众(zhòng)所周知,类似于(yú)小悟所使用的智能(néng)电池目前具备的一些功能有:电量显示、寿命显示、电池存储自放(fàng)电保护、衡充电保(bǎo)护、过充电保护、充电温度保护、充(chōng)电过流保护(hù)、过(guò)放电保护(hù)、短(duǎn)路(lù)保护、电(diàn)芯损坏检测、电池历史记录、休眠(mián)保护、通讯等十三(sān)个功能。
有的(de)功能(néng)可以(yǐ)直接通过(guò)电池上的LED灯有(yǒu)组合的亮和(hé)灭来确定电池目前的情况,有的(de)电池功能则需要配合移动设备的App来进行实现,App上会实时显示剩余的电池电量,系统自动分析(xī)并计算返(fǎn)航和降落所需的电量和时间,免除(chú)时(shí)刻担忧(yōu)电量不足(zú)的困扰。智(zhì)能电池会(huì)显示每块电芯的电压,总充放电次数以及整块电池的(de)健(jiàn)康状态等。
另外有(yǒu)更(gèng)加的高级的功能(néng),例(lì)如Inspire1智能低电量(liàng)返航:
智能飞行电池电量过低时(shí),电机(jī)可能(néng)无法输(shū)出(chū)足够的动力,此时用户应尽快降落飞行器,否则飞行(háng)器将(jiāng)会自动(dòng)降落,导致(zhì)飞行器损坏或者引发(fā)其他的危险。为防止(zhǐ)因电池电量不足出现不必要的危险,inspire1主控(kòng)会(huì)根据飞行的(de)位置信(xìn)息,智能地判断当前电量是否充足。
若当前的电量仅满足完成返航,APP将(jiāng)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10秒后将自动进入返航(háng)。返航过程中可短(duǎn)按智(zhì)能返航按键取消返航过(guò)程。智能电量返航在同一次飞行过程只出现一次(cì)。
相较于传(chuán)统的电(diàn)池,目前无人(rén)机应用的电(diàn)池无(wú)疑给人们带来了很大(dà)的便利。最开始(shǐ)的(de)只充当能量(liàng)存储介质(zhì)的电池,如何演变(biàn)到目前多功(gōng)能的智能电池呢?
一、解决电池过放电问题
在电池使用的(de)过程(chéng)中,最怕就是电池过(guò)放(fàng)。所以为了(le)避(bì)免(miǎn)电池过放,研(yán)发人员在电池组里增加了过放电(diàn)保护(hù)电路,当放电电压降到(dào)预设电压值时,电池(chí)停止(zhǐ)向外供电。但是(shì),如(rú)果因避(bì)免电池过放电而立即停(tíng)止供电,那很多数据来不及保存,我们只能眼睁睁看(kàn)着无人机从(cóng)天上直接掉下来(lái)。
因此,智(zhì)能电池的(de)放电截止只是电池自(zì)我保护的最后一道防线,在此之(zhī)前,管(guǎn)理电路(lù)还要计算出(chū)末端续航时间,来为用户提供预警,以便用户(hù)有足(zú)够的时间来采(cǎi)取相应的安全措施。
第一级警报(bào):当检测到电量剩余(yú)30%时(剩余量可以自己设置(zhì)),飞机尾灯红灯(dēng)慢闪(shǎn),开始报(bào)警,提(tí)示用户应(yīng)该注(zhù)意剩余电量,提前做好返航准备。
第二级警(jǐng)报(bào):当检测(cè)到剩余电量仅够维(wéi)持返航时,开始自动执行返航;而(ér)这个(gè)时间点的把握,与飞行距离、高度有(yǒu)关,是智能电(diàn)池数(shù)据与无人(rén)机飞控数据融合后(hòu)实时计算(suàn)出来的;
第三级(jí)警报:当检测到剩余电量都不足(zú)以维持正常返航(háng)时(shí)(例如返航途中遇到逆(nì)风(fēng),则有可(kě)能超出(chū)预估的返航时间(jiān)),则执(zhí)行原(yuán)地降落(luò),以最大限度避无人机因缺电导致坠毁(huǐ)。
续航时间的计算结果与(yǔ)飞(fēi)行距离、飞(fēi)行高(gāo)度、当前电机输出功率等因(yīn)素有关。这(zhè)些因素(sù)都是动态变化的,而且变(biàn)化(huà)幅度可能很大,所(suǒ)有(yǒu)数据都(dōu)需要(yào)实(shí)时计算,这(zhè)对于智能锂电池管(guǎn)理芯(xīn)片、算法(fǎ)设(shè)计都会提出极(jí)高的要求。
二、为了解(jiě)决电池充电(diàn)保(bǎo)护(hù)和保存的问题
大家都知道,锂电池(chí)充电,是有特殊要求的(de)。另外,目前大(dà)量锂(lǐ)电池组采用(yòng)了多电芯串并形式,由(yóu)于电(diàn)芯个体差异,导致充电和放电(diàn)不(bú)可能做到100%均衡,因此一套完善的充电(diàn)管理(lǐ)电路就显得尤为必要了。而这就是智能锂电池要具备的第(dì)二项功能——对锂电池组进行完善的充电管理,以及放(fàng)电管理(lǐ)。
三、为(wéi)了实时检测电池(chí)电量
平时我(wǒ)们在对电(diàn)池进行检(jiǎn)测的时候,总是要拿着一个(gè)万(wàn)用表,各种手忙脚乱才能测出电(diàn)池的输出电压电流等物理量,或者带着(zhe)一(yī)个“哔哔响”挂在电池上,多少还是不方便。所以为了让用户知晓电池实时剩余电量(liàng)以(yǐ)及其他讯(xùn)信,电池向智能化迈进了。
(1)检测(cè)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(diàn)量,实时显示,在飞行过程中也能显示。
(2)通过数字图传(chuán),实时回(huí)传电(diàn)压数据,甚至能(néng)够在APP里查看电池组单体的电压。
(3)记录电池历史数(shù)据,比如:使用次数,异常次数,电池寿命(mìng)等。
(4)提示电池(chí)异常。能够通过(guò)LED灯提示(shì)各种电池异常,例(lì)如:短路、充电电(diàn)流过大(dà)、电压过高、温度过高、温度过低(dī)等(děng)。
四、为了解决电池电(diàn)极(jí)插(chā)头老化问题
不难发现,我们平时自己DIY的无(wú)人机所用的电池,当我们把电池连接到无人机上的一瞬间,插头冒(mào)出火花。如果这种情况长时间出现的话,电(diàn)池的金属插头将会在电池放电而产生的高(gāo)温环境(jìng)下(xià)被氧化,从而使插头导电性降低(dī),导致(zhì)插头发热,甚至空中熔解。
因插头老化导致(zhì)无人机坠毁的案例并(bìng)不少见(jiàn)。为了解决(jué)这个问题,锂电池(chí)智能管(guǎn)理电路急需解决这个问题。
当你(nǐ)把电池安装到飞行器上(shàng)时,跟(gēn)我(wǒ)们(men)传(chuán)统的电池不一样,电极触(chù)点并不会真正放(fàng)电,因此不会产生火(huǒ)花,也不会(huì)产生电蚀现象,这样一来,电池插(chā)头接触点的寿命(mìng)就能获得前所未有的提升。通过点按电(diàn)池上的轻触(chù)开关按钮,电池才(cái)会(huì)真正进入电力输出状态(tài),当(dāng)然,关闭电池时,也是通过轻触开关按钮来执行的。
五、为了解(jiě)决电池版权问题
首(shǒu)先,智能电池使得客(kè)户只能(néng)使用(yòng)原(yuán)厂提供的锂电池,电(diàn)池品质能够得(dé)到(dào)比较好的保证;其(qí)次,智能电池(chí)使得飞机制造商在该(gāi)电池上造成一定(dìng)程度(dù)的垄断,因为客户只(zhī)能使用本公司生产的电池飞机才(cái)能飞,即使你破解了(le),我(wǒ)回(huí)去升级一下(xià)固件版本,那(nà)些山寨电池的商家又只(zhī)能(néng)干瞪眼。
以上所(suǒ)提到的五点,其根本目的就是为了能(néng)让人(rén)们时刻了解电池的使(shǐ)用(yòng)情况,从而使飞行更安全(quán),以及飞行前期电(diàn)池的(de)检测、后期电池的保存以及保护商家利(lì)益,让人们可(kě)以更(gèng)放心地使用电池。下面补(bǔ)充一些电池(chí)的使用注意事项。
电池使用注意事项(xiàng)
1.在不使用电池时,需将电池从飞机中取下,拿到阴凉(liáng)处,防(fáng)止(zhǐ)过热(rè)或者冬季冻伤。
2.电池(chí)在飞机飞(fēi)行(háng)使用后不要马上进(jìn)行充电(diàn),等电(diàn)池(chí)冷却之后再充电,一般充电(diàn)的(de)环境温(wēn)度(dù)在0℃至40℃,充电过程中最好(hǎo)有人(rén)值(zhí)守(shǒu),防止电池意外(wài)起(qǐ)火爆炸(zhà)等。
3.运(yùn)输过程中,注意(yì)包装,防止因(yīn)为振动,车辆(liàng)加速,减速导致与其他尖锐物品碰撞导致破损,起(qǐ)火。
4.电池使用前,注(zhù)意提前检查电池的健康状况(kuàng)。比如:是否(fǒu)因为长(zhǎng)时间没有使用导致虚电,或者电池使用多次还没有进行完整充放电(diàn)操作,电(diàn)芯之(zhī)间电压值(zhí)是否相差过大(一般电芯(xīn)之间的电压相差0.2V则需考虑电池是否(fǒu)存在问题了)。
5.破(pò)损的电池注意带(dài)回交予回(huí)收单(dān)位(一般回收站(zhàn)可以回收),锂电池对土(tǔ)地(dì)污染非常大;携带时,注意放在随手(shǒu)可以开门(mén)抛出车外的位置,防止在车内起(qǐ)火。
6.电池长时间不用,存储电量一般在50%至65%为适合的存储电池的电量区间。
7.电池空运也是很多飞友关心的问题,电(diàn)池能量在100Wh以下可以直接上飞机。有的飞友(yǒu)估计笑了,因为小悟(wù)标配的TB47电池的能(néng)量刚(gāng)好设计(jì)为99.9Wh,但也有的纳闷了,因为选配的TB48电池的能量为(wéi)129.96Wh,那怎(zěn)么(me)带?可(kě)参阅怎么带飞机(jī)打飞(fēi)的。
8.低温环(huán)境下使用电池(原始(shǐ)使用温(wēn)度(dù)范围:-10℃至40℃),电池内阻加大而导致(zhì)电压骤降,使(shǐ)得容量减少,从而导致(zhì)续航时间减(jiǎn)少。所以使(shǐ)用前(qián)务必给电池充满(mǎn)电再使用,即电芯电压达到(dào)4.35V。
在温度低(dī)于5℃时(shí),电池(chí)使用需要在充满状态,,电芯(xīn)的电(diàn)压(yā)在4.2V以上(shàng),并且起(qǐ)飞前需要(yào)做好预热(rè)措施以及贴保(bǎo)温贴。预热(rè)可以通过让飞机在起(qǐ)飞时低空悬(xuán)停一分(fèn)钟左右或者用预(yù)热仓进行预(yù)热(rè)。具体注意事项可参阅冬天电(diàn)池怎么过冬。
另外,很多不知道电池完整充放电的(de)操作,或者没有意识要做完整充放电。还是拿(ná)小悟(wù)的电(diàn)池(chí)来说吧,电池在经(jīng)过10个充放电循环之后,需要进行至少一(yī)次完整的充放电,对电(diàn)量计算进行(háng)校准。
那放电(diàn)呢?有两种:慢速放电和(hé)快速放电
①慢(màn)速(sù)放电:将电池(chí)安装在飞行器当(dāng)中,开启电(diàn)池(chí),静态放电知电池电量为(wéi)5%以下或直(zhí)至电池制动关(guān)闭。建议在(zài)这个(gè)放电过程(chéng)当中不(bú)要去(qù)开启电机,尤其是(shì)电机不带桨叶转动,会增加(jiā)电机(jī)磨损。
②快速(sù)放(fàng)电(diàn):将电池安装(zhuāng)在(zài)飞行器中,在室外飞行至低电量报警(jǐng)病自动降落后,不要关机,继续放电至电池自(zì)动关闭。
目前行业中制约无人机的翱翔(xiáng)蓝(lán)天的一(yī)个因素就(jiù)是续航(háng)能力,而智能电(diàn)池如果能进(jìn)一步改进(jìn),比如通过(guò)优化电量利用(yòng)率或改变能源种类(比如氢气、太阳能)等方式。让飞机拥(yōng)有更长的作业时间,前者可能对电池的续航能力的改变不是很大,但(dàn)是后者一旦能在使用(yòng)新(xīn)的能源之(zhī)后并且能(néng)够(gòu)将续航能力成倍提升,那无疑是跨越性(xìng)的进(jìn)步。
另(lìng)外,目前电池的利用率(lǜ)过低(dī),如(rú)果我(wǒ)们(men)把智能电池的电路管理模块单独出来(lái),电芯(xīn)单(dān)独出来,那(nà)么是否当我们的电池电(diàn)芯损(sǔn)坏我们直(zhí)接更换电芯之后(hòu),把新的电芯跟原(yuán)来的电(diàn)路管理模(mó)块可以一起再搭配使用(yòng)呢?或者(zhě)可以再(zài)细化到单个的电芯。
无人机智能电池的(de)革命,只(zhī)是时间(jiān)问题,大家一(yī)起(qǐ)期待吧!

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