Soluzioni per batterie UAV e droni

Per le piattaforme UAV, la scelta della batteria non è una decisione basata solo sulla capacità. La tensione dell'aeromobile, il peso al decollo, il carico utile, la richiesta del motore e dell'ESC, il tempo di volo richiesto, la corrente di scarica e la massa del pacco devono essere considerati insieme. HSS Energy sviluppa configurazioni di batterie LiPo, agli ioni di litio e UAV semisolidi ad alta energia per FPV, mappatura, ispezione, velivoli agricoli e altri velivoli industriali.

Piattaforma UAV di riferimento per la valutazione dell'integrazione della batteria

1. Inizia con l'aereo, non con la capacità della batteria

Una batteria più grande non fornisce automaticamente un tempo di volo utile proporzionalmente più lungo. L’ulteriore energia immagazzinata aggiunge anche massa, il che aumenta la domanda di potenza dell’aereo e può ridurre il carico utile disponibile. L'obiettivo è quindi un equilibrio realizzabile tra energia, peso del pacco, capacità di corrente continua e requisiti di missione dell'aereo.

· FPV e piattaforme cinematografiche: rapporto peso/potenza, dimensioni compatte e capacità di scarica di picco.

· UAV per mappatura e ispezione: resistenza, risultati stabili, prestazioni di missione ripetibili e margine di carico utile.

· UAV agricoli e per carichi pesanti: maggiore energia installata, capacità di corrente sostenuta e margine termico.

· UAV industriali personalizzati: configurazione basata sulla tensione effettiva dell'aeromobile, sulla domanda di motore/ESC, sul carico utile e sull'involucro di installazione.

2. Albero decisionale di selezione rapida

3. Matrice di selezione della batteria UAV 6S

Le seguenti configurazioni di riferimento mostrano perché Ah da solo non è sufficiente per la selezione dell'UAV. Capacità, energia installata, massa del pacco e capacità attuale si muovono insieme e dovrebbero essere adattati alla missione dell'aereo.

Nota sulla selezione: la configurazione 6S40Ah trasporta l'energia installata più alta in questo set di riferimento, mentre la configurazione 6S30Ah ha la corrente continua elencata più alta. La scelta finale dovrebbe seguire i requisiti di potenza dell’aeromobile e il budget di peso piuttosto che la sola classificazione della capacità.

4. Piattaforme cellulari ad alta densità energetica

Le celle a sacca ad alta energia possono aumentare l'energia installata senza aumentare la massa del pacco alla stessa velocità delle configurazioni convenzionali. Ciò è particolarmente utile laddove resistenza e carico utile competono per lo stesso budget di peso al decollo.

Una piattaforma di celle polimeriche agli ioni di litio ricaricabili da 41 Ah disponibile è specificata con tensione nominale di 3,5 V, capacità tipica di 41,0 Ah, peso medio di circa 367 g e densità di energia media a livello di cella di 413 Wh/kg. La stessa specifica elenca la scarica continua massima di 3C a >=15% SOC e la scarica impulsiva massima di 5C/10s a >=40% SOC.

La densità energetica a livello di cella e la densità energetica del pacco finito non sono intercambiabili. I risultati a livello di pacchetto dipendono dalla selezione della cella, dall'interconnessione, dal cablaggio, dalla struttura meccanica, dalla protezione, dall'isolamento e da altri requisiti di integrazione.

5. Peso, tempo di volo e carico utile

L’ingegneria delle batterie UAV è un compromesso tra tre variabili collegate: energia installata, massa della batteria e carico utile disponibile. L’aumento della capacità può aumentare la resistenza, ma la massa aggiunta aumenta anche la domanda di propulsione. Per questo motivo, HSS Energy valuta il fabbisogno completo dell'aereo prima di consigliare un pacchetto.

6. La capacità di scarico deve corrispondere al profilo di volo

La corrente continua supporta le normali operazioni di missione come la crociera, il volo stazionario e il lavoro con carico utile sostenuto. La corrente di picco copre eventi di breve durata come il decollo, la salita rapida, l'accelerazione o il carico pesante transitorio. Un’etichetta di classe C elevata da sola non è sufficiente; la batteria deve essere valutata rispetto alla domanda attuale e alle condizioni operative effettive dell'aeromobile.

Per la specifica della cella da 41 Ah fornita per questa soluzione, i limiti operativi definiti includono la carica dipendente dalla temperatura, l'operazione di scarica da -20°C a 55°C e condizioni SOC specifiche per scarica continua e pulsata. Questi limiti dovrebbero essere tenuti in considerazione nella progettazione del pacco e del BMS piuttosto che trattati come una capacità generica della cella.

7. Architettura della batteria per applicazione

8. Ingegneria personalizzata delle batterie UAV

La batteria è configurata attorno all'aereo anziché costringere l'aereo a montare un pacco standard. Lo sviluppo OEM/ODM può coprire:

· Chimica: LiPo, Li-ion o piattaforma semisolida a seconda del progetto.

· Piattaforma di tensione: 3S, 6S, 8S, 12S, 14S e configurazioni personalizzate.

· Capacità, energia e peso previsto della confezione.

· Requisiti di scarico continuo e di punta.

· Dimensioni dell'imballaggio e involucro di installazione dell'aeromobile.

· Scelta del cavo di alimentazione principale, del cavo di bilanciamento e del connettore come XT60 o XT90, ove applicabile.

· Struttura meccanica, isolamento, etichettatura e costruzione di pacchi specifici per il progetto.

· BMS o strategia di protezione ove richiesto dall'architettura e dall'applicazione della batteria.

9. Dal requisito alla conferma del test di volo

10. Controlli tecnici di cella e confezione

La specifica della cella da 41 Ah fornita richiede l'integrazione controllata del pacco piuttosto che un semplice collegamento in serie. Richiede il monitoraggio e la protezione del BMS, il rilevamento della temperatura, la considerazione della dissipazione del calore e il controllo meccanico delle celle. La specifica definisce inoltre le soglie di protezione per le condizioni di sovraccarico, sovrascarica, sovracorrente, cortocircuito e sovratemperatura.

Per la costruzione del modulo, il documento della cella raccomanda una precompressione controllata, uno spazio di espansione riservato e una forza uniforme attraverso la superficie di contatto della cella. Questi requisiti vengono considerati durante la progettazione meccanica quando la piattaforma cellulare selezionata li richiede.

11. Piattaforme batteria di riferimento

12. Cosa ci serve per l'abbinamento della batteria

· Tipo di aeromobile e applicazione

· Voltaggio della batteria richiesto o conteggio S

· Informazioni sul motore e sull'ESC

· Capacità, dimensioni e peso attuali della batteria

· Corrente normale e di picco, se disponibile

· Carico utile e peso massimo al decollo

· Tempo di volo target e profilo della missione

· Requisiti del connettore e del cavo

· Quantità stimata del campione e della produzione

13. Dichiarazione di non responsabilità sui parametri

Le specifiche della batteria e le configurazioni di riferimento mostrate in questa soluzione servono per la selezione preliminare e la discussione tecnica. La tensione finale, la capacità, l'energia, il peso, le dimensioni, la capacità di scarica, la densità di energia, la piattaforma della cella, il connettore e altri parametri possono variare in base ai requisiti dell'aeromobile, alle condizioni operative e allo sviluppo del prodotto. La densità energetica a livello di cella non deve essere interpretata come densità energetica della confezione finita. Le specifiche finali sono soggette alla scheda tecnica confermata, all'approvazione del campione, all'accordo tecnico, al PI o al contratto.

Ottieni una configurazione della batteria

Invia i dati elettrici dell'aereo, le informazioni attuali sulla batteria, il carico utile, il tempo di volo previsto e i limiti di installazione. HSS Energy può preparare una proposta di batteria per la valutazione del prototipo e la conferma del test di volo.