การออกแบบ BMS อัจฉริยะสำหรับชุด Drone LiPo: การตรวจวัดทางไกล การป้องกัน และการอัปเดต OTA

A ระบบการจัดการแบตเตอรี่เคยหมายถึงสิ่งหนึ่ง: ป้องกันไม่ให้เซลล์ติดไฟ นั่นยังคงอยู่ในรายการ แต่สำหรับการใช้งาน UAV ทางอุตสาหกรรม วงจรป้องกันขั้นพื้นฐานยังไม่เพียงพออีกต่อไป

การใช้งานโดรนสมัยใหม่ต้องการฮาร์ดแวร์ที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น ผู้จัดการกองยานพาหนะต้องการข้อมูลแบตเตอรี่ที่ใช้งานอยู่กลางเที่ยวบิน วิศวกรต้องการตรรกะการป้องกันที่ตอบสนองต่อสภาวะในโลกแห่งความเป็นจริง ไม่ใช่แค่เกณฑ์คงที่ และเมื่อเฟิร์มแวร์ BMS เติบโต ความสามารถในการพุชการอัปเดตไปยังแพ็คที่ใช้งานโดยไม่ต้องดึงออกจากบริการก็กลายเป็นข้อได้เปรียบในการปฏิบัติงานอย่างแท้จริง

ต่อไปนี้คือรายละเอียดการทำงานของสิ่งที่จะนำไปสู่การออกแบบ BMS อัจฉริยะสำหรับชุด LiPo ของโดรน และเหตุใดแต่ละเลเยอร์จึงมีความสำคัญ

การวัดและส่งข้อมูลทางไกล: การพูดคุยเรื่องแบตเตอรี่

งานแรกของ smart BMS คือการรวบรวมข้อมูล การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าระดับเซลล์เป็นรากฐาน คุณต้องอ่านค่าเซลล์แต่ละเซลล์ ไม่ใช่แค่แรงดันไฟฟ้าแพ็ค LiPo Pack หกเซลล์สามารถแสดงแรงดันไฟฟ้ารวมที่ดีในขณะที่ซ่อนเซลล์ที่อ่อนแอเซลล์หนึ่งที่จะโค้งงอภายใต้ภาระ

นอกเหนือจากแรงดันไฟฟ้าแล้ว BMS ที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดีควรรายงาน:

สถานะการชาร์จ (SoC) — คำนวณจากการนับคูลอมบ์บวกกราฟแรงดันไฟฟ้า ไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

สภาวะสุขภาพ (SoH) — ได้มาจากการติดตามการจางของความจุข้ามรอบ

อุณหภูมิ — ตามหลักการแล้วจากจุดเซ็นเซอร์หลายจุดทั่วทั้งชุด ไม่ใช่แค่ตัวเครื่อง

การดึงปัจจุบัน — แบบเรียลไทม์และบันทึกไว้ มีประโยชน์สำหรับการวินิจฉัยปัญหาเฟรมเครื่องบินหรือน้ำหนักบรรทุก

จำนวนรอบ — ต่อแพ็ค บันทึกโดยอัตโนมัติ

ข้อมูลนี้จะสตรีมไปยังตัวควบคุมการบินผ่าน CAN บัสหรือ UART และแสดงอยู่ในซอฟต์แวร์สถานีภาคพื้นดิน สำหรับการดำเนินงานของกลุ่มยานพาหนะ ระบบจะป้อนเข้าสู่แดชบอร์ดสภาพแบตเตอรี่ซึ่งจะแจ้งว่าแพ็คใกล้จะสิ้นสุดการให้บริการก่อนที่จะกลายเป็นเหตุการณ์ภาคสนาม

ชั้นการวัดและส่งข้อมูลทางไกลคือสิ่งที่เปลี่ยนแบตเตอรี่ LiPo จากแหล่งพลังงานให้เป็นสินทรัพย์ที่มีประวัติการบริการที่บันทึกไว้

การป้องกัน: ที่ซึ่งลอจิกอาศัยอยู่

การออกแบบการป้องกันใน BMS ของโดรนต้องสร้างสมดุลระหว่างความปลอดภัยกับการใช้งานจริง การป้องกันที่ก้าวร้าวเกินไปกับเครื่องบินภาคพื้นดินโดยไม่จำเป็น การป้องกันที่อนุญาตเกินไปจะทำให้ฮาร์ดแวร์เสื่อมถอยหรือล้มเหลว

การป้องกันหลักในการออกแบบ UAV BMS ที่จริงจัง:

แรงดันไฟฟ้าเกิน / แรงดันตกต่ำ — การตัดระดับเซลล์ ไม่ใช่ระดับแพ็ค ทริกเกอร์เมื่อเซลล์ใดเซลล์หนึ่งชนเพดานหรือพื้นที่กำหนดไว้ สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถต่อรองได้

กระแสเกิน — ทั้งเกณฑ์ต่อเนื่องและจุดสูงสุด โดรนอุตสาหกรรมที่ดึงกระแสไฟกระชากระหว่างการยกน้ำหนักบรรทุกหนักจำเป็นต้องมีพื้นที่ว่างด้านบน BMS จำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างของกำลังไฟที่ถูกต้องตามกฎหมายจากสภาวะข้อบกพร่อง

การป้องกันความร้อน — ค่าประจุและการคายประจุตามอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิของเซลล์สูงเกินขีดจำกัดที่กำหนด BMS จะลดกระแสที่มีอยู่ก่อนที่จะถึงจุดตัดแบบฮาร์ด สิ่งนี้มีประโยชน์มากกว่าการปิดเครื่องโดยตรง เพราะช่วยให้เครื่องบินลงจอดได้สำเร็จ แทนที่จะตัดกำลังทันที

การปรับสมดุลของเซลล์ — แบบพาสซีฟหรือแบบแอคทีฟ ทำงานระหว่างการชาร์จ เซลล์ที่ไม่สมดุลเป็นสาเหตุหลักของการย่อยสลาย LiPo ก่อนวัยอันควร BMS ที่ไม่สมดุลกำลังทิ้งวงจรชีวิตไว้บนโต๊ะ

การตรวจจับการลัดวงจร — ดำเนินการรวดเร็ว พร้อมตรรกะการกู้คืนเพื่อแยกแยะการลัดวงจรที่แท้จริงจากข้อผิดพลาดชั่วคราว

การป้องกันแต่ละรายการเหล่านี้ต้องมีการปรับเกณฑ์ ไม่ใช่ค่าเริ่มต้นที่คัดลอกมาจากการออกแบบอ้างอิง ลักษณะการทำงานของโดรนอุตสาหกรรม — น้ำหนักบรรทุก ระดับความสูงบิน ช่วงอุณหภูมิแวดล้อม — ควรเป็นตัวขับเคลื่อนการสอบเทียบ

การอัปเดต OTA: เฟิร์มแวร์ที่ไม่มีการหยุดทำงาน

นี่คือจุดที่การออกแบบ BMS อันชาญฉลาดแยกจากฮาร์ดแวร์รุ่นเก่า การอัพเดตเฟิร์มแวร์แบบ Over-the-air ช่วยให้สามารถแก้ไขเกณฑ์การป้องกัน อัลกอริธึมการปรับสมดุล และพารามิเตอร์การวัดและส่งข้อมูลทางไกลได้โดยไม่ต้องดึงแพ็กออกจากบริการ

สำหรับกองยานขนาดใหญ่ นี่เป็นสิ่งสำคัญ การอัพเดตเฟิร์มแวร์ BMS บนชุดห้าสิบชุดด้วยตนเองต้องใช้เวลาและทำให้เกิดความเสี่ยงในการจัดการ OTA จะส่งการอัปเดตผ่านดาต้าลิงค์ของโดรนหรือการเชื่อมต่อสถานีภาคพื้นดินระหว่างการชาร์จตามปกติ

เรื่องความปลอดภัยที่นี่ ไปป์ไลน์การอัปเดต OTA จำเป็นต้องมีแพ็คเกจเฟิร์มแวร์ที่ลงนามและการตรวจสอบเวอร์ชันเพื่อป้องกันการแก้ไขโดยไม่ได้รับอนุญาต โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการ UAV เชิงพาณิชย์หรือที่ได้รับการควบคุม

ไซแบตเตอรี่ เข้าใกล้การออกแบบ BMS อย่างไร

ไซแบตเตอรี่สร้างลิเธียมโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงและแบตเตอรี่ UAV ลิเธียมไอออนโซลิดสเตตพร้อมฮาร์ดแวร์ BMS อัจฉริยะในตัวที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานโดรนในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะ นั่นหมายถึงการวัดและส่งข้อมูลทางไกลระดับเซลล์ การป้องกันหลายชั้นที่ปรับเทียบแล้ว และสถาปัตยกรรม BMS ที่สร้างขึ้นเพื่อรองรับการอัปเดตเฟิร์มแวร์ตามความต้องการในการปฏิบัติงานที่เปลี่ยนแปลงไป

เป้าหมายไม่ใช่แค่แบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ เป็นแบตเตอรี่ที่สื่อสาร ป้องกันอย่างชาญฉลาด และคงกระแสไว้ตลอดอายุการใช้งาน