Comment les blocs-batteries LiPo pour drones sont-ils assemblés ? Guide de production étape par étape

Les cellules en poche LiPo sont largement utilisées dans les blocs-batteries pour drones et UAV, car elles permettent des conceptions de blocs flexibles tout en maintenant un poids relativement faible. Selon l'application, une batterie de drone peut également devoir supporter un courant de décharge élevé, des cycles de charge-décharge fréquents et différentes configurations série-parallèle.

La fabrication du bloc implique plus que la simple connexion de plusieurs cellules entre elles. Les cellules doivent d'abord être testées et appairées, puis préparées et soudées conformément à la conception du bloc. Après l'installation du BMS, du câblage et des autres composants, le bloc terminé passe par des tests électriques et un vieillissement par cycles de charge-décharge avant l'inspection finale.

Pour les entreprises qui mettent en place ou modernisent une ligne de production de batteries pour drones, la première étape consiste à comprendre comment ces processus s'enchaînent et quel équipement est nécessaire à chaque étape.

La sélection des équipements doit être basée sur la taille réelle des cellules en poche, la tension et la capacité du bloc, la configuration série-parallèle, le courant maximal, le matériau des languettes, le BMS et le volume de production requis.

De quel équipement a-t-on besoin pour assembler un bloc-batterie de drone ?

Une ligne de production semi-automatique de blocs-batteries en poche peut être divisée en plusieurs stations de production indépendantes.

1. Classification de capacité des cellules en poche

Avant le début de l'assemblage du bloc, les cellules en poche peuvent être chargées et déchargées afin de mesurer leur capacité réelle.

Les cellules issues du même lot de production ne sont pas toujours totalement identiques. La classification de capacité fournit des données de test qui peuvent être utilisées lors de la sélection des cellules pour un même bloc-batterie.

ACEY machine de classification de capacité des cellules de batteriepeut être configuré avec :

• 64 / 128 / 160 / 256 canaux
• Tension de charge : CC 0–4,5 V
• Tension de décharge : CC 4,5–2 V
• Options de courant : 20 A / 30 A / 40 A / 60 A
• Espacement des dispositifs personnalisé pour différentes tailles de cellules à poche

La plage de courant et la configuration des canaux sont sélectionnées selon les spécifications de la cellule et les exigences de production.

2. Tri de la tension et de la résistance interne

Après le classement de capacité, les cellules peuvent être vérifiées à nouveau pour la tension et la résistance interne.

À ce stade, les cellules présentant des caractéristiques électriques similaires sont regroupées avant l'assemblage du pack. Les cellules hors des limites définies peuvent être séparées dans le canal NG.

ACEY équipement de tri de cellules à pochepeut être configuré pour les tests, le classement et la collecte automatiques.

Les principales spécifications comprennent :

• Vitesse de tri : environ 8–10 PPM
• Utilisation de l'équipement : ≥95 %
• Jusqu'à 7 canaux de tri
• Configuration courante : 6 canaux OK + 1 canal NG
• Longueur de cellule : 50–170 mm
• Largeur de cellule : 20–100 mm
• Épaisseur de cellule : 4–20 mm
• Commande par ordinateur industriel
• Testeur de résistance interne en option
• Scanner de codes-barres en option

Les dispositifs peuvent également être changés ou personnalisés lorsque la même zone de production doit traiter plusieurs tailles de cellules à poche.

3. Découpe des languettes de la cellule à poche

Une fois les cellules classées et associées, les languettes positives et négatives peuvent devoir être découpées avant le soudage.

La longueur et la position des languettes sont déterminées par la structure du pack de batteries. Des dimensions de languettes cohérentes facilitent également le contrôle du positionnement des cellules et du soudage.

Machine de découpe de languettes de cellules à poche ACEY-PTC560couvre :

• Largeur de languette positive : 5–60 mm
• Largeur de languette négative : 5–60 mm
• Distance entre les centres des languettes : 12–150 mm
• Type de batterie : cellule à poche

Après la découpe des languettes, les cellules sont disposées selon la configuration série-parallèle requise et positionnées dans un dispositif pour l'étape d'assemblage suivante.

4. Connexion des cellules à poche

Le procédé de soudage est sélectionné selon les languettes des cellules, le matériau de connexion et la structure du pack de batteries.

Pour les packs de batteries à poche, ACEY peut fournir des solutions de soudage métallique par ultrasons et de soudage laser.

*Soudage par ultrasons

Machine de soudage métallique par ultrasonsutilise des vibrations mécaniques à haute fréquence combinées à une pression pour assembler les couches métalliques.

Pour la configuration indiquée dans cette solution de pack de batterie de drone, l'équipement peut être utilisé pour le soudage de deux couches d'un matériau en aluminium d'environ 0,2 mm ou en cuivre nickelé.

Le système prend en charge :

• Fréquence ultrasonique : 20 kHz ±200 Hz
• Puissance d'entrée maximale : 6000 VA
• Pression de soudage : 0,1–0,6 MPa
• Temps de soudage : environ 0,1–0,8 s
• Zone de soudage : environ 20 × 4 mm
• Modes de soudage par temps, énergie et segments

La sonotrode de soudage, le dispositif de fixation et les paramètres du procédé sont adaptés aux matériaux réels du client.

Le soudage laser est une autre option lorsque la languette et la structure de connexion conviennent à un procédé laser.

Machines de soudage laser de la série ACEY-LWMpour cette application sont disponibles avec :

• 1500 W
• 2000 W
• 3000 W

• Longueur d'onde laser de 1070 nm
• Mode de fonctionnement continu ou modulé
• Réglage de puissance de 0 à 100 %
• Fibre de 15 m
• Refroidissement par eau
• Course de soudage personnalisée

Pour l'un ou l'autre procédé de soudage, la combinaison de matériaux doit d'abord être vérifiée. Le matériau de la languette, l'épaisseur, le nombre de couches soudées, la conception du chevauchement et la zone de soudage influencent tous la configuration finale de l'équipement.

Lorsque la structure n'est pas encore définie, tester les languettes et les matériaux de connexion réels du client est le moyen le plus pratique de confirmer le procédé de soudage.

Soudage ultrasonique ou soudage laser : lequel doit être utilisé ?

La méthode de soudage doit être choisie en fonction de la structure réelle de la batterie plutôt qu'uniquement selon la puissance de la machine.

Pour la connexion directe des languettes d'une cellule en sachet, le soudage par ultrasons est généralement évalué en premier.

Le soudage laser peut être envisagé lorsque la structure languette-connecteur et la combinaison de matériaux sont mieux adaptées au traitement laser.

5. Installation et test du BMS

Après la connexion des cellules, le BMS peut être installé.

Le BMS fournit des fonctions de protection et de surveillance pour le pack batterie. Les conceptions de BMS intelligents peuvent également inclure une communication avec le drone ou le système externe.

Équipement de test BMS ACEYpeut être configuré pour les applications de BMS matériel et de BMS intelligent.

Les plages disponibles comprennent :

• Simulation de tension : 20S / 24S / 32S ou personnalisée
• Courant de protection contre la décharge excessive : 120–600 A
• Courant de charge maximal : 50–300 A
• Plage de réglage de tension : 500–5000 mV
• Plage de résistance : 0–999 mΩ
• Communication : UART / CAN / RS485

Pour un BMS intelligent, le protocole de communication doit être confirmé lors de la configuration du testeur.

Les tests du BMS et les tests du pack batterie fini sont deux étapes distinctes.

Le testeur BMS se concentre sur la carte de protection et ses fonctions. Le testeur complet de batterie est utilisé ensuite pour vérifier le pack batterie assemblé.

6. Assemblage du pack batterie et tests électriques

Après le soudage et l'installation du BMS, le câblage restant, les connecteurs, les matériaux d'isolation et les autres composants du pack peuvent être assemblés.

Le pack terminé est ensuite connecté à un testeur complet de batterie.

Pour la série ACEY-BIT, les configurations disponibles comprennent :

• Tension : 60 V / 100 V / 120 V / 150 V
• Résistance interne : 0–2000 mΩ
• Courant de charge : 30 A / 50 A / 100 A
• Courant de décharge : 120 A / 200 A / 300 A / 400 A / 500 A
• Temps de test de court-circuit : 0–2000 μs
• Délai de surintensité : 0–30 s
• NTC : 0–100 kΩ
• R1 : 0–100 kΩ

Les plages de tension et de courant du testeur doivent correspondre aux spécifications du pack fini.

Cela est particulièrement pertinent pour les batteries UAV à forte décharge. Une batterie peut ne pas avoir une tension de pack particulièrement élevée, mais son courant de décharge peut tout de même être beaucoup plus élevé que celui de nombreuses applications de batteries standard.

7. Vieillissement par charge-décharge

Après les tests électriques, les packs de batteries finis peuvent être transférés vers la station de vieillissement.

L'équipement de vieillissement fait passer le pack par des cycles de charge-décharge programmés. Les conditions de test peuvent être définies selon les exigences de production et de contrôle qualité propres au fabricant de batteries.

Machines de vieillissement de packs de batteries ACEY disponibles avec :

• Plages de tension de 60 V à 1650 V
• Courant de charge/décharge de 50 A à 1000 A
• 1 / 2 / 4 / 8 / 16 / 32 canaux
• Contrôle indépendant pour chaque canal
• Modes de charge CC, CV et CCCV
• Modes de décharge CD, CP et CR
• Précision : ±0,05 % FS + 0,05 % RD
• Jusqu'à 9999 étapes programmables
• Jusqu'à 9999 cycles
• Jusqu'à 10 niveaux de boucles imbriquées

Les conditions d'arrêt peuvent être programmées selon le temps, la tension, le courant, la capacité et d'autres paramètres de test.

Le programme de vieillissement, le nombre de cycles et les limites de réussite/échec sont généralement définis par le fabricant de batteries.

Flux complet de production d'un pack de batteries pour drone

Le flux de production complet peut être organisé comme suit :

1. Classification de la capacité des cellules
2. Tri de la tension et de la résistance interne
3. Appariement des cellules
4. Découpe des languettes des cellules en poche
5. Disposition des cellules et positionnement dans le dispositif de fixation
6. Soudage ultrasonique ou laser
7. Installation et test du BMS
8. Câblage, isolation et assemblage du pack de batteries
9. Test électrique du pack de batteries
10. Vieillissement par charge-décharge
11. Inspection finale

• Gaine thermorétractable
• Étiquetage
• Codage ou marquage
• Traitement des fils
• Installation des connecteurs
• Assemblage de l'isolation
• Assemblage du boîtier extérieur

Ces processus peuvent être ajoutés en fonction de la structure finale du pack plutôt que d'être fixes pour chaque ligne de production.

Quelles batteries de drone peuvent être produites avec ce processus ?

Le même processus peut être adapté aux packs de batteries en poche pour différentes applications d'UAV, notamment :

• Drones FPV
• Drones de course
• Drones de pulvérisation agricole
• Drones de photographie aérienne
• UAV de levé et de cartographie
• Drones d'inspection industrielle
• Drones de livraison
• UAV d'urgence et de sauvetage
• Autres packs de batteries en poche à forte décharge

L'application elle-même ne suffit pas pour sélectionner l'équipement.

Une batterie de drone de course 6S et une grande batterie de drone agricole, par exemple, peuvent avoir des tailles de cellules, des capacités, des exigences de courant et des structures de pack très différentes, même si toutes deux sont utilisées dans des drones.

Pour la sélection de l'équipement, la spécification de la batterie constitue le point de départ le plus utile.

Pourquoi utiliser une ligne d'assemblage semi-automatique ?

Une ligne semi-automatique modulaire est pratique lorsque plusieurs modèles de batteries sont produits dans la même usine ou lorsque le volume de production ne nécessite pas encore un système entièrement automatique.

Chaque processus utilise un équipement dédié, tandis que le chargement, le déchargement, le transfert des dispositifs de fixation et certains travaux d'assemblage peuvent rester manuels.

Cette configuration convient bien pour :

• Nouveaux projets de production de batteries de drone
• Fabrication en petits et moyens volumes
• Plusieurs modèles de batteries
• Développement de produits et production pilote
• Fabricants passant de l'assemblage manuel à une solution améliorée
• Production personnalisée de batteries pour UAV

Un autre avantage est que l'équipement peut être ajouté progressivement. Un fabricant qui dispose déjà d'un équipement de classement des cellules, par exemple, peut configurer uniquement les sections de tri, de soudage, de test ou de vieillissement qui manquent sur la ligne actuelle.

Quelles informations sont nécessaires pour configurer la ligne ?

Pour configurer correctement l'équipement, les spécifications de la batterie doivent d'abord être confirmées.

Les informations les plus utiles comprennent :

• Dimensions de la cellule en poche — longueur × largeur × épaisseur
• Tension nominale de la cellule
• Capacité de la cellule
• Chimie de la batterie
• Configuration série-parallèle — telle que 6S1P ou 6S2P
• Tension du pack de batteries fini
• Capacité du pack fini
• Courant de charge maximal
• Courant de décharge maximal
• Matériaux des languettes positives et négatives
• Largeur et épaisseur des languettes
• Type de BMS
• Protocole de communication, si un BMS intelligent est utilisé
• Production requise
• Méthode de soudage préférée, si elle a déjà été décidée
• Dessin du bloc-batterie, dessin de cellule ou photos d'échantillons

Ces détails sont utilisés pour confirmer les dispositifs de fixation, les plages de testeurs, le processus de soudage et les autres configurations d'équipement.

Si le processus de soudage n'a pas encore été finalisé, des échantillons réels de cellules et de languettes peuvent également être utilisés pour l'évaluation du processus.

Équipements ACEY pour l'assemblage de blocs-batteries LiPo pour drones

ACEY fournit des équipements pour les principales étapes de production de blocs-batteries UAV à cellules en poche, du classement et du tri des cellules à la préparation des languettes, au soudage, au test du BMS, au test des blocs finis et au vieillissement charge-décharge.

La ligne de production peut être équipée de :

• Machines de classement de capacité des cellules de batterie
• Machines de tri de cellules en poche
• Machines de découpe des languettes de cellules en poche
• Machines de soudage ultrasonique des métaux
• Machines de soudage laser
• Systèmes de test BMS
• Testeurs complets de batteries
• Machines de vieillissement de blocs-batteries

Les dispositifs de fixation, les plages de test, les outils de soudage et les agencements des postes de travail peuvent être configurés en fonction de la batterie réelle au lieu d'utiliser une configuration fixe pour chaque projet.

Si vous prévoyez une ligne d'assemblage de blocs-batteries LiPo pour drones, envoyez-nous les spécifications des cellules en poche, la tension et la capacité du bloc, la configuration série-parallèle, le courant maximal de charge/décharge, les informations sur les languettes, les détails du BMS et la production requise. Avec ces détails, ACEY peut recommander l'équipement et la configuration du processus adaptés à votre bloc-batterie.

*Quel type de cellules cette ligne de blocs-batteries pour drones peut-elle traiter ?