De ce Smart BMS face diferența pentru pachetele de baterii de drone industriale?

Autor:Echipa YIHANG Power Engineering | Producător de baterii de drone și drone industriale | yihangpower.com

Continuăm să auzim aceeași plângere din partea integratorilor de drone și a operatorilor de flotă: luați un pachet de baterii nou-nouț, etichetați corect, proaspăt scos din cutie, conectați-l și veți în continuare să urmăriți scăderea tensiunii puternice în timpul urcării. Aeronava se blochează, ESC-ul este fierbinte și nimeni din proiect nu poate explica de ce.

Din propriile noastre înregistrări laPutere YIHANG, celulele brute sunt rareori problema. De cele mai multe ori, specificația a fost finalizată numai pe capacitate, iar BMS-ul a fost ales ulterior pentru a se potrivi cu un preț. Această rută funcționează pentru pachetele de hobby. Se destramă pe platformele industriale, unde o baterie defectă pune la pământ o întreagă inspecție sau o operațiune de marfă pentru ziua respectivă.

Construim completbaterie de dronă integrată cu smart-BMSansambluri pentru drone de inspecție, UAV-uri agricole și avioane de marfă grele. Ceea ce urmează este ceea ce am învățat din proiecte reale, mai degrabă decât din teoria foilor de date: cum să citim specificațiile bateriei așa cum le citește un inginer, cum să alegem între LiPo, Li-ion și celule semi-solide, ce face de fapt un BMS inteligent în timpul zborului și ce este nevoie cu adevărat pentru a livra pachete cu litiu pe calea aerului fără probleme vamale sau aeriene.

Acest lucru este scris pentru oamenii care cumpără și întrețin aceste pachete, nu pentru motoarele de căutare. Dacă sunteți un integrator care a fost ars de o baterie care a arătat bine pe hârtie și a eșuat în teren, secțiunile de mai jos vă vor economisi bani.

Citirea specificațiilor cheie pentru bateriile de drone industriale

Cumpărătorii compară mai întâi numerele de capacitate și se opresc aici. Capacitatea contează, dar este doar una dintre cele patru valori tipărite care decid dacă un pachet supraviețuiește unui sezon de muncă pe teren.

Capacitatea (mAh) vă spune câtă energie transportă pachetul, dar vă spune și câtă greutate moartă ridicați. Dublarea capacității rareori dublează timpul de zbor pe aceeași structură, deoarece greutatea suplimentară consumă același buget de tracțiune. Tratați capacitatea ca pe un compromis, nu ca pe o țintă.

Tensiunea și S count conduc direct comportamentul motorului. Un pachet 6S se află la 22,2 V nominal și se încarcă la 25,2 V; un pachet 12S rulează 44,4 V și atinge vârfuri la 50,4 V. O tensiune mai mare înseamnă un curent mai mic pentru aceeași putere, ceea ce înseamnă ESC-uri mai reci și cablaje mai subțiri. Acesta este motivul pentru care platformele de transport greu tind să se deplaseze de la 6S la 12S sau 14S pe măsură ce cresc.

Rata C continuă este valoarea pe care cumpărătorii o citesc cel mai greșit. O evaluare de 25C pe un pachet de 5.000 mAh promite o ieșire continuă de 125 A, dar numai sub temperatura de testare definită de producător. În condiții de câmp de vară la 45 °C ambiant, numărul real de livrabil scade. Când evaluați furnizorii, cereți date cu viteză continuă testate la 45 °C, nu la temperatura ideală a camerei de laborator și întrebați cum a fost măsurat numărul, în loc să acceptați autocolantul.

Rezistența internă, valoarea rar imprimată deloc, se arată ca căldură sub sarcină. Două pachete cu capacitate identică se pot comporta complet diferit la 20 A remiză dacă unul are rezistența internă dublă față de celălalt. Pentru dronele cu descărcare mare, rezistența internă scăzută valorează mai mult decât câteva sute de mAh în plus.

Și nu comparați niciodată pachetele numai după capacitate între furnizori. Calculați wați-oră, tensiunea înmulțită cu amperi-oră și comparați acea cifră. Un pachet 6S 10.000 mAh și un pachet 8S 7.500 mAh sunt produse diferite cu energie similară și doar comparația watt-oră vă spune asta sincer.

O notă practică despre adresarea întrebărilor corecte furnizorilor. Când solicitați o ofertă de la un furnizor de baterii de drone, răspunsurile pe care le primiți sunt la fel de bune ca și întrebările pe care le puneți. Solicitați curba de viteză continuă la 45 °C, cereți rezistența internă măsurată pe o probă de producție mai degrabă decât pe o unitate de laborator și întrebați cum definește furnizorul toleranța de capacitate, dacă pachetul este garantat să livreze capacitatea nominală la primul ciclu sau după cincizeci de cicluri. Furnizorii care nu pot răspunde în scris la aceste trei întrebări vă citează de obicei un produs hobby la prețuri industriale.

Alegerea între LiPo, Li-ion și celulele semi-solide

Chimia celulară ar trebui să urmeze profilul de zbor, nu vânzătorul. Vedem trei familii practice în lucrul cu drone industriale.

Celulele din pungă LiPo rămân implicite pentru orice desen 15C sau mai mare. Ele furnizează curent fără colaps de tensiune, ceea ce contează în timpul ascensiunii și corecției vântului. Compensația este o densitate mai mică de energie și o durată de viață mai scurtă dacă le depozitați prost.

Celulele cilindrice Li-ion câștigă din densitatea energiei și ciclul de viață pentru muncă de lungă durată și cu descărcare redusă. Dronele de sondaj care navighează la curent scăzut timp de o oră beneficiază direct de chimia cu ioni de litiu, mai mulți wați-oră pe kilogram. Problema este că descărcarea ridicată susținută face ca celulele cilindrice să se încălzească și au nevoie de mai multe celule paralele pentru a ajunge la același curent, care consumă rapid greutatea.

Celulele semi-solide sunt noile venite pe piață și cele care merită urmărite. Ele se află între electrolitul lichid și cel solid, oferind o densitate de energie mai mare decât LiPo și marje de siguranță mai bune în testele de puncție și termice. Un număr tot mai mare de proiecte de lungă durată ne întreabă despre opțiunile de baterii semi-solide pentru drone în mod specific. Avertismentul sincer este că materialul de marketing pentru chimia semisolidă este adesea exagerat, citând un număr de performanță ideal dintr-o diapozitivă de laborator. Solicitați întotdeauna valori nominale de descărcare continuă validate la temperaturi reale de funcționare și la cel puțin 80 la sută adâncimea de descărcare înainte de a vă angaja.

Câteva reguli de bază pe care le repetăm ​​fiecărui client, fără o anumită ordine. Nu încercați niciodată să aplatizați un pachet umflat, scoateți-l imediat din funcțiune și aruncați-l în mod corespunzător. Așteptați-vă la aproximativ 80% din capacitatea utilizabilă la temperatura camerei atunci când utilizați pachetele la 0 °C și planificați misiunile în consecință, în loc să o descoperiți în aer. Și depozitați pachetele la o încărcare de aproximativ 40 până la 60% pentru intervale lungi dintre operațiuni, niciodată încărcate complet și niciodată golite complet.

Temperatura schimbă, de asemenea, alegerea chimică în sine. Dacă operațiunea dumneavoastră funcționează în climate reci, chimiile Li-ion și semi-solide țin mai bine tensiunea la temperatură scăzută decât LiPo de mare viteză, care se rigidizează și pierde curentul furnizat atunci când este rece. Dacă operațiunea dvs. este tropicală, temperatura ambientală ridicată accelerează îmbătrânirea în orice substanță chimică, așa că un pachet care este evaluat la 25 °C în condiții de laborator nu își va îndeplini ciclurile nominale în condiții de teren de 40 °C. Întrebați furnizorul ce chimie recomandă pentru temperatura dvs. reală de funcționare, nu pentru cea din broșura lor.

Rolurile practice ale unui BMS inteligent integrat

Un BMS inteligent nu este o placă de protecție cu un nume mai lung. Urmărește în mod continuu condițiile din interiorul pachetului și vorbește cu sistemul de zbor în timp ce o face.

La nivel de grup de celule, urmărește tensiunea și temperatura pentru fiecare grup în mod individual. O citire totală sănătoasă de 22,2 V la stația de la sol poate ascunde o celulă slabă care trage în jos întregul pachet și doar monitorizarea pe grup o prinde înainte de a deveni o defecțiune în timpul zborului.

Pe partea de protecție, declanșează o oprire rapidă a curentului de milisecunde în timpul lovirii elicei sau blocării motorului. Într-o defecțiune bruscă, acea viteză este diferența dintre un conector ars și un motor deteriorat, pentru că altfel conectorul devine o siguranță improvizată.

Pe partea de comunicare, raportează starea exactă de încărcare prin SMBus, CAN bus sau UART. Acest lucru contează mai mult decât își dau seama majoritatea cumpărătorilor: controlorul de zbor planifică deciziile de întoarcere la domiciliu și de aterizare pe baza energiei reale rămase. Un pachet prost îl lasă pe pilot să ghicească, iar ghicitul este modul în care bateriile revin goale.

Fiecare pachet de baterii de dronă industrială inteligentă BMS pe care îl livrăm trece printr-o testare a interfeței de comunicare înainte de livrare, pentru că am văzut că prea multe pachete au eșuat pe bancă care ar fi trecut printr-o simplă verificare a capacității. BMS-ul este verificat pentru precizia SOC, timpul de răspuns la defecțiuni și stabilitatea comunicării cu magistrala înainte ca pachetul să fie eliberat pentru livrare.

Dronele pot zbura cu hardware de bază negestionat, nimeni nu contestă acest lucru. Diferența este avertizare. Cu un BMS inteligent, vedeți o celulă degradată, un grup fierbinte sau o conexiune eșuată care se dezvoltă în timpul zborurilor. Fără unul, descoperiți defecțiunea atunci când tensiunea se prăbușește la jumătatea misiunii și aeronava ajunge la punctul de aterizare.

Înregistrarea erorilor este caracteristica pe care managerii de flote încep să o pună în valoare abia după primul incident. Când un pachet este returnat după o aterizare puternică, jurnalul spune echipei dumneavoastră dacă bateria s-a protejat corect, dacă pilotul a depășit limitele de descărcare sau dacă defecțiunea a fost mai degrabă mecanică decât electrică. Fără această înregistrare, fiecare incident devine o ceartă între pilot, echipa de întreținere și furnizorul de baterii.

Baterie inteligentă cu BMS și comunicare integrate

Caracteristici de protecție obligatorii pentru BMS pentru bateriile UAV

O activitate diferită de drone stresează bateriile în mod foarte diferit. O dronă cu spectacol de lumină care zboară în rafale de trei minute are o cerință BMS diferită de un UAV de marfă care trage un curent ridicat pentru cicluri de douăzeci de minute. Funcțiile de mai jos sunt cele pe care le considerăm obligatorii pentru uz industrial și ceea ce face fiecare de fapt în domeniu:

Echilibrarea celulară merită o privire mai atentă, pentru că este funcția cel mai des vândută. Pachetele care nu sunt niciodată echilibrate se deplasează încet, cea mai slabă celulă își atinge prima limita, iar întregul pachet este forțat să se oprească devreme. Peste o sută de cicluri diferența dintre un pachet echilibrat și unul dezechilibrat poate fi de douăzeci la sută din capacitatea utilizabilă. Acesta nu este un număr de marketing, este ceea ce măsurăm atunci când pachetele se întorc de pe teren.

 dronă și baterie

Reguli de transport aerian: UN38.3 și UN3480

Vă întrebați dacă bateria dumneavoastră industrială cu litiu pentru UAV poate călători cu transportul aerian? Răspunsul scurt este da, cu reguli stricte pentru mărfuri periculoase atașate.

Fiecare baterie cu litiu transportată pe calea aerului trebuie să treacă de UN38.3, suita completă de teste care acoperă simularea altitudinii, ciclism termic, vibrații, șocuri mecanice, scurtcircuit, impact, supraîncărcare și descărcare forțată. Un raport de testare UN38.3 de la producătorul de celule nu este valabil automat pentru pachetul dvs. asamblat, un pachet personalizat are nevoie de propria testare, cu excepția cazului în care celulele și configurația se potrivesc cu domeniul de certificare original.

Clasificarea depinde de modul de livrare a bateriei. Pachetele vrac independente sunt clasificate UN3480. Bateriile livrate instalate în echipament sau ambalate împreună cu drona utilizează UN3481. Găsiți greșit și compania aeriană sau expeditorul de marfă va respinge expedierea la ghișeu, uneori după ce încărcătura a fost deja rezervată.

Veți avea nevoie, de asemenea, de un document SDS valabil pentru baterie, iar majoritatea transportatorilor solicită ca pachetul să fie expediat la o stare de încărcare de 30% sau mai mică pentru aeronavele de pasageri. Unele companii aeriene întăresc acest lucru și mai mult, așa că confirmați limita cu expeditorul înainte de a rezerva, mai degrabă decât la ușa depozitului.

Transportul aerian al bateriilor cu litiu este reglementat de Regulamentul IATA privind mărfurile periculoase, iar regulile se schimbă în fiecare an. Dacă volumul dvs. de export o justifică, puneți documentația întocmită de un specialist, deoarece un singur certificat lipsă poate reține o expediție zile întregi și poate costa mai mult decât certificarea în sine.

Ambalajul este partea greșită de majoritatea exportatorilor pentru prima dată. Bateriile cu litiu au nevoie de ambalaj exterior rigid care trece testul de cădere ONU, cu celulele sau pachetele protejate de scurtcircuit în timpul tranzitului, capacele terminale montate și fără obiecte metalice slăbite în cutie. Companiile aeriene și expeditorii inspectează acest lucru cu mult mai strict decât în ​​urmă cu cinci ani, iar un pachet care supraviețuiește unei călătorii normale de curierat nu va supraviețui automat unei inspecții de mărfuri periculoase.

Întreținerea bateriei și durata de viață

Modul în care un pachet este tratat între zboruri decide costul real pe misiune mai mult decât prețul de achiziție.

Încărcați cu încărcătorul și profilul de încărcare potrivite, niciodată un încărcător echilibrat aleatoriu setat la un număr de celule ghicit. Încărcați într-o locație protejată împotriva incendiilor și nu lăsați niciodată un pachet de încărcare nesupravegheat, indiferent cât de bun este BMS-ul.

Pentru ciclul de viață, evitați descărcările complete obișnuite. Ciclurile superficiale, care termină zborurile cu 20 până la 30 la sută rămase, prelungesc în mod măsurabil durata de viață a pachetului în comparație cu zborul până la oprirea de joasă tensiune de fiecare dată. Vedem că pachetele bine tratate în baza noastră de clienți au trecut cu mult peste numărul de cicluri nominal, iar cele abuzate eșuează devreme cu același lot de producție.

Stocarea sezonieră contează în special pentru LiPo. Un pachet depozitat complet încărcat timp de trei luni se degradează considerabil mai repede decât unul depozitat la tensiunea de stocare. Dacă flota este inactivă pentru iarnă, puneți pachetele la taxă de depozitare, etichetați-le și verificați tensiunea la fiecare câteva săptămâni.

Celulele semi-solide, unde avem date de câmp, se comportă mai bine în stocare decât LiPo, dar urmează aceleași reguli de bun simț. Chimia îmbunătățește marjele, nu elimină nevoia de îngrijire de bază.

Urmăriți costul bateriei pe oră de zbor în loc de prețul per pachet. Un pachet care costă cu douăzeci la sută mai mult, dar oferă cu treizeci la sută mai multe cicluri este o baterie mai ieftină pe parcursul unui sezon, iar un BMS inteligent care previne o eroare în timpul zborului se plătește singur într-un singur incident. Cumpărătorii care negociază doar prețul unitar ajung în mod regulat cu cea mai scumpă baterie pe oră de zbor.

Cum dezvoltă YIHANG soluții personalizate pentru baterii de drone

Pornim de la avion, nu de la celulă. Un pachet de baterii personalizat pentru dronă industrială este proiectat în jurul pachetului dvs. de zbor real, nu asamblat din orice celule sunt în stoc luna aceasta.

Fluxul nostru de lucru de inginerie se desfășoară într-o ordine fixă: analiza cererii de vârf de descărcare, potrivirea chimiei celulelor, aspectul pachetului mecanic, selecția conectorilor, reglarea pragului de protecție BMS, apoi verificarea capacității și testarea de descărcare completă înainte de livrare.

Analiza curentului de vârf contează cel mai mult, deoarece definește totul în aval. O dronă de cartografiere care navighează la curent scăzut are o cerință diferită de un UAV cu pulverizare a culturilor care trage un curent ridicat în timpul rulărilor de pulverizare, iar designul pachetului se modifică în consecință.

Pentru timpul de zbor ca prioritate, linia noastră de baterii de drone de lungă durată oferă o durată de zbor cu 20 până la 40 la sută mai mare decât pachetele standard de capacitate nominală identică, măsurate pe aceeași structură de avion, în aceleași condiții.

Pentru proiecte cu plicuri personalizate de tensiune, capacitate sau dimensiune fizică, împărtășiți cerințele dvs. prin pagina noastră de întrebări. Echipa noastră de ingineri analizează parametrii și propune configurații adecvate de baterie cu litiu pentru platforma dumneavoastră UAV.

Proiectele personalizate tipice pe care le susținem variază de la prototiparea unui singur pachet pentru o nouă structură de avion până la execuții de producție pentru flotele consacrate. Timpul de livrare variază în funcție de disponibilitatea celulei și de cerințele de testare, dar vă oferim un program scris împreună cu oferta, iar documentația de livrare include raportul de testare pentru fiecare pachet din comandă. Acea documentație nu este o curtoazie, este ceea ce va cere propriul departament de calitate și clientul final.

Dacă achiziționați pachete de baterii de drone industriale personalizate cu un BMS inteligent integrat pentru misiuni de inspecție, agricultură sau marfă, contactați YIHANG Power. Efectuăm simularea curentului de vârf și validarea descărcării încărcate pentru condițiile reale de zbor și am făcut-o pentru clienți de pe cinci continente.

Trimiteți astăzi cerințele dvs. de tensiune, capacitate și dimensiuni. Prima discuție tehnică nu costă nimic și vă va spune mai multe despre opțiunile de baterie decât o săptămână de citire a fișei de date.