لماذا يُحدث Smart BMS الفارق الكبير في حزم بطاريات الطائرات بدون طيار الصناعية؟

مؤلف:فريق هندسة الطاقة YIHANG | الشركة المصنعة للطائرات بدون طيار الصناعية والبطاريات بدون طيار | yihangpower.com

ما زلنا نسمع نفس الشكوى من شركات تكامل الطائرات بدون طيار ومشغلي الأساطيل: خذ حزمة بطارية جديدة تمامًا، ووضع العلامات الصحيحة، وخرجت حديثًا من الصندوق، وقم بتوصيلها، وستظل تشاهد الجهد الكهربي يتراجع بشدة أثناء التسلق. تتعطل الطائرة، ويعمل مركز التحكم الإلكتروني (ESC) بشكل ساخن، ولا يستطيع أحد في المشروع تفسير السبب.

من سجلاتنا الخاصة فيقوة يهانجنادرًا ما تكون الخلايا الخام هي المشكلة. في معظم الأحيان، يتم الانتهاء من المواصفات بناءً على السعة وحدها، ويتم اختيار نظام إدارة المباني بعد ذلك لمطابقة السعر. هذا المسار يعمل مع حزم الهوايات. إنها تنهار على المنصات الصناعية، حيث تؤدي إحدى البطاريات الفاشلة إلى إيقاف عملية فحص أو شحن كاملة طوال اليوم.

نحن نبني كاملةبطارية بدون طيار مدمجة بنظام BMS الذكيتجميعات لطائرات التفتيش بدون طيار والطائرات بدون طيار الزراعية وطائرات الشحن الثقيلة. ما يلي هو ما تعلمناه من المشاريع الحقيقية بدلاً من نظرية ورقة البيانات: كيفية قراءة مواصفات البطارية بالطريقة التي يقرأها بها المهندس، وكيفية الاختيار بين خلايا LiPo وLi-ion والخلايا شبه الصلبة، وما يفعله نظام إدارة المباني الذكي في منتصف الرحلة، وما يتطلبه الأمر فعلاً لشحن عبوات الليثيوم جواً دون مشاكل جمركية أو شركات الطيران.

هذا مكتوب للأشخاص الذين يشترون هذه الحزم ويحافظون عليها بالفعل، وليس لمحركات البحث. إذا كنت أحد العاملين في مجال التكامل وتعرضت للحرق بسبب بطارية بدت صحيحة على الورق وفشلت في الميدان، فإن الأقسام أدناه ستوفر لك المال.

قراءة المواصفات الرئيسية لبطاريات الطائرات بدون طيار الصناعية

يقوم المشترون بمقارنة أرقام السعة أولاً، ويتوقفون عند هذا الحد. السعة مهمة، ولكنها واحدة فقط من القيم الأربع المطبوعة التي تحدد ما إذا كانت العبوة ستنجو من موسم العمل الميداني.

تخبرك السعة (مللي أمبير) بمقدار الطاقة التي تحملها العبوة، ولكنها تخبرك أيضًا بمقدار الوزن الساكن الذي ترفعه. نادرًا ما يؤدي مضاعفة القدرة إلى مضاعفة وقت الرحلة على نفس هيكل الطائرة، لأن الوزن الزائد يأكل نفس ميزانية الدفع. تعامل مع القدرة على أنها مقايضة، وليست هدفًا.

الجهد وعدد S يدفعان السلوك الحركي مباشرة. توجد حزمة 6S عند 22.2 فولت اسميًا ويتم شحنها إلى 25.2 فولت؛ تعمل حزمة 12S بجهد 44.4 فولت وتبلغ ذروتها عند 50.4 فولت. الجهد العالي يعني تيارًا أقل لنفس الطاقة، مما يعني وجود وحدات ESC أكثر برودة وأسلاك أرق. ولهذا السبب تميل منصات الرفع الثقيل إلى الانتقال من 6S إلى 12S أو 14S أثناء توسعها.

معدل C المستمر هو القيمة التي يخطئ المشترون في قراءتها أكثر من غيرها. يعد تصنيف 25C على حزمة 5000 مللي أمبير في الساعة بإخراج مستمر يبلغ 125 أمبير، ولكن فقط تحت درجة حرارة الاختبار المحددة من قبل الشركة المصنعة. في الظروف الميدانية الصيفية عند درجة حرارة محيطة تبلغ 45 درجة مئوية، ينخفض ​​عدد التسليم الحقيقي. عندما تقوم بتقييم الموردين، اطلب بيانات المعدل المستمر التي تم اختبارها عند درجة حرارة 45 درجة مئوية، وليس في درجة حرارة غرفة المختبر المثالية، واسأل عن كيفية قياس الرقم بدلاً من قبول الملصق.

تظهر المقاومة الداخلية، وهي القيمة التي نادرًا ما تُطبع على الإطلاق، على شكل حرارة تحت الحمل. يمكن أن تتصرف عبوتان لهما نفس السعة بشكل مختلف تمامًا عند سحب 20 أمبير إذا كانت إحداهما تتمتع بضعف المقاومة الداخلية للأخرى. بالنسبة للطائرات بدون طيار ذات التفريغ العالي، تبلغ قيمة المقاومة الداخلية المنخفضة أكثر من بضع مئات من مللي أمبير إضافية.

ولا تقارن أبدًا الحزم حسب السعة وحدها بين البائعين. احسب الوات/ساعة، والجهد مضروبًا في أمبير/ساعة، وقارن هذا الرقم بدلاً من ذلك. تعد حزمة 6S سعة 10000 مللي أمبير في الساعة وحزمة 8S سعة 7500 مللي أمبير في الساعة منتجين مختلفين يتمتعان بطاقة مماثلة، وفقط مقارنة الواط/ساعة تخبرك بذلك بصراحة.

ملاحظة عملية حول طرح الأسئلة الصحيحة على الموردين. عندما تطلب عرض أسعار من أحد موردي بطاريات الطائرات بدون طيار، فإن الإجابات التي تحصل عليها تكون جيدة بقدر جودة الأسئلة التي تطرحها. اسأل عن منحنى المعدل المستمر عند 45 درجة مئوية، واسأل عن المقاومة الداخلية المقاسة على عينة إنتاج بدلاً من وحدة معملية، واسأل كيف يحدد المورد تحمل السعة، وما إذا كانت العبوة مضمونة لتوفير السعة المقدرة في الدورة الأولى أو بعد خمسين دورة. الموردون الذين لا يستطيعون الإجابة على هذه الأسئلة الثلاثة كتابيًا عادةً ما يقتبسون لك منتج هواية بأسعار صناعية.

الاختيار بين خلايا LiPo وLi-ion والخلايا شبه الصلبة

يجب أن تتبع كيمياء الخلية ملف الرحلة وليس البائع. نرى ثلاث عائلات عملية في أعمال الطائرات بدون طيار الصناعية.

تظل خلايا LiPo هي الخيار الافتراضي لأي شيء يرسم 15 درجة مئوية أو أعلى. إنها توفر تيارًا دون انهيار الجهد، وهو أمر مهم أثناء التسلق للخارج وتصحيح الرياح. تتمثل المقايضة في انخفاض كثافة الطاقة وعمر تقويمي أقصر إذا قمت بتخزينها بشكل سيء.

تفوز خلايا أيون الليثيوم الأسطوانية بكثافة الطاقة ودورة الحياة للعمل منخفض التفريغ وطويل الأمد. تستفيد طائرات الاستطلاع بدون طيار التي تبحر بتيار منخفض لمدة ساعة بشكل مباشر من كيمياء أيونات الليثيوم، أي المزيد من الواط/ساعة لكل كيلوغرام. المشكلة هي أن التفريغ العالي المستمر يجعل الخلايا الأسطوانية تسخن، وتحتاج إلى المزيد من الخلايا المتوازية للوصول إلى نفس التيار، مما يؤدي إلى تآكل الوزن بسرعة.

الخلايا شبه الصلبة هي الوافد الجديد إلى السوق، وهي الأكثر تستحق المشاهدة. وهي تقع بين المنحل بالكهرباء السائل والصلب، مما يوفر كثافة طاقة أعلى من LiPo وهوامش أمان أفضل في اختبارات الثقب والاختبارات الحرارية. يسألنا عدد متزايد من المشاريع طويلة التحمل عن خيارات بطاريات الطائرات بدون طيار شبه الصلبة على وجه التحديد. التحذير الصادق هو أن المواد التسويقية للكيمياء شبه الصلبة مبالغ فيها في كثير من الأحيان، حيث يتم اقتباس رقم أداء مثالي واحد من شريحة معملية. اطلب دائمًا التحقق من صحة تقييمات التفريغ المستمر في درجات حرارة التشغيل الحقيقية وعمق التفريغ بنسبة 80 بالمائة على الأقل قبل الالتزام.

بعض القواعد الأساسية التي نكررها لكل عميل، دون ترتيب معين. لا تحاول أبدًا تسوية العبوة المنتفخة، بل قم بإزالتها من الخدمة على الفور والتخلص منها بشكل صحيح. توقع ما يقرب من 80 بالمائة من السعة القابلة للاستخدام في درجة حرارة الغرفة عند تشغيل العبوات عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، وخطط للمهام وفقًا لذلك بدلاً من اكتشافها في الهواء. ويتم تخزين العبوات بنسبة تتراوح بين 40 إلى 60 بالمائة تقريبًا للفترات الطويلة بين العمليات، ولا يتم شحنها بالكامل ولا يتم استنزافها بالكامل.

تغير درجة الحرارة أيضًا اختيار الكيمياء نفسه. إذا كانت العملية الخاصة بك تعمل في مناخات باردة، فإن كيمياء الليثيوم أيون والكيمياء شبه الصلبة تحافظ على الجهد بشكل أفضل عند درجة حرارة منخفضة من LiPo عالي السرعة، والذي يتصلب ويفقد التيار القابل للتسليم عندما يكون باردًا. إذا كانت العملية الخاصة بك استوائية، فإن درجة الحرارة المحيطة المرتفعة تعمل على تسريع عملية الشيخوخة في كل الكيمياء، وبالتالي فإن العبوة التي تم تصنيفها عند 25 درجة مئوية في ظروف المختبر لن تعيش دوراتها المقدرة في ظروف ميدانية تبلغ 40 درجة مئوية. اسأل المورد عن المادة الكيميائية التي يوصي بها لدرجة حرارة التشغيل الفعلية لديك، وليس لتلك الموجودة في الكتيب الخاص به.

الأدوار العملية لنظام إدارة المباني الذكي المتكامل

إن نظام إدارة المباني الذكي ليس لوحة حماية تحمل اسمًا أطول. فهو يراقب الظروف داخل العبوة بشكل مستمر ويتحدث إلى نظام الطيران أثناء القيام بذلك.

وعلى مستوى مجموعة الخلايا، فإنه يتتبع الجهد ودرجة الحرارة لكل مجموعة على حدة. يمكن للقراءة الإجمالية الصحية البالغة 22.2 فولت على المحطة الأرضية أن تخفي خلية ضعيفة واحدة تسحب الحزمة بأكملها إلى الأسفل، ولا يمكن إلا للمراقبة لكل مجموعة أن تلتقطها قبل أن تصبح فاشلة أثناء الرحلة.

ومن ناحية الحماية، فإنه يؤدي إلى إيقاف التيار بسرعة ميلي ثانية واحدة أثناء ضربات المروحة أو قفل المحرك. في حالة حدوث خطأ مفاجئ، تكون هذه السرعة هي الفرق بين الموصل المنفوخ والمحرك التالف، وإلا يصبح الموصل فتيلًا مؤقتًا.

ومن ناحية الاتصالات، يقوم بالإبلاغ عن حالة الشحن الدقيقة من خلال SMBus أو CAN bus أو UART. وهذا أمر مهم أكثر مما يدركه معظم المشترين: يخطط مراقب الرحلة لقرارات العودة إلى المنزل والهبوط بناءً على الطاقة الحقيقية المتبقية. حزمة غبية تترك الطيار في حيرة، والتخمين هو كيف تعود البطاريات فارغة.

تخضع كل حزمة بطارية ذكية بدون طيار صناعية BMS نشحنها لاختبار واجهة الاتصال قبل التسليم، لأننا رأينا عددًا كبيرًا جدًا من الحزم تفشل على مقاعد البدلاء والتي كانت ستجتاز فحصًا بسيطًا للسعة. يتم فحص نظام إدارة المباني (BMS) للتأكد من دقة SOC ووقت الاستجابة للخطأ واستقرار اتصالات الناقل قبل مسح الحزمة للتسليم.

يمكن للطائرات بدون طيار أن تطير باستخدام أجهزة أساسية غير مُدارة، ولا أحد ينكر ذلك. الفرق تحذير. باستخدام نظام إدارة المباني الذكي، ترى خلية متدهورة أو مجموعة ساخنة أو اتصال فاشل يتطور خلال الرحلات الجوية. وبدون ذلك، تكتشف الخلل عندما ينهار الجهد الكهربائي في منتصف المهمة وتنزل الطائرة عن نقطة الهبوط.

تسجيل الأخطاء هو الميزة التي يبدأ مديرو الأسطول في تقييمها فقط بعد الحادث الأول. عندما يتم إرجاع الحزمة بعد هبوط صعب، يخبر السجل فريقك ما إذا كانت البطارية تحمي نفسها بشكل صحيح، أو ما إذا كان الطيار قد تجاوز حدود التفريغ، أو ما إذا كان العطل ميكانيكيًا وليس كهربائيًا. وبدون هذا السجل، تصبح كل حادثة جدالاً بين الطيار وطاقم الصيانة ومورد البطارية.

حزمة بطارية ذكية مع نظام إدارة المباني والاتصالات المتكاملين

ميزات الحماية التي يجب توفرها لبطارية الطائرات بدون طيار BMS

تعمل الطائرات بدون طيار المختلفة على الضغط على البطاريات بشكل مختلف تمامًا. تتمتع طائرة بدون طيار للعروض الضوئية تحلق في رشقات نارية مدتها ثلاث دقائق بمتطلبات نظام إدارة المباني (BMS) مختلفة عن طائرة الشحن بدون طيار التي تسحب تيارًا عاليًا لدورات مدتها عشرين دقيقة. الوظائف أدناه هي التي نعتبرها إلزامية للاستخدام الصناعي، وما تفعله كل واحدة منها فعليًا في هذا المجال:

تستحق موازنة الخلايا نظرة فاحصة، لأنها الوظيفة التي غالبًا ما لا تحظى بالتقدير. تنجرف المجموعات التي لم تتم موازنتها أبدًا ببطء، وتبلغ الخلية الأضعف حدها أولاً، وتضطر المجموعة بأكملها إلى التوقف مبكرًا. على مدى مائة دورة، يمكن أن يصل الفرق بين العبوة المتوازنة والحزمة غير المتوازنة إلى عشرين بالمائة من السعة القابلة للاستخدام. هذا ليس رقمًا تسويقيًا، بل هو ما نقيسه عندما تعود الحزم من الميدان.

 الطائرة بدون طيار والبطارية

قواعد الشحن الجوي: UN38.3 وUN3480

هل تتساءل عما إذا كانت بطارية الليثيوم الصناعية بدون طيار الخاصة بك يمكنها السفر عن طريق الشحن الجوي؟ الإجابة المختصرة هي نعم، مع إرفاق قواعد صارمة بشأن البضائع الخطرة.

يجب أن تجتاز كل بطارية ليثيوم يتم شحنها جوًا UN38.3، وهي مجموعة الاختبار الكاملة التي تغطي محاكاة الارتفاع، والتدوير الحراري، والاهتزاز، والصدمات الميكانيكية، وقصر الدائرة، والتأثير، والشحن الزائد، والتفريغ القسري. لا يكون تقرير اختبار UN38.3 الصادر عن صانع الخلايا صالحًا تلقائيًا لحزمتك المجمعة، وتحتاج الحزمة المخصصة إلى اختبار خاص بها ما لم تتطابق الخلايا والتكوين مع نطاق الشهادة الأصلي.

يعتمد التصنيف على كيفية شحن البطارية. يتم تصنيف العبوات السائبة المستقلة تحت تصنيف UN3480. البطاريات التي يتم شحنها مثبتة في المعدات أو معبأة مع الطائرة بدون طيار تستخدم UN3481. إذا أخطأت في ذلك، فسوف ترفض شركة الطيران أو وكيل الشحن الشحنة على المنضدة، أحيانًا بعد حجز الشحنة بالفعل.

ستحتاج أيضًا إلى مستند SDS صالح للبطارية، وتطلب معظم شركات النقل أن يتم شحن العبوة بنسبة 30 بالمائة أو أقل من الشحن لطائرات الركاب. بعض شركات الطيران تشدد هذا الأمر بشكل أكبر، لذا تأكد من الحد مع وكيل الشحن قبل الحجز وليس عند باب المستودع.

يخضع الشحن الجوي لبطاريات الليثيوم إلى لوائح الاتحاد الدولي للنقل الجوي للبضائع الخطرة، وتتغير القواعد كل عام. إذا كان حجم صادراتك يبرر ذلك، فاحرص على إعداد الوثائق من قبل متخصص، لأن شهادة واحدة مفقودة يمكن أن تحتفظ بالشحنة لعدة أيام وتكلف أكثر من الشهادة نفسها.

التغليف هو الجزء الذي يخطئ فيه معظم المصدرين لأول مرة. تحتاج بطاريات الليثيوم إلى عبوة خارجية صلبة تجتاز اختبار السقوط الذي أجرته الأمم المتحدة، مع حماية الخلايا أو العبوات من ماس كهربائي أثناء النقل، وتركيب أغطية الأطراف، وعدم وجود أي أشياء معدنية مفكوكة في الصندوق. وتقوم شركات الطيران ووكلاء الشحن بفحص هذا الأمر بشكل أكثر صرامة مما كانوا يفعلون قبل خمس سنوات، والطرود التي تنجو من رحلة البريد العادية لن تنجو تلقائيا من تفتيش البضائع الخطرة.

صيانة البطارية وعمر الخدمة

إن كيفية التعامل مع الحزمة بين الرحلات الجوية تحدد تكلفتها الحقيقية لكل مهمة أكثر من سعر الشراء.

اشحن باستخدام الشاحن المطابق وملف الشحن، ولا يتم ضبط شاحن توازن عشوائي على عدد الخلايا المُخمن. قم بالشحن في مكان آمن ضد الحرائق ولا تترك حزمة الشحن دون مراقبة أبدًا، بغض النظر عن مدى جودة نظام إدارة المباني.

لدورة الحياة، تجنب التفريغ الكامل المعتاد. تعمل الدورات الضحلة، التي تنهي الرحلات الجوية بنسبة 20 إلى 30 بالمائة المتبقية، على إطالة عمر العبوة بشكل ملحوظ مقارنة بالطيران إلى قطع الجهد المنخفض في كل مرة. نحن نرى أن العبوات المعالجة جيدًا في قاعدة عملائنا تدوم طويلاً بعد عدد الدورات المقدرة لها، وتفشل العبوات التي تم إساءة استخدامها مبكرًا مع نفس دفعة التصنيع.

التخزين الموسمي مهم بالنسبة لـ LiPo بشكل خاص. إن العبوة المخزنة مشحونة بالكامل لمدة ثلاثة أشهر تتحلل بشكل أسرع بشكل ملحوظ من تلك المخزنة بجهد التخزين. إذا كان الأسطول خاملاً لفصل الشتاء، فضع العبوات في مكان التخزين، وقم بوضع الملصقات عليها، وتحقق من الجهد الكهربائي كل بضعة أسابيع.

الخلايا شبه الصلبة، حيث لدينا بيانات ميدانية، تتصرف بشكل أفضل في التخزين من LiPo ولكنها لا تزال تتبع نفس القواعد المنطقية. تعمل الكيمياء على تحسين الهوامش، ولا تلغي الحاجة إلى الرعاية الأساسية.

تتبع تكلفة البطارية لكل ساعة طيران بدلاً من السعر لكل علبة. إن الحزمة التي تزيد تكلفتها بنسبة عشرين بالمائة ولكنها توفر دورات أكثر بنسبة ثلاثين بالمائة هي بطارية أرخص على مدار موسم واحد، ونظام إدارة المباني الذكي الذي يمنع فشلًا واحدًا على متن الطائرة يدفع ثمنه في حادثة واحدة. المشترين الذين يتفاوضون على سعر الوحدة وحده ينتهي بهم الأمر بانتظام إلى الحصول على أغلى بطارية في كل ساعة طيران.

كيف تقوم شركة YIHANG بتطوير حلول مخصصة لبطاريات الطائرات بدون طيار

نبدأ من الطائرة وليس من الخلية. تم تصميم مجموعة بطاريات الطائرات بدون طيار الصناعية المخصصة لتتناسب مع غلاف رحلتك الحقيقي، ولم يتم تجميعها من أي خلايا متوفرة في المخزون هذا الشهر.

يعمل سير العمل الهندسي لدينا بترتيب ثابت: تحليل ذروة طلب التفريغ، ومطابقة كيمياء الخلية، وتخطيط العبوة الميكانيكية، واختيار الموصل، وضبط عتبة حماية BMS، ثم التحقق من السعة واختبار التفريغ المحمل بالكامل قبل شحن أي شيء.

إن تحليل الذروة الحالية هو الأكثر أهمية، لأنه يحدد كل شيء في اتجاه مجرى النهر. إن طائرة بدون طيار لرسم الخرائط بتيار منخفض لها متطلبات مختلفة عن الطائرة بدون طيار لرش المحاصيل التي تسحب تيارًا عاليًا أثناء عمليات الرش، ويتغير تصميم العبوة وفقًا لذلك.

ولأخذ وقت الرحلة كأولوية، يوفر خط بطاريات الطائرات بدون طيار طويلة التحمل لدينا مدة طيران أطول بنسبة 20 إلى 40 بالمائة من العبوات القياسية ذات السعة المقدرة المتطابقة، والتي يتم قياسها على نفس هيكل الطائرة في نفس الظروف.

بالنسبة للمشاريع ذات الجهد أو السعة أو الأظرف ذات الأبعاد المادية المخصصة، قم بمشاركة متطلباتك من خلال صفحة الاستفسار الخاصة بنا. يقوم فريقنا الهندسي بمراجعة المعلمات ويقترح تكوينات مناسبة لبطارية الليثيوم لمنصة الطائرات بدون طيار الخاصة بك.

تتراوح المشاريع المخصصة النموذجية التي ندعمها من النماذج الأولية ذات الحزمة الواحدة لهيكل طائرة جديد إلى عمليات الإنتاج للأساطيل القائمة. تختلف المهل الزمنية باختلاف توفر الخلايا ومتطلبات الاختبار، ولكننا نقدم لك جدولًا مكتوبًا مع عرض الأسعار، وتتضمن وثائق التسليم تقرير الاختبار لكل حزمة في الطلب. هذه الأعمال الورقية ليست مجاملة، بل هي ما سيطلبه قسم الجودة الخاص بك وعميلك النهائي.

إذا كنت تقوم بشراء حزم بطاريات الطائرات بدون طيار الصناعية المخصصة مع نظام إدارة المباني الذكي المتكامل لمهام التفتيش أو الزراعة أو الشحن، فاتصل بشركة YIHANG Power. نحن نقوم بإجراء محاكاة لذروة التيار والتحقق من صحة تفريغ التحميل لظروف رحلتك الحقيقية، وقد قمنا بذلك للعملاء في خمس قارات.

أرسل متطلبات الجهد والسعة والأبعاد الخاصة بك اليوم. لا تكلفك المناقشة الفنية الأولى شيئًا، وستخبرك بالمزيد عن خيارات البطارية لديك أكثر من أسبوع من قراءة ورقة البيانات.