CN112490526A - 一种无人机动力电池的温度管理装置及控温方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机动力电池的温度管理装置及控温方法，属于无人机应用技术领域。通过在箱体内安装温传感器和控制电路板，能够实时获知电池的充放电温度，并能够通过散热风扇和加热层对电池进行散热和加热，使锂离子电池的使用温度保持在一定的范围，可以避免极端温度对电池的充放电性能和安全性能的影响，尽可能保证电池的使用寿命和安全性，可以极大的拓展无人机的使用环境。本发明装置结构简单、设计严谨且便于携带和安装，实用性较强。
Description
技术领域
本发明属于无人机应用技术领域，涉及一种无人机动力电池的温度管理装置及控温方法。
背景技术
动力电池是电动无人机的主要能量来源，其性能直接影响着无人机的续航时间、航程等关键技术指标。相比于其他类型电池，锂离子电池具有高能量密度、功率密度，同时在循环寿命和安全性上都有很大的优势，所以目前电动无人机动力电池主要使用锂离子电池。
当前，无人机应用场景丰富，使用环境的温度变化较大。然而，锂离子电池对温度变化比较敏感，过低或过高的温度，都会对电池的电化学性能、使用寿命和安全性有巨大影响。同时，电池模组和电池包由于电芯的差异性、环境温度的不均，导致其内部受热不一致，这也对电池的充放电性能、容量、使用寿命和安全性有一定的影响。因此，将锂离子电池的工作保持在一定的温度范围内，对于电池，乃至无人机的安全都至关重要。
当前，尽管有一些研究考虑到低温环境对电池的危害，并提出了一些保护措施，但高温环境对电池影响也比较大。大电流充放电，加之过高的环境温度，会导致锂离子电池材料的性能退化，这将大大缩短锂离子电池的循环寿命，甚至会影响锂离子电池使用的安全性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中，锂离子电池的保护措施仅考虑了低温环境而未考虑高温环境对电池性能影响的缺点，提供一种无人机动力电池的温度管理装置及控温方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无人机动力电池的温度管理装置，包括箱体，箱体的侧壁上安装有控制模块，控制模块包括控制电路板和与控制电路板电连接的温度传感器；
箱体的一侧侧壁上开设有内外相通的通孔，通孔上安装有散热风扇，散热风扇与控制电路板电连接；
箱体内部固定有电池，电池分别与控制模块和散热风扇电连接；
箱体的侧壁上设有防护层，防护层包括加热层，加热层分别与控制电路板和电池电连接。
优选地，所述防护层还包括绝缘层和保温层，所述绝缘层设有两层，加热层位于两层绝缘层之间。
优选地，所述防护层设置在箱体内侧相互平行的两个侧壁上。
优选地，所述散热风扇与控制模块分别安装在相互平行的侧壁上，且均与防护层相邻。
优选地，所述加热层由PTC陶瓷发热体或电热丝制备而成；所述控制电路板由陶瓷电路板、PCB板或铝基板制备而成。
优选地，所述保温层由海绵、玻璃纤维棉或酚醛泡沫制备而成；绝缘层由塑料或硅胶等材料制备而成。
优选地，所述箱体顶部设有能够封闭箱体的上盖；箱体的侧壁上沿设有滑轨，上盖滑动安装在滑轨上。
一种基于所述温度管理装置的控温方法，包括：将电池固定在箱体的内部，并将箱体固定在无人机上，工作时，温度传感器将感应到的箱体内部的温度值传输至控制电路板，控制电路板接收温度值，并判断接收的温度值是否在预先设定的温度阈值标准内；
当控制电路板接收的温度值大于设定的最大温度阈值时，控制散热风扇接通，开始散热，直至控制电路板接收的温度值位于温度阈值范围内，断开散热风扇的信号；
当控制电路板接收的温度值小于设定的最小温度阈值时，控制加热层接通，开始加热，直至控制电路板接收的温度值位于温度阈值标准内，断开加热层的信号。
优选地，预先设定的温度阈值范围为10℃～30℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种无人机动力电池的温度管理装置，通过在箱体内安装温传感器和控制电路板，能够实时获知电池的充放电温度，并能够通过散热风扇和加热层对电池进行散热和加热，使锂离子电池的使用温度保持在一定的范围，可以避免极端温度对电池的充放电性能和安全性能的影响，尽可能保证电池的使用寿命和安全性，可以极大的拓展无人机的使用环境。本发明装置结构简单、设计严谨且便于携带和安装，实用性较强。
进一步地，防护层还包括绝缘层和保温层，绝缘层设有两层，加热层和保温层位于两层绝缘层之间，绝缘层能够使得装置的使用更加安全，保温层能够避免电池在低温环境下散热严重的问题。
进一步地，散热风扇与控制模块分别安装在相互平行的侧壁上，且均与防护层相邻，能够使得各个功能模块独立设置，便于安装，同时使得开工至电路板的线路易于分辨，便于检修。
进一步地，所述加热层由PTC陶瓷发热体或电热丝制备而成，所述保温层由海绵、玻璃纤维棉或酚醛泡沫制备而成，绝缘层由塑料或硅胶等材料制备而成，所述控制电路板由陶瓷电路板、PCB板或铝基板制备而成。如此涉及，使得本发明装置的应用范围更加广泛，能够根据应用环境的不同选择不同的原材料制备，在保证装置的正常工作条件下能够节约成本。
本发明还公开了一种控温方法，是基于上述装置进行的，温度传感器将感应到的箱体内部的温度值传输至控制电路板，控制电路板接收温度值，并判断接收的温度值是否在预先设定的温度阈值标准内；当控制电路板接收的温度值大于设定的最大温度阈值时，控制散热风扇接通，开始散热；当控制电路板接收的温度值小于设定的最小温度阈值时，控制加热层接通，开始加热，直至控制电路板接收的温度值位于温度阈值标准内，断开信号。本发明方法可控性强，操作简单，且装置安装方便，能够实现电池温度的良好控制。
附图说明
图1为本发明温度管理装置上盖完全打开时的整体示意图；
图2为本发明温度管理装置箱体封闭时的示意图；
图3为本发明温度管理装置上盖打开时的外部示意图；
图4为本发明温度管理装置中防护层的示意图。
其中：1-箱体；11-上盖；12-滑轨；2-散热风扇；3-控制电路板；4-温度传感器；5-防护层；51-绝缘层；52-保温层；53-加热层；6-电池；7-电池端子。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
如图1所示，一种无人机动力电池的温度管理装置，包括箱体1，箱体1的侧壁上安装有控制模块，控制模块包括控制电路板3和与控制电路板3电连接的温度传感器4；箱体1的一侧侧壁上开设有内外相通的通孔，通孔上安装有散热风扇2，散热风扇2与控制电路板3电连接；箱体1内部固定有电池6，电池6分别与控制模块和散热风扇2电连接；箱体1的侧壁上设有防护层5，防护层5包括加热层53，加热层分别与控制电路板3和电池6电连接。散热风扇2与控制模块分别安装在相互平行的侧壁上，且均与防护层5相邻。
实施例2
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
如图3所示，箱体1顶部设有能够封闭箱体1的上盖11；箱体1的侧壁上沿设有滑轨12，上盖11滑动安装在滑轨11上。
实施例3
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
如图4所示，防护层5还包括绝缘层51和保温层52，绝缘层51设有两层，加热层53位于两层绝缘层51之间，保温层51设置于靠近箱体1的内壁一侧，即防护层5共4层，沿着箱体1的内侧壁向外侧壁的方向，依次设有保温层52、绝缘层51、加热层53和绝缘层51。防护层5设置在箱体1内侧相互平行的两个侧壁上。
一种基于温度管理装置的控温方法，包括：
将电池6固定在箱体1的内部，并将箱体1固定在无人机上，工作时，温度传感器4将感应到的箱体1内部的温度值传输至控制电路板3，控制电路板3接收温度值，并判断接收的温度值是否在预先设定的温度阈值标准内；预先设定的温度阈值范围为10℃～30℃。
当控制电路板3接收的温度值大于设定的最大温度阈值30℃时，控制散热风扇2接通，开始散热，直至控制电路板3接收的温度值位于温度阈值标准内，断开散热风扇2的信号；
当控制电路板3接收的温度值小于设定的最小温度阈值10℃时，控制加热层53接通，开始加热，直至控制电路板3接收的温度值位于温度阈值标准内，断开加热层53的信号。
需要说明的是，上述实施例中使用的加热层53由PTC陶瓷发热体或电热丝制备而成；控制电路板3由陶瓷电路板、PCB板或铝基板制备而成。保温层52由海绵、玻璃纤维棉或酚醛泡沫制备而成；绝缘层51由塑料或硅胶等材料制备而成，电池6的出口端线路通过电池端子7穿出并与无人机连接。
综上所述，本发明装置能够使锂离子电池的使用温度保持在一定的范围，可以避免极端温度对电池的充放电性能和安全性能的影响，尽可能保证电池的使用寿命和安全性，可以极大的拓展无人机的使用环境。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机动力电池的温度管理装置，其特征在于，包括箱体(1)，箱体(1)的侧壁上安装有控制模块，控制模块包括控制电路板(3)和与控制电路板(3)电连接的温度传感器(4)；
箱体(1)的一侧侧壁上开设有内外相通的通孔，通孔上安装有散热风扇(2)，散热风扇(2)与控制电路板(3)电连接；
箱体(1)内部固定有电池(6)，电池(6)分别与控制模块和散热风扇(2)电连接；
箱体(1)的侧壁上设有防护层(5)，防护层(5)包括加热层(53)，加热层分别与控制电路板(3)和电池(6)电连接。
2.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述防护层(5)还包括绝缘层(51)和保温层(52)，所述绝缘层(51)设有两层，加热层(53)位于两层绝缘层(51)之间。
3.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述防护层(5)设置在箱体(1)内侧相互平行的两个侧壁上。
4.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述散热风扇(2)与控制模块分别安装在相互平行的侧壁上，且均与防护层(5)相邻。
5.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述加热层(53)由PTC陶瓷发热体或电热丝制备而成。
6.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述控制电路板(3)由陶瓷电路板、PCB板或铝基板制备而成。
7.根据权利要求2所述的温度管理装置，其特征在于，所述保温层(52)由海绵、玻璃纤维棉或酚醛泡沫制备而成；绝缘层(51)由塑料或硅胶等材料制备而成。
8.根据权利要求1所述的温度管理装置，其特征在于，所述箱体(1)顶部设有能够封闭箱体(1)的上盖(11)；箱体(1)的侧壁上沿设有滑轨(12)，上盖(11)滑动安装在滑轨(11)上。
9.一种基于权利要求1～8任一项所述温度管理装置的控温方法，其特征在于，包括：将电池(6)固定在箱体(1)的内部，并将箱体(1)固定在无人机上，工作时，温度传感器(4)将感应到的箱体(1)内部的温度值传输至控制电路板(3)，控制电路板(3)接收温度值，并判断接收的温度值是否在预先设定的温度阈值标准内；
当控制电路板(3)接收的温度值大于设定的最大温度阈值时，控制散热风扇(2)接通，开始散热，直至控制电路板(3)接收的温度值位于温度阈值范围内，断开散热风扇(2)的信号；
当控制电路板(3)接收的温度值小于设定的最小温度阈值时，控制加热层(53)接通，开始加热，直至控制电路板(3)接收的温度值位于温度阈值标准内，断开加热层(53)的信号。
10.根据权利要求9所述的控温方法，其特征在于，预先设定的温度阈值范围为10℃～30℃。
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