Liitiumpatareide projekteerimine õhurobotite jaoks: ohutus ja töökindlus

Õhurobotid ei andesta riistvara. Kui kõrgusel midagi ebaõnnestub – mootor, andur, navigatsioonisüsteem –, kukub lennuk alla. Kui aku läheb tühjaks, kukub kõik alla. See asümmeetria kujundab selle tõsiduseliitiumakuUAV-rakenduste disain peab olema ja see muutub operatsioonide ulatuse suurenedes üha olulisemaks.

Prototüübis töötava aku ehitamine on teistsugune väljakutse kui sellise aku ehitamine, mis töötaks usaldusväärselt sadade seadmete, tuhandete lennutundide ja reaalsetes töökeskkondades, mis ei meenuta katsestendi. Siin on see, kuidas see inseneriprobleem tegelikult välja näeb.

Ohutusarhitektuur peab olema kihiline

Üks kaitseahel ei ole turvasüsteem. See on viimane abinõu.

Usaldusväärne liitiumaku disainõhurobotite jaoks kasutatakse kihilist kaitset – mitut sõltumatut mehhanismi, millest iga rikkerežiimi puhul võivad teised märkamata jääda. Struktuur näeb tavaliselt välja selline:

Esikohal on rakutaseme kaitse. Kvaliteetne rakkude valik koos rangete tootmistolerantsidega vähendab sisemiste rakkude defektide tõenäosust, mida ükski BMS ei suuda tagantjärele kompenseerida. See on ülesvoolu kõigest muust.

Akuhaldussüsteem (BMS)loogika tegeleb reaalajas jälgimise ja aktiivse sekkumisega – ülepinge, alapinge, liigvool, lühis ja termilised läved. UAV-rakenduste puhul peab BMS agressiivsete manöövrite ajal eristama tõelist riket õigustatud suure vooluvajaduse vahel. Valepositiivsed tulemused, mis katkestavad voolu lennu keskel, on sama ohtlikud kui vahelejäänud vead.

Süsteemitaseme kaitsemeetmed – kuidas aku integreerub lennujuhtimispuldiga, kuidas veaandmeid edastatakse, kuidas graatsiliselt käsitletakse degradatsiooni, kui BMS tuvastab kõrvalekalde – täiendab pilti. Aku, mis vaikselt rikki läheb, on konstruktsiooni rike, hoolimata sellest, kui hea on elemendi keemia.

Usaldusväärsus nõuab järjepidevust, mitte ainult kvaliteeti

Testides hästi toimiv liitiumpolümeeraku on hea prototüübi tulemus. Aku, mis töötab ühtlaselt 500 ühiku pikkuse tootmistsükli jooksul, on tootmissaavutus.

Lahtrite sobitamine on koht, kus see muutub tõeliseks. Samast tootmispartiist pärit üksikud liitiumelemendid erinevad võimsuse, sisemise takistuse ja isetühjenemise kiiruse poolest. Mitmerakulises UAV-paketis tekitavad tasakaalustamatud rakud tasakaalustamatust, mis kiirendab lagunemist, vähendab efektiivset võimsust ja halvimal juhul tekitab lokaalse termilise stressi.

Tootjad, kes suurendavad õhurobotite akude tootmist, vajavad põhjalikku sissetulevate elementide kontrollimist, sobitatud rühmitamist enne paki kokkupanekut ja montaažijärgset valideerimist, mis kinnitab, et iga seade vastab spetsifikatsioonidele – mitte ainult partii keskmisele.

See distsipliin on kallis ja aeganõudev. See eristab ka skaala jaoks mõeldud akusid proovide jaoks mõeldud patareidest.

Soojusjuhtimine ei ole mastaabis valikuline

Kuumus on liitiumkeemia peamine lagunemise kiirendaja. Väikeste mahtude korral on termilised probleemid hallatavad – kuumalt töötav üksikpakk märgistatakse ja seda uuritakse. Suures mastaabis muutuvad süsteemsed soojusprobleemid sõidukipargi töökindluse probleemiks, mida on palju raskem diagnoosida ja parandada.

Õhurobotite aku projekteerimisel tuleb arvestada kogu termilise tsükliga: suure tühjenemisega lennu ajal tekkiv soojus, missioonidevahelise salvestamise ajal tekkiv jääksoojus, laadimisest tulenev soojuskoormus ja ümbritseva õhu temperatuuri kõikumised kasutuspiirkondades.

See tähendab, et tuleb valida soodsa termilise käitumisega rakukeemia, kujundada pakkkorpused soojuse hajumist silmas pidades ja määrata BMS-i temperatuuriläved, mis on kalibreeritud tegelikele töötingimustele, mitte konservatiivsetele labori vaikeväärtustele. Tahkis-liitiumioonakud on siin üha olulisemad – nende parem termiline stabiilsus võrreldes tavapärase LiPo keemiaga lahendab ühe raskema töökindluse probleemi kõrge töötsükli korral.

Dokumentatsioon ja sertifitseerimine on olulisemad, kui enamik insenere soovib tunnistada

Ohutus ja töökindlus mastaabis nõuavad jälgitavust. Kui pakk väljakul ebaõnnestub, peate teadma, millisest rakupartiist see pärines, milline nägi välja selle laadimisajalugu ja kas tõrkerežiim ühtib varem nähtuga. See nõuab logimist, dokumenteerimist ja kvaliteedijuhtimise infrastruktuuri, millesse puhtad insenerimeeskonnad sageli liiga vähe investeerivad.

UN38.3 sertifikaat, vastavus standardile IEC 62133 ja range sisemine kvaliteedikontrolli dokumentatsioon ei ole paberitöö. Need on tõendusbaas, mis võimaldab teil probleeme diagnoosida, disaini parandada ja klientidele, kindlustusandjatele ja reguleerivatele asutustele ohutust näidata.

ZYEBATTERY lähenemine sellele probleemile

Täpne probleem on õhurobotite jaoks mõeldud liitiumakude projekteerimineZYEBATTERYehitati lahendamiseks. Suure jõudlusega liitiumpolümeer- ja tahkisliitiumioonakud UAV-akud, mis on konstrueeritud kihilise kaitsearhitektuuri, tiheda rakkude sobitamisega ja tootmise järjepidevusega, mida laevastiku mastaabis töökindlus tegelikult nõuab.

Ohutus ei ole lõpus lisatud funktsioon. See on disainipiirangesimene rakuvaliku otsusedasi.