无人机锂电池 BMS（Battery Management System）完整技术说明，偏工程实用型，内容包括功能要求、架构、芯片选型、冗余设计、空域应用注意点等。

 无人机锂电池 BMS 技术说明（专业版）

1. 无人机电池特点与对 BMS 的特殊要求

无人机（特别是工业级、军用级）电池性能要求远高于地面车辆，其核心需求有：

✔ 轻量化

• 重量直接影响续航与飞行稳定性

• BMS 必须做到高集成、小体积、低重量（如 <100g/包）

✔ 高放电倍率

• 无人机常用电池放电倍率 10C~25C，瞬间可达 >30C

• BMS 需测量高电流且采样带宽更高

✔ 高可靠 / 抗振

• 航空振动、跌落、加速度、冲击

• BMS 焊点、连接器需满足 MIL-STD-810H 环境标准

✔ 温控要求更严格

• 无人机飞行时电芯易发热

• 高空低温下电池性能急剧下降

• 需要低温放电/加热控制策略

✔ 冗余与安全机制

• 飞行器“掉电＝坠机”，必须做到多级保护

• 军用领域需满足 GJB 4477、GJB 725 等系列要求

2. 无人机电池 BMS 的核心功能

2.1 监测类

• 电压采集（单体精度 ±2~5mV）

• 电流采集（双向、>200A 峰值）

• 温度检测（3~8 路 NTC10K）

• SOC/SOH/全寿命管理

• 内阻检测（AC-IR）

2.2 保护类

• 过充/过放/过流/短路

• 温度过高/过低保护

• 单体压差异常

• MOS 过温保护

• 飞行低电量策略：
  ✦ 一级告警（回航）
  ✦ 二级告警（降高）
  ✦ 三级保护（强制降落/断电）

2.3 均衡功能

• 主动均衡更适合高倍率无人机（1A~3A）

• 若续航要求一般，可用 50~100mA 被动均衡

2.4 通信接口

• CAN2.0A/B（无人机常用）

• UART / RS485（与飞控连接）

• SMBus（部分航模使用）

• 军用可加密通信 AES-128/256

2.5 数据记录

• 飞行日志（20~200 条）

• 关键事件记录（过流、倾倒、温度）

• Black Box（黑匣子模式）

3. BMS 系统架构（典型无人机）

电芯组 → 采样模块 → 主控 MCU
                   ↓
        MOS 驱动（充放）→ 电流采样
                   ↓
        通信模块（CAN/UART）
                   ↓
        温度采集 / 均衡 / 日志记录

4. 芯片与硬件选型建议

4.1 核心采样芯片

5. 军用无人机 BMS（增强型）

冗余设计

• 双 MCU（主控 + 安全芯片）

• 双采样通道（电压、电流）

• 双路供电（主电 + 飞控应急电）

安全策略

• 符合 GJB 4477 电源设备通用规范

• EMI/EMC 满足 GJB 151B

• 环境测试符合 GJB 150A（温度/冲击/振动）

防激活失效

• MOS 双冗余串联

• 重要保护采用“非中断逻辑”（即便 MCU 停止也能硬件切断）

6. 软件算法逻辑

SOC（剩余电量）

• 无人机多用 库仑计 + Kalman 滤波

• 高倍率放电下电压估算法不可靠

SOH（健康状态）

• 内阻跟踪

• 周期衰减估算

• 放电深度统计（DoD 堆积）

低温保护策略

• -20℃ 以下禁止大电流放电

• 可联动加热膜

• 低温加热→电芯升至 ≥5℃ 才进入飞行模式

7. 无人机 BMS 的典型规格示例（22.2V 6S 15Ah）