ドローンのバッテリーでBMSを使用するにはどうすればよいですか?

ドローンの「スマート ハート マネージャー」: BMS ボードのペアリング戦略とコア アプリケーション

ドローンの世界では、バッテリー管理システム (BMS) ボードは重要な役割を果たします。ドローンに BMS ボードを正しくペアリングして適用するにはどうすればよいですか?この記事では詳細な分析を提供します。

I. BMS ボードとは何ですか?なぜ不可欠なのでしょうか?

簡単に言うと、BMS ボードはスマート デバイスに組み込まれた回路基板です。バッテリー。リチウム バッテリー パック (通常は LiPo バッテリー) の「状態」を監視および管理します。

モニタリング: 個々のセルの電圧、パック全体の充電/放電電流、および温度をリアルタイムで追跡します。

管理: バランシング機能によりパック全体で一貫したセル電圧を確保し、「最弱リンク」効果を防ぎます。

保護: 過充電、過放電、過電流、短絡、過熱に対する保護を提供します。これはバッテリーの火災、爆発、永久的な損傷を防ぐための生命線です。

シグナリング: CAN、SMBus、I2C などのインターフェイスを介してフライト コントローラーや地上局と通信し、残存容量や健全性ステータスなどの重要なデータを報告します。

BMS がなければ、ドローンのバッテリーはヒューズやメーターのない家庭用電気回路のようなものとなり、危険で制御不能になります。

II.ドローン用の BMS ボードを選択するには?

BMS ボードを選択するには、ドローン固有のニーズに合わせて調整する必要があります。次の 4 つの主要な側面を考慮してください。

1. バッテリーパックのアーキテクチャに基づく: S カウントと P カウント

S カウント: バッテリー パック内で直列に接続されているセルの数を指し、総電圧を直接決定します。

並列セル数 (P): 並列接続されたセルの数を指し、バッテリーの総容量と放電能力に影響します。 BMS は、並列接続によって生じるより高い連続放電電流に耐える必要があります。

マッチング戦略: BMS を選択するときは、バッテリーの S カウントと完全に一致する必要があります。 P カウントから推定される最大電流に基づいて、適切な電流定格を持つ BMS を選択します。

2. 電流要件に基づく: 連続放電対ピーク電流

最大負荷時のドローンに必要な電流を計算します。

マッチング戦略: 選択した BMS は、20% ～ 30% の安全マージンを備え、計算された最大ドローン要件を超える連続放電定格とピーク電流定格を備えている必要があります。 60A を必要とするドローンで 30A のみ定格の BMS を使用すると、過負荷により保護がトリガーされ、予期しないシャットダウンやクラッシュが発生します。

3. 機能要件に基づく: バランシングおよび通信プロトコル

バランス機能: 高性能ドローンの場合、BMS にはパッシブバランス機能が標準装備されており、バッテリーパックの寿命を延ばします。

通信プロトコル: これは、BMS がフライト コントローラーと「通信」するための言語です。

SMBus/I2C: 民生用ドローンで一般的で、シンプルなプロトコルを特徴としています。

CAN バス: 産業用および商用ドローンに推奨され、強力な耐干渉性、長い伝送距離、優れた信頼性を提供します。

マッチング戦略: BMS 通信プロトコルがフライト コントローラー システムと互換性があることを確認します。ほとんどのオープンソース フライト コントローラーは CAN バスをサポートしているため、CAN バスが最も推奨されます。

4. サイズと重量の考慮事項: スペースのレイアウト

ドローンは重量とスペースの制約に非常に敏感です。

マッチング戦略: 高度に統合され、コンパクトで軽量な BMS ソリューションを優先します。セルを圧縮したり、過度の重量が追加されたりしないように、バッテリーパック内に適切に配置する必要があります。

Ⅲ．ドローンアプリケーションにおける BMS ボードの実践的なシナリオ

1. 消費者向け航空写真ドローン:

ペアリング: 通常は、高度に統合されたカプセル化されたスマート バッテリーを使用します。内部 BMS は多くの場合 4S または 6S で、包括的な保護機能と正確な容量計算を備え、専用プロトコルを介してフライト コントローラーと通信します。

アプリケーション: ユーザーは、アプリまたはリモコンを介してリアルタイムでデュアルバッテリーレベルをパーセンテージまで正確に表示し、安全な充電と放電の管理を楽しむことができます。

2. 産業グレードのアプリケーションドローン (測量、検査、作物保護):

構成: ミッション期間の延長とペイロードの重さのため、これらのドローンは通常、高い放電率を備えた大容量バッテリー パックを採用しています。 BMS は産業グレードであり、CAN バス通信をサポートし、堅牢なバランス機能と広い動作温度範囲を備えている必要があります。

アプリケーション:

正確な残り飛行時間の予測：数時間続く検査中、飛行管制官は地上局から受信したBMSデータを使用して残りの飛行距離を正確に予測し、基地への安全な帰還を保証します。

バッテリーの状態診断: BMS に記録されたデータによりバッテリーの劣化を分析できるため、性能が危険なレベルに低下する前にバッテリーを交換する予知保全が容易になります。

農薬ドローンのバッテリー管理: 高強度の連続運用では、各セルの利用率を最大化し、バッテリー パック全体の寿命を延ばし、運用コストを削減するために BMS バランスが重要です。

3. レーシングドローン:

ペアリング: レーシング ドローンは、通常 4S または 6S の高レート バッテリーを使用して、極端な出力重量比を追求します。 BMS の選択では、超低い内部抵抗と優れた放電容量が優先され、場合によっては軽量化のために一部の保護機能が犠牲になります。

用途: BMS の中心的なタスクは、アグレッシブな操作中にセルのバランスを維持しながらボトルネックのない電流出力を提供し、わずか数分続くレース中に出力が低下しないようにすることです。

IV.概要と推奨事項

ドローン用の BMS を選択することは、パフォーマンス、安全性、寿命、コストの間の技術的なバランスをとることです。

初心者向けのアプローチ: 十分な電流マージンと基本的な保護/バランス機能を備えた、バッテリーの S 定格に一致する BMS を選択します。

プロフェッショナル アプリケーション: CAN バス通信を備えた産業グレードの BMS を選択することで、信頼性を優先します。データを活用してフリートの運用とメンテナンスを最適化します。

要約すれば

BMS ボードはコンパクトですが、ドローンの電源システムのインテリジェント コアとして機能します。適切にペアリングして利用すると、飛行の安全性が向上するだけでなく、ドローンの運用寿命と効率も延長されます。次のドローン電源ソリューションを計画するときは、この「インテリジェントな心臓マネージャー」にふさわしい注意を払ってください。