طراحی یک BMS هوشمند برای بسته‌های LiPo Drone: تله‌متری، حفاظت‌ها و به‌روزرسانی‌های OTA

A سیستم مدیریت باتریبه یک معنی استفاده می شود: نگه داشتن سلول ها از آتش گرفتن. این هنوز در لیست است، اما برای کاربردهای صنعتی پهپاد، مدار حفاظت اولیه دیگر کافی نیست.

عملیات مدرن پهپاد نیازمند سخت افزار هوشمندتر است. مدیران ناوگان اطلاعات باتری زنده در اواسط پرواز می خواهند. مهندسان به منطق حفاظتی نیاز دارند که به شرایط دنیای واقعی پاسخ دهد، نه فقط آستانه های ایستا. و همانطور که سیستم عامل BMS بالغ می شود، توانایی ارسال به روز رسانی به بسته های مستقر شده بدون خارج کردن آنها از سرویس به یک مزیت عملیاتی واقعی تبدیل شده است.

در اینجا یک تفکیک کاری از آنچه در طراحی یک BMS هوشمند برای بسته‌های پهپاد LiPo انجام می‌شود - و چرایی اهمیت هر لایه آورده شده است.

تله متری: صحبت از باتری

اولین کار یک BMS هوشمند جمع آوری داده است. پایش ولتاژ در سطح سلول پایه است - شما به خوانش سلولی جداگانه نیاز دارید، نه فقط ولتاژ بسته. یک بسته LiPo شش سلولی می تواند ولتاژ کل سالم را نشان دهد در حالی که یک سلول ضعیف را که تحت بار کمانش می کند پنهان می کند.

فراتر از ولتاژ، یک BMS به خوبی طراحی شده باید گزارش دهد:

حالت شارژ (SoC) - محاسبه شده از شمارش کولن به اضافه منحنی های ولتاژ، نه ولتاژ به تنهایی

وضعیت سلامت (SoH) - برگرفته از ردیابی محو شدن ظرفیت در طول چرخه ها

دما - به طور ایده آل از چندین نقطه حسگر در سراسر بسته، نه فقط محفظه

قرعه کشی کنونی - زمان واقعی و ثبت شده، مفید برای تشخیص مشکلات بدنه هواپیما یا بار

تعداد چرخه - در هر بسته، به طور خودکار ثبت شده است

این داده‌ها از طریق اتوبوس CAN یا UART به کنترل‌کننده پرواز منتقل می‌شوند و در نرم‌افزار ایستگاه زمینی ظاهر می‌شوند. برای عملیات ناوگان، به داشبوردهای سلامت باتری تغذیه می‌کند که بسته‌های پرچمی را که به پایان خدمت نزدیک می‌شوند، قبل از تبدیل شدن به حوادث میدانی نشان می‌دهند.

لایه تله متری چیزی است که باتری LiPo را از منبع تغذیه به دارایی با سابقه خدمات مستند تبدیل می کند.

حفاظت: جایی که منطق زندگی می کند

طراحی حفاظت در پهپاد BMS باید بین ایمنی و عملی بودن تعادل ایجاد کند. حفاظت هایی که هواپیماهای زمینی بیش از حد تهاجمی غیر ضروری هستند. حفاظت‌هایی که بیش از حد مجاز هستند باعث می‌شوند سخت‌افزار تنزل پیدا کند یا از کار بیفتد.

حفاظت های اصلی در هر طراحی BMS جدی پهپاد:

اضافه ولتاژ / کم ولتاژ - قطع در سطح سلول، نه در سطح بسته. هنگامی که هر سلول جداگانه به سقف یا کف تعریف شده برخورد می کند فعال می شود. اینها غیرقابل مذاکره هستند.

اضافه جریان - هم آستانه پیوسته و هم آستانه پیک. پهپادهای صنعتی که جریان موج را در حین بالابرهای بار سنگین می کشند به فضای سر نیاز دارند. BMS باید یک اسپایک توان قانونی را از یک وضعیت خطا تشخیص دهد.

حفاظت حرارتی - کاهش شارژ و دشارژ مبتنی بر دما. هنگامی که دمای سلول از یک حد تعریف شده بالاتر می رود، BMS جریان موجود را قبل از رسیدن به قطع سخت کاهش می دهد. این کار مفیدتر از خاموش کردن مستقیم است - به هواپیما اجازه می دهد فرود را کامل کند تا برق را به طور ناگهانی قطع کند.

تعادل سلولی - غیرفعال یا فعال، در حین شارژ کار می کند. سلول های نامتعادل یکی از دلایل اصلی تخریب زودرس لیپوماتیک است. یک BMS که متعادل نیست، چرخه زندگی را روی میز می گذارد.

تشخیص اتصال کوتاه - عملکرد سریع، با منطق بازیابی برای تشخیص اتصال کوتاه واقعی از یک خطای گذرا.

هر یک از این حفاظت‌ها به آستانه‌های تنظیم‌شده نیاز دارند، نه پیش‌فرض‌هایی که از طرح مرجع کپی شده باشند. مشخصات عملیاتی یک پهپاد صنعتی - وزن محموله، ارتفاع پرواز، محدوده دمای محیط - باید کالیبراسیون را هدایت کند.

به روز رسانی OTA: سیستم عامل بدون زمان خرابی

اینجاست که طراحی هوشمند BMS از سخت افزار قدیمی جدا می شود. به‌روزرسانی‌های میان‌افزاری بدون خارج کردن بسته‌ها از سرویس، اجازه می‌دهند آستانه‌های حفاظتی، الگوریتم‌های متعادل‌سازی و پارامترهای تله‌متری بازبینی شوند.

برای ناوگان بزرگ، این مهم است. به روز رسانی سیستم عامل BMS در پنجاه بسته به صورت دستی زمان می برد و ریسک مدیریت را معرفی می کند. OTA به روز رسانی را از طریق پیوند داده پهپاد یا اتصال ایستگاه زمینی در طول شارژ معمول انجام می دهد.

مسائل امنیتی اینجاست خطوط لوله به‌روزرسانی OTA به بسته‌های سفت‌افزار امضا شده و تأیید نسخه برای جلوگیری از تغییرات غیرمجاز نیاز دارند - به‌ویژه مربوط به عملیات تجاری یا کنترل‌شده پهپاد.

چگونه ZYEBATTERY به طراحی BMS نزدیک می شود

ZYEBATTERYباتری های لیتیوم پلیمری با کارایی بالا و باتری های لیتیوم یون پهپاد حالت جامد خود را با سخت افزار هوشمند BMS یکپارچه که به طور خاص برای کاربردهای پهپادهای صنعتی طراحی شده است، می سازد. این بدان معناست که تله متری در سطح سلول، حفاظت های چند لایه کالیبره شده، و معماری های BMS ساخته شده برای پشتیبانی از به روز رسانی سیستم عامل به عنوان نیازهای عملیاتی.

هدف فقط یک باتری نیست که کار کند. این باتری است که با هم ارتباط برقرار می کند، هوشمندانه محافظت می کند و در طول عمر کامل به کار خود ادامه می دهد.