Soluções de bateria para UAV e drones

Para plataformas UAV, a seleção da bateria não é uma decisão baseada apenas na capacidade. A tensão da aeronave, o peso de decolagem, a carga útil, a demanda do motor e do ESC, o tempo de voo necessário, a corrente de descarga e a massa do pacote devem ser considerados em conjunto. A HSS Energy desenvolve configurações de baterias LiPo, Li-ion e UAV semissólidas de alta energia para FPV, mapeamento, inspeção, aeronaves agrícolas e outras aeronaves industriais.

Plataforma UAV de referência para avaliação de integração de bateria

1. Comece com a aeronave, não com a capacidade da bateria

Uma bateria maior não proporciona automaticamente um tempo de voo útil proporcionalmente mais longo. A energia armazenada adicional também adiciona massa, o que aumenta a demanda de potência da aeronave e pode reduzir a carga útil disponível. A meta é, portanto, um equilíbrio viável entre energia, peso da embalagem, capacidade de corrente contínua e requisitos de missão da aeronave.

· Plataformas FPV e cinematográficas: relação potência/peso, dimensões compactas e capacidade de pico de descarga.

· Mapeamento e inspeção de UAVs: resistência, produção estável, desempenho de missão repetível e margem de carga útil.

· VANTs agrícolas e de carga útil pesada: maior energia instalada, capacidade de corrente sustentada e margem térmica.

· UAVs industriais personalizados: configuração baseada na tensão real da aeronave, demanda de motor/ESC, carga útil e envelope de instalação.

2. Árvore de decisão de seleção rápida

3. Matriz de seleção de bateria UAV 6S

As configurações de referência a seguir mostram porque o Ah sozinho não é suficiente para a seleção do UAV. Capacidade, energia instalada, massa do pacote e capacidade atual movem-se juntas e devem ser adaptadas à missão da aeronave.

Nota de seleção: a configuração 6S40Ah carrega a maior energia instalada neste conjunto de referência, enquanto a configuração 6S30Ah tem a maior corrente contínua listada. A escolha final deve seguir os requisitos de potência e orçamento de peso da aeronave, e não apenas a classificação de capacidade.

4. Plataformas celulares de alta densidade energética

As células de bolsa de alta energia podem aumentar a energia instalada sem aumentar a massa do pacote na mesma proporção que as configurações convencionais. Isto é particularmente útil quando a resistência e a carga útil competem pelo mesmo orçamento de peso de decolagem.

Uma plataforma de célula de polímero de íon de lítio recarregável de 41Ah disponível é especificada com tensão nominal de 3,5V, capacidade típica de 41,0Ah, peso médio de aproximadamente 367g e densidade de energia média em nível de célula de 413Wh/kg. A mesma especificação lista descarga contínua máxima de 3C a >=15% SOC e descarga de pulso máxima de 5C/10s a >=40% SOC.

A densidade de energia no nível da célula e a densidade de energia da embalagem acabada não são intercambiáveis. Os resultados em nível de pacote dependem da seleção da célula, interconexão, fiação, estrutura mecânica, proteção, isolamento e outros requisitos de integração.

5. Peso, tempo de voo e carga útil

A engenharia de baterias de UAV é uma compensação entre três variáveis ​​interligadas: energia instalada, massa da bateria e carga útil disponível. O aumento da capacidade pode aumentar a resistência, mas a massa adicional também aumenta a necessidade de propulsão. Por esta razão, a HSS Energy avalia os requisitos completos da aeronave antes de recomendar um pacote.

6. A capacidade de descarga deve corresponder ao perfil de voo

A corrente contínua suporta a operação normal da missão, como cruzeiro, voo pairado e trabalho sustentado de carga útil. A corrente de pico cobre eventos de curta duração, como decolagem, subida rápida, aceleração ou carga transitória pesada. Um rótulo de alta taxa C por si só não é suficiente; a bateria deve ser avaliada em relação à demanda atual da aeronave e às condições operacionais.

Para a especificação de célula de 41Ah fornecida para esta solução, os limites operacionais definidos incluem carga dependente da temperatura, operação de descarga de -20°C a 55°C e condições SOC específicas para descarga contínua e pulsada. Esses limites devem ser levados em consideração no projeto da embalagem e do BMS, em vez de serem tratados como capacidade genérica da célula.

7. Arquitetura de bateria por aplicação

8. Engenharia de bateria UAV personalizada

A bateria é configurada em torno da aeronave, em vez de forçar a aeronave a caber em um pacote padrão. O desenvolvimento OEM/ODM pode abranger:

· Química: LiPo, Li-ion ou plataforma semissólida conforme projeto.

· Plataforma de tensão: 3S, 6S, 8S, 12S, 14S e configurações personalizadas.

· Capacidade, energia e peso alvo da embalagem.

· Requisitos de descarga contínua e de pico.

· Dimensões da embalagem e envelope de instalação da aeronave.

· Cabo de alimentação principal, cabo de equilíbrio e seleção de conector, como XT60 ou XT90, quando aplicável.

· Estrutura mecânica, isolamento, rotulagem e construção de embalagens específicas do projeto.

· BMS ou estratégia de proteção quando exigido pela arquitetura e aplicação da bateria.

9. Do requisito à confirmação do teste de voo

10. Controles de Engenharia de Células e Pacotes

A especificação da célula de 41Ah fornecida requer integração controlada do pacote em vez de simples conexão em série. Requer monitoramento e proteção BMS, detecção de temperatura, consideração de dissipação de calor e controle mecânico das células. A especificação também define limites de proteção para condições de sobrecarga, descarga excessiva, sobrecorrente, curto-circuito e temperatura excessiva.

Para a construção do módulo, o documento da célula recomenda pré-compressão controlada, espaço de expansão reservado e até mesmo força na superfície de contato da célula. Esses requisitos são considerados durante o projeto mecânico quando a plataforma celular selecionada os exige.

11. Plataformas de bateria de referência

12. O que precisamos para combinar a bateria

· Tipo de aeronave e aplicação

· Tensão de bateria necessária ou contagem S

· Informações sobre motor e ESC

· Capacidade, dimensões e peso atuais da bateria

· Corrente normal e de pico, se disponível

· Carga útil e peso máximo de decolagem

· Tempo de voo alvo e perfil da missão

· Requisitos de conector e cabo

· Amostra estimada e quantidade de produção

13. Isenção de responsabilidade de parâmetros

As especificações da bateria e as configurações de referência mostradas nesta solução são para seleção preliminar e discussão de engenharia. Tensão final, capacidade, energia, peso, dimensões, capacidade de descarga, densidade de energia, plataforma celular, conector e outros parâmetros podem variar de acordo com os requisitos da aeronave, condições operacionais e desenvolvimento do produto. A densidade de energia no nível da célula não deve ser interpretada como densidade de energia da embalagem acabada. As especificações finais estão sujeitas à confirmação da folha de dados, aprovação da amostra, acordo técnico, PI ou contrato.

Obtenha uma configuração de bateria

Envie dados elétricos da aeronave, informações atuais da bateria, carga útil, tempo de voo alvo e limites de instalação. A HSS Energy pode preparar uma proposta de bateria para avaliação de protótipo e confirmação de testes de voo.