Come utilizzare il BMS sulle batterie dei droni?

Lo “Smart Heart Manager” dei droni: strategie di accoppiamento delle schede BMS e applicazioni principali

Nel mondo dei droni, ilBatteriaIl consiglio del sistema di gestione (BMS) svolge un ruolo cruciale. Come puoi accoppiare e applicare correttamente una scheda BMS per il tuo drone? Questo articolo fornirà un'analisi approfondita.

I. Cos'è una scheda BMS? Perchè è Indispensabile?

In poche parole, una scheda BMS è un circuito integrato all'interno di una smartbatteria. Monitora e gestisce la "salute" dei pacchi batteria al litio (tipicamente batterie LiPo).

Monitoraggio: monitoraggio in tempo reale delle tensioni delle singole celle, delle correnti di carica/scarica complessive del pacco e delle temperature.

Gestione: garantisce tensioni di cella coerenti in tutto il pacco tramite funzionalità di bilanciamento, prevenendo l'effetto del "collegamento più debole".

Protezione: fornisce protezione da sovraccarico, scarica eccessiva, sovracorrente, cortocircuito e surriscaldamento: l'ancora di salvezza previene incendi, esplosioni o danni permanenti alla batteria.

Segnalazione: comunica con i controllori di volo e le stazioni di terra tramite interfacce come CAN, SMBus o I2C per segnalare dati critici come la capacità rimanente e lo stato di salute.

Senza BMS, la batteria del tuo drone è come un circuito elettrico domestico senza fusibili o misuratori: pericoloso e incontrollabile.

II. Come selezionare una scheda BMS per il tuo drone?

La selezione di una scheda BMS richiede l'adattamento alle esigenze specifiche del tuo drone. Considera queste quattro dimensioni chiave:

1. Basato sull'architettura del pacco batteria: conteggio S e conteggio P

Conteggio S: si riferisce al numero di celle collegate in serie all'interno del pacco batteria, determinando direttamente la tensione totale.

Numero di celle parallele (P): si riferisce al numero di celle collegate in parallelo, che influisce sulla capacità totale e sulla capacità di scarica della batteria. Il BMS deve resistere alla corrente di scarica continua più elevata derivante dal collegamento in parallelo.

Strategia di abbinamento: quando si seleziona un BMS, deve corrispondere perfettamente al conteggio S della batteria. Scegliere un BMS con una corrente nominale adeguata in base alla corrente massima stimata dal conteggio P.

2. In base ai requisiti attuali: scarica continua e corrente di picco

Calcola la corrente richiesta dal tuo drone sotto carico massimo.

Strategia di abbinamento: il BMS selezionato deve avere valori nominali di scarica continua e corrente di picco superiori al requisito massimo calcolato per il drone, con un margine di sicurezza del 20%-30%. L'utilizzo di un BMS valutato solo per 30 A su un drone che richiede 60 A attiverà la protezione a causa del sovraccarico, causando arresti e arresti imprevisti.

3. Basato sui requisiti funzionali: protocolli di bilanciamento e comunicazione

Funzione di bilanciamento: per i droni ad alte prestazioni, il bilanciamento passivo è standard nel BMS, prolungando la durata della batteria.

Protocollo di comunicazione: questo è il linguaggio attraverso il quale il BMS “comunica” con il controllore di volo.

SMBus/I2C: comune nei droni di livello consumer, caratterizzato da un protocollo semplice.

CAN Bus: preferito per droni industriali e commerciali, offre una forte resistenza alle interferenze, lunghe distanze di trasmissione ed eccezionale affidabilità.

Strategia di abbinamento: assicurati che il protocollo di comunicazione BMS sia compatibile con il tuo sistema di controllo di volo. La maggior parte dei controllori di volo open source supporta il bus CAN, rendendolo la scelta più consigliata.

4. Considerazioni su dimensioni e peso: disposizione dello spazio

I droni sono estremamente sensibili ai vincoli di peso e spazio.

Strategia di abbinamento: dare priorità a soluzioni BMS altamente integrate, compatte e leggere. Dovrebbe essere posizionato in modo intelligente all'interno del pacco batteria per evitare di comprimere le celle o aggiungere peso eccessivo.

III. Scenari pratici per schede BMS in applicazioni con droni

1. Droni per fotografia aerea di consumo:

Accoppiamento: in genere utilizza batterie intelligenti incapsulate e altamente integrate. Il BMS interno è spesso 4S o 6S, dotato di funzioni di protezione complete e calcolo preciso della capacità, comunicando con il controllore di volo tramite protocolli dedicati.

Applicazione: gli utenti possono visualizzare i livelli della doppia batteria con precisione percentuale in tempo reale tramite un'app o un telecomando, godendo di una gestione sicura della ricarica e dello scaricamento.

2. Droni per applicazioni di livello industriale (rilevamento, ispezione, protezione delle colture):

Configurazione: a causa della durata prolungata delle missioni e dei carichi utili pesanti, questi droni utilizzano in genere pacchi batteria ad alta capacità con tassi di scarica elevati. Il BMS deve essere di livello industriale, supportare la comunicazione bus CAN, con robuste capacità di bilanciamento e un ampio intervallo di temperature operative.

Applicazioni:

Previsione precisa del tempo di volo rimanente: durante le ispezioni che durano diverse ore, il controllore di volo utilizza i dati BMS ricevuti dalla stazione di terra per prevedere con precisione l'autonomia di volo rimanente, garantendo un ritorno sicuro alla base.

Diagnostica dello stato della batteria: i dati registrati nel BMS consentono l'analisi del degrado della batteria, facilitando la manutenzione predittiva per sostituire le batterie prima che le prestazioni scendano a livelli pericolosi.

Gestione della batteria del drone Crop Protection: per operazioni continue ad alta intensità, il bilanciamento del BMS è fondamentale per massimizzare l'utilizzo di ciascuna cella, estendere la durata dell'intera batteria e ridurre i costi operativi.

3. Droni da corsa:

Accoppiamento: i droni da corsa perseguono rapporti peso-potenza estremi, in genere utilizzando batterie ad alta velocità 4S o 6S. La selezione del BMS dà priorità alla resistenza interna ultrabassa e all'eccezionale capacità di scarico, talvolta sacrificando alcune caratteristiche di protezione per la riduzione del peso.

Applicazione: il compito principale del BMS è fornire un'uscita di corrente senza colli di bottiglia mantenendo l'equilibrio delle celle durante le manovre aggressive, garantendo che la potenza non si degradi durante le gare che durano solo pochi minuti.

IV. Riepilogo e raccomandazioni

Selezionare un BMS per il tuo drone è un atto di equilibrio tecnico tra prestazioni, sicurezza, longevità e costi.

Approccio per principianti: scegli un BMS corrispondente alla classificazione S della tua batteria, con ampio margine di corrente e funzionalità di protezione/bilanciamento di base.

Applicazioni professionali: dai priorità all'affidabilità selezionando BMS di livello industriale con comunicazione bus CAN. Sfrutta i suoi dati per ottimizzare le operazioni e la manutenzione della flotta.

In sintesi

Sebbene compatta, la scheda BMS funge da nucleo intelligente del sistema di alimentazione di un drone. L'abbinamento e l'utilizzo corretti non solo migliorano la sicurezza del volo, ma prolungano anche la durata operativa e l'efficienza del tuo drone. Quando pianifichi la tua prossima soluzione di alimentazione per droni, dai a questo "gestore del cuore intelligente" l'attenzione che merita.