CN106100038A - 一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法及装置，包括电池组、电池组信息采集模块、主控制器、均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，电池组信息采集模块的输入端与电池组中的各单体电池电连接，电池组信息采集模块的输出端与主控制器的输入端连接，主控制器还连接有均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，均衡控制模块、电池组保护模块还分别与电池组中的各单体电池电连接。本发明可实现对农用喷药无人机锂电池组的均衡控制，提高了锂电池组内单体电池的一致性，从而提高喷药无人机动力锂电池组的使用容量和使用寿命，降低喷药无人机的使用成本，同时对锂电池组的保护控制，可有效提高喷药无人机的飞行安全性。

Description

一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法及装置
技术领域
本发明涉及能源管理领域，具体涉及农用喷药无人机动力蓄电池组均衡控制装置及方法。
背景技术
农用喷药无人机作为一个新兴的农用设备产业，经过近些年的快速发展，逐渐发展出油动单旋翼和电动多旋翼两种类别。由于电动多旋翼无人机操作方便，对操作人员的操作技能要求不高，飞行稳定性好，故障率及生产成本较低，目前占据了较大份额的市场范围。但喷药无人机动力锂电池的使用成本较高的问题，制约了喷药无人机大规模应用。
由于锂离子电池相比铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、镍氢电池具有体积小、重量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、比能量大、环保等优点，常作为动力锂电池，农用喷药无人机也不例外。目前农用喷药无人机所使用的动力电池主要是一组或几组磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池单节电池电压较低，只有3.2V。为了获取大能量、高电压，蓄电池通常将单体锂电池以串联及并联的方式组成大的锂电池组应用，由于各单体电池性能存在差别，同时喷药无人机工作的工况比较复杂，包括起飞、爬升、巡航、喷洒、降落等，而且这些工况之间需要不规则的频繁切换，造成了不同工况下充放电状态的不规则以及工作的温度环境等方面的变化，使得各单体电池在内阻、容量和电压等方面产生了一定的差异。而且随着充放电次数的增加，这种差异逐步加大。无均衡的电池组系统，单体电池性能差异将削弱整组电池输出能力，有时因一节电池不能正常工作使整组电池失效。同时，因电池间性能差异必将产生过充与过放现象，将对电池组造成重大的伤害，严重影响电池组的使用寿命，甚至会损坏整个系统，为喷药无人机带来巨大安全隐患。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种采用电阻均衡控制装置及方法，该均衡控制装置通过提高锂电池组内单体电池的一致性，从而提高喷药无人机动力锂电池组的使用容量和使用寿命，降低喷药无人机的使用成本，同时对锂电池组的保护控制，可有效提高喷药无人机的飞行安全性的。
技术方案：本发明所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法，包括：
（1）电池组信息采集模块将采集到的单体蓄电池的电压、电流以及温度等信息传输至主控制器；
（2）主控制器将信息传输至均衡控制模块，均衡控制模块采用被动均衡模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理；
（3）主控器通过电压检测模块实时检测电池组各单体电池的电压，并将各单体电池的电压与锂电池组的平均电压相比较：若某单体电压和锂电池组平均电压的差值大于预设的均衡开启电压值，所述主控器则发出指令开启对应单体电池的开关MOS功率管实现电池均衡；若差值小于预设的均衡结束电压差，则主控器发出指令关闭MOS功率管来中断电池均衡。
一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，包括电池组、电池组信息采集模块、主控制器、均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述电池组信息采集模块的输入端与电池组中的各单体电池电连接，所述电池组信息采集模块的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器还连接有均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述均衡控制模块、电池组保护模块还分别与所述电池组中的各单体电池电连接；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
进一步的，所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块，实时读取电池组各单体电池的电压、温度、电池组充放电电流信息。
进一步的，所述电压采集模块采用电池管理芯片MAX14921，温度采集模块采用DS18B20温度传感器。
进一步的，所述主控制器采用STM32F103RCT6微控制器。
进一步的，所述均衡控制模块包括均衡控制电路，所述均衡控制电路与每节单体锂电池并联连接的电阻和开关MOS功率管。
进一步的，所述电池组保护模块电池过充电电路、过放电电路，过流电路，短路电路，以及温度过高或者过低时进行对电池组保护的电路。
进一步的，所述显示模块用于显示机载剩余电量。
进一步的，所述通信模块与无人机操控终端无线通讯连接，将喷药无人机锂电池组相关信息传输至操控终端。
有益效果：本发明可实现对农用喷药无人机锂电池组，通过采用被动电阻能耗均衡控制模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。提高了锂电池组内单体电池的一致性，从而提高喷药无人机动力锂电池组的使用容量和使用寿命，降低喷药无人机的使用成本。同时系统对锂电池组的保护控制，可有效提高喷药无人机的飞行安全性。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图；
图2为本发明的均衡控制电路结构图。
具体实施方式
如图1所示的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，包括电池组、电池组信息采集模块、主控制器、均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述电池组信息采集模块的输入端与电池组中的各单体电池电连接，所述电池组信息采集模块的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器还连接有均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述均衡控制模块、电池组保护模块还分别与所述电池组中的各单体电池电连接；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块。所述电池组信息采集模块实时读取电池组单体电压，温度，电池组充放电电流等信息。所述电压采集模块通过可测16路串联单体电池的电池管理芯片MAX14921实时精确检测单体锂电池的端电压；所述温度采集模块通过DS18B20实时检测锂电池组的温度；所述电流采集模块通过霍尔电流传感器检测电池组的充放电电流。所述电池组信息采集模块实时将采集的电池组状态信息送主控器STM32F103RCT6。所述电池组保护模块，通过电池组信息采集模块的数据，主控器判定电池组是否出现过充电，过放电，过流，短路，以及温度过高或者过低等状况，如出现则主控器对电池组保护，禁止对电池组充放电。所述显示模块实时显示锂电池组的剩余电量。所述通信模块实时无线通信的方式将喷药无人机锂电池组相关信息传输至操控终端，从而实现在地面监测单元实时了解农用喷药无人机动力锂电池的工作状态。
所述的农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法，包括：
（1）电池组信息采集模块将采集到的单体蓄电池的电压、电流以及温度等信息传输至主控制器；
（2）主控制器将信息传输至均衡控制模块，均衡控制模块采用被动均衡模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理；
（3）主控器通过电压检测模块实时检测电池组各单体电池的电压，并将各单体电池的电压与锂电池组的平均电压相比较：若某单体电压和锂电池组平均电压的差值大于预设的均衡开启电压值，所述主控器则发出指令开启对应单体电池的开关MOS功率管实现电池均衡；若差值小于预设的均衡结束电压差，则主控器发出指令关闭MOS功率管来中断电池均衡。
所述一种农用喷药无人机锂电池组均衡装置的电池组均衡电路如图2所示，均衡系统采用被动均衡模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据。所述均衡控制模块根据所述电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。所述均衡电路，在每个单体电池旁都并联一个电阻均衡电路实现电池均衡。所述主控器通过电压检测模块实时检测电池组各单体电池的电压，并将各单体电池的电压与锂电池组的平均电压相比较，若某单体电压和锂电池组平均电压的差值大于预设的均衡开启电压值，所述主控器则发出指令开启对应单体电池的开关MOS功率管实现电池均衡，若差值小于预设的均衡结束电压差，则主控器发出指令关闭MOS功率管来中断电池均衡。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制方法，其特征在于：包括：
（1）电池组信息采集模块将采集到的单体蓄电池的电压、电流以及温度等信息传输至主控制器；
（2）主控制器将信息传输至均衡控制模块，均衡控制模块采用被动均衡模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理；
（3）主控器通过电压检测模块实时检测电池组各单体电池的电压，并将各单体电池的电压与锂电池组的平均电压相比较：若某单体电压和锂电池组平均电压的差值大于预设的均衡开启电压值，所述主控器则发出指令开启对应单体电池的开关MOS功率管实现电池均衡；若差值小于预设的均衡结束电压差，则主控器发出指令关闭MOS功率管来中断电池均衡。
2.一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：包括电池组、电池组信息采集模块、主控制器、均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述电池组信息采集模块的输入端与电池组中的各单体电池电连接，所述电池组信息采集模块的输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器还连接有均衡控制模块、电池组保护模块、显示模块及通信模块，所述均衡控制模块、电池组保护模块还分别与所述电池组中的各单体电池电连接；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
3.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块，实时读取电池组各单体电池的电压、温度、电池组充放电电流信息。
4.根据权利要求3所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述电压采集模块采用电池管理芯片MAX14921，温度采集模块采用DS18B20温度传感器。
5.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述主控制器采用STM32F103RCT6微控制器。
6.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述均衡控制模块包括均衡控制电路，所述均衡控制电路与每节单体锂电池并联连接的电阻和开关MOS功率管。
7.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述电池组保护模块电池过充电电路、过放电电路，过流电路，短路电路，以及温度过高或者过低时进行对电池组保护的电路。
8.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述显示模块用于显示机载剩余电量。
9.根据权利要求2所述的一种农用喷药无人机锂电池组均衡控制装置，其特征在于：所述通信模块与无人机操控终端无线通讯连接，将喷药无人机锂电池组相关信息传输至操控终端。
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