CN106961128A - 无人机用智能电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人飞行器电池的技术领域，公开了一种无人机用智能电池，其包括壳体，可拆卸设置于壳体内的电池管理板，以及可快速充电的电芯组，其中，电池管理板上设置有用于管理电池的电池管理单元，连接于电池管理单元的MOS管，连接于所述MOS管的电源输入/输出接口，以及连接于电池管理单元的CAN总线接口，该CAN总线接口用于连接无人机主控系统以进行CAN总线通信；电芯组与所述MOS管电连接。本发明实施例提出的无人机用智能电池，通过设置CAN总线接口，实现了与无人机主控系统之间的CAN总线通信，避免了智能电池与无人机主控系统之间数据传输不稳定的问题，提升了通信的稳定性，保证了无人机飞行的安全可靠。

Description

无人机用智能电池

技术领域

本发明涉及无人飞行器电池的技术领域，尤其涉及一种无人机用智能电池。

背景技术

现有无人机，其电池管理可以实现电量管理、异常保护、上位机通信等功能。但是，在实际使用中，电池电流输出非常大，对电池管理板本身的干扰也很大，经常导致同上位机通信数据发生异常，从而导致无人机对电池状态的误判，进而导致无人机出现飞行异常，严重影响了无人机的飞行安全性。另外，现有无人机的电池还存在下列问题：

1)现有无人机电池，其本身内部形成有自供电系统，但无法对管理芯片，即管理IC(integrated circuit)进行断电，因此，在出现程序异常的时候，管理芯片无法进行自行复位，虽然可以添加硬件或者软件看门狗，但是，这样更容易引发外部复位导致运行异常；

2)现有无人机电池，由于其放电时的电流非常大，电流经过其内部的金氧半场效晶体管(即金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET)的时候会产生大量热量，同时电池内部均衡和自放电的时候，也会由大电阻产生大量热量，而传统电池外壳都是密闭的，并且没有散热装置，这样，导致电池工作所产生的热量无法及时有效地散出，从而严重影响了电池内元器件的寿命；

3)大电流经过的连接器的接触面积较大，耐拔插性较好，但是，现有无人机电池中的对外进行信号传输的连接器经常会选用体积较小的连接器，其接触面积较小，而使用中常需要多次插拔，在多次插拔使用后容易出现接触不良的情况，尤其是在搭配智能充电器使用的时候，此连接器损耗更快。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种无人机用智能电池，实现了与无人机主控系统之间的CAN总线通信，避免了智能电池与无人机主控系统之间数据传输不稳定的问题，保证了无人机飞行的安全可靠。

第一方面，本发明实施例提供了一种无人机用智能电池，包括壳体，所述无人机用智能电池还包括可拆卸设置于所述壳体内的电池管理板，及可快速充电的电芯组，所述电池管理板上设置有用于管理电池的电池管理单元，连接于所述电池管理单元的MOS管，连接于所述MOS管的电源输入/输出接口，以及连接于所述电池管理单元的CAN总线接口，所述CAN总线接口用于连接无人机主控系统以进行CAN总线通信；所述电芯组与所述MOS管电连接。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述电池管理板上设置有与所述电池管理单元电连接的复位电路，所述复位电路用于对所述电池管理单元的运行异常进行复位。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述壳体上凸设有复位按键，所述复位按键的内端与所述复位电路电连接。

结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述无人机用智能电池还包括设置于所述电芯组和所述MOS管上的多个用于检测温度的温度传感器，所述温度传感器与所述电池管理单元电连接。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述多个温度传感器分别粘贴固定于所述电芯组和所述MOS管的测量位置上。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述温度传感器为NTC温度传感器。

结合第一方面或结合第一方面的第一种至第五种可能的实施方式中的任何一种，在第六种可能的实现方式中，所述无人机用智能电池还包括固定连接于所述壳体并与所述电池管理单元电连接的风扇，所述风扇用于加快所述壳体内外的空气流通以进行散热。

结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述壳体的两侧开设有连通其内外的散热通孔。

结合第一方面或结合第一方面的第一种至第五种可能的实施方式中的任何一种，在第八种可能的实现方式中，所述无人机用智能电池还包括可拆卸固定于所述壳体上的NFC通信模块，所述NFC通信模块与所述电池管理单元电连接，并可用于传输电池状态信息以与智能充电器进行信息交互。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述NFC通信模块上设置有卡扣，所述壳体上设置有适配于所述卡扣的插槽，所述卡扣插设于所述卡槽内形成可拆卸连接。

结合第一方面的第八种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，所述NFC通信模块包括NFC单元，及与所述NFC单元连接的用于存储电池状态信息的存储单元。

结合第一方面的第八种可能实现方式，在第十一种可能的实现方式中，所述无人机用智能电池还可包括集成于所述电池管理板上并与所述电池管理单元电连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于与后台管理系统进行信息交互。

结合第一方面的第十一种可能实现方式，在第十二种可能的实现方式中，所述无线通信模块为蓝牙或者ZigBee。

结合第一方面的第九种至第十二种可能的实现方式，在第十三种可能的实现方式中，所述电池状态信息包括电池的电压、电流、温度、电池状态、序列号、使用次数、单电芯电压以及程序版本。

结合第一方面或结合第一方面的第一种至第五种可能的实施方式中的任何一种，在第十四种可能的实现方式中，所述无人机用智能电池还包括设置于所述壳体上的显示屏，所述显示屏与所述电池管理单元电连接，所述显示屏用于显示电池状态信息。

基于上述技术方案，本发明实施例提出的无人机用智能电池，通过设置CAN总线接口，实现了与无人机主控系统之间的CAN总线通信，避免了智能电池数据传输不稳定问题，提升了通信稳定性，保证了无人机飞行安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例提出的无人机用智能电池的结构示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提出了一种无人机用智能电池，该无人机用智能电池包括壳体1、电池管理板2和电芯组3，具体地，电池管理板2设置在壳体1内，并与其可拆卸连接，这里，通过将电池管理板2设计为可拆卸连接的安装形式，使得电芯组3报废后，可以将该电池管理板2拆卸下来烧录校准以重复使用，如此可降低电池成本。电芯组3也设置在壳体1内，该电芯组3优选为可快速充电的电芯，通过和智能充电器配合使用，可实现快速充电，当然，电芯组3也可为常规电芯，根据实际情况选择。另外，电池管理板2上设置有电池管理单元4、MOS管5以及电源输入/输出接口13，其中，电池管理单元4为电池的管理中心，该电池管理单元4与MOS管5电连接，该MOS管5与电源输入/输出接口13电连接，该电源输入/输出接口13用于插接外部电源，如智能充电器，且该MOS管5还与电芯组3电连接，此处，壳体1上还设置有与电池管理单元4电连接的CAN总线接口6，该CAN总线接口6用于连接无人机主控系统以进行CAN总线通信。在本实施例中，该MOS管5是金属氧化物半导体场效应晶体管(即Metal Oxid Semiconductor，简称MOS)；对于该CAN总线接口6，CAN是控制器局域网络(即Controller Area Network，简称CAN)。如上所述，本发明实施例提出的无人机用智能电池，其通过设置CAN总线接口6，实现了与无人机主控系统之间的CAN总线通信，避免了智能电池与无人机主控系统之间数据传输不稳定的问题，提升了通信的稳定性，保证了无人机飞行的安全可靠。同时，配套使用的CAN总线上还可以增加CAN隔离器，如此，可做到保证电池端的大电源波动不会影响到主控。

在本发明的实施例中，上述电池管理板2上设置有复位电路(附图中未画出)，该复位电路与上述电池管理单元4电连接，此处，该复位电路用于对电池管理单元4的运行异常进行复位，如此，通过设置该复位电路，可避免外部干扰导致电池管理单元4异常复位。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，还可通过其他方式对电池管理单元4的运行异常进行复位。

进一步地，在本发明的实施例中，上述壳体上凸设有复位按键7，该复位按键7的内端与上述复位电路电连接。如此，可以通过按压该复位按键7来触发延时复位，方便上述电池管理单元4中的程序在跑死以后手动复位。此处，长按复位按键7后才会触发复位动作，复位脉冲宽度可调，如此保证能够实现有效复位。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，还可通过其他方式对电池管理单元4的运行异常进行手动复位，此处不作唯一限定。

在本发明的实施例中，上述无人机用智能电池还包括多个温度传感器8，多个温度传感器8分别设置在上述电芯组3和上述MOS管5上，这里，温度传感器8用于检测整个电池的温度情况，尤其是当电池放电时，通过多个温度传感器8监测电芯组3和MOS管5运行时的实时温度，此处，该温度传感器8与上述电池管理单元4电连接，该温度传感器8采集的实时信号将传输给电池管理单元4，然后通过上述CAN总线接口6经CAN总线(附图中未画出)传输给无人机主控系统，

接着，无人机主控系统反馈调节该智能电池的使用，以保证该智能电池运行在正常的温度范围内，避免高温引起的电池异常。

进一步地，在本发明的实施例中，上述多个温度传感器8分别粘贴固定在上述电芯组3和MOS管5的测量位置上，此处，该测量位置可以是电芯组3的上部和中部，以及MOS管5的表面。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述多个温度传感器8还可固定在该智能电池中的其他关键部位上，以获取该智能电池的温度情况，此处不作唯一限定。

进一步地，在本发明的实施例中，上述温度传感器8优选为NTC温度传感器，即负温度系数热敏电阻温度传感器，此处，NTC指的是Negative TemperatureCoefficient，即负温度系数。装配时，用绝缘线包裹各个温度传感器8，并粘贴到该智能电池的极片处、电芯组3上部和中部，以及MOS管5表面、均衡电路表面、自放电电阻旁等关键部位。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述温度传感器8也可为其他类型的温度传感元件，此处不限。

进一步地，在本发明的实施例中，上述无人机用智能电池还可包括风扇9，该风扇9固定连接于上述壳体1，且该风扇9与上述电池管理单元4电连接，此处，该风扇9用于加快壳体1内外的空气流通以进行散热。对应地，为了加速壳体1内外的空气流通，同时配合风扇9进行散热，在壳体1的两侧开设有连通其内外的散热通孔10，如此，自然状态下，散热通孔10可工空气流通进行散热，当风扇9开启时，风扇9加速空气流通，进一步加快了壳体1内外散热。如上所述，当该智能电池放电时，通过温度传感器8检测电池的温度情况，并传输至电池管理单元4，然后通过上述CAN总线接口6经CAN总线传输给无人机主控系统，当电池温度超出设定温度时，无人机主控系统反馈调整信息至电池管理单元4，再由电池管理单元4开启风扇9进行散热。同理，在该智能电池充电时，其均衡电路部分的温度过高时，启动风扇9进行散热，保证充电的安全；自放电的使用也一样，过温就开启风扇9进行散热，温度持续偏高就关闭自放电。并且，该风扇9只有在电池内的温度到达设定值的时候才会启动，这样可达到节省能量的目的。这里，无人机主控系统可以自行调整无人机飞行的速度和高度，同步减小电流的输出。

在本发明的实施例中，上述无人机用智能电池还包括NFC通信模块11，该NFC通信模块11可拆卸固定在上述壳体1上，并与上述电池管理单元4电连接，此处，该NFC通信模块11用于传输电池状态信息给智能充电器以进行信息交互，另外，外部读取设备可靠近该NFC通信模块11以读取电池的状态信息等等。如此，通过设置NFC通信模块11，方便了读取智能电池状态信息，从而提升了该智能电池的功能性。也就是说，采用此种非接触式的无线通信方式，其使用方便，并延长了连接器的使用寿命。

进一步地，在本发明的实施例中，上述NFC通信模块11上设置有卡扣(附图中未画出)，上述壳体1上设置有适配于该卡扣的插槽(附图中也未画出)，这里，该NFC通信模块11通过其上的卡扣插设于壳体1上的卡槽内形成可拆卸连接，同时，该NFC通信模块11通过连接线连接电池管理板2以电连接电池管理单元4。如此，通过将NFC通信模块11设计为可拆卸式的安装形式，当电芯组3寿命达到后，可将NFC通信模块11拆下来装到新的电池上重复利用，进而节省成本。

进一步地，在本发明的实施例中，上述NFC通信模块11包括NFC单元(附图中未画出)，以及与该NFC单元连接的存储单元(附图中也未画出)，该存储单元用于存储电池状态信息。如此，上述电池管理单元4采集的电池状态信息将存储在该存储单元中，在使用时，智能充电器可靠近该NFC单元来读取存储单元中的电池状态信息，也可以采用专用读卡器近距离接触该NFC单元来读取存储单元中的电池状态信息。通过该NFC单元，可以实现智能充电器与该智能电池的信息交互，如此，使充电更安全，速度更快。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述NFC通信模块11还可为其他无线通信方式，此处不作唯一限定。

在本发明的实施例中，生产该无人机用智能电池时，可通过读取器配合电池中的NFC单元来读取电池的生产信息，即通过无线或者NFC连接电池管理单元，直接读取信息，如此，不用插拔连接器，节省时间，从而加快了生产速度；当管理多个该智能电池时，通过读取器配合电池中的NFC单元来读取每个电池的状态信息，同时将状态信息上传到服务器做电池管理；当该智能电池充电时，通过其NFC单元来实现和智能充电器的信息交互，方便充电器根据电池的不同来自动调节充电的电压和电流，同时通信模块11内部的存储单元可存储电池的使用情况，如此，可方便现场作业员通过终端实时读取。

在本发明的实施例中，上述无人机用智能电池还可包括集成于上述电池管理板2上的无线通信模块14，该无线通信模块14与上述电池管理单元4电连接，此处，该无线通信模块14可用于与后台管理系统进行信息交互。当该智能电池充电时，上述NFC通信模块11可以与智能充电器通信，将电池状态信息传送给智能充电器；另外，该无线通信模块14还可以将电池信息上传到后台管理系统，方便做电池配件管理。

进一步地，在本发明的实施例中，上述无线通信模块14优选为蓝牙或者ZigBee(紫蜂)。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述无线通信模块14还可为其他低功耗的无线通信模块，此处不作唯一限定。

进一步地，在本发明的实施例中，上述电池状态信息可包括电池的电压、电流、温度、电池状态、序列号、使用次数、单电芯电压以及程序版本。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述电池状态信息还可包括其他信息，此处不作进一步限定。

在本发明的实施例中，上述无人机用智能电池还可包括用于显示电池状态信息的显示屏12，该显示屏12设置在上述壳体1上，并与上述电池管理单元4电连接。如此，工作人员可直观地看到无人机用智能电池的状态。当然，根据实际情况和具体需求，在本发明的其他实施例中，上述无人机用智能电池还可包括其他功能结构，此处不作进一步限定。

在本发明的实施例中，上述电芯组3选取能支持快速充电的电芯，在充电的同时与智能充电器配合，实时调整充电电压和电流，并在电芯需要做均衡时，通知智能充电器降低充电电流，当电芯达到电压平衡以后再继续开始快速充电。对于智能充电器的具体结构，此处不作具体描述。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等，这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.无人机用智能电池，包括壳体，其特征在于，所述无人机用智能电池还包括可拆卸设置于所述壳体内的电池管理板，及可快速充电的电芯组，所述电池管理板上设置有用于管理电池的电池管理单元，连接于所述电池管理单元的MOS管，连接于所述MOS管的电源输入/输出接口，以及连接于所述电池管理单元的CAN总线接口，所述CAN总线接口用于连接无人机主控系统以进行CAN总线通信；所述电芯组与所述MOS管电连接。

2.如权利要求1所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述电池管理板上设置有与所述电池管理单元电连接的复位电路，所述复位电路用于对所述电池管理单元的运行异常进行复位。

3.如权利要求2所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述壳体上凸设有复位按键，所述复位按键的内端与所述复位电路电连接。

4.如权利要求1所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无人机用智能电池还包括设置于所述电芯组和所述MOS管上的多个用于检测温度的温度传感器，所述温度传感器与所述电池管理单元电连接。

5.如权利要求4所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述多个温度传感器分别粘贴固定于所述电芯组和所述MOS管的测量位置上。

6.如权利要求4所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述温度传感器为NTC温度传感器。

7.如权利要求1至6任一项所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无人机用智能电池还包括固定连接于所述壳体并与所述电池管理单元电连接的风扇，所述风扇用于加快所述壳体内外的空气流通以进行散热。

8.如权利要求7所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述壳体的两侧开设有连通其内外的散热通孔。

9.如权利要求1至6任一项所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无人机用智能电池还包括可拆卸固定于所述壳体上的NFC通信模块，所述NFC通信模块与所述电池管理单元电连接，并可用于传输电池状态信息以与智能充电器进行信息交互。

10.如权利要求9所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述NFC通信模块上设置有卡扣，所述壳体上设置有适配于所述卡扣的插槽，所述卡扣插设于所述卡槽内形成可拆卸连接。

11.如权利要求9所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述NFC通信模块包括NFC单元，以及与所述NFC单元连接的用于存储电池状态信息的存储单元。

12.如权利要求9所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无人机用智能电池还可包括集成于所述电池管理板上并与所述电池管理单元电连接的无线通信模块，所述无线通信模块用于与后台管理系统进行信息交互。

13.如权利要求12所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无线通信模块为蓝牙或者ZigBee。

14.如权利要求10至13所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述电池状态信息包括电池的电压、电流、温度、电池状态、序列号、使用次数、单电芯电压以及程序版本。

15.如权利要求1至6任一项所述的无人机用智能电池，其特征在于，所述无人机用智能电池还包括设置于所述壳体上的显示屏，所述显示屏与所述电池管理单元电连接，所述显示屏用于显示电池状态信息。