Como usar o BMS em baterias de drones?

O “Smart Heart Manager” dos Drones: Estratégias de Emparelhamento de Placas BMS e Aplicações Principais

No mundo dos drones, oBateriaO conselho do Sistema de Gestão (BMS) desempenha um papel crucial. Como você pode emparelhar e aplicar corretamente uma placa BMS para o seu drone? Este artigo fornecerá uma análise aprofundada.

I. O que é uma placa BMS? Por que é indispensável?

Simplificando, uma placa BMS é uma placa de circuito incorporada em um dispositivo inteligentebateria. Ele monitora e gerencia a “saúde” das baterias de lítio (normalmente baterias LiPo).

Monitoramento: Rastreamento em tempo real de tensões de células individuais, correntes gerais de carga/descarga e temperaturas.

Gerenciamento: Garante tensões de célula consistentes em todo o pacote por meio da funcionalidade de balanceamento, evitando o efeito de “elo mais fraco”.

Proteção: Fornece proteção contra sobrecarga, descarga excessiva, sobrecorrente, curto-circuito e superaquecimento - a linha de vida que evita incêndios, explosões ou danos permanentes à bateria.

Sinalização: comunica-se com controladores de voo e estações terrestres por meio de interfaces como CAN, SMBus ou I2C para relatar dados críticos, como capacidade restante e status de integridade.

Sem um BMS, a bateria do seu drone é como um circuito elétrico doméstico sem fusíveis ou medidores – perigoso e incontrolável.

II. Como selecionar uma placa BMS para o seu drone?

A seleção de uma placa BMS requer adaptá-la às necessidades específicas do seu drone. Considere estas quatro dimensões principais:

1. Baseado na arquitetura da bateria: Contagem S e Contagem P

Contagem S: Refere-se ao número de células conectadas em série dentro da bateria, determinando diretamente a tensão total.

Número de células paralelas (P): Refere-se ao número de células conectadas em paralelo, afetando a capacidade total e a capacidade de descarga da bateria. O BMS deve suportar a maior corrente de descarga contínua resultante da conexão paralela.

Estratégia de correspondência: Ao selecionar um BMS, ele deve corresponder perfeitamente à contagem S da bateria. Escolha um BMS com classificação de corrente apropriada com base na corrente máxima estimada a partir da contagem P.

2. Com base nos requisitos atuais: descarga contínua versus corrente de pico

Calcule a corrente exigida pelo seu drone sob carga máxima.

Estratégia de correspondência: O BMS selecionado deve ter classificações de descarga contínua e corrente de pico que excedam o requisito máximo calculado do drone, com uma margem de segurança de 20% a 30%. Usar um BMS classificado apenas para 30A em um drone que requer 60A acionará a proteção devido à sobrecarga, causando desligamento inesperado e falha.

3. Baseado em Requisitos Funcionais: Protocolos de Balanceamento e Comunicação

Função de balanceamento: Para drones de alto desempenho, o balanceamento passivo é padrão no BMS, prolongando a vida útil da bateria.

Protocolo de Comunicação: É a linguagem através da qual o BMS “se comunica” com o controlador de voo.

SMBus/I2C: Comum em drones de consumo, apresentando um protocolo simples.

CAN Bus: Preferido para drones industriais e comerciais, oferecendo forte resistência a interferências, longas distâncias de transmissão e confiabilidade excepcional.

Estratégia de correspondência: Certifique-se de que o protocolo de comunicação BMS seja compatível com o seu sistema de controlador de voo. A maioria dos controladores de vôo de código aberto suporta barramento CAN, tornando-o a escolha mais recomendada.

4. Considerações sobre tamanho e peso: layout do espaço

Os drones são extremamente sensíveis às restrições de peso e espaço.

Estratégia de correspondência: Priorizar soluções BMS altamente integradas, compactas e leves. Deve ser posicionado de forma inteligente dentro da bateria para evitar comprimir as células ou adicionar peso excessivo.

III. Cenários práticos para placas BMS em aplicações de drones

1. Drones para fotografia aérea de consumo:

Emparelhamento: Normalmente usa baterias inteligentes encapsuladas e altamente integradas. O BMS interno geralmente é 4S ou 6S, apresentando funções de proteção abrangentes e cálculo preciso de capacidade, comunicando-se com o controlador de vôo por meio de protocolos dedicados.

Aplicação: Os usuários podem visualizar os níveis de bateria dupla com precisão de porcentagem em tempo real por meio de um aplicativo ou controle remoto, desfrutando de gerenciamento seguro de carga e descarga.

2. Drones de aplicação de nível industrial (levantamento, inspeção, proteção de culturas):

Configuração: Devido à longa duração da missão e às cargas úteis pesadas, esses drones normalmente empregam baterias de alta capacidade com altas taxas de descarga. O BMS deve ser de nível industrial, suportando comunicação por barramento CAN, com capacidades robustas de balanceamento e uma ampla faixa de temperatura operacional.

Aplicações:

Previsão precisa do tempo restante de voo: Durante as inspeções que duram várias horas, o controlador de voo usa dados BMS recebidos da estação terrestre para prever com precisão o alcance restante do voo, garantindo o retorno seguro à base.

Diagnóstico da integridade da bateria: os dados registrados pelo BMS permitem a análise da degradação da bateria, facilitando a manutenção preditiva para substituir as baterias antes que o desempenho caia para níveis perigosos.

Gerenciamento de bateria de drones de proteção de culturas: Para operações contínuas de alta intensidade, o balanceamento do BMS é fundamental para maximizar a utilização de cada célula, prolongar a vida útil de toda a bateria e reduzir custos operacionais.

3. Drones de corrida:

Emparelhamento: Os drones de corrida buscam relações extremas de potência/peso, normalmente usando baterias 4S ou 6S de alta taxa. A seleção do BMS prioriza resistência interna ultrabaixa e capacidade de descarga excepcional, às vezes sacrificando alguns recursos de proteção para redução de peso.

Aplicação: A principal tarefa do BMS é fornecer saída de corrente livre de gargalos, mantendo o equilíbrio da célula durante manobras agressivas, garantindo que a potência não se degrade durante corridas que duram apenas alguns minutos.

4. Resumo e recomendações

Selecionar um BMS para o seu drone é um ato de equilíbrio técnico entre desempenho, segurança, longevidade e custo.

Abordagem para iniciantes: Escolha um BMS que corresponda à classificação S da sua bateria, com ampla margem de corrente e recursos básicos de proteção/balanceamento.

Aplicações Profissionais: Priorize a confiabilidade selecionando BMS de nível industrial com comunicação por barramento CAN. Aproveite seus dados para otimizar as operações e manutenção da frota.

Resumindo

Embora compacta, a placa BMS serve como núcleo inteligente do sistema de energia de um drone. O emparelhamento e utilização adequados não apenas aumentam a segurança do vôo, mas também estendem a vida útil e a eficiência operacional do seu drone. Ao planejar sua próxima solução de energia para drones, dê a esse “gerenciador inteligente de coração” a atenção que ele merece.