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无(wú)人机智能电池到底(dǐ)智能(néng)在哪?

 

众所周知,类似(sì)于小悟所使用的智能电池目前具备(bèi)的一些功能有:电量(liàng)显示、寿命显示、电池(chí)存(cún)储自(zì)放电保护、衡充电保护、过充电保护、充电温(wēn)度保护、充电过流(liú)保护、过(guò)放电保护、短路保(bǎo)护、电芯损坏检(jiǎn)测、电池(chí)历史记(jì)录、休眠保护、通讯(xùn)等(děng)十三(sān)个功能。

有的功能可(kě)以直接通过(guò)电池(chí)上的LED灯有组合的(de)亮(liàng)和(hé)灭来确定电池目前(qián)的情况,有的电池(chí)功能则(zé)需要配合移动设备的App来进(jìn)行实现,App上会(huì)实时显示(shì)剩余的(de)电池电量(liàng),系(xì)统自动分析并(bìng)计算返航和降(jiàng)落所需的电(diàn)量和时间,免(miǎn)除时(shí)刻担忧电量不足的困扰。智能电池会显示每块电(diàn)芯(xīn)的电(diàn)压,总(zǒng)充(chōng)放电次数以及整块(kuài)电(diàn)池的健康状态等。

另外(wài)有(yǒu)更加的高(gāo)级的功能,例如Inspire1智能低电量返航:

智能飞行电池电量(liàng)过低时,电(diàn)机可(kě)能(néng)无法输出足(zú)够的动(dòng)力,此时用户应尽快(kuài)降落飞行器(qì),否则飞行器将(jiāng)会自动降落(luò),导(dǎo)致飞行器损坏或者(zhě)引发其(qí)他的危险。为防止因电池电量不足出现不必(bì)要的危险(xiǎn),inspire1主控(kòng)会根据飞行的位(wèi)置信息,智能(néng)地判断(duàn)当前电量是否充足。

若当前的电(diàn)量仅满足完成返航(háng),APP将会(huì)提示用户是(shì)否需要执行返航。若用(yòng)户在10秒内(nèi)不作选择,则10秒(miǎo)后将自动进入(rù)返航。返航过程中可(kě)短按(àn)智(zhì)能(néng)返航按键取消返航过程。智(zhì)能电量(liàng)返航(háng)在同(tóng)一次飞行过程只出(chū)现(xiàn)一次。

相较于传统的电池,目前(qián)无人机应用的(de)电池无疑(yí)给(gěi)人们带来了很大的(de)便利(lì)。最(zuì)开(kāi)始的只充当能量存储介质的电池(chí),如何(hé)演变到目前多(duō)功能的智能电池呢?

一(yī)、解(jiě)决电池过放电(diàn)问题

在电(diàn)池使用的过程中,最怕就是电(diàn)池过放。所以为了避免电池过放(fàng),研发(fā)人员(yuán)在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(chí)停止向外供电(diàn)。但是(shì),如(rú)果因避免电池过放电而(ér)立(lì)即停止供电(diàn),那很多数据来不及保存,我们(men)只能(néng)眼睁睁看着无人(rén)机从天上直接掉下来。

因此(cǐ),智能电池(chí)的放电截止只(zhī)是电池自我(wǒ)保护的最后一道(dào)防线,在此之前(qián),管理电路还(hái)要计算出(chū)末端(duān)续(xù)航时间,来(lái)为用户提供(gòng)预警,以便用户有足够的时间来采(cǎi)取相应的(de)安全措施。

第一级警报:当检测到(dào)电量剩(shèng)余30%时(剩余量可以(yǐ)自己设(shè)置),飞(fēi)机尾灯红(hóng)灯慢闪,开(kāi)始报警(jǐng),提示用户(hù)应(yīng)该注意剩余电量,提前做好返航准备。

第二(èr)级警报:当(dāng)检测到剩余(yú)电量仅够维持返航时,开(kāi)始自动执行返航;而这个时(shí)间点的(de)把握,与飞(fēi)行距离、高度有关,是(shì)智能电池数据与无人(rén)机飞控数(shù)据融合后实时计算出来的;

第三(sān)级警(jǐng)报:当检测到剩(shèng)余电量都不足以维持正常(cháng)返航时(例如返(fǎn)航途中遇到(dào)逆风(fēng),则(zé)有可能(néng)超出(chū)预估的返航时间),则执行原地降落(luò),以最大限度避无人机因缺电导(dǎo)致(zhì)坠(zhuì)毁。

续航时间的计算(suàn)结(jié)果与飞行距离、飞(fēi)行高度(dù)、当前电机输出(chū)功率等(děng)因素有关(guān)。这(zhè)些因素都是动态变化的,而且变(biàn)化幅度可能很大,所有数据都需要实(shí)时计算(suàn),这(zhè)对于智能锂(lǐ)电池(chí)管理芯片(piàn)、算法设(shè)计都会提出极(jí)高的(de)要求。

二、为了解决电池充(chōng)电保护和保存(cún)的(de)问题

大(dà)家都知道,锂电池充电,是有特殊要求的。另外,目前大量锂电池组(zǔ)采用了多(duō)电芯串(chuàn)并形式,由于(yú)电芯个体差异,导致(zhì)充(chōng)电(diàn)和放电不可能做到100%均衡,因此一(yī)套完善的(de)充电(diàn)管(guǎn)理(lǐ)电路就(jiù)显得尤(yóu)为必要了。而这就是智能(néng)锂电池要具备的第二项功能(néng)——对锂电池组进行(háng)完善的充电管理,以(yǐ)及放(fàng)电管理。

三、为了实时检测电池(chí)电量

平时我们在对电(diàn)池进行(háng)检测的(de)时候,总是要拿着一(yī)个万用表,各种手忙脚乱才能测出电池的(de)输出电压电流等物理量,或(huò)者(zhě)带着一个“哔哔响”挂在电(diàn)池(chí)上,多少还是不方便。所以为了让用户知晓电池实时剩(shèng)余(yú)电量以及(jí)其(qí)他讯信,电池向(xiàng)智能化迈(mài)进了(le)。

(1)检测(cè)剩余电量。通过4LED灯直观提示用户(hù)电(diàn)池的当(dāng)前剩余电量,实时显(xiǎn)示,在飞行过程(chéng)中也能显示(shì)。

(2)通过数(shù)字(zì)图传(chuán),实时回传电压数据,甚至(zhì)能够在APP里查(chá)看电池组单(dān)体的电压(yā)。

(3)记录电池历史数据,比如:使用次数,异常次数,电(diàn)池寿命等。

(4)提示电(diàn)池(chí)异常(cháng)。能够通过LED灯提示各种电(diàn)池(chí)异常,例如:短路(lù)、充电(diàn)电流过大、电(diàn)压过高、温度过高、温度(dù)过低等(děng)。

四、为(wéi)了解(jiě)决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(chí)连(lián)接(jiē)到无人机上的一瞬间(jiān),插头冒出火花(huā)。如果这种情况长时(shí)间(jiān)出现的话(huà),电(diàn)池的金属插头将会在电池放(fàng)电而(ér)产生的高温环境下被(bèi)氧化,从(cóng)而使插(chā)头导电性降低,导致插(chā)头发热,甚(shèn)至空中熔解(jiě)。

因插(chā)头老(lǎo)化导致无人机坠毁的案例并不少(shǎo)见。为了解决这个问(wèn)题,锂电池智能(néng)管理电路急需解决这个问题。

当你把电池(chí)安装(zhuāng)到飞行器上时,跟我们传(chuán)统的电池不一样(yàng),电极触点并不会(huì)真正(zhèng)放电,因此不(bú)会产生火花,也不会产(chǎn)生电蚀(shí)现象,这样一来,电池插头接触(chù)点(diǎn)的寿命就能获得前所未有的提(tí)升(shēng)。通(tōng)过(guò)点(diǎn)按(àn)电池(chí)上的轻触开关(guān)按钮(niǔ),电池才会(huì)真正进入电(diàn)力(lì)输出状态,当然(rán),关闭电池时,也是(shì)通过轻触开关按钮(niǔ)来执行的。

五、为了(le)解决电池版权问题

首先,智能(néng)电池使得客户只能使(shǐ)用原(yuán)厂提供的锂电池,电池品(pǐn)质能够得到(dào)比较好(hǎo)的保证;其次,智能电池使得飞机制造商在该(gāi)电池上造成一定程度(dù)的垄断,因为客(kè)户只能使用(yòng)本公司生产的电池飞机才能飞,即使你破解了,我回去升级一下固件版本,那些山寨电池的商家又只能干瞪眼。

以上(shàng)所提到的五点,其根本目的就(jiù)是(shì)为了能让(ràng)人们时刻(kè)了解(jiě)电池的使用情况,从而使飞(fēi)行更(gèng)安(ān)全,以(yǐ)及飞行前期(qī)电池的检测、后期电池的保存(cún)以及保护商家利益,让人们可(kě)以更放心地使用电池。下面(miàn)补(bǔ)充一些电池的使用注意事项。

电(diàn)池使(shǐ)用(yòng)注意事项

1.在(zài)不使用电池时,需将电池从飞机中取下,拿到(dào)阴凉(liáng)处,防止过(guò)热(rè)或者冬季冻(dòng)伤。

2.电池(chí)在(zài)飞机飞行(háng)使用后不(bú)要马(mǎ)上进行充电,等电池(chí)冷(lěng)却之后(hòu)再充电,一般充电的环境(jìng)温度在0℃至40℃,充电过程中最好有人(rén)值守,防(fáng)止(zhǐ)电池(chí)意外起火爆炸等。

3.运输过程中,注(zhù)意包装,防止因(yīn)为振动,车辆加速,减速导(dǎo)致(zhì)与其他尖锐(ruì)物品碰撞导致破损(sǔn),起火。

4.电池使(shǐ)用前,注意提前检查电池的健康状况。比如:是否(fǒu)因为长时间没有使用导致虚电,或者电池使用多次还没有进行(háng)完整充放电操作,电芯之间电压(yā)值是(shì)否相差过大(一(yī)般电(diàn)芯之间的电压相差0.2V则需(xū)考虑电(diàn)池是否(fǒu)存(cún)在问题(tí)了(le))。

5.破损的电(diàn)池注意带回交予回收单(dān)位(wèi)(一般回收站可以(yǐ)回收),锂(lǐ)电池(chí)对土地污染非常大;携带时(shí),注意放在随手可以开(kāi)门抛出车(chē)外的位置(zhì),防止在(zài)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(shì)合的存(cún)储电池(chí)的电量区间。

7.电池(chí)空运也是很(hěn)多飞(fēi)友(yǒu)关(guān)心的问题(tí),电池(chí)能(néng)量在100Wh以下可以直接上(shàng)飞(fēi)机。有的飞友估(gū)计笑了,因为(wéi)小(xiǎo)悟标配的TB47电池(chí)的能量刚好设(shè)计为99.9Wh,但(dàn)也有的纳闷了,因为(wéi)选配的(de)TB48电池的能量为129.96Wh,那怎么带?可参阅怎么带飞机打飞的。

8.低温环境(jìng)下使用电池(原始使用温度范围:-10℃至(zhì)40℃),电池内(nèi)阻加大而导致电压骤(zhòu)降(jiàng),使得容量减少,从而导致续航时(shí)间(jiān)减少(shǎo)。所(suǒ)以使用前务必给电(diàn)池充满电再使用,即电芯电压达到4.35V

在温度低(dī)于5℃时(shí),电池使用需要在充(chōng)满状态,,电芯的(de)电压在4.2V以上,并且起飞前需要做好预热(rè)措施以及贴保(bǎo)温贴。预热可以通过让飞机(jī)在起飞时(shí)低空悬停一分钟左右或者用预(yù)热仓进行预热。具体注意事(shì)项可参阅冬天电池怎么(me)过冬。

另外,很多不知道电池完整(zhěng)充放电的操(cāo)作,或者没有意识(shí)要(yào)做完整充放电。还(hái)是拿小悟的电(diàn)池来说(shuō)吧,电池在(zài)经过(guò)10个充放电(diàn)循(xún)环之后,需(xū)要进行至少一次完整的充放电,对电量计(jì)算进行校(xiào)准(zhǔn)。

那放电呢?有两种:慢速放电(diàn)和快速放电

①慢速放电:将电池安(ān)装(zhuāng)在飞行器当中,开启电池,静态放电(diàn)知电池电量为5%以下或直(zhí)至电(diàn)池制动(dòng)关闭。建议(yì)在这(zhè)个放电过程当中不(bú)要去(qù)开(kāi)启(qǐ)电机,尤其是(shì)电机不带(dài)桨(jiǎng)叶(yè)转动,会增(zēng)加电(diàn)机磨损(sǔn)。

②快速放电:将电池安装(zhuāng)在(zài)飞行器中,在(zài)室外飞行至(zhì)低电量(liàng)报警病(bìng)自动(dòng)降落后,不要关机(jī),继续放(fàng)电至电池自动(dòng)关闭。

目前行业中制(zhì)约无人机的翱翔(xiáng)蓝(lán)天的(de)一个因素就是续航能力,而智能(néng)电池如果能进一步改进,比如(rú)通过优化电量利用(yòng)率或改变能源种类(比如氢气、太阳(yáng)能)等方式。让飞机拥有更长的(de)作业(yè)时(shí)间,前者可能对电池的续航能(néng)力的改变(biàn)不是很大,但是后者一旦能在使用新的能源(yuán)之后(hòu)并且能(néng)够将(jiāng)续航能(néng)力(lì)成倍(bèi)提升,那无(wú)疑是跨越性的(de)进步(bù)。

另外(wài),目前(qián)电池的利用率过低,如果我们把(bǎ)智能电池的电路管(guǎn)理模块单独出来(lái),电芯单(dān)独出(chū)来,那么是否(fǒu)当我们的电池电芯(xīn)损坏(huài)我们直(zhí)接更换电(diàn)芯之后,把新的电芯跟原来的电路管理模(mó)块可(kě)以一起再(zài)搭配使(shǐ)用呢?或(huò)者可(kě)以再细化到单个的电芯(xīn)。

无人机(jī)智能电池的革命,只是时(shí)间问题,大家(jiā)一起期待吧!

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