Что делает BMS аккумулятора и когда без него нельзя

Пять функций, ради которых ставят BMS

Защита по верхнему и нижнему напряжению каждой банки. Именно поканально: сборка в целом может выглядеть нормально, когда одна банка уже ушла за предел.

Защита по току и по короткому замыканию — отключение силовой цепи полевыми ключами за миллисекунды.

Балансировка — выравнивание напряжений банок в конце заряда. Без неё разбег накапливается от цикла к циклу, и сборка постепенно теряет полезную ёмкость по самой слабой банке.

Контроль температуры — датчики на банках и на ключах: заряд на морозе и перегрев под током BMS останавливает раньше, чем ячейка пострадает.

Учёт заряда — измерение и интегрирование тока, чтобы отдавать наружу оценку остатка, а не только напряжение.

Пассивная балансировка против активной

Пассивная сливает лишний заряд с более заряженных банок через резисторы, превращая его в тепло. Просто, дёшево, надёжно; ток балансировки обычно 50–200 мА, поэтому выравнивание занимает время, а сильный разбег она не догоняет.

Активная перекачивает заряд из заряженных банок в отстающие через индуктивности или конденсаторы. КПД порядка 80–90 %, ток балансировки в разы выше, но схема сложнее и дороже.

Для дрона, который заряжают каждый вылет, обычно достаточно пассивной: разбег не успевает накопиться. Активная оправдана в стационарных накопителях и в больших сборках с длинным сроком между обслуживанием.

Почему на FPV-сборках BMS обычно нет

BMS вносит сопротивление в силовую цепь и добавляет массу. На сборке, отдающей 100–150 А, полевые ключи защиты — это ощутимые миллиомы и десятки граммов.

Ещё важнее поведение при срабатывании: BMS, отключившая силовую цепь в полёте, обесточивает аппарат мгновенно. Для мультиротора это гарантированное падение, тогда как просевшая банка оставляет шанс сесть.

Поэтому в гоночных и фристайл-сборках ограничиваются балансировочным шлейфом и сигнализацией по напряжению, а защита возлагается на полётный контроллер и на пилота. В тяжёлых аппаратах, наоборот, BMS обязателен: там цена отказа выше, а отключение по пределу спасает от пожара.

Умные сборки и шина данных

Сборки с CAN, SMBus или собственным протоколом отдают наружу напряжения банок, ток, температуру, число циклов и оценку остатка. Полётный контроллер получает состояние батареи, а не только вольтметр.

Практическая ценность — предполётный контроль и журнал. Аппарат может отказать во взлёте при разбеге банок или при недопустимой температуре, а обслуживание видит историю каждой сборки.

При выборе уточняют протокол и его поддержку прошивкой. Батарея с CAN, которую ArduPilot не понимает, останется обычной батареей: данные в шину идут, но никто их не читает.