众所周知,类似于(yú)小悟所使用的智能电池目前具备的一些功能有:电量显示(shì)、寿命显示、电池存储自放电(diàn)保护、衡充电保护、过充电保护、充电温(wēn)度(dù)保护、充电过流保护、过放电保(bǎo)护(hù)、短(duǎn)路保(bǎo)护(hù)、电芯损坏检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等十三个(gè)功能。
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(què)定电池目前的情况,有的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(shèng)余的电池电(diàn)量(liàng),系统自动分析并计算返航和降(jiàng)落所需(xū)的电量和(hé)时间,免除时刻担忧(yōu)电量不足的困扰(rǎo)。智能电池会显示每块电芯的电压(yā),总充放电次数以(yǐ)及整块电池的健康状态等(děng)。
另外(wài)有更加的高级的功能,例如Inspire1智能低(dī)电量返航:
智能飞行电池电量(liàng)过低时,电机(jī)可能无(wú)法输出足够的动力,此(cǐ)时用户(hù)应(yīng)尽快降落飞行(háng)器,否则飞行器将会自动降落,导致飞(fēi)行(háng)器损(sǔn)坏或者引发其他的(de)危险。为防止因电池电量(liàng)不足(zú)出现不必要的危(wēi)险,inspire1主控会根据飞行的(de)位置信息,智能地(dì)判(pàn)断当前电(diàn)量是(shì)否充足。
若当(dāng)前的电量(liàng)仅满足完成返(fǎn)航,APP将会提示用户是否需要执行返航。若(ruò)用户在10秒内不作选择,则10秒(miǎo)后将(jiāng)自动进入(rù)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。智能电量返航在(zài)同一(yī)次(cì)飞行过(guò)程只出(chū)现一次。
相较于(yú)传统的电池,目前无人机应用的电池无疑(yí)给人们带(dài)来了很大的(de)便(biàn)利。最开始的只(zhī)充(chōng)当能(néng)量存储介质的(de)电池,如何演变到目前多功(gōng)能的智能电池呢?
一、解决电池过放(fàng)电问题
在电池使用的过程中,最怕就是电池过放。所以为了避免电池过放,研发人(rén)员在电池组里增加了过放电保护电路,当(dāng)放电电压(yā)降到预设电压值时,电池停止向外供电。但(dàn)是,如果因避免电池过放电(diàn)而立即停止供(gòng)电,那很多(duō)数(shù)据来不及保存(cún),我们(men)只能眼(yǎn)睁(zhēng)睁看着无人机从天上直(zhí)接掉下来。
因此(cǐ),智能电池的放电截止(zhǐ)只是电池自我(wǒ)保护的最后一道防(fáng)线,在此之前,管理电路还要(yào)计算出末(mò)端续航时间(jiān),来为用户提供预(yù)警,以便用户(hù)有足够的时间(jiān)来采取相应的安全措施。
第一级(jí)警(jǐng)报(bào):当检测到(dào)电量剩余(yú)30%时(剩余(yú)量可以自己设(shè)置),飞机尾灯红灯慢(màn)闪,开始报(bào)警,提示用户应(yīng)该注(zhù)意剩余(yú)电量,提前做(zuò)好(hǎo)返航(háng)准备。
第二级警报:当检测(cè)到剩余电量仅够维持(chí)返航时,开始自动执行返航;而这个时间点的把握,与(yǔ)飞行距离、高度(dù)有关,是智能电池数据与无人机飞控数据融合后实时计(jì)算出来的;
第三(sān)级(jí)警(jǐng)报:当检(jiǎn)测到剩余(yú)电(diàn)量都不足以维持正常返(fǎn)航时(例如返(fǎn)航途(tú)中遇到逆风,则有可能超(chāo)出预估(gū)的(de)返航时间(jiān)),则执行原地降落,以最大限度避无人机因缺电导致坠毁。
续航时(shí)间的计算结(jié)果与飞(fēi)行距(jù)离、飞行高度、当前电机(jī)输出功率等因素有关(guān)。这些因素(sù)都是动态变化的,而且变化幅(fú)度可能很大,所有数据都需要实(shí)时计算,这对于智能锂电池管理芯片、算法(fǎ)设计都会提出极高的要求。
二、为了解决电(diàn)池充电保护和保存的问题
大家都知(zhī)道(dào),锂电池(chí)充电,是(shì)有(yǒu)特(tè)殊要求的。另外,目前大量锂电池组采用了多电芯(xīn)串(chuàn)并形式,由于电芯个体差异,导致充(chōng)电和放电不可能(néng)做到100%均衡,因此一套完善的充(chōng)电管理(lǐ)电路就(jiù)显得尤为必(bì)要(yào)了。而这就是智能锂(lǐ)电池要(yào)具备的第二项(xiàng)功能——对(duì)锂电(diàn)池组进(jìn)行完善(shàn)的充电管理,以及放电管(guǎn)理。
三、为了(le)实时(shí)检(jiǎn)测电(diàn)池电(diàn)量
平时我们(men)在对电池进(jìn)行检测的时候,总是(shì)要拿(ná)着一个万(wàn)用(yòng)表,各种手忙(máng)脚乱才能(néng)测出电池的输出电压(yā)电流等物理量,或者带(dài)着一个“哔哔响(xiǎng)”挂在电池(chí)上,多少(shǎo)还是不方便。所以为了让(ràng)用户知晓(xiǎo)电池实时剩余电量以及其他(tā)讯(xùn)信(xìn),电池向(xiàng)智能化(huà)迈进了。
(1)检测剩(shèng)余电量。通过4颗LED灯直观提示用(yòng)户电池的当前剩(shèng)余电量(liàng),实时显示,在(zài)飞行过程中也能显示。
(2)通过数(shù)字图传,实时回(huí)传电(diàn)压数据,甚至能够在APP里查看电池组单体的电压。
(3)记(jì)录电池(chí)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(chí)异常。能够通过LED灯提示各种电池异常(cháng),例如(rú):短路、充电电流(liú)过(guò)大、电压过高、温度(dù)过高(gāo)、温度过低等。
四、为了解决电(diàn)池电(diàn)极(jí)插头老化问题
不难发现,我们平时自己(jǐ)DIY的无人机所用的电池,当我(wǒ)们把电池连(lián)接到(dào)无(wú)人机上的一瞬(shùn)间,插(chā)头冒出火花。如果这种(zhǒng)情况长时(shí)间出现的(de)话(huà),电池(chí)的金属插头将会在电池放电而产(chǎn)生的高(gāo)温环境(jìng)下被氧化,从而(ér)使插头导电性降低,导致插头发热,甚至空中熔解(jiě)。
因插(chā)头(tóu)老化导致无(wú)人机(jī)坠毁的案例并不少见。为了解决这个问题(tí),锂电池智能(néng)管(guǎn)理(lǐ)电路(lù)急需解决这个问(wèn)题。
当你把电池安装(zhuāng)到飞行器上时,跟我们传统的电(diàn)池不一样,电极触点并不会真(zhēn)正放电,因此不会产生火花,也(yě)不(bú)会产(chǎn)生电蚀现象(xiàng),这样一来,电(diàn)池插头接触点的寿命(mìng)就能获(huò)得(dé)前所未有的(de)提升。通过点(diǎn)按电(diàn)池上(shàng)的轻触开关按钮,电池才会真正(zhèng)进入电力输出状态,当然,关闭电池时,也是通过轻触开关按(àn)钮来执行的。
五(wǔ)、为了解决电池版权问题
首(shǒu)先(xiān),智能电池使得客(kè)户只能使用(yòng)原厂提供的锂电池(chí),电池品质能够得(dé)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)电池(chí)上(shàng)造成一定程度的垄(lǒng)断,因为客户只能使用本公司生产的电池(chí)飞机才能飞(fēi),即使你破(pò)解了,我回去升(shēng)级一下固件版本,那些山寨电池的商家又只能干瞪眼。
以上所提(tí)到的五点,其根本目的就是为了(le)能让人们时刻了解(jiě)电池的使(shǐ)用情(qíng)况,从而使(shǐ)飞行更安全,以及飞行前期电池的检测、后期(qī)电(diàn)池的保存以及保护商家利益,让(ràng)人们(men)可以更放心地(dì)使用电(diàn)池。下面补充一些电池(chí)的(de)使用注意(yì)事项。
电池使用注意事项
1.在不使(shǐ)用电池时(shí),需将电池从飞机中取下,拿到阴凉处,防止(zhǐ)过热或者冬季冻伤。
2.电池在飞机飞行(háng)使用后不要马上进行充电,等电池冷(lěng)却之后再充电,一般(bān)充电的(de)环(huán)境(jìng)温度(dù)在0℃至40℃,充电过程中(zhōng)最好有人值守,防止电池意外起火爆炸等。
3.运输过程中,注意(yì)包装,防止因(yīn)为振动,车(chē)辆加速,减(jiǎn)速导致与其他尖锐物品(pǐn)碰(pèng)撞(zhuàng)导致(zhì)破损,起火。
4.电池使用前(qián),注意提(tí)前检查(chá)电(diàn)池的健康状况。比如:是否因(yīn)为(wéi)长时间没有使用导(dǎo)致虚电,或者电(diàn)池(chí)使用(yòng)多次还没有(yǒu)进行(háng)完整充放电操作,电芯(xīn)之间电压值是(shì)否相差过大(dà)(一般电(diàn)芯之(zhī)间(jiān)的电(diàn)压相(xiàng)差0.2V则需考虑电池是(shì)否(fǒu)存(cún)在(zài)问题了)。
5.破损(sǔn)的电池注意(yì)带回交予回收单位(一般回收站可以(yǐ)回收),锂电(diàn)池对土(tǔ)地污染非常大(dà);携带时(shí),注意放(fàng)在随(suí)手可以开门抛出车外的位置,防止在(zài)车(chē)内起(qǐ)火。
6.电池长(zhǎng)时(shí)间不用,存储电量一般(bān)在50%至65%为适合的存储(chǔ)电池的(de)电量区间。
7.电(diàn)池空运也是很(hěn)多飞友(yǒu)关心的(de)问题,电(diàn)池能量在100Wh以下可以直接上飞机。有的飞友估计(jì)笑(xiào)了,因为小悟标配的TB47电池(chí)的能(néng)量(liàng)刚(gāng)好设计为99.9Wh,但也有(yǒu)的纳(nà)闷了,因为选配(pèi)的TB48电池的能量为129.96Wh,那怎么带?可参阅怎么带(dài)飞(fēi)机打飞的(de)。
8.低温(wēn)环境下使用(yòng)电池(原始(shǐ)使用温度范围:-10℃至40℃),电池内阻加(jiā)大而导致电压骤降,使得容量(liàng)减少,从而导致续航时间减少。所以使用前务必给电池充满电再使用,即电芯电压(yā)达(dá)到(dào)4.35V。
在(zài)温度低(dī)于5℃时,电池使用需要在充满状(zhuàng)态,,电芯的(de)电(diàn)压在4.2V以上,并且起飞(fēi)前需要做好预热措施以及贴(tiē)保温贴。预热可以通过让飞机(jī)在起飞时低空悬停一分钟左右或者用预热仓进行(háng)预热。具体注意事(shì)项可参(cān)阅冬天电池怎么过冬。
另外(wài),很多不知道电池完整充放(fàng)电的(de)操作,或者没有意识要做(zuò)完整充放电。还是拿小悟的电池来说吧,电池(chí)在(zài)经过10个充放电循环之(zhī)后,需要进(jìn)行至少一次(cì)完(wán)整(zhěng)的充(chōng)放电,对(duì)电量计(jì)算(suàn)进行校(xiào)准。
那放电呢(ne)?有两种:慢速放电(diàn)和快速放电
①慢(màn)速放电:将电池安装(zhuāng)在飞行(háng)器当中,开启电池,静(jìng)态放电知(zhī)电池电(diàn)量为(wéi)5%以下或直至电池制动(dòng)关闭。建议在这个放(fàng)电过程(chéng)当中不要去(qù)开(kāi)启电机,尤其是电机不带桨叶转动,会增加电机磨损。
②快速(sù)放电:将电池(chí)安(ān)装在飞行器中,在室外飞(fēi)行至低(dī)电(diàn)量报警病自动降落后,不要关机,继续放电至电池自动(dòng)关闭。
目前(qián)行业中制约无人机的翱翔蓝(lán)天的一个因素就是续航能力,而智能(néng)电(diàn)池如果能进一步改(gǎi)进,比(bǐ)如通过优化电量利用率或改变能源种类(比如氢气、太(tài)阳能(néng))等方(fāng)式。让(ràng)飞机拥有更长的作业时间(jiān),前者可能对电池(chí)的续航能力的改变不是很大,但是(shì)后者一旦能在(zài)使用(yòng)新的能源之后并且能够将续(xù)航能力成倍(bèi)提升,那无疑是跨越性的(de)进步。
另外,目(mù)前电池的利用率过低,如果我们把智能(néng)电池的电路管(guǎn)理模块(kuài)单独出来,电芯单独(dú)出来,那(nà)么(me)是(shì)否当我们(men)的电池电芯损坏我们直接更换(huàn)电芯之后(hòu),把新的电芯跟原来(lái)的(de)电路(lù)管理模块可以一起再搭(dā)配使用(yòng)呢?或者(zhě)可(kě)以(yǐ)再细化到单个的电芯。
无人机智能电池的革命,只是时间问题,大家一起期待(dài)吧!

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