理电(diàn)路还要(yào)计算(suàn)出末(mò)端续航时间(jiān),来为用户提供(gòng)预警,以便用户有(yǒu)足够的时间来采取(qǔ)相应的安全措施。

第一(yī)级警报:当(dāng)检测到(dào)电量剩余30%时(剩余量可以自(zì)己设置),飞机尾灯(dēng)红灯慢闪,开始报警,提(tí)示用户应该(gāi)注意剩余电量,提前做好返(fǎn)航准备。

第二(èr)级(jí)警报:当检测到剩(shèng)余电量仅够(gòu)维(wéi)持返航时,开始(shǐ)自动(dòng)执(zhí)行返航(háng);而这个时(shí)间(jiān)点的把握,与飞行距离(lí)、高度有关,是智能电池数据(jù)与无人机飞控数据融合后(hòu)实时(shí)计算(suàn)出来的;

第三级警报:当(dāng)检测到剩余电量都(dōu)不足以维持(chí)正常返航时(例如返航途中遇(yù)到(dào)逆风,则有可(kě)能超出预估的返航(háng)时间),则执(zhí)行原地降落,以最大限度(dù)避无人机因缺电导致(zhì)坠毁。

续(xù)航时间的计算结果与飞行距离、飞行高度、当前电机输出功(gōng)率等因素有(yǒu)关。这(zhè)些因素都是动态变化的,而且变化幅度可能很大,所有(yǒu)数据都需要实时计算(suàn),这对于智能(néng)锂电池管理芯片、算法设(shè)计都会提出(chū)极高的要求。

二(èr)、为(wéi)了解决电(diàn)池充电(diàn)保护和保存的问题

大家都知道,锂电池充电,是有特殊要(yào)求的。另外,目前大量锂电池组采(cǎi)用了(le)多电芯串并形式(shì),由于电芯个(gè)体差异,导致充电和放电不可能(néng)做到(dào)100%均衡(héng),因此一(yī)套完善(shàn)的充电管理电(diàn)路就显得尤为必要了。而(ér)这就是(shì)智能锂电(diàn)池要具(jù)备的(de)第二项功能——对锂电池组进行完善的(de)充(chōng)电管(guǎn)理,以(yǐ)及(jí)放电(diàn)管理。

三、为了实(shí)时检测电池电量

平时我们在对电池进行检测(cè)的(de)时候,总是(shì)要(yào)拿着一(yī)个万用表(biǎo),各种(zhǒng)手(shǒu)忙脚乱才能测出(chū)电池的输出电压电流等物理量,或者带着一个“哔哔响”挂在电(diàn)池上,多(duō)少还是不(bú)方便(biàn)。所(suǒ)以为了让用户知晓(xiǎo)电池实时剩余(yú)电量以及其他(tā)讯信,电池(chí)向(xiàng)智能化迈进了。

(1)检测剩余(yú)电量。通过4LED灯直观提示用户电池的当(dāng)前剩余电量,实(shí)时显示,在飞行(háng)过程(chéng)中也能显示(shì)。

(2)通过数字(zì)图传,实时回传电(diàn)压数(shù)据,甚至能够(gòu)在APP里查看(kàn)电池(chí)组单体的(de)电(diàn)压。

(3)记录(lù)电(diàn)池(chí)历史数据,比如:使用次(cì)数,异常次数,电池寿命等。

(4)提示电池(chí)异常(cháng)。能够通过LED灯提示各种电池异常,例(lì)如(rú):短路(lù)、充电电流过大、电压过高、温度(dù)过高(gāo)、温度过低等。

四、为了解决(jué)电池电极插头老化问题

不难发现,我们平时自己(jǐ)DIY的无人机所用的(de)电池,当我(wǒ)们把电池连接到无(wú)人机上的一(yī)瞬间,插头冒(mào)出火花。如果这种(zhǒng)情况长时间出现的话(huà),电池的金属插头将会在电(diàn)池放(fàng)电而(ér)产生的(de)高(gāo)温环境下(xià)被氧化,从而使插头导电性降低,导致插头发热,甚至空(kōng)中熔解。

因插头老化(huà)导致(zhì)无(wú)人机坠(zhuì)毁的案例并不少见(jiàn)。为(wéi)了解决这个问题,锂(lǐ)电池智能管理电路急(jí)需解决这(zhè)个问题。

当你把(bǎ)电池(chí)安装到飞行器上时,跟我们(men)传(chuán)统的电(diàn)池(chí)不一样,电极触点并不会真正放电,因此不会产生(shēng)火(huǒ)花,也(yě)不会产生电蚀(shí)现象,这样一来,电池插头接触点(diǎn)的寿命就能获得前所未有的提升。通过点按电池上(shàng)的轻触开(kāi)关按钮,电池才会(huì)真正(zhèng)进入电力输出状态,当然,关闭电池(chí)时(shí),也是通(tōng)过(guò)轻触开关按钮(niǔ)来执(zhí)行的。

五、为了解(jiě)决电池版权问题

首先(xiān),智(zhì)能电池使得客户只(zhī)能使用原厂提供的锂电池,电池品质能(néng)够得到比(bǐ)较好的保证(zhèng);其次(cì),智能(néng)电池使得飞机制造(zào)商在该电(diàn)池上造(zào)成一定程度的垄断,因为客户(hù)只能使用本公司生产的电池飞(fēi)机才能飞,即使你破(pò)解了,我回去升级(jí)一下(xià)固件版本,那些山(shān)寨电池的商家又只能干瞪眼。

以上所提到的五(wǔ)点(diǎn),其(qí)根(gēn)本目的就(jiù)是为(wéi)了能让(ràng)人们时刻了解电池的使(shǐ)用(yòng)情况(kuàng),从而使飞行更安全,以及飞行前期电池的检测、后期电池的保存以(yǐ)及(jí)保护商(shāng)家利益(yì),让人(rén)们可以更放心地使(shǐ)用电池。下面补充(chōng)一些电池的使用注意事(shì)项。

电池使用注意事项

1.在不使(shǐ)用电(diàn)池时(shí),需将(jiāng)电(diàn)池(chí)从(cóng)飞(fēi)机中取下(xià),拿到阴凉处,防止过热或者冬季冻(dòng)伤。

2.电池在(zài)飞机飞行使用后不要马上(shàng)进行充电,等电池冷(lěng)却(què)之后再充电,一般充电的环境(jìng)温度在0℃至40℃,充电过程(chéng)中(zhōng)最好有人值守,防止电池意外起火爆炸等。

3.运输过程中,注意(yì)包装,防止(zhǐ)因为振(zhèn)动,车辆加速(sù),减速导致(zhì)与(yǔ)其他尖锐(ruì)物品碰(pèng)撞导(dǎo)致破损,起火。

4.电池(chí)使用前,注(zhù)意提(tí)前检查电池的健康(kāng)状况。比如:是否因为长时间没(méi)有使用导致虚电,或者(zhě)电池(chí)使用多次还没有进行完整充放电操(cāo)作,电芯之(zhī)间电压值是否相(xiàng)差过大(一般电芯之间的电压(yā)相差0.2V则需考虑电池是否存在问题(tí)了)。

5.破(pò)损的电(diàn)池注意带回交(jiāo)予回收单位(一般回收(shōu)站可(kě)以回收),锂电池对土地污(wū)染非(fēi)常大;携(xié)带时,注意放在随手可以开门抛出车(chē)外(wài)的位置,防止在车内起火。

6.电池长(zhǎng)时间不用,存储电量(liàng)一般在50%65%为适合(hé)的存储电池(chí)的电量区间。

7.电池空运也是(shì)很(hěn)多飞友关心的问题,电(diàn)池能量(liàng)在100Wh以(yǐ)下(xià)可以直接上飞机。有(yǒu)的飞友估(gū)计笑(xiào)了(le),因为小悟标配的TB47电池的能量刚好设计为99.9Wh,但(dàn)也(yě)有的(de)纳闷了,因为选配的(de)TB48电(diàn)池的能量为129.96Wh,那(nà)怎(zěn)么带?可参阅怎么带飞(fēi)机打飞的。

8.低(dī)温(wēn)环境下使用电池(原始使用温度范围:-10℃至(zhì)40℃),电池内阻(zǔ)加大而(ér)导致电压骤(zhòu)降,使得容量减少,从而导致续航(háng)时间减少。所以使用前(qián)务(wù)必给电池充满电再(zài)使用,即电芯电压达到(dào)4.35V

在温度低于5℃时,电池(chí)使用需要(yào)在充满状(zhuàng)态(tài),,电芯的电(diàn)压(yā)在4.2V以上(shàng),并且起(qǐ)飞前需要做好预热(rè)措施(shī)以及贴保温贴。预热可以通过让飞(fēi)机在起飞时低空悬停一分钟左右或者(zhě)用预(yù)热仓进行预(yù)热。具(jù)体注意事(shì)项可参阅冬天电池怎么过冬。

另(lìng)外,很(hěn)多不(bú)知道电池完整充放电的操作,或者没有意识要做完整(zhěng)充放电。还是拿小悟的电池(chí)来(lái)说吧,电池在经过10个充(chōng)放电循环(huán)之后,需要进行至少(shǎo)一次完整的充放(fàng)电,对电量计算进行校(xiào)准(zhǔn)。

那放电呢?有两种:慢(màn)速放电和(hé)快速放电

①慢速放电:将电池安装(zhuāng)在飞(fēi)行器当中,开启电池(chí),静态放电知(zhī)电池电量为5%以下或直至电池制动关闭。建议(yì)在(zài)这个(gè)放电过程当中(zhōng)不要(yào)去开启电机,尤其(qí)是电机不(bú)带桨叶转动,会增加电机磨损。

②快速放(fàng)电:将电池安装在飞行(háng)器中,在室外飞行至低电量报警病自动降落后(hòu),不要关(guān)机,继续放(fàng)电至电池(chí)自动关闭(bì)。

目前行(háng)业中制约无人机的翱翔蓝(lán)天的一个因素就是续航能力,而智能电池(chí)如果能进(jìn)一步改(gǎi)进,比(bǐ)如通(tōng)过(guò)优化(huà)电量(liàng)利用率或改变能(néng)源种类(比如氢气、太阳(yáng)能)等方式(shì)。让飞机拥有更(gèng)长的作(zuò)业时间,前者可能对电池的续航(háng)能力(lì)的改变不是很大(dà),但是(shì)后(hòu)者一旦能(néng)在使(shǐ)用新(xīn)的能(néng)源之后并且能够将续航能力成倍提升,那(nà)无疑(yí)是跨越(yuè)性的(de)进步(bù)。

另外,目(mù)前电池的利用率(lǜ)过低,如果我们把智能电池的(de)电路管(guǎn)理(lǐ)模块单独出来,电芯(xīn)单独(dú)出来,那么是(shì)否当我(wǒ)们的电池电芯损坏我们直接更换电芯之后,把(bǎ)新(xīn)的电芯跟原(yuán)来的电路管理模块可以一起再搭配使用呢?或者可以再细化(huà)到单个的电芯。

无人(rén)机智能电池的革命,只是时间问(wèn)题,大家(jiā)一(yī)起期待吧!

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