众所周知,类似于小悟所使用(yòng)的智能电池目(mù)前具备的一些功(gōng)能有:电(diàn)量显(xiǎn)示、寿命显示、电池存储(chǔ)自放电保护、衡充电保护、过充电(diàn)保(bǎo)护、充电温(wēn)度保(bǎo)护、充电过流(liú)保护、过(guò)放电保护、短路保护、电芯损坏检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等十三个功(gōng)能。
有的(de)功能可以直接通过电(diàn)池上(shàng)的LED灯有组合的亮和灭来(lái)确定电池(chí)目前的(de)情况,有的电池功能则需要配合(hé)移动(dòng)设备的App来进行实现(xiàn),App上(shàng)会实(shí)时显示剩余的(de)电池电量,系(xì)统自(zì)动分析并计算(suàn)返(fǎn)航和(hé)降落(luò)所需的电量和(hé)时(shí)间,免除时(shí)刻担忧(yōu)电量(liàng)不(bú)足的困扰。智能电(diàn)池会显示每块电芯的电压,总充放(fàng)电次(cì)数以及整块电池的(de)健康(kāng)状态等。
另(lìng)外有(yǒu)更(gèng)加的高级的功能,例如Inspire1智能低电量(liàng)返航:
智能飞(fēi)行电(diàn)池电量过低时(shí),电机可(kě)能无法输(shū)出足(zú)够(gòu)的动力,此(cǐ)时用户应尽快降落飞(fēi)行器,否则飞行(háng)器将会自(zì)动降落,导致(zhì)飞行器损坏或者引发其他的危险。为防止因电池电量(liàng)不足出(chū)现不必要的危险,inspire1主控会(huì)根据飞行的位置(zhì)信息,智能地判(pàn)断(duàn)当前电量是否充足。
若(ruò)当(dāng)前的电量仅满足完(wán)成返航,APP将会提示用户是否需要执行返航。若用户在10秒内不作选择,则(zé)10秒(miǎo)后将自动(dòng)进入返航。返航过程中可短按智能(néng)返航按键取(qǔ)消返航过(guò)程。智能电量返航在同(tóng)一次(cì)飞行过(guò)程只出(chū)现一次。
相较于传(chuán)统的电(diàn)池,目前(qián)无人机应用的电池无疑给人们带来了很大(dà)的便利(lì)。最开始的只充当能(néng)量存储介质的电池(chí),如何(hé)演变到目(mù)前多功能的智能电池(chí)呢?
一、解决电池过放电问题(tí)
在电池使用(yòng)的过程(chéng)中,最怕(pà)就是电池过放。所以为(wéi)了避免电池过放,研发人员在电池(chí)组里增加了过放(fàng)电(diàn)保护电路,当放(fàng)电电压降到预(yù)设电压值时,电池停止向外供电。但是,如果因(yīn)避免电池过(guò)放电而立即停止(zhǐ)供电,那(nà)很多数据来不及保存,我(wǒ)们只能(néng)眼(yǎn)睁睁(zhēng)看着(zhe)无人机从天上直接掉(diào)下来。
因此,智能电池(chí)的放电截(jié)止只是(shì)电池自我保(bǎo)护的最(zuì)后一道防线(xiàn),在此之前,管理(lǐ)电路还要计算出末端续航时间,来为(wéi)用户提供预警,以便用户有足够的(de)时间来采(cǎi)取相(xiàng)应的安全措施(shī)。
第一(yī)级警报:当检测到电(diàn)量剩余(yú)30%时(剩余量(liàng)可以自己设置),飞机尾灯红灯慢闪(shǎn),开始报警,提示用户应(yīng)该注意剩(shèng)余电量,提前做好返航准备。
第二级警报:当(dāng)检测到(dào)剩(shèng)余电量仅(jǐn)够(gòu)维持返航时,开始自动执行返航;而这个(gè)时间点的把握,与(yǔ)飞(fēi)行距离、高(gāo)度有(yǒu)关(guān),是智能电池数据与(yǔ)无人(rén)机飞控数据融合后(hòu)实时计算出来(lái)的;
第三级警报:当检测到剩余电(diàn)量都(dōu)不足以(yǐ)维(wéi)持正(zhèng)常(cháng)返航时(shí)(例如返航途中(zhōng)遇到逆风,则有可能超出预估的返航时间),则执行原地降落,以最大限度避无人(rén)机因(yīn)缺电导致坠毁。
续航时(shí)间的计算结果(guǒ)与飞行距离、飞行高(gāo)度、当前电机输出功率等因素(sù)有关。这些因素都是动(dòng)态变(biàn)化的,而且变化(huà)幅度可能很大(dà),所有(yǒu)数据都需(xū)要实(shí)时计(jì)算,这对于智能锂电池管理芯片(piàn)、算法设计都(dōu)会提出极高的要求(qiú)。
二、为了解(jiě)决电池充电保护和保存(cún)的问题
大(dà)家都知道,锂(lǐ)电(diàn)池充电,是有特殊要(yào)求的。另外(wài),目前大量锂电池组采(cǎi)用了多电芯(xīn)串并形式,由于电芯个体差(chà)异,导致(zhì)充电和放电不可能(néng)做到100%均衡(héng),因(yīn)此(cǐ)一套完善(shàn)的充电(diàn)管理电路就显得(dé)尤为必(bì)要了。而这就是智(zhì)能(néng)锂电池要(yào)具备的第二项功能——对锂电池组进行完善的充电管(guǎn)理,以及放(fàng)电管理。
三、为了实时检测电池电量
平时我(wǒ)们在对电池进行检测(cè)的时候,总是(shì)要拿着(zhe)一个万(wàn)用(yòng)表,各(gè)种手忙脚乱才能测出电池(chí)的输出电压电流等物理量,或(huò)者带着一个“哔(bì)哔响(xiǎng)”挂(guà)在(zài)电池上,多少还(hái)是(shì)不方便。所(suǒ)以为了让用户知晓电池实时剩余电量以及其他讯信,电池向智能化迈进了。
(1)检测剩余电量。通过4颗LED灯直观(guān)提示用户电池的当前剩余电量(liàng),实时显示,在飞行(háng)过程中也能显(xiǎn)示。
(2)通过数字图传,实时(shí)回传电压数据,甚至(zhì)能够在APP里查看电池组单(dān)体的电(diàn)压(yā)。
(3)记录电池(chí)历史数据,比(bǐ)如:使用次数,异常次数,电池寿命(mìng)等。
(4)提示(shì)电池异常。能够通过LED灯(dēng)提示各种电池异常,例如:短路、充电电流过(guò)大(dà)、电压过高、温(wēn)度过高(gāo)、温度过低等。
四、为了解决(jué)电池电极插头老化问题
不(bú)难(nán)发现,我们平时(shí)自(zì)己DIY的(de)无人机所用的电池(chí),当(dāng)我们把(bǎ)电(diàn)池连接到无人机上的一瞬间,插头冒出火(huǒ)花。如(rú)果这种情况长(zhǎng)时间出现(xiàn)的话,电池的金属插头将会(huì)在(zài)电池放电而产生的(de)高温环(huán)境下被氧化,从而使插头(tóu)导电性降低(dī),导致插头发热,甚(shèn)至空(kōng)中熔解(jiě)。
因(yīn)插头老化导致无人机坠毁的(de)案例并不少(shǎo)见。为了解决这(zhè)个问(wèn)题,锂电池智(zhì)能管理电(diàn)路急需解决这个问题。
当你把(bǎ)电池安(ān)装到飞(fēi)行(háng)器上(shàng)时,跟(gēn)我们传统的电池不一(yī)样,电极触点并(bìng)不(bú)会真正放电,因此不(bú)会(huì)产生火(huǒ)花(huā),也不会产生(shēng)电蚀现象,这样一来,电池插(chā)头接触点的寿命就能获得前所未有的提升。通过点按电池上的轻(qīng)触开关按钮(niǔ),电池才会真正进入电力输出状态(tài),当然,关(guān)闭电池时,也是(shì)通过轻触开关(guān)按(àn)钮来执行的。
五、为了(le)解决(jué)电池版权问(wèn)题
首(shǒu)先,智能电池使得客户只能使用原厂提供的锂电池(chí),电池品质能(néng)够得到比较好的保证;其次,智能电池使(shǐ)得飞机制造(zào)商在该电池上造成一定程度的垄断(duàn),因为客户(hù)只能使(shǐ)用(yòng)本公司生(shēng)产的电池飞机才能飞,即使你破解了,我回去升级(jí)一下固件(jiàn)版本,那些山寨电池的(de)商家又只能干(gàn)瞪眼。
以上所提到的(de)五点(diǎn),其根本目的(de)就(jiù)是为了能(néng)让人们时刻了解电池的使用(yòng)情况,从(cóng)而使飞行更安全,以及飞行前期(qī)电池的(de)检测(cè)、后(hòu)期(qī)电池(chí)的保存以及保护商家利益,让人们可(kě)以更放心地使用电池。下面补充一些电池的使用注意事(shì)项。
电池使用注意事项
1.在不使用电池时,需(xū)将电池从飞机中(zhōng)取(qǔ)下(xià),拿到阴凉处,防止过热或者(zhě)冬(dōng)季冻伤。
2.电池在飞机飞行使用后(hòu)不要马上进行充(chōng)电(diàn),等(děng)电池冷却之后再充电(diàn),一般充电的(de)环境温(wēn)度(dù)在(zài)0℃至(zhì)40℃,充电(diàn)过程中(zhōng)最好有人值(zhí)守,防止电池意外起火爆炸等。
3.运输(shū)过程中,注意包装,防止因为振(zhèn)动(dòng),车辆(liàng)加速,减速(sù)导(dǎo)致与(yǔ)其他尖锐物品碰撞(zhuàng)导致破损,起(qǐ)火。
4.电(diàn)池使用前,注意提前检查(chá)电池的健康状(zhuàng)况。比如:是否因(yīn)为长时间没(méi)有使用导致虚电,或者电池使用多次还(hái)没有(yǒu)进行完整充放电操作(zuò),电芯之间电(diàn)压值是否(fǒu)相差(chà)过大(dà)(一(yī)般电(diàn)芯之间的电(diàn)压相差0.2V则需考虑电池是否存在问题了)。
5.破损的(de)电池注意带回交予回收单位(一般回收(shōu)站(zhàn)可以回收),锂电池对(duì)土地污染非常大;携带时,注意放在随手(shǒu)可以开门抛出车外的(de)位置,防(fáng)止在(zài)车内起(qǐ)火(huǒ)。
6.电池(chí)长时间不用,存储电量一般在(zài)50%至65%为适合的存储电池的电量区间。
7.电(diàn)池空运也是很多飞友关心的问题(tí),电池能量在100Wh以下可以(yǐ)直接上飞机。有的飞友估(gū)计笑了,因为小悟标配的TB47电(diàn)池的能量刚好设(shè)计为99.9Wh,但也有的纳闷了,因为(wéi)选配(pèi)的(de)TB48电池的能(néng)量(liàng)为(wéi)129.96Wh,那怎么带?可参阅(yuè)怎么带飞机打飞(fēi)的。
8.低温环境下使用电池(chí)(原始使用温度范(fàn)围(wéi):-10℃至40℃),电(diàn)池内阻加大而导致电压骤(zhòu)降,使得容量减少,从而导致续(xù)航时间减少。所以使用前(qián)务必给电池充满电再使用,即电芯电压达到4.35V。
在温度(dù)低于5℃时,电(diàn)池使用需(xū)要(yào)在充满(mǎn)状(zhuàng)态(tài),,电芯的(de)电压在(zài)4.2V以(yǐ)上,并且起(qǐ)飞前需(xū)要(yào)做好(hǎo)预热措施以及贴(tiē)保温贴。预热可以通(tōng)过(guò)让飞机在起飞时低空悬(xuán)停一分钟左右(yòu)或者用预热(rè)仓进行预(yù)热。具体注意事项可参阅冬天电池怎么过冬。
另外,很多(duō)不知道电池完整充放电的操作,或者没有意识(shí)要做完整(zhěng)充放电。还是拿小(xiǎo)悟的电池来说吧,电池在(zài)经过10个(gè)充放电循环之后,需要进(jìn)行至(zhì)少一次完整的(de)充放电,对电量计算进行校准。
那放电呢?有两种(zhǒng):慢速放电和快速放电(diàn)
①慢速放电:将电池安装在(zài)飞行(háng)器当中,开启电池,静(jìng)态放电(diàn)知电池(chí)电(diàn)量为5%以下或直至电(diàn)池制动关闭。建议在这个放(fàng)电过程当中(zhōng)不要去开启(qǐ)电机,尤其是(shì)电机(jī)不带桨叶转(zhuǎn)动,会增(zēng)加电机磨损。
②快速放电:将电池安装(zhuāng)在飞行器中,在(zài)室外飞行至(zhì)低电量报警病自动降(jiàng)落后,不要(yào)关机,继续放电至电池自动关闭。
目前行(háng)业中制约无(wú)人机的翱翔蓝(lán)天的一个(gè)因素(sù)就是续航能力,而智能(néng)电池如果能进一步改进(jìn),比如通过(guò)优化电量(liàng)利用(yòng)率(lǜ)或改变(biàn)能源种类(比如氢(qīng)气、太阳能)等方(fāng)式。让飞机拥有更长的作(zuò)业时间,前者可能对电池的续航能力的改变不是很大,但是(shì)后者一旦能在使用新(xīn)的能源之后并(bìng)且能(néng)够将续(xù)航能力成(chéng)倍(bèi)提(tí)升(shēng),那无疑是跨越性的进步。
另(lìng)外,目前电池(chí)的利用率过低,如果(guǒ)我(wǒ)们把智能电池的电路管理模块单独(dú)出来,电芯单独(dú)出来,那么是否当我们的(de)电(diàn)池电芯损坏我们直接更换电芯(xīn)之后,把新的电芯跟原来(lái)的电路(lù)管理模块(kuài)可以一起再(zài)搭配使用呢?或者可以再细化到单个(gè)的电(diàn)芯(xīn)。
无人机智能电池的革命,只是时间问题,大家一起期(qī)待吧!

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