Неліктен Smart BMS өнеркәсіптік дрон батареялары үшін барлық айырмашылықты жасайды?

Авторы:YIHANG энергетикалық команда | Өнеркәсіптік UAV және дрон батареяларын өндіруші | yihangpower.com

Біз дрон интеграторлары мен флот операторларынан бірдей шағымды естиміз: жаңа аккумулятор жинағын алыңыз, дұрыс таңбалау, қораптан жаңа шыққан, оны ілгекпен жалғаңыз және сіз көтерілу кезінде кернеудің қатты төмендеуін бақылайсыз. Ұшақ суға батып кетті, ESC қызып кетті, оның себебін жобадағы ешкім түсіндіре алмайды.

Біздің жеке жазбаларданYIHANG Қуаты, шикі жасушалар сирек проблема болып табылады. Көбінесе спецификация тек сыйымдылық бойынша аяқталды, содан кейін бағаға сәйкес болу үшін BMS таңдалды. Бұл бағыт хобби пакеттері үшін жұмыс істейді. Ол өнеркәсіптік платформаларда ыдырайды, мұнда бір сәтсіз батарея бүкіл тексеруді немесе бір күн бойы жүк операциясын негіздейді.

Біз толық құрастырамызsmart-BMS біріктірілген дрон батареясыинспекциялық дрондарға, ауылшаруашылық ұшқышсыз ұшу аппараттарына және ауыр жүк көтергіш ұшақтарға арналған жинақтар. What follows is what we have learned from real projects rather than datasheet theory: how to read battery specs the way an engineer reads them, how to choose between LiPo, Li-ion and semi-solid cells, what a smart BMS actually does mid-flight, and what it really takes to ship lithium packs by air without customs or airline trouble.

Бұл іздеу жүйелері үшін емес, осы пакеттерді сатып алатын және қолдайтын адамдар үшін жазылған. Егер сіз қағазда дұрыс көрінетін және өрісте сәтсіздікке ұшыраған батареядан өртеніп кеткен интегратор болсаңыз, төмендегі бөлімдер сізге ақша үнемдейді.

Өнеркәсіптік дрон батареяларының негізгі сипаттамаларын оқу

Сатып алушылар алдымен сыйымдылық сандарын салыстырады және сонда тоқтайды. Сыйымдылық маңызды, бірақ бұл қораптың дала жұмыстары маусымында аман қалуын шешетін төрт басылған мәннің біреуі ғана.

Сыйымдылық (мАч) қаптаманың қанша қуат алатынын көрсетеді, бірақ ол сонымен бірге қанша өлі салмақты көтеріп жатқаныңызды көрсетеді. Екі еселенген сыйымдылық бір ұшақ корпусындағы ұшу уақытын сирек екі есе арттырады, өйткені қосымша салмақ бірдей күш бюджетіне түседі. Сыйымдылықты мақсат емес, айырбас ретінде қарастырыңыз.

Кернеу мен S саны қозғалтқыштың әрекетін тікелей басқарады. 6S орамы 22,2 В номиналды кернеуде отырады және 25,2 В дейін зарядталады; 12S пакеті 44,4 В жұмыс істейді және 50,4 В шыңына жетеді. Жоғары кернеу бірдей қуат үшін төмен токты білдіреді, бұл салқындатылған ESC және жұқа сымдарды білдіреді. Сондықтан ауыр жүк көтергіш платформалар масштабы ұлғайған сайын 6S-тен 12S немесе 14S-ке дейін жылжиды.

Үздіксіз C-ставкасы - сатып алушылар ең қате оқитын құндылық. 5 000 мАч пакеттегі 25С рейтингі 125 А үздіксіз шығысты уәде етеді, бірақ тек өндіруші анықтаған сынақ температурасында. Жазғы дала жағдайында қоршаған ортаның 45 °C температурасында нақты жеткізілім саны төмендейді. Жабдықтаушыларды бағалаған кезде зертханалық бөлме температурасында емес, 45 °C температурада сыналған үздіксіз жылдамдықтағы деректерді сұраңыз және жапсырманы қабылдамай, санның қалай өлшенгенін сұраңыз.

Ішкі қарсылық, сирек басылатын мән жүктеме кезінде жылу ретінде көрінеді. Бірдей сыйымдылығы бар екі бума, егер біреуінің екіншісінің ішкі кедергісі екі есе көп болса, 20 А-да мүлдем басқаша әрекет етуі мүмкін. Жоғары разрядты дрондар үшін төмен ішкі қарсылық бірнеше жүз қосымша мАч-тан асады.

Және ешқашан жеткізушілер арасында пакеттерді сыйымдылығы бойынша салыстырмаңыз. Ватт-сағатты, кернеуді ампер-сағатқа көбейтіп, оның орнына осы көрсеткішті салыстырыңыз. 6S 10,000 мАч және 8S 7,500 мАч бумасы ұқсас энергияға ие әртүрлі өнімдер болып табылады және тек ватт-сағат салыстыру сізге бұл туралы шынайы айтады.

Жабдықтаушыларға дұрыс сұрақтар қою туралы практикалық ескерту. Сіз дрон аккумуляторын жеткізушіден баға сұраған кезде, сіз алатын жауаптар сіз қойған сұрақтар сияқты жақсы болады. 45 °C температурасында үздіксіз жылдамдық қисығын сұраңыз, зертханалық қондырғы емес, өндірістік үлгіде өлшенген ішкі кедергіні сұраңыз және жеткізуші қуат төзімділігін қалай анықтайтынын, қаптаманың номиналды өнімділікті бірінші циклде немесе елу циклден кейін жеткізуге кепілдік беретінін сұраңыз. Осы үш сұраққа жазбаша жауап бере алмайтын жеткізушілер әдетте сізге өнеркәсіптік баға бойынша хобби өнімін ұсынады.

LiPo, Li-ion және жартылай қатты жасушалар арасында таңдау

Жасуша химиясы сатушыға емес, ұшу профиліне сәйкес болуы керек. Біз өнеркәсіптік дрон жұмысында үш практикалық отбасын көреміз.

LiPo қалта ұяшықтары 15C немесе одан жоғары сызбалар үшін әдепкі болып қалады. Олар кернеудің төмендеуінсіз ток береді, бұл көтерілу және желді түзету кезінде маңызды. Сауда-саттық - энергияның төмен тығыздығы және оларды нашар сақтасаңыз, күнтізбелік қызмет мерзімі қысқарады.

Ли-ионды цилиндрлік жасушалар аз разрядты, ұзақ жұмыс істеу үшін энергия тығыздығы мен циклдің қызмет ету мерзімі бойынша жеңеді. Төмен токпен бір сағат бойы круиз жасайтын шолу дрондары литий-иондық химиядан тікелей пайда көреді, бұл килограммына көбірек ватт-сағат. The catch is that sustained high discharge makes cylindrical cells heat up, and they need more parallel cells to reach the same current, which quickly eats into weight.

Жартылай қатты ұяшықтар нарықта жаңадан шыққан және ең көруге тұрарлық. Олар сұйық және қатты электролит арасында орналасып, LiPo-ға қарағанда жоғары энергия тығыздығын және пункция және термиялық сынақтарда жақсырақ қауіпсіздік шегін ұсынады. Ұзақ төзімді жобалардың көбеюі бізден жартылай қатты дрон батареяларының нұсқалары туралы сұрайды. Адал ескерту мынада, жартылай қатты химияға арналған маркетингтік материал жиі тым әсірелеп, зертханалық слайдтан бір тамаша өнімділік нөмірін келтіреді. Жасалмас бұрын әрқашан нақты жұмыс температурасында және кемінде 80 пайыз разряд тереңдігінде расталған үздіксіз разряд көрсеткіштерін сұраңыз.

Бірнеше негізгі ережелерді біз әрбір тұтынушыға нақты тәртіппен қайталаймыз. Ешқашан ісінген қаптаманы тегістеуге тырыспаңыз, оны дереу қызметтен алып тастаңыз және дұрыс тастаңыз. Пакеттерді 0 °C температурада пайдаланған кезде бөлме температурасында пайдалануға болатын сыйымдылықтың шамамен 80 пайызын күтіңіз және оны ауада табудың орнына тиісінше миссияларды жоспарлаңыз. Операциялар арасындағы ұзақ уақыт аралығы үшін пакеттерді шамамен 40-60 пайыздық зарядпен сақтаңыз, ешқашан толық зарядталмайды және ешқашан толығымен төгілмейді.

Температура сонымен қатар химия таңдауын өзгертеді. Егер сіздің операцияңыз суық климатта орындалса, Li-ion және жартылай қатты химиялық заттар төмен температурада кернеуді жоғары жылдамдықты LiPo-ға қарағанда жақсы ұстайды, ол суық кезде қатайып, жеткізілетін токты жоғалтады. Егер сіздің жұмысыңыз тропикалық болса, қоршаған ортаның жоғары температурасы әр химияда қартаюды тездетеді, сондықтан 25 °C зертханалық жағдайларда бағаланған қаптама 40 °C өріс жағдайында өзінің номиналды циклдарын орындамайды. Жеткізушіден брошюрадағы емес, нақты жұмыс температурасы үшін қандай химияны ұсынатынын сұраңыз.

Біріктірілген Smart BMS-тің практикалық рөлдері

Смарт BMS атауы ұзағырақ қорғаныс тақтасы емес. Ол қаптаманың ішіндегі жағдайларды үздіксіз бақылайды және оны орындау кезінде ұшу жүйесімен сөйлеседі.

Ұяшық-топ деңгейінде ол кернеу мен температураны әрбір топ үшін жеке бақылайды. Жердегі станциядағы 22,2 В жалпы көрсеткіші бүкіл пакетті төмен сүйреп апаратын бір әлсіз ұяшықты жасыра алады және тек әр топтық бақылау оны ұшу кезінде сәтсіздікке ұшырамас бұрын ұстайды.

Қорғаныс жағында ол пропеллер соғуы немесе қозғалтқышты құлыптау кезінде миллисекундтық жылдам токтың өшірілуін іске қосады. Кенеттен ақаулық кезінде бұл жылдамдық жанған қосқыш пен зақымдалған қозғалтқыш арасындағы айырмашылық болып табылады, өйткені әйтпесе қосқыш уақытша сақтандырғышқа айналады.

Байланыс жағында ол SMBus, CAN шинасы немесе UART арқылы зарядтың нақты күйін хабарлайды. Бұл көптеген сатып алушылар түсінетіннен де маңыздырақ: ұшу диспетчері үйге қайту және қону туралы шешімдерді нақты қалған энергия негізінде жоспарлайды. Мылқау қаптама ұшқышты болжауда қалдырады, ал болжау - батареялардың қалай бос оралатынын.

Біз жеткізетін әрбір смарт BMS өнеркәсіптік ұшқышсыз аккумулятор жинағы жеткізілім алдындағы байланыс интерфейсінің тестілеуінен өтеді, өйткені біз қарапайым сыйымдылықты тексеруден өткен орындықта тым көп пакеттердің істен шыққанын көрдік. Пакетті жеткізу үшін тазарту алдында BMS SOC дәлдігі, ақауға жауап беру уақыты және шиналық байланыс тұрақтылығы үшін тексеріледі.

Дрондар қарапайым басқарылмайтын жабдықпен ұша алады, бұған ешкім дау туғызбайды. Айырмашылық - ескерту. Смарт BMS көмегімен сіз бұзылған ұяшықты, ыстық топты немесе рейстерде дамып келе жатқан қосылымды көресіз. Біреуі болмаса, сіз миссияның ортасында кернеу төмендегенде және ұшақ қону нүктесінен төмен түскен кезде ақаулықты табасыз.

Қателерді тіркеу - бұл флот менеджерлері бірінші оқиғадан кейін ғана бағалай бастайды. When a pack is returned after a hard landing, the log tells your team whether the battery protected itself correctly, whether the pilot exceeded discharge limits, or whether the failure was mechanical rather than electrical. Бұл жазба болмаса, әрбір оқиға ұшқыш, техникалық қызмет көрсету бригадасы және аккумулятор жеткізушісі арасындағы дауға айналады.

Біріктірілген BMS және байланысы бар ақылды батарея жинағы

UAV батареясының BMS үшін болуы керек қорғаныс мүмкіндіктері

Әр түрлі ұшқышсыз жұмыс батареяларды басқаша кернеуге әкеледі. Үш минуттық жарылыстармен ұшатын жеңіл шоу дронының BMS талабы жиырма минуттық циклдар үшін жоғары токты тартатын жүк ұшқышсыз ұшу аппаратына қарағанда басқаша. Төмендегі функциялар өнеркәсіптік пайдалану үшін міндетті деп санайтын функциялар және олардың әрқайсысы осы салада не істейді:

Жасуша теңгерімі жақынырақ қарауға лайық, себебі бұл функция жиі төмендетіледі. Ешқашан теңдестірілмеген пакеттер баяу жылжиды, ең әлсіз ұяшық алдымен шегіне жетеді және бүкіл бума ертерек тоқтауға мәжбүр болады. Жүзден астам циклде теңдестірілген бума мен теңгерілмеген пакеттің арасындағы айырмашылық жарамды сыйымдылықтың жиырма пайызын құрауы мүмкін. Бұл маркетингтік нөмір емес, біз қаптамалар өрістен қайтып келгенде өлшейтініміз.

 дрон және батарея

Әуе жөнелту ережелері: UN38.3 және UN3480

Сіздің өнеркәсіптік UAV литий батареяңыз әуе көлігімен жүре алады ма деп ойлайсыз ба? Қысқа жауап - иә, қауіпті жүктерге қатысты қатаң ережелер қоса берілген.

Әуе арқылы тасымалданатын әрбір литий батареясы UN38.3 стандартын, биіктік симуляциясын, термиялық циклді, дірілді, механикалық соққыны, қысқа тұйықталуды, соққыны, артық зарядты және мәжбүрлі разрядты қамтитын толық сынақ жиынтығынан өтуі керек. Ұяшық жасаушының UN38.3 сынақ есебі жинақталған бума үшін автоматты түрде жарамсыз, ұяшықтар мен конфигурация түпнұсқа сертификаттау көлеміне сәйкес келмейінше, реттелетін бума өзінің жеке сынауын қажет етеді.

Жіктеу батареяның қалай жеткізілетініне байланысты. Дербес бос пакеттер UN3480 бойынша жіктеледі. Жабдыққа орнатылған немесе дронмен бірге оралған аккумуляторлар UN3481 пайдаланады. Бұны дұрыс түсінбесеңіз, авиакомпания немесе экспедитор жүкті брондаудан кейін, кейде кассада жөнелтуден бас тартады.

Сондай-ақ аккумулятор үшін жарамды SDS құжаты қажет болады және көптеген тасымалдаушылар пакетті жолаушылар ұшағы үшін 30 пайыздық заряд күйінде немесе одан төмен деңгейде жөнелтуді талап етеді. Кейбір авиакомпаниялар мұны одан әрі қатайтады, сондықтан қойма есігінде емес, брондау алдында шектеуді экспедитормен растаңыз.

Литий батареяларының әуе жүктері IATA Қауіпті жүктер туралы ережелеріне сәйкес келеді және ережелер жыл сайын өзгереді. Егер сіздің экспорт көлеміңіз оны ақтайтын болса, құжаттаманы маман дайындаңыз, себебі бір жетіспейтін сертификат бірнеше күн бойы жөнелтімді ұстап тұруы мүмкін және сертификаттың өзінен қымбат тұрады.

Қаптама - бұл бірінші рет экспорттаушылар қателесетін бөлік. Литий батареялары тасымалдау кезінде қысқа тұйықталудан қорғалған ұяшықтары немесе қаптамалары, терминал қақпақтары орнатылған және қорапта ешбір металл заттары жоқ, БҰҰ-ның құлау сынағынан өтетін қатты сыртқы қаптаманы қажет етеді. Авиакомпаниялар мен экспедиторлар мұны бес жыл бұрынғыға қарағанда әлдеқайда қатаң тексереді және қалыпты курьерлік сапардан аман қалған пакет қауіпті жүкті тексеруден автоматты түрде аман қалмайды.

Батареяға техникалық қызмет көрсету және қызмет ету мерзімі

Пакеттің ұшулар арасындағы қатынасы оның сатып алу бағасынан гөрі миссияның нақты құнын анықтайды.

Сәйкес зарядтағышпен және зарядтау профилімен зарядтаңыз, ешқашан кездейсоқ баланс зарядтағыш болжалды ұяшықтар санына орнатылмайды. Өртке қауіпсіз жерде зарядтаңыз және BMS қаншалықты жақсы болса да, зарядтау жинағын ешқашан қараусыз қалдырмаңыз.

Циклдың қызмет ету мерзімі үшін әдеттегі толық разрядтардан аулақ болыңыз. 20-30% қалған ұшуларды аяқтайтын таяз циклдар әр уақытта төмен вольтты үзіліске ұшумен салыстырғанда пакеттің қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартады. Біз тұтынушылар базасында жақсы өңделген бумалардың номиналды цикл санынан біршама өткенін көреміз, ал теріс пайдаланылғандар бірдей өндіріс партиясымен ерте істен шығады.

Маусымдық сақтау әсіресе LiPo үшін маңызды. Үш ай бойы толық зарядталған бума сақтау кернеуінде сақталған пакетке қарағанда айтарлықтай жылдам тозады. Егер флот қыста бос болса, пакеттерді сақтау зарядына қойып, оларды таңбалап, бірнеше апта сайын кернеуді тексеріңіз.

Бізде өріс деректері бар жартылай қатты ұяшықтар сақтауда LiPo-ға қарағанда жақсырақ әрекет етеді, бірақ бәрібір бірдей жалпы ережелерді сақтайды. Химия маржаны жақсартады, ол негізгі күтім қажеттілігін жоймайды.

Пакет бағасының орнына ұшу сағатына батарея құнын бақылаңыз. Жиырма пайызға қымбат тұратын, бірақ циклді отыз пайызға көп беретін пакет бір маусымда арзанырақ аккумулятор болып табылады және ұшу кезінде бір сәтсіздікке жол бермейтін смарт BMS бір оқиғада өзін өтейді. Бірлік бағасы бойынша келіссөздер жүргізетін сатып алушылар үнемі ұшу сағатына ең қымбат батареямен аяқталады.

YIHANG арнайы дрон аккумуляторлық шешімдерін қалай әзірлейді

Біз ұяшықтан емес, ұшақтан бастаймыз. Арнайы өнеркәсіптік дронның аккумулятор жинағы осы айда қорда болған ұяшықтардан жиналмай, нақты ұшу конвертіне арналған.

Біздің инженерлік жұмыс үрдісі белгіленген тәртіпте жұмыс істейді: ең жоғары разрядқа сұранысты талдау, ұяшықтар химиясын сәйкестендіру, механикалық қаптаманың орналасуы, қосқышты таңдау, BMS қорғаныс шегін реттеу, содан кейін өнімділікті тексеру және кез келген нәрсе жөнелтілгенге дейін толық жүктелген разрядты сынау.

Ең маңызды ағымдағы талдау ең маңызды, себебі ол төменгі ағынды анықтайды. Төмен токпен крейсерлік карта түсіретін дронның бүрку кезінде жоғары токты тартатын егін шашатын UAV-ға қарағанда басқа талабы бар және қаптаманың дизайны сәйкесінше өзгереді.

Ұшу уақытының басымдылығы үшін біздің ұзақ төзімді ұшқышсыз аккумуляторлар желісі бірдей жағдайларда бірдей әуе корпусында өлшенетін бірдей номиналды сыйымдылықтың стандартты пакеттеріне қарағанда 20-40 пайызға ұзағырақ ұшу ұзақтығын қамтамасыз етеді.

Кернеу, сыйымдылық немесе физикалық өлшем конверттері бар жобалар үшін сұраулар беті арқылы талаптарыңызды бөлісіңіз. Біздің инженерлік команда параметрлерді қарастырады және сіздің UAV платформаңыз үшін қолайлы литий батареясының конфигурацияларын ұсынады.

Біз қолдайтын әдеттегі тапсырыс жобалары жаңа ұшақ корпусының бір пакеттік прототипін жасаудан бастап белгіленген флоттар үшін өндірістік жұмыстарға дейін. Lead times vary with cell availability and testing requirements, but we give you a written schedule with the quote, and the delivery documentation includes the test report for every pack in the order. Бұл іс-қағаздар сыпайылық емес, бұл сіздің сапа департаментіңіз бен соңғы тұтынушы сұрайтын нәрсе.

Егер сіз инспекция, ауыл шаруашылығы немесе жүк миссиялары үшін біріктірілген смарт BMS бар жеке өндірістік дрон батареяларын сатып алсаңыз, YIHANG Power компаниясына хабарласыңыз. Біз сіздің нақты ұшу жағдайларыңыз үшін ең жоғары ток симуляциясын және жүктелген разрядты тексеруді іске асырамыз және біз мұны бес континенттегі тұтынушылар үшін жасадық.

Кернеу, сыйымдылық және өлшем талаптарын бүгін жіберіңіз. Бірінші техникалық талқылаудың құны жоқ және ол сізге бір апталық деректер парағын оқудан гөрі батарея опциялары туралы көбірек айтып береді.