电池,大家并不陌生,不管是(shì)普通的五号圆柱形电池,还(hái)是汽车(chē)蓄电池,以(yǐ)及锂电池(chí),不管是采(cǎi)用什么技术(shù)、什么(me)材质制造的电池(chí),它的实质仅(jǐn)仅是一个(gè)电能的存储介质。电能通(tōng)过电池的(de)两(liǎng)极(jí)来与负(fù)载(zǎi)(用电设(shè)备)进行能量(liàng)交换(使用电设备做功)——接上灯泡,它就亮(liàng)了(le);接上电机,它就转(zhuǎn)了;接上收(shōu)音机,它就响(xiǎng)了。一次性电池没电了,设备就需(xū)要换上新电池;可充电电池没电了(le),充好电可继(jì)续使用。
根(gēn)据应用的需(xū)要,通过串联获得符合要求(qiú)的(de)工作电压,通(tōng)过并联获得符(fú)合要求的电池容量(liàng)。
是(shì)的,就是这么简单。这就是我们(men)要揭示给(gěi)你的(de)有关电池应用的原生形态!然而,当应(yīng)用条件日(rì)趋(qū)复杂化后(hòu),这(zhè)种(zhǒng)简(jiǎn)单的电池(chí)供(gòng)电形(xíng)式就不再那么(me)令人感到满意(yì)了!那(nà)电池工(gōng)作可以更靠谱一些(xiē)吗?智能电(diàn)池可以。智能电池的作用体(tǐ)现(xiàn)在如下几个方面(miàn)——
1.解决过放电问(wèn)题
对于非一次性电池,也就是可(kě)充电电池,过放电是最令人懊恼(nǎo)的事。过放意味着(zhe)电池(chí)性能的下(xià)降,甚至(zhì)报废。为了避免过放电(diàn),人们在电池(chí)组里增加(jiā)了过放电保(bǎo)护电路,当放电(diàn)电(diàn)压降到(dào)预设电压值时,电池停止(zhǐ)向外供电。然而实(shí)际的情况(kuàng)还(hái)要更复(fù)杂一些,比如笔记本电(diàn)脑、无人机(jī)、电动(dòng)汽车(chē),如果因避免电池过放电而立即(jí)停止供电,那么(me)电(diàn)脑就会立即关(guān)机,很多数(shù)据来不及保存;无人机(jī),就会从天上(shàng)直接掉下来;电(diàn)动汽车就会在(zài)毫无征(zhēng)兆(zhào)的情(qíng)况下抛锚。因此,智能(néng)电池(chí)的放电截(jié)止(zhǐ)只(zhī)是电池自我保护的(de)最后一道(dào)防线(xiàn),在此(cǐ)之前,管理电路还要计算出末(mò)端续航时间,来(lái)为用户提供预(yù)警,以便(biàn)用户(hù)有足够(gòu)的时间来采取相应(yīng)的(de)安全措施(shī)。
对于续航时间的计算,在小(xiǎo)电流设备上处理起来要简单(dān)得多,例如:笔电本电脑、手机等。但是对于像无人机、电(diàn)动汽(qì)车等,这类工作电(diàn)流大,电流变(biàn)化大,工(gōng)况(kuàng)复杂的系统来说,需要动态计算(suàn)续航时间,那情况就变得复(fù)杂(zá)得多了。
以昆明(míng)劲鹰无人机为例,它采用的(de)智(zhì)能锂电池在(zài)与飞控数据融合后可实(shí)现三级电(diàn)压预警保护(hù)措(cuò)施。
第一级:当检测到电(diàn)量剩余30%时,开始报警,提示用户应该注意剩余(yú)电量,提(tí)前做(zuò)好(hǎo)返(fǎn)航(háng)准备;
第二级:当检测到剩余电量仅够(gòu)维持返航时,开始(shǐ)自动执行(háng)返航;而这(zhè)个时(shí)间点(diǎn)的把握,与飞行距离、高(gāo)度有关,是智能电池数据(jù)与无人机飞控数(shù)据融合后(hòu)实时计算出(chū)来的。
第三级:当(dāng)检(jiǎn)测到剩余电量(liàng)都不足以维(wéi)持正常返航时(shí)(例如(rú)返(fǎn)航途(tú)中遇到逆(nì)风,则有可能(néng)超(chāo)出预估的(de)返航时间),则执行原地降落(luò),以最(zuì)大限度(dù)避无(wú)人机因缺电导(dǎo)致坠毁。
(续(xù)航时(shí)间的计算(suàn)结果与(yǔ)飞行距离(lí)、飞行高度、当前(qián)电机输出功率等因素有关。提醒各位看官,这些因素(sù)都是动态(tài)变化的,而且变化幅度有可能很大,所有(yǒu)数(shù)据都(dōu)需(xū)要实时计(jì)算,这(zhè)对于智能锂电池管理芯(xīn)片、算法(fǎ)设计都会提出极高的要(yào)求。)
2.解决充电和保存(cún)问题
目前(qián)锂电池已(yǐ)经(jīng)大行其道。众所周知,锂电池充电,是有特殊要求的。如果读者感兴趣,可以查阅(yuè)相关资料,这里不再赘述,当然这只是其一。其(qí)二是,目前大量(liàng)锂(lǐ)电池组采用了多电芯串并形式,由于(yú)电芯个体差异,导致充电和放电不(bú)可(kě)能做(zuò)到100%均衡,因此一套(tào)完(wán)善的充电管(guǎn)理(lǐ)电(diàn)路就显得(dé)尤为必要(yào)了。而(ér)这(zhè),就是(shì)智能(néng)锂电池(chí)要具备的第二(èr)项功能(néng)——对(duì)锂(lǐ)电池(chí)组进行完善的充电(diàn)管理,以及(jí)放电管理(lǐ)。
再次以昆明(míng)劲鹰无人机(jī)的智能(néng)锂电(diàn)池为(wéi)例。
功能之一(yī):该智能锂电池实际上已内置了(le)一个锂(lǐ)电池的专(zhuān)用充电(diàn)管理电路(lù),并且(qiě)能够(gòu)对电芯单体进行电(diàn)压(yā)均衡管理。故而,对于充(chōng)电器(电源适配器(qì))的要求(qiú)就并不那(nà)么高了,只要提供合适的充电电压和充电(diàn)电(diàn)流,就能够对(duì)该智能锂(lǐ)电池进行充电。因此昆明劲鹰无人机所搭配(pèi)的(de)所谓充(chōng)电器,其(qí)实质只(zhī)是一(yī)个(gè)电源适配器(qì),真(zhēn)正(zhèng)的充电管理电路在电(diàn)池里面。
功(gōng)能之(zhī)二:该智能锂电(diàn)池具有(yǒu)自放电功能。当电池电量大于65%无任何操作放置(zhì)10天后,电(diàn)池会启(qǐ)动自放电程序,将电量放(fàng)到65%,以便于锂电池长时间保(bǎo)存(cún)。自放电时间间隔还能通过App进行(háng)设置。
3.解决(jué)电池(chí)电量检测(cè)问题
传统的电池要检测电压,需要额外连接检测(cè)装置(zhì),比如电压表等等,而且这(zhè)种检(jiǎn)测不能在飞行过程中实时进行。有没有更方便更(gèng)直观的方式,来让用户知晓电池(chí)的实时剩余电量以及其他讯(xùn)信呢?是的,这就需(xū)要电池管理电(diàn)路来完成了。
以昆明劲鹰无人(rén)机的智能锂电池为例。
功(gōng)能之一:检(jiǎn)测(cè)剩余电量。通过(guò)4颗(kē)LED灯(dēng)直观(guān)提(tí)示用户电池的当(dāng)前(qián)剩(shèng)余电量(liàng),实时显(xiǎn)示(shì),在飞行过程(chéng)中也能显示。
功能(néng)之(zhī)二:通过(guò)数字图传,实时回(huí)传电压数据,甚(shèn)至能够(gòu)在APP里查看电池组单(dān)体的电压。
功能之三:记录电池历史数据(jù),比如(rú):使用次数(shù),异常次数,电池寿命等。
功能之四:提示电池异(yì)常(cháng)。能够通过LED灯提示(shì)各种(zhǒng)电池异常(cháng),例如(rú):短路、充电(diàn)电流过大、电压过高、温(wēn)度过高、温度过低等。
4.解决(jué)电极触点电腐老化问题
也许你还有印象,当我们把(bǎ)电池(chí)连接(jiē)到无人机上的那一瞬间,插(chā)头冒出火花,并(bìng)伴随打火的响声。时间一长(zhǎng),插头的连(lián)接可靠性就(jiù)降低了,会(huì)导致插头发热,甚至空中(zhōng)熔解。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(gè)问题,锂电(diàn)池智能管理电路又要发挥(huī)作用了。
以昆明劲鹰无人机的(de)智能锂电池为例,当你把该电池安装到飞行器(qì)上时,电极触(chù)点并不会(huì)真(zhēn)正放电(diàn),因(yīn)此不(bú)会产生火花,也(yě)不会产生电蚀现(xiàn)象,这(zhè)样一来,接触点的寿命就能(néng)获得前(qián)所(suǒ)未有的提(tí)升。通过(guò)点按(àn)电池上的轻触开关按钮(niǔ),电池才(cái)会真正进入电力输出状态,当(dāng)然,关闭(bì)电池时,也(yě)是(shì)通过轻触开关按钮来执行的。
5.解(jiě)决电池版(Li)权(Yi)问(wèn)题
智能锂电池使(shǐ)电池版权得到了很好的保护,一方面只能(néng)使用原厂提供的锂电池,电池品质能够得到比较好的保证,一致性也较好,可靠性理论上也更好;另一方面,我们家(jiā)的无人机,从此只能用(yòng)我(wǒ)们(men)自家的锂电池了!别(bié)家的,我不给你钥匙(shí),就算你(nǐ)放进来了,也不给你工作。有人也试(shì)图(tú)破解智能锂(lǐ)电池(chí)的(de)加密措施,然而(ér)一旦无(wú)人(rén)机升级了固件,那些被破解的数据(jù)有可能(néng)失效,造成(chéng)一大波(bō)副(Shan)厂(Zhai)电(diàn)池不能(néng)正常使用。
以上五(wǔ)点,使电池管理电路(电池智能管理模块)与(yǔ)原生态电池紧密的联系在(zài)了一(yī)起,变(biàn)成(chéng)了我们常见(jiàn)的各种形(xíng)式的智能锂电(diàn)池。智能(néng)锂电池的(de)优势非(fēi)常(cháng)多,但我们在享受(shòu)这些“智能化”带来的可靠(kào)性、易用性的(de)同时,也在为此付出更大(dà)的代价。

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