Rozwiązania w zakresie akumulatorów do UAV i dronów

W przypadku platform UAV wybór akumulatora nie zależy wyłącznie od pojemności. Napięcie statku powietrznego, masa startowa, ładowność, zapotrzebowanie silnika i ESC, wymagany czas lotu, prąd rozładowania i masa pakietu muszą być rozpatrywane łącznie. HSS Energy opracowuje konfiguracje akumulatorów LiPo, Li-ion i wysokoenergetycznych półstałych akumulatorów UAV do samolotów FPV, mapujących, inspekcyjnych, rolniczych i innych samolotów przemysłowych.

Platforma referencyjna UAV do oceny integracji baterii

1. Zacznij od statku powietrznego, a nie od pojemności akumulatora

Większy akumulator nie zapewnia automatycznie proporcjonalnie dłuższego użytecznego czasu lotu. Dodatkowa zmagazynowana energia zwiększa również masę, co zwiększa zapotrzebowanie samolotu na moc i może zmniejszyć dostępną ładowność. Celem jest zatem realna równowaga pomiędzy energią, wagą opakowania, wydajnością prądu stałego i wymogami misji statku powietrznego.

· Platformy FPV i kinowe: stosunek mocy do masy, kompaktowe wymiary i szczytowa zdolność rozładowania.

· Mapowanie i inspekcja UAV: ​​wytrzymałość, stabilna wydajność, powtarzalne wykonywanie misji i margines ładunku.

· UAV do zastosowań rolniczych i o dużej ładowności: wyższa zainstalowana energia, stała wydajność prądowa i margines termiczny.

· Niestandardowe przemysłowe UAV: ​​konfiguracja oparta na rzeczywistym napięciu statku powietrznego, zapotrzebowaniu na silnik/ESC, ładowności i zakresie instalacji.

2. Drzewo decyzyjne szybkiego wyboru

3. Tabela wyboru akumulatora UAV 6S

Poniższe konfiguracje referencyjne pokazują, dlaczego samo Ah nie wystarczy do wyboru UAV. Pojemność, zainstalowana energia, masa opakowania i wydajność prądowa idą w parze i powinny być dopasowane do misji statku powietrznego.

Uwaga dotycząca wyboru: konfiguracja 6S40Ah zapewnia najwyższą zainstalowaną energię w tym zestawie referencyjnym, natomiast konfiguracja 6S30Ah charakteryzuje się najwyższym wymienionym prądem ciągłym. Ostateczny wybór powinien wynikać z zapotrzebowania statku powietrznego na moc i budżetu na masę, a nie wyłącznie z rankingu udźwigu.

4. Platformy ogniw o dużej gęstości energii

Wysokoenergetyczne ogniwa woreczkowe mogą zwiększać zainstalowaną energię bez zwiększania masy opakowania w takim samym tempie, jak w przypadku konwencjonalnych konfiguracji. Jest to szczególnie przydatne, gdy wytrzymałość i ładowność konkurują o ten sam budżet na masę startową.

Jedna dostępna platforma akumulatorów litowo-jonowo-polimerowych o pojemności 41 Ah ma napięcie nominalne 3,5 V, typową pojemność 41,0 Ah, średnią masę około 367 g i średnią gęstość energii na poziomie ogniwa 413 Wh/kg. Ta sama specyfikacja podaje maksymalne ciągłe wyładowanie 3C przy >=15% SOC i maksymalne wyładowanie impulsowe 5C/10 s przy >=40% SOC.

Gęstość energii na poziomie ogniwa i gęstość energii gotowego opakowania nie są zamienne. Wyniki na poziomie pakietu zależą od wyboru ogniw, połączeń wzajemnych, okablowania, struktury mechanicznej, ochrony, izolacji i innych wymagań integracyjnych.

5. Masa, czas lotu i ładowność

Inżynieria akumulatorów UAV to kompromis pomiędzy trzema powiązanymi zmiennymi: zainstalowaną energią, masą akumulatora i dostępną ładownością. Zwiększanie udźwigu może wydłużyć wytrzymałość, ale dodatkowa masa zwiększa również zapotrzebowanie na napęd. Z tego powodu HSS Energy przed zarekomendowaniem pakietu ocenia wszystkie wymagania dotyczące statku powietrznego.

6. Możliwość rozładowania musi odpowiadać profilowi ​​lotu

Prąd ciągły obsługuje normalne operacje misyjne, takie jak rejs, zawis i ciągła praca z ładunkiem. Prąd szczytowy obejmuje zdarzenia krótkotrwałe, takie jak start, szybkie wznoszenie, przyspieszanie lub przejściowe duże obciążenie. Sama etykieta o wysokim współczynniku C nie wystarczy; akumulator należy ocenić pod kątem rzeczywistego zapotrzebowania statku powietrznego na prąd i warunków pracy.

W przypadku specyfikacji ogniwa 41Ah dostarczonej dla tego rozwiązania zdefiniowane limity operacyjne obejmują ładowanie zależne od temperatury, operację rozładowania od -20°C do 55°C oraz określone warunki SOC dla rozładowywania ciągłego i impulsowego. Ograniczenia te należy uwzględnić w projekcie pakietu i BMS, a nie traktować je jako ogólne możliwości ogniwa.

7. Architektura baterii według aplikacji

8. Niestandardowa inżynieria akumulatorów UAV

Akumulator jest skonfigurowany wokół drona, zamiast zmuszać drona do montażu standardowego pakietu. Rozwój OEM/ODM może obejmować:

· Chemia: platforma LiPo, Li-ion lub półstała w zależności od projektu.

· Platforma napięciowa: 3S, 6S, 8S, 12S, 14S i konfiguracje niestandardowe.

· Pojemność, energia i docelowa waga opakowania.

· Wymagania dotyczące ciągłego i szczytowego rozładowania.

· Wymiary opakowania i koperta instalacyjna samolotu.

· Główny kabel zasilający, przewód równoważący i wybrane złącze, takie jak XT60 lub XT90, jeśli ma to zastosowanie.

· Struktura mechaniczna, izolacja, etykietowanie i konstrukcja opakowania dostosowana do projektu.

· BMS lub strategia ochrony, jeśli wymaga tego architektura i zastosowanie baterii.

9. Od wymagań do potwierdzenia próby w locie

10. Kontrole inżynieryjne ogniw i opakowań

Dostarczona specyfikacja ogniwa 41Ah wymaga kontrolowanej integracji pakietu, a nie prostego połączenia szeregowego. Wymaga monitorowania i ochrony BMS, wykrywania temperatury, uwzględnienia rozpraszania ciepła i mechanicznej kontroli ogniw. Specyfikacja określa również progi ochrony przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem, nadmiernym prądem, zwarciem i przegrzaniem.

W przypadku konstrukcji modułu dokument ogniwa zaleca kontrolowane wstępne ściskanie, zarezerwowaną przestrzeń na rozprężanie, a nawet siłę na powierzchni styku ogniwa. Wymagania te są uwzględniane podczas projektowania mechanicznego, jeśli wymaga tego wybrana platforma komórkowa.

11. Referencyjne platformy akumulatorowe

12. Czego potrzebujemy do dopasowania baterii

· Typ statku powietrznego i zastosowanie

· Wymagane napięcie akumulatora lub liczba S

· Informacje o silniku i ESC

· Aktualna pojemność, wymiary i waga baterii

· Prąd normalny i szczytowy, jeśli jest dostępny

· Ładność i maksymalna masa startowa

· Docelowy czas lotu i profil misji

· Wymagania dotyczące złączy i kabli

· Szacowana próbka i wielkość produkcji

13. Zastrzeżenie dotyczące parametrów

Specyfikacje baterii i konfiguracje referencyjne pokazane w tym rozwiązaniu służą do wstępnej selekcji i dyskusji inżynierskiej. Napięcie końcowe, pojemność, energia, masa, wymiary, zdolność rozładowania, gęstość energii, platforma ogniwa, złącze i inne parametry mogą się różnić w zależności od wymagań statku powietrznego, warunków pracy i rozwoju produktu. Gęstości energii na poziomie ogniwa nie należy interpretować jako gęstości energii w gotowym opakowaniu. Ostateczne specyfikacje podlegają potwierdzonemu arkuszowi danych, zatwierdzeniu próbki, umowie technicznej, PI lub umowie.

Uzyskaj konfigurację baterii

Wyślij dane elektryczne statku powietrznego, aktualne informacje o akumulatorze, ładunek, docelowy czas lotu i limity instalacji. HSS Energy może przygotować propozycję baterii do oceny prototypu i potwierdzenia testów w locie.