Zakaj Smart BMS naredi razliko pri baterijskih vložkih za industrijske drone?

Avtor:Moč YIHANG Engineering Team | Proizvajalec baterij za industrijske UAV in drone | yihangpower.com

Neprestano poslušamo iste pritožbe integratorjev dronov in upravljavcev voznih parkov: vzemite popolnoma nov paket baterij, pravilno označite, sveže vzet iz škatle, ga priključite in še vedno opazujete, kako napetost močno pada med vzpenjanjem. Letalo zabrede, ESC se segreje in nihče na projektu ne zna pojasniti, zakaj.

Iz lastnih evidenc naMoč YIHANG, neobdelane celice so redko problem. Večino časa je bila specifikacija dokončana samo glede zmogljivosti, BMS pa je bil izbran naknadno, da se ujema s ceno. Ta pot deluje za pakete za hobije. Razpade na industrijskih ploščadih, kjer ena okvarjena baterija onemogoči celoten pregled ali tovorno operacijo za en dan.

Gradimo kompletnobaterija za drone, vgrajena v pametni BMSsklopi za inšpekcijska brezpilotna letala, kmetijska UAV in težka tovorna letala. Sledi tisto, kar smo se naučili iz resničnih projektov in ne iz teorije podatkovnih listov: kako prebrati specifikacije baterije tako, kot jih bere inženir, kako izbrati med LiPo, Li-ionskimi in poltrdnimi celicami, kaj pametni BMS dejansko naredi med letom in kaj je resnično potrebno za pošiljanje litijevih paketov po zraku brez težav s carino ali letalskimi prevozniki.

To je napisano za ljudi, ki dejansko kupujejo in vzdržujejo te pakete, ne za iskalnike. Če ste integrator, ki vas je opekla baterija, ki je izgledala prav na papirju in je odpovedala na terenu, vam bodo spodnji razdelki prihranili denar.

Branje ključnih specifikacij za industrijske baterije za drone

Kupci najprej primerjajo številke zmogljivosti in se tam ustavijo. Zmogljivost je pomembna, vendar je le ena od štirih natisnjenih vrednosti, ki odločajo o tem, ali paket preživi sezono dela na terenu.

Kapaciteta (mAh) vam pove, koliko energije nosi paket, pove pa tudi, koliko lastne teže dvigujete. Podvojitev zmogljivosti redko podvoji čas letenja na istem ogrodju letala, ker dodatna teža požre isti proračun potiska. Zmogljivost obravnavajte kot kompromis, ne cilj.

Napetost in S count neposredno poganjata obnašanje motorja. Paket 6S deluje pri nominalni napetosti 22,2 V in se polni do 25,2 V; paket 12S deluje pri 44,4 V in doseže vrh pri 50,4 V. Višja napetost pomeni nižji tok za enako moč, kar pomeni hladnejše ESC in tanjše ožičenje. Zato se težke dvižne ploščadi običajno premaknejo s 6S na 12S ali 14S, ko se povečujejo.

Neprekinjena stopnja C je vrednost, ki jo kupci najbolj napačno razumejo. Ocena 25C na paketu s 5.000 mAh obljublja neprekinjeno moč 125 A, vendar le pod preskusno temperaturo, ki jo določi proizvajalec. V poletnih terenskih razmerah pri 45 °C okolja dejanska dobavljiva številka pade. Ko ocenjujete dobavitelje, zahtevajte podatke o neprekinjeni hitrosti, testirane pri 45 °C, ne pri idealni laboratorijski sobni temperaturi, in vprašajte, kako je bila številka izmerjena, namesto da sprejmete nalepko.

Notranji upor, vrednost, ki je redko natisnjena, se kaže kot toplota pod obremenitvijo. Dva paketa z enako zmogljivostjo se lahko obnašata popolnoma različno pri 20 A vleki, če ima eden dvakrat večji notranji upor kot drugi. Pri dronih z visoko praznjenjem je nizek notranji upor vreden več kot nekaj sto dodatnih mAh.

In nikoli ne primerjajte paketov samo glede na zmogljivost med ponudniki. Izračunajte vatne ure, napetost, pomnoženo z amperskimi urami, in namesto tega primerjajte to številko. Paket 6S 10.000 mAh in paket 8S 7.500 mAh sta različna izdelka s podobno energijo in samo primerjava vatnih ur vam to pošteno pove.

Praktična opomba o postavljanju pravih vprašanj dobaviteljem. Ko od dobavitelja baterij za drone zahtevate ponudbo, so odgovori, ki jih dobite, enako dobri kot vprašanja, ki jih postavite. Vprašajte za krivuljo neprekinjene hitrosti pri 45 °C, vprašajte za notranjo upornost, izmerjeno na proizvodnem vzorcu in ne na laboratorijski enoti, in vprašajte, kako dobavitelj definira toleranco zmogljivosti, ali je paketu zagotovljeno, da bo zagotavljal nazivno zmogljivost v prvem ciklu ali po petdesetih ciklih. Dobavitelji, ki ne morejo pisno odgovoriti na ta tri vprašanja, vam običajno ponudijo hobi izdelek po industrijskih cenah.

Izbiranje med LiPo, Li-ionskimi in poltrdnimi celicami

Celična kemija mora slediti profilu letenja, ne prodajalcu. V delu industrijskih dronov vidimo tri praktične družine.

LiPo torbice ostanejo privzete za vse, kar vleče 15C ali več. Oddajajo tok brez padca napetosti, kar je pomembno med vzpenjanjem in korekcijo vetra. Kompromis je manjša energijska gostota in krajša koledarska življenjska doba, če jih slabo shranjujete.

Li-ionske cilindrične celice zmagajo na gostoti energije in življenjski dobi cikla za nizko praznjenje in dolgotrajno delo. Raziskovalna brezpilotna letala, ki eno uro križarijo z nizkim tokom, imajo neposredne koristi od kemije litij-ionov, več vatnih ur na kilogram. Ulov je v tem, da stalna visoka razelektritev povzroči segrevanje cilindričnih celic in potrebujejo več vzporednih celic, da dosežejo enak tok, kar hitro požre težo.

Poltrdne celice so novinec na trgu in najbolj vredne pozornosti. Nahajajo se med tekočim in trdnim elektrolitom, nudijo večjo energijsko gostoto kot LiPo in boljše varnostne rezerve pri prebadanju in termičnih preskusih. Vse več dolgotrajnih projektov nas sprašuje o poltrdnih baterijah za drone. Iskreno opozorilo je, da je tržno gradivo za poltrdno kemijo pogosto pretirano, saj navaja eno idealno številko učinkovitosti iz laboratorijskega diapozitiva. Vedno zahtevajte ocene neprekinjenega praznjenja, potrjene pri dejanskih delovnih temperaturah in vsaj 80-odstotno globino praznjenja, preden se zavežete.

Nekaj ​​osnovnih pravil, ki jih ponovimo vsaki stranki, brez posebnega vrstnega reda. Nikoli ne poskušajte sploščiti nabreklega paketa, takoj ga odstranite iz uporabe in ga pravilno zavrzite. Pričakujte približno 80 odstotkov uporabne zmogljivosti pri sobni temperaturi, ko uporabljate pakete pri 0 °C, in ustrezno načrtujte misije, namesto da ga odkrijete v zraku. Pakete shranjujte pri približno 40- do 60-odstotni napolnjenosti za dolge presledke med operacijami, nikoli popolnoma napolnjene in nikoli popolnoma izpraznjene.

Temperatura spremeni tudi izbiro kemije. Če vaše delovanje poteka v mrzlih podnebjih, litij-ionske in poltrdne kemije bolje držijo napetost pri nizkih temperaturah kot LiPo z visoko hitrostjo, ki otrdi in izgubi tok, ko je hladen. Če je vaše delovanje tropsko, visoka temperatura okolja pospeši staranje v vsaki kemiji, zato paket, ki je ocenjen na 25 °C v laboratorijskih pogojih, ne bo preživel svojih ocenjenih ciklov v 40 °C terenskih pogojih. Vprašajte dobavitelja, katero kemijo priporoča za vašo dejansko delovno temperaturo, ne za tisto v njihovi brošuri.

Praktične vloge integriranega pametnega BMS

Pametni BMS ni zaščitna plošča z daljšim imenom. Nenehno opazuje razmere v paketu in se med tem pogovarja s sistemom letenja.

Na ravni celične skupine spremlja napetost in temperaturo za vsako skupino posebej. Zdrav skupni odčitek 22,2 V na zemeljski postaji lahko prikrije eno šibko celico, ki vleče celotno skupino navzdol, in samo nadzor na skupino jo ujame, preden postane okvara med letom.

Na strani zaščite sproži milisekundno hitro zaustavitev toka med udarci propelerja ali blokado motorja. Pri nenadni okvari je ta hitrost razlika med pregorelim konektorjem in poškodovanim motorjem, ker drugače konektor postane začasna varovalka.

Na komunikacijski strani poroča natančno stanje napolnjenosti prek SMBus, CAN vodila ali UART. To je pomembnejše, kot se zaveda večina kupcev: kontrolor letenja načrtuje odločitve o vrnitvi domov in pristanku na podlagi dejanske preostale energije. Neumen paket pusti pilota ugibati in ugibanje je, kako se baterije vrnejo prazne.

Vsak pametni paket baterij za industrijske drone BMS, ki ga pošljemo, gre skozi testiranje komunikacijskega vmesnika pred dostavo, ker smo videli, da je preveč paketov odpovedalo na preskusni napravi, ki bi prestali preprosto preverjanje zmogljivosti. BMS se preveri glede natančnosti SOC, odzivnega časa pri napakah in stabilnosti komunikacije vodila, preden je paket odobren za dostavo.

Droni lahko letijo z osnovno neupravljano strojno opremo, temu nihče ne oporeka. Razlika je opozorilna. S pametnim BMS opazite degradirano celico, vročo skupino ali neuspešno povezavo, ki se razvija med leti. Brez njega odkrijete napako, ko napetost pade sredi misije in letalo pade pred točko pristanka.

Beleženje napak je funkcija, ki jo upravitelji voznih parkov začnejo ceniti šele po prvem incidentu. Ko je paket po trdem pristanku vrnjen, dnevnik vaši ekipi pove, ali se je baterija pravilno zaščitila, ali je pilot presegel meje praznjenja ali je bila okvara mehanska in ne električna. Brez tega zapisa postane vsak incident prepir med pilotom, vzdrževalno ekipo in dobaviteljem baterij.

Pametni baterijski sklop z integriranim BMS in komunikacijo

Zaščitne funkcije, ki jih morate imeti za baterijo UAV BMS

Delovanje različnih dronov zelo različno obremenjuje baterije. Brezpilotno letalo s svetlobno predstavo, ki leti s triminutnimi rafali, ima drugačne zahteve glede BMS kot tovorni UAV, ki vleče visok tok v dvajsetminutnih ciklih. Spodnje funkcije so tiste, za katere menimo, da so obvezne za industrijsko uporabo, in kaj vsaka dejansko počne na terenu:

Uravnoteženje celic si zasluži podrobnejši pregled, ker je to funkcija, ki je najpogosteje premalo prodana. Paketi, ki niso nikoli uravnoteženi, se počasi premikajo, najšibkejša celica prva doseže svojo mejo in celoten trop se je prisiljen predčasno ustaviti. Več kot sto ciklov je razlika med uravnoteženim in neuravnoteženim paketom lahko dvajset odstotkov uporabne zmogljivosti. To ni marketinška številka, to je tisto, kar merimo, ko se paketi vrnejo s polja.

 dron in baterija

Pravila za letalske pošiljke: UN38.3 in UN3480

Se sprašujete, ali lahko vaša industrijska litijeva baterija UAV potuje z letalskim tovorom? Kratek odgovor je pritrdilen, s priloženimi strogimi pravili o nevarnem blagu.

Vsaka litijeva baterija, poslana po zraku, mora prestati UN38.3, celoten nabor testov, ki zajema simulacijo nadmorske višine, termično kroženje, vibracije, mehanske udarce, kratek stik, udarce, prenapolnjenost in prisilno izpraznitev. Poročilo o preskusu UN38.3 izdelovalca celic ni samodejno veljavno za vaš sestavljen paket, paket po meri potrebuje lastno testiranje, razen če se celice in konfiguracija ujemajo z izvirnim obsegom certificiranja.

Razvrstitev je odvisna od načina dostave baterije. Samostojna razsuta pakiranja so razvrščena UN3480. Baterije, poslane nameščene v opremi ali pakirane skupaj z dronom, uporabljajo UN3481. Če se tega zmotite, bo letalski prevoznik ali špediter zavrnil pošiljko na okencu, včasih potem, ko je tovor že rezerviran.

Potrebovali boste tudi veljaven dokument SDS za baterijo in večina prevoznikov zahteva, da se paket pošlje pri 30 odstotkih ali manj napolnjenosti za potniška letala. Nekatere letalske družbe to dodatno zaostrijo, zato pred rezervacijo potrdite omejitev pri špediterju in ne pri vratih skladišča.

Letalski tovor litijevih baterij spada pod predpise IATA o nevarnem blagu, pravila pa se spreminjajo vsako leto. Če obseg vašega izvoza to opravičuje, naj vam dokumentacijo pripravi strokovnjak, saj lahko en sam manjkajoči certifikat zadrži pošiljko več dni in stane več kot samo certificiranje.

Embalaža je del, na katerega se večina tistih, ki izvozijo prvič, zmoti. Litijeve baterije potrebujejo trdno zunanjo embalažo, ki prestane preskus padca ZN, s celicami ali paketi, zaščitenimi pred kratkim stikom med prevozom, nameščenimi pokrovi priključkov in brez kovinskih predmetov v škatli. Letalski prevozniki in špediterji to preverjajo veliko strožje kot pred petimi leti in paket, ki preživi običajno potovanje kurirske službe, ne bo samodejno prestal pregleda nevarnega blaga.

Vzdrževanje in življenjska doba baterije

Kako se s paketom ravna med poleti, bolj kot nakupna cena odloča o njegovi dejanski ceni na misijo.

Polnite z ustreznim polnilnikom in profilom polnjenja, nikoli z naključnim uravnoteženim polnilnikom, nastavljenim na ugibano število celic. Polnite na požarno varnem mestu in nikoli ne puščajte polnilnega paketa brez nadzora, ne glede na to, kako dober je BMS.

Za življenjsko dobo se izogibajte običajnim popolnim praznjenjem. Plitki cikli, ki končajo lete z 20 do 30 odstotki preostale količine, merljivo podaljšajo življenjsko dobo paketa v primerjavi z vsakim letenjem do izklopa nizke napetosti. Vidimo, da dobro obdelana pakiranja v naši bazi strank zdržijo precej čez ocenjeno število ciklov, zlorabljena pakiranja pa zgodaj odpovejo z isto proizvodno serijo.

Sezonsko shranjevanje je še posebej pomembno za LiPo. Paket, ki je bil popolnoma napolnjen tri mesece, se razgradi opazno hitreje kot tisti, ki je bil shranjen pri napetosti shranjevanja. Če je vozni park pozimi v mirovanju, dajte pakete na polnjenje, jih označite in preverite napetost vsakih nekaj tednov.

Poltrdne celice, kjer imamo terenske podatke, se pri shranjevanju obnašajo bolje kot LiPo, vendar še vedno sledijo istim pravilom zdrave pameti. Kemija izboljša robove, ne odpravi potrebe po osnovni negi.

Spremljajte stroške baterije na uro letenja namesto cene na paket. Paket, ki stane dvajset odstotkov več, vendar zagotavlja trideset odstotkov več ciklov, je cenejša baterija v eni sezoni, pametni BMS, ki prepreči eno okvaro med letom, pa se povrne v enem samem incidentu. Kupci, ki se pogajajo samo o ceni na enoto, redno dobijo najdražjo baterijo na uro letenja.

Kako YIHANG razvija baterije za drone po meri

Začnemo iz letala, ne iz celice. Paket baterij za industrijske drone po meri je zasnovan glede na vašo resnično letalsko ovojnico in ni sestavljen iz celic, ki so na zalogi ta mesec.

Naš inženirski delovni tok poteka po določenem vrstnem redu: analiza povpraševanja po konični razelektritvi, ujemanje kemije celic, mehanska postavitev paketa, izbira konektorja, nastavitev zaščitnega praga BMS, nato preverjanje zmogljivosti in testiranje praznjenja pri polni obremenitvi, preden se karkoli pošlje.

Analiza vršnega toka je najpomembnejša, saj definira vse v smeri toka. Brezpilotno letalo za kartiranje, ki potuje z nizkim tokom, ima drugačne zahteve kot UAV za škropljenje pridelkov, ki med škropljenjem vleče visok tok, zato se zasnova paketa ustrezno spremeni.

Če je čas letenja prednostna naloga, naša serija baterij za drone z dolgo vzdržljivostjo zagotavlja od 20 do 40 odstotkov daljši čas letenja kot standardni paketi z enako nazivno zmogljivostjo, merjeno na istem ogrodju letala v enakih pogojih.

Za projekte s prilagojenimi ovojnicami napetosti, zmogljivosti ali fizičnih dimenzij delite svoje zahteve prek naše strani za povpraševanje. Naša inženirska ekipa pregleda parametre in predlaga primerne konfiguracije litijevih baterij za vašo platformo UAV.

Tipični projekti po meri, ki jih podpiramo, segajo od izdelave posameznega paketa prototipov za novo letalsko ogrodje do proizvodnih serij za uveljavljene flote. Dobavni roki se razlikujejo glede na razpoložljivost celic in zahteve glede testiranja, vendar vam damo pisni razpored s ponudbo, dokumentacija o dostavi pa vključuje poročilo o preskusu za vsak paket v naročilu. Ta papirologija ni vljudnost, to je tisto, kar bosta zahtevala vaš lastni oddelek za kakovost in vaša končna stranka.

Če nabavljate baterije za industrijske drone po meri z integriranim pametnim BMS za inšpekcijo, kmetijstvo ali tovorne naloge, se obrnite na YIHANG Power. Izvajamo simulacijo koničnega toka in validacijo obremenjene razelektritve za vaše dejanske pogoje letenja in to smo izvedli za stranke na petih celinah.

Še danes pošljite svoje zahteve glede napetosti, zmogljivosti in dimenzij. Prva tehnična razprava ne stane nič in vam bo povedala več o možnostih baterije kot teden dni branja podatkovnih listov.