CN114709899A - 一种电池管理系统、电池管理方法和无人机 - Google Patents

Abstract

一种电池管理系统、电池管理方法和无人机，所述电池管理系统包括在电池正极和负极之间依次串联的第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，与第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联的充电端口，及控制装置；在电池待机状态，如检测到充电端口与充电电源连接而输入输出端口未与充电电源连接，控制第一开关电路导通和第二开关电路断开，为电池充电并断开对受电设备的供电。本公开实施例的无人机包括本公开实施例的电池管理系统。本公开实施例在不影响充电效果的同时，能够实现充电关机的功能。

Description

一种电池管理系统、电池管理方法和无人机

技术领域

本公开涉及但不限于电池技术，更具体地，涉及一种电池管理系统、电池管理方法和无人机。

背景技术

一些使用电池供电的电子设备中，电池管理系统的充电端口和放电端口分别设置，充电端口用于连接充电电源为电池充电，放电端口用于连接受电设备以通过电池为设备供电。在电池管理系统中充电和放电分别控制。这种方式，充电端口只能用于充电，放电端口只能用于放电，兼容性不是很好。为此，可以将电池管理系统上的充电端口和放电端口融合为一个输入输出端口，该输入输出端口即可以连接充电电源为电池充电，也可以连接受电设备为设备供电。通过对输入输出端口进行检测，可以确定该端口连接的是充电电源还是受电设备，从而采用不同的工作方式，但是，以上的电池管理系统不能够满足一些场合的需要。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开一实施例提供了一种电池管理方法，应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括在电池正极和负极之间依次串联的第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，及与所述第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联的充电端口，所述输入输出端口可连接充电电源或受电设备，所述方法包括：在电池待机状态，如检测到所述充电端口与充电电源连接而所述输入输出端口未与充电电源连接，则控制所述第一开关电路导通和第二开关电路断开，为所述电池充电，并断开对受电设备的供电。

本公开一实施例还提供了一种电池管理系统，包括：

在电池正极和负极之间依次串联的第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，所述输入输出端口可连接充电电源或受电设备；

与所述第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联的充电端口；

与所述第一开关电路、第二开关电路、输入输出端口和充电端口分别连接的控制装置，所述控制装置设置为检测所述输入输出端口和充电端口是否与充电电源连接，及根据检测结果控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断，以在为电池充电时断开对受电设备的供电。

本公开一实施例还提供了一种无人机，包括如本公开任一实施例所述的电池管理系统。

本公开上述实施例改善了电池管理系统的充电和放电回路，在电池正极和负极之间依次串联第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，并且将充电端口与所述第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联。利用控制装置检测充电端口和输入输出端口，然后采取相应的控制策略，在电池待机状态下，如检测到充电端口与充电电源连接而输入输出端口未与充电电源连接，则控制第一开关电路导通和第二开关电路断开，为电池充电，在不影响充电效果的同时，能够实现充电关机的功能。

本公开一实施例还提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现如本公开任一实施例所述的电池管理方法。

在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

附图说明

附图用来提供对本公开实施例的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。

图1是本公开一实施例电池管理系统的结构框图；

图2是本公开一实施例电池管理方法的流程图；

图3是本公开另一实施例电池管理方法的流程图；

图4是本公开另一实施例电池管理系统的结构框图；

图5是本公开另一实施例电池管理系统的结构框图；

图6是本公开另一实施例电池管理系统的结构框图；

图7是本公开一实施例电池管理系统的电路图；

图8是本公开另一实施例电池管理方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本公开所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。

本公开的描述中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本公开中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例不应被解释为比其他实施例更优选或更具优势。本文中的“和/或”是对关联对象的关联关系的一种描述，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。“多个”是指两个或多于两个。另外，为了便于清楚描述本公开实施例的技术方案，使用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。本公开的描述中，射频器件之间的连接均为电连接，可以是直接连接，也可以是间接连接。

在描述具有代表性的示例性实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本公开实施例的精神和范围内。

将电池管理系统上的充电端口和放电端口融合为一个输入输出端口，在该输入输出端口连接充电电源可以为电池充电，在该输入输出端口连接受电设备可以利用电池为受电设备供电。但是，这种端口设置方式不能够适用于一些特殊的应用需要。例如，自动巡航自动充电的无人机应用中，电池可以固定在无人机上，无人机低电自动返回充电的时候，需要关闭对无人机(受电设备)的供电，只能通过其他端口为电池充电。因而电池管理系统需要设置多个用于充电的端口(输入输出端口也是一个充电端口)，在不影响充电效果的同时，实现充电关机的功能。

基于此，本公开实施例提供了一种电池管理方法，应用于的电池管理系统，如图1所示，该电池管理系统包括在电池2正极和负极之间依次串联的第一开关电路11、第二开关电路12和输入输出端口13，及与第二开关电路12和输入输出端口13组成的支路并联的充电端口14。其中，输入输出端口13即可用于输入电能(即与充电电源连接，为电池充电)，也可用于输出电能(即与受电设备连接，利用电池为受电设备供电)。以由控制装置15执行本实施例的电池管理方法。

如图2所示，本实施例的电池管理方法包括：

步骤110，在电池待机状态，检测充电端口14和输入输出端口13是否与充电电源连接；

步骤120，如检测到充电端口14与充电电源连接而输入输出端口13未与充电电源连接，则控制第一开关电路11导通和第二开关电路12断开，为电池2充电，并断开对受电设备的供电。

参见图1，在电池2待机状态下，即不对电池2充电，电池2也不对受电设备供电。电池管理系统1中的第一开关电路11和第二开关电路12均处于断开的状态。电池管理系统1中的控制装置15检测充电端口14和输入输出端口13是否与充电电源连接，如检测到充电端口14与充电电源连接，说明此时需要为电池2充电。电池管理系统1中的输入输出端口13也是一种充电端口，可以连接充电电源为电池充电，而如果检测到输入输出端口13未与充电电源连接，说明输入输出端口13可能会在后续的充电过程中插入受电设备，需要实现充电关机的功能。本实施例方法在此时控制第一开关电路11导通，形成包括电池2、第一开关电路11和充电端口14的充电回路，由充电端口14连接的充电电源为电池2充电；而控制第二开关电路12断开，使得电池2、充电端口14到输入输出端口13之间的连接被断开，即使在充电过程中输入输出端口插入受电设备，受电设备也无法得电。因此实现了“充电关机”的功能。在无人机应用的示例中，也即是在为无人机中的电池充电时，关闭了对无人机中用电设备的供电。

在本公开一示例性的实施例中，所述电池管理方法还包括：在电池2待机状态，如检测到输入输出端口13与充电电源连接，则控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，为电池2充电。本实施例中，在电池2待机状态，如果输入输出端口13与充电电源连接，说明需要为电池2充电。而输入输出端口13与充电电源连接的情况下，受电设备无法插入输入输出端口13，因而不需要断开第二开关电路12。此时充电端口14可以连接充电电源，也可以不连接充电电源。如果充电端口14连接充电电源，则要求这两个充电电源的电压一致，共同为电池2充电。如果充电端口14未连接充电电源，则与输入输出端口13的充电电源通过包括电池2、第一开关电路11、第二开关电路12和输入输出端口13的充电回路为电池2充电。

在本公开一示例性的实施例中，所述电池管理方法还包括：在电池待机状态，检测输入输出端口13是否有受电设备插入：如有受电设备插入，控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，通过电池2为受电设备供电；如无受电设备插入，再判断充电端口14和输入输出端口13是否与充电电源连接。本实施例考虑到在电池2待机状态下，还可能出现有受电设备插入输入输出端口13的情况，该动作表示需要为受电设备供电。此时输入输出端口13不会与充电电源连接，也不再判断充电端口14是否有充电电源插入，直接转入供电状态，在供电状态下是不需要关机的，因此有受电设备插入输入输出端口13时，无需控制第二开关电路12断开。

在本实施例的一个示例中，所述控制所述第二开关电路导通，包括：控制所述第二开关电路以电流逐渐增大的缓启动方式实现导通。

本公开一实施例提供了一种电池管理方法，针对电池特机状态下的多种情况提出了相应的控制策略，如图3所示，该方法包括：

步骤210，处于电池待机的状态；

电池管理系统中的控制装置15可以记录和更新当前的状态，这些状态可以分为电池待机状态，电池充电状态和电池供电状态等。其中，电池充电状态即充电电源为电池充电过程的状态，电池供电状态即电池为受电设备供电过程的状态。

步骤220，判断输入输出端口13是否有受电设备插入，如有受电设备插入，执行步骤230，如没有受电设备插入，执行步骤240；

步骤230，控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，通过电池2为受电设备供电，结束；

步骤240，判断输入输出端口13是否与充电电源连接，如与充电电源连接，执行步骤250，如未与充电电源连接，执行步骤260；

步骤250，控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，为电池2充电，电池2充满后，控制第一开关电路11和第二开关电路12断开，返回步骤210进入电池待机状态；

本步骤对应于上述实施例在电池待机状态，检测到输入输出端口13与充电电源连接时的处理。

步骤260，判断充电端口14是否与充电电源连接，如与充电电源连接，执行步骤270，如未与充电电源连接，返回步骤210进入电池待机状态；

步骤270，控制第一开关电路11导通和第二开关电路12断开，为电池2充电，电池2充满后，控制第一开关电路11断开，返回步骤210进入电池待机状态。

本步骤对应于上述实施例在电池待机状态，检测到充电端口14与充电电源连接而输入输出端口13未与充电电源连接时的处理，即为电池充电，同时断开对受电设备的供电，实现充电关机功能。

以上的步骤执行顺序是可以调整的，例如，可以先判断充电端口14是否与充电电源连接，再判断输入输出端口13是否与充电电源连接，调整顺序之前，仍然可以遵循相同的控制逻辑。

本公开一实施例还提供了一种电池管理方法，针对电池供电状态下的情况提出了相应的控制策略，电池供电状态下，输入输出端口13插入有受电设备，第一开关电路11和第二开关电路12导通，电池2为受电设备供电。本实施例的电池管理包括：在电池供电状态，如检测到充电端口14与充电电源连接，则控制第二开关电路12断开，以通过充电端口14连接的充电电源为电池2充电，并断开对受电设备的供电。

以自动巡航自动充电的无人机应用为例，电池可以固定在无人机上，当无人机低电自动返回充电时，处于电池供电状态，为了给电池充电，无需将受电设备的连接端子从电池管理系统的输入输出端口拔出，只需要将充电电源与充电端口连接，控制装置检测到充电端口与充电电源连接，则控制第二开关电路断开，即可以通过充电端口连接的充电电源为电池充电，同时也断开了对无人机上受电设备的供电，简单方便地实现了充电关机的功能。

本公开上述实施例的电池管理方法，通过检测电池管理系统的各个端口，采取相应的控制策略对开关电路进行控制，能够在不影响充电效果的同时，实现充电关机的功能。

本公开一实施例提供了一种电池管理系统，如图1所示，包括：

在电池2正极和负极之间依次串联的第一开关电路11、第二开关电路12和输入输出端口13；输入输出端口13可连接充电电源或受电设备；

与第二开关电路12和输入输出端口13组成的支路并联的充电端口14；

与第一开关电路11、第二开关电路12、输入输出端口13和充电端口14分别连接的控制装置15，控制装置15设置为检测输入输出端口13和充电端口14是否与充电电源连接，及根据检测结果控制第一开关电路11和第二开关电路12的通断，以在为电池2充电时断开对受电设备的供电。

图中的电池可以是单个电池，也可以是多个电池通过串、并联组成的电池组(也可如图中称为电芯组)，本公开对此不做限制。

图1仅示出了电池管理系统1的一部分，用于说明如何基于对端口的检测结果控制开关电路的通断。电池管理系统1也可以包括其他的电路、装置或端口，如电流、电压、温度的采样电路等。虽然图中仅示出了一个充电端口14，但充电端口14的数量可以有2个或者更多个。

本实施例针对一些应用场景的要求，对电池管理系统的电路进行了改进，设置了与第二开关电路12和输入输出端口13组成的支路并联的充电端口14，从而可以通过控制第一开关电路11导通和第二开关电路12断开，实现正常充电的同时断开对受电设备的供电，即充电关机功能。

在本公开一示例性的实施例中，第一开关电路11连接在电池2的正极和第二开关电路12之间，第二开关电路12连接在第一开关电路11与输入输出端口13之间，第二开关电路12包括导通过程中电流逐渐增大的缓启动开关。在电池2的电压较高、容量较大时(例如重型无人机中使用的电池)，电池开始为受电设备供电的瞬间，大电流会对设备造成冲击，此时可以在供电电路上设置缓启动开关来限制电流，同时也保护了电池。本实施例第二开关电路包括缓启动开关，通过增加一个开关电路，同时实现了关机(即断开对受电设备的供电)和限流的作用，不需要另外设置缓启动开关，可以减少设备上的开关数量，在对线路空间要求较高的应用(如无人机等设备)有更好的效果。在本实施例的一示例中，缓启动开关包括一开关管以及在所述开关管的控制端和输入端之间连接的阻容电路，所述阻容电路设置为限制所述控制端和输入端之间的电压突变，使得所述开关管被控制导通之后，从所述输入端流动到所述输出端的电流逐渐增大。其中的开关管可以是MOS管，控制端为MOS管的栅极，输入端和输出端可以是MOS管的源极和漏极，也可是MOS管的漏极和源极。

在本公开一示例性的实施例中，如图4所示，控制装置15包括第一检测电路152、第二检测电路153以及控制器151，其中：

第一检测电路152与充电端口14连接，设置为检测充电端口14是否与充电电源连接；

第二检测电路153与输入输出端口13连接，设置为检测输入输出端口13是否与充电电源连接；

控制器151与第一检测电路152、第二检测电路153、第一开关电路11和第二开关电路12分别连接，设置为接收第一检测电路152和第二检测电路152的检测结果，执行基于输入输出端口13、充电端口14是否与充电电源连接而进行控制的本公开实施例的电池管理方法。

控制器151执行的控制策略包括但不限于：

在电池待机状态，如检测到充电端口14与充电电源连接而输入输出端口13未与充电电源连接，则控制第一开关电路11导通和第二开关电路12断开，为电池2充电，并断开对受电设备的供电；

在电池待机状态，如检测到输入输出端口13与充电电源连接，则控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，为电池2充电；以及

在电池供电状态，如检测到充电端口14与充电电源连接，则控制第二开关电路12断开，以通过充电端口14连接的充电电源为电池2充电，并断开对受电设备的供电。

本实施例中，如图4所示，控制装置15还可以包括第三检测电路154，第三检测电路154与输入输出端口13和控制器151连接，设置为检测输入输出端口13是否插入受电设备；控制器151还设置为接收第三检测电路154的检测结果，执行基于输入输出端口13是否插入受电设备而进行控制的本公开实施例的电池管理方法。控制器151执行的控制策略还可以包括：在电池待机状态，检测输入输出端口13是否有受电设备插入：如有受电设备插入，控制第一开关电路11和第二开关电路12导通，通过电池2为受电设备供电；如无受电设备插入，再判断充电端口14和输入输出端口13是否与充电电源连接及根据判断结果控制第一开关电路11和第二开关电路12的通断。

在本公开一示例性的实施例中，如图5所示，控制器151包括微处理器1511和电池管理芯片1512，其中：微处理器1511与第一检测电路152、第二检测电路153、第三检测电路154、第二开关电路12和电池管理芯片512分别连接，微处理器1511设置为接收第一检测电路152、第二检测电路153和第三检测电路154的检测结果，执行本公开上述实施例的电池管理方法；其中，控制第一开关电路11导通或断开时向电池管理芯片1512发送相应控制指令；电池管理芯片1512与第一开关电路11和微处理器1511连接，设置为根据微处理器1511发送的控制指令向第一开关电路11发送导通控制信号或断开控制信号，以控制第一开关电路11导通或断开。

虽然实施例的控制器151包括微处理器1511和电池管理芯片1512，但在其他实施例中，在不同的应用场景下，控制器151也可以只包括一个微处理器，由一个微处理器来完成本实施例微处理器1511和电池管理芯片1512实现的功能。或者在其他实施例中，控制器151的功能还可以由三个以上的功能模块来实现。

在本公开一示例性的实施例中，第一开关电路11为硬件保护开关电路，该硬件保护开关电路在故障情况下，通过硬件保护机制，断开电池到受电设备的通路。微处理器1511可以向电池管理芯片1512发送指令，通过电池管理芯片1512控制该硬件保护开关导通或断开。

本公开上述实施例的电池管理系统更改了充电架构，利用微处理器控制，分别检测充电的端口，然后再采取不同的控制策略，能实现充电关机功能，又不影响充电的效果。尤其适合但不限于在无人机等产品的应用。此外，可以充分利用增加的第二开关电路作为缓启动开关，达到给受电设备缓供电的目的，可以减少产品上的缓启动模块，比较适合无人机等设备对线路空间要求较高的应用。尤其适合机巢无人机等产品的应用。

本公开一实施例提供一种电池管理系统，如图6所示。本实施例电池管理系统采用硬件保护开关11作为第一开关电路，采用缓启动开关12作为第二开关电路，所管理的电池为电池组2。与图5相同的组成部分不再详细说明，本实施例的电池管理系统1还包括：

连接在电池组2和微处理器1512之间的稳压电源19，稳压电源19设置为对电池组2输出的电压进行稳压处理后为微处理器19提供电源；

连接在电池组2和输入输出端口13之间的电流采样电路17，电流采样电路17设置对电流回路中电流进行采样并输出到电池处理芯片1511。所述电流回路包括电池组2、硬件保护开关11、缓启动开关12和输入输出端口13等器件。

连接在电池组2和电池处理芯片1511之间的温度和电压采样电路18，温度和电压采样电路18设置为对电池组2的温度和电压进行采样并输出到电池处理芯片1511。电池处理芯片1511能够根据采样到的电流、温度和电压等进行充放电控制等处理。

如图6所示，电池组2的正极通过硬件保护开关11再到缓启动开关12再到输入输出端口13，然后经过电流采样电路1，最后到达电池组2的负极，构成电池组2的电流回路(也可称为电池主回路，或大电流回路)。电池管理芯片1512通过温度和电压采集电路18采集电池组2的电压和温度，及控制硬件保护开关11导通或断开。电池管理芯片1512通过通信接口跟微处理器1511通信。电池组2的电压经过稳压电源19后为微处理器1511供电。第一检测电路152和第二检测电路153分别用于检测充电端口14和输入输出端口13是否连接充电电源，检测结果输出到微处理器1511。微处理器1511通过缓启动冗余控制电路16控制缓启动开关12导通或断开。该电池回路开关采用正极端控制的方式。

如图6所示的实施例中，控制装置15还包括设置在控制器151和第二开关电路12(本示例为缓启动开关12)之间的缓启动冗余控制电路16。控制器151通过缓启动冗余控制电路26控制所述第二开关电路导通或断开。在本实施例的一示例中，控制器151通过第一IO端口和第二IO端口与缓启动冗余控制电路16相连。在第一IO端口输出低电平且第二IO端口输出高电平时，缓启动冗余控制电路16向第二开关电路12输出控制第二开关电路12断开的信号，在第一IO端口输出高电平或第二IO端口输出低电平时，缓启动冗余控制电路16向第二开关电路12输出用于控制第二开关电路12导通的信号。相对于控制器151通过一个信号直接第二开关电路的方式，

控制器(如微处理器)出错、故障时可能导致个别IO端口输出电平变化，如果使用控制器的一个IO端口的输出控制第二开关电路的通断。则可能因为该IO端口输出电平的非正常变化导致第二开关电路被误断开，使得受电设备的供电被中断。而本实施例增加的缓启动冗余控制电路16接收控制器151输出的二个控制信号，在控制器出错的情况下，只有两个IO端口输出的信号均刚好变化为预定的电平(即第一IO端口输出低电平且第二IO端口输出高电平)时。才会导致第二开关电路被误断开。这就使得第二开关电路被误断开的概率变小，有利于提高对受电设备供电的稳定性。对于无人机等设备来说，保证供电的持续性是很重要的。

本公开一实施例提供了一种电池管理系统，图7示出了该电池管理系统的电路图，可以同时参照图5的框图。图7所示并不包括电池管理系统的所有组成部分，以原理图的方式示出电路的结构，图中的管脚顺序等仅为示例，在其他示例中可以与图示不同。

图7中的BAT+和BAT-分别表示电池的电芯正极、电芯负极；PACK+和PACK-分别表示输入输出端口的正极和负极。CHG_IN表示充电端口的正极，该充电端口的负极可以共用PACK-。

图7中的电芯组即电池组，CELL1，CELL2…分别表示电池的电芯，图例中是串联的关系，其中CELL1表示第一节电芯，CELL2表示第二节电芯，依次类推。图7中的硬件保护模块包括标记为Q1、Q2的MOS管构成的第一开关电路、U1实现的电池管理芯片，以及标记为SENSE的传感器构成的电流采样电路。图7中的充电检测模块1相当于上述实施例的第一检测电路。图7中的软开关机缓启动模型包括MOS管Q3及C1、R2等构成的缓启动开关，以及MOS管Q5、Q7构成的缓启动冗余控制电路。图7中的充电检测模块相当于上述实施例的第二检测电路。并略去了实现电池插入检测的第三检测电路。

图7中的Q1，Q2是电池管理系统中电池主回路的MOS管，构成硬件保护开关。缓启动开关包括Q3表示的MOS管，以及在Q3的栅极G和源极S之间并联的电阻R2、电容C1及二极管ZD1。电阻R2、电容C1及二极管ZD1构成的阻容电路可以限制Q3的栅极G和源极S之间的电压突变，Q3被控制导通之后，电流只能随该电压逐渐增大，起到了缓启动的作用。

第一检测电路与CHG_IN连接，包括一个MOS管Q4，Q4的栅极G连接到R4和R6构成的分压电路的分压点(即R4和R6之间)上，该分压电路的一端与CHG_IN连接，另一端接地。Q4的漏极D通过电阻R1与控制电源VSYS连接，源极S接地。Q4的漏极D设置检测点Check1，连接到微处理器U3的一个I/O端口。在充电端口与充电电源连接时，CHG_IN变为高电平，Q4导通，Check1为低电平。在充电端口未与充电电源连接时，Q4断开(也称为关断、截止)，Check1为高电平。微处理器U3根据与check1连接的I/O端口的电平即可判断充电端口是否与充电电源连接。

第二检测电路与PACK+连接，其结构与第一检测电路类似，不再赘述。微处理器U3可以通过与第二检测电路中检测点check2连接的I/O端的电平判断输入输出端口是否与充电电源连接。

图7中的U1是电池管理芯片，可实现检测每一节电芯的电压，检测过流、短路保护，控制Q1、Q2等功能。U3是电池管理系统的微处理器，可以用于控制电池管理系统的缓启动开关，内外通信及一些功能控制，是整个系统的协调枢纽。VSYS是给微处理器U3供电的电压，一般3.3V左右。U2是线性稳压电源芯片，可以用于给微处理器U3提供稳定的工作电压。

图7中的SENSE是电池主回路的电流检测电阻，主要用来检测电池的充、放电电流。

图7中，缓启动冗余控制电路包括第一MOS管Q7、第二MOS管Q5和分压电路，其中：分压电路一端接地，另一端连接控制电源，图中所示的示例，分压电路包括连接在VSYS和地之间的两个电阻R8和R9；第一MOS管Q7的栅极G与微处理器U3的第一IO端口(图中序号为3)连接，源极S与微处理器U3的第二IO端口(图中序号为6)连接，漏极D与分压电路的分压点(R8与R9之间)连接；第二MOS管Q5的栅极G与该分压点连接，源极S接地，漏极D与作为缓启动开关的MOS管Q3的栅极G连接。在第一IO端口输出低电平(EN_L)且第二IO端口输出高电平(EN_H)时，第一MOS管Q7导通，第二MOS管Q5断开，使得缓启动开关Q3断开，也即第二开关电路断开。在第一IO端口输出高电平或第二IO端口输出低电平时，第一MOS管Q7断开，第二MOS管Q5导通，作为缓启动开关的MOS管Q3导通，从而控制第二开关电路导通。

其他的线路连接如图所示，不再一一赘述。

本实施例还提供了一种电池管理方法，应用于本图6所示的电池管理系统，如图8所示，该电池管理方法包括：

步骤310，电池待机；

步骤320，判断输入输出端口是否有受电设备插入，如有，执行步骤330，如无，执行步骤340；

步骤330，通过缓启动冗余控制电路控制缓启动开关导通，通过电池管理芯片控制硬件保护开关导通，设备缓启动后通过电池为受电设备供电，进入供电状态，结束；

步骤340，判断充电端口是否与充电电源连接，如果连接，执行步骤360，如果未连接，执行步骤350；

步骤350，判断输入输出端口是否与充电电源连接，如果连接，执行步骤370，如果未连接，返回步骤310；

步骤360，判断输入输出端口是否与充电电源连接，如果连接，执行步骤370，如果未连接，执行步骤380；

步骤370，通过缓启动冗余控制电路控制缓启动开关导通，通过电池管理芯片控制硬件保护开关导通，为电池充电，充满后，通过缓启动冗余控制电路控制缓启动开关断开，通过电池管理芯片控制硬件保护开关断开，返回步骤310；

步骤380，通过缓启动冗余控制电路控制缓启动开关断开，通过电池管理芯片控制硬件保护开关导通，为电池充电，充满后，通过电池管理芯片控制硬件保护开关断开，返回步骤310。

与图3所示的实施例的流程相比，本实施例调整了判断端口是否与充电电源连接的顺序，但控制逻辑是一致的。

本实施例在充电端口和输入输出端口同时与充电电源连接时，控制缓启动开关导通(软开关机)，如果不控制缓启动开关导通，则电流只能通过缓启动开关的MOS管的体二极管为电池充电(参见图7)，从而使充电的开关器件可能因温度升高而损坏。如果充电端口连接充电电源，输入输出端口未连接充电电源，说明充电时需要关闭对受电设备的供电，因此微处理器通过缓启动冗余控制电路，控制缓启动开关断开。缓启动可以防止开机瞬间大电流对设备造成冲击，同时也保护了电池。设置缓启动冗余控制电路可以减小微处理器因为异常而控制缓启动开关断开的概率，起到保护设备因微处理器异常而掉电的效果。在本实施例的一个示例中，硬件保护开关和缓启动开关均设置在电池的正极端。

本公开一实施例还提供了一种无人机，包括如本公开任一实施例所述的电池管理系统。

本公开一实施例提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现如本公开任一实施例所述的电池管理方法。

在上述任意一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任一组合来实施。如果以软件实施，那么功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质传输，且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包含对应于例如数据存储介质等有形介质的计算机可读存储介质，或包含促进计算机程序例如根据通信协议从一处传送到另一处的任何介质的通信介质。以此方式，计算机可读介质通常可对应于非暂时性的有形计算机可读存储介质或例如信号或载波等通信介质。数据存储介质可为可由一个或多个计算机或者一个或多个处理器存取以检索用于实施本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可包含计算机可读介质。

举例来说且并非限制，此类计算机可读存储介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器或可用来以指令或数据结构的形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它介质。而且，还可以将任何连接称作计算机可读介质举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输指令，则同轴电缆、光纤电缆、双纹线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包含于介质的定义中。然而应了解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包含连接、载波、信号或其它瞬时(瞬态)介质，而是针对非瞬时有形存储介质。如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘或蓝光光盘等，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘使用激光以光学方式再生数据。上文的组合也应包含在计算机可读介质的范围内。

Claims (15)

1.一种电池管理方法，其特征在于，应用于电池管理系统，所述电池管理系统包括在电池正极和负极之间依次串联的第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，及与所述第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联的充电端口，所述输入输出端口可连接充电电源或受电设备，所述方法包括：在电池待机状态，如检测到所述充电端口与充电电源连接而所述输入输出端口未与充电电源连接，则控制所述第一开关电路导通和第二开关电路断开，为所述电池充电，并断开对受电设备的供电。

2.如权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，还包括：

在电池待机状态，如检测到所述输入输出端口与充电电源连接，则控制所述第一开关电路和第二开关电路导通，为所述电池充电。

3.如权利要求1所述的电池管理方法，其特征在于，还包括：

在电池供电状态，如检测到所述充电端口与充电电源连接，则控制所述第二开关电路断开，以通过所述充电端口连接的充电电源为所述电池充电，并断开对受电设备的供电。

4.如权利要求1或2所述的电池管理方法，其特征在于，还包括：

在电池待机状态，检测所述输入输出端口是否有受电设备插入：

如有受电设备插入，控制所述第一开关电路和第二开关电路导通，通过所述电池为受电设备供电；

如无受电设备插入，再判断所述充电端口和所述输入输出端口是否与充电电源连接及根据判断结果控制第一开关电路和第二开关电路的通断。

5.如权利要求1或2所述的电池管理方法，其特征在于，还包括：

所述控制所述第二开关电路导通，包括：控制所述第二开关电路以电流逐渐增大的缓启动方式实现导通。

6.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

在电池正极和负极之间依次串联的第一开关电路、第二开关电路和输入输出端口，所述输入输出端口可连接充电电源或受电设备；

与所述第二开关电路和输入输出端口组成的支路并联的充电端口；

与所述第一开关电路、第二开关电路、输入输出端口和充电端口分别连接的控制装置，所述控制装置设置为检测所述输入输出端口和充电端口是否与充电电源连接，及根据检测结果控制所述第一开关电路和第二开关电路的通断，以在为电池充电时断开对受电设备的供电。

7.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：

所述第一开关电路连接在所述电池的正极与所述第二开关电路之间，所述第二开关电路包括导通过程中电流逐渐增大的缓启动开关。

8.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于：

所述缓启动开关包括一开关管，以及在所述开关管的控制端和输入端之间连接的阻容电路，所述阻容电路设置为限制所述控制端和输入端之间的电压突变，使得所述开关管被控制导通之后，从所述输入端流动到所述输出端的电流逐渐增大。

9.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：

所述控制装置包括第一检测电路、第二检测电路和控制器，其中：

所述第一检测电路与所述充电端口连接，设置为检测所述充电端口是否与充电电源连接；

所述第二检测电路与所述输入输出端口连接，设置为检测所述输入输出端口是否与充电电源连接；

所述控制器与所述第一检测电路、第二检测电路、第一开关电路和第二开关电路分别连接，设置为接收所述第一检测电路和第二检测电路的检测结果，执行如权利要求1至3中任一所述的电池管理方法。

10.如权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于：

所述控制装置还包括第三检测电路，所述第三检测电路与所述控制器和输入输出端口连接，设置为检测所述输入输出端口是否插入受电设备；

所述控制器还设置为接收所述第三检测电路的检测结果，执行如权利要求4所述的电池管理方法。

11.如权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于：

所述控制装置还包括缓启动冗余控制电路；所述控制器通过第一IO端口和第二IO端口与所述缓启动冗余控制电路相连；

在所述第一IO端口输出低电平且所述第二IO端口输出高电平时，所述缓启动冗余控制电路向所述第二开关电路输出用于控制所述第二开关电路断开的信号，在所述第一IO端口输出高电平或所述第二IO端口输出低电平时，所述缓启动冗余控制电路向所述第二开关电路输出用于控制所述第二开关电路导通的信号。

12.如权利要求11所述的电池管理系统，其特征在于：

所述缓启动冗余控制电路包括第一MOS管、第二MOS管和分压电路，其中：所述分压电路一端接地，另一端连接控制电源；所述第一MOS管的栅极与所述第一IO端口连接，源极与所述第二IO端口连接，漏极与所述分压电路的分压点连接；所述第二MOS管的栅极与所述分压点连接，源极接地，漏极与所述第二开关电路连接；

所述第一IO端口输出低电平且第二IO端口输出高电平时，所述第一MOS管导通，所述第二MOS管关断，以控制所述第二开关电路断开；所述第一IO端口输出高电平或第二IO端口输出低电平时，所述第一MOS管断开，所述第二MOS管导通，以控制所述第二开关电路导通。

13.如权利要求9所述的电池管理系统，其特征在于：

所述控制器包括微处理器和电池管理芯片，其中：

所述微处理器与所述第一检测电路、第二检测电路、第三检测电路、第二开关电路和电池管理芯片分别连接，设置为接收所述第一检测电路、第二检测电路和第三检测电路的检测结果，执行所述电池管理方法；其中控制所述第一开关电路导通或断开时向所述电池管理芯片发送相应控制指令；

所述电池管理芯片与所述第一开关电路和微处理器连接，设置为根据所述控制指令向所述第一开关电路发送导通控制信号或断开控制信号，以控制所述第一开关电路导通或断开。

14.一种无人机，包括如权利要求6至13中任一所述的电池管理系统。

15.一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现如权利要求1至5中任一所述的电池管理方法。

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