三星爆炸事件尘埃落定， 但背后的锂电知识你该知道 | 大咖说回顾

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电池是无人机的动力的核心，没有了电池无人机将失去所有功能，所以说电池在整个无人机中的作用是非常重要的。今天邀请领航高科电池专家陈勇和大家谈谈无人机中的电池技术。

初识主流电池技术，日韩拔尖

锂离子电池仍是主流，除此之外还有人在无人机上使用氢燃料电池，但由于成本高锂离子电池几个数量级故不具有广泛应用的商业价值。锂离子电池技术已进入成熟期，虽然不会有突飞猛进技术进步，但在能量密度上仍然不断缓慢提升。

主流电芯厂家在日韩，国内偏中低端。由于目前无人机的市场不像手机产业那样大，所以专门针对无人机的电池并不多。手机只要求能量密度（体积能量密度），无人机既要能量密度（质量能量密度）还要功率密度。

无人机电池除了电芯还需电池管理芯片来保护和管理电池。无人机的BMS领域没有特别强的公司，很多号称做无人机电池的企业都是直接卖没有电池管理系统的电池。

揭秘无人机供电架构，可靠优先

一个好的架构能够事半功倍，好比建筑工人按照图纸做简单的事，就能完成高楼大厦。作为工程师不要只顾搬砖，还要关心自己搬的砖是建教堂还是大桥，这样就知道自己所有的事情在整体的中的影响和价值。

无人机供电硬软件架构的方案设计，要把各层和各模块之间的要做哪些功能定义好，各层各模块之间接口要定义好，保证做正确的事。一个好的架构使各层各模块之间解耦，也便于以后对本层本模块的升级，不影响到其他部分，或者本层本模块出现问题不扩散到其他地方，设计中要切忌出现牵一发而动全身的设计。

对于供电领域来说：主要能量分配，电用到哪里去了，转换效率如何，电压是不是固定在几个平台，对于飞控等非常重要的部分是不是要独立供电，以免其他部分故障影响飞控，这些要点需要提前规划好。

分层分模块处理原则：电池、充电器、飞机、App、遥控器或地面站等各个模块或层面，在哪个层面监控状态，在哪个层面保护做，在哪个层面告警做，用户看到什么，用户能进行哪些操作提前规划好，是显示（含指示灯）还是告警、保护及其他处理。以及是否要做多层保护多层告警，他们的先后顺序。薄弱环节要特别考虑，甚至要做冗余。

提高电池能量密度，续航延长

无人机电池的核心技术难点就是提高续航时间，这个在整个业界也是一个瓶颈，大部分续航时间是十几分钟到半个小时。

影响续航时间的因素是多方面的：续航时间=电池质量占飞机总重的比例×力效×能量密度。

1. 只增加电池容量不能大幅增加续航时间，因为整机重量也在增加，当电池重量超过30%整机重量时增加电池容量对续航时间的贡献越来越小，即使整机重量全是电池也有一个理论极限的续航时间。

2. 增加力效是要是气动布局、电机效率、桨和电机的配合。

3. 增加电池的能量密度能显著提高续航时间，那么怎么提高电池能量密度呢？

   1) 降低固定电池支架等附件的重量，但这是在可靠性和能量密度之间折中，贡献有限。

   2) 电池的能量密度和功率密度之间是矛盾的，高功率密度的电池为了增强输出功率就需要增加导电的成分，而这些导电成分会并不增加电池容量，导致能量密度下降；高容量又无法输出大功率。最关键就是功率要匹配，要了解实际无人机在各种飞行姿态的下的功耗情况，在满足飞行需要的最大功率基础上把能量密度做到最大。

   3) 现在有些十几C甚至30C的无人机电池，相当于把坦克的发动机安装在轿车上，并不能做出跑车来，反而使能量密度大幅下降，续航时间很短。续航时间短放电快，充电也要快，这样对电池寿命也是不利的，形成恶性循环。我们的无人机电池循环寿命可达500次，在业界也是领先的。

   4) 总结起来说就是在满足功率密度的同时追求高能量密度才能把续航时间提高，而不只是追求功率密度用超大倍率电池。当然电池在使用过程内阻会增加，特性会衰减，高温影响寿命，低温影响放出的电量，很多因素综合考虑才能让无人机具有超长续航能力。大疆无人机电池的能量密度在180 Wh/kg左右，一般品牌的在160~170 Wh/kg，我们的无人机电池可以做到235Wh/kg，在业界名列前茅。这也是我们续航时间长达一小时的原因之一。

电池技术的进阶，智能加身

智能电池监控电池的电压、电流、温度、容量、剩余电量，保护电池短路、过充、过放、过流、过温；让电池在正常范围内工作，告诉上层电池的状态，延长电池寿命。市面上卖的很多航模电池没有保护；而锂电非常脆弱，过充过放都会损坏或寿命变短（几十个循环就不能用了），严重的起鼓、漏液、甚至起火爆炸。所以需要智能电池技术来监控和保护电池。

电动汽车没有电了可停在路边，但飞在空中的无人机没电了掉下来那就是致命的。由于无人机续航时间短，没有太多的时间做电量平滑处理，所以其精度要想达到手机等产品的要求，就需要非常复杂的优化，这是无人机电池电量监控技术的制高点。

目前很多航模玩家只看电池电压决定续航时间，这种方式误差非常大。电池的容量和电压不是线性关系，就算相同电池不同温度，不同负载下，新旧电池的电压都不一样。只靠电压要么太保守导致容量没有充分释放，续航时间短，要么设定过低导致炸机，也无法根据载重、环境温度等情况等实时调整。我们的质量电池技术可以榨干电池的能量，让续航时间提升10%~20%。这也是我们续航时间长达一小时的另一个重要原因。

电池爆炸太可怕，安全至上

可靠性是一个永恒的主题及产品的竞争力所在，也工业无人机和消费无人机的差异所在。可靠性的提升，要从电芯、电池包设计、BMS、告警及保护、整机来考虑。

对待电池起火问题要如履薄冰，用墨菲定律的眼光思考问题。前端质量管理要精细，电芯一致性是问题的主要源头。不主张完全依赖强大的外置均衡来解决电池的不一致性，如果出现不一致说明有潜在的隐患，不能继续使用。强大的外置均衡只是让用户看不见问题，应还并未消除。要改变常规的电池厂家思路：充电的时候电池安全最重要，飞行的时候飞机安全最重要。加强保护和监控，让异常的电池及早发现，不要让问题电池在空中爆发。

电池的可靠性设计除了散热外，还要考虑不要让故障扩散。电池包不要像放鞭炮一样，一颗电芯炸了其他的跟着被引燃；慎用大容量电芯，一个鞭炮爆炸影响不大，但一颗手雷爆炸的影响就大了。电池本身是非常脆弱的，而无人机又经常磕磕碰碰；结构设计上除了散热和重量，振动、碰撞等都需考虑。

最后让用户感觉不到电池的存在才是最好的设计，用户需要的不是电池，而是能够愉快的体验飞行。不要把用户培养成专家，太复杂的事情不能让用户操作，尽量做到智能化，用户关注的是能飞多久而不是复杂的参数。

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