Prečo je inteligentné BMS tým rozdielom v porovnaní s batériou pre priemyselné drony?

autor:YIHANG Sila Engineering Team | Výrobca priemyselných batérií UAV a dronov | yihangpower.com

Stále počúvame tú istú sťažnosť od integrátorov dronov a prevádzkovateľov flotíl: vezmite si úplne novú batériu, správne označenie, čerstvo vybalenú z krabice, zapojte ju a stále budete pozorovať prudké poklesy napätia počas vystupovania. Lietadlo zapadá, ESC beží a nikto z projektu nevie vysvetliť prečo.

Z vlastných záznamov naYIHANG Sila, surové bunky sú zriedka problémom. Väčšinu času bola špecifikácia dokončená iba na základe kapacity a BMS sa vybral potom, aby zodpovedal cene. Táto cesta funguje pre hobby balíčky. Rozpadá sa na priemyselných platformách, kde jedna zlyhaná batéria odôvodní celý deň inšpekcie alebo nákladnej operácie.

Staviame kompletneinteligentná batéria dronu integrovaná do BMSzostavy pre inšpekčné drony, poľnohospodárske UAV a ťažké nákladné lietadlá. Nasleduje to, čo sme sa naučili zo skutočných projektov a nie z teórie údajových listov: ako čítať špecifikácie batérie tak, ako ich číta inžinier, ako si vybrať medzi LiPo, Li-ion a polotuhými článkami, čo vlastne robí inteligentný BMS počas letu a čo je skutočne potrebné na prepravu lítiových balíkov letecky bez colných alebo leteckých problémov.

Toto je napísané pre ľudí, ktorí skutočne kupujú a udržiavajú tieto balíčky, nie pre vyhľadávače. Ak ste integrátorom, ktorého popálila batéria, ktorá na papieri vyzerala dobre a v teréne zlyhala, nižšie uvedené časti vám ušetria peniaze.

Čítanie kľúčových špecifikácií pre batérie priemyselných dronov

Kupujúci najprv porovnajú čísla kapacity a zastavia sa tam. Na kapacite záleží, ale je to len jedna zo štyroch tlačených hodnôt, ktoré rozhodujú o tom, či smečka prežije sezónu práce v teréne.

Kapacita (mAh) vám povie, koľko energie balenie nesie, ale tiež vám povie, koľko mŕtvej váhy zdvíhate. Zdvojnásobenie kapacity len zriedka zdvojnásobí čas letu na tom istom draku lietadla, pretože dodatočná hmotnosť zaberá rovnaký rozpočet. S kapacitou zaobchádzajte ako s kompromisom, nie s cieľom.

Napätie a počet S priamo riadia správanie motora. Akumulátor 6S má nominálne napätie 22,2 V a nabíja sa na 25,2 V; 12S pack beží 44,4 V a vrcholí pri 50,4 V. Vyššie napätie znamená nižší prúd pri rovnakom výkone, čo znamená chladnejšie ESC a tenšie vedenie. To je dôvod, prečo majú ťažké zdvíhacie plošiny tendenciu pohybovať sa z 6S na 12S alebo 14S, keď sa zväčšujú.

Nepretržitá sadzba C je hodnota, ktorú kupujúci najčastejšie nesprávne vnímajú. Hodnotenie 25 C na 5 000 mAh balení sľubuje nepretržitý výstup 125 A, ale iba pri testovacej teplote definovanej výrobcom. V letných poľných podmienkach pri okolitej teplote 45 °C reálne doručiteľné číslo klesá. Keď hodnotíte dodávateľov, požiadajte o údaje o kontinuálnom testovaní pri 45 °C, nie pri ideálnej laboratórnej teplote, a radšej sa spýtajte, ako bolo číslo zmerané, než akceptujte nálepku.

Vnútorný odpor, hodnota vytlačená len zriedka, sa prejavuje ako teplo pri zaťažení. Dva balíky s rovnakou kapacitou sa môžu pri ťahu 20 A správať úplne inak, ak jeden má dvojnásobný vnútorný odpor ako druhý. Pri dronoch s vysokým výbojom má nízky vnútorný odpor hodnotu viac ako pár stoviek mAh navyše.

A nikdy neporovnávajte balenia iba podľa kapacity medzi dodávateľmi. Vypočítajte watthodiny, napätie vynásobené ampérhodinami a namiesto toho porovnajte toto číslo. Balenie 6S 10 000 mAh a balenie 8S 7 500 mAh sú rôzne produkty s podobnou energiou a iba porovnanie vo watthodinách vám to úprimne povie.

Praktická poznámka o kladení správnych otázok dodávateľom. Keď si vyžiadate cenovú ponuku od dodávateľa batérií pre drony, odpovede, ktoré dostanete, sú len také dobré, aké dobré sú vaše otázky. Požiadajte o krivku spojitej rýchlosti pri 45 °C, požiadajte o vnútorný odpor nameraný na výrobnej vzorke, a nie na laboratórnej jednotke, a opýtajte sa, ako dodávateľ definuje toleranciu kapacity, či je zaručené, že balenie dodá menovitý výkon pri prvom cykle alebo po päťdesiatich cykloch. Dodávatelia, ktorí nevedia odpovedať na tieto tri otázky písomne, vám zvyčajne ponúkajú hobby produkt za priemyselné ceny.

Výber medzi LiPo, Li-ion a polotuhými článkami

Chémia buniek by sa mala riadiť letovým profilom, nie predajcom. V práci priemyselných dronov vidíme tri praktické rodiny.

Vreckové články LiPo zostávajú predvolené pre čokoľvek s teplotou 15 C alebo vyššou. Dodávajú prúd bez kolapsu napätia, čo je dôležité pri stúpaní a korekcii vetra. Kompromisom je nižšia hustota energie a kratšia životnosť kalendára, ak ich zle skladujete.

Li-ion cylindrické články vynikajú hustotou energie a životnosťou cyklu pre prácu s nízkym vybíjaním a dlhou životnosťou. Prieskumné drony, ktoré sa hodinu plavia pri nízkom prúde, ťažia priamo z lítium-iónovej chémie, teda viac watthodín na kilogram. Háčik je v tom, že pri dlhodobom vysokom vybíjaní sa valcové články zahrievajú a potrebujú viac paralelných článkov, aby dosiahli rovnaký prúd, ktorý rýchlo zaberá na váhe.

Polotuhé články sú novinkou na trhu a tie sa najviac oplatí sledovať. Sedia medzi tekutým a pevným elektrolytom, ponúkajú vyššiu hustotu energie ako LiPo a lepšie bezpečnostné rezervy pri prepichnutí a tepelných testoch. Rastúci počet projektov s dlhou výdržou sa nás konkrétne pýta na polotuhé batérie pre drony. Úprimnou výhradou je, že marketingový materiál pre polotuhú chémiu je často prehnaný a uvádza jedno ideálne číslo výkonu z laboratórnej snímky. Predtým, ako sa zaviažete, vždy požiadajte o hodnotenie nepretržitého vybíjania overené pri skutočných prevádzkových teplotách a najmenej 80 percent hĺbke vybitia.

Každému zákazníkovi opakujeme niekoľko základných pravidiel v žiadnom konkrétnom poradí. Nikdy sa nepokúšajte sploštiť nafúknutý obal, okamžite ho vyraďte z prevádzky a riadne zlikvidujte. Očakávajte zhruba 80 percent využiteľnej kapacity pri izbovej teplote pri prevádzke balíkov pri 0 °C a podľa toho plánujte misie namiesto objavovania vo vzduchu. A skladujte balenia pri 40 až 60 percentnom nabití pre dlhé prestávky medzi operáciami, nikdy nie úplne nabité a nikdy úplne nevybité.

Teplota tiež mení samotný výber chémie. Ak vaša prevádzka beží v chladnom podnebí, lítium-iónové a polotuhé chemikálie udržujú napätie pri nízkej teplote lepšie ako vysokorýchlostné LiPo, ktoré stuhne a za studena stráca dodávaný prúd. Ak je vaša prevádzka tropická, vysoká okolitá teplota urýchľuje starnutie v každej chémii, takže balenie, ktoré je dimenzované na laboratórne podmienky 25 °C, neprežije svoje menovité cykly pri 40 °C v teréne. Opýtajte sa dodávateľa, ktorú chémiu odporúčajú pre vašu skutočnú prevádzkovú teplotu, nie pre tú v ich brožúre.

Praktické úlohy integrovaného inteligentného BMS

Smart BMS nie je ochranná doska s dlhším názvom. Nepretržite sleduje podmienky vo vnútri balenia a pri tom hovorí s letovým systémom.

Na úrovni bunkovej skupiny sleduje napätie a teplotu pre každú skupinu individuálne. Zdravé celkové napätie 22,2 V na pozemnej stanici môže skryť jednu slabú bunku, ktorá ťahá celé balenie dole, a iba monitorovanie v rámci skupiny ju zachytí skôr, ako dôjde k poruche počas letu.

Na strane ochrany spúšťa milisekundové vypnutie prúdu počas nárazu vrtule alebo zablokovania motora. Pri náhlej poruche je táto rýchlosť rozdielom medzi prasknutým konektorom a poškodeným motorom, pretože inak sa konektor stane provizórnou poistkou.

Na strane komunikácie hlási presný stav nabitia cez SMBus, CAN bus alebo UART. Na tom záleží viac, ako si väčšina kupujúcich uvedomuje: letový ovládač plánuje rozhodnutia o návrate domov a pristátí na základe skutočnej zostávajúcej energie. Hlúpy balík necháva pilota hádať a hádajte, ako sa batérie vrátia vybité.

Každá inteligentná batéria BMS pre priemyselné drony, ktorú dodávame, prechádza testovaním komunikačného rozhrania pred dodaním, pretože sme videli, že na pracovisku zlyhalo príliš veľa balení, ktoré by prešli jednoduchou kontrolou kapacity. BMS je skontrolovaný na presnosť SOC, čas odozvy na poruchu a stabilitu zbernicovej komunikácie predtým, ako je balík uvoľnený na doručenie.

Drony môžu lietať so základným nespravovaným hardvérom, to nikto nespochybňuje. Rozdiel je varovanie. S inteligentným BMS vidíte degradovanú bunku, horúcu skupinu alebo zlyhávajúce spojenie rozvíjajúce sa počas letov. Bez toho zistíte chybu, keď sa napätie v polovici misie zrúti a lietadlo klesne tesne pred bod pristátia.

Zaznamenávanie chýb je vlastnosť, ktorú manažéri vozového parku začínajú oceňovať až po prvom incidente. Keď sa balík po tvrdom pristátí vráti späť, denník povie vášmu tímu, či sa batéria chránila správne, či pilot prekročil limity vybitia alebo či bola porucha skôr mechanická ako elektrická. Bez tohto záznamu sa každý incident stane hádkou medzi pilotom, údržbárom a dodávateľom batérie.

Inteligentná batéria s integrovaným BMS a komunikáciou

Nevyhnutné ochranné funkcie pre UAV batérie BMS

Rôzne práce s dronmi zaťažujú batérie veľmi odlišne. Dron so svetelnou show lietajúci v trojminútových dávkach má iné požiadavky na BMS ako nákladný UAV ťahajúci vysoký prúd počas dvadsaťminútových cyklov. Nižšie uvedené funkcie sú tie, ktoré považujeme za povinné pre priemyselné použitie, a čo každá z nich skutočne robí v teréne:

Vyvažovanie buniek si zaslúži bližší pohľad, pretože je to funkcia, ktorá sa najčastejšie predáva. Balíky, ktoré nie sú nikdy vyvážené, sa pomaly posúvajú, najslabšia bunka narazí na svoj limit ako prvá a celý balík je nútený predčasne zastaviť. Viac ako sto cyklov môže byť rozdiel medzi vyváženým a nevyváženým balením dvadsať percent využiteľnej kapacity. To nie je marketingové číslo, je to to, čo meriame, keď sa balenia vrátia z poľa.

 dron a batéria

Pravidlá leteckej prepravy: UN38.3 a UN3480

Zaujíma vás, či vaša priemyselná lítiová batéria UAV môže cestovať letecky? Krátka odpoveď je áno, s prísnymi pravidlami pre nebezpečný tovar.

Každá lítiová batéria prepravovaná letecky musí prejsť UN38.3, úplným testovacím balíkom pokrývajúcim simuláciu nadmorskej výšky, tepelné cyklovanie, vibrácie, mechanické otrasy, skrat, náraz, prebitie a nútené vybitie. Správa o teste UN38.3 od výrobcu článkov nie je automaticky platná pre váš zostavený balík, vlastný balík potrebuje vlastné testovanie, pokiaľ články a konfigurácia nezodpovedajú pôvodnému rozsahu certifikácie.

Klasifikácia závisí od toho, ako sa batéria dodáva. Samostatné voľné balenia sú klasifikované UN3480. Batérie dodávané nainštalované v zariadení alebo zabalené spolu s dronom používajú UN3481. Pomýlite si to a letecká spoločnosť alebo špeditér odmietne zásielku pri prepážke, niekedy potom, čo už bol náklad zarezervovaný.

Budete tiež potrebovať platný dokument SDS pre batériu a väčšina dopravcov vyžaduje, aby bol balík odoslaný na 30 percent alebo menej pre osobné lietadlá. Niektoré letecké spoločnosti to ešte sprísňujú, preto si pred rezerváciou overte limit u dopravcu, a nie pri dverách skladu.

Letecká preprava lítiových batérií podlieha predpisom IATA pre nebezpečný tovar a pravidlá sa každý rok menia. Ak to váš objem exportu odôvodňuje, nechajte si dokumentáciu pripraviť špecialistovi, pretože jeden chýbajúci certifikát môže zásielku držať niekoľko dní a stojí viac ako samotná certifikácia.

Balenie je tou časťou, v ktorej sa prví vývozcovia mýlia. Lítiové batérie potrebujú pevný vonkajší obal, ktorý prejde pádovým testom OSN, s článkami alebo obalmi chránenými pred skratom počas prepravy, nasadenými krytmi svoriek a bez voľných kovových predmetov v krabici. Letecké spoločnosti a špeditéri to kontrolujú oveľa prísnejšie ako pred piatimi rokmi a balík, ktorý prežije bežnú cestu kuriérom, neprežije automaticky kontrolu nebezpečného tovaru.

Údržba batérie a životnosť

Spôsob, akým sa s balíkom zaobchádza medzi letmi, rozhoduje o jeho skutočných nákladoch na misiu viac ako nákupná cena.

Nabíjajte pomocou zodpovedajúcej nabíjačky a profilu nabíjania, nikdy nie náhodnou nabíjačkou nastavenou na uhádnutý počet článkov. Nabíjajte na bezpečnom mieste a nikdy nenechávajte nabíjaciu súpravu bez dozoru, bez ohľadu na to, aký dobrý je BMS.

Kvôli životnosti cyklu sa vyhnite zvyčajnému úplnému vybitiu. Plytké cykly, končiace lety s 20 až 30 percentami zostávajúcich, merateľne predlžujú životnosť balenia v porovnaní s lietaním vždy po odpojení nízkeho napätia. Vidíme, že dobre ošetrené balenia u našej zákazníckej základne vydržia výrazne za hranicou stanoveného počtu cyklov a zneužívané balenia zlyhajú skôr s rovnakou výrobnou šaržou.

Sezónne skladovanie je dôležité najmä pre LiPo. Balenie skladované plne nabité počas troch mesiacov sa degraduje výrazne rýchlejšie ako balenie skladované pri skladovacom napätí. Ak je vozový park v zime nečinný, vložte balíky do úložného priestoru, označte ich a každých pár týždňov skontrolujte napätie.

Polotuhé bunky, kde máme údaje z poľa, sa pri ukladaní správajú lepšie ako LiPo, ale stále dodržiavajú rovnaké pravidlá zdravého rozumu. Chémia zlepšuje marže, neodstraňuje potrebu základnej starostlivosti.

Sledujte cenu batérie za letovú hodinu namiesto ceny za balenie. Balík, ktorý stojí o dvadsať percent viac, ale poskytuje o tridsať percent viac cyklov, je lacnejšia batéria počas sezóny a inteligentné BMS, ktoré zabráni jednému zlyhaniu počas letu, sa vyplatí pri jedinom incidente. Kupujúci, ktorí zjednávajú iba jednotkovú cenu, pravidelne končia s najdrahšou batériou za nalietanú hodinu.

Ako YIHANG vyvíja vlastné riešenia batérií pre drony

Začíname z lietadla, nie z cely. Vlastná batéria pre priemyselné drony je navrhnutá okolo vašej skutočnej letovej obálky, nie je zostavená z akýchkoľvek článkov, ktoré sú tento mesiac na sklade.

Náš inžiniersky pracovný postup prebieha v pevnom poradí: analýza dopytu po špičkovom vybití, prispôsobenie chémie článkov, usporiadanie mechanického balenia, výber konektora, ladenie prahovej hodnoty ochrany BMS, potom overenie kapacity a testovanie plného vybitia pred odoslaním čohokoľvek.

Analýza špičkového prúdu je najdôležitejšia, pretože definuje všetko po prúde. Mapovací dron jazdiaci pri nízkom prúde má iné požiadavky ako UAV na postrekovanie plodín, ktoré čerpá vysoký prúd počas rozprašovania, a podľa toho sa mení aj dizajn balenia.

Pokiaľ ide o čas letu ako prioritu, naša batéria pre drony s dlhou výdržou poskytuje o 20 až 40 percent dlhšiu dobu letu ako štandardné balenia s rovnakou menovitou kapacitou, merané na rovnakom draku lietadla za rovnakých podmienok.

Pre projekty s vlastným napätím, kapacitou alebo obálkami fyzických rozmerov sa podeľte o svoje požiadavky prostredníctvom našej stránky dopytu. Náš inžiniersky tím kontroluje parametre a navrhuje vhodné konfigurácie lítiových batérií pre vašu platformu UAV.

Typické zákazkové projekty, ktoré podporujeme, siahajú od prototypovania jedného balenia pre nový drak až po výrobné série pre zavedené flotily. Dodacie lehoty sa líšia v závislosti od dostupnosti buniek a požiadaviek na testovanie, ale poskytneme vám písomný harmonogram s cenovou ponukou a dokumentácia o dodaní obsahuje správu o teste pre každý balík v objednávke. To, že papierovanie nie je zdvorilosť, je to, čo si vyžiada vaše vlastné oddelenie kvality a váš koncový zákazník.

Ak získavate vlastné priemyselné batérie pre drony s integrovaným inteligentným BMS pre inšpekcie, poľnohospodárstvo alebo nákladné misie, obráťte sa na YIHANG Power. Prevádzkujeme simuláciu špičkového prúdu a overenie zaťaženého vybitia pre vaše skutočné letové podmienky a urobili sme to pre zákazníkov na piatich kontinentoch.

Pošlite svoje požiadavky na napätie, kapacitu a rozmery ešte dnes. Prvá technická diskusia nič nestojí a o možnostiach batérie vám povie viac ako týždeň čítania údajového listu.