CN111071459A - 一种自充电式无人机电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自充电式无人机电池组，属于电池组领域，其技术方案要点包括无人机本体、主电路、无人机电池本体、若干数量的无人机电池组保护芯片、充电控制MOS管栅极、放电控制用MOS管栅极、充电控制开关器件、控制电路和放电控制开关器件，所述无人机本体的顶部固定连接有安装框架，所述安装框架的内部开设有条形槽，所述安装框架的两侧铰接有数量为两个的太阳能电池板，本发明通过设置太阳能电池板，可为无人机本体中的无人机电池本体进行充电，提高无人机本体的续航能力，提高工作效率，通过设置螺纹套，可根据阳光的照射角度自由调节太阳能电池板的倾斜度，从而提高太阳能电池板的工作效率。

Description

一种自充电式无人机电池组
技术领域
本发明涉及电池组领域，尤其涉及一种自充电式无人机电池组。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务，无人机按应用领域，可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
无人机的应用中，电池起着很重要的作用，电池的续航能力短时间内无法提升，一个无人机需配备多个电池，电量消耗完及时充电成了必不可少的工作，通常情况下，无人机充电时都是人工拆卸下电池后，将充电器的插座与电池的电极插头对接进行充电，但是这种充电方式严重影响了无人机的工作效率，且现有无人机有在顶部安装太阳能电池板实现自充电，延伸无人机的续航能力，但是现有的大多为固定安装，角度不可调节，导致太阳能电池板效率不高，且太阳能电池板在充电时，电压变化较大，会对无人机电池组造成损坏，导致无人机电池组受用寿命降低，存在太阳能电池板角度不可调节和充电时电压不稳定的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自充电式无人机电池组，具备太阳能电池板角度可调节和充电时电压稳定的优点，解决了太阳能电池板角度不可调节和充电时电压不稳定的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种自充电式无人机电池组，包括无人机本体、主电路、无人机电池本体、若干数量的无人机电池组保护芯片、充电控制MOS管栅极、放电控制用MOS管栅极、充电控制开关器件、控制电路和放电控制开关器件，所述无人机本体的顶部固定连接有安装框架，所述安装框架的内部开设有条形槽，所述安装框架的两侧铰接有数量为两个的太阳能电池板，所述无人机本体的顶部开设有安装槽，所述安装槽的内底壁转动连接有丝杆，且丝杆依次贯穿无人机本体、安装框架并与条形槽的内顶壁转动连接，所述安装槽的内壁固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出轴固定连接有第一锥形齿轮，所述丝杆的表面套接有第二锥形齿轮，所述第二锥形齿轮和第一锥形齿轮啮合连接，所述丝杆的表面螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套的表面固定连接有数量为两个支撑杆，且支撑杆贯穿安装框架并与太阳能电池板滑动连接，所述无人机本体的内部设置有无人机电池本体，所述无人机电池组保护芯片的其中一个引脚连接有分流放电支路，所述分流放电支路还设置有支路电阻和分流放电支路开关器件，所述无人机电池组保护芯片的另外一个引脚与无人机电池本体之间连接有过流检测保护电阻，所述无人机电池组保护芯片、充电控制MOS管栅极和放电控制用MOS管栅极共同构成一个闭合回路，且控制电路、无人机电池本体和无人机电池组保护芯片在同一个闭合回路中，且两个闭合回路之间并联。
优选的，所述安装槽的内底壁和条形槽的内顶壁均嵌入安装有转动座，所述转动座和丝杆转动连接。
优选的，两个所述太阳能电池板靠近安装框架的一侧均开设有滑槽，所述支撑杆远离安装框架的一端固定连接有滑块，所述滑块位于滑槽的内壁。
优选的，所述安装框架的两侧均开设有条形口，所述支撑杆位于条形口的内壁。
优选的，所述无人机电池组保护芯片包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS。
优选的，所述充电控制MOS管栅极用于充电过程中控制充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系并驱动主电路。
优选的，所述放电控制用MOS管栅极用于放电过程中放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系并驱动主电路。
优选的，所述控制电路包括有DC-DC变流器、控制芯片以及控制芯片对应的电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该自充电式无人机电池组，通过设置太阳能电池板，可为无人机本体中的无人机电池本体进行充电，提高无人机本体的续航能力，提高工作效率，通过设置螺纹套，可根据阳光的照射角度自由调节太阳能电池板的倾斜度，从而提高太阳能电池板的工作效率；
2、该自充电式无人机电池组，通过设置滑块和滑槽，对支撑杆进行限位，避免在调节过程中支撑杆和太阳能电池板发生脱离；
3、该自充电式无人机电池组，通过设置条形口，支撑杆进行限位，避免支撑杆发生位移，保障装置的正常运行。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明太阳能电池板和无人机本体的连接示意图；
图3为本发明的主电路的示意图；
图4为本发明中控制电路的示意图。
图中：1、无人机本体；2、无人机电池组保护芯片；3、充电控制MOS管栅极；4、分流放电支路；5、支路电阻；6、分流放电支路开关器件；7、过流检测保护电阻；8、主电路；9、放电控制用MOS管栅极；10、充电控制开关器件；11、控制电路；12、放电控制开关器件；13、无人机电池本体；14、安装槽；1401、转动座；15、伺服电机；16、第一锥形齿轮；17、丝杆；18、第二锥形齿轮；19、太阳能电池板；1901、滑槽；20、安装框架；2001、条形口；21、支撑杆；2101、滑块；22、螺纹套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-4，一种自充电式无人机电池组，包括无人机本体1、主电路8、无人机电池本体13、若干数量的无人机电池组保护芯片2、充电控制MOS管栅极3、放电控制用MOS管栅极9、充电控制开关器件10、控制电路11和放电控制开关器件12，无人机本体1的顶部固定连接有安装框架20，安装框架20的内部开设有条形槽，安装框架20的两侧铰接有数量为两个的太阳能电池板19，无人机本体1的顶部开设有安装槽14，安装槽14的内底壁转动连接有丝杆17，且丝杆17依次贯穿无人机本体1、安装框架20并与条形槽的内顶壁转动连接，安装槽14的内底壁和条形槽的内顶壁均嵌入安装有转动座1401，转动座1401和丝杆17转动连接，安装槽14的内壁固定连接有伺服电机15，伺服电机15的输出轴固定连接有第一锥形齿轮16，丝杆17的表面套接有第二锥形齿轮18，第二锥形齿轮18和第一锥形齿轮16啮合连接，丝杆17的表面螺纹连接有螺纹套22，螺纹套22的表面固定连接有数量为两个支撑杆21，且支撑杆21贯穿安装框架20并与太阳能电池板19滑动连接，无人机本体1的内部设置有无人机电池本体13，无人机电池组保护芯片2的其中一个引脚(即无人机电池组保护芯片2的CO引脚）连接有分流放电支路4，分流放电支路4还设置有支路电阻5和分流放电支路开关器件6，无人机电池组保护芯片2的另外一个引脚（即人机电池组保护芯片2的VM引脚）与无人机电池本体13之间连接有过流检测保护电阻7，无人机电池组保护芯片2、充电控制MOS管栅极3和放电控制用MOS管栅极9共同构成一个闭合回路，所述放电控制用MOS管栅极9用于放电过程中放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系并驱动主电路8，且控制电路11、无人机电池本体13和无人机电池组保护芯片2在同一个闭合回路中，且两个闭合回路之间并联，通过设置太阳能电池板19，可为无人机本体1中的无人机电池本体13进行充电，提高无人机本体1的续航能力，提高工作效率。
进一步的，两个太阳能电池板19靠近安装框架20的一侧均开设有滑槽1901，支撑杆21远离安装框架20的一端固定连接有滑块2101，滑块2101位于滑槽1901的内壁，通过设置滑块2101和滑槽1901，对支撑杆21进行限位，避免在调节过程中支撑杆21和太阳能电池板19发生脱离。
进一步的，安装框架20的两侧均开设有条形口2001，支撑杆21位于条形口2001的内壁，通过设置条形口2001，支撑杆21进行限位，避免支撑杆21发生位移，保障装置的正常运行。
进一步的，无人机电池组保护芯片2包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS，使充电控制MOS管栅极3能够与主电路8和无人机电池本体13之间形成并联关系。
进一步的，充电控制MOS管栅极3用于充电过程中控制充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系并驱动主电路8。
进一步的，所述控制电路11包括有DC-DC变流器、控制芯片以及与控制芯片对应的电路。
太阳能电池板19给无人机电池本体13充电步骤如下：
S1、无人机电池本体13充电时，太阳能电池板19正负极分别接电池组正极和负极两端，充电电流流经无人机电池本体13、放电控制开关器件12、充电控制开关器件10、电池组负极；
S2、控制电路11控制无人机电池组保护芯片2的充电过电压保护控制信号经光耦隔离后并联输出，为主电路8中充电控制开关器件10的导通提供栅极电压；
S3、无人机电池本体13在充电过程中先进入过电压保护状态，则由过电压保护信号控制并联在无人机电池本体13正负极两端的分流放电支路4放电，同时将串接在充电回路中的对应无人机电池本体13断离出充电回路；
S4、锂电池组串联充电时，一般内阻较小的电池先充满，此时，相应的过电压保护信号控制分流放电支路4的分流放电支路开关器件6闭合，在原电池两端并联上一个分流电阻，此时支路电阻5相当于先充满的无人机电池本体13的负载，该电池通过其放电，使电池端电压维持在充满状态附近一个极小的范围内；
S5、无人机电池本体13先充电完成，进入过电压保护状态，全部无人机电池本体13电压大小在误差范围内完全相等，无人机电池组保护芯片2充电保护控制信号均变低，无法为主电路8中的充电控制开关器件10提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即实现均衡充电，充电过程完成。
无人机电池本体13、伺服电机15等均为现有技术应用较为成熟的器件，具体型号可根据实际的需要选择，同时无人机电池本体13、伺服电机15的供电可为内置电源供电，也可为市电供电，具体的供电方式视情况选择，在此不做赘述。
本发明的工作过程及有益效果如下：当无人机本体1在空中工作时，可根据阳光具体照射情况调节太阳能电池板19的角度，通过设置太阳能电池板19，可为无人机本体1中的无人机电池本体13进行充电，提高无人机本体1的续航能力，提高工作效率，启动伺服电机15，伺服电机15转动通过第一锥形齿轮16和第二锥形齿轮18带动丝杆17转动，从而带动螺纹套22上下移动，通过设置螺纹套22，可根据阳光的照射角度自由调节太阳能电池板19的倾斜度，从而提高太阳能电池板19的工作效率，支撑杆21在条形口2001中移动，通过设置条形口2001，支撑杆21进行限位，避免支撑杆21发生位移，保障装置的正常运行，滑块2101在滑槽1901中移动，通过设置滑块2101和滑槽1901，对支撑杆21进行限位，避免在调节过程中支撑杆21和太阳能电池板19发生脱离，从而推动太阳能电池板19发生角度的变化。
当无人机电池本体13需要充电时，太阳能电池板19正负极分别接无人机电池本体13正极和负极两端，充电电流流经无人机电池本体13正极、放电控制开关器件12、充电控制开关器件10、电池组负极，控制电路11控制无人机电池组保护芯片2的放电欠电压保护、过流和短路保护控制信号经光耦隔离后串联输出，为主电路8中放电控制开关器件12的导通提供栅极电压；一旦无人机电池本体13在放电过程中遇到欠电压或者过流和短路等特殊情况，对应的放电保护控制信号变低，无法为主电路8中的放电控制开关器件12提供栅极偏压，使其关断，主回路断开，即结束放电使用过程，控制电路11的无人机电池组保护芯片2可根据待保护的无人机电池本体13的电压等级、保护延迟时间等选型，无人机电池组保护芯片2数目依据无人机电池本体13内部的电池数目确定，串联使用，分别对所无人机电池本体13的充放电、过流和短路状态进行保护，在充电保护的同时，通过无人机电池组保护芯片2控制分流放电支路开关器件6的通断实现均衡充电。
其中控制电路11控制无人机电池组保护芯片2的放电欠电压保护、过流和短路保护控制信号经光耦隔离后串联输出，为主电路8中放电控制开关器件12的导通提供栅极电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自充电式无人机电池组，包括无人机本体（1）、主电路（8）、无人机电池本体（13）、若干数量的无人机电池组保护芯片（2）、充电控制MOS管栅极（3）、放电控制用MOS管栅极（9）、充电控制开关器件（10）、控制电路（11）和放电控制开关器件（12），其特征在于，所述无人机本体（1）的顶部固定连接有安装框架（20），所述安装框架（20）的内部开设有条形槽，所述安装框架（20）的两侧铰接有数量为两个的太阳能电池板（19），所述无人机本体（1）的顶部开设有安装槽（14），所述安装槽（14）的内底壁转动连接有丝杆（17），且丝杆（17）依次贯穿无人机本体（1）、安装框架（20）并与条形槽的内顶壁转动连接，所述安装槽（14）的内壁固定连接有伺服电机（15），所述伺服电机（15）的输出轴固定连接有第一锥形齿轮（16），所述丝杆（17）的表面套接有第二锥形齿轮（18），所述第二锥形齿轮（18）和第一锥形齿轮（16）啮合连接，所述丝杆（17）的表面螺纹连接有螺纹套（22），所述螺纹套（22）的表面固定连接有数量为两个支撑杆（21），且支撑杆（21）贯穿安装框架（20）并与太阳能电池板（19）滑动连接，所述无人机本体（1）的内部设置有无人机电池本体（13），所述无人机电池组保护芯片（2）的其中一个引脚连接有分流放电支路（4），所述分流放电支路（4）还设置有支路电阻（5）和分流放电支路开关器件（6），所述无人机电池组保护芯片（2）的另外一个引脚与无人机电池本体（13）之间连接有过流检测保护电阻（7），所述无人机电池组保护芯片（2）、充电控制MOS管栅极（3）和放电控制用MOS管栅极（9）共同构成一个闭合回路，且控制电路（11）、无人机电池本体（13）和无人机电池组保护芯片（2）在同一个闭合回路中，且两个闭合回路之间并联。
2.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述安装槽（14）的内底壁和条形槽的内顶壁均嵌入安装有转动座（1401），所述转动座（1401）和丝杆（17）转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，两个所述太阳能电池板（19）靠近安装框架（20）的一侧均开设有滑槽（1901），所述支撑杆（21）远离安装框架（20）的一端固定连接有滑块（2101），所述滑块（2101）位于滑槽（1901）的内壁。
4.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述安装框架（20）的两侧均开设有条形口（2001），所述支撑杆（21）位于条形口（2001）的内壁。
5.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述无人机电池组保护芯片（2）包括充电控制引脚CO，放电控制引脚DO，放电过电流及短路检测引脚VM，电池正端VDD，电池负端VSS。
6.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述充电控制MOS管栅极（3）用于充电过程中控制充电过电压保护信号经光耦隔离后形成并联关系并驱动主电路（8）。
7.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述放电控制用MOS管栅极（9）用于放电过程中放电欠电压、过流、短路保护信号经光耦隔离后形成串联关系并驱动主电路（8）。
8.根据权利要求1所述的一种自充电式无人机电池组，其特征在于，所述控制电路（11）包括有DC-DC变流器、控制芯片以及控制芯片对应的电路。
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