एरियल रोबोट्ससाठी लिथियम बॅटरी डिझाइन करणे: स्केलवर सुरक्षितता आणि विश्वासार्हता

एरियल रोबोट्स हार्डवेअरला माफ करत नाहीत. जेव्हा एखादी गोष्ट उंचीवर बिघडते - मोटर, सेन्सर, नेव्हिगेशन सिस्टीम - विमान खाली येते. जेव्हा बॅटरी अयशस्वी होते, तेव्हा सर्वकाही खाली येते. ती विषमता किती गंभीर आकार घेतेलिथियम बॅटरीUAV ऍप्लिकेशन्ससाठी डिझाइन असणे आवश्यक आहे, आणि ते ऑपरेशन स्केल म्हणून अधिक परिणामकारक बनते.

प्रोटोटाइपमध्ये काम करणारी बॅटरी तयार करणे हे शेकडो युनिट्स, हजारो फ्लाइट तास आणि चाचणी बेंचसारखे नसलेल्या वास्तविक ऑपरेटिंग वातावरणात विश्वासार्हपणे काम करणारी बॅटरी तयार करण्यापेक्षा वेगळे आव्हान आहे. ती अभियांत्रिकी समस्या प्रत्यक्षात कशी दिसते ते येथे आहे.

सेफ्टी आर्किटेक्चरला स्तरबद्ध करणे आवश्यक आहे

एकल संरक्षण सर्किट ही सुरक्षा व्यवस्था नाही. तो एक शेवटचा उपाय आहे.

विश्वसनीय लिथियम बॅटरी डिझाइनएरियल रोबोट्ससाठी स्तरित संरक्षण वापरते — अनेक स्वतंत्र यंत्रणा ज्या प्रत्येक कॅच फेल्युअर मोड इतरांना चुकवू शकतात. रचना सहसा असे दिसते:

सेल-स्तरीय संरक्षण प्रथम येते. घट्ट उत्पादन सहिष्णुतेसह दर्जेदार सेल निवड केल्याने पेशींच्या अंतर्गत दोषांची संभाव्यता कमी होते जी वस्तुस्थितीनंतर कोणतीही BMS भरपाई करू शकत नाही. हे इतर सर्व गोष्टींचे अपस्ट्रीम आहे.

बॅटरी व्यवस्थापन प्रणाली (BMS)लॉजिक रिअल-टाइम मॉनिटरिंग आणि सक्रिय हस्तक्षेप हाताळते — ओव्हरव्होल्टेज, अंडरव्होल्टेज, ओव्हरकरंट, शॉर्ट सर्किट आणि थर्मल थ्रेशोल्ड. UAV ऍप्लिकेशन्ससाठी, BMS ला खरा दोष आणि आक्रमक युक्ती दरम्यान कायदेशीर उच्च-वर्तमान मागणी दरम्यान फरक करणे आवश्यक आहे. उड्डाणाच्या मध्यभागी पॉवर कमी करणारे फॉल्स पॉझिटिव्ह चुकलेल्या फॉल्ट्सइतकेच धोकादायक असतात.

सिस्टम-स्तरीय सुरक्षितता — फ्लाइट कंट्रोलरशी बॅटरी कशी समाकलित होते, फॉल्ट डेटा कसा संप्रेषित केला जातो, जेव्हा BMS विसंगती शोधते तेव्हा सुंदर डिग्रेडेशन कसे हाताळले जाते — चित्र पूर्ण करा. सेल केमिस्ट्री कितीही चांगली असली तरीही शांतपणे अयशस्वी होणारी बॅटरी ही डिझाइन अयशस्वी ठरते.

प्रमाणावरील विश्वासार्हतेसाठी सातत्य आवश्यक आहे, केवळ गुणवत्ता नाही

चाचणीमध्ये चांगली कामगिरी करणारी लिथियम पॉलिमर बॅटरी हा एक चांगला प्रोटोटाइप परिणाम आहे. 500 युनिट्सच्या उत्पादनामध्ये सातत्यपूर्ण कामगिरी करणारी बॅटरी ही उत्पादनाची उपलब्धी आहे.

सेल मॅचिंग हे जेथे वास्तविक होते. समान उत्पादन बॅचमधील वैयक्तिक लिथियम पेशी क्षमता, अंतर्गत प्रतिकार आणि स्व-डिस्चार्ज रेटमध्ये भिन्न असतात. मल्टी-सेल यूएव्ही पॅकमध्ये, अतुलनीय पेशी असंतुलन निर्माण करतात ज्यामुळे ऱ्हास वाढतो, प्रभावी क्षमता कमी होते आणि सर्वात वाईट परिस्थितीत स्थानिक थर्मल तणाव निर्माण होतो.

एरिअल रोबोट बॅटरीचे उत्पादन स्केलिंग करणाऱ्या उत्पादकांना घट्ट इनकमिंग सेल तपासणी, पॅक असेंब्लीपूर्वी जुळणारे गट आणि प्रत्येक युनिट विशिष्टतेची पुष्टी करणारे पोस्ट-असेंबली प्रमाणीकरण आवश्यक आहे - फक्त बॅच सरासरीने तसे नाही.

ही शिस्त खर्चिक आणि वेळखाऊ आहे. नमुन्यांसाठी डिझाइन केलेल्या बॅटरीपासून स्केलसाठी डिझाइन केलेल्या बॅटरी वेगळे करतात.

थर्मल मॅनेजमेंट स्केलवर पर्यायी नाही

उष्णता ही लिथियम रसायनशास्त्राची ऱ्हासाची प्राथमिक प्रवेगक आहे. लहान व्हॉल्यूममध्ये, थर्मल समस्या आटोपशीर असतात — गरम चालणारा वैयक्तिक पॅक ध्वजांकित केला जातो आणि तपासला जातो. मोठ्या प्रमाणावर, प्रणालीगत थर्मल समस्या फ्लीट विश्वासार्हतेची समस्या बनतात ज्याचे निदान आणि निराकरण करणे खूप कठीण आहे.

एरियल रोबोट्ससाठी बॅटरी डिझाइनमध्ये संपूर्ण थर्मल सायकलचा विचार करणे आवश्यक आहे: उच्च-डिस्चार्ज फ्लाइट दरम्यान तयार होणारी उष्णता, मिशन दरम्यान साठवण दरम्यान उरलेली उष्णता, चार्जिंगपासून थर्मल लोड आणि तैनाती क्षेत्रांमध्ये सभोवतालच्या तापमानातील फरक.

याचा अर्थ अनुकूल थर्मल वर्तनासह सेल केमिस्ट्री निवडणे, उष्णतेचा अपव्यय लक्षात घेऊन पॅक एन्क्लोजर डिझाइन करणे आणि पुराणमतवादी लॅब डिफॉल्ट्सऐवजी वास्तविक ऑपरेटिंग परिस्थितीनुसार कॅलिब्रेट केलेले BMS तापमान थ्रेशोल्ड निर्दिष्ट करणे. सॉलिड-स्टेट लिथियम-आयन बॅटरी येथे अधिक प्रमाणात संबंधित आहेत - पारंपारिक LiPo रसायनशास्त्राच्या तुलनेत त्यांची सुधारित थर्मल स्थिरता उच्च कर्तव्य चक्रातील कठीण विश्वासार्हतेच्या समस्यांपैकी एक आहे.

दस्तऐवजीकरण आणि प्रमाणन बाबी बहुतेक अभियंत्यांना प्रवेश द्यायचा असतो

सुरक्षितता आणि विश्वासार्हतेसाठी ट्रेसेबिलिटी आवश्यक आहे. जेव्हा एखादा पॅक फील्डमध्ये अयशस्वी होतो, तेव्हा तो कोणत्या सेल बॅचमधून आला होता, त्याचा चार्ज इतिहास कसा दिसत होता आणि अयशस्वी मोड आधी पाहिलेल्या कोणत्याही गोष्टीशी जुळतो की नाही हे आपल्याला माहित असणे आवश्यक आहे. यासाठी लॉगिंग, दस्तऐवजीकरण आणि गुणवत्ता व्यवस्थापन पायाभूत सुविधा आवश्यक आहेत ज्यामध्ये शुद्ध अभियांत्रिकी संघ सहसा कमी गुंतवणूक करतात.

UN38.3 प्रमाणन, IEC 62133 अनुपालन, आणि कठोर अंतर्गत QC दस्तऐवजीकरण हे कागदोपत्री काम नाहीत. ते पुरावे आहेत जे तुम्हाला समस्यांचे निदान करू देतात, डिझाइन सुधारू देतात आणि ग्राहक, विमा कंपन्या आणि नियामकांना सुरक्षितता दाखवू देतात.

या समस्येसाठी ZYEBATTERY चा दृष्टीकोन

एरियल रोबोट्ससाठी मोठ्या प्रमाणावर लिथियम बॅटरी डिझाइन करणे ही समस्या आहेZYEBATTERYनिराकरण करण्यासाठी बांधले होते. उच्च-कार्यक्षमता असलेल्या लिथियम पॉलिमर आणि सॉलिड-स्टेट लिथियम-आयन यूएव्ही बॅटरीज, स्तरित संरक्षण आर्किटेक्चर, घट्ट सेल मॅचिंग आणि फ्लीट-स्केल विश्वासार्हतेसाठी प्रत्यक्षात आवश्यक असलेली मॅन्युफॅक्चरिंग सुसंगतता.

सुरक्षितता हे शेवटी जोडलेले वैशिष्ट्य नाही. पासून एक डिझाइन मर्यादा आहेप्रथम सेल निवड निर्णयपुढे