docs/Battery.md

   1 # Battery Monitoring
   2
   3 Cleanflight has a battery monitoring feature.  The voltage of the main battery can be measured by the system and used to trigger a low-battery warning [buzzer](Buzzer.md), on-board status LED flashing and LED strip patterns.
   4
   5 Low battery warnings can:
   6
   7 * Help ensure you have time to safely land the aircraft
   8 * Help maintain the life and safety of your LiPo/LiFe batteries, which should not be discharged below manufacturer recommendations
   9
  10 Minimum and maximum cell voltages can be set, and these voltages are used to auto-detect the number of cells in the battery when it is first connected.
  11
  12 Per-cell monitoring is not supported, as we only use one ADC to read the battery voltage.
  13
  14 ## Supported targets
  15
  16 All targets support battery voltage monitoring unless status.
  17
  18 ## Connections
  19
  20 When dealing with batteries **ALWAYS CHECK POLARITY!**
  21
  22 Measure expected voltages **first** and then connect to the flight controller.  Powering the flight controller with
  23 incorrect voltage or reversed polarity will likely fry your flight controller. Ensure your flight controller
  24 has a voltage divider capable of measuring your particular battery voltage.
  25
  26 ### Naze32
  27
  28 The Naze32 has an on-board battery divider circuit; just connect your main battery to the VBAT connector.
  29
  30 **CAUTION:**  When installing the connection from main battery to the VBAT connector, be sure to first disconnect the main battery from the frame/power distribution board.  Check the wiring very carefully before connecting battery again.  Incorrect connections can immediately and completely destroy the flight controller and connected peripherals (ESC, GPS, Receiver etc.).
  31
  32 ### CC3D
  33
  34 The CC3D has no battery divider.  To use voltage monitoring, you must create a divider that gives a 3.3v
  35 MAXIMUM output when the main battery is fully charged.  Connect the divider output to S5_IN/PA0/RC5.
  36
  37 Notes:
  38
  39 * S5_IN/PA0/RC5 is Pin 7 on the 8 pin connector, second to last pin, on the opposite end from the
  40   GND/+5/PPM signal input.
  41
  42 * When battery monitoring is enabled on the CC3D, RC5 can no-longer be used for PWM input.
  43
  44 ### Sparky
  45
  46 See the [Sparky board chapter](Board - Sparky.md).
  47
  48 ## Configuration
  49
  50 Enable the `VBAT` feature.
  51
  52 Configure min/max cell voltages using the following CLI setting:
  53
  54 `vbat_scale` - Adjust this to match actual measured battery voltage to reported value (which may be displayed via the `status` command)
  55
  56 `vbat_max_cell_voltage` - Maximum voltage per cell, used for auto-detecting battery voltage in 0.1V units, i.e. 43 = 4.3V
  57
  58 `vbat_min_cell_voltage` - Minimum voltage per cell; this triggers battery-critical alarms, in 0.1V units, i.e. 33 = 3.3V
  59
  60 `vbat_warning_cell_voltage` - Warning voltage per cell; this triggers battery-warning alarms, in 0.1V units, i.e. 34 = 3.4V
  61
  62 `vbat_hysteresis` - Sets the hysteresis value for low-battery alarms, in 0.1V units, i.e. 1 = 0.1V
  63
  64 e.g.
  65
  66 ```
  67 set vbat_scale = 110
  68 set vbat_max_cell_voltage = 43
  69 set vbat_min_cell_voltage = 33
  70 set vbat_warning_cell_voltage = 34
  71 set vbat_hysteresis = 1
  72 ```
  73
  74 # Current Monitoring
  75
  76 Current monitoring (amperage) is supported by connecting a current meter to the appropriate current meter ADC input (see the documentation for your particular board).
  77
  78 When enabled, the following values calculated and used by the telemetry and OLED display subsystems:
  79 * Amps
  80 * mAh used
  81 * Capacity remaining
  82
  83 ## Configuration
  84
  85 Enable current monitoring using the CLI command:
  86
  87 ```
  88 feature CURRENT_METER
  89 ```
  90
  91 Configure the current meter type using the `amperage_meter_type` settings here:
  92
  93 | Value   | Sensor Type            |
  94 | ------- | ---------------------- |
  95 | NONE    | None                   |
  96 | ADC     | ADC/hardware sensor    |
  97 | VIRTUAL | Virtual sensor         |
  98
  99 Configure capacity using the `battery_capacity` setting, in mAh units.
 100
 101 If you're using an OSD that expects the multiwii current meter output value, then set `multiwii_amperage_meter_output` to `ON` (this multiplies amperage sent to MSP by 10 and truncates negative values)).
 102
 103 ### ADC Sensor
 104
 105 The current meter may need to be configured so the value read at the ADC input matches actual current draw.  Just like you need a voltmeter to correctly calibrate your voltage reading you also need an ammeter to calibrate the current sensor.
 106
 107 Use the following settings to adjust calibration:
 108
 109 `amperage_meter_scale`
 110 `amperage_meter_offset`
 111
 112 It is recommended to set `multiwii_amperage_meter_output` to `OFF` when calibrating ADC current sensor.
 113
 114 ### Virtual Sensor
 115
 116 The virtual sensor uses the throttle position to calculate an estimated current value. This is useful when a real sensor is not available. The following settings adjust the virtual sensor calibration:
 117
 118 | Setting                       | Description                                              |
 119 | ----------------------------- | -------------------------------------------------------- |
 120 | `amperage_meter_scale`     | The throttle scaling factor [centiamps, i.e. 1/100th A]  |
 121 | `amperage_meter_offset`    | The current at zero throttle (while disarmed) [centiamps, i.e. 1/100th A] |
 122
 123 There are two simple methods to tune these parameters:  one uses a battery charger and another depends on actual current measurements.
 124
 125 #### Tuning Using Actual Current Measurements
 126 If you know your craft's current draw (in Amperes) while disarmed (Imin) and at maximum throttle while armed (Imax), calculate the scaling factors as follows:
 127 ```
 128 amperage_meter_scale = (Imax - Imin) * 100000 / (Tmax + (Tmax * Tmax / 50))
 129 amperage_meter_offset = Imin * 100
 130 ```
 131 Note: Tmax is maximum throttle offset (i.e. for `max_throttle` = 1850, Tmax = 1850 - 1000 = 850)
 132
 133 For example, assuming a maximum current of 34.2A, a minimum current of 2.8A, and a Tmax `max_throttle` = 1850:
 134 ```
 135 amperage_meter_scale = (Imax - Imin) * 100000 / (Tmax + (Tmax * Tmax / 50))
 136                     = (34.2 - 2.8) * 100000 / (850 + (850 * 850 / 50))
 137                     = 205
 138 amperage_meter_offset = Imin * 100 = 280
 139 ```
 140 #### Tuning Using Battery Charger Measurement
 141 If you cannot measure current draw directly, you can approximate it indirectly using your battery charger.
 142 However, note it may be difficult to adjust `amperage_meter_offset` using this method unless you can
 143 measure the actual current draw with the craft disarmed.
 144
 145 Note:
 146 + This method depends on the accuracy of your battery charger; results may vary.
 147 + If you add or replace equipment that changes the in-flight current draw (e.g. video transmitter,
 148   camera, gimbal, motors, prop pitch/sizes, ESCs, etc.), you should recalibrate.
 149
 150 The general method is:
 151
 152 1. Fully charge your flight battery
 153 2. Fly your craft, using >50% of your battery pack capacity (estimated)
 154 3. Note Cleanflight's reported mAh draw
 155 4. Re-charge your flight battery, noting the mAh charging data needed to restore the pack to fully charged
 156 5. Adjust `amperage_meter_scale` to according to the formula given below
 157 6. Repeat and test
 158
 159 Given (a) the reported mAh draw and the (b) mAh charging data, calculate a new `amperage_meter_scale` value as follows:
 160 ```
 161 amperage_meter_scale = (charging_data_mAh / reported_draw_mAh) * old_amperage_meter_scale
 162 ```
 163 For example, assuming:
 164 + A Cleanflight reported current draw of 1260 mAh
 165 + Charging data to restore full charge of 1158 mAh
 166 + A existing `amperage_meter_scale` value of 400 (the default)
 167
 168 Then the updated `amperage_meter_scale` is:
 169 ```
 170 amperage_meter_scale = (charging_data_mAh / reported_draw_mAh) * old_amperage_meter_scale
 171                     = (1158 / 1260) * 400
 172                     = 368
 173 ```
 174
 175
 176
 177
 178