CN115347336A - 一种无人机分布式动力电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机动力电池技术领域,公开了一种无人机分布式动力电池,包括m‑1个并联保护装置、电池管理系统、m个相互并联的串联支路,所述电池管理系统、串联支路均包括两端,所述并联保护装置包括三端,所述并联保护装置的三端分别记为A、B、C,串联支路的一端电连接作为无人机分布式动力电池的负极,两相邻的串联支路的另一端分别与所述并联保护装置的A端、B端电连接,所述并联保护装置的C端与所述电池管理系统的一端电连接,所述电池管理系统的另一端作为无人机分布式动力电池的正极。本发明解决了现有技术存在的以下问题:当前的动力电池一旦制作完成,后期便无法对动力电池进行更改等。
Description
技术领域
本发明涉及无人机动力电池技术领域,具体是一种无人机分布式动力电池。
背景技术
电动大载重复合翼无人机可以垂直起降,具有载重量大、续航时间长等特点,在军事和民用领域具有重要的价值,是近年来无人机行业研究的热点。电动大载重复合翼无人机以纯电驱动,动力电池需要有高电压、大容量的特征,其性能决定了无人机能否满足预期的设计指标。现有的动力电池多采用集中式电池包,其结构形式难以满足电动大载重复合翼无人机的使用。因此必须设计一种能够分布式布置的动力电池。
无人机动力电池是无人机重量的重要组成部分,现有的电动大载重复合翼无人机的动力电池集成在电池箱或者框架结构内,质量较为集中,其尺寸和安装位置严重制约了无人机的结构设计和质心位置,且散热问题突出。当前的动力电池一旦制作完成,后期便无法对动力电池进行更改,难以改变电池模组的组合模式及布局形式,电压、容量不能调节,无法满足电动大载重复合翼无人机动力系统迭代发展的需要。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供了一种无人机分布式动力电池,解决现有技术存在的以下问题:当前的动力电池一旦制作完成,后期便无法对动力电池进行更改,难以改变电池模组的组合模式及布局形式,电压、容量不能调节,无法满足电动大载重复合翼无人机动力系统迭代发展的需要等。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是:
一种无人机分布式动力电池,包括m-1个并联保护装置、电池管理系统、m个相互并联的串联支路,所述电池管理系统、串联支路均包括两端,所述并联保护装置包括三端,所述并联保护装置的三端分别记为A、B、C,串联支路的一端电连接作为无人机分布式动力电池的负极,两相邻的串联支路的另一端分别与一个并联保护装置的A端、B端电连接,所述并联保护装置的C端与所述电池管理系统的一端电连接,所述电池管理系统的另一端作为无人机分布式动力电池的正极;其中,m为≥2的正整数。
作为一种优选的技术方案,每个串联支路包括n个依次串联的电池模组;其中,n为≥2的正整数。
作为一种优选的技术方案,m=2;两个串联支路分别记为第一串联支路、第二串联支路。
作为一种优选的技术方案,还包括快速连接线缆,电池模组通过所述快速连接线缆依次串联。
作为一种优选的技术方案,所述并联保护装置包括依次串联的电阻、第一开关、第二开关、保险丝,所述电阻相对于所述第一开关的另一端与所述第一串联支路电连接,所述保险丝相对于所述第二开关的另一端与所述第二串联支路电相连,所述第一开关与所述第二开关之间的结点作为无人机分布式动力电池的正极。
作为一种优选的技术方案,所述电池模组内部为硬壳电芯或软包电芯。
作为一种优选的技术方案,所述电池模组内部为圆柱硬壳电芯或方形硬壳电芯。
作为一种优选的技术方案,所述电池模组的形状为片状。
作为一种优选的技术方案,n=4。
作为一种优选的技术方案,所述电池模组顺次排列,顺次排列方向与来流方向平行。
本发明相比于现有技术,具有以下有益效果:
(1)本发明能够根据电动大载重复合翼无人机的特点,灵活改变电池模组的串联并联数量及布局形式,调整电池电压、容量以及无人机的质心位置,以适应不同的飞行载荷及飞行任务;
(2)本发明能够根据电动大载重复合翼无人机的要求,组合出特定电压、容量以及分布式布局的动力电池,并可满足无人机动力系统技术迭代需求;
(3)本发明相较于专业电池厂家生产的电池,造价成本低,设计制作可行性高,更有利于推广使用。
附图说明
图1是本发明的分布式动力电池示意图;
图2是本发明实施例的分布式动力电池示意图(两个串联支路的情形);
图3是本发明实施例的并联保护装置电路示意图;
图4是本发明实例的电池管理系统逻辑结构示意图。
附图中标记及相应的零部件名称:1、电池模组,2、快速连接线缆,3、串联支路,4、并联保护装置,5、电池管理系统,31、第一串联支路,32、第二串联支路,41、电阻,42、第一开关,43、第二开关,44、保险丝。
具体实施方式
下面结合实施例及附图,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1至图4所示,本发明旨在设计一种电压、容量可调,电池模组分布式布局的动力电池,以克服现有动力电池的不足。
一种无人机分布式动力电池,包括电池模组1(优选外形以及各项电气参数需要一致的标准化电池模组)、快速连接线缆2、串联支路3、并联保护装置4、电池管理系统5。所述电池模组1利用快速连接线缆2进行串联得到串联支路3,并联保护装置4用于提供串联支路3并联时的保护作用,电池管理系统5用于实现动力电池监测、控制、状态估计及预警。电池管理系统5能够通过控制正极上的断路器控制无人机分布式动力电池的上电与下电。
优选的,所述电池模组1采用模块化设计,内部使用硬壳电芯(包括圆柱及方形等)或软包电芯进行成组,采用标准化的电压、容量,形状设计为片状,可自然冷却或利用无人机飞行过程的来流进行冷却。
优选的,所述快速连接线缆2采用可插拔连接器,可实现电池模组之间的串并联。
优选的,所述并联保护装置4,在串联支路并联时提供保护,避免因为不同模组间的电压差带来危险。
优选的,所述无人机分布式电池可根据实际需要,对电池模组的串并联数量以及模组在无人机内的分布位置进行调整。
如图2,一种无人机分布式动力电池,包括电池模组1、快速连接线缆2、串联支路3、并联保护装置4及电池管理系统5。根据无人机动力系统所需电压,将电池模组1利用快速连接线缆2进行串联得到串联支路3;将串联支路3利用快速连接线缆2进行并联,以得到所需容量;并联保护装置4用于提供串联动力电池模组并联时的保护作用,电池管理系统5用于实现动力电池监测、控制、状态估计及预警。最终,动力电池的正负极与无人机动力系统中的电子调速器连接,电池管理系统在无人机飞行控制系统的控制下,为无人机提供电能。
如图3,并联保护装置4中的测点1和测点2用于检测不同串联电池模组之间的电压差,第一开关42用于实现串联动力电池模组的并联过程,电阻41提供限流保护。第二开关43用于正常工作时不同串联电池模组之间的连接。还包括保险丝44。所述电阻41相对于所述第一开关42的另一端与所述第一串联支路31电连接,所述保险丝44相对于所述第二开关43的另一端与所述第二串联支路32电相连。
如图4,电池管理系统5采用分布式电池管理系统。每个电池模组均配置有从属电路板监控模组的状态,主控器位于中央位置,将从动板采集到的信息反馈给无人机飞行控制系统。
本实施例中,无人机分布式动力电池采用标准化设计,电池模组根据无人机的需要进行分布式布局,并利用快速连接线缆进行串并联,以组合出指定电压、容量的电池组,其中并联保护装置用以提供并联过程的保护。电池管理系统用来进行电池监控、控制及电池组状态估计及预警。整个动力电池的搭建,快速简单,标准化的设计有助于批量生产,且无需专门的散热系统,有利于推广使用。
本发明能够根据电动大载重复合翼无人机的特点,灵活改变电池模组的组合模式及布局形式,调整电池电压、容量以及无人机的质心位置,以适应不同的飞行载荷及飞行任务。本发明为电动大载重无人机动力电池提供了多样化的供电方案,使其结构设计更为简单,且能够适应后期无人机动力系统迭代发展的需要。
本发明能够根据电动大载重复合翼无人机的要求,组合出特定电压、容量以及分布式布局的动力电池,并可满足无人机动力系统技术迭代需求;
本发明相较于专业电池厂家生产的电池,造价成本低,设计制作可行性高,更有利于推广使用。
如上所述,可较好地实现本发明。
本说明书中所有实施例公开的所有特征,或隐含公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质,在本发明的精神和原则之内,对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等,均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机分布式动力电池,其特征在于,包括m-1个并联保护装置(4)、电池管理系统(5)、m个相互并联的串联支路,所述电池管理系统(5)、串联支路均包括两端,所述并联保护装置(4)包括三端,所述并联保护装置(4)的三端分别记为A、B、C,串联支路的一端电连接作为无人机分布式动力电池的负极,两相邻的串联支路的另一端分别与一个并联保护装置(4)的A端、B端电连接,所述并联保护装置(4)的C端与所述电池管理系统(5)的一端电连接,所述电池管理系统(5)的另一端作为无人机分布式动力电池的正极;其中,m为≥2的正整数。
2.根据权利要求1所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,每个串联支路包括n个依次串联的电池模组(1);其中,n为≥2的正整数。
3.根据权利要求2所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,m=2;两个串联支路分别记为第一串联支路(31)、第二串联支路(32)。
4.根据权利要求3所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,还包括快速连接线缆(2),电池模组(1)通过所述快速连接线缆(2)依次串联。
5.根据权利要求4所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,所述并联保护装置(4)包括依次串联的电阻(41)、第一开关(42)、第二开关(43)、保险丝(44),所述电阻(41)相对于所述第一开关(42)的另一端与所述第一串联支路(31)电连接,所述保险丝(44)相对于所述第二开关(43)的另一端与所述第二串联支路(32)电相连,所述第一开关(42)与所述第二开关(43)之间的结点作为无人机分布式动力电池的正极。
6.根据权利要求5所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,所述电池模组(1)内部为硬壳电芯或软包电芯。
7.根据权利要求6所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,所述电池模组(1)内部为圆柱硬壳电芯或方形硬壳电芯。
8.根据权利要求7所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,所述电池模组(1)的形状为片状。
9.根据权利要求8所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,n=4。
10.根据权利要求2至9任一项所述的一种无人机分布式动力电池,其特征在于,所述电池模组(1)顺次排列,顺次排列方向与来流方向平行。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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