Tại sao BMS thông minh lại tạo nên sự khác biệt cho bộ pin máy bay không người lái công nghiệp?

Tác giả:Nhóm Kỹ thuật Điện YIHANG | Nhà sản xuất pin UAV & Drone công nghiệp | yihangpower.com

Chúng tôi liên tục nghe thấy lời phàn nàn tương tự từ các nhà tích hợp máy bay không người lái và người điều hành đội bay: lấy một bộ pin hoàn toàn mới, dán nhãn chính xác, mới lấy ra khỏi hộp, nối nó lại và bạn vẫn thấy điện áp sụt giảm nghiêm trọng trong quá trình leo lên. Máy bay bị sa lầy, ESC chạy nóng và không ai trong dự án có thể giải thích lý do.

Từ hồ sơ của chúng tôi tạiYIHANG điện, các tế bào thô hiếm khi là vấn đề. Hầu hết thời gian, thông số kỹ thuật được hoàn thiện chỉ dựa trên công suất và BMS được chọn sau đó để phù hợp với mức giá. Tuyến đường đó hoạt động cho các gói sở thích. Nó bị hỏng trên các nền tảng công nghiệp, nơi một pin bị hỏng sẽ khiến toàn bộ quá trình kiểm tra hoặc vận hành hàng hóa trong ngày bị hỏng.

Chúng tôi xây dựng hoàn chỉnhpin máy bay không người lái tích hợp BMS thông minhcụm lắp ráp cho máy bay không người lái kiểm tra, máy bay không người lái nông nghiệp và máy bay chở hàng hạng nặng. Sau đây là những gì chúng tôi đã học được từ các dự án thực tế chứ không phải lý thuyết bảng dữ liệu: cách đọc thông số kỹ thuật của pin theo cách kỹ sư đọc chúng, cách chọn giữa LiPo, Li-ion và pin bán rắn, BMS thông minh thực sự làm gì trong chuyến bay và những gì thực sự cần để vận chuyển các gói lithium bằng đường hàng không mà không gặp rắc rối với hải quan hoặc hãng hàng không.

Điều này được viết cho những người thực sự mua và duy trì các gói này chứ không phải cho các công cụ tìm kiếm. Nếu bạn là một nhà tích hợp đã bị đốt cháy bởi một cục pin trông có vẻ đúng trên giấy và không hoạt động trên thực tế, các phần bên dưới sẽ giúp bạn tiết kiệm tiền.

Đọc thông số kỹ thuật chính cho pin máy bay không người lái công nghiệp

Người mua so sánh số lượng công suất trước rồi dừng ở đó. Công suất đóng vai trò quan trọng, nhưng chỉ một trong bốn giá trị được in mới quyết định liệu một gói có tồn tại được sau một mùa làm việc tại hiện trường hay không.

Dung lượng (mAh) cho bạn biết gói mang theo bao nhiêu năng lượng, nhưng nó cũng cho bạn biết bạn đang nâng được bao nhiêu trọng lượng. Việc tăng gấp đôi công suất hiếm khi tăng gấp đôi thời gian bay trên cùng một khung máy bay, vì trọng lượng tăng thêm sẽ tiêu tốn cùng một lực đẩy. Hãy coi năng lực là một sự đánh đổi chứ không phải là một mục tiêu.

Điện áp và số S điều khiển hoạt động của động cơ một cách trực tiếp. Gói 6S có điện áp danh định là 22,2 V và sạc ở mức 25,2 V; gói 12S chạy ở điện áp 44,4 V và đạt cực đại ở 50,4 V. Điện áp cao hơn có nghĩa là dòng điện thấp hơn cho cùng một nguồn điện, nghĩa là ESC mát hơn và hệ thống dây điện mỏng hơn. Đó là lý do tại sao các sàn nâng hạng nặng có xu hướng chuyển từ 6S sang 12S hoặc 14S khi chúng mở rộng quy mô.

Tỷ lệ C liên tục là giá trị mà người mua hiểu sai nhiều nhất. Xếp hạng 25C trên gói 5.000 mAh hứa hẹn đầu ra 125 A liên tục, nhưng chỉ ở nhiệt độ thử nghiệm do nhà sản xuất xác định. Trong điều kiện thực địa mùa hè ở nhiệt độ xung quanh 45°C, số lượng thực tế có thể giao được giảm xuống. Khi bạn đánh giá các nhà cung cấp, hãy yêu cầu dữ liệu tốc độ liên tục được thử nghiệm ở 45°C, không phải ở nhiệt độ lý tưởng trong phòng thí nghiệm và hỏi cách đo lường con số thay vì chấp nhận nhãn dán.

Điện trở trong, giá trị hiếm khi được in ra, biểu thị dưới dạng nhiệt khi tải. Hai gói có công suất giống nhau có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau ở mức rút 20 A nếu gói này có điện trở trong gấp đôi gói kia. Đối với máy bay không người lái có mức phóng điện cao, điện trở trong thấp có giá trị hơn vài trăm mAh.

Và đừng bao giờ so sánh các gói chỉ theo dung lượng giữa các nhà cung cấp. Tính watt-giờ, điện áp nhân với amp-giờ và thay vào đó so sánh con số đó. Gói 6S 10.000 mAh và gói 8S 7.500 mAh là những sản phẩm khác nhau có năng lượng tương tự nhau và chỉ có sự so sánh về giờ watt mới cho bạn biết điều đó một cách trung thực.

Một lưu ý thiết thực về việc hỏi nhà cung cấp những câu hỏi phù hợp. Khi bạn yêu cầu báo giá từ nhà cung cấp pin máy bay không người lái, câu trả lời bạn nhận được chỉ phù hợp với những câu hỏi bạn đặt ra. Yêu cầu đường cong tốc độ liên tục ở 45 °C, yêu cầu điện trở trong được đo trên mẫu sản xuất thay vì thiết bị trong phòng thí nghiệm và hỏi cách nhà cung cấp xác định dung sai công suất, liệu gói có được đảm bảo cung cấp công suất định mức ở chu kỳ đầu tiên hay sau năm mươi chu kỳ. Các nhà cung cấp không thể trả lời ba câu hỏi này bằng văn bản thường đang báo giá cho bạn một sản phẩm theo sở thích ở mức giá công nghiệp.

Lựa chọn giữa LiPo, Li-ion và tế bào bán rắn

Hóa học tế bào phải tuân theo hồ sơ chuyến bay chứ không phải nhân viên bán hàng. Chúng tôi thấy ba gia đình thực tế trong công việc sử dụng máy bay không người lái công nghiệp.

Các ô túi LiPo vẫn là mặc định cho mọi thứ có nhiệt độ từ 15C trở lên. Chúng cung cấp dòng điện mà không gây sụt áp, điều này rất quan trọng trong quá trình điều chỉnh độ cao và gió. Sự đánh đổi là mật độ năng lượng thấp hơn và tuổi thọ lịch ngắn hơn nếu bạn bảo quản chúng không đúng cách.

Pin hình trụ Li-ion giành được mật độ năng lượng và vòng đời cho công việc có mức phóng điện thấp, thời gian dài. Máy bay không người lái khảo sát di chuyển ở dòng điện thấp trong một giờ được hưởng lợi trực tiếp từ hóa học lithium-ion, nhiều watt hơn trên mỗi kg. Điều đáng chú ý là mức phóng điện cao kéo dài làm cho các tế bào hình trụ nóng lên và chúng cần nhiều tế bào song song hơn để đạt được cùng một dòng điện, điều này nhanh chóng tiêu hao trọng lượng.

Các tế bào bán rắn là sản phẩm mới trên thị trường và là loại đáng xem nhất. Chúng nằm giữa chất điện phân lỏng và rắn, cung cấp mật độ năng lượng cao hơn LiPo và giới hạn an toàn tốt hơn trong các thử nghiệm đâm thủng và nhiệt. Ngày càng có nhiều dự án có thời gian sử dụng lâu dài hỏi chúng tôi về các tùy chọn pin bán rắn cho máy bay không người lái. Cảnh báo trung thực là tài liệu tiếp thị cho hóa học bán rắn thường được phóng đại, trích dẫn một con số hiệu suất lý tưởng từ một slide trong phòng thí nghiệm. Luôn yêu cầu xác nhận xếp hạng xả liên tục ở nhiệt độ vận hành thực tế và độ sâu xả ít nhất 80 phần trăm trước khi bạn cam kết.

Một số quy tắc cơ bản chúng tôi lặp lại với mọi khách hàng, không theo thứ tự cụ thể nào. Đừng bao giờ cố gắng làm phẳng một gói bị sưng, hãy loại bỏ nó ngay lập tức và vứt bỏ nó đúng cách. Yêu cầu khoảng 80 phần trăm công suất sử dụng ở nhiệt độ phòng khi vận hành các gói ở 0 ° C và lên kế hoạch cho các nhiệm vụ phù hợp thay vì khám phá nó trên không trung. Và lưu trữ các gói ở mức sạc khoảng 40 đến 60 phần trăm trong khoảng thời gian dài giữa các lần hoạt động, không bao giờ được sạc đầy và không bao giờ cạn kiệt.

Nhiệt độ cũng làm thay đổi sự lựa chọn hóa học. Nếu hoạt động của bạn diễn ra ở vùng có khí hậu lạnh, các chất hóa học Li-ion và bán rắn giữ điện áp tốt hơn ở nhiệt độ thấp so với LiPo tốc độ cao, làm cứng và mất dòng điện cung cấp khi lạnh. Nếu hoạt động của bạn ở vùng nhiệt đới, nhiệt độ môi trường cao sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa trong mọi hoạt động hóa học, do đó, gói được đánh giá ở điều kiện phòng thí nghiệm ở 25 °C sẽ không đáp ứng được chu kỳ định mức của nó trong điều kiện hiện trường 40 °C. Hãy hỏi nhà cung cấp loại hóa chất nào họ đề xuất cho nhiệt độ vận hành thực tế của bạn chứ không phải loại hóa chất trong tài liệu quảng cáo của họ.

Vai trò thực tế của một BMS thông minh tích hợp

BMS thông minh không phải là một bảng bảo vệ có tên dài hơn. Nó liên tục theo dõi các điều kiện bên trong đàn và giao tiếp với hệ thống bay trong khi thực hiện việc đó.

Ở cấp độ nhóm tế bào, nó theo dõi điện áp và nhiệt độ cho từng nhóm riêng lẻ. Tổng điện áp tốt là 22,2 V trên trạm mặt đất có thể che giấu một tế bào yếu đang kéo cả gói xuống và chỉ giám sát theo nhóm mới phát hiện được nó trước khi nó bị hỏng trong chuyến bay.

Về mặt bảo vệ, nó kích hoạt việc tắt dòng điện nhanh đến một phần nghìn giây khi cánh quạt đập hoặc động cơ bị khóa. Trong trường hợp xảy ra lỗi đột ngột, tốc độ đó là sự khác biệt giữa đầu nối bị nổ và động cơ bị hỏng, vì nếu không thì đầu nối sẽ trở thành cầu chì tạm thời.

Về mặt liên lạc, nó báo cáo trạng thái sạc chính xác thông qua SMBus, CAN bus hoặc UART. Điều đó quan trọng hơn hầu hết người mua nhận ra: người điều khiển chuyến bay lên kế hoạch cho các quyết định quay trở về nhà và hạ cánh dựa trên năng lượng thực còn lại. Một gói câm khiến phi công phải đoán, và đoán là tại sao pin lại trống.

Mỗi bộ pin máy bay không người lái công nghiệp BMS thông minh mà chúng tôi vận chuyển đều trải qua quá trình kiểm tra giao diện liên lạc trước khi giao hàng, bởi vì chúng tôi đã thấy quá nhiều gói bị hỏng trên băng ghế mà lẽ ra đã vượt qua được cuộc kiểm tra dung lượng đơn giản. BMS được kiểm tra độ chính xác của SOC, thời gian phản hồi lỗi và độ ổn định của giao tiếp bus trước khi gói hàng được thông quan để phân phối.

Máy bay không người lái có thể bay với phần cứng cơ bản không được quản lý, không ai phủ nhận điều đó. Sự khác biệt là cảnh báo. Với BMS thông minh, bạn sẽ thấy một tế bào bị xuống cấp, một nhóm nóng hoặc kết nối bị lỗi phát triển trên các chuyến bay. Nếu không có nó, bạn sẽ phát hiện ra lỗi khi điện áp sụt giảm giữa nhiệm vụ và máy bay lao xuống gần điểm hạ cánh.

Ghi nhật ký lỗi là tính năng mà người quản lý nhóm chỉ bắt đầu đánh giá cao sau sự cố đầu tiên. Khi một gói hàng được trả lại sau khi hạ cánh khẩn cấp, nhật ký sẽ cho nhóm của bạn biết liệu pin có được bảo vệ đúng cách hay không, liệu phi công có vượt quá giới hạn phóng điện hay lỗi là do cơ chứ không phải do điện. Nếu không có hồ sơ đó, mọi sự cố sẽ trở thành cuộc tranh cãi giữa phi công, đội bảo trì và nhà cung cấp pin.

Bộ pin thông minh tích hợp BMS và liên lạc

Các tính năng bảo vệ bắt buộc phải có cho pin UAV BMS

Công việc của máy bay không người lái khác nhau sẽ gây áp lực lên pin rất khác nhau. Máy bay không người lái trình diễn ánh sáng bay liên tục trong ba phút có yêu cầu BMS khác với máy bay không người lái chở hàng kéo dòng điện cao trong chu kỳ hai mươi phút. Các chức năng bên dưới là những chức năng mà chúng tôi coi là bắt buộc đối với việc sử dụng trong công nghiệp và chức năng thực sự của mỗi chức năng trong lĩnh vực này:

Cân bằng tế bào xứng đáng được xem xét kỹ hơn vì đây là chức năng thường được đánh giá thấp nhất. Các gói không bao giờ được cân bằng sẽ trôi chậm, ô yếu nhất sẽ đạt đến giới hạn trước và toàn bộ gói buộc phải dừng lại sớm. Trong hơn một trăm chu kỳ, sự khác biệt giữa gói cân bằng và gói không cân bằng có thể là 20% công suất sử dụng. Đó không phải là một con số tiếp thị mà là những gì chúng tôi đo lường khi các gói hàng trở về từ hiện trường.

 máy bay không người lái và pin

Quy tắc vận chuyển hàng không: UN38.3 và UN3480

Bạn đang thắc mắc liệu pin lithium UAV công nghiệp của mình có thể vận chuyển bằng đường hàng không không? Câu trả lời ngắn gọn là có, kèm theo các quy định nghiêm ngặt về hàng nguy hiểm.

Mỗi pin lithium được vận chuyển bằng đường hàng không phải vượt qua UN38.3, bộ thử nghiệm đầy đủ bao gồm mô phỏng độ cao, chu kỳ nhiệt, độ rung, sốc cơ học, đoản mạch, va đập, sạc quá mức và phóng điện cưỡng bức. Báo cáo thử nghiệm UN38.3 từ nhà sản xuất tế bào không tự động hợp lệ cho gói lắp ráp của bạn, gói tùy chỉnh cần thử nghiệm riêng trừ khi các tế bào và cấu hình phù hợp với phạm vi chứng nhận ban đầu.

Việc phân loại phụ thuộc vào cách vận chuyển pin. Các gói rời độc lập được phân loại UN3480. Pin vận chuyển được lắp trong thiết bị hoặc đóng gói cùng với máy bay không người lái sử dụng UN3481. Nếu hiểu sai điều này, hãng hàng không hoặc người giao nhận hàng hóa sẽ từ chối lô hàng tại quầy, đôi khi sau khi hàng hóa đã được đặt chỗ.

Bạn cũng sẽ cần tài liệu SDS hợp lệ cho pin và hầu hết các hãng vận chuyển đều yêu cầu gói hàng phải được vận chuyển ở mức hoặc dưới 30% mức phí đối với máy bay chở khách. Một số hãng hàng không thắt chặt điều này hơn nữa, vì vậy hãy xác nhận giới hạn với người giao nhận trước khi bạn đặt vé thay vì tại cửa kho.

Vận chuyển pin lithium bằng đường hàng không tuân theo Quy định về Hàng hóa Nguy hiểm của IATA và các quy tắc này thay đổi hàng năm. Nếu khối lượng xuất khẩu của bạn phù hợp, hãy nhờ chuyên gia chuẩn bị tài liệu vì một chứng chỉ bị thiếu có thể giữ lô hàng trong nhiều ngày và chi phí cao hơn bản thân chứng nhận.

Bao bì là phần mà hầu hết các nhà xuất khẩu lần đầu mắc phải. Pin lithium cần có bao bì cứng bên ngoài vượt qua thử nghiệm thả rơi của Liên Hợp Quốc, với các tế bào hoặc gói được bảo vệ khỏi đoản mạch trong quá trình vận chuyển, có nắp đầu cuối phù hợp và không có vật kim loại nào bị lỏng trong hộp. Các hãng hàng không và các nhà giao nhận kiểm tra việc này nghiêm ngặt hơn nhiều so với cách họ đã làm cách đây 5 năm, và một gói hàng vượt qua được chuyến chuyển phát nhanh thông thường sẽ không tự động vượt qua được cuộc kiểm tra hàng hóa nguy hiểm.

Bảo trì và tuổi thọ pin

Cách xử lý một gói hàng giữa các chuyến bay sẽ quyết định chi phí thực tế cho mỗi nhiệm vụ của nó nhiều hơn giá mua.

Sạc bằng bộ sạc và cấu hình sạc phù hợp, không bao giờ sạc bộ sạc cân bằng ngẫu nhiên theo số lượng tế bào dự đoán. Sạc ở vị trí an toàn cháy nổ và không bao giờ để bộ sạc không được giám sát, cho dù BMS có tốt đến đâu.

Đối với vòng đời, tránh xả hoàn toàn theo thói quen. Các chu kỳ ngắn, kết thúc các chuyến bay với 20 đến 30 phần trăm còn lại, kéo dài tuổi thọ gói hàng một cách đáng kể so với việc bay đến mức cắt điện áp thấp mỗi lần. Chúng tôi thấy các gói được xử lý tốt trong cơ sở khách hàng của chúng tôi tồn tại lâu hơn số chu kỳ định mức của chúng và những gói bị lạm dụng sẽ sớm bị hỏng trong cùng một lô sản xuất.

Việc lưu trữ theo mùa đặc biệt quan trọng đối với LiPo. Một gói được lưu trữ đã sạc đầy trong ba tháng sẽ xuống cấp nhanh hơn đáng kể so với gói được lưu trữ ở điện áp lưu trữ. Nếu đội xe không hoạt động trong mùa đông, hãy cất các gói hàng vào kho dự trữ, dán nhãn và kiểm tra điện áp vài tuần một lần.

Các tế bào bán rắn, nơi chúng tôi có dữ liệu hiện trường, hoạt động lưu trữ tốt hơn LiPo nhưng vẫn tuân theo các quy tắc thông thường tương tự. Hóa chất cải thiện lợi nhuận nhưng không loại bỏ nhu cầu chăm sóc cơ bản.

Theo dõi chi phí pin mỗi giờ bay thay vì giá mỗi gói. Một gói có giá cao hơn 20% nhưng mang lại chu kỳ nhiều hơn 30% là loại pin rẻ hơn trong một mùa và một BMS thông minh giúp ngăn chặn một sự cố trong chuyến bay sẽ tự đền bù chỉ trong một sự cố. Những người mua chỉ thương lượng về đơn giá thường nhận được mức pin đắt nhất trên mỗi giờ bay.

Cách YIHANG phát triển giải pháp pin máy bay không người lái tùy chỉnh

Chúng tôi bắt đầu từ máy bay, không phải từ phòng giam. Một bộ pin máy bay không người lái công nghiệp tùy chỉnh được thiết kế xung quanh phong bì chuyến bay thực sự của bạn, không được lắp ráp từ bất kỳ pin nào có trong kho trong tháng này.

Quy trình kỹ thuật của chúng tôi chạy theo thứ tự cố định: phân tích nhu cầu xả cao điểm, kết hợp hóa học tế bào, bố trí gói cơ học, lựa chọn đầu nối, điều chỉnh ngưỡng bảo vệ BMS, sau đó xác minh công suất và kiểm tra xả đầy tải trước khi vận chuyển bất kỳ thứ gì.

Phân tích dòng điện đỉnh là quan trọng nhất vì nó xác định mọi thứ ở hạ lưu. Máy bay không người lái lập bản đồ bay ở dòng điện thấp có yêu cầu khác với máy bay không người lái phun thuốc, kéo dòng điện cao trong quá trình phun và thiết kế gói thay đổi tương ứng.

Ưu tiên thời gian bay, dòng pin máy bay không người lái có độ bền cao của chúng tôi mang lại thời gian bay dài hơn từ 20 đến 40% so với các gói tiêu chuẩn có công suất định mức giống hệt nhau, được đo trên cùng một khung máy bay trong cùng điều kiện.

Đối với các dự án có điện áp, công suất hoặc kích thước vật lý tùy chỉnh, hãy chia sẻ yêu cầu của bạn thông qua trang yêu cầu của chúng tôi. Nhóm kỹ thuật của chúng tôi xem xét các thông số và đề xuất cấu hình pin lithium phù hợp cho nền tảng UAV của bạn.

Các dự án tùy chỉnh điển hình mà chúng tôi hỗ trợ bao gồm từ tạo nguyên mẫu từng gói cho khung máy bay mới cho đến hoạt động sản xuất cho các đội bay đã có tên tuổi. Thời gian giao hàng thay đổi tùy theo tình trạng sẵn có của ô và yêu cầu kiểm tra, nhưng chúng tôi cung cấp cho bạn lịch trình bằng văn bản kèm theo báo giá và tài liệu giao hàng bao gồm báo cáo kiểm tra cho mỗi gói trong đơn đặt hàng. Thủ tục giấy tờ đó không phải là phép lịch sự, đó là điều mà bộ phận chất lượng của bạn và khách hàng cuối cùng của bạn sẽ yêu cầu.

Nếu bạn đang tìm nguồn cung ứng các bộ pin máy bay không người lái công nghiệp tùy chỉnh có BMS thông minh tích hợp cho các nhiệm vụ kiểm tra, nông nghiệp hoặc vận chuyển hàng hóa, hãy liên hệ với YIHANG Power. Chúng tôi chạy mô phỏng dòng điện cực đại và xác thực phóng điện có tải cho các điều kiện bay thực tế của bạn và chúng tôi đã thực hiện việc này cho khách hàng ở năm châu lục.

Gửi các yêu cầu về điện áp, công suất và kích thước của bạn ngay hôm nay. Cuộc thảo luận kỹ thuật đầu tiên không tốn kém gì và nó sẽ cho bạn biết nhiều thông tin hơn về các tùy chọn pin của bạn hơn là một tuần đọc bảng dữ liệu.