Soluciones de baterías para vehículos aéreos no tripulados y drones

Para las plataformas UAV, la selección de la batería no es una decisión que dependa únicamente de la capacidad. Se deben considerar en conjunto el voltaje de la aeronave, el peso de despegue, la carga útil, la demanda del motor y del ESC, el tiempo de vuelo requerido, la corriente de descarga y la masa del paquete. HSS Energy desarrolla configuraciones de baterías LiPo, Li-ion y UAV semisólidas de alta energía para FPV, mapeo, inspección, aeronaves agrícolas y otras aeronaves industriales.

Plataforma UAV de referencia para evaluación de integración de baterías

1. Comience con la aeronave, no con la capacidad de la batería

Una batería más grande no proporciona automáticamente un tiempo de vuelo útil proporcionalmente mayor. La energía almacenada adicional también añade masa, lo que aumenta la demanda de potencia de las aeronaves y puede reducir la carga útil disponible. Por lo tanto, el objetivo es lograr un equilibrio viable entre energía, peso del paquete, capacidad de corriente continua y requisitos de la misión de la aeronave.

· Plataformas cinematográficas y FPV: relación potencia-peso, dimensiones compactas y capacidad de descarga máxima.

· UAV de mapeo e inspección: resistencia, rendimiento estable, rendimiento de misión repetible y margen de carga útil.

· UAV agrícolas y de carga pesada: mayor energía instalada, capacidad actual sostenida y margen térmico.

· UAV industriales personalizados: configuración basada en el voltaje real de la aeronave, la demanda del motor/ESC, la carga útil y la envolvente de instalación.

2. Árbol de decisión de selección rápida

3. Matriz de selección de baterías del UAV 6S

Las siguientes configuraciones de referencia muestran por qué Ah por sí solo no es suficiente para la selección de UAV. La capacidad, la energía instalada, la masa del paquete y la capacidad actual van juntas y deben adaptarse a la misión de la aeronave.

Nota de selección: la configuración 6S40Ah transporta la energía instalada más alta en este conjunto de referencia, mientras que la configuración 6S30Ah tiene la corriente continua más alta listada. La elección final debe seguir los requisitos de potencia de la aeronave y el presupuesto de peso en lugar de la clasificación de capacidad únicamente.

4. Plataformas celulares de alta densidad energética

Las celdas de bolsa de alta energía pueden aumentar la energía instalada sin aumentar la masa del paquete al mismo ritmo que las configuraciones convencionales. Esto es particularmente útil cuando la resistencia y la carga útil compiten por el mismo presupuesto de peso de despegue.

Una plataforma de celdas de polímero de iones de litio recargables de 41 Ah disponible se especifica con un voltaje nominal de 3,5 V, una capacidad típica de 41,0 Ah, un peso promedio de aproximadamente 367 g y una densidad de energía promedio a nivel de celda de 413 Wh/kg. La misma especificación enumera una descarga continua máxima de 3 C a >=15 % SOC y una descarga pulsada máxima de 5 C/10 s a >=40 % SOC.

La densidad de energía a nivel de celda y la densidad de energía del paquete terminado no son intercambiables. Los resultados a nivel de paquete dependen de la selección de celdas, la interconexión, el cableado, la estructura mecánica, la protección, el aislamiento y otros requisitos de integración.

5. Peso, tiempo de vuelo y carga útil

La ingeniería de baterías de vehículos aéreos no tripulados es una compensación entre tres variables vinculadas: energía instalada, masa de la batería y carga útil disponible. El aumento de la capacidad puede aumentar la resistencia, pero la masa añadida también aumenta la demanda de propulsión. Por este motivo, HSS Energy evalúa todos los requisitos de la aeronave antes de recomendar un paquete.

6. La capacidad de descarga debe coincidir con el perfil de vuelo

La corriente continua respalda el funcionamiento normal de la misión, como el trabajo de crucero, de vuelo estacionario y de carga útil sostenida. La corriente máxima cubre eventos de corta duración como despegue, ascenso rápido, aceleración o carga pesada transitoria. Una etiqueta con un índice C alto por sí sola no es suficiente; La batería debe evaluarse en función de la demanda actual de la aeronave y las condiciones de funcionamiento.

Para la especificación de celda de 41 Ah suministrada para esta solución, los límites operativos definidos incluyen carga dependiente de la temperatura, operación de descarga de -20 °C a 55 °C y condiciones SOC específicas para descarga continua y por impulsos. Estos límites deben incluirse en el diseño del paquete y del BMS en lugar de tratarse como capacidad genérica de la celda.

7. Arquitectura de la batería por aplicación

8. Ingeniería de baterías de UAV personalizada

La batería se configura alrededor de la aeronave en lugar de obligarla a adaptarse a un paquete estándar. El desarrollo OEM/ODM puede cubrir:

·Química: LiPo, Li-ion o plataforma semisólida según proyecto.

· Plataforma de voltaje: 3S, 6S, 8S, 12S, 14S y configuraciones personalizadas.

· Capacidad, energía y peso objetivo del paquete.

· Requisitos de descarga continua y máxima.

· Dimensiones del pack y envolvente de instalación del avión.

· Selección de cable de alimentación principal, cable de equilibrio y conector como XT60 o XT90, según corresponda.

· Estructura mecánica, aislamiento, etiquetado y construcción de packs específicos del proyecto.

· BMS o estrategia de protección cuando lo requiera la arquitectura y la aplicación de la batería.

9. Del requisito a la confirmación de la prueba de vuelo

10. Controles de ingeniería de celdas y paquetes

La especificación de celda de 41 Ah suministrada requiere una integración controlada del paquete en lugar de una simple conexión en serie. Requiere monitoreo y protección de BMS, detección de temperatura, consideración de disipación de calor y control mecánico de las celdas. La especificación también define umbrales de protección para condiciones de sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente, cortocircuito y sobretemperatura.

Para la construcción de módulos, el documento de la celda recomienda una precompresión controlada, un espacio de expansión reservado e incluso una fuerza a través de la superficie de contacto de la celda. Estos requisitos se consideran durante el diseño mecánico cuando la plataforma celular seleccionada los requiere.

11. Plataformas de baterías de referencia

12. Qué necesitamos para combinar las baterías

· Tipo de aeronave y aplicación

· Voltaje de batería requerido o recuento de S

· Información del motor y ESC

· Capacidad, dimensiones y peso actuales de la batería

· Corriente normal y máxima si está disponible

· Carga útil y peso máximo al despegue

· Tiempo de vuelo objetivo y perfil de misión

· Requisitos de conectores y cables

· Muestra estimada y cantidad de producción

13. Descargo de responsabilidad sobre parámetros

Las especificaciones de la batería y las configuraciones de referencia que se muestran en esta solución son para selección preliminar y discusión de ingeniería. El voltaje final, la capacidad, la energía, el peso, las dimensiones, la capacidad de descarga, la densidad de energía, la plataforma de la celda, el conector y otros parámetros pueden variar según los requisitos de la aeronave, las condiciones operativas y el desarrollo del producto. La densidad de energía a nivel de celda no debe interpretarse como densidad de energía del paquete terminado. Las especificaciones finales están sujetas a la hoja de datos confirmada, la aprobación de la muestra, el acuerdo técnico, el PI o el contrato.

Obtenga una configuración de batería

Envíe a la aeronave datos eléctricos, información actual de la batería, carga útil, tiempo de vuelo objetivo y límites de instalación. HSS Energy puede preparar una propuesta de batería para la evaluación del prototipo y la confirmación de la prueba de vuelo.