众所周知,类似于小悟(wù)所(suǒ)使用的智(zhì)能(néng)电池(chí)目前具备的一些功(gōng)能(néng)有:电量显示、寿命显示、电池存储自放电保护、衡充电保护、过充电保护、充电温度保护、充(chōng)电过流(liú)保护、过放电(diàn)保护、短路(lù)保护、电芯(xīn)损坏检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等十三个功能。
有的功能可以(yǐ)直接通过电池(chí)上的LED灯有组合的亮和灭来确定电池目前的情况,有的电池功能则需要配合移动(dòng)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(tǒng)自动分析并计(jì)算返航和(hé)降落所需(xū)的电量和时间,免除时刻担忧电量不足的困扰。智(zhì)能电池会显示每(měi)块电芯的电压,总充(chōng)放电次数以及整块电池的健康状(zhuàng)态等(děng)。
另外有(yǒu)更(gèng)加(jiā)的高级的(de)功能,例如Inspire1智能低电量返航:
智能飞行电池电量过(guò)低时,电机可能无法输出足够的动力,此(cǐ)时用户应尽快降落(luò)飞(fēi)行器,否则飞行器(qì)将会自动降落,导致飞行器损坏或者引发其他的危险。为防止(zhǐ)因电池电量(liàng)不足出现不必要的危险,inspire1主控会根(gēn)据飞行的位(wèi)置(zhì)信息(xī),智能地判断当前电(diàn)量是否充(chōng)足。
若当前的电量(liàng)仅满足完成返航,APP将会提示用户是否需要执行返航。若用户(hù)在10秒内不作选择,则10秒后将自动进入返航。返航过程中(zhōng)可短按智能返航按键取(qǔ)消返(fǎn)航过程。智能电量返(fǎn)航在(zài)同一次飞(fēi)行过程只(zhī)出现一次(cì)。
相较于传统(tǒng)的电池,目前无人机应用的电池无疑给人们带来(lái)了很(hěn)大的便利(lì)。最开始的(de)只充当(dāng)能量存储介质的(de)电池,如(rú)何演变到目前多功能的智(zhì)能电池呢?
一、解决电池(chí)过放(fàng)电问题
在电池使(shǐ)用(yòng)的过程中,最怕(pà)就是电池过(guò)放。所以为了避(bì)免电池过(guò)放,研发(fā)人(rén)员在电池(chí)组(zǔ)里(lǐ)增加了过放电保护电路,当放电电压降到预设(shè)电(diàn)压值时,电(diàn)池停止向(xiàng)外供电。但是,如果因避免(miǎn)电池过(guò)放(fàng)电而立即停(tíng)止供(gòng)电,那很多数(shù)据(jù)来不及保(bǎo)存(cún),我们只能眼睁(zhēng)睁看着(zhe)无人机从天上直接(jiē)掉(diào)下(xià)来(lái)。
因(yīn)此,智能电池(chí)的放(fàng)电截(jié)止只是电池自我保护的最后(hòu)一道防线(xiàn),在此之(zhī)前,管理电路还(hái)要计算出末端续航时间,来为用户提供预警,以便用户有(yǒu)足够的(de)时(shí)间来采取相(xiàng)应的安全措施。
第(dì)一级警报:当检(jiǎn)测到电量剩余30%时(剩(shèng)余量(liàng)可以自(zì)己设(shè)置),飞机尾灯(dēng)红灯慢闪,开(kāi)始报(bào)警,提示(shì)用户应该(gāi)注意剩余电量(liàng),提前做好返航准(zhǔn)备。
第(dì)二级警报(bào):当检测到剩余电量仅够维(wéi)持(chí)返航时,开始自动执行返航;而这个时间点的把握,与飞行距离、高度有关,是智能(néng)电池数据与无(wú)人机飞控数据(jù)融合(hé)后实时计算出来的;
第(dì)三级(jí)警(jǐng)报:当检(jiǎn)测到剩余电量都不(bú)足以(yǐ)维(wéi)持正常返航(háng)时(例如返(fǎn)航(háng)途中遇到逆风,则有可能(néng)超出预估的返航时间),则执行原地降(jiàng)落(luò),以最大限度避无人(rén)机因缺电(diàn)导致(zhì)坠毁。
续航(háng)时间的计算结(jié)果与飞行距离、飞行高度、当前电机输出(chū)功率等因素有关。这(zhè)些因素都是动态变化的(de),而(ér)且变(biàn)化(huà)幅(fú)度可(kě)能很(hěn)大,所有数(shù)据都(dōu)需要实时计(jì)算,这对(duì)于智能(néng)锂(lǐ)电池管理芯片、算法设计都会(huì)提出极高(gāo)的要求。
二、为了解决(jué)电池充电(diàn)保护和保存的(de)问题
大家都(dōu)知道,锂(lǐ)电池充电,是有特殊(shū)要求的(de)。另外,目前(qián)大量锂电池(chí)组采用了多电芯(xīn)串并形式,由于电芯个体差(chà)异,导致充电和放(fàng)电不可(kě)能做到100%均衡,因此一套完善的充电管理(lǐ)电路就显得尤为必要(yào)了。而这就是智(zhì)能锂电池要具备(bèi)的第二项功能(néng)——对锂电(diàn)池组进行完善的充电管理,以及放(fàng)电管理。
三、为了实时检测电池电量(liàng)
平时(shí)我们在对电(diàn)池进行检测的时候,总是要拿着一个万用表,各种手忙脚(jiǎo)乱(luàn)才能(néng)测出电池的输(shū)出电(diàn)压电流等物理量,或者(zhě)带着一个“哔哔响”挂在电池上,多少还是不方便。所(suǒ)以为(wéi)了让(ràng)用户知晓电池(chí)实时剩余(yú)电量以及其他讯信,电池向智能化迈进(jìn)了。
(1)检测剩余电量。通过4颗LED灯直(zhí)观提(tí)示用户电池的当(dāng)前剩余电(diàn)量,实时显(xiǎn)示,在飞行(háng)过程中也能显(xiǎn)示。
(2)通过(guò)数字图传,实时回传电(diàn)压(yā)数据(jù),甚至能(néng)够在APP里(lǐ)查看(kàn)电池组单体的电(diàn)压。
(3)记录(lù)电池历史(shǐ)数(shù)据,比如:使用次数,异常次数(shù),电池寿命等。
(4)提示电池异常。能(néng)够通(tōng)过LED灯提示各种电池异常,例如:短路、充(chōng)电电流过大、电压(yā)过高、温度过高、温度过低等(děng)。
四、为(wéi)了解决(jué)电池电极插头老化问题
不难发现,我们平时自己DIY的无人机所用的(de)电(diàn)池,当(dāng)我们把电池连接(jiē)到无人机(jī)上的一瞬间(jiān),插头冒出(chū)火花。如果这种(zhǒng)情况长时间出现的话,电池的金属插(chā)头将会在电池放电而产生的(de)高温(wēn)环境(jìng)下被氧化,从而使插(chā)头(tóu)导(dǎo)电性降低(dī),导(dǎo)致(zhì)插头发热,甚至(zhì)空(kōng)中(zhōng)熔(róng)解。
因插头老化(huà)导致无人机坠毁的案例(lì)并不少(shǎo)见。为了解(jiě)决这个(gè)问题,锂电池(chí)智能管理电(diàn)路急(jí)需解(jiě)决这个问题。
当你把电池安装到飞行器上(shàng)时(shí),跟我们传(chuán)统的(de)电池不一样,电极触点并不会真正放电,因(yīn)此不会产生火花,也(yě)不会产生电蚀(shí)现象(xiàng),这样一来,电池插头接触点(diǎn)的寿命就能获(huò)得(dé)前所(suǒ)未有的(de)提升。通(tōng)过点按电池上(shàng)的(de)轻触开关(guān)按钮,电池才会真正进入电力输出状态,当然,关(guān)闭电池(chí)时,也是通(tōng)过轻触开关按钮来执行的。
五、为了(le)解决电池版权问题
首先,智能电池使得(dé)客户只(zhī)能使用原(yuán)厂提供的锂电池(chí),电池品质能够得到比较好的保证;其(qí)次,智能电(diàn)池使得飞机制造商在该(gāi)电(diàn)池上造成一定程度的垄断(duàn),因为客户只能使用(yòng)本公司生产的电池飞机才能飞,即使你破解了,我回去升级一(yī)下固件版本,那(nà)些山寨电(diàn)池的(de)商家又只能干(gàn)瞪眼(yǎn)。
以上所提到的五(wǔ)点,其(qí)根本目的就是为了能让人们时刻了解电池的使用情况,从(cóng)而使飞行更安全,以及飞行前期电池的检测、后期(qī)电(diàn)池(chí)的保(bǎo)存(cún)以及保护商家利益,让人(rén)们可以(yǐ)更放心地使用电池。下面补充(chōng)一(yī)些电(diàn)池的使用注意(yì)事项。
电池使用注意(yì)事项
1.在不使(shǐ)用(yòng)电池时,需将(jiāng)电池从(cóng)飞机(jī)中(zhōng)取下,拿到阴凉处,防止过热或(huò)者冬季(jì)冻伤。
2.电池在飞(fēi)机飞行(háng)使用后不要马上进行充电,等电池冷却之后(hòu)再(zài)充电(diàn),一般充电的环境温度(dù)在0℃至40℃,充电过程中(zhōng)最好有(yǒu)人(rén)值守(shǒu),防止(zhǐ)电池(chí)意(yì)外(wài)起火爆炸等。
3.运输过程中(zhōng),注意包装(zhuāng),防止(zhǐ)因为振动(dòng),车辆加速,减(jiǎn)速导致与其他尖锐物品碰(pèng)撞导(dǎo)致破损,起(qǐ)火。
4.电(diàn)池使用前,注(zhù)意提前检查(chá)电池的健康状况(kuàng)。比如:是(shì)否因为长(zhǎng)时间(jiān)没有使(shǐ)用导致虚电(diàn),或者电池使用多次还没(méi)有进(jìn)行完整(zhěng)充(chōng)放(fàng)电(diàn)操(cāo)作(zuò),电芯之间(jiān)电压值是否相差过(guò)大(一般(bān)电芯之间的电压相差0.2V则需考虑(lǜ)电池是(shì)否存在(zài)问题了)。
5.破(pò)损的电池注意带回交予回收(shōu)单位(一般回收(shōu)站可(kě)以回(huí)收),锂电池对土地污染非常大;携带(dài)时,注意放在随手(shǒu)可以开(kāi)门抛出车外的(de)位置(zhì),防止在车内起火。
6.电池长(zhǎng)时间不用,存储电(diàn)量一(yī)般(bān)在50%至(zhì)65%为适合的存储电池的电量区(qū)间。
7.电池空运(yùn)也是(shì)很多(duō)飞友关心的问题,电池能量在100Wh以下可以直接上飞机。有的飞友估计笑了,因为小(xiǎo)悟标配的TB47电(diàn)池的能量(liàng)刚好设计为(wéi)99.9Wh,但也有的纳闷了,因为选配(pèi)的TB48电池(chí)的能量为129.96Wh,那怎么带?可参阅怎么带飞机打飞的。
8.低温环(huán)境下使用电(diàn)池(原始使用温度范围:-10℃至40℃),电池内阻加大而导致电压骤降,使得容量减少,从而导(dǎo)致续航时间减少。所(suǒ)以使用前务必给电(diàn)池充(chōng)满电再使用(yòng),即电芯电压达(dá)到4.35V。
在(zài)温度低于5℃时,电(diàn)池使用(yòng)需(xū)要在充满状态,,电芯的电压在4.2V以上,并且起(qǐ)飞前需要做(zuò)好(hǎo)预(yù)热(rè)措施以及贴(tiē)保温贴。预热(rè)可以通过让飞机在(zài)起飞时低空悬停一分(fèn)钟左右或者用预热仓进行预(yù)热。具体注(zhù)意事项可参阅(yuè)冬天电池怎么过冬。
另外,很多不知道(dào)电池完整充放电的操作,或(huò)者没有意识要做(zuò)完整充放电。还是拿小悟的电池来说(shuō)吧,电池在经过10个充(chōng)放电循环之后,需要进(jìn)行至少(shǎo)一次完整的充放(fàng)电,对电(diàn)量计算进行校准。
那放电呢?有两种:慢速放电和快(kuài)速(sù)放电(diàn)
①慢速放电:将电池安装在飞行(háng)器当(dāng)中,开启电池,静态放(fàng)电知电池电(diàn)量(liàng)为5%以下或直(zhí)至电池制动关闭。建议在这个放电(diàn)过程(chéng)当中不(bú)要去开启(qǐ)电机,尤其(qí)是电机不带桨叶转(zhuǎn)动,会增加电机磨损。
②快(kuài)速放电:将(jiāng)电池安装在飞行(háng)器中,在室(shì)外飞行至低电量报(bào)警病自(zì)动降落后,不要关机(jī),继续放(fàng)电(diàn)至电池自动(dòng)关闭。
目前行业中制(zhì)约无人机的翱翔蓝(lán)天的一个因素(sù)就(jiù)是(shì)续航能力,而智能电池(chí)如果能进一步改(gǎi)进,比如通(tōng)过优化电量利用率或(huò)改变能源种类(比如氢气(qì)、太阳能)等方式(shì)。让飞(fēi)机拥(yōng)有更长的(de)作(zuò)业时间,前者可能(néng)对(duì)电池(chí)的续航能力(lì)的改变不是(shì)很大,但是(shì)后(hòu)者(zhě)一旦能在使(shǐ)用新的能源之后并且能够将续航(háng)能力成倍提升,那无疑是跨越性的进(jìn)步。
另外,目前电(diàn)池的(de)利用率(lǜ)过低,如(rú)果我们把(bǎ)智能电池的(de)电路管(guǎn)理模块单独出来,电芯单(dān)独出来,那么是否当我们的电池电(diàn)芯损坏(huài)我们直接更(gèng)换电芯之后,把新的(de)电芯(xīn)跟原(yuán)来的(de)电路管理(lǐ)模块(kuài)可以一起再搭配使用呢?或者可以再细(xì)化(huà)到(dào)单个的电芯。
无人机智能(néng)电池的(de)革(gé)命,只是(shì)时间问题(tí),大家一起期待吧!

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