Aireko robotentzako litiozko bateriak diseinatzea: segurtasuna eta fidagarritasuna eskalan

Aireko robotek ez dute hardwarea barkatzen. Altueran zerbaitek huts egiten duenean —motor bat, sentsore bat, nabigazio sistema bat— hegazkina jaisten da. Bateria huts egiten duenean, dena jaisten da. Asimetria horrek itxuratzen du zein larrialitiozko bateriaUAV aplikazioetarako diseinua izan behar da, eta eragingarriagoa bihurtzen da eragiketak eskalatu ahala.

Prototipo batean funtzionatzen duen bateria eraikitzea beste erronka bat da ehunka unitatetan, milaka hegaldi-ordutan eta proba-banku baten antza ez duten benetako funtzionamendu-ingurunetan modu fidagarrian funtzionatzen duen bat eraikitzea baino. Hona hemen ingeniaritza arazo hori benetan nolakoa den.

Segurtasun-arkitektura geruzak izan behar dira

Babes zirkuitu bakarra ez da segurtasun sistema bat. Azken aukera bat da.

Litiozko bateriaren diseinu fidagarriaaireko robotentzat geruzetako babesa erabiltzen du - bakoitzak besteek galdu ditzaketen hutsegite moduak harrapatzen dituzten mekanismo independente anitz. Egiturak normalean itxura hau du:

Zelula-mailako babesa da lehenik. Kalitatezko zelulak hautatzeak fabrikazio-tolerantzia estuekin murrizten du barneko zelulen akatsen probabilitatea murrizten du, BMS-k ezeinek konpentsatu ahal izateko. Hau beste guztiaren gainetik dago.

Bateria kudeatzeko sistema (BMS)logikak denbora errealeko monitorizazioa eta esku-hartze aktiboa kudeatzen ditu: gaintentsioa, azpitentsioa, gainkorrontea, zirkuitu laburra eta atalase termikoak. UAV aplikazioetarako, BMSak benetako matxura eta korronte handiko eskaera zilegi bat bereizi behar ditu maniobra oldarkorretan. Hegaldiaren erdian potentzia mozten duten positibo faltsuak galdutako akatsak bezain arriskutsuak dira.

Sistema-mailako bermeek — bateria hegaldi kontrolagailuarekin nola integratzen den, akatsen datuak nola komunikatzen diren, BMS-k anomalia bat hautematen duten degradazio dotorea nola kudeatzen den — osatzen dute argazkia. Isilean huts egiten duen bateria diseinuaren hutsegite bat da, zelula-kimika zein ona den kontuan hartu gabe.

Eskalan fidagarritasunak koherentzia eskatzen du, ez kalitatea bakarrik

Probetan ondo funtzionatzen duen litio-polimeroko bateria prototipoaren emaitza ona da. 500 unitateko produkzioan etengabe funtzionatzen duen bateria fabrikazioaren lorpena da.

Zelula bat etortzea da hori benetakoa den lekuan. Ekoizpen lote bereko litio-zelulak ahalmenean, barne-erresistentzian eta autodeskarga-tasa aldatzen dira. Zelula anitzeko UAV pakete batean, paregabeko zelulek degradazioa azkartzen duten desoreka sortzen dute, ahalmen eraginkorra murrizten du eta kasurik txarrenetan estres termiko lokalizatua sortzen dute.

Robot aireko baterien ekoizpena eskalatzen duten fabrikatzaileek sarrerako zelulen ikuskapen zorrotza behar dute, paketeen muntaketa baino lehen taldekatzea eta unitate bakoitzak zehaztapenak betetzen dituela baieztatzen duen muntaketa osteko balioztatzea, ez lotearen batez bestekoa bakarrik.

Diziplina hau garestia eta denbora eskatzen du. Eskalarako diseinatutako bateriak eta laginetarako diseinatutako bateriak bereizten dituena ere bada.

Kudeaketa termikoa ez da aukerakoa eskalan

Beroa litioaren kimikaren degradazio azeleratzaile nagusia da. Bolumen txikietan, arazo termikoak kudeatzen dira: beroa egiten duen pakete indibiduala markatu eta ikertzen da. Eskala mailan, arazo termiko sistemikoak diagnostikatu eta konpontzeko askoz zailagoa den flotaren fidagarritasun-arazo bihurtzen dira.

Aireko roboten bateriaren diseinuak ziklo termiko osoa kontuan hartu behar du: deskarga handiko hegaldietan sortutako beroa, misioen artean biltegiratzeko hondar beroa, kargatzetik sortutako karga termikoa eta hedapen-eskualdeetan giro-tenperaturaren aldakuntza.

Horrek esan nahi du portaera termiko aldekoa duten zelulen kimikak hautatzea, paketeen itxiturak diseinatzea beroa xahutzea kontuan izanda eta BMS tenperatura atalaseak funtzionamendu-baldintza errealetara kalibratuta zehaztea, laborategiko lehenetsi kontserbadoreak baino. Egoera solidoko litio-ioizko bateriak gero eta garrantzitsuagoak dira hemen - LiPo kimika konbentzionalarekin alderatuta duten egonkortasun termiko hobetuak funtzionamendu-ziklo altuko fidagarritasun arazo gogorrenetako bati erantzuten dio.

Dokumentazioa eta Ziurtagiriak Ingeniari gehienek onartu nahi baino gehiago dute garrantzia

Segurtasunak eta eskalan fidagarritasunak trazabilitatea eskatzen dute. Pakete batek eremuan huts egiten duenean, jakin behar duzu zein zelula-lotetatik datorren, nolakoa den bere karga-historia eta hutsegite modua aurretik ikusitakoarekin bat datorren ala ez. Horrek erregistroa, dokumentazioa eta kalitatea kudeatzeko azpiegitura eskatzen du, ingeniaritza talde hutsek askotan gutxiegi inbertitzen dutena.

UN38.3 ziurtagiria, IEC 62133 betetzea eta barneko QC dokumentazio zorrotza ez dira izapideak. Arazoak diagnostikatzeko, diseinuak hobetzeko eta bezeroei, aseguratzaileei eta erregulatzaileei segurtasuna erakusteko aukera ematen duten froga-basea dira.

ZYEBATTERY-ren Arazo honi buruzko Planteamendua

Aireko robotentzako litiozko bateriak eskalan diseinatzea da arazoaZYEBATTERIAkonpontzeko eraiki zen. Errendimendu handiko litio-polimeroa eta egoera solidoko litio-ioizko UAV bateriak, geruzetako babes-arkitekturarekin, zelulen parekatze estuarekin eta flotaren eskalako fidagarritasunak benetan eskatzen duen fabrikazio-koherentziarekin diseinatuta.

Segurtasuna ez da amaieran gehitzen den eginbide bat. Diseinuaren muga bat dalehen gelaxka aukeratzeko erabakiaaurrera.