一文带你了解:智能电池是什么,智能电池怎么来的?

来源:锂电池厂家   2019-09-03  阅读数:

  一文带你了解:智能电池是什么,智能电池怎么来的?笔者使用的智能电池目前具备的一些功能有:电量显示、寿命显示、电池存储自放电保护、衡充电保护、过充电保护、充电温度保护、充电过流保护、过放电保护、短路保护、电芯损坏检测、电池历史记录、休眠保护、通讯等十三个功能。

  有的功能可以直接通过智能电池上的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,系统会自动分析并计算返航和降落所需的电量和时间,免除时刻担忧电量不足的困扰。智能电池会显示每块电芯的电压,总充放电次数以及整块电池的健康状态等。

智能电池设置

还有更加的高级的功能,例如Inspire1智能低电量返航:

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?智能电池多用于航模无人机上,在电量过低时,无人机操作器会警报,电机可能无法输出足够的动力,此时用户应尽快降落飞行器,否则飞行器将会自动降落,导致飞行器损坏或者引发其他的危险。为防止因电池电量不足出现不必要的危险,inspire 1主控会根据飞行的位置信息,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,DJI GO APP将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。返航过程中可短按智能返航按键取消返航过程。智能电量返航在同一次飞行过程只出现一次。

  相较于传统的电池,目前无人机应用的电池无疑给人们带来了很大的便利。从最开始的只充当能量存储介质的电池,如何演变到目前多功能的智能电池呢?

跟大家分享一下自己的一些关于智能电池的所见所闻:

智能电池知识

一、为了解决电池过放电问题:

  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,研发人员在电池组里增加了过放电保护电路,当放电电压降到预设电压值时,电池停止向外供电。但是,如果因避免电池过放电而立即停止供电,那很多数据来不及保存,我们只能眼睁睁看着无人机从天上直接掉下来。因此,智能电池的放电截止只是电池自我保护的最后一道防线,在此之前,管理电路还要计算出末端续航时间,来为用户提供预警,以便用户有足够的时间来采取相应的安全措施。

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?下面我们以诺信电池为例,它采用的智能锂电池在与飞控数据融合后可实现三级电压预警保护措施。

智能电池

  第一级警报:当检测到电量剩余30%时(剩余量可以自己设置),飞机尾灯红灯慢闪,开始报警,提示用户应该注意剩余电量,提前做好返航准备;

  第二级警报:当检测到剩余电量仅够维持返航时,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,是智能电池数据与无人机飞控数据融合后实时计算出来的;

  第三级警报:当检测到剩余电量都不足以维持正常返航时(例如返航途中遇到逆风,则有可能超出预估的返航时间),则执行原地降落,以最大限度避无人机因缺电导致坠毁。

无人机智能锂电池续航时间

无人机智能锂电池续航时间

  续航时间的计算结果与飞行距离、飞行高度、当前电机输出功率等因素有关。笔者提醒各位看官,这些因素都是动态变化的,而且变化幅度有可能很大,所有数据都需要实时计算,这对于智能锂电池管理芯片、算法设计都会提出极高的要求。

二、为了解决电池充电保护和保存的问题:

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?大家都知道,锂电池充电,是有特殊要求的。另外,目前大量锂电池组采用了多电芯串并形式,由于电芯个体差异,导致充电和放电不可能做到100%均衡,因此一套完善的充电管理电路就显得尤为必要了。而这,就是智能锂电池要具备的第二项功能——对锂电池组进行完善的充电管理,以及放电管理。

  以电池管理系统来说,其具备了上述的电池的充放电的管理功能,同时电池在保存时也是有一定要求的,智能锂电池具有自放电功能。当电池电量大于65%无任何操作放置10天后(时间可更改,哈哈,不要在意电池的数据信息,看重点),电池会启动自放电程序,将电量放到65%,以便于锂电池长时间保存。

智能电池管理信息

三、为了实时检测电池电量

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?平时我们在对电池进行检测的时候,总是要拿着一个万用表,各种手忙脚乱才能测出电池的输出电压电流等物理量,或者带着一个“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以及其他讯信,电池向智能化迈进了。

检测电池电量

以inspire 1为例:

(1)检测剩余电量。通过4颗LED灯直观提示用户电池的当前剩余电量,实时显示,在飞行过程中也能显示。

(2)通过数字图传,实时回传电压数据,甚至能够在APP里查看电池组单体的电压。

(3)记录电池历史数据,比如:使用次数,异常次数,电池寿命等。

(4)提示电池异常。能够通过LED灯提示各种电池异常,例如:短路、充电电流过大、电压过高、温度过高、温度过低等。

以下列举两个比较直观的电池的功能:查看电量和充电保护提示(还是以inspire 1电池为例)

查看电量

充电保护指示

四、为了解决电池电极插头老化问题:

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?我们应该不难发现,我们平时自己DIY的无人机所用的智能电池,当我们把电池连接到无人机上的那一瞬间,插头冒出火花。如果这种情况长时间出现的话,电池的金属插头将会在电池放电而产生的高温环境下被氧化,从而使插头导电性降低,导致插头发热,甚至空中熔解。因插头老化问题导致无人机坠毁的案例并不少见。为了解决这个问题,锂电池智能管理电路急需解决这个问题。

一般锂电池与智能电池

  哈哈,还是以诺信智能锂电池为例。不要问我为什么这么沉迷,只是对它爱的深沉而已。

  当你把电池安装到飞行器上时,跟我们传统的电池不一样,电极触点并不会真正放电,因此不会产生火花,也不会产生电蚀现象,这样一来,电池插头接触点的寿命就能获得前所未有的提升。通过点按电池上的轻触开关按钮,电池才会真正进入电力输出状态,当然,关闭电池时,也是通过轻触开关按钮来执行的。

五、为了解决电池版权问题

  智能电池是什么,智能电池怎么来的?智能电池使电池版权得到了很好的保护,首先,智能电池使得客户只能使用原厂提供的锂电池,电池品质能够得到比较好的保证;另外,智能电池使得飞机制造商在该电池上造成一定程度的垄断,因为客户只能使用本公司生产的电池飞机才能飞,即使你破解了,我回去升级一下固件版本,那些山寨电池的商家又只能干瞪眼。

  以上所提到的五点,其根本目的就是为了能让人们时刻了解电池的使用情况,从而使飞行更安全,以及飞行前期电池的检测、后期电池的保存以及保护商家利益,让人们可以更放心地使用电池。下面补充一些电池的使用注意事项。

电池使用注意事项

  1.在不使用电池时,需将电池从飞机中取下,拿到阴凉处,防止过热或者冬季冻伤。

  2.电池在飞机飞行使用后不要马上进行充电,等电池冷却之后再充电,一般充电的环境温度在0℃至40℃,充电过程中最好有人值守,防止电池意外起火爆炸等。

  3. 运输过程中,注意包装,防止因为振动,车辆加速,减速导致与其他尖锐物品碰撞导致破损,起火。

  4. 电池使用前,注意提前检查电池的健康状况,比如是否因为长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操作,电芯之间电压值是否相差过大(一般电芯之间的电压相差0.2V则需考虑电池是否存在问题了)。

  5. 破损的电池,注意带回交予回收单位(一般回收站可以回收),锂电池对土地污染非常大;携带时,注意放在随手可以开门抛出车外的位置,防止在车内起火。

  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. 电池空运也是很多模友关心的问题,电池能量在100Wh以下可以直接上飞机,有的模友估计偷笑了,因为标配的TB47电池的能量刚好设计为99.9Wh,但也有的纳闷了,因为选配的TB48电池的能量为129.96Wh,这种电池一般只能携带两个。(具体还要根据所在的航空公司确定)

  8. 低温环境下使用电池(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,即电芯电压达到4.35V。在温度低于5℃时,电池使用需要在充满状态,,电芯的电压在4.2V以上,并且起飞前需要做好预热措施以及贴保温贴。预热可以通过让飞机在起飞时低空悬停一分钟左右或者用预热仓进行预热。

  之前有跟一些模友交流过,很多不知道电池完整充放电的操作,或者没有意识要做完整充放电。就拿inspire 1 的电池来说吧,电池在经过10个充放电循环之后,需要进行至少一次完整的充放电,对电量计算行校准。

充电大家都会,那放电呢?有两种:慢速放电和快速放电

  慢速放电:将电池安装在飞行器当中,开启电池,静态放电知电池电量为5%以下或直至电池制动关闭。【建议在这个放电过程当中不要去开启电机,尤其是电机不带桨叶转动,会增加电机磨损】;

  快速放电:将电池安装在飞行器中,在室外飞行至低电量报警病自动降落后,不要关机,继续放电至电池自动关闭。

  目前行业中制约了无人机的翱翔蓝天的一个因素就是续航能力,而智能电池如果能进一步改进,比如通过优化电量利用率或改变能源种类(比如氢气、太阳能)等方式,让飞机拥有更长的作业时间,前者可能对电池的续航能力的改变不是很大,但是后者一旦能在使用新的能源之后并且能够将续航能力成倍提升,那无疑是跨越性的进步。

  另外,目前电池的利用率个人还是觉得有点过低,甚至是觉得浪费,如果我们把智能电池的电路管理模块单独出来,电芯单独出来,那么是否当我们的电池电芯损坏我们直接更换电芯之后,把新的电芯跟原来的电路管理模块可以一起再搭配使用呢?或者可以再细化到单个的电芯……

  好了,以上就是关于智能电池是什么,智能电池怎么来的?的详细解析了。无人机智能电池的革命,只是时间的问题,大家一起期待吧!

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