Giải pháp pin UAV và Drone

Đối với nền tảng UAV, việc lựa chọn pin không phải là quyết định chỉ dựa vào dung lượng. Điện áp máy bay, trọng lượng cất cánh, tải trọng, nhu cầu về động cơ và ESC, thời gian bay cần thiết, dòng phóng điện và khối lượng gói hàng phải được xem xét cùng nhau. HSS Energy phát triển cấu hình pin UAV bán rắn LiPo, Li-ion và năng lượng cao cho FPV, lập bản đồ, kiểm tra, máy bay nông nghiệp và công nghiệp khác.

Nền tảng UAV tham khảo để đánh giá tích hợp pin

1. Bắt đầu với chiếc máy bay chứ không phải dung lượng pin

Pin lớn hơn không tự động mang lại thời gian bay hữu ích lâu hơn tương ứng. Năng lượng dự trữ bổ sung cũng tăng thêm khối lượng, làm tăng nhu cầu năng lượng của máy bay và có thể giảm tải trọng khả dụng. Do đó, mục tiêu là sự cân bằng khả thi giữa năng lượng, trọng lượng gói hàng, khả năng cung cấp dòng điện liên tục và các yêu cầu về nhiệm vụ của máy bay.

· Nền tảng FPV và rạp chiếu phim: tỷ lệ công suất trên trọng lượng, kích thước nhỏ gọn và khả năng phóng điện tối đa.

· Lập bản đồ và kiểm tra UAV: ​​độ bền, đầu ra ổn định, hiệu suất nhiệm vụ lặp lại và biên độ trọng tải.

· UAV nông nghiệp và tải trọng nặng: năng lượng lắp đặt cao hơn, khả năng duy trì dòng điện và biên nhiệt.

· UAV công nghiệp tùy chỉnh: cấu hình dựa trên điện áp thực tế của máy bay, nhu cầu về động cơ/ESC, tải trọng và phạm vi lắp đặt.

2. Cây quyết định lựa chọn nhanh

3. Ma trận lựa chọn pin UAV 6S

Các cấu hình tham khảo sau đây cho thấy lý do tại sao chỉ riêng Ah là không đủ để lựa chọn UAV. Công suất, năng lượng lắp đặt, khối lượng gói hàng và khả năng hiện tại di chuyển cùng nhau và phải phù hợp với nhiệm vụ của máy bay.

Lưu ý lựa chọn: cấu hình 6S40Ah mang năng lượng lắp đặt cao nhất trong bộ tham chiếu này, trong khi cấu hình 6S30Ah có dòng điện liên tục được liệt kê cao nhất. Lựa chọn cuối cùng phải tuân theo yêu cầu về công suất máy bay và ngân sách trọng lượng thay vì chỉ xếp hạng năng lực.

4. Nền tảng tế bào mật độ năng lượng cao

Các tế bào túi năng lượng cao có thể tăng năng lượng lắp đặt mà không tăng khối lượng gói ở mức tương tự như cấu hình thông thường. Điều này đặc biệt hữu ích khi độ bền và tải trọng cạnh tranh để có cùng ngân sách trọng lượng cất cánh.

Một nền tảng pin lithium-ion polymer có thể sạc lại 41Ah hiện có được chỉ định ở điện áp danh định 3,5V, công suất thông thường 41,0Ah, trọng lượng trung bình khoảng 367g và mật độ năng lượng trung bình ở cấp độ pin là 413Wh/kg. Thông số kỹ thuật tương tự liệt kê mức phóng điện liên tục tối đa 3C ở >=15% SOC và mức phóng điện xung tối đa 5C/10 giây ở >=40% SOC.

Mật độ năng lượng ở cấp độ tế bào và mật độ năng lượng đóng gói thành phẩm không thể thay thế cho nhau. Kết quả ở cấp độ gói phụ thuộc vào việc lựa chọn tế bào, kết nối, nối dây, cấu trúc cơ khí, bảo vệ, cách điện và các yêu cầu tích hợp khác.

5. Trọng lượng, thời gian bay và tải trọng

Kỹ thuật pin UAV là sự đánh đổi giữa ba biến số liên kết: năng lượng lắp đặt, khối lượng pin và tải trọng khả dụng. Việc tăng công suất có thể kéo dài sức bền nhưng khối lượng tăng thêm cũng làm tăng nhu cầu về động cơ đẩy. Vì lý do này, HSS Energy đánh giá yêu cầu hoàn chỉnh của máy bay trước khi đề xuất một gói.

6. Khả năng phóng điện phải phù hợp với hồ sơ chuyến bay

Dòng điện liên tục hỗ trợ hoạt động của nhiệm vụ thông thường như hành trình, bay lượn và tải trọng liên tục. Dòng điện cực đại bao gồm các sự kiện diễn ra trong thời gian ngắn như cất cánh, leo dốc nhanh, tăng tốc hoặc tải nặng nhất thời. Chỉ nhãn có tỷ lệ C cao là chưa đủ; pin phải được đánh giá dựa trên nhu cầu thực tế hiện tại của máy bay và điều kiện vận hành.

Đối với thông số kỹ thuật của pin 41Ah được cung cấp cho giải pháp này, các giới hạn vận hành được xác định bao gồm sạc phụ thuộc vào nhiệt độ, hoạt động phóng điện từ -20°C đến 55°C và các điều kiện SOC cụ thể để phóng điện liên tục và phóng điện xung. Những giới hạn này nên được đưa vào gói và thiết kế BMS thay vì được coi là khả năng của ô chung.

7. Kiến trúc pin theo ứng dụng

8. Kỹ thuật pin UAV tùy chỉnh

Pin được cấu hình xung quanh máy bay thay vì buộc máy bay phải lắp một gói tiêu chuẩn. Phát triển OEM/ODM có thể bao gồm:

· Hóa học: Nền tảng LiPo, Li-ion hoặc bán rắn tùy theo dự án.

· Nền tảng điện áp: 3S, 6S, 8S, 12S, 14S và cấu hình tùy chỉnh.

· Công suất, năng lượng và trọng lượng gói mục tiêu.

· Yêu cầu xả liên tục và cao điểm.

· Kích thước gói hàng và phong bì lắp đặt máy bay.

· Cáp nguồn chính, dây cân bằng và lựa chọn đầu nối như XT60 hoặc XT90 nếu có.

· Cấu trúc cơ khí, cách nhiệt, dán nhãn và kết cấu gói dành riêng cho dự án.

· BMS hoặc chiến lược bảo vệ khi cấu trúc và ứng dụng pin yêu cầu.

9. Từ yêu cầu đến xác nhận chuyến bay thử nghiệm

10. Kiểm soát kỹ thuật tế bào và gói

Thông số kỹ thuật ô 41Ah được cung cấp yêu cầu tích hợp gói được kiểm soát thay vì kết nối chuỗi đơn giản. Nó yêu cầu giám sát và bảo vệ BMS, cảm biến nhiệt độ, xem xét tản nhiệt và điều khiển cơ học của tế bào. Thông số kỹ thuật cũng xác định các ngưỡng bảo vệ đối với các điều kiện quá tải, xả quá mức, quá dòng, ngắn mạch và quá nhiệt.

Đối với việc xây dựng mô-đun, tài liệu ô khuyến nghị nén trước có kiểm soát, không gian mở rộng dành riêng và thậm chí cả lực trên bề mặt tiếp xúc của ô. Các yêu cầu này được xem xét trong quá trình thiết kế cơ khí khi nền tảng ô được chọn yêu cầu chúng.

11. Nền tảng pin tham chiếu

12. Những gì chúng ta cần để so sánh pin

· Loại máy bay và ứng dụng

· Điện áp pin yêu cầu hoặc số S

· Thông tin về động cơ và ESC

· Dung lượng, kích thước và trọng lượng hiện tại của pin

· Dòng điện bình thường và cao điểm nếu có

· Tải trọng và trọng lượng cất cánh tối đa

· Thời gian bay mục tiêu và hồ sơ nhiệm vụ

· Yêu cầu về đầu nối và cáp

· Ước tính mẫu và số lượng sản xuất

13. Tuyên bố từ chối trách nhiệm về thông số

Thông số kỹ thuật pin và cấu hình tham chiếu hiển thị trong giải pháp này là dành cho việc lựa chọn sơ bộ và thảo luận kỹ thuật. Điện áp cuối cùng, công suất, năng lượng, trọng lượng, kích thước, khả năng phóng điện, mật độ năng lượng, nền tảng tế bào, đầu nối và các thông số khác có thể thay đổi tùy theo yêu cầu của máy bay, điều kiện vận hành và sự phát triển sản phẩm. Mật độ năng lượng ở cấp độ tế bào không được hiểu là mật độ năng lượng của gói thành phẩm. Thông số kỹ thuật cuối cùng phải tuân theo bảng dữ liệu đã được xác nhận, phê duyệt mẫu, thỏa thuận kỹ thuật, PI hoặc hợp đồng.

Nhận cấu hình pin

Gửi dữ liệu điện của máy bay, thông tin về pin hiện tại, tải trọng, thời gian bay mục tiêu và giới hạn lắp đặt. HSS Energy có thể chuẩn bị đề xuất pin để đánh giá nguyên mẫu và xác nhận chuyến bay thử nghiệm.