從商業(yè)角度來看，無人機智能鋰電池是一個很好的發(fā)展方向和存在形式。另一方面，這種形式也使商業(yè)模式更加有利可圖。智能鋰電池在我們周圍隨處可見，筆記本電腦、手機和許多移動設(shè)備都采用了智能鋰電池。無人機的動力鋰電池也在向智能鋰電池過渡。然而，在這篇文章中，我們不會談?wù)撨@一發(fā)展趨勢，但我們將談?wù)摕o人機的智能鋰電池給用戶帶來的歡樂和悲傷。

是的，你說得對，“sad”——在一種能讓企業(yè)獲得巨大利潤潛力的模式下，用戶不得不支付高昂的制造成本，并承擔(dān)更多的隱性成本，比如由于生產(chǎn)能力不足而導(dǎo)致的等待時間。為了澄清這個問題，作者將首先與你分享“電池”和“智能”是如何結(jié)合在一起的。

一、普通電池是如何智能起來的

每個人對電池都不陌生，無論是普通的5號圓柱形電池、汽車電池還是鋰電池，無論它們是由什么技術(shù)或材料制成的，它們的本質(zhì)都只是電能的儲存介質(zhì)。電能通過電池的兩極與負載(電氣設(shè)備)交換能量(利用電氣設(shè)備做功)——當(dāng)燈泡接通時，它將點亮；連接電機，它就會轉(zhuǎn)動；連接收音機，它就會響。當(dāng)一次性電池沒電時，設(shè)備需要更換新電池；充電電池沒電了，所以充電后可以繼續(xù)使用。根據(jù)應(yīng)用要求，串聯(lián)可以獲得滿足要求的工作電壓，并聯(lián)可以獲得滿足要求的電池容量。

是的，就這么簡單。這是我想向你們展示的電池應(yīng)用的原始形式！然而，當(dāng)應(yīng)用條件變得越來越復(fù)雜時，這種簡單的電池電源就不再那么令人滿意了！你能讓電池工作得更可靠嗎？

1.解決過放電問題催生智能電池

對于非一次性電池，即可充電電池，過度放電是最煩人的事情。過度放電意味著電池性能下降甚至報廢。為了避免過放電，人們在電池組中增加了過放電保護電路。當(dāng)放電電壓下降到預(yù)設(shè)電壓值時，電池停止向外部供電。然而，實際情況更加復(fù)雜，比如筆記本電腦、無人駕駛飛機和電動汽車。如果為了避免電池過度放電而立即停止供電，計算機將立即關(guān)機，大量數(shù)據(jù)將無法保存；無人駕駛飛機將直接從天空墜落；電動汽車會毫無預(yù)警地拋錨。因此，智能電池的放電截止只是電池自我保護的最后一道防線。在此之前，管理電路應(yīng)計算終端壽命，為用戶提供預(yù)警，以便用戶有足夠的時間采取相應(yīng)的安全措施。

對于電池壽命的計算，在小電流設(shè)備上處理要簡單得多，比如筆記本電腦和手機。但是，對于工作電流大、電流變化大、工作條件復(fù)雜的系統(tǒng)，如無人機、電動汽車等。必須動態(tài)計算電池壽命，情況變得復(fù)雜得多。

以大江Elf 3為例，其智能鋰電池與飛行控制數(shù)據(jù)集成后可實現(xiàn)三級電壓預(yù)警保護措施。

一級:當(dāng)檢測到剩余30%的電量時，會啟動報警，提示用戶注意剩余電量，提前做好返回準備；

第二級:當(dāng)檢測到剩余功率僅夠維持返航時，開始自動執(zhí)行返航；該時間點的把握與飛行距離和高度有關(guān)，飛行距離和高度是在智能電池數(shù)據(jù)和無人機飛行控制數(shù)據(jù)融合后實時計算的。

三級:當(dāng)檢測到剩余功率不足以維持正常返航時(如返航時有逆風(fēng)，可能會超過預(yù)計返航時間)，將進行原地著陸，最大限度地避免無人機因功率不足而墜毀。

電池壽命的計算結(jié)果與飛行距離、飛行高度、當(dāng)前電機輸出功率等因素有關(guān)。作者提醒讀者，這些因素是動態(tài)的，可能變化很大，所有的數(shù)據(jù)都需要實時計算，這就對智能鋰電池管理芯片和算法設(shè)計提出了很高的要求。

2.解決充電和保存問題催生智能電池

目前，鋰電池已經(jīng)普及。眾所周知，給鋰電池充電有特殊要求。如果讀者感興趣，他們可以參考相關(guān)信息，這里不再重復(fù)。當(dāng)然，這只是其中之一。其次，目前大量鋰電池組采用多電池串并聯(lián)的形式。由于電池的個體差異，不可能達到100%的充放電平衡，所以一套完善的充電管理電路就顯得尤為必要。這是智能鋰電池應(yīng)該具備的第二個功能——完善鋰電池的充電管理和放電管理。

以大疆精靈3的智能鋰電池為例。

一個功能:智能鋰電池實際上已經(jīng)為鋰電池建立了一個特殊的充電管理電路，可以管理電池單元的電壓平衡。因此，對充電器(電源適配器)的要求不高，只要提供合適的充電電壓和電流，智能鋰電池就可以充電。因此，Elf 3匹配的所謂充電器本質(zhì)上是一個電源適配器，真正的充電管理電路在電池中。

功能2:智能鋰電池具有自放電功能。當(dāng)電池容量大于65%并保持10天不運行時，電池將開始自放電程序，電池容量將降低到65%，這樣鋰電池可以長期儲存。自放電時間間隔也可由應(yīng)用程序設(shè)定。

3.解決電池電量檢測問題，催生智能電池

為了檢測傳統(tǒng)電池的電壓，需要連接額外的檢測設(shè)備，如電壓表等。并且這種檢測不能在飛行期間實時進行。有沒有更方便、更直觀的方式讓用戶了解實時剩余電池電量和其他信息？是的，這需要一個電池管理電路。

以大疆Inspire 1的智能鋰電池為例。

功能1:檢測剩余電量。四個發(fā)光二極管燈用于在視覺上提醒用戶當(dāng)前剩余的電池電量，可以在飛行期間實時顯示。

功能2:通過數(shù)字圖像傳輸，電壓數(shù)據(jù)可以實時傳回，甚至可以在APP中查看電池組的電壓。

功能3:記錄電池歷史數(shù)據(jù)，如:使用次數(shù)、異常次數(shù)、電池壽命等。

功能4:提示電池異常。它可以提示各種電池異常，如短路、充電電流過大、電壓過高、溫度過高、溫度過低等。

4.解決電極觸點電腐老化問題催生智能電池

也許你仍然有這樣的印象，當(dāng)我們把電池連接到無人機上時，插頭會隨著點火的聲音發(fā)出火花。隨著時間的推移，插頭的連接可靠性將會降低，這將導(dǎo)致插頭發(fā)熱，甚至在空氣中熔化。無人機因插頭老化而墜毀的情況并不少見。為了解決這個問題，鋰電池智能管理電路應(yīng)該重新發(fā)揮作用。

以DJI Elf 3的智能鋰電池為例。當(dāng)你在飛機上安裝電池時，電極觸點不會真正放電，所以不會有火花和電偶腐蝕，所以觸點的壽命將會延長，這是前所未有的。通過點擊電池上的觸摸開關(guān)按鈕，電池可以真正進入電源輸出狀態(tài)。當(dāng)然，當(dāng)電池關(guān)閉時，也可以通過觸摸開關(guān)按鈕來執(zhí)行。

5.解決電池版（Li）權(quán)（Yi）問題催生智能電池

智能鋰電池很好地保護了電池的版權(quán)。一方面，只能使用原廠提供的鋰電池，電池質(zhì)量可以得到更好的保證，理論上一致性更好，可靠性更好；另一方面，我們的無人機從現(xiàn)在起只能使用我們自己的鋰電池！我不會給你另一所房子的鑰匙，即使你把它放進去，我也不會給你工作。有些人還試圖破解智能鋰電池的加密措施。然而，一旦無人機升級固件，破解的數(shù)據(jù)可能會失效，導(dǎo)致山廠(寨)的大量電池?zé)o法正常工作。

以上五點使電池管理電路(電池智能管理模塊)與原有的生態(tài)電池緊密相連，成為我們常見的各種形式的智能鋰電池。智能鋰電池有很多優(yōu)點，但是我們在享受這些“智能”帶來的可靠性和易用性的同時，也為此付出了更高的代價。

二、智能鋰電池不得不說的傷痛

1.智能電池成本大幅度增加

BQ30Z55芯片在智能鋰電池里最為常用

智能鋰電池的核心是管理電路，由主板、管理芯片、單片機和金屬氧化物半導(dǎo)體管等主要部分組成。這樣的電池管理模塊與每個電池組一一對應(yīng)匹配，也就是說，每個鋰電池組都需要連接這樣一個相同的管理電路。這些生產(chǎn)成本的增加，無一例外地要求用戶支付賬單。也許你已經(jīng)注意到，兩種流行無人機的智能鋰電池并不便宜，因為它們的智能電池都有一套獨立的充放電管理電路和其他附加功能。

2.智能電池良品率及產(chǎn)能降低

這顆芯片就是智能鋰電池里最為常用的“大腦”

目前還沒有專門為無人機開發(fā)的鋰電池智能管理芯片，所以很容易想到這些管理芯片是從哪里來的。顯然，這些芯片在處理低電流放電方面沒有問題。然而，眾所周知，無人機需要鋰電池進行大電流放電。面對使用條件的特殊性，這些智能芯片可能是“愚蠢的”。這種情況經(jīng)常發(fā)生在電池質(zhì)量差異很大的時候。當(dāng)工作電流變化很大時(飛行中突然爬升或著陸)，電壓檢測可能不太準確。為了避免這些情況，有必要在生產(chǎn)過程中花更多的時間進行檢測和選擇。測試時間會導(dǎo)致產(chǎn)能下降，而產(chǎn)量會影響最終產(chǎn)能，不合格產(chǎn)品會增加生產(chǎn)成本！我再次提醒你，所有增加的費用將由用戶支付。

3.加密的智能鋰電池使用戶飽受壟斷之苦

眾所周知，為了保護自己的利益，制造商對智能鋰電池采用加密方法，這使得飛機與其他鋰電池不兼容。設(shè)計良好的加密手段不僅極難破解，而且一旦固件升級可能會失敗。制造商建造技術(shù)壁壘，這樣他們就可以安全地享受技術(shù)紅利。然而，用戶不得不承受高昂的價格，并面臨產(chǎn)品難找的局面。作者認為，隨著整機用戶的增加，這種情況會越來越嚴重。如果制造商不從根本上提高智能鋰電池的生產(chǎn)能力，就有可能搬起石頭砸自己的腳——電池供應(yīng)問題嚴重影響了買家的積極性！沒有消費者愿意接受購買的無人機，其配套電池昂貴且難以購買！

三、智能鋰電池的終極形態(tài)探討

作者認為，無人機的智能鋰電池不是最終的形式。目前的形式不利于促進新一代無人機市場的繁榮，也不合理地增加了消費者的經(jīng)濟負賬單和購買困難。無人機理想的智能鋰電池應(yīng)進一步簡化其功能，將那些不需要重復(fù)制造的模塊從智能電池中取出，放入飛機或充電器中，如放電管理模塊和充電管理模塊。這不僅可以在不改變原有功能的情況下降低生產(chǎn)成本，增加生產(chǎn)能力，而且在環(huán)境保護方面也有重要意義，因為不需要重復(fù)生產(chǎn)不能重復(fù)存在的電路(未來的電子廢棄物)。

對于智能鋰電池加密，筆者認為可以由原廠商授權(quán)，由幾家認證電池企業(yè)生產(chǎn)。這不僅會影響原制造商的利益，還會增加生產(chǎn)能力和擴大用戶的選擇。有了充足的電池供應(yīng)，整機將更受歡迎，最終將獲得更大的市場增長勢頭，提高客戶滿意度。

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