一、方案背景
eVOLT飞行器是专为电动飞行器(包括电动垂直起降飞机和无人机等)设计的电池系统。eVOLT飞行器通常需要具备高功率输出、长时间续航、高能量密度以及高安全性等特点,特别是在长时间飞行、高负载、复杂环境中,电池系统的表现至关重要。东莞市浩博光电科技有限公司(浩博电池)为eVOLT飞行器提供的锂电池解决方案,针对其高压、大功率、高能量需求,确保飞行器的性能、可靠性及安全性。
eVOLT飞行器的电池系统需要具备800V电压平台,满足飞行器长时间的飞行、快速起飞和高负载的要求,且能够承受恶劣的气候、环境变化及高强度工作条件。
二、eVOLT飞行器电池系统需求分析
高能量密度与长续航
飞行器需要能够在较长时间内稳定飞行,因此电池的能量密度至关重要。
高能量密度电池有助于减轻飞行器整体重量,提高飞行效率,延长飞行时间。
高功率输出能力
电池系统必须具备瞬时高功率输出能力,支持飞行器在起飞、加速及高负荷工作时的需求。
飞行器可能会在极短的时间内进行大量功率输出,电池需要快速响应。
高安全性
电池系统在飞行器上使用时必须确保安全,防止短路、过充、过放、过热等危险,避免电池故障导致飞行器失控。
特别是在高空环境下,电池的安全性尤为重要。
耐高低温、抗震防潮
飞行器的工作环境可能涉及极端温度(如高空低温),电池系统需要适应宽广的工作温度范围。
电池还需具备防潮、防震等设计,适应复杂环境。
轻量化与高功率密度设计
由于飞行器的重量对飞行性能有重大影响,电池系统需要保证轻量化,同时不牺牲电池的容量和功率输出。
长寿命与可靠性
飞行器电池必须具有较长的循环寿命,并且具有高可靠性,能够支撑飞行器多次高负荷工作。
三、浩博电池的eVOLT飞行器锂电池设计方案
浩博电池为eVOLT飞行器设计的电池系统基于高能量密度的三元锂电池(NCM/NCA)或磷酸铁锂电池(LiFePO₄),具备强大的输出能力、长续航及高安全性,确保飞行器的飞行稳定性和安全性。
1. 电池类型选择:磷酸铁锂 vs 三元锂
磷酸铁锂电池(LiFePO₄):具有更高的安全性和较长的循环寿命,适用于长时间飞行和高安全性要求的应用。适合需要更长生命周期和更高稳定性的飞行器。
三元锂电池(NCM/NCA):具有更高的能量密度,适用于需要更长续航的飞行器,尤其在短时间内高功率输出时表现出色。
2. 电池规格设计
根据eVOLT飞行器的需求,浩博电池为其定制了800V的电池系统,并根据电池的尺寸、重量、能量密度、循环寿命等要求设计电池的配置。
3. 电池管理系统(BMS)
电池管理系统(BMS)是飞行器电池系统的核心,浩博电池设计的BMS具备以下功能:
实时监控:实时监控电池的电压、电流、温度、充电状态等,确保飞行器始终处于安全运行状态。
过充、过放、过温保护:当电池电量过低、过高或温度异常时,BMS会自动进行保护。
均衡充电:确保电池组中所有单体电池的电量平衡,提高电池的使用寿命。
故障诊断与预警:当电池出现故障或异常时,BMS会进行自动检测、报警,并执行安全断电。
4. 热管理系统
飞行器电池在高空飞行时可能面临温度变化,浩博电池为eVOLT飞行器设计了高效的热管理系统:
温控管理:电池内置温控系统,确保电池在温度过高或过低时自动调节温度,防止电池受损。
散热设计:采用散热通道和冷却液体方案,使电池在高功率输出时保持稳定。
5. 防护等级与材料
浩博电池为eVOLT飞行器的电池系统设计了高防护等级,确保电池在各种环境下都能正常工作:
防护等级:电池达到IP67(防水、防尘),保证电池在飞行过程中不会受到外界环境影响。
外壳材料:采用铝合金外壳,具有抗震、防腐蚀、防紫外线等功能,确保电池系统的长寿命和稳定性。
四、eVOLT飞行器电池设计案例
以下是一个典型的eVOLT飞行器电池设计案例,专为800V电压平台的飞行器设计,具有较高的功率输出和长时间的飞行续航。
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 电池类型 | 三元锂电池(NCM) |
| 电池电压 | 800V |
| 容量 | 120Ah |
| 能量 | 96kWh |
| 尺寸 | 长:900mm × 宽:500mm × 高:250mm |
| 电池单体规格 | 3.7V / 120Ah |
| 重量 | 200 kg |
| 额定功率输出 | 50 kW |
| 峰值功率输出 | 120 kW |
| 循环寿命 | 2000次(80%深度放电) |
| 防护等级 | IP67(防水、防尘) |
| 工作温度范围 | -20℃ ~ +60℃ |
| 充电温度范围 | 0℃ ~ +45℃ |
| 放电温度范围 | -20℃ ~ +60℃ |
| 最大充电电流 | 20A |
| 最大放电电流 | 60A(短时) |
| 电池管理系统(BMS) | 内置BMS,具有过充、过放、过温、短路等多重保护 |
| 电池材料 | 铝合金外壳(抗腐蚀、防水、防震设计) |
| 充电时间 | 3小时(从0到100%) |
五、典型应用场景
此款电池系统适用于多种eVOLT飞行器,特别是800V电压平台的电动无人机、垂直起降飞行器等,适用于以下应用:
电动无人机:为电动无人机提供稳定动力支持,满足长时间飞行和快速响应的要求。
农业喷洒无人机:适用于农业喷洒,具有长时间飞行和快速返回充电的能力。
军事侦察飞行器:提供高功率输出和长续航,适应复杂环境下的高强度任务。
搜索与救援飞行器:为救援任务提供高效动力支持,确保飞行器能够长时间在空中执行任务。
六、总结
浩博电池为eVOLT飞行器提供的锂电池系统,具备高能量密度、高功率输出、长续航能力和高安全性,能够满足飞行器在复杂环境中的高负荷需求。随着飞行器技术的不断发展,浩
200