CN109659993A - 续流装置及无人机供电系统 - Google Patents

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黄海鹏
周云
赵义南
朱敏杰
侯梦龙
谭波
周伟才
刘丙财
裴慧坤
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    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02J7/0019Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
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Abstract

本发明涉及一种续流装置,包括电池组、电控开关模块、物理开关、输出端;所述电控开关模块包括至少两个并联的开关单元,所述并联的开关单元一端通过所述物理开关连接所述电池组,另一端连接所述输出端;当所述物理开关闭合时,所述开关单元在所述电池组的作用下闭合,以使所述电池组的电流经过所述电子开关模块流向所述输出端。上述续流装置通过电控开关模块可控制供电输出。电控开关模块包括并联的开关单元,开关单元可在电池组的作用下打开。多个开关单元并联可降低分配至每个开关单元的电流,从而可以降低每个开关单元的工作强度,降低每个开关单元的发热量,避免开关单元过早老化,延长使用寿命。

Description

续流装置及无人机供电系统
技术领域
本发明涉及电池领域,特别是涉及续流装置及无人机供电系统。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机,常用于航拍、快递运输、测绘等领域,用途非常广泛。通常,无人机使用锂离子电池供电。由于锂离子电池的容量有限,无法实现长时间的滞空飞行,要经常降落更换电池,因此会采用续流装置为无人机供电。
传统的续流装置会使用电磁继电器控制供电输出,当无人机处于非作业状态下,电磁继电器断开以停止对无人机进行供电,当无人机处于作业状态下时,电磁继电器导通以对无人机进行供电。
发明人在实现传统技术的过程中发现,无人机功率较大,需要的电流较大。若使用继电器控制供电,则所需的电磁继电器体积较大。而电磁继电器的物理特性决定了继电器触点在大电流时,易造成损耗,影响装置使用寿命。
发明内容
基于此,有必要针对电磁继电器在大电流时易造成损耗影响使用寿命的问题,提供一种续流装置及无人机供电系统。
一种续流装置,包括电池组、电控开关模块、物理开关、输出端;
所述电控开关模块包括至少两个并联的开关单元,所述并联的开关单元一端通过所述物理开关连接所述电池组,另一端连接所述输出端;
当所述物理开关闭合时,所述开关单元在所述电池组的作用下闭合,以使所述电池组的电流经过所述电子开关模块流向所述输出端。
在其中一个实施例中,所述电池组包括正极输入端子和负极输入端子,所述输出端包括正极输出端子和负极输出端子,所述正极输入端子连接所述正极输出端子,所述负极输入端子通过所述并联的开关单元连接所述负极输出端子。
在其中一个实施例中,所述开关单元包括控制端、第一极和第二极,所述控制端通过所述物理开关连接所述正极输入端子,所述第一级连接所述负极输入端子,所述第二极连接所述负极输出端子。
在其中一个实施例中,所述电控开关模块包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元;
所述第一开关单元包括晶体管Q1,所述第二开关单元包括晶体管Q2,所述第三开关单元包括晶体管Q3,所述第四开关单元包括晶体管Q4,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的控制端均通过所述物理开关连接所述正极输入端子,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的第一极均连接所述负极输入端子,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的第二极均连接所述负极输出端子。
在其中一个实施例中,还包括多个保护电阻,每个所述保护电阻的一端分别对应连接每个所述开关单元的控制端,另一端均通过所述物理开关连接所述正极输入端子。
在其中一个实施例中,还包括多个泄放电阻,每个所述泄放电阻的一端分别对应连接每个所述开关单元的控制端,另一端对应连接所述开关单元的第一极。
在其中一个实施例中,还包括均衡模块,所述均衡模块一端连接充电出入端,另一端连接所述电池组,用于均衡所述电池组中单节电池的电压。
在其中一个实施例中,所述续流装置包括印刷电路板,所述印刷电路板的一侧或两侧具有敷铜覆层。
一种无人机供电系统,包括前述续流装置。
在其中一个实施例中,无人机供电系统还包括无人机,所述无人机包括控制装置,所述续流装置的输出端通过导线连接至所述控制装置。
上述续流装置,其采用自带的电池组为用电器供电,通过电控开关模块可控制供电输出。电控开关模块包括并联的开关单元,开关单元可在电池组的作用下打开。由于多个开关单元并联连接,因此其中一个开关单元损坏时,不影响其他开关单元的工作,且开关单元无触点,不会对开关单元造成损耗。多个开关单元并联可降低分配至每个开关单元的电流,从而可以降低每个开关单元的工作强度,降低每个开关单元的发热量,避免开关单元过早老化,延长使用寿命。
附图说明
图1为本申请的一个实施例提供的续流装置模块示意图;
图2为本申请的一个实施例提供的续流装置电路结构图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是,当元件被称为“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是在于限制本发明。
正如背景技术所述,续流装置必须有开关,以控制无人机在非作业状态下即使连接续流装置也无法获得电能。通常,续流装置采用电磁继电器控制供电输出,但由于无人机所需的电流较大,因此电磁继电器输出的电流也很大,而较大的浪涌电流对无人机的控制电模块造成干扰,影响无人机的使用,且大电流容易对电磁继电器的触点产生损耗,影响续流装置的使用寿命。
因此,针对上述问题,本申请的一个实施例提出一种续流装置,包括电池组100、电控开关模块200、物理开关300和输出端400。其中,电池组100包括多个并联的单节电池,多个电池并联可增加电池组的容量。电控开关模块200包括多个并联的开关单元,开关单元的一端均通过物理开关300连接至电池组100,另一端均连接输出端400。当物理开关300闭合时,开关单元在电池组100的电压作用下闭合,是的电池组100的电能通过电子开关模块200和输出端400向外部输出。
具体的,续流装置用于为外部用电器供电,本实施例中,主要用于为无人机供电。续流装置的电池组100为续流装置自身的电池,并非无人机上搭载的供电电池。续流装置的电池组100用于当无人机上的供电电池电能不足时为无人机供电,以提高无人机的续航能力。本实施例中的电池组可以是锂电池组。
电控开关模块200用于控制电池组100的供电输出。电控开关模块200包括多个并联的开关单元,当物理开关300闭合时,电池组100可控制每个开关单元导通,进而电池组100的电能可通过开关单元传输至输出端400。其中,物理开关300可以是按键开关等。由于采用并联的开关单元,当其中一个开关单元损坏时,剩余的开关单元仍可工作,不影响供电输出。
上述实施例提供的续流装置,其采用自带的电池组为用电器供电,通过电控开关模块可控制供电输出。电控开关模块包括并联的开关单元,开关单元可在电池组的作用下打开。由于多个开关单元并联连接,因此其中一个开关单元损坏时,不影响其他开关单元的工作,且开关单元无触点,不会对开关单元造成损耗。多个开关单元并联可降低分配至每个开关单元的电流,从而可以降低每个开关单元的工作强度,降低每个开关单元的发热量,避免开关单元过早老化,延长使用寿命。
在其中一个实施例中,电池组包括正极输入端子和负极输入端子。输出端包括正极输出端子和负极输出端子。正极输入端子连接至所述正极输出端子,负极输入端子连接物理开关的一端,物理开关的另一端连接并联的开关单元的一个公共连接点,并联的开关单元的另一个公共连接点连接负极输出端子。
进一步的,开关单元包括控制端第一极和第二极。每个开关单元的控制端通过物理开关连接正极输入端子,第一极连接负极输入端子,第二极连接负极输出端子。当物理开关闭合时,每个开关单元的控制端均可在电池组的电压作用下导通,进而电池组的电流可通过开关单元流向输出端。本实施例中,开关单元可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor,MOS管),控制端可以是晶体管的栅极,第一极可以是晶体管的源极,第二极可以是晶体管的漏极。
请参见图2,电控开关模块可以包括四个开关单元,分别为第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元。其中,第一开关单元包括晶体管Q1,第二开关单元包括晶体管Q2,第三开关单元包括晶体管Q3,第四开关单元包括晶体管Q4。晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4的控制端均通过物理开关连接正极输入端子,晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4的第一极均连接负极输入端子,晶体管Q1、所述晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4的第二极均连接所述负极输出端子。本实施例中,晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4均为N沟道晶体管,因此控制端连接正极输入端子,可在高电平作用下导通。在其他实施例中,晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3和晶体管Q4也可为P沟道晶体管,当为P沟道晶体管时,其控制端均连接负极输入端子,用于在低电平作用下导通。
当然,电控模块也可包括不止四个开关单元,只要多个开关单元之间并联且开关单元的类型相同即可。
本实施例中的电控开关模块采用了多个大功率MOS管并联,大功率MOS管工作时无噪声,反应灵敏。由于MOS管没有机械运动,因此不会产生火花,且MOS管也不会产生干扰信号,进而不会影响无人机的飞行控制模块。多个MOS管并联,若其中一个MOS管损坏时,不会导致整体故障,电流会分配至其他的MOS管上,保证电源持续输出,不对无人机造成影响。
进一步的,续流装置还包括多个保护电阻,每个保护电阻的一端分别对应连接每个开关单元的控制端,每个保护电阻的另一端均通过物理开关连接电池组的正极输入端子。
本实施例中,保护电阻可以有四个,包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、和电阻R4。电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4的一端分别对应连接至连接晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4的控制端,另一端连接至物理开关的一端。保护电阻可保护晶体管不会在高压情况下因开关速率过快导致被击穿。
续流装置还包括多个泄放电阻,每个泄放电阻的一端分别对应连接每个开关单元的控制端,另一端对应连接开关单元的第一极。
本实施例中,泄放电阻可以有四个,包括电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8。电阻R5、电阻R6、电阻R7和电阻R8的一端分别对应连接至连接晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4的控制端,另一端分别对应连接至晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4的第一极,也即晶体管的源极。泄放电阻可泄放掉栅极和源极之间少量的静电,防止MOS管无动作导致击穿MOS管,同时也可为MOS管提供偏置电压。
续流装置可以是印刷电路板,上述元器件均设置于印刷电路板上。印刷电路板的一侧面或者两个侧面上上可以设置敷铜覆层。由于MOS管流经大电流时,由于内部存在寄生二极管,其等效电阻通过电流时会产生热量,因此采用敷铜覆层可进行散热。
在其中一个实施例中,请继续参见图1,续流装置还包括均衡模块500。均衡模块一端连接充电出入端600,另一端连接电池组100,用于均衡所述电池组100中单节电池的电压。其中,充电输入端600用于连接外部电源为电池组100充电。
本申请的一个实施例提供一种无人机供电系统,包括前述的续流装置。无人机供电系统还包括无人机,无人机中设有控制装置,前述续流装置通过导线连接至无人机的控制装置,为无人机供电。
本实施例中,续流装置安装于地面,并通过导线连接至无人机。当无人机需要长时间滞空飞行时,续流装置的电池组可为无人机进行长时间供电,满足了无人机长时间滞空时的续航需求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对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 (10)

1.一种续流装置,其特征在于,包括电池组、电控开关模块、物理开关、输出端;
所述电控开关模块包括至少两个并联的开关单元,所述并联的开关单元一端通过所述物理开关连接所述电池组,另一端连接所述输出端;
当所述物理开关闭合时,所述开关单元在所述电池组的作用下闭合,以使所述电池组的电流经过所述电子开关模块流向所述输出端。
2.根据权利要求1所述的续流装置,其特征在于,所述电池组包括正极输入端子和负极输入端子,所述输出端包括正极输出端子和负极输出端子,所述正极输入端子连接所述正极输出端子,所述负极输入端子通过所述并联的开关单元连接所述负极输出端子。
3.根据权利要求2所述的续流装置,其特征在于,所述开关单元包括控制端、第一极和第二极,所述控制端通过所述物理开关连接所述正极输入端子,所述第一级连接所述负极输入端子,所述第二极连接所述负极输出端子。
4.根据权利要求3所述的续流装置,其特征在于,所述电控开关模块包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元和第四开关单元;
所述第一开关单元包括晶体管Q1,所述第二开关单元包括晶体管Q2,所述第三开关单元包括晶体管Q3,所述第四开关单元包括晶体管Q4,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的控制端均通过所述物理开关连接所述正极输入端子,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的第一极均连接所述负极输入端子,所述晶体管Q1、所述晶体管Q2、所述晶体管Q3和所述晶体管Q4的第二极均连接所述负极输出端子。
5.根据权利要求3所述的续流装置,其特征在于,还包括多个保护电阻,每个所述保护电阻的一端分别对应连接每个所述开关单元的控制端,另一端均通过所述物理开关连接所述正极输入端子。
6.根据权利要求5所述的续流装置,其特征在于,还包括多个泄放电阻,每个所述泄放电阻的一端分别对应连接每个所述开关单元的控制端,另一端对应连接所述开关单元的第一极。
7.根据权利要求1所述的续流装置,其特征在于,还包括均衡模块,所述均衡模块一端连接充电出入端,另一端连接所述电池组,用于均衡所述电池组中单节电池的电压。
8.根据权利要求1所述的续流装置,其特征在于,所述续流装置包括印刷电路板,所述印刷电路板的一侧或两侧具有敷铜覆层。
9.一种无人机供电系统,其特征在于,包括权利要求1-8中任一项所述的续流装置。
10.根据权利要求9所述的无人机供电系统,其特征在于,还包括无人机,所述无人机包括控制装置,所述续流装置的输出端通过导线连接至所述控制装置。
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