چگونه از BMS روی باتری پهپادها استفاده کنیم؟

«مدیر قلب هوشمند» هواپیماهای بدون سرنشین: استراتژی‌های جفت‌سازی برد BMS و برنامه‌های اصلی

در دنیای پهپادها،باتریهیئت مدیره سیستم مدیریت (BMS) نقش مهمی ایفا می کند. چگونه می توانید به درستی یک برد BMS را برای پهپاد خود جفت و اعمال کنید؟ این مقاله یک تحلیل عمیق ارائه خواهد کرد.

I. برد BMS چیست؟ چرا ضروری است؟

به عبارت ساده، یک برد BMS یک برد مدار است که در یک اسمارت تعبیه شده استباتری. «سلامت» بسته‌های باتری لیتیومی (معمولاً باتری‌های LiPo) را کنترل و مدیریت می‌کند.

نظارت: ردیابی بی‌درنگ ولتاژهای سلولی، جریان‌های شارژ/دشارژ کلی بسته و دما.

مدیریت: از طریق عملکرد متعادل کننده، ولتاژ سلولی ثابت را در سراسر بسته تضمین می کند، و از اثر "ضعیف ترین پیوند" جلوگیری می کند.

حفاظت: محافظت در برابر شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد، جریان بیش از حد، اتصال کوتاه و گرمای بیش از حد را فراهم می کند - راه نجاتی که از آتش سوزی، انفجار یا آسیب دائمی باتری جلوگیری می کند.

سیگنالینگ: از طریق رابط هایی مانند CAN، SMBus یا I2C با کنترلرهای پرواز و ایستگاه های زمینی ارتباط برقرار می کند تا داده های حیاتی مانند ظرفیت باقی مانده و وضعیت سلامت را گزارش کند.

بدون BMS، باتری پهپاد شما مانند یک مدار الکتریکی خانه بدون فیوز یا متر است - خطرناک و غیرقابل کنترل.

II. چگونه یک برد BMS برای پهپاد خود انتخاب کنیم؟

انتخاب برد BMS مستلزم تطبیق آن با نیازهای خاص پهپاد شما است. این چهار بعد کلیدی را در نظر بگیرید:

1. بر اساس معماری بسته باتری: S Count و P Count

S Count: به تعداد سلول های متصل به صورت سری در بسته باتری اشاره دارد که مستقیماً ولتاژ کل را تعیین می کند.

تعداد سلول های موازی (P): به تعداد سلول های موازی متصل شده اشاره دارد که بر ظرفیت کل باتری و قابلیت تخلیه آن تأثیر می گذارد. BMS باید جریان تخلیه مداوم بالاتر ناشی از اتصال موازی را تحمل کند.

استراتژی تطبیق: هنگام انتخاب یک BMS، باید کاملاً با تعداد S باتری مطابقت داشته باشد. یک BMS با درجه جریان مناسب بر اساس حداکثر جریان برآورد شده از شمارش P انتخاب کنید.

2. بر اساس نیازهای فعلی: تخلیه مداوم در مقابل جریان اوج

جریان مورد نیاز پهپاد خود را تحت حداکثر بار محاسبه کنید.

استراتژی تطبیق: BMS انتخابی باید دارای دبی مداوم و درجه‌بندی جریان اوج بیش از حداکثر نیاز محاسبه‌شده هواپیمای بدون سرنشین شما باشد، با حاشیه ایمنی 20 تا 30 درصد. استفاده از یک BMS که فقط برای 30A درجه بندی شده است در پهپادی که به 60A نیاز دارد، حفاظت را به دلیل اضافه بار ایجاد می کند و باعث خاموش شدن و سقوط غیرمنتظره می شود.

3. بر اساس الزامات عملکردی: پروتکل های تعادل و ارتباط

عملکرد متعادل کننده: برای پهپادهای با عملکرد بالا، تعادل غیرفعال در BMS استاندارد است و طول عمر بسته باتری را افزایش می دهد.

پروتکل ارتباطی: این زبانی است که از طریق آن BMS با کنترل کننده پرواز "ارتباط" می کند.

SMBus/I2C: رایج در پهپادهای درجه یک مصرف کننده، دارای یک پروتکل ساده.

CAN Bus: برای پهپادهای صنعتی و تجاری ترجیح داده می‌شود، دارای مقاومت تداخلی قوی، فواصل انتقال طولانی و قابلیت اطمینان استثنایی است.

استراتژی تطبیق: اطمینان حاصل کنید که پروتکل ارتباطی BMS با سیستم کنترل پرواز شما سازگار است. اکثر کنترل‌کننده‌های پرواز منبع باز از CAN bus پشتیبانی می‌کنند و آن را به بهترین انتخاب تبدیل می‌کنند.

4. ملاحظات اندازه و وزن: چیدمان فضا

پهپادها نسبت به وزن و محدودیت فضا بسیار حساس هستند.

استراتژی تطبیق: راه حل های BMS بسیار یکپارچه، فشرده و سبک را اولویت بندی کنید. باید هوشمندانه در داخل بسته باتری قرار گیرد تا از فشرده شدن سلول ها یا اضافه کردن وزن بیش از حد جلوگیری شود.

III. سناریوهای عملی برای بردهای BMS در برنامه های پهپاد

1. پهپادهای عکاسی هوایی مصرفی:

جفت شدن: معمولاً از باتری های هوشمند بسیار یکپارچه و محصور شده استفاده می کند. BMS داخلی اغلب 4S یا 6S است که دارای عملکردهای حفاظتی جامع و محاسبه دقیق ظرفیت است و از طریق پروتکل های اختصاصی با کنترلر پرواز ارتباط برقرار می کند.

کاربرد: کاربران می توانند با استفاده از یک برنامه یا کنترل از راه دور، سطح باتری دوگانه را با دقت به درصد در زمان واقعی مشاهده کنند و از مدیریت شارژ و دشارژ ایمن لذت ببرند.

2. پهپادهای کاربردی درجه صنعتی (بررسی، بازرسی، حفاظت از محصولات):

پیکربندی: به دلیل طولانی شدن مدت ماموریت و بارهای سنگین، این پهپادها معمولاً از بسته‌های باتری با ظرفیت بالا با نرخ تخلیه بالا استفاده می‌کنند. BMS باید دارای درجه صنعتی باشد، از ارتباطات CAN bus پشتیبانی کند، با قابلیت های متعادل کننده قوی و محدوده دمای عملیاتی گسترده ای داشته باشد.

برنامه های کاربردی:

پیش‌بینی دقیق زمان باقیمانده پرواز: در طول بازرسی‌هایی که چند ساعت طول می‌کشد، کنترل‌کننده پرواز از داده‌های BMS دریافت‌شده از ایستگاه زمینی برای پیش‌بینی دقیق برد پرواز باقی‌مانده استفاده می‌کند و از بازگشت ایمن به پایگاه اطمینان می‌دهد.

تشخیص سلامت باتری: داده‌های ثبت‌شده در BMS، تجزیه و تحلیل تخریب باتری را امکان‌پذیر می‌کند و تعمیر و نگهداری پیش‌بینی‌شده را برای جایگزینی باتری‌ها قبل از کاهش عملکرد به سطوح خطرناک تسهیل می‌کند.

مدیریت باتری پهپاد محافظت از محصول: برای عملیات مداوم با شدت بالا، تعادل BMS برای به حداکثر رساندن استفاده از هر سلول، افزایش طول عمر کل بسته باتری و کاهش هزینه های عملیاتی بسیار مهم است.

3. هواپیماهای بدون سرنشین مسابقه ای:

جفت شدن: پهپادهای مسابقه‌ای نسبت‌های قدرت به وزن شدید را دنبال می‌کنند، معمولاً از باتری‌های 4S یا 6S با نرخ بالا استفاده می‌کنند. انتخاب BMS مقاومت داخلی بسیار کم و ظرفیت تخلیه استثنایی را در اولویت قرار می دهد و گاهی اوقات برخی از ویژگی های حفاظتی را برای کاهش وزن قربانی می کند.

کاربرد: وظیفه اصلی BMS ارائه خروجی جریان بدون گلوگاه در حالی که تعادل سلولی را در طول مانورهای تهاجمی حفظ می‌کند، تضمین می‌کند که قدرت در طول مسابقه‌هایی که فقط چند دقیقه طول می‌کشند کاهش نمی‌یابد.

IV. خلاصه و توصیه ها

انتخاب BMS برای پهپاد شما یک عمل متعادل کننده فنی بین عملکرد، ایمنی، طول عمر و هزینه است.

رویکرد مبتدی: BMS را انتخاب کنید که با رتبه S باتری شما مطابقت داشته باشد، با حاشیه جریان کافی و ویژگی‌های اساسی حفاظت/توازن.

کاربردهای حرفه ای: با انتخاب BMS درجه صنعتی با ارتباطات CAN باس، قابلیت اطمینان را اولویت بندی کنید. از داده های خود برای بهینه سازی عملیات و نگهداری ناوگان استفاده کنید.

به طور خلاصه

برد BMS اگرچه فشرده است، اما به عنوان هسته هوشمند سیستم قدرت پهپادها عمل می کند. جفت شدن و استفاده صحیح از آن نه تنها ایمنی پرواز را افزایش می دهد، بلکه طول عمر عملیاتی و کارایی پهپاد شما را نیز افزایش می دهد. هنگام برنامه‌ریزی راه‌حل بعدی انرژی پهپاد خود، به این «مدیر قلب هوشمند» توجهی را که شایسته آن است بدهید.