Jak korzystać z BMS na bateriach dronów?

„Inteligentny menedżer serca” dronów: strategie parowania płyt BMS i podstawowe aplikacje

W świecie dronów,BateriaPłyta systemu zarządzania (BMS) odgrywa kluczową rolę. Jak prawidłowo sparować i zastosować tablicę BMS w swoim dronie? W tym artykule przedstawimy dogłębną analizę.

I. Czym jest tablica BMS? Dlaczego jest niezbędny?

Mówiąc najprościej, płyta BMS to płytka drukowana osadzona w inteligentnymbateria. Monitoruje i zarządza „stanem” akumulatorów litowych (zwykle akumulatorów LiPo).

Monitorowanie: śledzenie w czasie rzeczywistym napięć poszczególnych ogniw, całkowitych prądów ładowania/rozładowania pakietu i temperatur.

Zarządzanie: Zapewnia stałe napięcie ogniw w całym pakiecie poprzez funkcję równoważenia, zapobiegając efektowi „najsłabszego ogniwa”.

Ochrona: Zapewnia ochronę przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem, przetężeniem, zwarciem i przegrzaniem – ostatnią deską ratunku zapobiegającą pożarowi, eksplozji lub trwałemu uszkodzeniu akumulatora.

Sygnalizacja: komunikuje się z kontrolerami lotu i stacjami naziemnymi za pośrednictwem interfejsów takich jak CAN, SMBus lub I2C w celu raportowania krytycznych danych, takich jak pozostała pojemność i stan zdrowia.

Bez BMS bateria drona przypomina domowy obwód elektryczny bez bezpieczników i liczników – jest niebezpieczna i niekontrolowana.

II. Jak wybrać tablicę BMS dla swojego drona?

Wybór tablicy BMS wymaga dostosowania jej do konkretnych potrzeb Twojego drona. Rozważ te cztery kluczowe wymiary:

1. W oparciu o architekturę akumulatorów: liczba S i liczba P

Liczba S: odnosi się do liczby ogniw połączonych szeregowo w zestawie akumulatorowym, bezpośrednio określając całkowite napięcie.

Liczba ogniw równoległych (P): Odnosi się do liczby ogniw połączonych równolegle, wpływających na całkowitą pojemność akumulatora i zdolność rozładowywania. BMS musi wytrzymać wyższy ciągły prąd wyładowczy wynikający z połączenia równoległego.

Strategia dopasowania: Wybierając BMS, musi on idealnie pasować do liczby S akumulatora. Wybierz BMS o odpowiedniej wartości znamionowej prądu w oparciu o maksymalny prąd oszacowany na podstawie liczby P.

2. W oparciu o aktualne wymagania: ciągłe wyładowanie a prąd szczytowy

Oblicz prąd wymagany przez drona przy maksymalnym obciążeniu.

Strategia dopasowania: Wybrany BMS musi charakteryzować się parametrami znamionowymi ciągłego rozładowania i prądu szczytowego przekraczającymi obliczone maksymalne wymagania dotyczące drona, z marginesem bezpieczeństwa wynoszącym 20–30%. Używanie BMS o wartości znamionowej tylko 30 A na dronie wymagającym 60 A uruchomi ochronę z powodu przeciążenia, powodując nieoczekiwane wyłączenie i awarię.

3. W oparciu o wymagania funkcjonalne: protokoły równoważące i komunikacyjne

Funkcja równoważenia: W przypadku dronów o wysokiej wydajności równoważenie pasywne jest standardem w BMS, wydłużając żywotność akumulatora.

Protokół komunikacyjny: Jest to język, za pomocą którego BMS „komunikuje się” z kontrolerem lotu.

SMBus/I2C: Powszechnie stosowany w dronach klasy konsumenckiej, wyposażony w prosty protokół.

Magistrala CAN: preferowana dla dronów przemysłowych i komercyjnych, oferująca dużą odporność na zakłócenia, duże odległości transmisji i wyjątkową niezawodność.

Strategia dopasowania: Upewnij się, że protokół komunikacyjny BMS jest kompatybilny z systemem kontrolera lotu. Większość kontrolerów lotu typu open source obsługuje magistralę CAN, co czyni ją najbardziej zalecanym wyborem.

4. Względy dotyczące rozmiaru i wagi: Układ przestrzeni

Drony są niezwykle wrażliwe na ograniczenia związane z wagą i przestrzenią.

Dopasowana strategia: traktuj priorytetowo wysoce zintegrowane, kompaktowe i lekkie rozwiązania BMS. Należy go sprytnie umieścić w akumulatorze, aby uniknąć ściskania ogniw lub nadmiernego obciążania.

III. Praktyczne scenariusze dla tablic BMS w zastosowaniach dronów

1. Konsumenckie drony do fotografii lotniczej:

Parowanie: zazwyczaj wykorzystuje wysoce zintegrowane, zamknięte inteligentne baterie. Wewnętrzny BMS to często 4S lub 6S, wyposażony w kompleksowe funkcje zabezpieczające i precyzyjne obliczanie wydajności, komunikujący się z kontrolerem lotu za pomocą dedykowanych protokołów.

Zastosowanie: Użytkownicy mogą wyświetlać w czasie rzeczywistym poziomy naładowania baterii z dokładnością do procentu za pomocą aplikacji lub pilota, ciesząc się bezpiecznym zarządzaniem ładowaniem i rozładowaniem.

2. Drony do zastosowań przemysłowych (pomiar, inspekcja, ochrona upraw):

Konfiguracja: Ze względu na wydłużony czas trwania misji i duży ładunek, drony te zazwyczaj wykorzystują akumulatory o dużej pojemności i wysokim współczynniku rozładowania. BMS musi być klasy przemysłowej, obsługiwać komunikację poprzez magistralę CAN, posiadać solidne możliwości równoważenia i szeroki zakres temperatur roboczych.

Aplikacje:

Precyzyjne przewidywanie pozostałego czasu lotu: Podczas kilkugodzinnych inspekcji kontroler lotu wykorzystuje dane BMS otrzymane ze stacji naziemnej, aby dokładnie przewidzieć pozostały zasięg lotu, zapewniając bezpieczny powrót do bazy.

Diagnostyka stanu baterii: Dane rejestrowane w BMS umożliwiają analizę degradacji baterii, ułatwiając konserwację predykcyjną w celu wymiany baterii, zanim wydajność spadnie do niebezpiecznego poziomu.

Zarządzanie akumulatorami dronów do ochrony roślin: W przypadku ciągłych operacji o wysokiej intensywności równoważenie BMS ma kluczowe znaczenie, aby zmaksymalizować wykorzystanie każdego ogniwa, wydłużyć żywotność całego zestawu akumulatorów i obniżyć koszty operacyjne.

3. Drony wyścigowe:

Parowanie: Drony wyścigowe wykorzystują ekstremalne stosunki mocy do masy, zwykle wykorzystując akumulatory o dużej wydajności 4S lub 6S. Przy wyborze BMS priorytetem jest bardzo niski opór wewnętrzny i wyjątkowa zdolność rozładowania, czasami rezygnując z niektórych funkcji ochronnych na rzecz zmniejszenia masy.

Zastosowanie: Podstawowym zadaniem BMS jest dostarczanie prądu wyjściowego pozbawionego wąskich gardeł, przy jednoczesnym utrzymaniu równowagi ogniw podczas agresywnych manewrów, zapewniając, że moc nie spadnie podczas wyścigów trwających zaledwie minuty.

IV. Podsumowanie i zalecenia

Wybór BMS dla Twojego drona to kwestia technicznego balansowania pomiędzy wydajnością, bezpieczeństwem, długowiecznością i kosztami.

Podejście dla początkujących: wybierz BMS odpowiadający klasie S Twojego akumulatora, z dużym marginesem prądu i podstawowymi funkcjami ochrony/równoważenia.

Zastosowania profesjonalne: nadaj priorytet niezawodności, wybierając BMS klasy przemysłowej z komunikacją poprzez magistralę CAN. Wykorzystaj jego dane, aby zoptymalizować operacje i konserwację floty.

Podsumowując

Choć kompaktowa, płyta BMS służy jako inteligentny rdzeń systemu zasilania drona. Prawidłowe sparowanie i wykorzystanie go nie tylko zwiększa bezpieczeństwo lotu, ale także wydłuża żywotność i wydajność drona. Planując kolejne rozwiązanie w zakresie zasilania drona, poświęć temu „inteligentnemu menedżerowi serca” uwagę, na jaką zasługuje.