จะใช้ BMS กับแบตเตอรี่โดรนได้อย่างไร?

“ผู้จัดการหัวใจอัจฉริยะ” ของโดรน: กลยุทธ์การจับคู่บอร์ด BMS และแอปพลิเคชันหลัก

ในโลกของโดรนนั้นแบตเตอรี่คณะกรรมการระบบการจัดการ (BMS) มีบทบาทสำคัญ คุณจะจับคู่และใช้บอร์ด BMS สำหรับโดรนของคุณได้อย่างถูกต้องได้อย่างไร? บทความนี้จะให้การวิเคราะห์เชิงลึก

I. คณะกรรมการ BMS คืออะไร? เหตุใดจึงขาดไม่ได้?

พูดง่ายๆ ก็คือบอร์ด BMS นั้นเป็นแผงวงจรที่ฝังอยู่ภายในสมาร์ทแบตเตอรี่- จะตรวจสอบและจัดการ "สุขภาพ" ของชุดแบตเตอรี่ลิเธียม (โดยทั่วไปคือแบตเตอรี่ LiPo)

การตรวจสอบ: การติดตามแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์แบบเรียลไทม์ กระแสประจุ/การปล่อยประจุโดยรวมของแพ็ค และอุณหภูมิ

การจัดการ: รับประกันแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ที่สม่ำเสมอทั่วทั้งแพ็คผ่านฟังก์ชันการปรับสมดุล เพื่อป้องกันผลกระทบ "จุดอ่อนที่สุด"

การป้องกัน: ให้การป้องกันการชาร์จไฟเกิน การคายประจุเกิน กระแสไฟเกิน การลัดวงจร และความร้อนสูงเกินไป ซึ่งเป็นเส้นชีวิตที่ป้องกันไฟไหม้แบตเตอรี่ การระเบิด หรือความเสียหายถาวร

การส่งสัญญาณ: สื่อสารกับผู้ควบคุมการบินและสถานีภาคพื้นดินผ่านอินเทอร์เฟซ เช่น CAN, SMBus หรือ I2C เพื่อรายงานข้อมูลสำคัญ เช่น ความจุที่เหลืออยู่และสถานะสุขภาพ

หากไม่มี BMS แบตเตอรี่โดรนของคุณก็เหมือนกับวงจรไฟฟ้าในบ้านที่ไม่มีฟิวส์หรือมิเตอร์ ซึ่งเป็นอันตรายและควบคุมไม่ได้

ครั้งที่สอง จะเลือกบอร์ด BMS สำหรับโดรนของคุณได้อย่างไร

การเลือกบอร์ด BMS จำเป็นต้องปรับแต่งให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของโดรนของคุณ พิจารณามิติสำคัญสี่ประการเหล่านี้:

1. ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมชุดแบตเตอรี่: จำนวน S และจำนวน P

จำนวน S: หมายถึงจำนวนเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมภายในก้อนแบตเตอรี่ ซึ่งกำหนดแรงดันไฟฟ้ารวมโดยตรง

จำนวนเซลล์ขนาน (P): หมายถึงจำนวนเซลล์ที่เชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งส่งผลต่อความจุรวมและความสามารถในการคายประจุของแบตเตอรี่ BMS จะต้องทนต่อกระแสคายประจุต่อเนื่องที่สูงขึ้นซึ่งเป็นผลมาจากการเชื่อมต่อแบบขนาน

กลยุทธ์การจับคู่: เมื่อเลือก BMS จะต้องตรงกับจำนวน S ของแบตเตอรี่อย่างสมบูรณ์ เลือก BMS ที่มีพิกัดกระแสที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากกระแสสูงสุดที่ประมาณไว้จากจำนวน P

2. ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดปัจจุบัน: การคายประจุอย่างต่อเนื่องเทียบกับกระแสสูงสุด

คำนวณกระแสไฟฟ้าที่โดรนของคุณต้องการภายใต้ภาระสูงสุด

กลยุทธ์การจับคู่: BMS ที่เลือกจะต้องมีการคายประจุอย่างต่อเนื่องและพิกัดกระแสสูงสุดเกินข้อกำหนดสูงสุดของโดรนที่คุณคำนวณไว้ โดยมีอัตราความปลอดภัย 20%-30% การใช้ BMS ที่ได้รับการจัดอันดับเฉพาะสำหรับ 30A บนโดรนที่ต้องการ 60A จะทำให้เกิดการป้องกันเนื่องจากการโอเวอร์โหลด ทำให้เกิดการปิดเครื่องและความผิดพลาดโดยไม่คาดคิด

3. ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านการทำงาน: โปรโตคอลการปรับสมดุลและการสื่อสาร

ฟังก์ชั่นการปรับสมดุล: สำหรับโดรนประสิทธิภาพสูง การปรับสมดุลแบบพาสซีฟเป็นมาตรฐานใน BMS ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

โปรโตคอลการสื่อสาร: นี่คือภาษาที่ BMS "สื่อสาร" กับตัวควบคุมการบิน

SMBus/I2C: พบได้ทั่วไปในโดรนระดับผู้บริโภค โดยมีโปรโตคอลที่เรียบง่าย

CAN Bus: เหมาะสำหรับโดรนอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ โดยให้ความต้านทานการรบกวนสูง ระยะการส่งสัญญาณที่ยาว และความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยม

กลยุทธ์การจับคู่: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าโปรโตคอลการสื่อสาร BMS เข้ากันได้กับระบบควบคุมการบินของคุณ ตัวควบคุมการบินแบบโอเพ่นซอร์สส่วนใหญ่รองรับ CAN บัส ทำให้เป็นตัวเลือกที่แนะนำมากที่สุด

4. การพิจารณาขนาดและน้ำหนัก: เค้าโครงพื้นที่

โดรนมีความไวอย่างยิ่งต่อข้อจำกัดด้านน้ำหนักและพื้นที่

กลยุทธ์การจับคู่: จัดลำดับความสำคัญของโซลูชัน BMS ที่บูรณาการ กะทัดรัด และน้ำหนักเบา ควรจัดตำแหน่งไว้ภายในก้อนแบตเตอรี่อย่างชาญฉลาดเพื่อหลีกเลี่ยงการบีบอัดเซลล์หรือเพิ่มน้ำหนักมากเกินไป

III. สถานการณ์จริงสำหรับบอร์ด BMS ในการใช้งานโดรน

1. โดรนถ่ายภาพทางอากาศสำหรับผู้บริโภค:

การจับคู่: โดยทั่วไปแล้วจะใช้แบตเตอรี่อัจฉริยะแบบห่อหุ้มที่มีการบูรณาการสูง BMS ภายในมักเป็นแบบ 4S หรือ 6S ซึ่งมีฟังก์ชันการป้องกันที่ครอบคลุมและการคำนวณความจุที่แม่นยำ การสื่อสารกับตัวควบคุมการบินผ่านโปรโตคอลเฉพาะ

การใช้งาน: ผู้ใช้สามารถดูระดับแบตเตอรี่คู่ได้อย่างแม่นยำเป็นเปอร์เซ็นต์แบบเรียลไทม์ผ่านแอพหรือรีโมทคอนโทรล เพลิดเพลินกับการจัดการการชาร์จและการคายประจุที่ปลอดภัย

2. โดรนสำหรับงานอุตสาหกรรม (การสำรวจ การตรวจสอบ การป้องกันพืชผล):

องค์ประกอบ: เนื่องจากระยะเวลาภารกิจที่ขยายออกไปและน้ำหนักบรรทุกที่หนัก โดรนเหล่านี้มักจะใช้ชุดแบตเตอรี่ความจุสูงและมีอัตราการคายประจุสูง BMS ต้องเป็นเกรดอุตสาหกรรม ซึ่งรองรับการสื่อสาร CAN บัส พร้อมความสามารถในการปรับสมดุลที่แข็งแกร่งและช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง

การใช้งาน:

การคาดการณ์เวลาเที่ยวบินที่เหลืออยู่อย่างแม่นยำ: ในระหว่างการตรวจสอบที่กินเวลาหลายชั่วโมง ผู้ควบคุมการบินจะใช้ข้อมูล BMS ที่ได้รับจากสถานีภาคพื้นดินเพื่อคาดการณ์ระยะการบินที่เหลืออยู่อย่างแม่นยำ เพื่อให้มั่นใจว่าจะกลับสู่ฐานได้อย่างปลอดภัย

การวินิจฉัยสภาพแบตเตอรี่: ข้อมูลที่บันทึกโดย BMS ช่วยให้สามารถวิเคราะห์การเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์เพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ก่อนที่ประสิทธิภาพจะลดลงสู่ระดับที่เป็นอันตราย

Crop Protection การจัดการแบตเตอรี่โดรน: สำหรับการดำเนินงานต่อเนื่องที่มีความเข้มข้นสูง การปรับสมดุล BMS เป็นสิ่งสำคัญเพื่อเพิ่มการใช้งานสูงสุดของแต่ละเซลล์ ยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ทั้งหมด และลดต้นทุนการดำเนินงาน

3. โดรนแข่ง:

การจับคู่: โดรนสำหรับแข่งขันใช้อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักขั้นสุดยอด โดยทั่วไปจะใช้แบตเตอรี่อัตราสูง 4S หรือ 6S การเลือก BMS จะจัดลำดับความสำคัญของความต้านทานภายในที่ต่ำเป็นพิเศษและความสามารถในการคายประจุที่ยอดเยี่ยม ซึ่งบางครั้งก็ต้องเสียสละคุณสมบัติการป้องกันบางอย่างเพื่อการลดน้ำหนัก

การประยุกต์ใช้: ภารกิจหลักของ BMS คือการส่งมอบกระแสไฟฟ้าที่ปราศจากปัญหาคอขวดในขณะที่รักษาสมดุลของเซลล์ในระหว่างการซ้อมรบที่ดุดัน รับรองว่ากำลังจะไม่ลดลงในระหว่างการแข่งขันที่กินเวลาเพียงไม่กี่นาที

IV. สรุปและข้อเสนอแนะ

การเลือก BMS สำหรับโดรนของคุณเป็นการดำเนินการที่สมดุลทางเทคนิคระหว่างประสิทธิภาพ ความปลอดภัย อายุการใช้งานที่ยาวนาน และต้นทุน

แนวทางสำหรับผู้เริ่มต้น: เลือก BMS ที่ตรงกับระดับ S ของแบตเตอรี่ของคุณ โดยมีระยะขอบกระแสไฟที่เพียงพอและคุณสมบัติการป้องกัน/การปรับสมดุลขั้นพื้นฐาน

การใช้งานระดับมืออาชีพ: จัดลำดับความสำคัญความน่าเชื่อถือโดยการเลือก BMS เกรดอุตสาหกรรมที่มีการสื่อสาร CAN บัส ใช้ประโยชน์จากข้อมูลเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานและการบำรุงรักษากลุ่มยานพาหนะ

โดยสรุป

แม้ว่าจะมีขนาดกะทัดรัด แต่บอร์ด BMS ก็ทำหน้าที่เป็นแกนหลักอัจฉริยะของระบบพลังงานของโดรน การจับคู่และใช้งานอย่างเหมาะสมไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความปลอดภัยในการบิน แต่ยังช่วยยืดอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของโดรนอีกด้วย เมื่อวางแผนโซลูชันพลังงานโดรนครั้งต่อไปของคุณ ให้ให้ความสนใจ “ผู้จัดการหัวใจอัจฉริยะ” นี้ตามที่สมควรได้รับ