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Texas Instruments ha presentato due progetti di riferimento in grado di aumentare l’autonomia e prolungare la vita delle batterie montate nei quadricotteri e nei droni per impieghi civili, utilizzati per la sorveglianza dall’alto, la consegna di pacchi, nelle operazioni di ricerca e soccorso e in tante altre attività.
I due progetti di riferimento riguardano la gestione dello stato e della carica della batteria e il sistema di controllo della velocità dei motori.
Innovativo sistema di battery management
Il 2S1P Battery Management System (BMS) reference design di Texas Instruments trasforma il pacco batterie di un drone in una sorta di black box recorder intelligente che controlla con precisione la capacità residua della batteria agli ioni di litio e ne preserva la vita operativa. I progettisti possono utilizzare questa risorsa per verificare che la carica non raggiunga livelli pericolosi nonché realizzare un bilanciamento tra le celle ed una modalità di carica in grado di incrementare l’autonomia di qualsiasi modello di drone.
Il sistema sfrutta l’indicatore di carica multicella bq4050 per misurare con precisione la capacità residua della batteria per tutto il periodo di funzionamento, nonché il regolatore di carica bq24600 e un convertitore DC/DC ad alta efficienza.
Alta velocità e motori ad elevata efficienza
Un altro ostacolo per incrementare l’autonomia riguarda l’inefficienza della conversione energetica, dalla batteria alla rotazione delle eliche. Il nuovo design di riferimento di TI riguardante i regolatori elettronici di velocità dei droni (ESCs) aiuterà i produttori a creare prodotti con maggiore autonomia e prestazioni più stabili.
Il Sensorless High-Speed Field Oriented Control Reference Design for Drone Electronic Speed Control consente ai regolatori di velocità di raggiungere la massima efficienza con prestazioni superiori ai 12 mila giri, la possibilità di una inversione rapida ed un movimento di rotazione più stabile.
Il progetto di riferimento è caratterizzato da una soluzione InstaSPIN-FOC C2000 di TI, con un microcontrollore F28027F per un preciso controllo motore e l’algoritmo software proprietario FAST in grado di stimare il flusso del rotore nonché l’angolo, la velocità e la coppia.
L’informazione sui parametri di funzionamento del motore viene utilizzata per regolare l’ampiezza e la frequenza degli impulsi di controllo. A differenza di altre tecniche, l’algoritmo FAST di acquisizione delle informazioni senza l’impiego di sensori è completamente auto-tuning, e non richiede alcuna regolazioni per il corretto funzionamento e il controllo del motore. Il progetto include anche un LMR16006, un convertitore DC/DC da 60 V “SIMPLE SWITCHER” con una corrente di riposo bassissima che contribuisce a migliorare le prestazioni della batteria al litio (LiPo) di qualsiasi drone.
“L’autonomia continua ad essere la sfida più importante, sia per i quadricotteri di tipo consumer che per i droni professionali, in particolare per quelli che operano oltre la portata ottica. Le aziende che stanno testando i droni per la consegna di pacchi vogliono velivoli con maggiore durata della batteria, per vedere quanto lontano si può andare“, ha dichiarato Stelios Kotakis, analista presso IHS Markit. Secondo un recente studio IHS Markit, quasi il 50 percento dei droni sul mercato hanno una durata della batteria stimata di meno di 30 minuti, il 35 percento può volare tra il 31 e 60 minuti e il restante 15 percento può volare più di un’ora, sempre in condizioni ideali e senza payload.
