Solutions de batteries pour drones et drones

Pour les plates-formes de drones, le choix de la batterie n'est pas une décision uniquement liée à la capacité. La tension de l'avion, la masse au décollage, la charge utile, la demande du moteur et de l'ESC, le temps de vol requis, le courant de décharge et la masse du pack doivent être pris en compte ensemble. HSS Energy développe des configurations de batteries LiPo, Li-ion et UAV semi-solides à haute énergie pour les avions FPV, de cartographie, d'inspection, agricoles et autres avions industriels.

Plateforme UAV de référence pour l'évaluation de l'intégration de la batterie

1. Commencez par l’avion, pas par la capacité de la batterie

Une batterie plus grosse ne fournit pas automatiquement une durée de vol utile proportionnellement plus longue. L'énergie stockée supplémentaire ajoute également de la masse, ce qui augmente la demande de puissance de l'avion et peut réduire la charge utile disponible. L’objectif est donc un équilibre réalisable entre l’énergie, le poids du pack, la capacité de courant continu et les exigences de la mission de l’avion.

· Plateformes FPV et cinéma : rapport puissance/poids, dimensions compactes et capacité de décharge de pointe.

· UAV de cartographie et d'inspection : endurance, rendement stable, performances de mission reproductibles et marge de charge utile.

· UAV agricoles et à charge utile lourde : énergie installée plus élevée, capacité de courant soutenue et marge thermique.

· UAV industriels personnalisés : configuration basée sur la tension réelle de l'avion, la demande de moteur/ESC, la charge utile et l'enveloppe d'installation.

2. Arbre de décision de sélection rapide

3. Matrice de sélection de batterie UAV 6S

Les configurations de référence suivantes montrent pourquoi Ah seul n'est pas suffisant pour la sélection d'un drone. La capacité, l’énergie installée, la masse du pack et la capacité actuelle évoluent ensemble et doivent être adaptées à la mission de l’avion.

Note de sélection : la configuration 6S40Ah transporte l'énergie installée la plus élevée dans cet ensemble de référence, tandis que la configuration 6S30Ah a le courant continu le plus élevé répertorié. Le choix final doit tenir compte des besoins en puissance et du budget de masse de l'avion plutôt que du seul classement en termes de capacité.

4. Plateformes cellulaires à haute densité énergétique

Les cellules en forme de poche à haute énergie peuvent augmenter l'énergie installée sans augmenter la masse du pack au même rythme que les configurations conventionnelles. Ceci est particulièrement utile lorsque l’endurance et la charge utile rivalisent pour le même budget de masse au décollage.

Une plate-forme de cellules lithium-ion polymère rechargeables de 41 Ah disponible est spécifiée avec une tension nominale de 3,5 V, une capacité typique de 41,0 Ah, un poids moyen d'environ 367 g et une densité énergétique moyenne au niveau de la cellule de 413 Wh/kg. La même spécification répertorie une décharge continue maximale de 3C à >=15 % SOC et une décharge impulsionnelle maximale de 5 C/10 s à >=40 % SOC.

La densité énergétique au niveau de la cellule et la densité énergétique du pack fini ne sont pas interchangeables. Les résultats au niveau du pack dépendent de la sélection des cellules, de l'interconnexion, du câblage, de la structure mécanique, de la protection, de l'isolation et d'autres exigences d'intégration.

5. Poids, temps de vol et charge utile

L’ingénierie des batteries de drones est un compromis entre trois variables liées : l’énergie installée, la masse de la batterie et la charge utile disponible. L'augmentation de la capacité peut prolonger l'endurance, mais la masse supplémentaire augmente également la demande de propulsion. Pour cette raison, HSS Energy évalue l'ensemble des besoins de l'avion avant de recommander un pack.

6. La capacité de décharge doit correspondre au profil de vol

Le courant continu prend en charge le fonctionnement normal des missions telles que le travail de croisière, de vol stationnaire et de charge utile soutenue. Le courant de pointe couvre les événements de courte durée tels que le décollage, la montée rapide, l'accélération ou la charge lourde transitoire. Une étiquette de taux C élevé ne suffit pas à elle seule ; la batterie doit être évaluée par rapport à la demande de courant réelle de l'avion et aux conditions de fonctionnement.

Pour la spécification de cellule 41 Ah fournie pour cette solution, les limites de fonctionnement définies incluent la charge en fonction de la température, le fonctionnement de décharge de -20 °C à 55 °C et les conditions SOC spécifiques pour la décharge continue et par impulsions. Ces limites doivent être intégrées dans la conception du pack et du BMS plutôt que traitées comme une capacité de cellule générique.

7. Architecture de la batterie par application

8. Ingénierie de batterie de drone personnalisée

La batterie est configurée autour de l’avion plutôt que d’obliger l’avion à s’adapter à un pack standard. Le développement OEM/ODM peut couvrir :

· Chimie : LiPo, Li-ion ou plateforme semi-solide selon le projet.

· Plateforme de tension : 3S, 6S, 8S, 12S, 14S et configurations personnalisées.

· Capacité, énergie et poids cible du paquet.

· Exigences de décharge continue et de pointe.

· Dimensions du colis et enveloppe d'installation de l'avion.

· Câble d'alimentation principal, câble d'équilibrage et sélection de connecteurs tels que XT60 ou XT90, le cas échéant.

· Structure mécanique, isolation, étiquetage et construction de packs spécifiques au projet.

· BMS ou stratégie de protection lorsque l'architecture et l'application de la batterie l'exigent.

9. De l’exigence à la confirmation du test en vol

10. Contrôles techniques des cellules et des packs

La spécification de cellule 41 Ah fournie nécessite une intégration contrôlée du pack plutôt qu'une simple connexion en série. Il nécessite une surveillance et une protection BMS, une détection de la température, une prise en compte de la dissipation thermique et un contrôle mécanique des cellules. La spécification définit également des seuils de protection pour les conditions de surcharge, de décharge excessive, de surintensité, de court-circuit et de surchauffe.

Pour la construction de modules, le document sur la cellule recommande une pré-compression contrôlée, un espace d'expansion réservé et une force uniforme sur la surface de contact de la cellule. Ces exigences sont prises en compte lors de la conception mécanique lorsque la plate-forme cellulaire sélectionnée les requiert.

11. Plateformes de batterie de référence

12. Ce dont nous avons besoin pour la correspondance des batteries

· Type d'avion et application

· Tension de batterie requise ou nombre S

· Informations sur le moteur et l'ESC

· Capacité actuelle de la batterie, dimensions et poids

· Courant normal et de crête si disponible

· Charge utile et masse maximale au décollage

· Temps de vol cible et profil de mission

· Exigences en matière de connecteurs et de câbles

· Échantillon estimé et quantité de production

13. Clause de non-responsabilité concernant les paramètres

Les spécifications de la batterie et les configurations de référence présentées dans cette solution sont destinées à une sélection préliminaire et à une discussion technique. La tension finale, la capacité, l'énergie, le poids, les dimensions, la capacité de décharge, la densité énergétique, la plate-forme cellulaire, le connecteur et d'autres paramètres peuvent varier en fonction des exigences de l'avion, des conditions d'exploitation et du développement du produit. La densité énergétique au niveau de la cellule ne doit pas être interprétée comme la densité énergétique du pack fini. Les spécifications finales sont soumises à la fiche technique confirmée, à l'approbation de l'échantillon, à l'accord technique, au PI ou au contrat.

Obtenez une configuration de batterie

Envoyez les données électriques de l'avion, les informations actuelles sur la batterie, la charge utile, le temps de vol cible et les limites d'installation. HSS Energy peut préparer une proposition de batterie pour l'évaluation du prototype et la confirmation des essais en vol.