电池,大家并不陌生,不管是普通(tōng)的五(wǔ)号圆柱形电池,还是汽车蓄电池,以(yǐ)及锂电池,不管是采(cǎi)用什么技术(shù)、什么材质制(zhì)造的电池,它的(de)实质仅仅是一个电能的存储介质。电能(néng)通过电池的(de)两极(jí)来与负载(用电设(shè)备)进(jìn)行能(néng)量交(jiāo)换(使用电设(shè)备(bèi)做功)——接上灯泡,它就(jiù)亮了;接上电(diàn)机(jī),它就转了;接上收音机,它就响了。一(yī)次性(xìng)电(diàn)池没电了(le),设备就(jiù)需要换(huàn)上新电池;可(kě)充电电池没电了(le),充好电可继续使用。
根据应用的需要(yào),通过串(chuàn)联获得符合要求的工作电压,通(tōng)过并联(lián)获(huò)得符(fú)合要求的电池容量。
是的,就是这么(me)简单。这就是我们要揭示给你的有关电(diàn)池应用的原生形态!然(rán)而(ér),当应用条件日趋复杂化后,这种简单的电池供电(diàn)形式(shì)就不再那么(me)令人(rén)感到(dào)满意了!那电(diàn)池工作(zuò)可以更靠谱一些(xiē)吗?智能(néng)电池可以。智能电池(chí)的作用体现在如下几(jǐ)个方面——
1.解决过放电问(wèn)题
对(duì)于非一(yī)次性电池,也就(jiù)是可充电电池,过放电是最令人懊恼(nǎo)的事。过放意味(wèi)着电(diàn)池性能的下降,甚至报废。为了(le)避免过放电,人们在电池组(zǔ)里增加了过放(fàng)电(diàn)保护电路,当(dāng)放电电(diàn)压降到(dào)预(yù)设电压值时,电池停止向外供电(diàn)。然而实(shí)际(jì)的情况还要更复杂一些,比如笔记本电脑、无人机、电动汽车,如果因避免电池过放电而立即(jí)停止供电,那么电脑就会(huì)立(lì)即(jí)关机,很多数据来不及保存;无人机,就会从天上直接掉下来;电动汽车就会在毫(háo)无征兆的情况下抛锚。因此,智能电池的放电截止(zhǐ)只是电池自我保护的最后一道(dào)防(fáng)线,在(zài)此(cǐ)之前,管理电路还要计(jì)算出末(mò)端续航(háng)时间,来为用户提供预警,以便用户有足够的(de)时间来采(cǎi)取(qǔ)相应的安全措施(shī)。
对于续航时间的计算,在小(xiǎo)电流设备上处理起(qǐ)来要简(jiǎn)单得多,例(lì)如:笔电(diàn)本(běn)电脑(nǎo)、手机等。但是对于像无人(rén)机、电动汽(qì)车等,这类工作电(diàn)流(liú)大,电流变化大(dà),工况复杂的(de)系(xì)统来说,需要动(dòng)态计算续航时(shí)间,那情况就变得复杂得多了(le)。
以昆明(míng)劲(jìn)鹰(yīng)无人机为例(lì),它采用的智能锂电池在与飞控数据(jù)融合(hé)后(hòu)可实现(xiàn)三级电压预警保护措施。
第一级:当检测到(dào)电量剩余30%时,开始报警,提(tí)示用户应该(gāi)注意剩余电量(liàng),提前(qián)做(zuò)好返航准备;
第二级:当检(jiǎn)测(cè)到剩余电量仅够维持返航时,开始(shǐ)自动执行(háng)返航(háng);而这个时间点的把握(wò),与飞行距离、高度(dù)有关,是智能电池数据与无人机飞控数据(jù)融合后实时计算(suàn)出来的。
第三级:当检测(cè)到(dào)剩余(yú)电量都不足以维持正常返航时(例如返航途中遇到(dào)逆风,则有(yǒu)可能(néng)超出预估(gū)的返航时间),则执行原地降(jiàng)落,以最大限度避无(wú)人机因缺(quē)电导(dǎo)致(zhì)坠毁(huǐ)。
(续航时间的计算结果(guǒ)与飞(fēi)行距离、飞行高度、当前电机(jī)输(shū)出功率等因素有关。提醒各(gè)位(wèi)看官,这(zhè)些因(yīn)素都是动态变化的(de),而且变化幅度有可能很(hěn)大(dà),所有数据都(dōu)需(xū)要实(shí)时计算,这对于(yú)智能锂电池管理芯片、算法(fǎ)设(shè)计(jì)都(dōu)会(huì)提出极高的要(yào)求。)
2.解决充(chōng)电和保存(cún)问题
目前锂电池已(yǐ)经大行其道。众所周知(zhī),锂电池充电,是有特殊(shū)要(yào)求的(de)。如果读者感兴(xìng)趣,可以查阅相关(guān)资料,这里(lǐ)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(le)多(duō)电芯串并形式,由于(yú)电芯个体(tǐ)差异,导致充电和放(fàng)电不可能(néng)做到(dào)100%均衡,因(yīn)此(cǐ)一套完善(shàn)的充电管理电路就显得尤为必要了。而这,就是(shì)智能锂(lǐ)电池要具(jù)备的第(dì)二项功(gōng)能(néng)——对锂(lǐ)电池组进(jìn)行完善的充电管理,以及(jí)放电管理。
再(zài)次以昆明劲(jìn)鹰无(wú)人机的智能锂(lǐ)电池为(wéi)例。
功(gōng)能(néng)之一:该智(zhì)能锂电池实际上已内置了(le)一(yī)个锂电(diàn)池的专(zhuān)用充电管理电路,并(bìng)且(qiě)能够对(duì)电芯单体(tǐ)进行电压均衡管理。故而,对于充电器(qì)(电源适(shì)配器)的要求就并不那么高了,只要(yào)提供合适的(de)充电(diàn)电压和充电电流(liú),就能够对(duì)该智能锂电池进行充(chōng)电。因(yīn)此昆明劲鹰无人机所搭配的所(suǒ)谓充电器(qì),其实质只是一个(gè)电源适配器,真正的充电管理电路在电池里面。
功能之二:该智能锂电(diàn)池具有自放电功能。当电池电量大于(yú)65%无任何(hé)操作放置(zhì)10天后,电池会启动自放电(diàn)程序,将电量放(fàng)到65%,以便于锂电(diàn)池长时间保存。自放(fàng)电时间间隔还能通过App进行设(shè)置。
3.解决电池电量检(jiǎn)测问题
传统(tǒng)的电池要检测电压,需要额(é)外连接(jiē)检测装置,比(bǐ)如电(diàn)压表等等(děng),而(ér)且这种检测不能在飞行过程中实时(shí)进行。有没有(yǒu)更方便更直观的(de)方式(shì),来让用户知晓(xiǎo)电池(chí)的(de)实时剩余电量以及其他讯信呢(ne)?是的,这就(jiù)需要(yào)电(diàn)池管理电路来完成了。
以昆明劲鹰(yīng)无人机的智能(néng)锂电(diàn)池为(wéi)例(lì)。
功能(néng)之一:检测剩余电量。通(tōng)过(guò)4颗LED灯直观提示用(yòng)户电池的当前剩余电量(liàng),实时显(xiǎn)示,在飞行过程中也能显示。
功能之(zhī)二:通过数字(zì)图传,实(shí)时回传(chuán)电压数据,甚至能(néng)够在APP里查看(kàn)电池组单体的(de)电压。
功能之三:记录电池(chí)历史数据,比如:使用次(cì)数,异常次数,电(diàn)池寿命等。
功能之(zhī)四:提示电(diàn)池(chí)异常。能够通过LED灯提示各种电池异常,例如:短路、充电电流过大、电压过高(gāo)、温度过高、温度过(guò)低等。
4.解决电极触点电腐老化问(wèn)题
也许你(nǐ)还有印(yìn)象(xiàng),当我们(men)把电池(chí)连接到无人(rén)机上的那一瞬间(jiān),插头冒出(chū)火(huǒ)花(huā),并伴随打火的响声。时(shí)间一(yī)长,插头的连接可(kě)靠(kào)性(xìng)就降低了,会导(dǎo)致插头(tóu)发(fā)热,甚至空中熔解。因插头老化问题导致无人机(jī)坠毁(huǐ)的案例并不少见(jiàn)。为了(le)解决这个问题,锂电池智能管理电路又要发挥作用了。
以(yǐ)昆明劲鹰无人机的智能锂(lǐ)电池为例,当你(nǐ)把该电(diàn)池(chí)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,也不(bú)会产生电蚀现象,这样(yàng)一来,接触点(diǎn)的寿命(mìng)就能(néng)获得前所未有的提升。通(tōng)过点按电池上的轻触开关按钮(niǔ),电(diàn)池才会真正进入(rù)电力(lì)输出状态,当然,关(guān)闭电池时,也是通过(guò)轻(qīng)触开(kāi)关按钮来执行(háng)的。
5.解决电池版(Li)权(Yi)问题(tí)
智能锂电池使电池版权得到了很好的保护,一方面只能使用(yòng)原厂提(tí)供的锂(lǐ)电池,电池品质(zhì)能够(gòu)得到比较好(hǎo)的保(bǎo)证,一(yī)致性也较好,可靠性理(lǐ)论上(shàng)也更好;另一(yī)方面,我们家的无人机(jī),从此只(zhī)能用我们自家(jiā)的锂电池(chí)了!别家的,我(wǒ)不给(gěi)你钥匙,就算你放进来了,也不给你工作。有人也试(shì)图(tú)破解(jiě)智能锂(lǐ)电池的加密措施,然而一(yī)旦无人机升级了固件,那些被破解的(de)数据有可(kě)能失效,造成一大(dà)波(bō)副(Shan)厂(Zhai)电池不能正常使用(yòng)。
以上(shàng)五点,使电池管理电路(lù)(电池智能管理模块)与原生态电池紧密的联系在(zài)了一起,变成了我们(men)常(cháng)见的各种形式的(de)智能(néng)锂电池(chí)。智能锂(lǐ)电池的优势非常多,但我们在(zài)享受(shòu)这(zhè)些“智能(néng)化”带来(lái)的可靠性、易用性(xìng)的同时,也(yě)在为(wéi)此(cǐ)付出更大的代价。

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