PX4用户指南-基本配置-电池和电源模块设置

PX4用户指南-基本配置-电池和电源模块设置

说明：

• 介绍如何设置电池和电源模块

电池和电源模块设置

• 只有兼容的硬件才能使用PX4的电池监控功能。
• 在大多数情况下，这意味着测量电池电压的电源模块，也可以测量电池和车辆之间的电流。
• 电源设置的目标是提供对剩余电池百分比（和容量）的良好估计，以便车辆不会用到电量耗尽和崩溃的程度（或者电池因深度放电而损坏））。
• PX4提供了许多（逐步更有效）的方法，可用于估计容量：
• 1. 基本电池设置（默认）：将原始测量电压与“空”和“满”电压之间的范围进行比较。
• 这导致粗略估计，因为测量的电压（及其相应的容量）将在负载下波动。
• 2. 带负载补偿的基于电压的估算：抵消负载对容量计算的影响。
• 3. 通过电流积分进行基于电压的估算：通过基于电流的已消耗电荷估算，对可用容量的基于负载补偿电压的估计进行融合。
• 这导致容量估计与智能电池的容量估计相当。
• 后来的方法建立在前面的方法上 您使用的方法取决于车辆的电源模块是否可以测量电流。

基本电池设置（默认）

• 当测量电压在负载下变化时，由于估计电荷的波动，该默认/基本功率配置导致相对粗略的估计。
• 基本电池设置将PX4配置为使用默认方法进行容量估算。
• 该方法将测量的原始电池电压与“空”和“满”电池的电池电压之间的范围进行比较（按电池数量换算）。
• 配置方法：
• 1. 启动QGroundControl并连接车辆。
• 2. 选择顶部工具栏中的齿轮图标（车辆设置），然后选择侧边栏中的电源。
• 您将看到表征电池的基本设置。 以下部分说明了为每个字段设置的值。

• 以下基本设置对应于参数：BAT_N_CELLS，BAT_V_EMPTY，BAT_V_CHARGED。

电池数量（串联）

• 这设置了电池中串联的电池数量。 通常，这将作为数字写在电池上，后跟“S”（例如“3S”，“5s”）。
• 单个原电池单元的电压取决于电池类型的化学特性。
• 最常见的无人机电池类型（锂聚合物 - LiPo）的标称电池电压为3.7V。
• 为了获得更高的电压（这将更有效地为车辆提供动力），多个电池串联连接。
• 然后，端子处的电池电压是电池电压的倍数。
• 如果未提供电池数量，您可以通过将电池电压除以单个电池的标称电压来计算它。
• 下表显示了LiPo电池的电压 - 电池关系：

1S - 3.7V
2S - 7.4V
3S - 11.1V
4S - 14.8V
5S - 18.5V
6S - 22.2V

最高电压（每个电池）

• 这设置了每个电池的标称最大电压（电池被认为是“满”的最低电压）。
• 该值应设置为略低于电池的标称最大电池电压（LiPo为4.2V），但不能太低，以至于飞行几分钟后估计的容量仍为100％。
• 默认值通常适用于LiPo电池。
• 充电后，满电池的电压可能会随着时间的推移而下降很少。 设置略低于最大值可以补偿此下降。

最低电压（每个电池）

• 这设置了每个电池的标称最小安全电压（低于此电压使用可能会损坏电池）。

• 没有单个值表示电池是空的。 如果选择的值太低，电池可能会因深度放电而损坏（和/或车辆可能会发生碰撞）。

• 如果您选择的值太高，可能会不必要地限制您的飞行时间。

• LiPo电池的经验法则：

  • 无负载3.7V是保守的最小值。
  • 负载下3.5 V（飞行时）接近真实最小值。 在此电压下，您应立即降落。
  • 负载下3.2V会对电池造成损坏。

• 低于保守范围，越早给电池充电越好 - 它会持续更长时间并且容量变慢。

分压器

• 如果您的车辆通过电源模块和飞行控制器的ADC测量电压，那么您应该每个电路板检查并校准一次测量值。
• 校准你需要一个万用表。
• 校准分频器的最简单方法是使用QGroundControl并按照设置>电源设置（QGroundControl用户指南）上的分步指南进行操作。
• 此设置对应于参数：BAT_A_PER_V。

每伏特安培

• 如果使用基本配置（无负载补偿等），则不需要此设置。
• 如果使用基于电流的负载补偿或电流积分，则必须校准每伏特分压器的放大器。
• 校准分频器的最简单方法是使用QGroundControl并按照设置>电源设置（QGroundControl用户指南）上的分步指南进行操作。

基于电压的负载补偿估计

• 通过良好配置的负载补偿，用于电池容量估算的电压更稳定，在上下飞行时变化更小。
• 负载补偿尝试抵消使用基本配置时在负载下测量的电压/估计容量的波动。
• 这通过估计未装载电池的电压，并使用该电压（而不是测量电压）来估算剩余容量来工作。
• 要使用负载补偿，您仍需要设置基本配置。
• 空电压（BAT_V_EMPTY）应设置得更高（比没有补偿），因为补偿电压用于估算（通常在使用后为空时设置低于预期的静止电池电压）。
• PX4支持两种负载补偿方法，可通过设置以下两个参数之一来启用：
  • BAT_R_INTERNAL - 基于电流的负载补偿 (recommended).
  • BAT_V_LOAD_DROP - 基于推力的负载补偿。

基于电流的负载补偿（推荐）

• 该负载补偿方法依赖于电流测量来确定负载。
• 它比基于推力的负载补偿更准确，但要求您有一个电流传感器。
• 要启用此功能：
• 1. 将参数BAT_R_INTERNAL设置为电池的内部电阻。
• 有LiPo充电器可以测量电池的内阻。 每个电池的典型值为5mΩ，但这可能随放电电流额定值，电池的老化和健康状况而变化。
• 2. 您还应该在基本设置屏幕中校准每伏特分压器的电流。

基于推力的负载补偿

• 这种方法不是特别准确，因为推力指令和电流之间存在延迟，并且因为推力与电流不成线性比例。
• 如果您的车辆有电流传感器，请使用基于电流的负载补偿。
• 要启用此功能：
• 1. 将参数BAT_V_LOAD_DROP设置为单元在全油门负载下显示的电压降。

基于电压积分的电压估计

• 这是测量相对电池消耗的最准确方法。
• 如果在每次启动时使用健康且充满新鲜的充电电池正确设置，则估计质量将与智能电池的估计质量相当（并且理论上允许准确的剩余飞行时间估计）。
• 该方法通过将可用容量的基于电压的估计与已消耗的电荷的基于电流的估计融合来评估剩余电池容量。
• 它需要能够精确测量电流的硬件。
• 要启用此功能：
• 1. 首先使用基于电流的负载补偿建立精确的电压估算。
• 包括校准安培每伏特分压器设置。
• 2. 将参数BAT_CAPACITY设置为通告电池容量的大约90％（通常打印在电池标签上）。
• 不要将此值设置得太高，因为这可能导致估计不佳或估计容量突然下降。

附加信息

• 通过数学积分测量的电流产生随时间消耗的电荷的估计（该方法提供非常准确的能量消耗估计）。

• 在系统启动时，PX4首先使用基于电压的估计来确定初始电池电量。

• 然后将该估计与当前积分的值融合以提供组合的更好估计。

• 融合结果中每个估计值的相对值取决于电池状态。 电池的空载越大，基于电压的估计值就越多。

• 这可以防止深度放电（例如，因为它配置了错误的容量或启动值错误）。

• 如果你总是从一个健康的完整电池开始，这种方法类似于智能电池使用的方法。

• 电流积分不能单独使用（没有基于电压的估算），因为它无法确定初始容量。

• 电压估算允许您估计初始容量并提供可能错误的持续反馈（例如，如果电池出现故障，或者使用不同方法计算的容量之间存在不匹配）。