Як використовувати BMS на акумуляторах дронів?

«Розумний серцевий менеджер» дронів: стратегії сполучення плат BMS та основні програми

У світі дронів,АкумуляторПлата системи управління (BMS) відіграє вирішальну роль. Як правильно підключити та застосувати плату BMS для вашого дрона? Ця стаття надасть поглиблений аналіз.

I. Що таке BMS Board? Чому він незамінний?

Простіше кажучи, плата BMS — це друкована плата, вбудована в смартакумулятор. Він відстежує та керує «справністю» літієвих акумуляторів (як правило, LiPo акумуляторів).

Моніторинг: відстеження в режимі реального часу напруги окремих елементів, загального струму заряду/розряду акумулятора та температури.

Управління: забезпечує постійну напругу в елементах у всьому блоку за допомогою функції балансування, запобігаючи ефекту «найслабшої ланки».

Захист: забезпечує захист від перезаряду, надмірного розряду, перевантаження по струму, короткого замикання та перегріву — рятувальна лінія, що запобігає пожежі, вибуху або незворотному пошкодженню батареї.

Сигналізація: зв’язок із польотними диспетчерами та наземними станціями через такі інтерфейси, як CAN, SMBus або I2C, щоб повідомляти важливі дані, такі як залишок ємності та стан справності.

Без BMS акумулятор вашого дрона подібний до домашнього електричного кола без запобіжників чи лічильників — небезпечний і неконтрольований.

II. Як вибрати плату BMS для вашого дрона?

Щоб вибрати дошку BMS, її потрібно адаптувати до конкретних потреб вашого дрона. Розглянемо ці чотири ключові параметри:

1. На основі архітектури акумуляторної батареї: S Count і P Count

S Count: Відноситься до кількості елементів, з’єднаних послідовно всередині акумуляторної батареї, що безпосередньо визначає загальну напругу.

Кількість паралельних елементів (P): Відноситься до кількості паралельно з’єднаних елементів, що впливає на загальну ємність і здатність до розряду батареї. BMS має витримувати більший безперервний струм розряду, що виникає в результаті паралельного з’єднання.

Стратегія відповідності: Вибираючи BMS, вона повинна ідеально відповідати кількості S батареї. Виберіть BMS з відповідним номінальним струмом на основі максимального струму, оціненого за підрахунком P.

2. Виходячи з поточних вимог: безперервний розряд проти пікового струму

Розрахуйте силу струму, необхідну для вашого дрона при максимальному навантаженні.

Відповідна стратегія: вибраний BMS повинен мати безперервний розряд і номінальний піковий струм, що перевищує розраховану максимальну вимогу до дрона, із запасом надійності 20%-30%. Використання BMS, розрахованого лише на 30 А, на дроні, який потребує 60 А, призведе до спрацьовування захисту через перевантаження, що спричинить несподіване відключення та збій.

3. На основі функціональних вимог: протоколи балансування та зв’язку

Функція балансування: для високопродуктивних дронів пасивне балансування є стандартним у BMS, подовжуючи термін служби акумуляторної батареї.

Протокол зв’язку: це мова, за допомогою якої BMS «спілкується» з диспетчером польоту.

SMBus/I2C: поширений у дронах споживчого класу з простим протоколом.

Шина CAN: краща для промислових і комерційних безпілотних літальних апаратів, що забезпечує сильну стійкість до перешкод, великі відстані передачі даних і виняткову надійність.

Стратегія відповідності: переконайтеся, що протокол зв’язку BMS сумісний із системою керування польотом. Більшість контролерів польоту з відкритим кодом підтримують шину CAN, що робить її найбільш рекомендованим вибором.

4. Розмір і вага: Розташування простору

Дрони надзвичайно чутливі до обмежень ваги та простору.

Стратегія відповідності: віддавайте пріоритет високоінтегрованим, компактним і легким рішенням BMS. Його слід грамотно розташувати всередині акумуляторної батареї, щоб уникнути стиснення елементів або збільшення ваги.

III. Практичні сценарії для плат BMS у додатках безпілотників

1. Споживчі дрони для аерофотозйомки:

Сполучення: зазвичай використовуються інкапсульовані інтелектуальні батареї з високою інтеграцією. Внутрішня BMS часто має 4S або 6S, має комплексні функції захисту та точний розрахунок пропускної здатності, зв’язуючись із контролером польоту за допомогою спеціальних протоколів.

Додаток: користувачі можуть переглядати подвійний рівень заряду батареї з точністю до відсотка в режимі реального часу за допомогою програми або пульта дистанційного керування, насолоджуючись безпечним керуванням зарядкою та розрядкою.

2. Безпілотники промислового класу (зйомка, інспекція, захист рослин):

Конфігурація: завдяки збільшеній тривалості місії та великому корисному навантаженню ці дрони зазвичай використовують акумуляторні батареї високої ємності з високою швидкістю розряду. BMS має бути промислового рівня, підтримувати зв’язок по шині CAN, мати надійні можливості балансування та широкий діапазон робочих температур.

Застосування:

Точне прогнозування залишкового часу польоту: під час перевірок, що тривають кілька годин, диспетчер польотів використовує дані BMS, отримані від наземної станції, щоб точно прогнозувати дальність польоту, що залишилася, забезпечуючи безпечне повернення на базу.

Діагностика стану батареї: дані, зареєстровані BMS, дозволяють аналізувати погіршення якості батареї, полегшуючи прогнозне обслуговування для заміни батарей до того, як продуктивність знизиться до небезпечного рівня.

Управління батареєю дрона Crop Protection: для високоінтенсивної безперервної роботи балансування BMS має вирішальне значення для максимального використання кожного елемента, подовження терміну служби всієї батареї та зниження експлуатаційних витрат.

3. Гоночні дрони:

Сполучення: гоночні дрони прагнуть до екстремального співвідношення потужності та ваги, як правило, з використанням високопродуктивних акумуляторів 4S або 6S. Вибір BMS надає перевагу наднизькому внутрішньому опору та винятковій розрядній здатності, іноді жертвуючи деякими функціями захисту заради зменшення ваги.

Застосування: Основним завданням BMS є забезпечення вихідного струму без вузьких місць, одночасно зберігаючи баланс елемента під час агресивних маневрів, гарантуючи, що потужність не знижується під час перегонів, що тривають лічені хвилини.

IV. Резюме та рекомендації

Вибір BMS для вашого дрона — це технічний баланс між продуктивністю, безпекою, довговічністю та ціною.

Підхід для початківців: виберіть BMS, що відповідає S-рейтингу вашої батареї, із достатнім запасом струму та основними функціями захисту/балансування.

Професійні програми: віддайте пріоритет надійності, вибравши BMS промислового класу з комунікацією по шині CAN. Використовуйте його дані для оптимізації роботи та обслуговування автопарку.

Підсумовуючи

Незважаючи на компактність, плата BMS служить інтелектуальним ядром системи живлення дрона. Правильне підключення та використання не тільки підвищує безпеку польоту, але й подовжує термін експлуатації та ефективність вашого дрона. Плануючи своє наступне рішення для живлення дрона, приділіть цьому «інтелектуальному серцевому менеджеру» увагу, на яку він заслуговує.