CN112002948A - 无人机新能源电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无人机新能源电池管理系统，包括：电池模快、温控模块和控制模块，所述电池模块包括高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块，所述高压电池模块和低压电池模块均与电池检测模块电性连接，所述控制模块包括控制器和充电模块，所述控制器分别和高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块均电线连接，所述温控模块包括包括温度检测单元、A/D转换单元、单片机、驱动单元；所述控制器和温度检测单元之间设置有报警模块和测温模块，避免因无人机高空工作环境温度低，造成的电池性能下降，影响无人机的续航能力，无需人员操作，节约了大量的人力和时间，增加了低压电池模块充电的方便性和便捷性。

Description

无人机新能源电池管理系统
技术领域
本发明属于无人机管理技术领域，具体涉及无人机新能源电池管理系统。
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。从技术角度定义可以分为：无人固定翼机、无人垂直起降机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。无人机的用途广泛，其可用于警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业。
而无人机电源系统是整个无人机的关键系统之一，它担负着为无人机的其他系统提供有效载荷的重要任务。电池为无人机电源系统提供能量来源，是无人机内部各种功能系统的电力来源，因此电池的正常工作对无人机至关重要。同时，随着太阳能的利用与发展，太阳能无人机具有飞得高、续航时间长和飞行距离远的特点，是一个理想的空中飞行平台。太阳能无人机可作为人造卫星的补充，也能执行监视空中目标、探测风暴、探测水下珊瑚礁(为航海扫除水下障碍)的任务。轻质、高效太阳电池的研制与应用技术是太阳能无人机设计、制造过程中所涉及到的关键技术之一。但是，由于太阳能的限制，仅仅采用太阳能供电的无人机，其利用具有很大的局限性，并不能实现无人机的广泛应用与发展。因此，需要开发新的无人机电池管理系统，以便提高无人机的运行性能，提高其运行能力。
另外，随着无人机飞行海拔高度的增加，电池工作温度下降很快，同时在高原和野外的探测中，室外的温度很低，造成无人机机舱内温度很低。室温25℃时，电池放电处于最佳状态；随着温度的下降，电池放电周期逐渐减小，当到－20℃时，电池的放电周期减小了一半。无人机高空工作环境温度低，电池在低温放电特性差，为保证电池良好的工作特性，也需要对电池管理系统进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机新能源电池管理系统，以解决上述背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种无人机新能源电池管理系统，包括：电池模快、温控模块和控制模块，所述电池模块包括高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块，所述高压电池模块和低压电池模块均与电池检测模块电性连接；
所述控制模块包括控制器和充电模块，所述控制器分别和高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块均电线连接；
所述温控模块包括包括温度检测单元、A/D转换单元、单片机、驱动单元；所述温度检测单元电性连接A/D转换单元，所述控制器和温度检测单元之间设置有报警模块和测温模块，所述控制器通过发送控制指令控制报警模块和测温模块的工作状态。
优选的，所述低压电池模块包括减压阀、阻火器、截止阀、安全阀和传感器，所述传感器和控住器电性连接。
优选的，所述高压电池模块采用高压蓄电池充电机，包括散热器组件、前面板组件以及支撑柱，所述散热器组件与前面板组件通过支撑柱连接，所述散热器组件包括绝缘双极型晶体管IGBT1、IGBT2，所述前面板组件包括均压电容C1、C2与低感母排，所述均压电容C1、C2与IGBT1、IGBT2通过低感母排连接。
优选的，所述控制器通过传感器对电池模块的电压、电流、温度进行实时检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告电池劣化程度和剩余容量状态；所述控制器还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电。
优选的，所述控制器采用单片机，单片机型号为AT89S51，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机。
优选的，所述测温模块包括温度采集模块和温度显示模块，所述温度采集模块包括至少一组温度检测回路，所述的温度检测回路包括温度传感器和信号处理模块，当被测电池单体温度过高或是过低时，所述报警模块启动，所述测温模块用于实现对多个单体电池环境温度的监控，并对被测电池进行统一的降温或升温控制。
优选的，所述控制器通过定时采集数据，在所述温度显示模块上通过定点显示温度变化曲线，所述各温度检测回路对应不同颜色显示所述温度变化曲线。
优选的，所述控温模块还包括散热模块和加热模块，所述散热模块包括相变复合板和散热风扇，所述加热模块包括加热芯片和导热片，所述相变复合板由膨化的导热骨架中嵌入相变材料并与多孔介质导热材料复合而成的，并安置在每一个单体电池的两侧，所述加热芯片两侧加设有导热片，所述加热模块安置在两块相变复合板中间。
优选的，所述报警模块包括蜂鸣器和LED灯，通过声光报警实时提醒用户注意用电安全。
本发明的技术效果和优点：
本发明提供的无人机新能源电池管理系统，与现有技术相比，通过设置电池模块，同时包括高压电池模块、低压电池模块，其能够在低压电池模块的电量不足以维持无人机飞行时有效地提高无人机在飞行状态下的续航能力，从而能够保证无人机完成对待充电交通工具的充电任务后有足够的续航里程返回充电站进行二次充电，由于在低压电池模块的电量低于第一预设阈值时，电池控制模块会控制高压电池模块向低压电池模块传输电能，另外电池模块还包括电池检测模块，通过控制器统一控制，温度采集模块和温度显示模块，避免因无人机高空工作环境温度低，造成的电池性能下降，影响无人机的续航能力，无需人员操作，节约了大量的人力和时间，增加了低压电池模块充电的方便性和便捷性。
附图说明
图1为本发明无人机新能源电池管理系统模块组成结构示意图；
图2为本发明无人机新能源电池管理系统控制流程示意图。
具体实施方式
下面将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。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1-2，本发明提供的无人机新能源电池管理系统，其包括：电池模快、温控模块和控制模块，所述电池模块包括高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块，所述高压电池模块和低压电池模块均与电池检测模块电性连接；
所述控制模块包括控制器和充电模块，所述控制器分别和高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块均电线连接；
所述温控模块包括包括温度检测单元、A/D转换单元、单片机、驱动单元；所述温度检测单元电性连接A/D转换单元，所述控制器和温度检测单元之间设置有报警模块和测温模块，所述控制器通过发送控制指令控制报警模块和测温模块的工作状态。
具体的，所述低压电池模块包括减压阀、阻火器、截止阀、安全阀和传感器，所述传感器和控住器电性连接。
具体的，所述高压电池模块采用高压蓄电池充电机，包括散热器组件、前面板组件以及支撑柱，所述散热器组件与前面板组件通过支撑柱连接，所述散热器组件包括绝缘双极型晶体管IGBT1、IGBT2，所述前面板组件包括均压电容C1、C2与低感母排，所述均压电容C1、C2与IGBT1、IGBT2通过低感母排连接。
具体的，所述控制器通过传感器对电池模块的电压、电流、温度进行实时检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告电池劣化程度和剩余容量状态；所述控制器还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电。
具体的，所述控制器采用单片机，单片机型号为AT89S51，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机。
具体的，所述测温模块包括温度采集模块和温度显示模块，所述温度采集模块包括至少一组温度检测回路，所述的温度检测回路包括温度传感器和信号处理模块，当被测电池单体温度过高或是过低时，所述报警模块启动，所述测温模块用于实现对多个单体电池环境温度的监控，并对被测电池进行统一的降温或升温控制。
具体的，所述控制器通过定时采集数据，在所述温度显示模块上通过定点显示温度变化曲线，所述各温度检测回路对应不同颜色显示所述温度变化曲线。
具体的，所述控温模块还包括散热模块和加热模块，所述散热模块包括相变复合板和散热风扇，所述加热模块包括加热芯片和导热片，所述相变复合板由膨化的导热骨架中嵌入相变材料并与多孔介质导热材料复合而成的，并安置在每一个单体电池的两侧，所述加热芯片两侧加设有导热片，所述加热模块安置在两块相变复合板中间。
具体的，所述报警模块包括蜂鸣器和LED灯，通过声光报警实时提醒用户注意用电安全。
本发明提出的无人机新能源电池管理系统，与现有技术相比，通过设置电池模块，同时包括高压电池模块、低压电池模块，其能够在低压电池模块的电量不足以维持无人机飞行时有效地提高无人机在飞行状态下的续航能力，从而能够保证无人机完成对待充电交通工具的充电任务后有足够的续航里程返回充电站进行二次充电，由于在低压电池模块的电量低于第一预设阈值时，电池控制模块会控制高压电池模块向低压电池模块传输电能，另外电池模块还包括电池检测模块，通过控制器统一控制，温度采集模块和温度显示模块，避免因无人机高空工作环境温度低，造成的电池性能下降，影响无人机的续航能力，无需人员操作，节约了大量的人力和时间，增加了低压电池模块充电的方便性和便捷性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，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 (9)

1.一种无人机新能源电池管理系统，包括：电池模快、温控模块和控制模块，其特征在于：
所述电池模块包括高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块，所述高压电池模块和低压电池模块均与电池检测模块电性连接；
所述控制模块包括控制器和充电模块，所述控制器分别和高压电池模块、低压电池模块和电池检测模块均电线连接；
所述温控模块包括包括温度检测单元、A/D转换单元、单片机、驱动单元；所述温度检测单元电性连接A/D转换单元，所述控制器和温度检测单元之间设置有报警模块和测温模块，所述控制器通过发送控制指令控制报警模块和测温模块的工作状态。
2.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述低压电池模块包括减压阀、阻火器、截止阀、安全阀和传感器，所述传感器和控住器电性连接。
3.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述高压电池模块采用高压蓄电池充电机，包括散热器组件、前面板组件以及支撑柱，所述散热器组件与前面板组件通过支撑柱连接，所述散热器组件包括绝缘双极型晶体管IGBT1、IGBT2，所述前面板组件包括均压电容C1、C2与低感母排，所述均压电容C1、C2与IGBT1、IGBT2通过低感母排连接。
4.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述控制器通过传感器对电池模块的电压、电流、温度进行实时检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告电池劣化程度和剩余容量状态；所述控制器还根据电池的电压电流及温度用算法控制最大输出功率以获得最大行驶里程，以及用算法控制充电机进行最佳电流的充电。
5.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述控制器采用单片机，单片机型号为AT89S51，AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机。
6.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述测温模块包括温度采集模块和温度显示模块，所述温度采集模块包括至少一组温度检测回路，所述的温度检测回路包括温度传感器和信号处理模块，当被测电池单体温度过高或是过低时，所述报警模块启动，所述测温模块用于实现对多个单体电池环境温度的监控，并对被测电池进行统一的降温或升温控制。
7.根据权利要求6所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述控制器通过定时采集数据，在所述温度显示模块上通过定点显示温度变化曲线，所述各温度检测回路对应不同颜色显示所述温度变化曲线。
8.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述控温模块还包括散热模块和加热模块，所述散热模块包括相变复合板和散热风扇，所述加热模块包括加热芯片和导热片，所述相变复合板由膨化的导热骨架中嵌入相变材料并与多孔介质导热材料复合而成的，并安置在每一个单体电池的两侧，所述加热芯片两侧加设有导热片，所述加热模块安置在两块相变复合板中间。
9.根据权利要求1所述的无人机新能源电池管理系统，其特征在于：所述报警模块包括蜂鸣器和LED灯，通过声光报警实时提醒用户注意用电安全。
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