众所周知,类似于小(xiǎo)悟(wù)所使用的智(zhì)能电池目(mù)前具备的一些功(gōng)能有:电(diàn)量显示、寿命(mìng)显示、电(diàn)池(chí)存储自放电保护、衡(héng)充电保护(hù)、过充电保护、充电温度保(bǎo)护、充电(diàn)过流保护(hù)、过(guò)放(fàng)电保护、短路保护、电芯损坏检测、电池历史记录、休(xiū)眠(mián)保护、通讯等十三个功(gōng)能。
有的功能可以直接通过电池上的LED灯有组合的亮和灭来确定电(diàn)池目(mù)前的情况,有的电池功能则需(xū)要配合移动设(shè)备的App来进行实现,App上会实(shí)时显示剩余(yú)的电池电量,系统自动(dòng)分析(xī)并计(jì)算返(fǎn)航(háng)和降(jiàng)落所需的(de)电量(liàng)和时(shí)间(jiān),免(miǎn)除时刻担忧电量(liàng)不足的困扰。智能(néng)电池会显示每块电芯的电压,总充(chōng)放电次(cì)数以及整块电(diàn)池的(de)健康状(zhuàng)态等。
另外(wài)有更(gèng)加的高(gāo)级的功能,例(lì)如Inspire1智能低电量返航:
智能飞行电池电量过低时,电机可能无(wú)法输出足(zú)够的(de)动力,此时用户应尽快降落飞行器(qì),否则(zé)飞行器(qì)将会自动降落,导致飞(fēi)行器(qì)损(sǔn)坏(huài)或者引发其他的危险。为防(fáng)止(zhǐ)因电池电量不足出(chū)现(xiàn)不必要的危险,inspire1主控会根据飞行(háng)的位置信息,智能地判断当前电量是否充足。
若当(dāng)前的电量仅满足完成(chéng)返航,APP将(jiāng)会提示用户是否需要执行(háng)返航。若用(yòng)户在10秒(miǎo)内不作选择,则10秒(miǎo)后将自动进入返航(háng)。返航过程中可(kě)短按(àn)智能返航按键取消(xiāo)返航过程。智能电量返(fǎn)航在(zài)同(tóng)一次飞行过(guò)程只出现(xiàn)一次(cì)。
相较于传统的(de)电池,目前(qián)无人机应用的电(diàn)池(chí)无疑给人们带来了很大的便利。最开(kāi)始的只充(chōng)当能量存储(chǔ)介质的电池,如(rú)何演(yǎn)变到目前多功能的智能电池呢?
一、解(jiě)决电池过放电(diàn)问题
在电池使用的(de)过程中,最怕就是电池(chí)过放。所以为了避免电池过放,研发人员在电池组里(lǐ)增加了过放电(diàn)保(bǎo)护电路,当放电电压(yā)降到预设电压值时,电池停止(zhǐ)向外供电。但(dàn)是(shì),如果(guǒ)因避(bì)免电池过放电而立即停止供电,那很多数据来不及保存,我(wǒ)们只能眼睁睁看(kàn)着无(wú)人机从天上直接掉(diào)下来。
因此,智能(néng)电池的放(fàng)电截止只(zhī)是电(diàn)池(chí)自我保护的(de)最后一道防线,在此之前,管理电路还(hái)要计算出末端续航时间,来为用户提供(gòng)预警,以便(biàn)用户有足够的时间来采取相应的(de)安全措施。
第一级警报:当(dāng)检测到电量剩余(yú)30%时(剩余量可(kě)以自己设置),飞机(jī)尾灯红灯(dēng)慢(màn)闪,开始报警(jǐng),提示(shì)用户应该注意剩余(yú)电量(liàng),提前(qián)做好(hǎo)返航准备。
第二级警报:当检测到剩余电量(liàng)仅够维持返航时,开始自动(dòng)执(zhí)行返(fǎn)航;而这个时间点的把握,与(yǔ)飞行距离、高(gāo)度有关,是智能电(diàn)池数据(jù)与无人机飞(fēi)控数据融(róng)合后实(shí)时计算出来的;
第三(sān)级警(jǐng)报:当检测(cè)到剩余电量都不足以维持(chí)正常返(fǎn)航时(例如返航途中遇到逆风,则有可能(néng)超出(chū)预估的(de)返(fǎn)航时间),则执行原地降落,以最大限度避无人机因(yīn)缺电导致坠毁。
续航时(shí)间的计算结果与飞(fēi)行距(jù)离、飞行高度、当前电机输出功率等因素有关。这(zhè)些因素都是动态变化的,而(ér)且变化幅度可能很大,所有数据(jù)都需要实时计算,这对于智能锂电池管(guǎn)理芯片、算法(fǎ)设计都会(huì)提出极高(gāo)的要求。
二(èr)、为了(le)解(jiě)决电池(chí)充电保护和保存的问题
大家都知道,锂电池充电,是有特殊要求的。另外,目前大(dà)量锂电池组采(cǎi)用了多(duō)电芯串并形式(shì),由于电芯个(gè)体差异(yì),导致充电和放电不可能做到100%均衡,因此一(yī)套完(wán)善的充电管理电(diàn)路就显得尤为(wéi)必(bì)要(yào)了。而这就(jiù)是智能锂电池(chí)要具(jù)备的第二项功能——对锂(lǐ)电(diàn)池(chí)组进行完善的(de)充(chōng)电(diàn)管理,以及放电管理。
三、为了(le)实时检测电池电(diàn)量
平时我们在对电池进行检测的时候(hòu),总是要拿着一个万用表(biǎo),各种手忙脚乱才能测出电池(chí)的(de)输出电压(yā)电(diàn)流等物理量,或者带(dài)着一个“哔哔响”挂(guà)在电池(chí)上,多(duō)少还是(shì)不方便。所以为了让用户知晓电池实(shí)时剩余(yú)电量(liàng)以及其他讯信(xìn),电池向智能化(huà)迈进了(le)。
(1)检测剩余电量。通过4颗LED灯(dēng)直观提示(shì)用户电池的当前剩余电量,实(shí)时(shí)显示,在(zài)飞行过程中也能显示。
(2)通过(guò)数字图传,实时回传电压数据,甚至能够在APP里查看(kàn)电池组单体(tǐ)的电(diàn)压。
(3)记录(lù)电池历史数据,比如:使用次数,异常次数,电池寿命等。
(4)提(tí)示电池异(yì)常。能够通(tōng)过LED灯提示各种电池异常,例如:短路、充电电流过大、电压过高、温(wēn)度(dù)过高、温度过低(dī)等。
四、为了解决电池电极(jí)插头老(lǎo)化(huà)问题
不难(nán)发(fā)现,我们平时自(zì)己DIY的无人机所用(yòng)的电池(chí),当(dāng)我们(men)把电(diàn)池连接到无人机上的一瞬间,插头冒出火花。如果这种情况长时间(jiān)出现的话,电池的金属插(chā)头将会(huì)在电池放电而产生(shēng)的高(gāo)温环境下(xià)被氧化,从而使(shǐ)插(chā)头导电性降低,导致插头发热,甚至(zhì)空中(zhōng)熔解。
因插头老化导(dǎo)致无人机(jī)坠(zhuì)毁的案例并不(bú)少见。为(wéi)了解决这个问题(tí),锂(lǐ)电池智能管理电(diàn)路急需解决这个问(wèn)题。
当你把电池安装到飞行器上时,跟我(wǒ)们传(chuán)统的电池不一样,电极触点(diǎn)并不(bú)会真正放电(diàn),因此(cǐ)不会产生火(huǒ)花,也不会产生电蚀现象,这(zhè)样一来,电池插头接触点的寿命就能获(huò)得前所(suǒ)未有的提升。通过点按电池上的(de)轻触开(kāi)关按钮(niǔ),电池才会真正(zhèng)进入电力输出状态,当(dāng)然,关闭电(diàn)池时,也是通过轻触(chù)开关按钮来(lái)执行的。
五、为了(le)解决电(diàn)池版权问题(tí)
首先,智能电池使得(dé)客户只(zhī)能使(shǐ)用原(yuán)厂(chǎng)提供的(de)锂(lǐ)电池,电池品质能够得到(dào)比较好的保证(zhèng);其次,智能电池(chí)使得飞机制(zhì)造商在(zài)该电池上(shàng)造(zào)成一定程度的垄断,因(yīn)为(wéi)客户(hù)只能(néng)使用本公司生产的电池飞机才(cái)能(néng)飞,即(jí)使你破解了,我回去(qù)升级一下固件版本,那些山寨电池的商家又只能干(gàn)瞪眼。
以上所提(tí)到(dào)的五点,其根本(běn)目的就是为了能让人们时刻了解(jiě)电池(chí)的(de)使用情况,从(cóng)而使飞行(háng)更(gèng)安全(quán),以及飞(fēi)行(háng)前期电(diàn)池(chí)的检测、后期电池(chí)的保存以及保护商家(jiā)利益,让人们可(kě)以更放心地使(shǐ)用电池(chí)。下面补充一些电池的使用注意事(shì)项。
电(diàn)池使用注意事项
1.在不使用电(diàn)池时,需将电池从飞机中取(qǔ)下,拿到阴凉处,防止过热或者冬季冻伤。
2.电池在飞机飞行(háng)使(shǐ)用后不要马上进行(háng)充电,等电池(chí)冷却之(zhī)后再充电,一(yī)般充电的(de)环境温度(dù)在0℃至40℃,充电过程中(zhōng)最好有人值守,防止(zhǐ)电池意外起火(huǒ)爆炸等(děng)。
3.运输过程中,注意包装,防止因为振(zhèn)动,车辆加速,减速导(dǎo)致与其他尖锐物品碰撞(zhuàng)导致(zhì)破损,起火。
4.电池使用前,注意提前检查电(diàn)池的健康状况。比如:是否因(yīn)为长时间没有(yǒu)使(shǐ)用导致(zhì)虚电,或者电池使用多次还没有进行完(wán)整(zhěng)充放电操作(zuò),电芯(xīn)之间电(diàn)压值是否相差过大(一般(bān)电芯(xīn)之间的电压相差0.2V则需考虑电池是否存在问题(tí)了)。
5.破损的电池注意带(dài)回交予回收(shōu)单位(一般(bān)回收站可(kě)以回收(shōu)),锂电池对土地污染非常(cháng)大;携带时,注意放在随手(shǒu)可以开门抛出(chū)车外的(de)位置,防止在车内(nèi)起(qǐ)火(huǒ)。
6.电池长时间(jiān)不用,存储电量(liàng)一般在50%至65%为适(shì)合的存储(chǔ)电池的电量区间(jiān)。
7.电池空运也是很多(duō)飞(fēi)友关心的问题,电池能量在100Wh以下可(kě)以直接上(shàng)飞机。有的飞友估计笑了,因为小悟标配的TB47电(diàn)池(chí)的能(néng)量刚(gāng)好设计(jì)为99.9Wh,但也(yě)有的纳(nà)闷了(le),因为(wéi)选(xuǎn)配的TB48电池(chí)的能量为129.96Wh,那怎么带?可参阅(yuè)怎么(me)带飞机(jī)打飞的。
8.低温环境下(xià)使用电池(原始使用温度范围:-10℃至40℃),电池内阻(zǔ)加(jiā)大而导致电(diàn)压骤降,使得容(róng)量减少(shǎo),从(cóng)而导致续航时间(jiān)减少。所以(yǐ)使用前务必(bì)给电(diàn)池充满电再使用,即(jí)电芯电压达到4.35V。
在温度(dù)低于5℃时(shí),电池(chí)使用(yòng)需要在充满状态,,电(diàn)芯的电压(yā)在(zài)4.2V以(yǐ)上(shàng),并且起飞前需(xū)要做(zuò)好预热(rè)措施以及贴保温贴。预热(rè)可以通过让(ràng)飞机在起飞时低空悬停一分钟左右或者用预(yù)热仓进行预(yù)热。具体注意事(shì)项可参阅冬天(tiān)电池怎么过冬。
另外,很多(duō)不知道电(diàn)池(chí)完(wán)整充放(fàng)电的操(cāo)作,或者没有(yǒu)意识要做完整充放电。还是拿(ná)小悟的(de)电池来说(shuō)吧,电(diàn)池在经过10个充(chōng)放电循环之(zhī)后,需要进行至少(shǎo)一(yī)次完整(zhěng)的充(chōng)放(fàng)电,对电量计算进行校准。
那放电呢?有两种:慢速放电和快速(sù)放电
①慢速放电:将电池安装在飞行器当中,开启(qǐ)电池,静态放电知(zhī)电池电量(liàng)为5%以(yǐ)下或直(zhí)至电池制动关闭。建议在这个放(fàng)电(diàn)过程当中不要(yào)去(qù)开启(qǐ)电机,尤其是电机不带桨叶转动,会增(zēng)加电机磨损。
②快速(sù)放电:将(jiāng)电池安装在飞行器中,在室外飞行至低电(diàn)量报警病自动(dòng)降落后,不要关机,继(jì)续放电至电池自动关(guān)闭。
目(mù)前行业中制(zhì)约无人机的翱翔蓝天的一个因素就是续航能力(lì),而智能电池如果能进一步改进(jìn),比如(rú)通过优化(huà)电量利用率或改变能源种类(比如氢(qīng)气、太阳能)等方式。让(ràng)飞机拥有更长的作业时间,前者可(kě)能对电(diàn)池的续航能力的(de)改变不(bú)是很大,但是后者一旦能在使用新的能源之后(hòu)并且能够(gòu)将续(xù)航能力(lì)成倍提升(shēng),那无疑是跨越性的进步。
另外,目前电池的利用率过低,如果我(wǒ)们把智能电池的电路管(guǎn)理模(mó)块(kuài)单独出来,电芯单(dān)独出来,那么是否当(dāng)我们的电池(chí)电芯损坏我们直接更换电芯之后,把新的电芯跟原来的电路管理模(mó)块(kuài)可以一起(qǐ)再搭(dā)配使用呢?或(huò)者可以再(zài)细(xì)化到单(dān)个的电(diàn)芯。
无人机智能电池的革命,只是时间问题,大家(jiā)一起期待吧(ba)!

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