چرا Smart BMS همه تفاوت را برای بسته‌های باتری پهپادهای صنعتی ایجاد می‌کند؟

نویسنده:تیم مهندسی برق YIHANG | تولید کننده باتری پهپاد و پهپاد صنعتی | yihangpower.com

ما همچنان همین شکایت را از یکپارچه‌سازان پهپادها و اپراتورهای ناوگان می‌شنویم: یک بسته باتری کاملاً جدید، برچسب‌گذاری صحیح، تازه از جعبه بردارید، آن را وصل کنید، و همچنان شاهد کاهش شدید ولتاژ در هنگام صعود هستید. هواپیما غرق می شود، ESC داغ می شود و هیچ کس در پروژه نمی تواند دلیل آن را توضیح دهد.

از سوابق خودمان درقدرت YIHANGسلول های خام به ندرت مشکل ساز هستند. بیشتر اوقات، مشخصات صرفاً بر اساس ظرفیت نهایی می شد و BMS پس از آن برای مطابقت با قیمت انتخاب می شد. این مسیر برای بسته های سرگرمی کار می کند. در پلتفرم‌های صنعتی از هم می‌پاشد، جایی که یک باتری از کار افتاده، کل بازرسی یا عملیات محموله‌ای را برای روز متوقف می‌کند.

کامل می سازیمباتری پهپاد یکپارچه با BMS هوشمندمجموعه هایی برای پهپادهای بازرسی، پهپادهای کشاورزی و هواپیماهای باری سنگین. آنچه در ادامه می‌آید چیزی است که ما از پروژه‌های واقعی به جای تئوری برگه اطلاعات آموخته‌ایم: نحوه خواندن مشخصات باتری به روشی که مهندس آنها را می‌خواند، نحوه انتخاب بین سلول‌های LiPo، Li-ion و نیمه جامد، آنچه که یک BMS هوشمند واقعاً در اواسط پرواز انجام می‌دهد، و آنچه واقعاً برای ارسال بسته‌های لیتیوم از طریق هوا بدون مشکل گمرکی یا خطوط هوایی لازم است.

این برای افرادی نوشته شده است که واقعاً این بسته ها را خریداری و نگهداری می کنند، نه برای موتورهای جستجو. اگر شما یک ادغام‌کننده هستید که توسط باتری که روی کاغذ درست به نظر می‌رسید سوخته‌اید و در میدان شکست خورده‌اید، بخش‌های زیر باعث صرفه‌جویی در هزینه شما می‌شود.

خواندن مشخصات کلیدی برای باتری های پهپادهای صنعتی

خریداران ابتدا اعداد ظرفیت را مقایسه می کنند و در آنجا متوقف می شوند. ظرفیت مهم است، اما تنها یکی از چهار مقدار چاپ شده است که تصمیم می‌گیرد که آیا یک بسته در یک فصل کار میدانی زنده بماند یا خیر.

ظرفیت (mAh) به شما می گوید که بسته چقدر انرژی دارد، اما همچنین به شما می گوید که چقدر وزنه مرده را بلند می کنید. دو برابر شدن ظرفیت به ندرت زمان پرواز را در یک بدنه یکسان دو برابر می کند، زیرا وزن اضافی به همان بودجه رانش می خورد. با ظرفیت به عنوان یک مبادله نگاه کنید، نه یک هدف.

ولتاژ و تعداد S رفتار موتور را مستقیماً هدایت می کنند. یک بسته 6S در ولتاژ اسمی 22.2 ولت قرار دارد و تا 25.2 ولت شارژ می شود. یک بسته 12S با ولتاژ 44.4 ولت و حداکثر ولتاژ 50.4 ولت است. به همین دلیل است که پلتفرم‌های سنگین با افزایش مقیاس از 6S به 12S یا 14S حرکت می‌کنند.

نرخ C مستمر ارزشی است که خریداران بیشتر از همه اشتباه می‌خوانند. درجه حرارت 25 درجه سانتیگراد در یک بسته 5000 میلی آمپر ساعتی نوید خروجی مداوم 125 A را می دهد، اما فقط تحت دمای تست تعریف شده توسط سازنده. در شرایط مزرعه تابستانی در دمای 45 درجه سانتیگراد، تعداد واقعی قابل تحویل کاهش می یابد. هنگامی که تامین کنندگان را ارزیابی می کنید، داده های نرخ پیوسته را که در دمای 45 درجه سانتیگراد تست شده اند، نه در دمای اتاق آزمایشگاهی ایده آل، بخواهید و به جای پذیرش برچسب، بپرسید که چگونه عدد اندازه گیری شده است.

مقاومت داخلی، مقداری که به ندرت چاپ می شود، به صورت گرما تحت بار نشان داده می شود. دو بسته با ظرفیت یکسان می توانند در قرعه کشی 20 A به طور کاملاً متفاوت رفتار کنند اگر یکی دو برابر مقاومت داخلی دیگری داشته باشد. برای پهپادهای با دشارژ بالا، مقاومت داخلی کم ارزش بیش از چند صد میلی آمپر ساعت اضافی دارد.

و هرگز بسته ها را به تنهایی از نظر ظرفیت در بین فروشندگان مقایسه نکنید. وات ساعت، ولتاژ ضرب در آمپر ساعت را محاسبه کنید و در عوض آن رقم را مقایسه کنید. یک بسته 10000 میلی آمپر ساعتی 6S و یک بسته 7500 میلی آمپر ساعتی 8S محصولات مختلف با انرژی مشابه هستند و فقط مقایسه وات-ساعت صادقانه به شما می گوید.

یک نکته کاربردی در مورد پرسیدن سؤالات درست از تأمین کنندگان. وقتی از یک تامین کننده باتری هواپیماهای بدون سرنشین قیمت درخواست می کنید، پاسخ هایی که می گیرید به اندازه سوالاتی است که می پرسید. منحنی نرخ پیوسته را در 45 درجه سانتیگراد بخواهید، مقاومت داخلی اندازه گیری شده در نمونه تولیدی را بجای واحد آزمایشگاهی بپرسید، و بپرسید که چگونه تامین کننده تحمل ظرفیت را تعریف می کند، آیا بسته تضمین شده است که ظرفیت نامی را در اولین چرخه یا بعد از 50 چرخه تحویل دهد. تامین کنندگانی که نمی توانند به صورت کتبی به این سه سوال پاسخ دهند، معمولاً یک محصول سرگرمی را با قیمت های صنعتی به شما پیشنهاد می کنند.

انتخاب بین سلول‌های LiPo، Li-ion و نیمه جامد

شیمی سلولی باید از مشخصات پرواز پیروی کند نه فروشنده. سه خانواده کاربردی را در کار پهپادهای صنعتی می بینیم.

سلول‌های کیسه‌ای LiPo پیش‌فرض برای هر چیزی که دمای ۱۵ درجه سانتی‌گراد یا بالاتر دارد، باقی می‌ماند. آنها جریان را بدون فروپاشی ولتاژ ارائه می دهند، که در هنگام صعود و اصلاح باد اهمیت دارد. اگر آنها را بد ذخیره کنید، تراکم انرژی کمتر و عمر تقویم کوتاه‌تر است.

سلول‌های استوانه‌ای لیتیوم یونی بر روی چگالی انرژی و عمر چرخه‌ای برای کار با دشارژ کم و طولانی مدت برنده می‌شوند. پهپادهای پیمایشی که با جریان کم به مدت یک ساعت حرکت می‌کنند، مستقیماً از شیمی لیتیوم-یون بهره می‌برند، وات-ساعت بیشتری در هر کیلوگرم. نکته مهم این است که تخلیه زیاد مداوم سلول‌های استوانه‌ای را گرم می‌کند و برای رسیدن به جریان مشابه به سلول‌های موازی بیشتری نیاز دارند که به سرعت وزن را کاهش می‌دهد.

سلول های نیمه جامد تازه وارد بازار هستند و ارزش تماشا را دارند. آنها بین الکترولیت مایع و جامد قرار می گیرند و چگالی انرژی بالاتری نسبت به LiPo و حاشیه ایمنی بهتر در تست های سوراخ و حرارت ارائه می دهند. تعداد فزاینده ای از پروژه های طولانی مدت از ما در مورد گزینه های باتری پهپاد نیمه جامد به طور خاص سؤال می کنند. هشدار صادقانه این است که مواد بازاریابی برای شیمی نیمه جامد اغلب اغراق آمیز است و یک عدد عملکرد ایده آل را از یک اسلاید آزمایشگاهی ذکر می کند. همیشه قبل از شروع، درجه‌بندی دبی‌های مداوم را درخواست کنید که در دمای واقعی کارکرد و حداقل 80 درصد عمق دبی تأیید شده باشند.

چند قانون اساسی که برای هر مشتری تکرار می کنیم، بدون ترتیب خاصی. هرگز سعی نکنید یک بسته متورم را صاف کنید، بلافاصله آن را از سرویس خارج کنید و به درستی دور بیندازید. زمانی که بسته‌ها را در دمای 0 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنید، تقریباً 80 درصد از ظرفیت قابل استفاده در دمای اتاق را انتظار داشته باشید و به‌جای کشف آن در هوا، مأموریت‌ها را بر این اساس برنامه‌ریزی کنید. و بسته ها را با حدود 40 تا 60 درصد شارژ برای فواصل طولانی بین عملیات، هرگز شارژ کامل و هرگز تخلیه کامل ذخیره کنید.

دما همچنین خود انتخاب شیمی را تغییر می دهد. اگر عملیات شما در آب و هوای سرد اجرا می شود، شیمی لیتیوم یون و نیمه جامد ولتاژ را در دمای پایین بهتر از LiPo با نرخ بالا نگه می دارند، که در زمان سرد، سفت شده و جریان قابل تحویل را از دست می دهد. اگر عملیات شما گرمسیری است، دمای بالای محیط پیری را در هر شیمی تسریع می‌کند، بنابراین بسته‌ای که در شرایط آزمایشگاهی ۲۵ درجه سانتی‌گراد رتبه‌بندی شده باشد، چرخه‌های رتبه‌بندی‌شده خود را در شرایط مزرعه ۴۰ درجه سانتی‌گراد انجام نخواهد داد. از تامین کننده بپرسید که کدام شیمی را برای دمای عملیاتی واقعی شما توصیه می کند، نه برای چیزی که در بروشور آنها وجود دارد.

نقش های عملی یک BMS هوشمند یکپارچه

یک BMS هوشمند یک برد حفاظتی با نام طولانی تر نیست. به طور مداوم شرایط داخل بسته را مشاهده می کند و در حین انجام آن با سیستم پرواز صحبت می کند.

در سطح گروه سلولی، ولتاژ و دما را برای هر گروه به صورت جداگانه دنبال می کند. خواندن سالم 22.2 ولت در ایستگاه زمینی می‌تواند یک سلول ضعیف را پنهان کند که کل بسته را به پایین می‌کشد، و فقط نظارت هر گروه آن را قبل از شکست در حین پرواز می‌گیرد.

در قسمت حفاظتی، در هنگام ضربات پروانه یا قفل شدن موتور باعث خاموش شدن جریان سریع میلی‌ثانیه‌ای می‌شود. در یک خطای ناگهانی، آن سرعت تفاوت بین کانکتور سوخته و موتور آسیب دیده است، زیرا در غیر این صورت کانکتور به یک فیوز موقت تبدیل می شود.

در بخش ارتباطی، وضعیت دقیق شارژ را از طریق SMBus، CAN bus یا UART گزارش می‌کند. این موضوع بیشتر از آن چیزی است که خریداران متوجه می شوند: کنترل پرواز تصمیمات بازگشت به خانه و فرود را بر اساس انرژی باقیمانده واقعی برنامه ریزی می کند. یک بسته گنگ خلبان را در حال حدس زدن رها می کند، و حدس زدن این است که چگونه باتری ها خالی می شوند.

هر بسته باتری پهپاد صنعتی هوشمند BMS که ارسال می‌کنیم، آزمایش رابط ارتباطی قبل از تحویل را انجام می‌دهد، زیرا ما شاهد شکست تعداد زیادی بسته روی نیمکت بوده‌ایم که می‌توانست یک بررسی ظرفیت ساده را پشت سر بگذارد. قبل از اینکه بسته برای تحویل پاک شود، BMS از نظر دقت SOC، زمان پاسخ به خطا و پایداری ارتباط اتوبوس بررسی می شود.

هواپیماهای بدون سرنشین می‌توانند با سخت‌افزار مدیریت‌نشده اولیه پرواز کنند، هیچ‌کس این را رد نمی‌کند. تفاوت هشدار است. با یک BMS هوشمند، یک سلول تخریب شده، یک گروه داغ یا یک اتصال ناکارآمد را می بینید که در پروازها ایجاد می شود. بدون آن، هنگامی که ولتاژ در اواسط ماموریت سقوط می کند و هواپیما از نقطه فرود پایین می آید، عیب را کشف می کنید.

ثبت خطاها ویژگی‌هایی است که مدیران ناوگان فقط پس از اولین حادثه ارزش گذاری می‌کنند. وقتی یک بسته پس از فرود سخت برگردانده می‌شود، گزارش به تیم شما می‌گوید که آیا باتری به درستی از خود محافظت کرده است، آیا خلبان از محدودیت‌های تخلیه فراتر رفته است یا اینکه خرابی مکانیکی بوده است تا الکتریکی. بدون آن سابقه، هر حادثه به بحثی بین خلبان، خدمه تعمیر و نگهداری و تامین کننده باتری تبدیل می شود.

بسته باتری هوشمند با BMS و ارتباطات یکپارچه

ویژگی های حفاظتی ضروری برای BMS باتری پهپاد

کار با پهپادهای مختلف به طور بسیار متفاوتی بر باتری ها فشار می آورد. یک پهپاد نمایش نور که سه دقیقه پرواز می کند، نیاز به BMS متفاوتی نسبت به پهپاد باری دارد که جریان بالایی را برای سیکل های بیست دقیقه ای می کشد. توابع زیر آنهایی هستند که ما برای مصارف صنعتی اجباری می دانیم و هر کدام در این زمینه واقعاً چه کاری انجام می دهند:

توازن سلولی سزاوار نگاهی دقیق تر است، زیرا عملکردی است که اغلب کم فروش می شود. بسته هایی که هرگز متعادل نیستند به آرامی جابجا می شوند، ضعیف ترین سلول ابتدا به حد خود می رسد و کل بسته مجبور می شود زودتر متوقف شود. بیش از صد دوره، تفاوت بین یک بسته متعادل و یک بسته نامتعادل می تواند بیست درصد ظرفیت قابل استفاده باشد. این یک عدد بازاریابی نیست، آن چیزی است که وقتی بسته ها از میدان باز می گردند اندازه گیری می کنیم.

 پهپاد و باتری

قوانین حمل و نقل هوایی: UN38.3 و UN3480

آیا نمی دانید که آیا باتری لیتیومی پهپاد صنعتی شما می تواند با حمل و نقل هوایی سفر کند؟ پاسخ کوتاه بله است، با قوانین سختگیرانه کالاهای خطرناک پیوست.

هر باتری لیتیومی که از طریق هوا ارسال می‌شود باید UN38.3 را بگذراند، مجموعه آزمایشی کامل شبیه‌سازی ارتفاع، چرخه حرارتی، لرزش، شوک مکانیکی، اتصال کوتاه، ضربه، شارژ بیش از حد و تخلیه اجباری. گزارش آزمایش UN38.3 از سازنده سلول به طور خودکار برای بسته مونتاژ شده شما معتبر نیست، یک بسته سفارشی به آزمایش خاص خود نیاز دارد مگر اینکه سلول ها و پیکربندی با محدوده گواهینامه اصلی مطابقت داشته باشند.

طبقه بندی بستگی به نحوه حمل باتری دارد. بسته های شل مستقل طبقه بندی UN3480 هستند. باتری هایی که در تجهیزات نصب شده یا همراه با پهپاد بسته بندی می شوند از UN3481 استفاده می کنند. این اشتباه را دریافت کنید و شرکت هواپیمایی یا حمل و نقل بار در باجه، گاهی اوقات پس از رزرو بار، محموله را رد می کند.

شما همچنین به یک سند SDS معتبر برای باتری نیاز دارید، و اکثر شرکت‌های حمل‌ونقل نیاز دارند که بسته در حالت شارژ 30 درصد برای هواپیماهای مسافربری ارسال شود. برخی از خطوط هوایی این محدودیت را بیشتر می کنند، بنابراین قبل از رزرو به جای درب انبار، محدودیت را با فورواردر تأیید کنید.

حمل و نقل هوایی باتری های لیتیومی تحت مقررات کالاهای خطرناک یاتا قرار دارد و قوانین هر سال تغییر می کنند. اگر حجم صادرات شما آن را توجیه می کند، اسناد را توسط یک متخصص تهیه کنید، زیرا یک گواهی مفقود می تواند حمل و نقل را برای روزها نگه دارد و هزینه بیشتری نسبت به خود گواهینامه دارد.

بسته بندی بخشی است که اکثر صادرکنندگان برای اولین بار اشتباه می کنند. باتری‌های لیتیومی به بسته‌بندی بیرونی سفت و سختی نیاز دارند که آزمایش سقوط سازمان ملل را پشت سر بگذارد، با سلول‌ها یا بسته‌های محافظت شده از اتصال کوتاه در طول حمل و نقل، درپوش‌های ترمینال نصب شده و هیچ چیز فلزی در جعبه شل نباشد. خطوط هوایی و فورواردرها بسیار دقیق تر از پنج سال پیش بازرسی می کنند و بسته ای که از یک سفر معمولی پیک جان سالم به در می برد، به طور خودکار از بازرسی کالاهای خطرناک جان سالم به در نمی برد.

نگهداری و عمر باتری

نحوه برخورد با یک بسته بین پروازها، هزینه واقعی آن را در هر ماموریت بیشتر از قیمت خرید تعیین می کند.

با شارژر و مشخصات شارژ منطبق شارژ کنید، هرگز شارژر تعادلی تصادفی روی تعداد سلول های حدس زده تنظیم نشود. در مکانی ایمن شارژ کنید و هرگز بسته شارژ را بدون مراقبت رها نکنید، مهم نیست BMS چقدر خوب است.

برای عمر چرخه، از ترشحات کامل معمولی خودداری کنید. چرخه های کم عمق، پایان دادن به پروازها با 20 تا 30 درصد باقی مانده، به طور قابل توجهی عمر بسته را در مقایسه با پرواز هر بار به نقطه قطع ولتاژ پایین افزایش می دهد. ما می‌بینیم که بسته‌هایی که به خوبی درمان شده‌اند در پایگاه مشتریان ما به خوبی از تعداد چرخه رتبه‌بندی‌شده‌شان گذشته است، و بسته‌هایی که مورد سوءاستفاده قرار گرفته‌اند، زودتر با همان دسته تولیدی شکست می‌خورند.

ذخیره سازی فصلی برای LiPo به ویژه اهمیت دارد. بسته‌ای که به‌مدت سه ماه کاملاً شارژ شده باشد، به‌طور محسوسی سریع‌تر از بسته‌ای که در ولتاژ ذخیره‌سازی ذخیره می‌شود، تحلیل می‌رود. اگر ناوگان برای زمستان بیکار است، بسته ها را در محل شارژ قرار دهید، آنها را برچسب بزنید و هر چند هفته یکبار ولتاژ را بررسی کنید.

سلول های نیمه جامد، جایی که ما داده های میدانی داریم، در ذخیره سازی بهتر از LiPo رفتار می کنند، اما همچنان از همان قوانین عقل سلیم پیروی می کنند. شیمی حاشیه ها را بهبود می بخشد، نیاز به مراقبت اولیه را برطرف نمی کند.

هزینه باتری در هر ساعت پرواز را به جای قیمت هر بسته پیگیری کنید. بسته‌ای که بیست درصد هزینه بیشتری دارد اما سی درصد چرخه‌های بیشتری را ارائه می‌کند، باتری ارزان‌تر در طول یک فصل است، و یک BMS هوشمند که از یک شکست در حین پرواز جلوگیری می‌کند، هزینه خود را در یک حادثه پرداخت می‌کند. خریدارانی که صرفاً روی قیمت واحد مذاکره می‌کنند، معمولاً گران‌ترین باتری را در هر ساعت پرواز دریافت می‌کنند.

چگونه YIHANG راه حل های سفارشی باتری پهپاد را توسعه می دهد

ما از هواپیما شروع می کنیم، نه از سلول. یک بسته باتری پهپاد صنعتی سفارشی در اطراف پاکت پرواز واقعی شما طراحی شده است، نه از سلول‌های موجود در این ماه.

گردش کار مهندسی ما به ترتیب ثابت اجرا می شود: تجزیه و تحلیل تقاضای دبی اوج، تطبیق شیمی سلول، طرح بندی بسته مکانیکی، انتخاب کانکتور، تنظیم آستانه حفاظتی BMS، سپس تأیید ظرفیت و آزمایش تخلیه کامل بار قبل از ارسال هر چیزی.

تحلیل جریان اوج بیشترین اهمیت را دارد، زیرا همه چیز را در پایین دست تعریف می کند. یک هواپیمای بدون سرنشین نقشه برداری که با جریان کم حرکت می کند، نیاز متفاوتی نسبت به پهپاد سمپاشی محصول دارد که جریان بالایی را در حین اجرای اسپری می کشد، و طراحی بسته بر این اساس تغییر می کند.

برای زمان پرواز به عنوان اولویت، خط باتری پهپاد با استقامت طولانی ما 20 تا 40 درصد طول مدت پرواز بیشتری را نسبت به بسته های استاندارد با ظرفیت نامی یکسان ارائه می دهد که در یک بدنه هواپیما در شرایط یکسان اندازه گیری می شود.

برای پروژه هایی با ولتاژ سفارشی، ظرفیت یا پاکت ابعاد فیزیکی، نیازهای خود را از طریق صفحه درخواست ما به اشتراک بگذارید. تیم مهندسی ما پارامترها را بررسی می کند و پیکربندی باتری لیتیومی مناسب را برای پلت فرم پهپاد شما پیشنهاد می کند.

پروژه‌های سفارشی معمولی که ما پشتیبانی می‌کنیم، از نمونه‌سازی تک بسته‌ای برای یک قاب هواپیمای جدید تا دوره‌های تولید برای ناوگان مستقر را شامل می‌شود. زمان‌های تحویل بسته به در دسترس بودن سلول و الزامات آزمایش متفاوت است، اما ما یک برنامه کتبی با قیمت به شما ارائه می‌کنیم، و اسناد تحویل شامل گزارش آزمایش برای هر بسته در سفارش است. این کاغذبازی یک حسن نیت نیست، آن چیزی است که بخش کیفیت خودتان و مشتری نهایی شما درخواست خواهند کرد.

اگر بسته‌های باتری پهپادهای صنعتی سفارشی را با BMS هوشمند یکپارچه برای مأموریت‌های بازرسی، کشاورزی یا بار تهیه می‌کنید، با YIHANG Power تماس بگیرید. ما شبیه‌سازی اوج جریان و اعتبارسنجی تخلیه بارگیری شده را برای شرایط واقعی پرواز شما اجرا می‌کنیم، و این کار را برای مشتریان در پنج قاره انجام داده‌ایم.

ولتاژ، ظرفیت و ابعاد مورد نیاز خود را امروز ارسال کنید. اولین بحث فنی هیچ هزینه ای ندارد و بیشتر از یک هفته خواندن دیتاشیت در مورد گزینه های باتری شما توضیح می دهد.