Wie verwende ich BMS für Drohnenbatterien?

Der „Smart Heart Manager“ von Drohnen: BMS-Board-Pairing-Strategien und Kernanwendungen

In der Welt der Drohnen ist dieBatterieDer Vorstand des Managementsystems (BMS) spielt eine entscheidende Rolle. Wie können Sie ein BMS-Board für Ihre Drohne richtig koppeln und anwenden? Dieser Artikel bietet eine ausführliche Analyse.

I. Was ist ein BMS-Board? Warum ist es unverzichtbar?

Einfach ausgedrückt ist ein BMS-Board eine in einen Smart eingebettete LeiterplatteBatterie. Es überwacht und verwaltet den „Zustand“ von Lithium-Akkus (typischerweise LiPo-Akkus).

Überwachung: Echtzeitverfolgung der Spannungen einzelner Zellen, der gesamten Lade-/Entladeströme und Temperaturen des Packs.

Management: Gewährleistet über die Ausgleichsfunktion konsistente Zellspannungen im gesamten Paket und verhindert so den „schwächsten Glied“-Effekt.

Schutz: Bietet Überladungs-, Tiefentladungs-, Überstrom-, Kurzschluss- und Überhitzungsschutz – die Lebensader, die Batteriebrände, Explosionen oder dauerhafte Schäden verhindert.

Signalisierung: Kommuniziert mit Fluglotsen und Bodenstationen über Schnittstellen wie CAN, SMBus oder I2C, um wichtige Daten wie verbleibende Kapazität und Gesundheitszustand zu melden.

Ohne BMS ist die Batterie Ihrer Drohne wie ein Stromkreis zu Hause ohne Sicherungen oder Messgeräte – gefährlich und unkontrollierbar.

II. Wie wähle ich ein BMS-Board für Ihre Drohne aus?

Die Auswahl eines BMS-Boards erfordert die Anpassung an die spezifischen Anforderungen Ihrer Drohne. Betrachten Sie diese vier Schlüsseldimensionen:

1. Basierend auf der Batteriepack-Architektur: S-Anzahl und P-Anzahl

S-Anzahl: Bezieht sich auf die Anzahl der im Akkupack in Reihe geschalteten Zellen und bestimmt direkt die Gesamtspannung.

Anzahl paralleler Zellen (P): Bezieht sich auf die Anzahl parallel geschalteter Zellen, die sich auf die Gesamtkapazität und Entladefähigkeit der Batterie auswirken. Das BMS muss dem höheren Dauerentladestrom standhalten, der sich aus der Parallelschaltung ergibt.

Passende Strategie: Bei der Auswahl eines BMS muss es perfekt zur S-Zahl der Batterie passen. Wählen Sie ein BMS mit geeigneter Stromstärke basierend auf dem anhand der P-Zählung geschätzten Maximalstrom.

2. Basierend auf den aktuellen Anforderungen: Kontinuierliche Entladung vs. Spitzenstrom

Berechnen Sie den Strom, den Ihre Drohne bei maximaler Belastung benötigt.

Passende Strategie: Das ausgewählte BMS muss Dauerentladungs- und Spitzenstromwerte aufweisen, die über Ihrem berechneten maximalen Drohnenbedarf liegen, mit einer Sicherheitsmarge von 20–30 %. Die Verwendung eines BMS, das nur für 30 A ausgelegt ist, an einer Drohne, die 60 A benötigt, löst den Schutz aufgrund von Überlastung aus und führt zu unerwartetem Abschalten und Absturz.

3. Basierend auf funktionalen Anforderungen: Ausgleichs- und Kommunikationsprotokolle

Ausgleichsfunktion: Bei Hochleistungsdrohnen ist der passive Ausgleich im BMS Standard und verlängert so die Lebensdauer des Akkus.

Kommunikationsprotokoll: Dies ist die Sprache, über die das BMS mit dem Fluglotsen „kommuniziert“.

SMBus/I2C: Wird häufig in Drohnen für Endverbraucher verwendet und verfügt über ein einfaches Protokoll.

CAN-Bus: Bevorzugt für industrielle und kommerzielle Drohnen, bietet hohe Störfestigkeit, große Übertragungsentfernungen und außergewöhnliche Zuverlässigkeit.

Passende Strategie: Stellen Sie sicher, dass das BMS-Kommunikationsprotokoll mit Ihrem Flugsteuerungssystem kompatibel ist. Die meisten Open-Source-Flugsteuerungen unterstützen den CAN-Bus und sind daher die am meisten empfohlene Wahl.

4. Überlegungen zu Größe und Gewicht: Raumaufteilung

Drohnen reagieren äußerst empfindlich auf Gewichts- und Platzbeschränkungen.

Passende Strategie: Priorisieren Sie hochintegrierte, kompakte und leichte BMS-Lösungen. Es sollte geschickt innerhalb des Akkupacks positioniert werden, um eine Komprimierung der Zellen oder eine übermäßige Gewichtszunahme zu vermeiden.

III. Praktische Szenarien für BMS-Boards in Drohnenanwendungen

1. Luftbild-Drohnen für Verbraucher:

Kopplung: Verwendet typischerweise hochintegrierte, gekapselte Smart-Batterien. Das interne BMS ist oft 4S oder 6S, verfügt über umfassende Schutzfunktionen und eine präzise Kapazitätsberechnung und kommuniziert über spezielle Protokolle mit dem Flugcontroller.

Anwendung: Benutzer können den Dual-Akkustand prozentual in Echtzeit über eine App oder Fernbedienung anzeigen und so ein sicheres Lade- und Entlademanagement genießen.

2. Einsatzdrohnen in Industriequalität (Vermessung, Inspektion, Pflanzenschutz):

Konfiguration: Aufgrund der längeren Missionsdauer und der hohen Nutzlast verwenden diese Drohnen typischerweise Akkus mit hoher Kapazität und hoher Entladerate. Das BMS muss industrietauglich sein, die CAN-Bus-Kommunikation unterstützen, über robuste Ausgleichsfunktionen und einen großen Betriebstemperaturbereich verfügen.

Anwendungen:

Präzise Vorhersage der verbleibenden Flugzeit: Bei mehrstündigen Inspektionen nutzt der Fluglotse die von der Bodenstation empfangenen BMS-Daten, um die verbleibende Flugreichweite genau vorherzusagen und so eine sichere Rückkehr zur Basis zu gewährleisten.

Diagnose des Batteriezustands: BMS-protokollierte Daten ermöglichen die Analyse der Batterieverschlechterung und ermöglichen so eine vorausschauende Wartung, um Batterien auszutauschen, bevor die Leistung auf ein gefährliches Niveau absinkt.

Batteriemanagement für Pflanzenschutzdrohnen: Bei hochintensivem Dauerbetrieb ist der BMS-Ausgleich von entscheidender Bedeutung, um die Nutzung jeder Zelle zu maximieren, die Lebensdauer des gesamten Batteriepakets zu verlängern und die Betriebskosten zu senken.

3. Renndrohnen:

Paarung: Renndrohnen streben ein extremes Leistungsgewicht an und verwenden typischerweise 4S- oder 6S-Hochleistungsbatterien. Bei der BMS-Auswahl liegt der Schwerpunkt auf einem extrem niedrigen Innenwiderstand und einer außergewöhnlichen Entladekapazität, wobei manchmal einige Schutzfunktionen zur Gewichtsreduzierung geopfert werden.

Anwendung: Die Hauptaufgabe des BMS besteht darin, eine engpassfreie Stromabgabe zu liefern und gleichzeitig das Zellgleichgewicht bei aggressiven Manövern aufrechtzuerhalten, um sicherzustellen, dass die Leistung bei Rennen, die nur wenige Minuten dauern, nicht nachlässt.

IV. Zusammenfassung und Empfehlungen

Die Auswahl eines BMS für Ihre Drohne ist ein technischer Balanceakt zwischen Leistung, Sicherheit, Langlebigkeit und Kosten.

Ansatz für Anfänger: Wählen Sie ein BMS, das der S-Bewertung Ihrer Batterie entspricht, mit ausreichend Stromreserve und grundlegenden Schutz-/Ausgleichsfunktionen.

Professionelle Anwendungen: Priorisieren Sie die Zuverlässigkeit, indem Sie ein BMS in Industriequalität mit CAN-Bus-Kommunikation auswählen. Nutzen Sie die Daten, um den Flottenbetrieb und die Wartung zu optimieren.

Zusammenfassend

Obwohl kompakt, dient das BMS-Board als intelligenter Kern des Stromversorgungssystems einer Drohne. Die richtige Kopplung und Nutzung erhöht nicht nur die Flugsicherheit, sondern verlängert auch die Lebensdauer und Effizienz Ihrer Drohne. Schenken Sie diesem „intelligenten Herzmanager“ bei der Planung Ihrer nächsten Drohnen-Stromversorgungslösung die Aufmerksamkeit, die er verdient.