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无人机智能(néng)电池到(dào)底智能在哪?

 

众所周知,类似于小悟所使用的智能电池(chí)目(mù)前具备的一些功能有:电(diàn)量显示、寿(shòu)命显示、电池(chí)存储自(zì)放电保(bǎo)护(hù)、衡充电保护、过充电保(bǎo)护、充(chōng)电温度保护、充电过流保护、过放电保护、短路保护、电芯损坏检测、电池历史记(jì)录、休眠保护、通讯等十三(sān)个(gè)功能(néng)。

有的功能可以(yǐ)直接通(tōng)过电池(chí)上的LED灯有(yǒu)组合(hé)的亮和灭来(lái)确定电池(chí)目前的(de)情(qíng)况,有(yǒu)的电池功能则需要配合移动设(shè)备的App来进(jìn)行(háng)实现,App上会实时显示剩余的电池电量,系统自动分析并计算返航和(hé)降落所(suǒ)需(xū)的电量和(hé)时间,免除时刻担忧电量(liàng)不足的困扰。智能电池会显示(shì)每块电(diàn)芯的电压,总充(chōng)放电次数以及整(zhěng)块电池的健(jiàn)康状态等。

另外(wài)有更加的高级(jí)的功能,例如Inspire1智能(néng)低电量(liàng)返航(háng):

智能飞行电池电量过低时,电机可能无法(fǎ)输出(chū)足够的动力,此(cǐ)时用(yòng)户应尽快(kuài)降落飞行器(qì),否则飞行器将会(huì)自动降(jiàng)落,导致飞行器(qì)损坏或者引发其他(tā)的危险。为防止因电池电量不足出现(xiàn)不(bú)必要的危险(xiǎn),inspire1主控会根(gēn)据飞行的位置信息,智能(néng)地判断当前电量是否充足。

若当前(qián)的电量仅满足完成返航,APP将会提示用(yòng)户是否需(xū)要执(zhí)行返航。若用户在10秒内不作选择,则10秒后将(jiāng)自动进入返(fǎn)航。返航过程中可(kě)短按智能返航(háng)按键取(qǔ)消返(fǎn)航(háng)过程。智(zhì)能电量返航在同一(yī)次飞行过程只(zhī)出现一次(cì)。

相较于传(chuán)统的电(diàn)池(chí),目前无人(rén)机(jī)应(yīng)用的(de)电池无疑(yí)给人们带来(lái)了很大的便利(lì)。最开始的只充当能(néng)量存储(chǔ)介质的电池,如(rú)何演变到目前(qián)多功能的(de)智能电(diàn)池呢?

一、解决电池过放电问题

在电(diàn)池使用的(de)过程中,最怕就是电池过放。所以为了避免电(diàn)池过放,研发(fā)人员在电池(chí)组里增加了过放(fàng)电保护电路(lù),当放电电压降到预设电(diàn)压值时,电(diàn)池停止向外供电。但是,如(rú)果因避免电池(chí)过放电而立即停止供电,那很多数据来不及保存,我们只(zhī)能眼(yǎn)睁睁看着无人机从(cóng)天(tiān)上直接掉下来。

因此,智能电(diàn)池的放电截止只(zhī)是电池自我保护的最后一道(dào)防(fáng)线,在此(cǐ)之前,管理电(diàn)路还要计算出末端续航时间,来为用(yòng)户提(tí)供预警,以便用户有足够的时间来采取相应的安全措施。

第一(yī)级(jí)警报(bào):当检测到电量剩余(yú)30%时(剩余(yú)量可以自(zì)己设置),飞机尾灯红(hóng)灯慢闪,开始报警,提示用户应该注意剩(shèng)余电量,提(tí)前做(zuò)好返航准(zhǔn)备。

第二级警报:当检测到剩余电量仅够维(wéi)持返航时,开始自动(dòng)执行(háng)返航;而这个时间(jiān)点的把握,与飞行(háng)距离、高度(dù)有关,是智能(néng)电池数(shù)据与(yǔ)无(wú)人机飞控数据融合后实时计算出来的;

第三级警报:当检(jiǎn)测到剩余(yú)电量(liàng)都不足以维持正常返航时(shí)(例如返航途(tú)中遇到逆(nì)风,则(zé)有(yǒu)可能(néng)超出预估的返航时间),则执(zhí)行原地降落(luò),以(yǐ)最大(dà)限度避无人机因(yīn)缺(quē)电导致坠毁。

续航时间的(de)计算结果与飞行距(jù)离、飞行(háng)高度、当前电机输(shū)出(chū)功率等因素有(yǒu)关(guān)。这些因素都是动(dòng)态变化(huà)的,而且变化(huà)幅度(dù)可能很大,所有数据都需要实时计算,这对于智能锂电池管理芯片、算法设计都会提出极高的要(yào)求。

二(èr)、为了(le)解决电池充电保护和保存的问题

大家都知(zhī)道(dào),锂电(diàn)池充(chōng)电,是有特殊要求的。另外,目前大量(liàng)锂电池组采用了多电芯(xīn)串并(bìng)形(xíng)式(shì),由于电芯(xīn)个体差异,导致充电和放电(diàn)不可能做到100%均衡,因此一套完善的充电管理电路就(jiù)显得尤为必要了。而这就是智(zhì)能锂电池要具备的第二项功(gōng)能(néng)——对锂电(diàn)池组进行完善的充(chōng)电管(guǎn)理,以及放电管(guǎn)理。

三、为了实时检测电池电量

平时我们在对电池进行检测的时候(hòu),总是要拿着(zhe)一个(gè)万用(yòng)表,各种手忙脚乱(luàn)才能测出电池(chí)的输(shū)出电压电流等物(wù)理量,或者带着一个(gè)“哔哔响”挂(guà)在电池上,多少还(hái)是(shì)不方便。所以为(wéi)了让用(yòng)户知晓电池实时剩余电(diàn)量以及其他讯(xùn)信,电(diàn)池向智能化迈(mài)进了。

(1)检测剩余电量。通过4LED灯直观提示用户电池的当前剩余电量,实时显示,在飞行过程中也能显示(shì)。

(2)通过数字图传,实时回传电压(yā)数据,甚(shèn)至能够(gòu)在APP里查(chá)看电池(chí)组单体(tǐ)的电压。

(3)记录(lù)电池历史数据,比如:使用(yòng)次数,异常次数(shù),电(diàn)池寿命等。

(4)提示电(diàn)池异常(cháng)。能够通过LED灯提(tí)示各种电池异常,例如:短路(lù)、充电电流过大、电(diàn)压(yā)过高(gāo)、温度过(guò)高、温度过低(dī)等。

四、为了解决电池电极(jí)插(chā)头老化问题

不难(nán)发现,我们平时自己(jǐ)DIY的无人(rén)机所用的电池,当我们把电池连接到无(wú)人机(jī)上的一瞬间,插头冒出火花。如果这种情况长时间出现(xiàn)的话,电池的金属插头将(jiāng)会在电池放电而产生的高温环(huán)境下被氧化(huà),从而(ér)使插头(tóu)导电性降低,导致插头发(fā)热(rè),甚至空中(zhōng)熔解。

因插头老化导致(zhì)无人机坠毁(huǐ)的案例并不少见。为了(le)解决这个问题(tí),锂电池智(zhì)能管理电路急需(xū)解决这个问(wèn)题。

当你把电池安(ān)装到飞(fēi)行器上时(shí),跟我们传统的电(diàn)池不一样,电极触点并不会(huì)真正放电,因此不(bú)会产生火花,也不会产生电蚀现象(xiàng),这样一(yī)来(lái),电(diàn)池插(chā)头接触点的寿命(mìng)就能获得(dé)前(qián)所未有的提升。通过(guò)点按(àn)电池上的轻触开关按钮,电池才会真正进入电力(lì)输出(chū)状态,当然,关闭电池时,也是通(tōng)过轻(qīng)触开关按(àn)钮来(lái)执(zhí)行的(de)。

五、为了(le)解决电池版权(quán)问(wèn)题(tí)

首(shǒu)先,智能(néng)电(diàn)池使得客户(hù)只能使用原厂提供的锂电池,电池品质(zhì)能够得到比较好(hǎo)的保证;其(qí)次,智能(néng)电池使得飞机制(zhì)造商在该电(diàn)池上(shàng)造成一定程度的垄断,因为客户只(zhī)能使用本公司(sī)生产的电池飞机(jī)才(cái)能飞,即使你(nǐ)破(pò)解了,我回(huí)去升级一下固件(jiàn)版本(běn),那些(xiē)山寨电池的商家又只(zhī)能干(gàn)瞪(dèng)眼。

以(yǐ)上所提到的五点,其根本(běn)目的就是为了能让人们时刻了(le)解(jiě)电池的使用情况(kuàng),从而使飞行更安全,以(yǐ)及飞行(háng)前(qián)期电池的检测(cè)、后期电池的保存以及(jí)保护商家利益,让人(rén)们可以更放(fàng)心地使(shǐ)用电池。下面补充一些电池的使用注意(yì)事项(xiàng)。

电池使(shǐ)用注意事项

1.在不使用电池(chí)时,需将电池(chí)从飞机(jī)中取下,拿到(dào)阴凉处,防止过热或者冬季冻伤。

2.电池在飞机飞(fēi)行使用(yòng)后不要马上进行充电,等电池冷却之后再充电,一般充电(diàn)的(de)环境温度在0℃至(zhì)40℃,充电过程中最好有人值守(shǒu),防止电池意外起火爆炸等(děng)。

3.运输过程中,注意包装(zhuāng),防止(zhǐ)因为振动,车辆加(jiā)速,减速导致与其他尖锐物品碰撞(zhuàng)导致破损,起火。

4.电池使用前,注意提(tí)前检查电(diàn)池的(de)健康状况。比如:是否(fǒu)因为(wéi)长时间没有使用导致虚电,或者电池使用多次(cì)还(hái)没有(yǒu)进行(háng)完整充放电(diàn)操(cāo)作,电芯之间电压(yā)值是(shì)否(fǒu)相差过大(一(yī)般电芯之间(jiān)的电压(yā)相差0.2V则需考虑(lǜ)电(diàn)池是否(fǒu)存在问题了)。

5.破损的电池注(zhù)意带(dài)回(huí)交予回收(shōu)单位(一般回收站可以回收(shōu)),锂(lǐ)电池对土(tǔ)地污染非常大(dà);携(xié)带时,注意放在随(suí)手可以开(kāi)门抛出车外的(de)位置,防(fáng)止在(zài)车内起火。

6.电池长时间(jiān)不(bú)用(yòng),存储电量一般在50%至(zhì)65%为适(shì)合的存储电(diàn)池的(de)电量区(qū)间。

7.电池(chí)空运也是很多飞友关心的(de)问题,电池能量在100Wh以下可(kě)以(yǐ)直接上飞机。有的飞友(yǒu)估计笑了(le),因为小悟标配的TB47电池(chí)的能量刚好设计(jì)为99.9Wh,但(dàn)也有的(de)纳闷了,因为选配的TB48电池的能量为129.96Wh,那怎么带?可参阅怎(zěn)么带飞机(jī)打(dǎ)飞的。

8.低温环境下使用(yòng)电池(原始使用温度范围:-10℃至40℃),电池内阻加大(dà)而导(dǎo)致电压骤降,使得容量减少,从而导致续(xù)航时间减少。所以使(shǐ)用前务必(bì)给电池充(chōng)满电再使(shǐ)用,即电芯(xīn)电压达到4.35V

在温度低于(yú)5℃时,电池(chí)使用需要(yào)在(zài)充满状态,,电芯的电压在4.2V以上,并且起飞前需要(yào)做好(hǎo)预热措施以及贴(tiē)保温贴。预热可以通过(guò)让飞(fēi)机在起飞时低空悬停一分钟左右或者用(yòng)预热(rè)仓(cāng)进行预热。具体注意事项可参阅(yuè)冬天(tiān)电(diàn)池怎么过冬。

另外,很多不知道电池完整(zhěng)充(chōng)放电的操作,或者没有意识要做完整充(chōng)放(fàng)电。还是拿小悟的电(diàn)池来(lái)说吧,电(diàn)池(chí)在(zài)经(jīng)过10个充放电循环之后,需要(yào)进行至少一次完整的充放电,对电量计算进行(háng)校准。

那(nà)放(fàng)电(diàn)呢?有两种:慢速放电和(hé)快速放电

①慢(màn)速放电:将电池(chí)安装(zhuāng)在飞行器当中(zhōng),开启电(diàn)池,静态放电知电池电量为5%以下或直至(zhì)电(diàn)池制动关闭(bì)。建议在这个放电过程当中不要去(qù)开启电机,尤其是电(diàn)机不带桨叶(yè)转动,会增加电机(jī)磨损。

②快速放电(diàn):将电池安装(zhuāng)在飞行器中,在室外飞行至(zhì)低电量报警(jǐng)病(bìng)自动降落后(hòu),不要关机(jī),继续放(fàng)电(diàn)至电池自动关闭。

目前(qián)行业(yè)中制约无人(rén)机的翱翔蓝(lán)天的一个因素就是续航(háng)能力(lì),而(ér)智(zhì)能电(diàn)池(chí)如果能进一步改(gǎi)进,比如通过优化电(diàn)量利用率或(huò)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)作业时间,前者可能(néng)对电池的续(xù)航能力的改变不(bú)是很大,但是(shì)后(hòu)者一旦能在使用(yòng)新的能源(yuán)之后并且能够将续航能力成倍提升,那无疑是跨越(yuè)性的进步。

另(lìng)外(wài),目前电池的(de)利用率过低,如(rú)果我们把智能电池的电路(lù)管理模块单(dān)独出来(lái),电芯单独出来(lái),那么是否当我(wǒ)们的电(diàn)池电芯损坏(huài)我们直(zhí)接更换电芯之后,把新的电芯跟原来(lái)的电路管(guǎn)理模块(kuài)可以一起(qǐ)再搭配使(shǐ)用呢?或者可以再细化到单个的电芯。

无(wú)人(rén)机智(zhì)能电池的革命,只是时(shí)间问题,大家一起期待吧!

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