Bakit Ginagawa ng Smart BMS ang Lahat ng Pagkakaiba Para sa Mga Industrial Drone Battery Pack?

May-akda:YIHANG Power Engineering Team | Tagagawa ng Baterya ng Industrial UAV at Drone | yihangpower.com

Patuloy kaming nakakarinig ng parehong reklamo mula sa mga drone integrator at fleet operator: kumuha ng bagung-bagong battery pack, tamang pag-label, sariwa sa labas ng kahon, isabit ito, at pinapanood mo pa rin ang paghina ng boltahe nang husto sa panahon ng pag-akyat. Bumagsak ang sasakyang panghimpapawid, uminit ang ESC, at walang sinuman sa proyekto ang makapagpaliwanag kung bakit.

Mula sa aming sariling mga tala saYIHANG Power, ang mga hilaw na selula ay bihira ang problema. Kadalasan, ang pagtutukoy ay tinatapos sa kapasidad lamang, at ang BMS ay pinili pagkatapos upang tumugma sa isang presyo. Gumagana ang rutang iyon para sa mga hobby pack. Ito ay bumagsak sa mga pang-industriyang platform, kung saan ang isang nabigo na baterya ay nagbaon sa isang buong inspeksyon o pagpapatakbo ng kargamento para sa araw.

Kumpleto ang pagtatayo naminsmart-BMS-integrated drone na bateryamga asembliya para sa mga inspeksyon na drone, pang-agrikulturang UAV at heavy-lift cargo aircraft. Ang sumusunod ay kung ano ang natutunan namin mula sa mga totoong proyekto kaysa sa teorya ng datasheet: kung paano basahin ang mga spec ng baterya sa paraan ng pagbabasa ng mga ito ng isang engineer, kung paano pumili sa pagitan ng LiPo, Li-ion at semi-solid na mga cell, kung ano talaga ang ginagawa ng matalinong BMS sa kalagitnaan ng paglipad, at kung ano talaga ang kinakailangan upang maipadala ang mga lithium pack sa pamamagitan ng hangin nang walang customs o problema sa airline.

Ito ay isinulat para sa mga taong talagang bumibili at nagpapanatili ng mga pack na ito, hindi para sa mga search engine. Kung ikaw ay isang integrator na nasunog ng isang baterya na tumingin mismo sa papel at nabigo sa field, ang mga seksyon sa ibaba ay makatipid sa iyo ng pera.

Pagbasa ng Mga Pangunahing Detalye Para sa Mga Baterya ng Industrial Drone

Inihambing muna ng mga mamimili ang mga numero ng kapasidad, at huminto doon. Ang kapasidad ay mahalaga, ngunit ito ay isa lamang sa apat na naka-print na halaga na magpapasya kung ang isang pakete ay makakaligtas sa isang panahon ng field work.

Sinasabi sa iyo ng Capacity (mAh) kung gaano karaming enerhiya ang dinadala ng pack, ngunit sinasabi rin nito sa iyo kung gaano karaming dead weight ang iyong binubuhat. Ang pagdodoble ng kapasidad ay bihirang doblehin ang oras ng flight sa parehong airframe, dahil ang sobrang timbang ay kumakain sa parehong thrust budget. Tratuhin ang kapasidad bilang isang trade-off, hindi isang target.

Ang boltahe at S count ay direktang nagtutulak ng pag-uugali ng motor. Ang isang 6S pack ay nakaupo sa 22.2 V nominal at naniningil sa 25.2 V; ang isang 12S pack ay tumatakbo sa 44.4 V at umaakyat sa 50.4 V. Ang mas mataas na boltahe ay nangangahulugan ng mas mababang kasalukuyang para sa parehong kapangyarihan, na nangangahulugang mas malamig na mga ESC at mas manipis na mga kable. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga heavy-lift na platform ay may posibilidad na lumipat mula 6S hanggang 12S o 14S habang tumataas ang mga ito.

Ang patuloy na C-rate ay ang pinakamaling nabasa ng mga mamimili sa halaga. Ang isang 25C na rating sa isang 5,000 mAh pack ay nangangako ng 125 A na tuloy-tuloy na output, ngunit sa ilalim lamang ng tinukoy na temperatura ng pagsubok ng tagagawa. Sa mga kondisyon ng field ng tag-araw sa 45 °C ambient, ang tunay na maihahatid na numero ay bumababa. Kapag sinusuri mo ang mga supplier, humingi ng tuluy-tuloy na rate ng data na nasubok sa 45 °C, hindi sa perpektong temperatura ng silid ng lab, at itanong kung paano sinukat ang numero sa halip na tanggapin ang sticker.

Ang panloob na pagtutol, ang halaga na bihirang naka-print sa lahat, ay nagpapakita ng init sa ilalim ng pagkarga. Ang dalawang pack na may magkaparehong kapasidad ay maaaring kumilos nang ganap na naiiba sa 20 A draw kung ang isa ay doble ang panloob na resistensya ng isa. Para sa mga high-discharge drone, ang mababang panloob na resistensya ay nagkakahalaga ng higit sa ilang daang dagdag na mAh.

At huwag kailanman ihambing ang mga pack ayon sa kapasidad lamang sa mga vendor. Kalkulahin ang watt-hours, boltahe na pinarami ng amp-hours, at sa halip ay ihambing ang figure na iyon. Ang isang 6S 10,000 mAh pack at isang 8S 7,500 mAh pack ay magkaibang mga produkto na may katulad na enerhiya, at tanging ang watt-hour na paghahambing ang nagsasabi nito sa iyo nang totoo.

Isang praktikal na tala sa pagtatanong sa mga supplier ng mga tamang tanong. Kapag humiling ka ng quote mula sa isang supplier ng baterya ng drone, ang mga sagot na makukuha mo ay kasing ganda lang ng mga itatanong mo. Humingi ng tuluy-tuloy na rate na curve sa 45 °C, humingi ng internal resistance na sinusukat sa isang production sample sa halip na isang lab unit, at itanong kung paano tinutukoy ng supplier ang capacity tolerance, kung ang pack ay garantisadong maghahatid ng rated capacity sa unang cycle o pagkatapos ng limampung cycle. Ang mga supplier na hindi makasagot sa tatlong tanong na ito sa pamamagitan ng pagsulat ay kadalasang nag-quote sa iyo ng isang libangan na produkto sa mga presyong pang-industriya.

Pagpili sa Pagitan ng LiPo, Li-ion at Semi-Solid na Mga Cell

Dapat sundin ng cell chemistry ang flight profile, hindi ang salesman. Nakikita namin ang tatlong praktikal na pamilya sa gawaing pang-industriya na drone.

Ang mga cell ng pouch ng LiPo ay nananatiling default para sa anumang pagguhit ng 15C o mas mataas. Naghahatid sila ng kasalukuyang walang pagbagsak ng boltahe, na mahalaga sa panahon ng pag-akyat at pagwawasto ng hangin. Ang trade-off ay mas mababang densidad ng enerhiya at mas maikling buhay sa kalendaryo kung hindi mo iniimbak ang mga ito.

Ang mga cylindrical cell ng Li-ion ay nanalo sa densidad ng enerhiya at cycle ng buhay para sa mababang-discharge, mahabang tagal ng trabaho. Ang mga drone ng survey na naglalayag sa mababang kasalukuyang sa loob ng isang oras ay direktang nakikinabang mula sa lithium-ion chemistry, mas maraming watt-hour bawat kilo. Ang catch ay na ang matagal na mataas na discharge ay nagpapainit ng mga cylindrical na cell, at kailangan nila ng higit pang parallel na mga cell upang maabot ang parehong kasalukuyang, na mabilis na kumakain sa timbang.

Ang mga semi-solid na cell ay ang bagong dating sa merkado, at ang pinaka-karapat-dapat na panoorin. Nakaupo sila sa pagitan ng likido at solid na electrolyte, na nag-aalok ng mas mataas na density ng enerhiya kaysa sa LiPo at mas mahusay na mga margin sa kaligtasan sa mga puncture at thermal test. Ang dumaraming bilang ng mga proyektong pangmatagalan ay nagtatanong sa amin tungkol sa mga opsyon ng semi-solid na baterya ng drone partikular. Ang matapat na caveat ay ang materyal sa marketing para sa semi-solid na chemistry ay madalas na pinalalaki, na nagbabanggit ng isang perpektong numero ng pagganap mula sa isang lab slide. Palaging humiling ng tuluy-tuloy na mga rating sa paglabas na napatunayan sa mga tunay na temperatura ng pagpapatakbo at hindi bababa sa 80 porsiyentong lalim ng paglabas bago ka gumawa.

Ang ilang mga pangunahing patakaran ay inuulit namin sa bawat customer, sa walang partikular na pagkakasunud-sunod. Huwag subukang patagin ang isang namamagang pakete, alisin ito kaagad sa serbisyo at itapon ito ng maayos. Asahan ang humigit-kumulang 80 porsiyento ng kapasidad na magagamit sa temperatura ng silid kapag nagpapatakbo ng mga pack sa 0 °C, at magplano ng mga misyon nang naaayon sa halip na tuklasin ito sa himpapawid. At mag-imbak ng mga pack sa humigit-kumulang 40 hanggang 60 porsiyento na singil para sa mahabang agwat sa pagitan ng mga operasyon, hindi kailanman ganap na na-charge at hindi kailanman ganap na naubos.

Binabago din ng temperatura ang pagpili ng kimika mismo. Kung tumatakbo ang iyong operasyon sa malamig na klima, ang Li-ion at semi-solid na chemistries ay may hawak na boltahe sa mababang temperatura kaysa sa mataas na rate ng LiPo, na tumitigas at nawawala ang maihahatid na kasalukuyang kapag malamig. Kung ang iyong operasyon ay tropikal, ang mataas na temperatura ng kapaligiran ay nagpapabilis sa pagtanda sa bawat chemistry, kaya ang isang pack na na-rate sa 25 °C na mga kondisyon ng lab ay hindi mabubuhay sa mga na-rate na cycle nito sa 40 °C na mga kondisyon sa field. Tanungin ang supplier kung aling chemistry ang inirerekumenda nila para sa iyong aktwal na operating temperature, hindi para sa isa sa kanilang brochure.

Mga Praktikal na Tungkulin Ng Isang Pinagsanib na Smart BMS

Ang matalinong BMS ay hindi isang protection board na may mas mahabang pangalan. Patuloy itong nanonood ng mga kondisyon sa loob ng pack at nakikipag-usap sa sistema ng paglipad habang ginagawa ito.

Sa antas ng cell-group, sinusubaybayan nito ang boltahe at temperatura para sa bawat grupo nang paisa-isa. Ang isang malusog na kabuuang pagbabasa na 22.2 V sa ground station ay maaaring magtago ng isang mahinang cell na nag-drag sa buong pack pababa, at tanging ang bawat pangkat na pagsubaybay ang nakakakuha nito bago ito maging isang in-flight failure.

Sa panig ng proteksyon, nagti-trigger ito ng millisecond-fast current shutdown sa panahon ng propeller strikes o motor lock-up. Sa isang biglaang fault, ang bilis na iyon ay ang pagkakaiba sa pagitan ng isang blown connector at isang nasirang motor, dahil kung hindi man ang connector ay nagiging makeshift fuse.

Sa panig ng komunikasyon, nag-uulat ito ng tumpak na estado ng pagsingil sa pamamagitan ng SMBus, CAN bus o UART. Mas mahalaga iyon kaysa sa napagtanto ng karamihan sa mga mamimili: ang flight controller ay nagpaplano ng mga desisyon sa pagbabalik-bahay at pag-landing batay sa tunay na natitirang enerhiya. Ang isang piping pack ay nag-iiwan sa piloto sa paghula, at ang paghula ay kung paano bumalik ang mga baterya na walang laman.

Ang bawat smart BMS industrial drone battery pack na ipinadala namin ay dumadaan sa pre-delivery communication interface testing, dahil nakita namin ang napakaraming pack na nabigo sa bench na pumasa sana sa simpleng capacity check. Ang BMS ay sinusuri para sa katumpakan ng SOC, oras ng pagtugon sa fault at katatagan ng komunikasyon ng bus bago i-clear ang pack para sa paghahatid.

Ang mga drone ay maaaring lumipad gamit ang pangunahing hindi pinamamahalaang hardware, walang sinuman ang tumututol doon. Ang pagkakaiba ay babala. Sa isang matalinong BMS, makikita mo ang isang nasira na cell, isang mainit na grupo o isang hindi magandang koneksyon na nabubuo sa mga flight. Kung wala ito, matutuklasan mo ang pagkakamali kapag bumagsak ang boltahe sa kalagitnaan ng misyon at ang sasakyang panghimpapawid ay bumaba nang wala sa landing point.

Ang fault logging ay ang tampok na fleet managers na magsisimulang bigyang halaga lamang pagkatapos ng unang insidente. Kapag ibinalik ang isang pack pagkatapos ng hard landing, sasabihin ng log sa iyong team kung naprotektahan ba ng baterya ang sarili nito nang tama, kung lumampas ang pilot sa mga limitasyon sa paglabas, o kung mekanikal ang pagkabigo sa halip na elektrikal. Kung wala ang rekord na iyon, ang bawat insidente ay nagiging argumento sa pagitan ng piloto, ng maintenance crew at ng supplier ng baterya.

Smart battery pack na may pinagsamang BMS at komunikasyon

Mga Tampok na Pang-proteksyon na Dapat Magkaroon Para sa UAV Battery BMS

Ang iba't ibang gawain ng drone ay binibigyang diin ang mga baterya. Ang isang light-show drone na lumilipad ng tatlong minutong pagsabog ay may ibang kinakailangan sa BMS kaysa sa isang cargo UAV na humihila ng mataas na agos para sa dalawampung minutong cycle. Ang mga function sa ibaba ay ang mga itinuturing naming mandatory para sa pang-industriyang paggamit, at kung ano ang aktwal na ginagawa ng bawat isa sa field:

Ang pagbabalanse ng cell ay nararapat na tingnan nang mas malapit, dahil ito ang function na madalas na hindi nabibili. Ang mga pack na hindi kailanman balanse ay dahan-dahang naaanod, ang pinakamahinang cell ay naabot muna ang limitasyon nito, at ang buong pack ay napipilitang huminto nang maaga. Mahigit sa isang daang cycle ang pagkakaiba sa pagitan ng isang balanseng pakete at isang hindi balanseng isa ay maaaring dalawampung porsyento ng magagamit na kapasidad. Iyan ay hindi isang numero ng marketing, ito ang sinusukat namin kapag ang mga pakete ay bumalik mula sa field.

 drone at baterya

Mga Panuntunan sa Pagpapadala ng Air: UN38.3 At UN3480

Nag-iisip kung ang iyong pang-industriya na UAV lithium na baterya ay maaaring maglakbay sa pamamagitan ng air freight? Ang maikling sagot ay oo, na may kalakip na mahigpit na mga panuntunan sa mapanganib na kalakal.

Ang bawat baterya ng lithium na ipinadala sa pamamagitan ng hangin ay dapat pumasa sa UN38.3, ang buong test suite na sumasaklaw sa altitude simulation, thermal cycling, vibration, mechanical shock, short-circuit, impact, overcharge at forced discharge. Ang ulat ng pagsubok ng UN38.3 mula sa gumagawa ng cell ay hindi awtomatikong wasto para sa iyong naka-assemble na pack, ang isang custom na pack ay nangangailangan ng sarili nitong pagsubok maliban kung ang mga cell at configuration ay tumutugma sa orihinal na saklaw ng certification.

Ang pag-uuri ay depende sa kung paano ipinapadala ang baterya. Ang mga standalone loose pack ay inuri UN3480. Ang mga bateryang ipinadala na naka-install sa kagamitan o naka-pack kasama ng drone ay gumagamit ng UN3481. Magkamali ka at tatanggihan ng airline o freight forwarder ang kargamento sa counter, minsan pagkatapos ma-book na ang kargamento.

Kakailanganin mo rin ang isang wastong dokumento ng SDS para sa baterya, at karamihan sa mga carrier ay nangangailangan ng pack na maipadala sa o mas mababa sa 30 porsiyentong estado ng singil para sa pampasaherong sasakyang panghimpapawid. Hihigpitan pa ito ng ilang airline, kaya kumpirmahin ang limitasyon sa forwarder bago ka mag-book sa halip na sa pintuan ng bodega.

Ang air freight ng mga lithium batteries ay nasa ilalim ng IATA Dangerous Goods Regulations, at nagbabago ang mga patakaran bawat taon. Kung ang dami ng iyong pag-export ay nagbibigay-katwiran dito, ihanda ang dokumentasyon ng isang espesyalista, dahil ang isang solong nawawalang sertipiko ay maaaring maglaman ng isang kargamento nang ilang araw at nagkakahalaga ng higit pa kaysa sa sertipikasyon mismo.

Ang pag-iimpake ay ang bahaging nagkakamali ang karamihan sa mga unang beses na nagluluwas. Ang mga lithium na baterya ay nangangailangan ng matibay na panlabas na packaging na pumasa sa UN drop test, kung saan ang mga cell o pack ay protektado mula sa short-circuit habang nagbibiyahe, nakalagay ang mga takip ng terminal, at walang mga metal na bagay na maluwag sa kahon. Mas mahigpit na sinisiyasat ito ng mga airline at forwarder kaysa sa ginawa nila limang taon na ang nakalipas, at hindi awtomatikong makakaligtas sa inspeksyon ng mga mapanganib na kalakal ang isang pakete na makakaligtas sa isang normal na biyahe ng courier.

Pagpapanatili ng Baterya At Buhay ng Serbisyo

Kung paano tinatrato ang isang pack sa pagitan ng mga flight ang nagpapasya sa totoong gastos nito sa bawat misyon kaysa sa presyo ng pagbili.

Mag-charge gamit ang katugmang charger at profile ng pagsingil, hindi kailanman isang random na balanse ng charger na nakatakda sa isang nahulaan na bilang ng cell. Mag-charge sa isang lugar na ligtas sa sunog at huwag mag-iwan ng charging pack na walang nag-aalaga, gaano man kahusay ang BMS.

Para sa cycle life, iwasan ang nakagawian na buong discharges. Ang mga mababaw na cycle, na nagtatapos sa mga flight na may natitira pang 20 hanggang 30 porsiyento, ay masusukat na nagpapahaba ng buhay ng pack kumpara sa paglipad sa low-voltage cut-off sa bawat oras. Nakikita namin ang mga pack na mahusay na ginagamot sa aming customer base na lumampas sa kanilang rate na bilang ng ikot, at ang mga inabuso ay nabigo nang maaga sa parehong batch ng pagmamanupaktura.

Ang pana-panahong imbakan ay mahalaga para sa LiPo lalo na. Ang isang pack na nakaimbak na ganap na naka-charge sa loob ng tatlong buwan ay kapansin-pansing mas mabilis na bumababa kaysa sa isang naka-imbak sa storage boltahe. Kung ang fleet ay idle para sa taglamig, ilagay ang mga pack sa storage charge, lagyan ng label ang mga ito, at suriin ang boltahe bawat ilang linggo.

Ang mga semi-solid na cell, kung saan mayroon kaming field data, ay kumikilos nang mas mahusay sa storage kaysa sa LiPo ngunit sinusunod pa rin ang parehong common-sense na mga panuntunan. Ang kimika ay nagpapabuti sa mga margin, hindi nito inaalis ang pangangailangan para sa pangunahing pangangalaga.

Subaybayan ang gastos ng baterya bawat oras ng flight sa halip na presyo bawat pack. Ang isang pack na nagkakahalaga ng dalawampung porsiyentong mas mataas ngunit naghahatid ng higit pang tatlumpung porsiyentong mga cycle ay ang mas murang baterya sa isang season, at ang isang matalinong BMS na pumipigil sa isang pagkabigo sa paglipad ay nagbabayad para sa sarili nito sa isang insidente. Ang mga mamimili na nakikipag-ayos lamang sa presyo ng yunit ay regular na nauuwi sa pinakamahal na baterya kada oras na nalilipad.

Paano Bumuo ang YIHANG ng Mga Custom na Solusyon sa Baterya ng Drone

Nagsisimula tayo sa sasakyang panghimpapawid, hindi mula sa cell. Ang isang custom na pang-industriya na drone battery pack ay idinisenyo sa paligid ng iyong totoong flight envelope, hindi binuo mula sa anumang mga cell na nasa stock ngayong buwan.

Ang aming engineering workflow ay tumatakbo sa isang nakapirming order: peak discharge demand analysis, cell chemistry matching, mechanical pack layout, connector selection, BMS protection threshold tuning, pagkatapos ay capacity verification at full loaded discharge testing bago ipadala ang anumang bagay.

Pinakamahalaga ang peak current analysis, dahil tinutukoy nito ang lahat sa ibaba ng agos. Ang pagmamapa ng drone na naglalayag sa mababang kasalukuyang ay may ibang pangangailangan kaysa sa isang UAV na nag-crop-spraying na humihila ng mataas na agos habang tumatakbo ang mga spray, at ang disenyo ng pack ay nagbabago nang naaayon.

Para sa oras ng paglipad bilang priyoridad, ang aming long-endurance na linya ng baterya ng drone ay naghahatid ng 20 hanggang 40 porsiyentong mas mahabang tagal ng flight kaysa sa mga karaniwang pack ng magkaparehong na-rate na kapasidad, na sinusukat sa parehong airframe sa parehong mga kundisyon.

Para sa mga proyektong may custom na boltahe, kapasidad o pisikal na dimensyon na sobre, ibahagi ang iyong mga kinakailangan sa pamamagitan ng aming pahina ng pagtatanong. Sinusuri ng aming engineering team ang mga parameter at nagmumungkahi ng mga angkop na configuration ng baterya ng lithium para sa iyong UAV platform.

Ang mga karaniwang custom na proyekto na sinusuportahan namin ay mula sa single-pack na prototyping para sa isang bagong airframe hanggang sa production run para sa mga naitatag na fleet. Ang mga oras ng lead ay nag-iiba sa pagkakaroon ng cell at mga kinakailangan sa pagsubok, ngunit binibigyan ka namin ng nakasulat na iskedyul kasama ang quote, at kasama sa dokumentasyon ng paghahatid ang ulat ng pagsubok para sa bawat pack sa order. Ang papeles na iyon ay hindi kagandahang-loob, ito ang hihilingin ng sarili mong departamento ng kalidad at ng iyong end customer.

Kung ikaw ay kumukuha ng mga custom na pang-industriya na drone battery pack na may pinagsamang smart BMS para sa inspeksyon, agrikultura o mga cargo mission, makipag-ugnayan sa YIHANG Power. Nagpapatakbo kami ng peak-current simulation at validation ng load discharge para sa iyong mga tunay na kondisyon ng flight, at nagawa namin ito para sa mga customer sa limang kontinente.

Ipadala ang iyong boltahe, kapasidad at mga kinakailangan sa dimensyon ngayon. Ang unang teknikal na talakayan ay walang gastos, at ito ay magsasabi sa iyo ng higit pa tungkol sa iyong mga opsyon sa baterya kaysa sa isang linggo ng pagbabasa ng datasheet.