电池,大家并不陌生,不管是普通的五号圆柱(zhù)形电池,还是(shì)汽车蓄(xù)电池(chí),以(yǐ)及(jí)锂(lǐ)电池,不(bú)管是采用什么技(jì)术、什么材质制造的电池,它的(de)实质仅仅是(shì)一(yī)个电能的存储介(jiè)质。电能通过电池的两极来(lái)与负载(用电(diàn)设备)进行(háng)能量交换(使用电设备做功(gōng))——接上灯泡,它(tā)就(jiù)亮了;接上电机,它就(jiù)转了;接上收音机,它(tā)就响了。一次性电池没电了,设备就(jiù)需要换上新电池;可充电电池(chí)没电了(le),充好电可继续使用。
根据(jù)应用的需(xū)要,通过串联获得符合要求的工作电压,通过并联(lián)获得符(fú)合要求的电池容量。
是的,就是这么简单。这就是我们要(yào)揭示(shì)给你的有关(guān)电池应(yīng)用的(de)原(yuán)生(shēng)形(xíng)态!然而,当应用条件日趋复(fù)杂化后,这种简单的电池供电形式就不再(zài)那么令人感(gǎn)到满(mǎn)意了!那电池工(gōng)作可以(yǐ)更靠谱(pǔ)一些吗?智(zhì)能电池可以。智(zhì)能电池的作用体现在如(rú)下(xià)几个(gè)方(fāng)面——
1.解决过放电(diàn)问题
对于非一次性(xìng)电池,也就是(shì)可充电电池,过放(fàng)电是最令人懊(ào)恼的(de)事。过(guò)放意味着电池性能的下降,甚至报(bào)废(fèi)。为了避免过放(fàng)电,人们在电池组里(lǐ)增加了过放(fàng)电保护电路,当放(fàng)电(diàn)电(diàn)压降到预设电压值时,电池停止向(xiàng)外供电。然而实际的情况还要更(gèng)复杂(zá)一些,比如(rú)笔记本电脑、无(wú)人(rén)机(jī)、电动汽车,如果(guǒ)因避免电池过放电而立即停(tíng)止(zhǐ)供电,那(nà)么电脑就会立即关机(jī),很(hěn)多数据(jù)来不及(jí)保存;无(wú)人机,就会从天上直接(jiē)掉下来;电动汽车就会在(zài)毫(háo)无(wú)征兆的情(qíng)况下抛锚。因此,智能电池的放电截止只(zhī)是(shì)电池(chí)自我保护的(de)最后一道防线,在此之前(qián),管理电路(lù)还要计算出末端续航(háng)时间,来为用(yòng)户提供(gòng)预(yù)警,以便用户有足够的时间来采取相应的安全措施(shī)。
对于(yú)续航时(shí)间的计算,在小电流(liú)设备上处理起来要(yào)简单(dān)得多,例如:笔(bǐ)电本电脑、手(shǒu)机等(děng)。但是(shì)对于像(xiàng)无人机、电动汽车等,这类工作电流大,电流变化大,工(gōng)况复(fù)杂的系统(tǒng)来说,需(xū)要动态计算续航时间(jiān),那情况就变得复杂得多(duō)了。
以昆明(míng)劲鹰无(wú)人机为例(lì),它采用的智能锂电池在与飞(fēi)控数据融(róng)合后可实(shí)现三级电压(yā)预警保护措施。
第一级:当检测到(dào)电量剩余30%时,开始报警,提(tí)示用(yòng)户应(yīng)该注意(yì)剩余电量(liàng),提前做好返航准(zhǔn)备;
第二级:当检测到剩余电量仅够维(wéi)持返航时,开始自动执行返航;而这个(gè)时间点的把握,与飞行距离(lí)、高度有关,是智能电(diàn)池数据(jù)与(yǔ)无人机飞控数据融合后实时(shí)计(jì)算出来的。
第三级:当检测到剩余电量都(dōu)不足以维(wéi)持正常(cháng)返航时(例如返航途(tú)中遇(yù)到逆风,则有可能超(chāo)出预估的返航(háng)时(shí)间),则(zé)执行原地降落,以最大(dà)限度避无人(rén)机(jī)因缺电导致(zhì)坠毁。
(续航时间的计(jì)算结果与飞行(háng)距离、飞(fēi)行高度、当前电机输出(chū)功率等(děng)因素有关(guān)。提(tí)醒各位(wèi)看官,这些(xiē)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(yú)智能锂电池(chí)管理(lǐ)芯片、算法设计(jì)都(dōu)会提出(chū)极高的要求。)
2.解决(jué)充(chōng)电和(hé)保存问题
目(mù)前锂电(diàn)池已经大行其道。众所周知,锂电池(chí)充电,是有特殊(shū)要求的(de)。如果读者感兴趣,可(kě)以(yǐ)查阅相关(guān)资料,这里不再赘述,当然这(zhè)只是其一。其二(èr)是,目前大量(liàng)锂电(diàn)池组采用了多电芯串并形式(shì),由于电(diàn)芯个体差异,导致充电(diàn)和放(fàng)电(diàn)不可(kě)能(néng)做到100%均衡,因此一套完善(shàn)的充电管理电路就显得尤为必要了。而这,就(jiù)是智能锂(lǐ)电池要具备的第二项功能——对锂电(diàn)池(chí)组进行(háng)完善的充(chōng)电管理,以及(jí)放电(diàn)管理。
再次以昆明劲(jìn)鹰无人机的智(zhì)能锂(lǐ)电池(chí)为例。
功能(néng)之(zhī)一:该智能锂电池实际上已内置了一个锂电池的(de)专(zhuān)用(yòng)充电管理电路,并且能够对电芯单体进行(háng)电压均衡管理。故而(ér),对于(yú)充电器(电(diàn)源适配器)的要求就并不(bú)那么高了(le),只要提供合适的(de)充电电压和充电电(diàn)流,就能够对该(gāi)智能锂(lǐ)电池进行充电。因(yīn)此昆明(míng)劲鹰无人机所搭配的所谓(wèi)充电(diàn)器,其实质只是(shì)一个电源适配器,真(zhēn)正的充电管理电路在电(diàn)池里面。
功能之二:该智能(néng)锂(lǐ)电池具有自(zì)放电(diàn)功能。当电(diàn)池(chí)电(diàn)量大于(yú)65%无任何操作放置10天后,电(diàn)池会启动(dòng)自(zì)放电(diàn)程序,将电量放到65%,以(yǐ)便(biàn)于锂电池长(zhǎng)时(shí)间保存(cún)。自(zì)放电时(shí)间间隔还能(néng)通过App进行设置。
3.解决电池电(diàn)量检测问题
传统的电(diàn)池要检测电(diàn)压(yā),需要额外(wài)连接检测装(zhuāng)置(zhì),比如电压表(biǎo)等等,而且(qiě)这(zhè)种检测(cè)不能在飞行过(guò)程(chéng)中实时(shí)进行。有(yǒu)没有更(gèng)方便更直观的(de)方式,来让用户知(zhī)晓电池(chí)的实时剩余电量以及其他(tā)讯(xùn)信呢?是的,这就需要电池(chí)管理电路来(lái)完成了。
以昆明劲(jìn)鹰无人机的(de)智(zhì)能(néng)锂电(diàn)池为例(lì)。
功能之一:检测剩(shèng)余电量。通过4颗LED灯直(zhí)观提示用户(hù)电池的(de)当前剩余电量,实时显示,在飞行过程中也(yě)能显示(shì)。
功(gōng)能之二:通过数(shù)字(zì)图传,实时回传电压数据,甚至能够在APP里查看电(diàn)池组单体的电(diàn)压(yā)。
功能(néng)之三(sān):记录电(diàn)池历史数据(jù),比(bǐ)如:使用(yòng)次数,异常次数,电池寿命等。
功能之四:提示电池异常。能(néng)够(gòu)通过LED灯(dēng)提(tí)示各种(zhǒng)电池异常,例如:短路、充电(diàn)电流过(guò)大、电压(yā)过高、温度过高、温度过低等。
4.解决电极触点电腐老(lǎo)化问(wèn)题(tí)
也许你(nǐ)还有印象(xiàng),当我们把电池连接(jiē)到(dào)无(wú)人机上(shàng)的(de)那一瞬间,插头冒出火花,并伴随打火的响声(shēng)。时(shí)间(jiān)一长,插(chā)头的连接可靠性就降低了,会导致(zhì)插(chā)头发(fā)热,甚至(zhì)空中熔(róng)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(tí),锂电池智能管理电路又要(yào)发挥作用了。
以昆明(míng)劲鹰无人机的智能锂电池为例,当你把该(gāi)电池安装到飞行器上时,电极触点并不会真正放电,因此不会产生火花(huā),也不(bú)会(huì)产生电蚀现象,这样一(yī)来,接触点的寿(shòu)命就能获得前所未有的提升。通过点按电池上的轻触开关(guān)按钮,电池才会真正进入电力输出状态,当然,关闭电池时(shí),也是通过轻触开关按钮(niǔ)来执行的。
5.解决电池版(Li)权(Yi)问题
智能锂(lǐ)电池(chí)使电池版权得(dé)到了很好的(de)保护(hù),一方面(miàn)只能使用原厂提供(gòng)的锂电池,电池品质能够得到(dào)比较好的(de)保证,一致(zhì)性也较好,可靠(kào)性理(lǐ)论上也更好(hǎo);另一(yī)方面,我们家的无(wú)人机,从(cóng)此只能用我们自家的锂电(diàn)池了!别家的,我不给你钥(yào)匙,就算你放(fàng)进来(lái)了,也(yě)不(bú)给你工作。有人(rén)也试图破(pò)解智(zhì)能(néng)锂电池的加(jiā)密措施,然(rán)而一旦无(wú)人(rén)机升级了固件,那些(xiē)被(bèi)破解的数据有可能失效,造成(chéng)一大波副(Shan)厂(Zhai)电池不能正常使(shǐ)用(yòng)。
以上五点,使电(diàn)池管理电路(电池智能管理模块(kuài))与原(yuán)生态电池紧密(mì)的(de)联系(xì)在了一(yī)起(qǐ),变成了我们常见的各种形式(shì)的(de)智能锂电池。智能锂电(diàn)池的优势非常多,但(dàn)我们在享受这些(xiē)“智能(néng)化”带来的可(kě)靠性、易用性的同时,也在为此付出更(gèng)大(dà)的代价。

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