Thiết kế BMS thông minh cho gói LiPo Drone: Đo từ xa, bảo vệ và cập nhật OTA

A hệ thống quản lý pintừng có nghĩa là một điều: giữ cho các tế bào không bắt lửa. Điều đó vẫn có trong danh sách, nhưng đối với các ứng dụng UAV công nghiệp, mạch bảo vệ cơ bản không còn đủ nữa.

Hoạt động bay không người lái hiện đại đòi hỏi phần cứng thông minh hơn. Người quản lý đội bay muốn có dữ liệu pin trực tiếp giữa chuyến bay. Các kỹ sư cần logic bảo vệ đáp ứng được các điều kiện thực tế chứ không chỉ là các ngưỡng tĩnh. Và khi chương trình cơ sở BMS hoàn thiện, khả năng đẩy các bản cập nhật lên các gói đã triển khai mà không cần rút chúng khỏi dịch vụ đã trở thành một lợi thế hoạt động thực sự.

Dưới đây là bản phân tích hoạt động về những gì liên quan đến việc thiết kế BMS thông minh cho gói LiPo dành cho máy bay không người lái — và tại sao mỗi lớp lại quan trọng.

Đo từ xa: Nói chuyện về pin

Công việc đầu tiên của BMS thông minh là thu thập dữ liệu. Giám sát điện áp ở cấp độ tế bào là nền tảng - bạn cần đọc số liệu của từng tế bào chứ không chỉ điện áp gói. Gói LiPo sáu ô có thể hiển thị điện áp tổng hợp tốt trong khi ẩn một ô yếu sẽ bị cong khi tải.

Ngoài điện áp, một BMS được thiết kế tốt sẽ báo cáo:

Trạng thái sạc (SoC) - được tính từ phép đếm Coulomb cộng với đường cong điện áp, không chỉ điện áp

Trạng thái sức khỏe (SoH) - bắt nguồn từ việc theo dõi công suất giảm dần theo chu kỳ

Nhiệt độ - lý tưởng nhất là từ nhiều điểm cảm biến trên toàn bộ gói, không chỉ ở vỏ

Bản vẽ hiện tại - thời gian thực và được ghi lại, hữu ích để chẩn đoán các vấn đề về khung máy bay hoặc trọng tải

Số chu kỳ - mỗi gói, được ghi tự động

Dữ liệu này truyền đến bộ điều khiển chuyến bay qua CAN bus hoặc UART và hiển thị trong phần mềm trạm mặt đất. Đối với các hoạt động của nhóm, nó sẽ đưa vào bảng thông tin tình trạng pin để gắn cờ các gói sắp hết dịch vụ trước khi chúng trở thành sự cố tại hiện trường.

Lớp đo từ xa là thứ biến pin LiPo từ nguồn điện thành tài sản có lịch sử dịch vụ được ghi lại.

Biện pháp bảo vệ: Nơi logic tồn tại

Thiết kế bảo vệ trong máy bay không người lái BMS phải cân bằng giữa sự an toàn với tính thực tiễn trong vận hành. Bảo vệ máy bay mặt đất quá hung hãn một cách không cần thiết. Các biện pháp bảo vệ quá dễ dãi sẽ khiến phần cứng xuống cấp hoặc hỏng hóc.

Các biện pháp bảo vệ cốt lõi trong bất kỳ thiết kế BMS UAV nghiêm túc nào:

Quá điện áp / Thấp điện áp - Điểm cắt ở cấp độ tế bào, không phải ở cấp độ gói. Được kích hoạt khi bất kỳ ô riêng lẻ nào chạm trần hoặc sàn xác định. Đây là những điều không thể thương lượng.

Quá dòng - Cả ngưỡng liên tục và ngưỡng cực đại. Máy bay không người lái công nghiệp kéo dòng điện tăng vọt khi nâng tải trọng nặng cần có khoảng trống; BMS cần phân biệt nguồn điện tăng vọt hợp pháp với tình trạng lỗi.

Bảo vệ nhiệt - Giảm tải và phóng điện dựa trên nhiệt độ. Khi nhiệt độ tế bào tăng lên trên giới hạn xác định, BMS sẽ giảm dòng điện khả dụng trước khi đạt đến mức cắt cứng. Điều này hữu ích hơn việc tắt máy thẳng - nó cho phép máy bay hoàn tất việc hạ cánh thay vì cắt điện đột ngột.

Cân bằng tế bào - Bị động hoặc chủ động, chạy trong khi sạc. Các tế bào không cân bằng là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự thoái hóa LiPo sớm. Một BMS không cân bằng sẽ khiến vòng đời bị ảnh hưởng.

Phát hiện đoản mạch — Hoạt động nhanh, với logic phục hồi để phân biệt đoản mạch thực sự với lỗi nhất thời.

Mỗi biện pháp bảo vệ này cần có ngưỡng điều chỉnh chứ không phải giá trị mặc định được sao chép từ thiết kế tham chiếu. Cấu hình hoạt động của máy bay không người lái công nghiệp — trọng lượng tải trọng, độ cao bay, phạm vi nhiệt độ môi trường — sẽ thúc đẩy quá trình hiệu chuẩn.

Cập nhật OTA: Phần mềm không có thời gian ngừng hoạt động

Đây là điểm khác biệt giữa thiết kế BMS thông minh với phần cứng cũ. Các bản cập nhật chương trình cơ sở qua mạng cho phép sửa đổi ngưỡng bảo vệ, thuật toán cân bằng và thông số đo từ xa mà không cần rút các gói khỏi dịch vụ.

Đối với các đội tàu lớn, điều này rất có ý nghĩa. Việc cập nhật chương trình cơ sở BMS trên 50 gói theo cách thủ công sẽ tốn thời gian và gây ra rủi ro khi xử lý. OTA đẩy bản cập nhật qua liên kết dữ liệu của máy bay không người lái hoặc kết nối trạm mặt đất trong quá trình sạc định kỳ.

Vấn đề an ninh ở đây. Quy trình cập nhật OTA cần có các gói chương trình cơ sở đã ký và xác minh phiên bản để ngăn chặn việc sửa đổi trái phép — đặc biệt phù hợp với các hoạt động UAV thương mại hoặc được quản lý.

Cách ZYEBATTERY tiếp cận thiết kế BMS

pin ZYEBxây dựng pin lithium-ion lithium-ion và lithium polymer hiệu suất cao với phần cứng BMS thông minh tích hợp được thiết kế dành riêng cho các ứng dụng máy bay không người lái công nghiệp. Điều đó có nghĩa là đo từ xa ở cấp độ tế bào, bảo vệ nhiều lớp được hiệu chỉnh và kiến ​​trúc BMS được xây dựng để hỗ trợ cập nhật chương trình cơ sở khi yêu cầu hoạt động phát triển.

Mục tiêu không chỉ là một cục pin hoạt động. Đó là loại pin có khả năng giao tiếp, bảo vệ thông minh và duy trì dòng điện trong suốt thời gian sử dụng.