CN105576747B - 多旋翼载人飞行器的电源管理系统及飞行器 - Google Patents

多旋翼载人飞行器的电源管理系统及飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多旋翼载人飞行器的电源管理系统及飞行器，所述电源管理系统包括至少两组电池单元，所述至少两组电池单元并联；每组电池单元包括电池、用于过流保护的熔断器、用于该组电池单元异常时控制该组电池单元断开的继电器。通过本发明，能够实现多旋翼载人飞行器电源的输出控制，避免飞行器因某一电池故障而失去动力。

Description

多旋翼载人飞行器的电源管理系统及飞行器
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及多旋翼载人飞行器的电源管理系统及飞行器。
背景技术
现有的电动飞行器通常通过一个电池、或者一组电池(由几个电池通过并联和串联构成)提供电源，当其中任意一个电池出现故障(如短路)时，整组电池将停止电源输出，使得整个飞行器因此失去动力，无法正常飞行。对于固定翼飞行器来说，可以通过滑翔实现迫降，但对于多旋翼飞行器来说，将意味着极度的危险。
发明内容
基于此，本发明提供一种多旋翼载人飞行器的电源管理系统，能够实现多旋翼载人飞行器电源的输出控制，避免飞行器因某一电池故障而失去动力。
本发明一方面提供一种多旋翼载人飞行器的电源管理系统，包括至少两组电池单元，所述至少两组电池单元并联；每组电池单元包括电池、用于过流保护的熔断器、用于该组电池单元异常时控制该组电池单元断开的继电器。
优选的，每组电池单元还包括用于检测该组电池单元电流的霍尔电流传感器。
优选的，每组电池单元中，电池负极输出线从霍尔电流传感器中间孔洞穿过、并连接至该组电池单元的负极输出端，电池正极连接熔断器的一端，熔断器的另一端连接继电器的第一触点，继电器的第二触点连接该组电池单元的正极输出端，第一触点和第二触点构成一组连接触点。
优选的，所述继电器为动合型继电器；工作时继电器线圈通电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈断电，第一触点与第二触点断开。
优选的，所述继电器为动断型继电器；工作时继电器线圈断电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈通电，第一触点与第二触点断开。
优选的，每组电池单元还包括用于检测本组电池单元的电池的电压、电流、温度的电池检测单元，电池检测单元控制该组电池单元的继电器通断。
优选的，还包括电池管理单元，每组电池单元的电池检测单元均通过CAN总线与所述电池管理单元连接。
优选的，所述电池管理单元还通过CAN总线与整机总线连接。
优选的，所述电池单元的数量为八组。
本发明另一方面提供一种多旋翼载人飞行器，包括所述的电源管理系统。
上述技术方案的多旋翼载人飞行器的电源管理系统，通过提高电动飞行器电源的冗余度，设置多组电池单元并联进行供电，并且当某组电池单元出现故障时，控制断开该组电池单元，此时其它组电池单元继续为飞行器输出动力，避免飞行器因某一个电池故障而失去动力，保障多旋翼载人飞行器的飞行安全。
附图说明
图1为一优选实施方式的多旋翼载人飞行器的电源管理系统的示意性结构图；
图2为另一优选实施方式的多旋翼载人飞行器的电源管理系统的示意性结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为一优选实施方式的多旋翼载人飞行器的电源管理系统的示意性结构图，下面结合图1，对本发明多旋翼载人飞行器的电源管理系统进行说明。
本发明的多旋翼载人飞行器的电源管理系统包括至少两组电池单元，所述至少两组电池单元并联。每组电池单元包括电池、用于过流保护的熔断器、用于该组电池单元异常时控制该组电池单元断开的继电器。
优选的，本实施例的多旋翼载人飞行器的电源管理系统中，所述电池单元的数量为八组。如图1所示，所述电源管理系统包括8组电池单元(BMU1～BMU8)，8组电池单元的输出端均与飞行器的动力电源母线连接。当其中任一组电池单元的电池出现故障时，可通过对应的继电器控制该组电池单元从整个电源系统中断开，即该组电池单元与动力电源母线断开；此时，其它组电池单元可继续输出电源为飞行器提供动力，从而避免飞行器因某一个电池故障而无法正常飞行。
进一步的，所述每组电池单元还可包括电流传感器，用于检测该组电池单元电流，优选霍尔电流传感器。具体如图2所示，在第一组电池单元中，电池BAT1的负极输出线从霍尔电流传感器H1中间孔洞穿过、并连接至该组电池单元的负极输出端，由此霍尔电流传感器H1可检测该组电池单元电流；同时，所述电池BAT1的正极连接熔断器F1的一端，熔断器F1的另一端连接继电器K1的第一触点，继电器K1的第二触点连接该组电池单元的正极输出端，第一触点和第二触点构成一组连接触点。
作为一优选实施方式，上述继电器可选用动合型继电器；工作时继电器线圈通电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈断电，第一触点与第二触点断开。
作为另一优选实施方式，上述继电器还可选用动断型继电器；工作时继电器线圈断电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈通电，第一触点与第二触点断开。
进一步的，每组电池单元还包括电池检测单元BMC(BATTERY MANAGEMENT CELL，也可称为BCU：BATTERY CHECK UNIT)，用于检测本组电池单元的电池的电压、电流和温度，并通过电池检测单元BMC控制该组电池单元的继电器通断。例如：当电池检测单元BMC检测到该组电池单元的电压超出正常的电压范围(不高于90V)，或者检测到该组电池单元的温度超出正常温度范围(不高于60摄氏度)时，可控制该组电池单元中的继电器断开，使该组电池单元与飞行器的动力电源母线断开，保护电池不会出现过放或者过充等问题。
进一步的，本发明的飞行器电源管理系统还包括一个电池管理单元BMU，每组电池单元的电池检测单元BMC均通过CAN总线与所述电池管理单元BMU连接。同时，所述电池管理单元BMU还通过CAN总线与整机总线连接。所述电池管理单元BMU统计各组电池单元的信息并发到整机总线上，便于飞行器系统中其它设备可根据电源情况进行相应调整。具体如：电池检测单元BMC通过CAN总线1软件通讯方式，将检测到的电池的电压、温度、电流等信息发送给所述电池管理单元BMU，所述电池管理单元BMU搜集统计各组电池单元的信息后，通过CAN总线2软件通讯方式，将全部组电池单元的完整电池信息发到整机总线上，使系统中其他设备都能得到当前动力电池的电量、电压、温度等信息。
具体的，如图1所示，所述电源管理系统包括8组电池单元(BMU1～BMU8)，8组电池单元均通过CAN IV物理总线与电池管理单元BMU连接，电池管理单元BMU还通过CAN I物理总线接入整机总线。并且，假设每组电池单元在电源管理系统中的地位相同。基于图1所示的电源管理系统，即使其中4组电池单元出现电池故障，其它4组电池单元输出的动力仍可保证飞行器安全降落。
进一步的，图2为另一优选实施方式的多旋翼载人飞行器的电源管理系统的示意性结构图；图2所示的电源管理系统中也包括8组电池单元，分别对应电池检测单元BMC1～BMC8(各组电池单元结构类似，图2中仅示出了其中3组)。电池检测单元BMC1～BMC8均通过CAN总线将各自检测到的电池的电压、电流、温度信息上报给电池管理单元BMU。
通过本发明上述实施例的多旋翼载人飞行器的电源管理系统，通过提高电动飞行器电源的冗余度，设置多组电池单元并联进行供电，并且当某组电池单元出现故障时，控制断开该组电池单元，此时其它组电池单元继续为飞行器输出动力，避免飞行器因某一个电池故障而失去动力，保障了多旋翼载人飞行器的飞行安全。
需要说明的是，在上述实施例中，仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图1和图2中示出的电源管理系统结构并不构成对本发明的限定，可以包括比图示更多或更少的器件，或者组合某些器件，或者有不同的器件位置布置。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种多旋翼载人飞行器的电源管理系统，其特征在于，包括至少两组电池单元，所述至少两组电池单元并联；所述电池单元的输出端均与所述飞行器的动力电源母线连接；每组电池单元包括电池、用于过流保护的熔断器、用于该组电池单元异常时控制该组电池单元断开的继电器；其中，当其中任一组电池单元出现故障时，则所述继电器将发生异常的电池单元与所述电源母线断开，其它组电池单元继续输出电源为飞行器提供动力；
每组电池单元还包括用于检测本组电池单元的电池的电压、电流、温度的电池检测单元，电池检测单元控制该组电池单元的继电器通断；
还包括电池管理单元，每组电池单元的电池检测单元均通过CAN总线与所述电池管理单元连接。
2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，每组电池单元还包括用于检测该组电池单元电流的霍尔电流传感器。
3.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，每组电池单元中，电池负极输出线从霍尔电流传感器中间孔洞穿过、并连接至该组电池单元的负极输出端，电池正极连接熔断器的一端，熔断器的另一端连接继电器的第一触点，继电器的第二触点连接该组电池单元的正极输出端，第一触点和第二触点构成一组连接触点。
4.根据权利要求3所述的电源管理系统，其特征在于，所述继电器为动合型继电器；工作时继电器线圈通电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈断电，第一触点与第二触点断开。
5.根据权利要求3所述的电源管理系统，其特征在于，所述继电器为动断型继电器；工作时继电器线圈断电，第一触点与第二触点闭合；该电池单元异常时继电器线圈通电，第一触点与第二触点断开。
6.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电池管理单元还通过CAN总线与整机总线连接。
7.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述电池单元的数量为八组。
8.一种多旋翼载人飞行器，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电源管理系统。
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