[官方动态] RMU 2024 圆桌特辑03—如何规范使用空中机器人电池?

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管理员RoboMaster 组委会
 楼主| 2024-2-7 15:30:18 显示全部楼层

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RMU 2024 圆桌特辑03—如何规范使用空中机器人电池?


一、分享PPT:点击下载

二、直播回放地址:
https://www.bilibili.com/video/BV1wK421y76S/

三、直播主要内容:
①电池连接方案
②如何通过赛前筛查和系统内保护方案尽量避免电池动力不均的风险

四、直播内容关联人群/队伍:
①各战队中的电控、硬件组成员
②初级空中机器人研发的队伍/空中机器人电池使用不规范导致过载现象的队伍

五、电池相关问题及解答合集(见下文)
1.电池高温保护关停的触发阈值是多少?
答:根据规格书,电池高温保护分有充电过温保护和放电过温保护。
充电过温保护的触发阈值为≥50℃±3℃并延迟2~4秒触发,一旦触发将会关停电池。待温度<40℃±3℃时会重新为电池充电。
放电过温保护的触发阈值为≥70℃±3℃并延迟2~4秒触发,一经触发OTD标志位会被置位,但不会关停电池。待温度<60℃±3℃时会将OTD标志位复位,同样也不会影响电池的输出能力。
需要注意的是,当电池组内电池满/亏电状态、新旧差异较大,会出现放电后期某块电池出现组内互充,一旦被充电池温度超过充电过温保护阈值,被充电池会立即关停,引发电池组串联节点电压失衡,其余电池由于负载突变会出现输出电流激增的现象,以至于过流保护电池组全部关停,直接坠机。

2.常见工况/不同工况下电池运行时间与温度的关系是什么?
使用新旧程度不同的三块TB48D电池根据四种旋翼电机的负载功率进行恒功率放电测试,得到各阶段温度见文末附件电池分享2图片所示。其中起飞恒功率放电4秒,悬停恒功率放电420秒,降落恒功率放电3秒。


                               
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warning:以上测试放电时间均在7分钟左右。当电池以500W恒功率放电10分钟时,表面温度可能到90°以上,有鼓包冒烟的风险。在实际工况下,可能由于环境不同,电池表现可能存在差异。

3.电池并联时触发互冲保护会导致关机,这个保护的下限电流阈值和上阈值是多少?
TB48D/TB48S无互充保护,电池并联的确会因电池电压不一致出现互充现象,但不会触发互充保护,更不会因此而导致停机。
引发电池关停的原因可能是:①电芯过压保护②下限电压保护③短路保护④充电过流保护⑤充电过温保护⑥充电初始温度过高保护⑦充电低温保护。
例如,在放电后期电池组内某块电池由于电压不均衡会由放电状态转为充电状态,此时电池温度过高会触发充电初始温度过高保护,导致电池组关停。

4.能否官方/人工给电池升级固件?
目前TB48S/TB48D电池已停产,无法升级固件。

5.电池的充电过流/放电短路电流值是多少?
电池充电过流保护阈值为≥10A±0.5A,延迟4~6s触发,一旦触发将会关停电池。需要拔下插头重新充电方可重置电池充电过流保护。
电池放电短路保护阈值为≥200A±10A,,延迟200us±50us触发,一旦触发将会关停电池。重启方可重置放电短路保护。

6.TB48的标准充放电程序是几C?
当电池温度在0~15℃时,充电分三步。首先用0.7C的电流充电至24V,此后用0.3C电流充电至26.1V,最后恒压充电至电流降低到0.05C,视为电池充满。
当电池温度在15~40℃时,充电分两步。先用1.5C的电流充电至26.1V,然后恒压充电至电流降低到0.05C,视为电池充满。
电池放电的温度应在-10~60℃范围内,其中最大脉冲放电电流为40A≤3s。最大持续放电电流为22.5A(22.5A/5.7AH≈4C),超过22.5A持续放电极易出现电池过热现象。放电截止电压为18V,低于18V仍放电会出现电池输出电压骤降现象。

7.TB47S和TB48S安全持续放电电流分别是多少?
TB47S和TB48S电芯采用相同的化学体系,安全持续放电电流均≤22.5A。

8.能否开放N3/A3飞控iBAT口?
由于协议不同,因此N3/A3无法读取电池参数信息。

给参赛队设计空中机器人电池组的一些建议:
建议参赛队使用相同型号的新电池构成电池组,并在单局比赛结束后及时为电池组充电。充电时需将电池组拆散,单块电池进行充电。
构成电池组时请勿新旧差异悬殊的电池混用,请勿满亏电差异悬殊的电池混用,请勿不同型号混用,请勿24V负载的供电线直接从电池组中引出,否则极易出现放电后期某块电池被充电时出现过热保护而关停。
判别新旧电池可根据MATRICE 600 PRO用户手册第11页介绍的方法完成,即长按电源键5秒待电源灯闪烁时观察电池的剩余使用寿命。
在配置空中机器人的旋翼电机前,应做好充分的电流校核,确保空中机器人在起飞、悬停、平飞、降落的飞行过程中,单块电池持续输出功率不得超过513W(典型功率),否则电池有过热风险,需要严密监控电池温度。
24V电压平台的负载供电线不得从电池组中直接引出,否则会造成电池组串联节点电压严重失衡。其供电路径应从电池组母线电压降压而来。
空中机器人主控板可设计实时监测电池组串联节点电压、电池组母线电压数据的功能,当串联节点电压偏离电池组母线电压的一半时,以及当电池组母线电压低于旋翼电机高效率区间时,可通过飞控算法限制飞机的可操控幅度,并提示尽快降落。

参赛队在设计空中机器人方案过程中,需要针对用电需求进行前期设计,其中重要的参数包括起飞重量、电池供电能力、动力系统性能、空中机器人构型、负载功耗等。通过确定整套系统中无法优化的部分(例如单块电池的供电能力、裁判系统的重量与功耗、单颗弹丸的重量等)作为整体系统的优化约束,在约束边界内寻求系统的极限性能。
其中设计空中机器人的可能思路包括首先确定预期负载需求,再选取飞机构型与动力系统,确定大致起飞重量,最终在已有的电池能力下校核供电需求。当需求在当前约束下无法实现的时候,需要调整方案中能动的约束项。例如核算出最终的供电能力不足(无法优化的约束),则可以通过降低能耗(能够优化的约束)的方式解决,例如提升动力系统的效率、降低飞机的起飞重量等方向进行优化等。
欢迎大家在下方评论区分享讨论关于电池相关问题,如有疑问可在评论区留言喔,组委会将与大家一起交流探讨~

电池分享2.png
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英雄风之影
2024-2-10 11:19:42 显示全部楼层
补充一点:
由于即使是同时使用的电池互相之间也可能存在微小的电压差,因此在开启无人机电池时可能出现开启一部分电池时另一部分电池被充醒的现象。这是非常危险的,因为被充的电池当前处于关机状态,待无人机起桨后,动力系统需要的电流较大,电池将会不再互充,但刚才被充醒的电池此时仍处于关机状态而无法输出,相当于只有一部分电池在对外供电,这有极大可能导致电池过载,因此建议格外注意此问题
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