氢燃料混合动力无人机锂电池定制案例

氢燃料混合动力无人机锂电池定制案例

—— 劲驰天下为工业无人机提供高倍率混动锂电与智能BMS一站式定制解决方案

表1  案例基本信息

一、案例概览

某客户的氢燃料混合动力工业无人机，需要一套高倍率锂电池与智能管理系统，用于承担起飞、爬升、俯冲、瞬间抗风及机动飞行等瞬态功率补能。劲驰天下依据客户需求，围绕“氢主电、锂缓冲、智能管”的总体思路，为其定制18S高倍率混动锂电池包，并配套BMS电池管理系统与轻量化复合外壳，系统性地解决了客户原裸电池存在的反向充电、过充、热失控等安全风险，同时兼顾轻量化与防护升级需求。

二、应用场景与需求背景

本案例的应用场景为氢燃料混合动力无人机。由于氢燃料电池功率密度偏低、动态响应较慢（秒级），无法单独支撑起飞、爬升、俯冲、瞬间抗风压力及机动飞行的瞬态功率补能等瞬时功率需求；而锂电池可提供高倍率瞬态放电，弥补氢燃料电池电压不稳供电、飞行中瞬间大风冲击及下降过程所需的动力支持。因此工程上普遍采用“氢燃料电池＋锂电”混合动力架构。

在该架构中，锂电池包与它的智能管理系统承担“削峰填谷、快速响应、安全兜底”的角色，其性能与可靠性直接决定整机的作业能力与安全底线。

三、客户需求情况

表2  无人机电池需求情况

四、产品痛点

（一）产品轻量化：在满足使用需求的前提下，将电池重量降到更低。

（二）安全风险：主要指锂电池在无人机上被反向充电的安全风险。

由于锂电池、氢燃料电池、负载三者并联关系，锂电池存在被氢燃料电池反向充电的现象；而客户原电池为裸电池，无任何过流充电保护和过压充电保护，因此该锂电池存在很大的安全隐患。

（三）产品功能缺失：祼电池，无BMS相关功能防护，及外壳撞击防护措施，裸电池容易被碰撞而出现热失控的风险。

六、总体定制方案

1、设计思路

加上BMS锂电池管理系统和外壳，减少锂电池安全。另外BMS管理系统本方案遵循“氢主电、锂缓冲、智能管”的总体思路：氢燃料电池作为主能源承担稳态巡航发电，智能锂电池包作为缓冲与补充能源承担瞬时功率与能量调节，智能BMS与能量管理控制器（EMS）负责状态感知、功率分配与安全兜底，形成“感知—决策—执行—保护”闭环。

与“简单把电池换大”的思路不同，本方案的核心价值在于让两种能源各司其职：电堆始终工作在高效功率区间以降低氢耗，锂电包只在需要时出力、其余时间补能待命，从系统层面同时优化续航、机动性与寿命。

2、加装BMS电池管理系统

建议加上BMS锂电池管理系统，以减少锂电池在无人机充电过程中的安全风险。其主要功能包括：

表3  BMS保护板主要功能

3、加锂电池外壳

建议加上锂电池外壳，降低电池在使用过程中的撞击伤害，同时提高电池使用体验感。采用碳纤维/铝蜂窝复合外壳与模组化插拔设计，减少结构件冗余，实现实际轻量化。

4、电芯的选择

（1）电芯采用了25Ah、倍率15C的钴酸锂电池。

（2）电芯尺寸：鉴于电池散热考虑，我们选择偏于正方形的规格的电芯。

九、案例价值总结

本案例通过“智能BMS＋轻量化外壳＋高倍率电芯选型”的组合定制，帮助客户把原本无保护的18S裸电池，升级为具备充电限流/过压保护、主动均衡、SOC检测、预充、放电限流、低温预热及CAN通信等能力的智能锂电池包，从源头上化解了氢燃混动架构下的反向充电、防打火等现象，另外降低热失控风险，提升了整机的作业能力、电池使用寿命和安全底线，并兼顾了轻量化与防护体验。