스마트 BMS가 산업용 드론 배터리 팩에 큰 변화를 가져오는 이유는 무엇입니까?

작가:이항전력기술팀 | 산업용 UAV 및 드론 배터리 제조업체 | yihangpower.com

우리는 드론 통합업체와 항공기 운영자로부터 동일한 불만을 계속 듣고 있습니다. 새 배터리 팩을 가져와서 라벨을 올바르게 부착하고 상자에서 갓 꺼낸 후 연결해도 상승 중에 전압이 심하게 저하되는 것을 볼 수 있습니다. 항공기는 수렁에 빠지고 ESC는 뜨거워지며 프로젝트에 참여하는 누구도 그 이유를 설명할 수 없습니다.

우리 자신의 기록에서이항파워, 원시 셀은 거의 문제가 되지 않습니다. 대부분 용량만으로 사양이 확정되고 가격에 맞춰 BMS가 선택되는 경우가 대부분이다. 해당 경로는 취미 팩에 적합합니다. 하나의 배터리 고장으로 인해 하루 동안 전체 검사 또는 화물 작업이 중단되는 산업용 플랫폼에서는 문제가 발생합니다.

우리는 완료를 구축스마트 BMS 통합 드론 배터리검사용 드론, 농업용 UAV 및 대형 화물기용 어셈블리입니다. 다음은 데이터시트 이론이 아닌 실제 프로젝트에서 배운 내용입니다. 엔지니어가 읽는 방식으로 배터리 사양을 읽는 방법, LiPo, 리튬 이온 및 반고체 셀 중에서 선택하는 방법, 비행 중에 스마트 BMS가 실제로 수행하는 작업, 세관이나 항공 문제 없이 리튬 팩을 항공으로 배송하는 데 실제로 필요한 사항입니다.

이 글은 검색엔진을 위한 글이 아닌, 실제로 이 팩을 구매하고 유지하는 사람들을 위한 글입니다. 종이에 딱 보이는 배터리로 인해 화상을 입었지만 현장에서는 실패한 통합자라면 아래 섹션을 통해 비용을 절약할 수 있습니다.

산업용 드론 배터리의 주요 사양 읽기

구매자는 먼저 용량 수치를 비교하고 거기에서 멈춥니다. 용량은 중요하지만 현장 작업 시즌 동안 팩이 살아남는지 여부를 결정하는 것은 인쇄된 네 가지 값 중 하나일 뿐입니다.

용량(mAh)은 팩이 얼마나 많은 에너지를 운반하는지 알려주지만, 얼마나 많은 무게를 들어올리는지도 알려줍니다. 두 배의 용량이 동일한 기체에서 비행 시간을 두 배로 늘리는 경우는 거의 없습니다. 왜냐하면 추가 중량이 동일한 추력 예산을 소모하기 때문입니다. 용량을 목표가 아닌 균형점으로 다루십시오.

전압 및 S 카운트는 모터 동작을 직접적으로 구동합니다. 6S 팩은 공칭 22.2V에서 25.2V까지 충전됩니다. 12S 팩은 44.4V를 실행하고 50.4V에서 최고점에 도달합니다. 전압이 높다는 것은 동일한 전력에 대해 전류가 낮다는 것을 의미하며, 이는 ESC가 더 시원하고 배선이 더 얇다는 것을 의미합니다. 이것이 대형 화물 플랫폼이 규모가 커짐에 따라 6S에서 12S 또는 14S로 이동하는 경향이 있는 이유입니다.

지속적 C-rate는 구매자가 가장 많이 오해하는 가치입니다. 5,000mAh 팩의 25C 등급은 125A 연속 출력을 보장하지만 제조업체가 정의한 테스트 온도에서만 가능합니다. 주변 온도가 45°C인 여름철 현장 조건에서는 실제 배송 가능한 수치가 떨어집니다. 공급업체를 평가할 때 이상적인 실험실 온도가 아닌 45°C에서 테스트한 연속 속도 데이터를 요청하고 스티커를 받기보다는 숫자가 어떻게 측정되었는지 물어보세요.

전혀 인쇄되지 않는 값인 내부 저항은 부하 시 열로 나타납니다. 용량이 동일한 두 팩은 하나의 내부 저항이 다른 팩의 두 배인 경우 20A 소비에서 완전히 다르게 동작할 수 있습니다. 고방전 드론의 경우 낮은 내부 저항은 수백 mAh를 추가하는 것 이상의 가치가 있습니다.

그리고 공급업체 간에 용량만으로 팩을 비교하지 마십시오. 와트시, 전압에 암페어시를 곱하고 그 수치를 대신 비교하십시오. 6S 10,000mAh 팩과 8S 7,500mAh 팩은 비슷한 에너지를 지닌 다른 제품인데, 와트시 비교만으로도 솔직하게 알 수 있습니다.

공급업체에 올바른 질문을 하는 방법에 대한 실용적인 참고 사항입니다. 드론 배터리 공급업체에 견적을 요청하면 질문한 내용만큼 좋은 답변을 얻을 수 있습니다. 45°C에서의 연속 속도 곡선을 요청하고, 실험실 장치가 아닌 생산 샘플에서 측정된 내부 저항을 요청하고, 공급업체가 용량 허용 오차를 어떻게 정의하는지, 팩이 첫 번째 사이클에서 정격 용량을 제공하는지 또는 50사이클 후에 정격 용량을 제공하는지 여부를 문의하십시오. 이 세 가지 질문에 서면으로 답변할 수 없는 공급업체는 일반적으로 취미용 제품을 산업용 가격으로 견적하고 있습니다.

LiPo, 리튬 이온 및 반고체 전지 중에서 선택

세포 화학은 세일즈맨이 아닌 비행 프로필을 따라야 합니다. 우리는 산업용 드론 작업에서 세 가지 실용적인 가족을 봅니다.

LiPo 파우치 셀은 15C 이상을 그리는 모든 제품의 기본값으로 유지됩니다. 상승 및 바람 교정 중에 중요한 전압 붕괴 없이 전류를 전달합니다. 단점은 잘못 보관하면 에너지 밀도가 낮아지고 달력 수명이 짧아진다는 것입니다.

리튬 이온 원통형 셀은 저방전, 장기간 작업을 위한 에너지 밀도와 사이클 수명을 제공합니다. 한 시간 동안 낮은 전류로 순항하는 측량 드론은 킬로그램당 더 많은 와트시인 리튬 이온 화학의 직접적인 이점을 얻습니다. 문제점은 지속적인 높은 방전으로 인해 원통형 셀이 가열되고 동일한 전류에 도달하기 위해 더 많은 병렬 셀이 필요하므로 무게가 빨리 소모된다는 것입니다.

반고체 전지는 시장에 새로 나온 제품이자 가장 주목할만한 제품입니다. 액체 전해질과 고체 전해질 사이에 위치하여 LiPo보다 더 높은 에너지 밀도를 제공하고 천공 및 열 테스트에서 더 나은 안전 마진을 제공합니다. 점점 더 많은 장기 지구력 프로젝트에서 특히 반고체 드론 배터리 옵션에 관해 문의하고 있습니다. 솔직하게 주의할 점은 반고체 화학에 대한 마케팅 자료가 실험실 슬라이드에서 이상적인 성능 수치를 인용하여 종종 과장된다는 것입니다. 실제 작동 온도와 최소 80%의 방전 심도에서 검증된 연속 방전 정격을 항상 요청한 후 실행하십시오.

특별한 순서 없이 모든 고객에게 반복되는 몇 가지 기본 규칙입니다. 부풀어 오른 팩을 납작하게 펴려고 하지 말고 즉시 사용을 중단한 후 적절하게 폐기하십시오. 0°C에서 팩을 작동할 때 실온에서 사용 가능한 용량의 약 80%를 예상하고 이를 공중에서 발견하는 대신 그에 따라 임무를 계획하십시오. 그리고 작동 사이의 긴 공백을 대비하여 팩을 약 40~60% 충전하여 보관하세요. 완전히 충전되거나 완전히 방전되지 않습니다.

온도는 화학 선택 자체도 변화시킵니다. 추운 기후에서 작동하는 경우 리튬 이온 및 반고체 화학 물질은 추울 때 전달 가능한 전류를 경직시키고 손실시키는 고속 LiPo보다 낮은 온도에서 전압을 더 잘 유지합니다. 열대 지역에서 작업할 경우 주변 온도가 높으면 모든 화학 물질의 노화가 가속화되므로 25°C 실험실 조건에서 정격을 받은 팩은 40°C 현장 조건에서 정격 사이클을 유지하지 못할 것입니다. 브로셔에 나와 있는 온도가 아닌 실제 작동 온도에 대해 어떤 화학 물질을 권장하는지 공급업체에 문의하십시오.

통합 스마트 BMS의 실제 역할

스마트 BMS는 이름이 긴 보호보드가 아닙니다. 팩 내부의 상태를 지속적으로 관찰하고 이를 수행하는 동안 비행 시스템과 대화합니다.

셀 그룹 수준에서는 모든 그룹의 전압과 온도를 개별적으로 추적합니다. 지상국에서 22.2V의 정상적인 총 판독값은 전체 팩을 끌어내리는 하나의 약한 셀을 숨길 수 있으며, 비행 중 오류가 발생하기 전에 그룹별 모니터링만 이를 포착합니다.

보호 측면에서는 프로펠러 충돌 또는 모터 잠금 중에 밀리초 빠른 전류 차단을 트리거합니다. 갑작스러운 오류가 발생하면 해당 속도는 끊어진 커넥터와 손상된 모터 사이의 차이입니다. 그렇지 않으면 커넥터가 임시 퓨즈가 되기 때문입니다.

통신 측면에서는 SMBus, CAN 버스 또는 UART를 통해 정확한 충전 상태를 보고합니다. 이는 대부분의 구매자가 인식하는 것보다 더 중요합니다. 비행 컨트롤러는 실제 남은 에너지를 기반으로 홈으로 복귀 및 착륙 결정을 계획합니다. 멍청한 팩은 조종사가 추측을 하도록 하고, 배터리가 어떻게 다시 비워지는지는 추측에 달려 있습니다.

우리가 배송하는 모든 스마트 BMS 산업용 드론 배터리 팩은 배송 전 통신 인터페이스 테스트를 거칩니다. 왜냐하면 간단한 용량 검사를 통과한 팩이 벤치에서 실패하는 것을 너무 많이 보아왔기 때문입니다. BMS는 배송을 위해 팩을 통관하기 전에 SOC 정확도, 오류 응답 시간 및 버스 통신 안정성을 검사합니다.

드론은 관리되지 않는 기본적인 하드웨어로 비행할 수 있으며, 이에 대해 누구도 이의를 제기하지 않습니다. 차이점은 경고입니다. 스마트 BMS를 사용하면 성능이 저하된 셀, 핫 그룹 또는 비행 중에 발생하는 연결 실패를 볼 수 있습니다. 하나도 없으면 임무 도중에 전압이 붕괴되고 항공기가 착륙 지점에 미치지 못할 때 결함을 발견하게 됩니다.

결함 로깅은 차량 관리자가 첫 번째 사고 이후에만 가치를 평가하기 시작하는 기능입니다. 경착륙 후 팩이 반환되면 로그를 통해 배터리가 자체적으로 올바르게 보호되는지, 조종사가 방전 제한을 초과했는지 또는 고장이 전기가 아닌 기계적인지 여부를 팀에 알 수 있습니다. 해당 기록이 없으면 모든 사고는 조종사, 유지보수 직원, 배터리 공급업체 사이의 논쟁이 됩니다.

BMS와 통신이 통합된 스마트 배터리 팩

UAV 배터리 BMS를 위한 필수 보호 기능

다양한 드론 작업은 배터리를 매우 다르게 강조합니다. 3분 간격으로 비행하는 라이트쇼 드론은 20분 주기 동안 고전류를 끌어오는 화물 UAV와 BMS 요구 사항이 다릅니다. 아래 기능은 산업용으로 필수로 간주되는 기능과 각 기능이 실제로 현장에서 수행하는 작업입니다.

셀 밸런싱은 가장 자주 저평가되는 기능이기 때문에 자세히 살펴볼 가치가 있습니다. 균형이 맞지 않는 팩은 천천히 표류하고, 가장 약한 셀이 먼저 한계에 도달하며, 전체 팩이 강제로 일찍 중지됩니다. 100사이클이 넘는 균형 팩과 불균형 팩의 차이는 사용 가능한 용량의 20%가 될 수 있습니다. 이는 마케팅 수치가 아니며 현장에서 팩이 돌아올 때 측정하는 수치입니다.

 드론과 배터리

항공 운송 규칙: UN38.3 및 UN3480

산업용 UAV 리튬 배터리가 항공 화물로 운송될 수 있는지 궁금하십니까? 짧은 대답은 '그렇다'입니다. 엄격한 위험물 규정이 적용됩니다.

항공으로 배송되는 모든 리튬 배터리는 고도 시뮬레이션, 열 순환, 진동, 기계적 충격, 단락, 충격, 과충전 및 강제 방전을 다루는 전체 테스트 제품군인 UN38.3을 통과해야 합니다. 셀 제조업체의 UN38.3 테스트 보고서는 조립된 팩에 대해 자동으로 유효하지 않습니다. 셀 및 구성이 원래 인증 범위와 일치하지 않는 한 맞춤형 팩은 자체 테스트가 필요합니다.

분류는 배터리 배송 방법에 따라 다릅니다. 독립형 개별 팩은 UN3480으로 분류됩니다. 장비에 설치되거나 드론과 함께 포장된 배터리는 UN3481을 사용합니다. 잘못 입력하면 항공사나 화물 운송업자가 카운터에서 화물을 거부할 수 있습니다. 때로는 화물이 이미 예약된 후에도 마찬가지입니다.

배터리에 대한 유효한 SDS 문서도 필요하며, 대부분의 항공사에서는 여객기의 경우 배터리 충전량이 30% 이하로 배송되도록 요구합니다. 일부 항공사에서는 이를 더욱 강화하므로 창고 문이 아닌 예약하기 전에 운송업자에게 한도를 확인하십시오.

리튬 배터리의 항공 화물은 IATA 위험물 규정을 따르며 규칙은 매년 변경됩니다. 귀하의 수출량이 이를 정당화하는 경우, 전문가에게 문서를 준비하도록 하십시오. 왜냐하면 누락된 인증서 하나로 인해 배송이 며칠 동안 보류될 수 있고 인증서 자체보다 비용이 더 많이 들 수 있기 때문입니다.

포장은 처음 수출하는 사람들이 가장 많이 오해하는 부분입니다. 리튬 배터리에는 UN 낙하 테스트를 통과한 견고한 외부 포장이 필요하며, 운송 중 셀 또는 팩이 단락되지 않도록 보호되고, 단자 덮개가 장착되어 있으며, 상자에 금속 물체가 느슨해지지 않아야 합니다. 항공사와 운송업체는 5년 전보다 훨씬 더 엄격하게 이를 검사하며, 일반적인 택배 여행을 통과한 패키지는 자동으로 위험물 검사를 통과하지 못할 것입니다.

배터리 유지 관리 및 서비스 수명

비행 사이에 팩을 처리하는 방법에 따라 구매 가격보다 임무당 실제 비용이 더 많이 결정됩니다.

일치하는 충전기와 충전 프로필로 충전하세요. 추측된 셀 수로 설정된 무작위 밸런스 충전기는 절대 사용하지 마세요. 화재가 발생하지 않는 장소에서 충전하고 BMS가 아무리 우수하더라도 충전 팩을 방치하지 마십시오.

사이클 수명을 위해 습관적인 완전 방전을 피하십시오. 20~30% 남은 상태로 비행을 종료하는 얕은 사이클은 매번 저전압 차단으로 비행하는 것에 비해 배낭 수명을 눈에 띄게 연장합니다. 고객 기반에서 잘 처리된 팩은 정격 주기 수를 훨씬 초과하여 지속되고, 남용된 팩은 동일한 제조 배치에서 조기에 실패하는 것을 볼 수 있습니다.

특히 LiPo의 경우 계절별 보관이 중요합니다. 3개월 동안 완전히 충전하여 보관한 팩은 보관 전압으로 보관한 팩보다 눈에 띄게 빠르게 성능이 저하됩니다. 겨울 동안 차량이 유휴 상태인 경우 팩을 보관 요금으로 부과하고 라벨을 붙인 다음 몇 주마다 전압을 확인하십시오.

현장 데이터가 있는 반고체 셀은 LiPo보다 스토리지에서 더 잘 작동하지만 여전히 동일한 상식 규칙을 따릅니다. 화학적 성질은 마진을 향상시키지만 기본적인 관리가 필요하지 않습니다.

팩당 가격 대신 비행 시간당 배터리 비용을 추적하세요. 20% 더 비싸지만 30% 더 많은 주기를 제공하는 팩은 한 시즌 동안 더 저렴한 배터리이며, 한 번의 기내 고장을 방지하는 스마트 BMS는 한 번의 사고로 그 자체로 비용을 지불합니다. 단가만으로 협상하는 구매자는 비행 시간당 가장 비싼 배터리를 구입하게 되는 경우가 많습니다.

YIHANG이 맞춤형 드론 배터리 솔루션을 개발하는 방법

우리는 감방이 아닌 항공기에서 시작합니다. 맞춤형 산업용 드론 배터리 팩은 이번 달 재고가 있는 셀로 조립되지 않고 실제 비행 공간을 중심으로 설계되었습니다.

당사의 엔지니어링 워크플로우는 피크 방전 수요 분석, 셀 화학 매칭, 기계 팩 레이아웃, 커넥터 선택, BMS 보호 임계값 조정, 배송 전 용량 확인 및 전체 부하 방전 테스트 등 고정된 순서로 실행됩니다.

피크 전류 분석은 모든 다운스트림을 정의하므로 가장 중요합니다. 낮은 전류로 순항하는 매핑 드론은 스프레이 실행 중에 높은 전류를 끌어오는 농작물 살포 UAV와 요구 사항이 다르며 이에 따라 팩 디자인도 변경됩니다.

비행 시간을 최우선으로 생각하는 당사의 장기 내구성 드론 배터리 라인은 동일한 정격 용량의 표준 팩보다 20~40% 더 긴 비행 시간을 제공합니다(동일 기체, 동일한 조건에서 측정).

맞춤형 전압, 용량 또는 물리적 치수 범위가 있는 프로젝트의 경우 문의 페이지를 통해 요구 사항을 공유하세요. 당사의 엔지니어링 팀은 매개변수를 검토하고 UAV 플랫폼에 적합한 리튬 배터리 구성을 제안합니다.

우리가 지원하는 일반적인 맞춤형 프로젝트는 새로운 기체를 위한 단일 팩 프로토타입 제작부터 기존 항공기의 생산 실행까지 다양합니다. 리드 타임은 셀 가용성 및 테스트 요구 사항에 따라 다르지만 견적과 함께 서면 일정을 제공하며 배송 문서에는 주문한 모든 팩에 대한 테스트 보고서가 포함됩니다. 이러한 서류 작업은 예의가 아니며, 귀하의 품질 부서와 최종 고객이 요구하는 것입니다.

검사, 농업 또는 화물 임무를 위한 스마트 BMS가 통합된 맞춤형 산업용 드론 배터리 팩을 소싱하고 계시다면 YIHANG Power에 문의하세요. 우리는 실제 비행 조건에 대해 피크 전류 시뮬레이션과 부하 방전 검증을 실행하고 5개 대륙의 고객을 위해 이를 수행했습니다.

오늘 전압, 용량 및 치수 요구 사항을 보내주십시오. 첫 번째 기술 논의에는 비용이 들지 않으며 일주일 동안 데이터시트를 읽는 것보다 배터리 옵션에 대해 더 많은 정보를 제공할 것입니다.