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普(pǔ)通电池是如(rú)何智能起来的?

 

电池,大家(jiā)并不(bú)陌生,不管是普通的五号(hào)圆柱(zhù)形(xíng)电(diàn)池(chí),还是(shì)汽车(chē)蓄(xù)电池,以及锂电池,不管是采用什么技术、什么(me)材质(zhì)制造的(de)电池(chí),它的实质(zhì)仅仅是一个电能的存储介(jiè)质。电能通过电(diàn)池的两极来与负载(zǎi)(用(yòng)电设备)进行能量交换(使用电设备做功)——接上灯(dēng)泡,它(tā)就亮了;接(jiē)上(shàng)电机,它就转了(le);接上(shàng)收音机,它就响了。一次性(xìng)电池没电了,设备就需要换上新电(diàn)池;可充电电池没电了(le),充好电可继续(xù)使用(yòng)。

根(gēn)据应用的(de)需要,通过串(chuàn)联获得符合要求的工作电压(yā),通过并联获得(dé)符合要求的(de)电池容量。

是的,就(jiù)是这么(me)简单(dān)。这就(jiù)是我们(men)要揭示给你的有关电池应用的原生(shēng)形态(tài)!然而,当应用条(tiáo)件日趋复(fù)杂化后,这种简(jiǎn)单的电池供电(diàn)形式就不再那么令(lìng)人(rén)感到满意了(le)!那电池工作可以更靠(kào)谱一些吗?智(zhì)能电池(chí)可以。智(zhì)能电(diàn)池的作用体(tǐ)现在如(rú)下几个方(fāng)面——

1.解决(jué)过(guò)放(fàng)电问题

对于非一次性电池,也就是可充(chōng)电电池,过放电(diàn)是最令人懊恼的事。过(guò)放意味(wèi)着电池性(xìng)能(néng)的下降,甚至报(bào)废。为了避(bì)免过放电,人们(men)在电池组里增(zēng)加(jiā)了过放电保护电路(lù),当放电电压降到预设电压值时,电池停止(zhǐ)向外(wài)供电。然而实(shí)际的情况还(hái)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(miǎn)电池过放(fàng)电(diàn)而立即停止供电,那么电脑就会立即关机(jī),很多数据来(lái)不及(jí)保存;无人机,就会从天上直接掉(diào)下来;电动(dòng)汽车就会在毫无征兆的情况下抛锚(máo)。因此(cǐ),智能电池的放(fàng)电截止(zhǐ)只是电池自我保(bǎo)护的(de)最后一道防(fáng)线,在此之前,管理电(diàn)路还要计算出末端续(xù)航时(shí)间,来(lái)为(wéi)用户提供预(yù)警(jǐng),以便用户有足够(gòu)的时间来采取相应(yīng)的安全措施。

对于续航时间的计算(suàn),在小电(diàn)流设(shè)备上处理起来要(yào)简单得多,例如:笔电本电脑(nǎo)、手(shǒu)机等。但是对于像无人机、电动汽车(chē)等,这类工作电流(liú)大,电流变化大(dà),工(gōng)况复(fù)杂的系统来(lái)说,需要动态计算续航时间,那(nà)情况就变(biàn)得(dé)复杂(zá)得(dé)多(duō)了。

以昆明劲鹰无人机为例,它采用的智能锂电池在与飞控数据融合后可实现三级电压(yā)预警保护措(cuò)施。

第(dì)一级:当检测到电(diàn)量剩余30%时,开始报警,提示(shì)用户应(yīng)该注意剩(shèng)余电量,提前做好(hǎo)返航准备;

第二级:当检(jiǎn)测到剩(shèng)余(yú)电(diàn)量仅够维持返航时,开始自动执行返航;而这(zhè)个(gè)时间点的把握,与(yǔ)飞行距离、高度有关,是智(zhì)能电池数据与无(wú)人机飞控数据融合(hé)后实时计(jì)算出来的。

第三级:当检测到剩余电量(liàng)都不足以(yǐ)维(wéi)持正常返航时(例如返航(háng)途中(zhōng)遇到逆风,则有可能(néng)超(chāo)出(chū)预估(gū)的返航时(shí)间),则执行原地降落,以(yǐ)最大(dà)限度避无(wú)人机因缺电导致坠毁。

(续航时间的计算结(jié)果(guǒ)与飞(fēi)行距离、飞行高度、当前电机输出功率等因素有关。提醒各位看官(guān),这些因素都是动态变化的,而且变化幅度有可能很大(dà),所有数据都需要实时计算,这对于(yú)智能锂电池管(guǎn)理芯片、算法(fǎ)设计都(dōu)会提出极高(gāo)的要求。)

2.解(jiě)决充电和保存问题

目前锂电(diàn)池已经大行其道。众所周知,锂电池充电,是有特殊要求的。如果读者感兴(xìng)趣,可以(yǐ)查阅相关(guān)资(zī)料,这(zhè)里(lǐ)不(bú)再赘述,当(dāng)然这只是(shì)其一。其二是,目前大(dà)量锂电池(chí)组采用了多电芯串并形式,由于电芯个(gè)体差异,导致充电(diàn)和放(fàng)电不可能做到100%均(jun1)衡,因(yīn)此一套完善的充电(diàn)管理电(diàn)路就显(xiǎn)得尤(yóu)为必要了。而这,就(jiù)是智能锂电池要具备的第二(èr)项功能——对锂(lǐ)电池组进行完善的充电(diàn)管理,以及放电管理。

再次(cì)以昆明劲鹰无(wú)人机的(de)智能锂电池为例。

功能之一:该智能锂电池实际(jì)上已内置了一个锂电(diàn)池的专用充电管理电路,并且能够对电芯单体(tǐ)进行电压(yā)均衡管理。故(gù)而,对于充电(diàn)器(电源适配器)的要求就并不那么高了,只(zhī)要提供(gòng)合适的充电电压和充电(diàn)电流,就能够对(duì)该智能锂电池(chí)进行充(chōng)电(diàn)。因(yīn)此昆明劲鹰(yīng)无人机(jī)所(suǒ)搭(dā)配的所(suǒ)谓充电器,其实质只(zhī)是(shì)一个电源适配器,真正的充电管理电路在电池里面。

功能之二:该智能锂电池具有(yǒu)自放电功能。当电池电量大于65%无任何操作放(fàng)置10天后,电池会启动自放电程序,将电量放到65%,以便于锂电池长时间保存。自(zì)放电时间间隔还能通过App进行设置。

3.解决电池(chí)电量检测问(wèn)题

传(chuán)统的电池要(yào)检测电压,需要额(é)外连接检测装置,比(bǐ)如电压表等等,而且这种检测(cè)不能在飞行过(guò)程中实时进(jìn)行。有没有(yǒu)更方(fāng)便(biàn)更直(zhí)观的方(fāng)式,来让用(yòng)户知晓电池的实时剩余电量以及其他讯信呢?是(shì)的,这就(jiù)需(xū)要电池管理电路(lù)来(lái)完成了。

以昆明劲鹰无人机的智能锂电池(chí)为例(lì)。

功能(néng)之一:检测剩余电量(liàng)。通(tōng)过4LED灯直观提示用(yòng)户电(diàn)池的当前(qián)剩余电量,实时(shí)显示,在飞(fēi)行过(guò)程中也能显示。

功能之二:通过(guò)数字图(tú)传,实时回传(chuán)电压数据,甚至能够在APP里查看电(diàn)池组单体的电压(yā)。

功能之三:记录(lù)电(diàn)池历史数据,比(bǐ)如:使用次数,异常次(cì)数,电池寿命(mìng)等。

功(gōng)能之(zhī)四:提(tí)示电(diàn)池异常。能(néng)够通过LED灯提示各种电池异常(cháng),例如(rú):短路、充电电流过大、电压过高、温度过高、温度过低等。

4.解决电极触点电腐老化(huà)问题

也(yě)许你还有印象,当我(wǒ)们把电池连接到无人机(jī)上(shàng)的那一瞬间,插头冒出(chū)火花,并伴随打火的响声。时间一(yī)长,插头(tóu)的连(lián)接可靠性(xìng)就(jiù)降低(dī)了,会导致插头发热,甚至空中熔解。因插头老(lǎo)化问题导致无(wú)人机坠(zhuì)毁的案例并不少见。为了解(jiě)决这个问题,锂电池(chí)智能管理(lǐ)电路又要发挥作用了(le)。

以昆(kūn)明劲鹰无人(rén)机的智(zhì)能锂电(diàn)池(chí)为例(lì),当你把该电池安装到飞行器上(shàng)时(shí),电极触(chù)点(diǎn)并不会真正放(fàng)电(diàn),因此不会产生火花(huā),也不(bú)会(huì)产生电蚀现象(xiàng),这样(yàng)一来,接触点的寿命就能获得前(qián)所未(wèi)有(yǒu)的提(tí)升。通过(guò)点按(àn)电(diàn)池上的轻触开关按钮,电池才(cái)会真正进入电力输出状态,当然,关(guān)闭(bì)电(diàn)池时,也(yě)是通(tōng)过(guò)轻触开关(guān)按钮来执行的。

5.解(jiě)决电(diàn)池版(Li)权(Yi)问(wèn)题

智能锂电池使电池版权得到了很(hěn)好的保护,一方面只能使用原厂提供(gòng)的锂电池,电池(chí)品质能(néng)够得到比(bǐ)较好的保证,一致性也(yě)较好,可靠性理论上也更好;另(lìng)一方(fāng)面,我们(men)家的无人机,从此只(zhī)能用我们(men)自家的锂电池了!别家的,我不(bú)给你钥匙,就算你放进来了,也不给你工作。有人也试图破解智能锂电池的加密措施,然(rán)而一旦无人机升级了固件(jiàn),那些被破解的数据有可能失效,造成一(yī)大(dà)波(bō)副(fù)(Shan)厂(Zhai)电池不能(néng)正常使(shǐ)用。

以上五(wǔ)点,使电池管理电路(电池智能管理模块)与原(yuán)生态电(diàn)池紧密的联系(xì)在了一起,变成了我们(men)常见的(de)各种形式的智能锂电池(chí)。智能锂电(diàn)池的优势非常多,但我们在(zài)享(xiǎng)受这些“智能化”带来的可(kě)靠性、易用性(xìng)的同时,也在为此付出更大的代价。

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