Система управления работой литий-ионных аккумуляторных батарей беспилотных летательных аппаратов

Система управления работой литий-ионных аккумуляторных батарей беспилотных летательных аппаратов призвана повысить безопасность применения беспилотной техники и снизить стоимость ее обслуживания.

Функции

Система управления работой АКБ постоянно контролирует температуру, напряжение на элементах батареи (блоках элементов). Перед полетом она автоматически проводит тестирование системы питания и только после этого дает сигнал к включению АКБ для обеспечения запуска двигателя и питания бортовых потребителей электроэнергией постоянного тока. При выходе параметров АКБ за эксплуатационные ограничения (по напряжению, температуре и т.д.) система дает сигнал на отключение АКБ от шин питания. При снижении напряжения основного источника тока — генератора, а также в аварийных ситуациях система дает сигнал на включение АКБ и батарея работает как источник электрической энергии.

Состав

Система контроля АКБ состоит из общего вольтметра, датчика тока, авиационного интерфейса, блока управления коммутации и измерений параметров для семи секций (по структуре Li-ion батареи: каждая секция литий-ионной АКБ имеет напряжение 4,1 вольт, семь секций суммарно имеют напряжение 28,7 вольт, что соответствует авиационному стандарту напряжения борта в 27 вольт), каждая из которых оснащена отдельным датчиком температуры и вольтметром. Авиационной интерфейс выполняет функцию передачи телеметрических данных о состоянии АКБ в систему управления БЛА. Общий вольтметр измеряет напряжение бортовой сети и автоматически принимает решение подключить к бортовой системе батарею или отключить.

2017: Анонс

Холдинг «Российские космические системы» (РКС, входит в госкорпорацию «Роскосмос») 3 ноября 2017 года объявил о создании системы управления работой литий-ионных аккумуляторных батарей (АКБ) беспилотных летательных аппаратов (БЛА). По задумке РКС, ее применение повысит безопасность беспилотной техники в сложных условиях, снизит стоимость ее обслуживания и увеличит массу полезной нагрузки. Система полностью выполнена на российской элементной базе.

Назначение

Система предназначена для управления российскими авиационными литий-ионных (Li-ion) АКБ следующего поколения. Эти батареи более чем в 6 раз легче применяемых при создании БЛА никелевых АКБ, но требовательнее к условиям эксплуатации. Повышение зарядного тока может привести к возгоранию Li-ion АКБ, а полная разрядка — вывести из строя. Разработка РКС позволяет устранить эти недостатки. Система управления питанием контролирует все параметры АКБ и автоматически реагирует, предотвращая возникновение ситуаций, снижающих ее ресурс и надежность.

Все видели возгорания автомобилей Tesla. К сожалению, это обратная сторона эффективности Li-ion аккумуляторов. Перед нами была поставлена задача не допустить ничего подобного при применении этого типа АКБ в отечественной авиационной промышленности. Мы выполнили эту задачу — любые нештатные ситуации на борту, связанные с условиями эксплуатации АКБ, полностью исключены, — утверждает начальник отдела разработки бортовых и наземных информационно-телеметрических устройств и систем «Научно-производственное объединение измерительной техники» (НПО ИТ, входит в РКС) Сергей Шихов.

Прирост полезной нагрузки

От применения современных АКБ напрямую зависит конкурентоспособность БЛА. Чем больше полезной нагрузки может брать аппарат при сравнимых летно-технических характеристиках, тем он более востребован на рынке. Для сравнения, масса отечественной никелевой АКБ для одного из российских БЛА достигает 44 кг, Li-ion аккумулятор аналогичной емкости и мощности вместе с разработанной в РКС системой управления весит около 7 кг. При том что среднеразмерному аппарату таких АКБ нужно две, смена поколений АКБ дает прирост массы полезной нагрузки в 74 кг. Для аппарата этого класса — гигантский показатель.

Планы

С самого начала проекта по созданию системы управления АКБ следующего поколения РКС координирует работы с российскими частными и государственными авиационными конструкторскими бюро и заводами. Систему управления АКБ планируется применять при модернизации существующих и создании новых российских беспилотных летательных аппаратов.