电池,大(dà)家并不陌生,不(bú)管是普(pǔ)通的五号圆柱形电池,还是汽车蓄电池,以及锂(lǐ)电池,不管是采用什么技术、什么材质制(zhì)造的电池,它的(de)实质仅(jǐn)仅是一(yī)个电能的存储(chǔ)介质。电能(néng)通过(guò)电池的两极来与负载(用电设备)进(jìn)行能量交换(使用电设备做(zuò)功)——接(jiē)上灯泡(pào),它就(jiù)亮了;接上(shàng)电机,它就转了;接上收音机(jī),它就响了。一次(cì)性电池没电了,设备就需要换(huàn)上新电(diàn)池;可充(chōng)电电池没电了,充好电可继续使用。
根(gēn)据应用的需要,通过串联获得符合要求的工(gōng)作电(diàn)压,通(tōng)过(guò)并联获得符(fú)合要求的电池容量。
是的,就是这么简单。这就是我(wǒ)们(men)要(yào)揭示给你的(de)有关电池(chí)应用的原生形态!然而,当应用条件日趋复杂化后,这种简单(dān)的电池供电(diàn)形式就不再那么令人感到满意了!那(nà)电池工作可以(yǐ)更靠谱一些(xiē)吗?智(zhì)能电池(chí)可以。智能电池的作用(yòng)体现在如下几个方面——
1.解决(jué)过放电问题
对(duì)于(yú)非一次性电池(chí),也就是可充电(diàn)电(diàn)池(chí),过(guò)放电是(shì)最令人懊恼的事。过放意味着电池性能的下降,甚至报废(fèi)。为(wéi)了避免过放电(diàn),人们(men)在电池组里增加(jiā)了过放电(diàn)保护电路,当(dāng)放(fàng)电电压(yā)降(jiàng)到预设电压(yā)值时,电池停(tíng)止(zhǐ)向外供电(diàn)。然而实际(jì)的情(qíng)况还要更复杂一些,比(bǐ)如笔记本电脑、无人机(jī)、电动(dòng)汽车,如果(guǒ)因避免电池过放(fàng)电而立即(jí)停止(zhǐ)供电,那么电脑就会立即(jí)关(guān)机,很多数据来不及保(bǎo)存;无人机,就会从天上直接掉下(xià)来;电动汽车就会在毫无征兆(zhào)的情(qíng)况下抛锚。因(yīn)此,智(zhì)能电池的放(fàng)电截止只是电池自我(wǒ)保护的最后一(yī)道防线(xiàn),在此之前,管理电路还要计算出末(mò)端续(xù)航(háng)时间(jiān),来为用户提(tí)供预(yù)警,以便用户有足够(gòu)的时间来采取相应的安全措(cuò)施。
对于续(xù)航时间的(de)计算,在小电流设备上处理起来要简单(dān)得多,例如:笔电本电脑、手机等。但是对于像无(wú)人机、电动汽车等,这类工作电流大,电流变化大,工况复杂的系统来说,需要动态计算续航时间,那情况就(jiù)变得复杂得多(duō)了。
以昆明(míng)劲鹰无人机为例,它(tā)采用(yòng)的智能锂电池在与飞控数据融合后可实现三级电压预警(jǐng)保(bǎo)护措施。
第一级:当检测到电量(liàng)剩余30%时(shí),开始报警,提示用(yòng)户应该注意剩(shèng)余电量,提前(qián)做好返航准(zhǔn)备;
第二级:当检测到剩余电量(liàng)仅够(gòu)维持返航时,开始自动执行返航;而这个时(shí)间点(diǎn)的把握(wò),与(yǔ)飞行距离(lí)、高度有关,是智能电池数据(jù)与无人机飞控数据融(róng)合后实时计算(suàn)出来(lái)的。
第三级(jí):当检测到剩余电量都(dōu)不(bú)足以维持正常(cháng)返航时(shí)(例如返航途中遇到逆风,则有(yǒu)可(kě)能超出预估的(de)返航时间),则执行原地降(jiàng)落,以最大限(xiàn)度避无(wú)人(rén)机因(yīn)缺电导致坠毁。
(续(xù)航时(shí)间的计算结果与飞(fēi)行(háng)距离(lí)、飞行高(gāo)度、当前电机输出功(gōng)率(lǜ)等因素有关。提醒各位看(kàn)官,这些因素都是动态变(biàn)化的,而且变化幅度有可能很大,所有数据都需要实(shí)时(shí)计算,这(zhè)对于智能锂(lǐ)电池管理芯片、算法设计都(dōu)会提出极高的要(yào)求。)
2.解(jiě)决充电和保存(cún)问题(tí)
目前锂电池已(yǐ)经大行(háng)其(qí)道。众所(suǒ)周知,锂电池(chí)充电,是有特殊要(yào)求的(de)。如果(guǒ)读者感兴趣,可(kě)以查阅相(xiàng)关资料,这里不再赘述,当然(rán)这只是其一。其二是,目前大量锂电池组采用了多电芯串并形式,由于电芯(xīn)个体差异(yì),导致(zhì)充(chōng)电和放电不可能做到100%均衡,因此一(yī)套完善的充电管理电路就显得尤为必要了。而这,就是智能(néng)锂(lǐ)电池(chí)要(yào)具备的第二项功(gōng)能(néng)——对锂电池组进行完(wán)善的充电管理,以及放(fàng)电(diàn)管(guǎn)理。
再次以昆明劲鹰无(wú)人机的智能锂电池为例。
功能之一(yī):该智能锂电池实(shí)际上已内置了一个锂电(diàn)池的专用充(chōng)电管理(lǐ)电路,并且能够对电芯单体进行(háng)电压均衡(héng)管理。故而,对于充电器(电(diàn)源(yuán)适配器)的要求(qiú)就并不那么高(gāo)了(le),只要提供合适的充电电压和充电电流,就能够对该智能(néng)锂电池进行充电(diàn)。因此昆明劲鹰无人机所搭配(pèi)的(de)所谓充(chōng)电器,其实质只是(shì)一个电源(yuán)适配(pèi)器,真正的充电管理电路在电池里面。
功能之二(èr):该智能锂电池(chí)具(jù)有自放(fàng)电(diàn)功能。当电池电量大于65%无(wú)任何操作(zuò)放置10天(tiān)后,电(diàn)池会启动自放(fàng)电程序(xù),将(jiāng)电量放到65%,以便于锂(lǐ)电池长时间保存。自放电时间间隔还能(néng)通过App进行设置。
3.解决(jué)电池电量检测问题
传统的(de)电池要检测电(diàn)压,需要额外连接检测装(zhuāng)置,比如电(diàn)压表(biǎo)等(děng)等,而且这种检测不能在飞行过程中实时进行。有没有更方(fāng)便更直观的方式,来(lái)让用户知晓(xiǎo)电(diàn)池的实时剩余电量以及其他(tā)讯信呢?是的,这就需要电池管理电(diàn)路来完成(chéng)了。
以昆明劲鹰无人机的智能锂电池为例。
功能之一:检测剩余电量(liàng)。通过4颗LED灯(dēng)直观提示用户电池(chí)的当前剩余电量,实时显示,在飞行过程中(zhōng)也能显示。
功能(néng)之(zhī)二:通过数字图传,实时(shí)回传(chuán)电压数据,甚至能够在APP里查看电池组单体的电压(yā)。
功能(néng)之三:记录电池历史(shǐ)数据(jù),比如(rú):使用次数,异常次数,电池寿命等。
功(gōng)能(néng)之四:提示电池异常。能(néng)够通过LED灯提示各种电池异常(cháng),例如:短路、充电电流过大(dà)、电压过高、温度(dù)过高(gāo)、温(wēn)度过低等。
4.解决(jué)电极(jí)触(chù)点电(diàn)腐(fǔ)老化问题(tí)
也许你还有(yǒu)印象,当我们把电池连接到无人机(jī)上的那一瞬(shùn)间(jiān),插头(tóu)冒出火花,并伴随打火(huǒ)的响声(shēng)。时间一长,插头的连接(jiē)可靠性就降低了,会导致(zhì)插头发热,甚至(zhì)空(kōng)中熔解。因插头老化问题导致无人机(jī)坠毁的案例并不少(shǎo)见。为了(le)解决这个问题(tí),锂电池智能管理电路(lù)又(yòu)要发(fā)挥作(zuò)用了(le)。
以昆明(míng)劲鹰(yīng)无人机的智能锂电池为例,当你把该电(diàn)池安(ān)装到飞行器上时,电极(jí)触点并不会(huì)真正(zhèng)放(fàng)电,因(yīn)此不会产生火花(huā),也(yě)不会产生(shēng)电蚀现象,这(zhè)样一来,接触点的寿命就能(néng)获(huò)得前所未(wèi)有的提升。通过点按电池上(shàng)的(de)轻(qīng)触开关(guān)按钮(niǔ),电池才会(huì)真正(zhèng)进入电力输出(chū)状态,当然,关闭电(diàn)池时,也是(shì)通过轻触开(kāi)关按钮(niǔ)来执行的。
5.解决电池版(Li)权(quán)(Yi)问题
智能锂电池使电池版(bǎn)权得到了很(hěn)好的保护,一方面只能使用原厂提(tí)供的(de)锂电池,电池(chí)品质能够得到比较好(hǎo)的保(bǎo)证,一(yī)致性也较好,可靠性(xìng)理(lǐ)论上也更好;另一方(fāng)面,我们家的(de)无人机(jī),从此只能用我们自家的锂电池了!别家的,我不给你钥匙,就算你放进来了,也不给你(nǐ)工作。有人(rén)也试图破解智能锂电(diàn)池的加密措施,然而(ér)一(yī)旦无人机升级了固件(jiàn),那些被破解的数(shù)据(jù)有可能失效(xiào),造成(chéng)一(yī)大波副(Shan)厂(chǎng)(Zhai)电池不能正常使用。
以上(shàng)五点,使(shǐ)电池管理电路(lù)(电(diàn)池智能(néng)管理模块)与原生态电池(chí)紧密的联系在了(le)一起,变成了我们常见的各种形式的智能锂电(diàn)池。智能锂(lǐ)电池的(de)优势非常多,但我们在享受这些“智能化”带来的可靠性、易用性的同时,也在为此(cǐ)付出更(gèng)大的代价(jià)。

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