كيفية استخدام BMS على بطاريات الطائرات بدون طيار؟

"مدير القلب الذكي" للطائرات بدون طيار: استراتيجيات الاقتران في لوحة BMS والتطبيقات الأساسية

في عالم الطائرات بدون طياربطاريةيلعب مجلس نظام الإدارة (BMS) دورًا حاسمًا. كيف يمكنك إقران لوحة BMS وتطبيقها بشكل صحيح على طائرتك بدون طيار؟ هذه المقالة سوف توفر تحليلا متعمقا.

I. ما هو مجلس BMS؟ لماذا لا غنى عنه؟

ببساطة، لوحة BMS عبارة عن لوحة دائرة مدمجة داخل جهاز ذكيبطارية. يقوم بمراقبة وإدارة "حالة" حزم بطاريات الليثيوم (عادةً بطاريات LiPo).

المراقبة: تتبع في الوقت الحقيقي لجهود الخلايا الفردية، وتيارات الشحن/التفريغ الشاملة، ودرجات الحرارة.

الإدارة: تضمن ثبات الفولتية الخلوية عبر العبوة من خلال وظيفة التوازن، مما يمنع تأثير "الحلقة الأضعف".

الحماية: يوفر الحماية من الشحن الزائد، والتفريغ الزائد، والتيار الزائد، والدوائر القصيرة، والحرارة الزائدة - وهو شريان الحياة الذي يمنع حرائق البطارية، أو الانفجارات، أو التلف الدائم.

الإشارة: يتواصل مع وحدات التحكم في الطيران والمحطات الأرضية عبر واجهات مثل CAN أو SMBus أو I2C للإبلاغ عن البيانات المهمة مثل السعة المتبقية والحالة الصحية.

بدون نظام إدارة المباني، ستصبح بطارية الطائرة بدون طيار بمثابة دائرة كهربائية منزلية بدون صمامات أو عدادات - وهي خطيرة ولا يمكن السيطرة عليها.

ثانيا. كيفية اختيار لوحة BMS لطائرتك بدون طيار؟

يتطلب اختيار لوحة BMS تخصيصها وفقًا للاحتياجات المحددة لطائرتك بدون طيار. خذ بعين الاعتبار هذه الأبعاد الرئيسية الأربعة:

1. استنادًا إلى بنية حزمة البطارية: عدد S وعدد P

عدد S: يشير إلى عدد الخلايا المتصلة على التوالي داخل حزمة البطارية، مما يحدد الجهد الإجمالي بشكل مباشر.

عدد الخلايا المتوازية (P): يشير إلى عدد الخلايا المتصلة على التوازي، مما يؤثر على السعة الإجمالية للبطارية وقدرتها على التفريغ. يجب أن يتحمل نظام إدارة المباني تيار التفريغ المستمر العالي الناتج عن التوصيل المتوازي.

استراتيجية المطابقة: عند اختيار BMS، يجب أن يتطابق تمامًا مع عدد S للبطارية. اختر BMS مع التصنيف الحالي المناسب بناءً على الحد الأقصى للتيار المقدر من عدد P.

2. بناءً على المتطلبات الحالية: التفريغ المستمر مقابل تيار الذروة

احسب التيار الذي تحتاجه طائرتك بدون طيار تحت الحمل الأقصى.

استراتيجية المطابقة: يجب أن يتمتع نظام إدارة المباني المحدد بتفريغ مستمر ومعدلات ذروة تيار تتجاوز الحد الأقصى المحسوب لمتطلبات الطائرة بدون طيار، مع هامش أمان يتراوح بين 20% إلى 30%. سيؤدي استخدام نظام BMS المقدر بـ 30 أمبير فقط على طائرة بدون طيار تتطلب 60 أمبير إلى تفعيل الحماية بسبب الحمل الزائد، مما يتسبب في إيقاف التشغيل والتعطل بشكل غير متوقع.

3. بناءً على المتطلبات الوظيفية: بروتوكولات التوازن والاتصال

وظيفة التوازن: بالنسبة للطائرات بدون طيار عالية الأداء، يعد التوازن السلبي أمرًا قياسيًا في نظام إدارة المباني، مما يطيل عمر حزمة البطارية.

بروتوكول الاتصال: هذه هي اللغة التي يتواصل من خلالها نظام إدارة المباني (BMS) مع وحدة التحكم في الطيران.

SMBus/I2C: شائع في الطائرات بدون طيار المخصصة للمستهلكين، ويتميز ببروتوكول بسيط.

CAN Bus: مفضل للطائرات بدون طيار الصناعية والتجارية، حيث توفر مقاومة قوية للتداخل، ومسافات نقل طويلة، وموثوقية استثنائية.

استراتيجية المطابقة: تأكد من أن بروتوكول اتصال BMS متوافق مع نظام التحكم في الطيران الخاص بك. تدعم معظم وحدات التحكم في الطيران مفتوحة المصدر ناقل CAN، مما يجعلها الخيار الأكثر توصية.

4. اعتبارات الحجم والوزن: تخطيط المساحة

الطائرات بدون طيار حساسة للغاية لقيود الوزن والمساحة.

استراتيجية المطابقة: إعطاء الأولوية لحلول BMS المتكاملة والمدمجة وخفيفة الوزن. وينبغي وضعه بذكاء داخل مجموعة البطارية لتجنب ضغط الخلايا أو إضافة وزن زائد.

ثالثا. سيناريوهات عملية للوحات BMS في تطبيقات الطائرات بدون طيار

1. طائرات التصوير الجوي الاستهلاكية بدون طيار:

الاقتران: يستخدم عادةً بطاريات ذكية مغلفة ومتكاملة للغاية. غالبًا ما يكون نظام إدارة المباني الداخلي 4S أو 6S، ويتميز بوظائف حماية شاملة وحساب دقيق للسعة، والتواصل مع وحدة التحكم في الطيران عبر بروتوكولات مخصصة.

التطبيق: يمكن للمستخدمين عرض مستويات البطارية المزدوجة بدقة بالنسبة المئوية في الوقت الفعلي عبر تطبيق أو وحدة تحكم عن بعد، والاستمتاع بإدارة الشحن والتفريغ الآمنة.

2. طائرات بدون طيار للتطبيقات الصناعية (المسح والتفتيش وحماية المحاصيل):

التكوين: نظرًا لفترات المهمة الممتدة والحمولات الثقيلة، تستخدم هذه الطائرات بدون طيار عادةً حزم بطاريات عالية السعة مع معدلات تفريغ عالية. يجب أن يكون نظام إدارة المباني من الدرجة الصناعية، ويدعم اتصالات ناقل CAN، مع إمكانات موازنة قوية ونطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل.

التطبيقات:

التنبؤ الدقيق بوقت الرحلة المتبقي: أثناء عمليات التفتيش التي تستغرق عدة ساعات، تستخدم وحدة التحكم في الطيران بيانات BMS الواردة من المحطة الأرضية للتنبؤ بدقة بمدى الرحلة المتبقي، مما يضمن العودة الآمنة إلى القاعدة.

تشخيصات صحة البطارية: تتيح البيانات المسجلة في نظام إدارة المباني تحليل تدهور البطارية، مما يسهل الصيانة التنبؤية لاستبدال البطاريات قبل أن يتراجع الأداء إلى مستويات خطيرة.

إدارة بطارية الطائرة بدون طيار لحماية المحاصيل: بالنسبة للعمليات المستمرة عالية الكثافة، يعد موازنة BMS أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أقصى استفادة من كل خلية، وإطالة عمر حزمة البطارية بالكامل، وتقليل تكاليف التشغيل.

3. طائرات السباق بدون طيار:

الاقتران: تسعى طائرات السباق بدون طيار إلى تحقيق نسب عالية من الطاقة إلى الوزن، وعادةً ما تستخدم بطاريات عالية السرعة 4S أو 6S. يعطي اختيار BMS الأولوية للمقاومة الداخلية المنخفضة للغاية وقدرة التفريغ الاستثنائية، مع التضحية أحيانًا ببعض ميزات الحماية لتقليل الوزن.

التطبيق: تتمثل المهمة الأساسية لنظام إدارة المباني في توفير مخرجات تيار خالية من الاختناقات مع الحفاظ على توازن الخلايا أثناء المناورات العدوانية، مما يضمن عدم تدهور الطاقة أثناء السباقات التي تدوم مجرد دقائق.

رابعا. ملخص وتوصيات

يعد اختيار نظام إدارة المباني لطائرتك بدون طيار بمثابة موازنة فنية بين الأداء والسلامة وطول العمر والتكلفة.

نهج المبتدئين: اختر نظام إدارة المباني (BMS) الذي يتوافق مع تصنيف S الخاص ببطاريتك، مع هامش تيار وافر وميزات الحماية/الموازنة الأساسية.

التطبيقات الاحترافية: قم بإعطاء الأولوية للموثوقية من خلال اختيار نظام إدارة المباني (BMS) من الدرجة الصناعية مع اتصال ناقل CAN. الاستفادة من بياناتها لتحسين عمليات الأسطول وصيانته.

في ملخص

على الرغم من صغر حجمها، إلا أن لوحة BMS تعمل بمثابة النواة الذكية لنظام الطاقة للطائرة بدون طيار. إن إقرانها واستخدامها بشكل صحيح لا يعزز سلامة الطيران فحسب، بل يطيل أيضًا العمر التشغيلي لطائرتك بدون طيار وكفاءتها. عند التخطيط لحل الطاقة القادم بدون طيار، امنح "مدير القلب الذكي" هذا الاهتمام الذي يستحقه.