كيفية بناء حزمة بطارية ليبو؟

قلب القوة للطائرات بدون طيار: الكشف عن البراعة الفنية وراء حزم بطاريات الليثيوم بوليمر

تجميع أبطارية الطائرة بدون طيارالحزمة هي مهارة مليئة بالتحديات والمكافآت. فهو لا يسمح لك فقط بتخصيص القدرة على التحمل والقوة بشكل كامل، بل يوفر أيضًا نظرة عميقة على جوهر الطاقة في الطائرة بدون طيار. ومع ذلك، فهذه ليست لعبة لحام بسيطة، فهي فن دقيق يوازن بين المعرفة الإلكترونية والبراعة اليدوية والوعي بالسلامة. ستوجهك هذه المقالة بشكل منهجي إلى عالم بناء حزمة بطارية LiPo بدون طيار.

I. المبادئ الأساسية: لماذا التوصيلات التسلسلية والتوازية؟

قبل الغوص في الأمر، عليك فهم البنية الكهربائية الأساسية لحزم البطاريات. نحقق أهدافًا مختلفة من خلال طريقتين:

اتصال السلسلة: يزيد الجهد

الطريقة: قم بتوصيل الطرف الموجب لخلية واحدة بالطرف السالب للخلية التالية.

التأثير: يزداد الجهد بينما تظل السعة دون تغيير.

تطبيق الطائرة بدون طيار: يقلل الجهد العالي في نظام الطاقة من سحب التيار عند خرج طاقة مكافئ، مما يحسن الكفاءة ويقدم استجابة أسرع للطاقة. توفر بطاريات 3S الشائعة حوالي 11.1 فولت، بينما توفر بطاريات 6S حوالي 22.2 فولت.

الاتصال الموازي: زيادة السعة

الطريقة: قم بتوصيل الأطراف الموجبة لجميع الخلايا معًا، والأطراف السالبة معًا.

التأثير: تزداد السعة بينما يبقى الجهد دون تغيير.

تطبيق الطائرة بدون طيار: يمتد مدة الرحلة مباشرة. على سبيل المثال، يؤدي توازي خليتين بقدرة 2000 مللي أمبير في الساعة إلى إنتاج سعة إجمالية قدرها 4000 مللي أمبير في الساعة مع الحفاظ على جهد الخلية الواحدة.

تستخدم معظم بطاريات الطائرات بدون طيار هيكلًا "متوازيًا متسلسلًا".

مثال: "6S2P" يتكون من 6 مجموعات خلايا متصلة على التوالي للجهد العالي، وتتكون كل مجموعة من خليتين متصلتين على التوازي لزيادة السعة.

ثانيا. أربعة عناصر أساسية لحزم البطاريات

الخلايا: الجودة أمر أساسي. اختر دائمًا خلايا الطاقة من العلامات التجارية ذات السمعة الطيبة ذات المواصفات المتسقة.

الاتساق هو شريان الحياة لتجميع العبوة، ويشمل السعة والمقاومة الداخلية ومعدل التفريغ الذاتي. يفضل الخلايا الجديدة من نفس دفعة الإنتاج.

روابط النيكل: "الجسور الموصلة" بين الخلايا. حدد المادة والعرض والسمك المناسب بناءً على الحد الأقصى للتيار المستمر للبطارية. تؤدي مساحة المقطع العرضي غير الكافية إلى ارتفاع درجة الحرارة وتشكل مخاطر على السلامة.

نظام إدارة البطارية (BMS): "العقل الذكي" لحزمة البطارية.

الإسكان والأسلاك:

الأسلاك: يجب أن تكون كابلات التفريغ الرئيسية (مثل موصلات XT60 وXT90) قوية بما يكفي (مثل سلك السيليكون 12AWG) للتعامل مع التيارات العالية.

رأس الموازنة: يستخدم للاتصال بنظام إدارة المباني أو شاحن الموازنة؛ يجب أن تتوافق مع عدد الخلايا (S).

السكن: توفر الأنابيب القابلة للانكماش الحراري أو الغلاف الصلب العزل والحماية من الرطوبة والدرع المادي.

ثالثا. الخطوات العملية: بناء نظام كامل من الصفر

تحضير:

الأدوات الأساسية: ماكينة لحام نقطي، جهاز قياس متعدد، قفازات مقاومة للحرارة، نظارات أمان.

بيئة العمل: منطقة جيدة التهوية وخالية من المواد القابلة للاشتعال. سطح العمل مغطى بساط مضاد للكهرباء الساكنة.

الخطوة 1: الفرز والاختبار

اختبار وفرز جميع الخلايا باستخدام جهاز اختبار القدرات ومقياس المقاومة الداخلية. تأكد من أن معلمات الخلايا في كل مجموعة متوازية أو متسلسلة متسقة قدر الإمكان. وهذا يشكل الأساس لموازنة فعالة لنظام إدارة المباني لاحقًا.

الخطوة 2: التخطيط والتخطيط

قم بتخطيط تخطيط الخلية الفعلية بناءً على التكوين المستهدف. عزل الخلايا بفواصل عازلة لمنع حدوث دوائر قصيرة.

الخطوة 3: اتصالات اللحام البقعي

لحام المجموعة المتوازية: أولاً، يتم لحام الخلايا المراد توصيلها على التوازي باستخدام شرائح النيكل. تأكد من أن الاتصال آمن وله مقاومة منخفضة.

اتصال السلسلة: تعامل مع المجموعات المتوازية كوحدة واحدة. ثم قم بتوصيلها في سلسلة باستخدام شرائح النيكل، وربط الأطراف الموجبة والسالبة لتكوين "سلاسل خلايا" كاملة.

لحام خطوط أخذ العينات الرئيسية: قم بلحام كابلات شريط أخذ عينات جهد BMS إلى الأطراف الموجبة والسالبة لكل سلسلة خلية.

الخطوة 4: تركيب BMS واللحام النهائي

تأمين BMS في الموضع المخصص.

أولاً، أدخل كابل شريط أخذ العينات في نظام إدارة المباني. استخدم مقياسًا متعددًا للتحقق من الجهد الصحيح لكل سلسلة خلية.

بعد التأكيد، قم بلحام الأطراف الموجبة (P+) والسالبة (P-) لكابل التفريغ الرئيسي بالمنافذ المقابلة في نظام إدارة المباني.

الخطوة 5: العزل والتغليف

لف مجموعة الخلايا بمواد عازلة مثل ورق الكرافت أو لوح الإيبوكسي لمنع حدوث دوائر قصيرة داخلية.

مرر أنبوب الانكماش الحراري فوق المجموعة وقم بتسخينه بالتساوي باستخدام مسدس حراري لتشكيل ختم محكم حول حزمة البطارية.

قم بتثبيت موصل الموازنة وموصل التفريغ الرئيسي.

الخطوة 6: التنشيط الأولي والاختبار

قم بتوصيل حزمة البطارية المجمعة بشاحن موازنة وقم بإجراء الشحنة الأولى بتيار منخفض (على سبيل المثال، 0.5 درجة مئوية).

مراقبة مستمرة لجهد كل خلية للتحقق من وظيفة موازنة BMS المناسبة.

بعد اكتمال الشحن، اترك العبوة ترتاح لعدة ساعات. أعد فحص الفولتية للتأكد من عدم وجود انخفاض غير طبيعي في الجهد.

رابعا. إرشادات السلامة

ارتدِ نظارات السلامة دائمًا: احمِ عينيك من الأقواس أو الانفجارات الناجمة عن الدوائر القصيرة العرضية أثناء أي عملية.

منع الثقوب الجسدية: تعامل مع الخلايا بعناية فائقة، كما لو كانت بيضًا.

استخدام الأكياس المقاومة للانفجار: يجب إجراء الاختبار الأولي والشحن داخل أكياس مقاومة للانفجار.

عزل الأدوات: تأكد من عزل جميع مقابض الأدوات المعدنية لمنع الاتصال المتزامن مع الأطراف الموجبة والسالبة.

V. الاتجاهات المستقبلية: ترقية الاتجاهات لحزم بطاريات LiPo

حالياً،بطارية ليبو بدون طيارتتطور العبوات نحو "كثافة طاقة عالية + وظيفة ذكية": حققت خلايا LiPo شبه الصلبة كثافة طاقة تبلغ 400 واط ساعة/كجم (زيادة بنسبة 50% عن الخلايا التقليدية)، مما يتيح "قدرة تحمل مضاعفة في المستقبل بنفس الوزن". ستتضمن أنظمة BMS الذكية تنبيهات درجة الحرارة ومراقبة صحة الخلية، مما يوفر تعليقات حول حالة البطارية في الوقت الفعلي عبر التطبيقات لمزيد من التخفيف من مخاطر السلامة.