CN107452989A - 电池管理系统及具有其的飞行控制系统和飞行器 - Google Patents

电池管理系统及具有其的飞行控制系统和飞行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池管理系统，其包括电芯模块、电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS，电池管理芯片用于监测电芯模块的电流、电压和温度数据并依据电流、电压和温度数据计算出电芯模块的电量、容量和健康信息，依据电流、电压和温度数据，电量、容量和健康信息及设置的参数控制充放电MOS的打开与关闭；主控芯片读取电流、电压和温度数据，电量、容量和健康信息以及充放电MOS的开关状态，并将其上报给飞行器或充电器，同时接收来自飞行器或充电器的命令并根据接收到的命令对电源管理芯片进行控制；通过充放电MOS的开关状态能够控制电芯模块是否进行充电或放电。该系统能够协助飞行控制系统依据电源的状态对电源进行控制和优化操作，从而实现电池的管理。

Description

电池管理系统及具有其的飞行控制系统和飞行器
技术领域
本发明属于飞行器技术领域，涉及一种飞行器的辅助系统，具体涉及一种电池管理系统及具有所述电池管理系统的飞行控制系统和飞行器。
背景技术
无人飞行器，简称无人机，是一种处在迅速发展中的飞行装置，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点。无人机通过搭载多种传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩展到军事、科研和民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
无人飞行器要实现飞行和控制，必须要用到电池。通过电池为无人飞行器的需电零部件提供电力。为了确保飞行安全和有效控制，必须对电池的状态进行检测和监控，并依据电池的状态进行有效的控制，从而实现对电池的优化。但是，现有的无人飞行器要么不具备良好的电池管理系统，要么虽然具有电池管理系统，但是，所具有的电池管理系统的管理能力比较低，无法实现电池的优化操作和良好控制，难以满足需求。
鉴于现有技术的上述缺陷，迫切需要一种新型的电池管理系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种电池管理系统，以解决目前飞行器的电池难以获得良好的优化操作和控制的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电池管理系统，其包括电芯模块、电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS，其特征在于，所述电池管理芯片用于监测所述电芯模块的电流、电压和温度数据并依据所述电流、电压和温度数据计算出所述电芯模块的电量、容量和健康信息，同时依据所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及设置的参数控制所述充放电MOS的打开与关闭；所述主控芯片用于读取所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及所述充放电MOS的开关状态，并将其上报给飞行器或充电器，同时接收来自飞行器或充电器的命令并根据接收到的命令对所述电源管理芯片进行控制；通过所述充放电MOS的开关状态能够控制所述电芯模块是否进行充电或放电。
进一步地，其中，所述电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS集成在一块电路板上。
更进一步地，其中，所述电芯模块包括多节电芯。
再进一步地，其中，所述电路板的主回路上串联有一个检测电阻，通过测量所述检测电阻两端的电压，计算出所述电芯模块的电流数据。
再更进一步地，其中，所述电芯模块的表面上贴有一个热敏电阻，通过测量所述热敏电阻的阻值计算出所述电芯模块的温度数据。
再再进一步地，其中，每节所述电芯都通过一根线连接到所述电池管理芯片，使所述电池管理芯片能测量每节所述电芯的电压及所述电芯模块的总电压。
另一方面，其中，所述电池管理系统进一步包括与所述主控芯片相连的按键，所述主控芯片通过所述按钮能够获取用户的操作。
进一步地，其中，所述电池管理系统进一步包括与所述主控芯片相连的LED指示灯，所述LED指示灯用于指示所述电芯模块的状态。
此外，本发明还提供一种飞行控制系统，其特征在于，具有上述的电池管理系统。
而且，本发明还提供一种飞行器，其特征在于，具有上述的电池管理系统。
本发明还提供一种飞行器，其特征在于，具有上述的飞行控制系统。
进一步地，其中，所述飞行器为无人机。
本发明的电池管理系统具有如下有益技术效果：其能够实现电池的电流、电压和温度等的检测和监控，并能够依据电池的电流、电压和温度数据计算出电池的电量、容量和健康等信息，从而便于实现电池的优化操作和良好控制。
附图说明
图1是本发明的电池管理系统的构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。
本发明涉及一种电池管理系统。所述电池管理系统用于采集电源的电压、电流和温度等信息，实现对电源的电压、电流和温度等信息的实时监控，并与飞行器(实质上是飞行器的飞行控制系统)或充电器等进行数据交流，以便于飞行器(实质上是飞行器的飞行控制系统)或充电器获取所述电池管理系统的上传信息，也就是电源的电压、电流和温度等，并进行逻辑判断，依据逻辑判断结果形成控制命令，并将所述控制命令发送给所述电池管理系统，使所述电池管理系统执行相应的动作，实现对电源的优化操控。
图1示出了本发明的电池管理系统的构成示意图。如图1所示，本发明的电池管理系统包括电芯模块、电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS。并且，在本发明中，优选地，所述电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS集成在一块电路板上。这样，有助于提高其集成度，减小其体积。
其中，所述电芯模块包括多节电芯。通过多节电芯组成所述电芯模块，有助于提高所述电芯模块所能提供的电能，从而满足飞行器对电能的需求。
所述电池管理芯片用于监测所述电芯模块的电流、电压和温度数据并依据所述电流、电压和温度数据计算出所述电芯模块的电量、容量(电芯模块的容量，也就是通常所说的电池容量)和健康信息，同时依据所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及设置的参数控制所述充放电MOS的打开与关闭。
在本发明中，依据所述电流、电压和温度数据计算出所述电芯模块的电量、容量和健康信息具体为：首先通过实验，对所述电芯模块进行测量，得到所述电芯模块的开路电压、温度与电量之间的关系，以及电量与电芯模块内阻的关系。然后，将实验所得的数据写入所述电池管理芯片的flash里面。使用时查询表格得到所述电芯模块内阻的数据，再根据电芯模块内阻、电流以及电压，计算出电芯模块的开路电压。最后通过查寻表格，使用电芯模块的开路电压、温度与电量的关系，计算得到电量。
同时，在本发明中，所述设置的参数包括保护参数(过放保护、过充保护、充电过流、放电过流、过载保护、充电短路、放电短路、充电过温、充电欠温、放电过温、放电欠温)，还包括所述充放电MOS的控制命令(如FETEN、PCHGTEST、CHGTEST、DSGTEST)等。
在本发明中，具体地，为了检测所述电芯模块的电流，在所述电路板的主回路上串联有一个检测电阻。其中，所述检测电阻串联在所述电芯模块的负极与电池输出负极之间。通过测量所述检测电阻两端的电压，例如电阻值和电压值就可以计算出所述电芯模块的电流数据。
同时，为了检测所述电芯模块的电压，使每节所述电芯都通过一根线连接到所述电池管理芯片，使所述电池管理芯片能自动测量每节所述电芯的电压，并根据每节所述电芯的电压计算出所述电芯模块的总电压。在本发明中，所述电池管理芯片内部有集成模数转化器(模拟电路到数字电路的转换器)，通过测量每根连接所述电芯和所述电池管理芯片之间的线上的电压，再通过所述模数转换器，就可以转换成电压值。
并且，为了检测所述电芯模块的温度，在所述电芯模块的表面上贴有一个热敏电阻。通过测量所述热敏电阻的阻值，就可以计算出所述电芯模块的温度数据。
所述主控芯片用于读取所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及所述充放电MOS的开关状态，并将其上报给飞行器或充电器。所述飞行器(其实是飞行器的飞行控制系统)或充电器(充电器可以安装控制器)可以依据所获得的上述数据、信息和开关状况进行逻辑判断，依据逻辑判断结果形成控制命令，并将所述控制命令发送给所述主控芯片，并通过所述主控芯片实现整个电池管理系统的控制。
在本发明中，所述依据逻辑判断结果形成控制命令体现在飞机的控制上。比如电池温度过高或过低，电池过载，电量低，电压低，电芯电压过低，电芯压差大等都会导致飞机返航或紧急降落。
在本发明中，优选地，所述电池管理系统进一步包括与所述主控芯片相连的按键。所述主控芯片通过所述按钮能够获取用户的操作。这样，用户可以通过按键输入控制命令，从而更好地实现对电池的优化操作。
更优选地，所述电池管理系统进一步包括与所述主控芯片相连的LED指示灯。所述LED指示灯用于指示所述电芯模块的状态，例如是充电还是放电，电量是高还是低等，从而便于用户直观地获得电芯模块的状态。
通过所述充放电MOS的开关状态能够控制所述电芯模块是否进行充电或放电。通过所述充放电MOS的开关，可以实现所述电芯模块是否能充电或放电。也就是，只有在所述充放电MOS处于导通状态时，才能够实现对所述电芯模块的充电或放电。在所述充放电MOS处于非导通状态时，不能对所述电芯模块进行充电或放电。
本发明的电池管理系统能够实现电池的电流、电压和温度等的检测和监控，并能够依据电池的电流、电压和温度数据计算出电池的电量、容量和健康等信息，从而便于实现电池的优化操作和良好控制。
当然，在本发明中，也要求保护具有上述电池管理系统的飞行控制系统。只要飞行控制系统采用了上述电池管理系统，都落入本发明的保护范围之内。
同样，在本发明中，也要求保护具有上述电池管理系统或上述飞行控制系统的飞行器，尤其是无人机。只要飞行器采用了上述电池管理系统或飞行控制系统，都落入本发明的保护范围之内。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (12)

1.一种电池管理系统，其包括电芯模块、电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS，其特征在于，所述电池管理芯片用于监测所述电芯模块的电流、电压和温度数据并依据所述电流、电压和温度数据计算出所述电芯模块的电量、容量和健康信息，同时依据所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及设置的参数控制所述充放电MOS的打开与关闭；所述主控芯片用于读取所述电流、电压和温度数据，所述电量、容量和健康信息以及所述充放电MOS的开关状态，并将其上报给飞行器或充电器，同时接收来自飞行器或充电器的命令并根据接收到的命令对所述电源管理芯片进行控制；通过所述充放电MOS的开关状态能够控制所述电芯模块是否进行充电或放电。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理芯片、主控芯片和充放电MOS集成在一块电路板上。
3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯模块包括多节电芯。
4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述电路板的主回路上串联有一个检测电阻，通过测量所述检测电阻两端的电压，计算出所述电芯模块的电流数据。
5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述电芯模块的表面上贴有一个热敏电阻，通过测量所述热敏电阻的阻值计算出所述电芯模块的温度数据。
6.根据权利要求5所述的电池管理系统，其特征在于，每节所述电芯都通过一根线连接到所述电池管理芯片，使所述电池管理芯片能测量每节所述电芯的电压及所述电芯模块的总电压。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电池管理系统，其特征在于，进一步包括与所述主控芯片相连的按键，所述主控芯片通过所述按钮能够获取用户的操作。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，进一步包括与所述主控芯片相连的LED指示灯，所述LED指示灯用于指示所述电芯模块的状态。
9.一种飞行控制系统，其特征在于，具有权利要求1-8中任一项所述的电池管理系统。
10.一种飞行器，其特征在于，具有权利要求1-8中任一项所述的电池管理系统。
11.一种飞行器，其特征在于，具有权利要求9所述的飞行控制系统。
12.根据权利要求10或11所述的飞行器，其特征在于，所述飞行器为无人机。
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