كيف يتم تجميع حزم بطاريات الطائرات المسيّرة من نوع LiPo؟ دليل إنتاج خطوة بخطوة

تُستخدم خلايا LiPo الكيسية على نطاق واسع في حزم بطاريات الطائرات المسيّرة والطائرات بدون طيار (UAV) لأنها تتيح تصميمات حزم مرنة مع الحفاظ على وزن منخفض نسبيًا. وبحسب التطبيق، قد تحتاج بطارية الطائرة المسيّرة أيضًا إلى التعامل مع تيار تفريغ عالٍ، ودورات شحن وتفريغ متكررة، وتكوينات مختلفة للتوصيل على التوالي والتوازي.

يتطلب بناء الحزمة أكثر من مجرد توصيل عدة خلايا معًا. يجب أولًا اختبار الخلايا ومطابقتها، ثم تجهيزها ولحامها وفقًا لتصميم الحزمة. بعد تركيب نظام إدارة البطارية BMS والأسلاك والمكونات الأخرى، تمر الحزمة النهائية باختبارات كهربائية وتقادم عبر دورات الشحن والتفريغ قبل الفحص النهائي.

بالنسبة للشركات التي تقوم بإنشاء أو ترقية خط إنتاج بطاريات الطائرات المسيّرة، فإن الخطوة الأولى هي فهم كيفية ترابط هذه العمليات والمعدات المطلوبة في كل مرحلة.

يجب أن يعتمد اختيار المعدات على الحجم الفعلي للخلايا الكيسية، وجهد الحزمة وسعتها، وتكوين التوصيل على التوالي والتوازي، والتيار الأقصى، ومادة الألسنة، ونظام إدارة البطارية BMS، وإنتاجية الإنتاج المطلوبة.

ما المعدات اللازمة لتجميع حزمة بطارية للطائرة المسيّرة؟

يمكن تقسيم خط حزم البطاريات الكيسية شبه الأوتوماتيكيإلى عدة محطات إنتاج مستقلة.

1. تصنيف سعة الخلايا الكيسية

قبل بدء تجميع الحزمة، يمكن شحن الخلايا الكيسية وتفريغها لقياس سعتها الفعلية.

لا تكون الخلايا من دفعة الإنتاج نفسها متطابقة تمامًا دائمًا. يوفر تصنيف السعة بيانات اختبار يمكن استخدامها عند اختيار الخلايا لحزمة البطارية نفسها.

ACEY آلة تصنيف سعة خلايا البطارية من ACEYيمكن تهيئته باستخدام:

• 64 / 128 / 160 / 256 قناة
• جهد الشحن: تيار مستمر 0–4.5 فولت
• جهد التفريغ: تيار مستمر 4.5–2 فولت
• خيارات التيار: 20 أمبير / 30 أمبير / 40 أمبير / 60 أمبير
• تباعد مخصص للتجهيزات لأحجام خلايا الجيب المختلفة

يتم اختيار نطاق التيار وتكوين القنوات وفقًا لمواصفات الخلية ومتطلبات الإنتاج.

2. فرز الجهد والمقاومة الداخلية

بعد تصنيف السعة، يمكن فحص الخلايا مرة أخرى من حيث الجهد والمقاومة الداخلية.

في هذه المرحلة، يتم تجميع الخلايا ذات الخصائص الكهربائية المتشابهة معًا قبل تجميع الحزمة. ويمكن فصل الخلايا التي تتجاوز الحدود المحددة إلى قناة NG.

ACEYمعدات فرز خلايا الجيبيمكن تهيئتها للاختبار والتصنيف والجمع التلقائي.

تشمل المواصفات الرئيسية:

• سرعة الفرز: حوالي 8–10 وحدة في الدقيقة
• استخدام المعدات: ≥95%
• حتى 7 قنوات فرز
• الإعداد الشائع: 6 قنوات OK + قناة NG واحدة
• طول الخلية: 50–170 مم
• عرض الخلية: 20–100 مم
• سُمك الخلية: 4–20 مم
• تحكم بواسطة حاسوب صناعي
• جهاز اختبار المقاومة الداخلية اختياري
• ماسح باركود اختياري

يمكن أيضًا تغيير التجهيزات أو تخصيصها عندما تحتاج منطقة الإنتاج نفسها إلى التعامل مع أكثر من حجم واحد من خلايا الجيب.

3. قص ألسنة خلية الجيب

بمجرد تصنيف الخلايا ومطابقتها، قد تحتاج الألسنة الموجبة والسالبة إلى التشذيب قبل اللحام.

يتم تحديد طول وموضع اللسان وفقًا لهيكل حزمة البطارية. كما تجعل أبعاد الألسنة المتسقة تحديد موضع الخلية والتحكم في اللحام أسهل.

آلة قص ألسنة خلايا الجيب ACEY-PTC560تغطي:

• عرض اللسان الموجب: 5–60 مم
• عرض اللسان السالب: 5–60 مم
• المسافة المركزية بين الألسنة: 12–150 مم
• نوع البطارية: خلية جيب

بعد قص الألسنة، يتم ترتيب الخلايا وفقًا لتكوين التوصيل التسلسلي والمتوازي المطلوب ووضعها في تجهيز للخطوة التالية من التجميع.

4. توصيل خلايا الجيب

يتم اختيار عملية اللحام وفقًا لألسنة الخلايا ومواد التوصيل وهيكل حزمة البطارية.

بالنسبة لحزم بطاريات الجيب، يمكن لـ ACEY توفير حلول اللحام المعدني بالموجات فوق الصوتية واللحام بالليزر.

*اللحام بالموجات فوق الصوتية

آلة لحام المعادن بالموجات فوق الصوتيةيستخدم اهتزازًا ميكانيكيًا عالي التردد مع الضغط لربط طبقات المعدن.

بالنسبة للتكوين المدرج في حل حزمة بطارية الطائرة المسيرة هذا، يمكن استخدام المعدات للحام ثنائي الطبقات لمادة الألومنيوم أو النحاس المطلي بالنيكل بسماكة تقارب 0.2 مم.

يدعم النظام:

• تردد الموجات فوق الصوتية: 20 كيلو هرتز ±200 هرتز
• القدرة القصوى للإدخال: 6000 VA
• ضغط اللحام: 0.1–0.6 ميجا باسكال
• وقت اللحام: حوالي 0.1–0.8 ثانية
• منطقة اللحام: حوالي 20 × 4 مم
• أوضاع اللحام بالوقت والطاقة واللحام المجزأ

يتم مطابقة بوق اللحام والتجهيزات ومعلمات العملية مع المواد الفعلية للعميل.

يُعد اللحام بالليزر خيارًا آخر عندما يكون اللسان وهيكل التوصيل مناسبين لعملية الليزر.

تتوفر آلات اللحام بالليزر من سلسلة ACEY-LWMلهذا التطبيق مع:

• 1500 واط
• 2000 واط
• 3000 واط

• طول موجة ليزر 1070 نانومتر
• وضع تشغيل مستمر أو مُعدّل
• ضبط القدرة بنسبة 0–100%
• ألياف بطول 15 م
• تبريد مائي
• شوط لحام مخصص

لكلتا عمليتي اللحام، يجب التحقق من تركيبة المواد أولًا. تؤثر مادة اللسان والسماكة وعدد طبقات اللحام وتصميم التداخل ومنطقة اللحام جميعها على التكوين النهائي للمعدات.

عندما لا يكون الهيكل محددًا بعد، فإن اختبار ألسنة العميل الفعلية ومواد التوصيل هو الطريقة الأكثر عملية لتأكيد عملية اللحام.

اللحام بالموجات فوق الصوتية أم اللحام بالليزر: أيهما يجب استخدامه؟

يجب اختيار طريقة اللحام بناءً على هيكل البطارية الفعلي بدلًا من الاعتماد على قدرة الآلة فقط.

بالنسبة للاتصال المباشر بين لسان خلية الحقيبة والموصل، يتم عادةً تقييم اللحام بالموجات فوق الصوتية أولاً.

يمكن النظر في اللحام بالليزر عندما تكون بنية اللسان إلى الموصل ومزيج المواد أكثر ملاءمة للمعالجة بالليزر.

5. تركيب واختبار نظام إدارة البطارية (BMS)

بعد توصيل الخلايا، يمكن تركيب نظام إدارة البطارية (BMS).

يوفر نظام إدارة البطارية (BMS) وظائف الحماية والمراقبة لحزمة البطارية. وقد تتضمن تصميمات BMS الذكية أيضًا الاتصال بالطائرة المسيرة أو النظام الخارجي.

معدات اختبار BMS من ACEYيمكن تهيئتها لتطبيقات BMS للأجهزة وBMS الذكية.

تشمل النطاقات المتاحة:

• محاكاة الجهد: 20S / 24S / 32S أو مخصص
• تيار حماية من التفريغ الزائد: 120–600 أمبير
• أقصى تيار شحن: 50–300 أمبير
• نطاق ضبط الجهد: 500–5000 مللي فولت
• نطاق المقاومة: 0–999 ملي أوم
• الاتصال: UART / CAN / RS485

بالنسبة لنظام BMS الذكي، يجب تأكيد بروتوكول الاتصال عند تهيئة جهاز الاختبار.

اختبار BMS واختبار حزمة البطارية النهائية هما خطوتان منفصلتان.

يركز جهاز اختبار BMS على لوحة الحماية ووظائفها. ويُستخدم جهاز الاختبار الشامل للبطارية لاحقًا لفحص حزمة البطارية المجمعة.

6. تجميع حزمة البطارية والاختبار الكهربائي

بعد اللحام وتركيب BMS، يمكن تجميع الأسلاك المتبقية والموصلات ومواد العزل ومكونات الحزمة الأخرى.

يتم بعد ذلك توصيل الحزمة المكتملة بـ جهاز الاختبار الشامل للبطارية.

بالنسبة لسلسلة ACEY-BIT، تشمل التهيئات المتاحة:

• الجهد: 60 فولت / 100 فولت / 120 فولت / 150 فولت
• المقاومة الداخلية: 0–2000 ملي أوم
• تيار الشحن: 30 أمبير / 50 أمبير / 100 أمبير
• تيار التفريغ: 120 أمبير / 200 أمبير / 300 أمبير / 400 أمبير / 500 أمبير
• وقت اختبار القصر: 0–2000 ميكروثانية
• تأخير التيار الزائد: 0–30 ثانية
• NTC: 0–100 كيلو أوم
• R1: 0–100 كيلو أوم

يجب أن تتوافق نطاقات الجهد والتيار الخاصة بجهاز الاختبار مع مواصفات حزمة البطارية النهائية.

وهذا الأمر مهم بشكل خاص لبطاريات الطائرات بدون طيار ذات معدل التفريغ العالي. قد لا يكون جهد الحزمة مرتفعًا بشكل خاص، ولكن تيار التفريغ الخاص بها قد يظل أعلى بكثير من تيار العديد من تطبيقات البطاريات القياسية.

7. تقادم الشحن والتفريغ

بعد الاختبار الكهربائي، يمكن نقل حزم البطاريات النهائية إلى محطة التقادم.

تقوم معدات التقادم بتشغيل حزمة البطارية عبر دورات شحن وتفريغ مبرمجة. يمكن ضبط ظروف الاختبار وفقًا لمتطلبات الإنتاج ومراقبة الجودة الخاصة بمصنّع البطارية.

آلات تقادم حزم البطاريات من ACEYمتوفرة مع:

• نطاقات جهد من 60 فولت إلى 1650 فولت
• تيار الشحن/التفريغ من 50 أمبير إلى 1000 أمبير
• 1 / 2 / 4 / 8 / 16 / 32 قناة
• تحكم مستقل لكل قناة
• أوضاع شحن CC وCV وCCCV
• أوضاع تفريغ CD وCP وCR
• الدقة: ±0.05% FS + 0.05% RD
• ما يصل إلى 9999 خطوة قابلة للبرمجة
• ما يصل إلى 9999 دورة
• ما يصل إلى 10 مستويات للحلقات المتداخلة

يمكن برمجة شروط الإيقاف النهائي حسب الوقت والجهد والتيار والسعة ومعلمات الاختبار الأخرى.

عادةً ما يتم ضبط برنامج التقادم وعدد الدورات وحدود النجاح/الفشل بواسطة مصنّع البطارية.

تدفق إنتاج حزمة بطارية الطائرة بدون طيار بالكامل

يمكن ترتيب تدفق الإنتاج الكامل كما يلي:

1. تصنيف سعة الخلايا
2. فرز الجهد والمقاومة الداخلية
3. مطابقة الخلايا
4. قطع ألسنة خلايا الجيب
5. ترتيب الخلايا وتحديد موضع التثبيت
6. اللحام بالموجات فوق الصوتية أو الليزر
7. تركيب واختبار نظام إدارة البطارية BMS
8. توصيل الأسلاك والعزل وتجميع حزمة البطارية
9. الاختبار الكهربائي لحزمة البطارية
10. تقادم الشحن والتفريغ
11. الفحص النهائي

• التغليف بالانكماش الحراري
• وضع الملصقات
• الترميز أو وضع العلامات
• معالجة الأسلاك
• تركيب الموصلات
• تجميع العزل
• تجميع الغلاف الخارجي

يمكن إضافة هذه العمليات وفقًا لهيكل الحزمة النهائي بدلًا من أن تكون ثابتة لكل خط إنتاج.

ما بطاريات الطائرات المسيّرة التي يمكن إنتاجها بهذه العملية؟

يمكن تكييف العملية نفسها مع حزم بطاريات الجيب لتطبيقات مختلفة للطائرات بدون طيار، بما في ذلك:

• طائرات FPV بدون طيار
• طائرات السباق بدون طيار
• طائرات الرش الزراعي بدون طيار
• طائرات التصوير الجوي بدون طيار
• الطائرات بدون طيار للمسح ورسم الخرائط
• طائرات التفتيش الصناعي بدون طيار
• طائرات التوصيل بدون طيار
• الطائرات بدون طيار للطوارئ والإنقاذ
• حزم بطاريات جيب أخرى ذات تفريغ عالٍ

لا يكفي التطبيق نفسه لاختيار المعدات.

على سبيل المثال، يمكن أن تختلف بطارية طائرة سباق بدون طيار 6S وبطارية طائرة زراعية كبيرة بدون طيار اختلافًا كبيرًا في أحجام الخلايا والسعة ومتطلبات التيار وهياكل الحزم، رغم أن كلتيهما تُستخدمان في الطائرات بدون طيار.

لاختيار المعدات، تكون مواصفات البطارية نقطة البداية الأكثر فائدة.

لماذا تستخدم خط تجميع شبه آلي؟

يكون الخط شبه الآلي المعياري عمليًا عند إنتاج عدة طرازات من البطاريات في المصنع نفسه أو عندما لا يتطلب حجم الإنتاج نظامًا آليًا بالكامل بعد.

تستخدم كل عملية معدات مخصصة، بينما يمكن أن يظل التحميل والتفريغ ونقل التركيبات وبعض أعمال التجميع يدوية.

يعمل هذا الإعداد بشكل جيد من أجل:

• مشاريع إنتاج بطاريات الطائرات بدون طيار الجديدة
• التصنيع بكميات صغيرة ومتوسطة
• طرازات بطاريات متعددة
• تطوير المنتجات والإنتاج التجريبي
• المصنعون الذين ينتقلون من التجميع اليدوي
• إنتاج بطاريات مخصصة للطائرات بدون طيار

ميزة أخرى هي إمكانية إضافة المعدات تدريجيًا. فالشركة المصنعة التي تمتلك بالفعل معدات تصنيف الخلايا، على سبيل المثال، يمكنها تهيئة أقسام الفرز أو اللحام أو الاختبار أو التقادم فقط التي تفتقدها في خط الإنتاج الحالي.

ما المعلومات المطلوبة لتهيئة الخط؟

لتهيئة المعدات بشكل صحيح، يجب تأكيد مواصفات البطارية أولًا.

تشمل المعلومات الأكثر فائدة:

• أبعاد خلية الجيب — الطول × العرض × السماكة
• الجهد الاسمي للخلية
• سعة الخلية
• كيمياء البطارية
• تهيئة التوالي والتوازي — مثل 6S1P أو 6S2P
• جهد حزمة البطارية النهائية
• سعة الحزمة النهائية
• أقصى تيار شحن
• أقصى تيار تفريغ
• مواد الألسنة الموجبة والسالبة
• عرض وسماكة اللسان
• نوع BMS
• بروتوكول الاتصال، إذا تم استخدام BMS ذكي
• إخراج الإنتاج المطلوب
• طريقة اللحام المفضلة، إذا تم تحديدها بالفعل
• رسم حزمة البطارية، أو رسم الخلية، أو صور عينات

تُستخدم هذه التفاصيل لتأكيد التركيبات، ونطاقات الاختبار، وعملية اللحام، وتكوينات المعدات الأخرى.

إذا لم يتم الانتهاء بعد من عملية اللحام، يمكن أيضًا استخدام عينات فعلية من الخلايا والألسنة لتقييم العملية.

معدات ACEY لتجميع حزمة بطارية الطائرات المسيّرة LiPo

توفر ACEY معدات للمراحل الرئيسية لإنتاج حزم بطاريات الطائرات المسيّرة UAV ذات الخلايا الكيسية، بدءًا من تصنيف الخلايا وفرزها وصولًا إلى تجهيز الألسنة، واللحام، واختبار BMS، واختبار الحزمة النهائية، وتقادم الشحن والتفريغ.

يمكن بناء خط الإنتاج باستخدام:

• آلات تصنيف سعة خلايا البطارية
• آلات فرز الخلايا الكيسية
• آلات قطع ألسنة الخلايا الكيسية
• آلات اللحام المعدني بالموجات فوق الصوتية
• آلات اللحام بالليزر
• أنظمة اختبار BMS
• أجهزة اختبار شاملة للبطاريات
• آلات تقادم حزم البطاريات

يمكن تهيئة التركيبات، ونطاقات الاختبار، وأدوات اللحام، وتخطيطات محطات العمل وفقًا للبطارية الفعلية بدلًا من استخدام إعداد ثابت واحد لكل مشروع.

إذا كنت تخطط لإنشاء خط تجميع حزمة بطارية طائرة مسيّرة LiPo، فأرسل لنا مواصفات الخلية الكيسية، وجهد الحزمة وسعتها، وتكوين التوصيل على التوالي والتوازي، وأقصى تيار شحن/تفريغ، ومعلومات الألسنة، وتفاصيل BMS، والإخراج المطلوب. باستخدام هذه التفاصيل، يمكن لـ ACEY أن توصي بالمعدات وتكوين العملية المناسبين لحزمة البطارية الخاصة بك.

*ما نوع الخلايا التي يمكن لخط حزم بطاريات الطائرات المسيّرة هذا التعامل معها؟