智慧物流无人飞行器(低空经济)锂电池设计方案
一、智慧物流无人飞行器背景
智慧物流无人飞行器,即物流无人机,是一种利用先进技术实现智能化物流运输的设备,以下是具体介绍:
技术原理
▲ 导航技术:依靠全球定位系统(GPS)、北斗卫星导航系统等确定位置,结合惯性导航系统(INS)、视觉导航等,精确规划和调整飞行路线。
▲ 避障技术:通过激光雷达、超声波传感器、摄像头等感知周边环境,遇到障碍物时自动调整路线或悬停,确保飞行安全。
▲ 通信技术:利用4G/5G、Wi-Fi、数传电台等通信技术与地面控制中心和其他设备实时通信,传输飞行状态、货物信息等数据。
▲ 优势:可显著提高物流配送效率,缩短配送时间;能减少人力成本和交通拥堵等因素的影响,还可降低在复杂环境或高危地区配送的风险。
▲ 挑战:面临续航能力有限、载重量较小、飞行安全性有待提高等技术问题,还需解决空域管理、法律法规不完善等政策和监管方面的问题。
新能源锂电池凭借其高能量密度、长循环寿命、环保等优势,逐步成为智慧物流机器人系统的优选方案,本方案针对于智慧物流机器人系统设备项目锂电池的应用需求,保障锂电池在特殊领域上能为其设备提供安全、高效、定制化电源解决方案。
二、设备需求特点分析
1、设备应用特性
▲ 设备类型:平原、山地、等环境下的实时通讯、运输作业等。
▲ 工作环境:温度范围,零下-40℃~+70℃、高温,极寒,高湿度环境等。
▲ 功率需求:持续/峰值功率大、续航时间长,电压平台一般采用22V或44V等高电压平台。
2、锂电池核心要求
▲ 高安全性:满足勘探设备严苛工况下的防爆、抗震、防水、抗干扰需求。
▲ 长循环寿命:≥2000次(80%容量保持率)。
▲ 快速充电:支持1~2小时快充,适应高强度作业。
▲ 大功率放电:电池支持大电流持续放电,满足大功率设备对大电流需求,满足设备持续稳定工作。
▲ 智能化管理:BMS(电池管理系统)具备过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、温度保护、故障诊断等功能,电池更智能。
▲ 放电温度范围:- 40℃ ~ +70℃范围,低温-40℃环境下,电池放电效率>70%以上。更宽的适应环境温度。
▲ 充电温度充电:- 20℃ ~ +50℃范围,更宽的适应环境温度。
三、方案设计
1、电池选型
▲ 电芯类型:三元锂电池(超低温、高能量密度、高安全性)、磷酸铁锂电池(超低温、高安全性、长寿命)、钠离子电池(高安全性、长寿命、低温性能好),按不同应用场景匹配选型不同体系电芯。
▲ 电池组合配置结构:根据设备需求电压、容量需求设计串并联方案,来满足不同的输出电压平台要求。
▲ 结构设计:IP68防护等级、抗震结构、防爆外壳(适用于极端环境或者易燃易爆环境)。
2、BMS管理系统
核心功能:
▲ 实时监控单体电芯电压、温度、SOC(电量状态)、SOH(健康状态)。
▲ 电池充电主动均衡技术,增加电芯之间使用一致性,延长电池组寿命。
▲ I2C/SMBUS/CAN/RS485通信接口,与设备主控系统交互数据及通讯。
▲ 库仑计算法,电池SOC更精准,电池更智能。
3、充电方案
▲ 充电设备:定制智能充电器/充电机/充电柜,支持恒流恒压(CC-CV)充电。
▲ 充电策略:根据工况需求选择快充/慢充模式,避免电池过载。
▲ 智能管控:根据电池技术性能特点,智能化管控电池充电过程及故障判定。
四、安全与合规
1、安全防护
▲ 热管理:采用合理的结构布局,降低热失控,可采用风冷/液冷系统(高功率场景应用),确保电池使用中的温度均匀性,有效控制电池热失控。
▲ 故障保护:过充、过放、短路、过流、过温等多重硬件保护机制。
▲ 故障保护:短路、过流、过温等多重硬件保护机制。
▲ 防爆认证:设计可通过各类安规认证。
2、标准符合性
▲ 符合国家标准:GB31241-2022(便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全技术规范)、GB 17761—2024(电动自行车安全技术规范)、GB/T 34131(电力储能用锂电池)、GB 38031(电动汽车用电池安全要求)等。
▲ 如何国内及国际认证:GB认证,UN38.3、UL认证、IEC认证、CE认证等各类认证要求;
五、项目实施计划
编号 |
进度阶段 |
项目内容 |
周期计划 |
1 |
需求调研 |
设备参数、工况数据采集 |
1周内 |
2 |
方案设计 |
电池组定制、BMS开发 |
2~3周 |
3 |
样品测试 |
充放电、高低温、安全防护,结构性能验证测试,设计符合性验证测试 |
3~4周 |
4 |
小批试产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
2~3周 |
5 |
中批试产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
2~3周 |
6 |
批量生产 |
备料计划、生产组装、老化、全检测试 |
4~6周 |
7 |
交付运维 |
安装调试、操作培训 |
1周内 |
六、经济效益分析
1、成本方面
▲ 初期投资较大,对于长期使用成本上面有绝对的优势。
1节能效益:
▲ 采用低功耗和高效能量回收技术,减少能源浪费耗,。
3、维护成本:
▲ 免维护设计,大大减少人员成本。
七、售后服务
1、质保期:1~5年售后质保,500~2000次以上循环寿命(以先到为准)。
2、远程监控:按实际需求状态,提供云平台实时监控电池状态,预警潜在故障。
3、应急响应:4小时内响应,8小时内出解决方案,24~48小时内提供现场技术支援。
提示:
▲ 需根据具体设备参数(如电压、容量、尺寸限制)细化方案;
▲ 若涉及特殊环境(如高空),需增加对应防护设计;
▲ 建议与设备制造商联合调试,确保电池与整机系统兼容