CN202190096U

CN202190096U - 一种无人机机载智能电池装置及其系统

Info

Publication number: CN202190096U
Application number: CN2011202726931U
Authority: CN
Inventors: 李小卫; 朱骅
Original assignee: BEIJING ALWAYS FLYING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Hebei Feitou Robot Technology Co., Ltd.
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2021-07-29

Abstract

本实用新型涉及一种无人机机载智能电池装置及其系统，包括可循环充放电电池，所述的可循环充放电电池包括有正极和负极，其特征在于：还包括智能管理电路板，所述的可循环充放电电池通过正极和负极与所述的智能管理电路板相连接，所述的智能管理电路板包括中央处理单元、信息存储单元，所述的信息存储单元连接与所述的中央处理单元相连接，用于中小型无人机的动力提供的技术领域，解决了相应技术问题。

Description

一种无人机机载智能电池装置及其系统

技术领域：

本实用新型涉及一种电池装置，特别无人机所用电池的技术领域。

背景技术：

现有技术中，中小型无人机因受到飞机有效载荷的能力限制，不可能采用大型无人机、或真飞机用发电机发电的方式来驱动机载用电设备，其机载电子系统通常采用可循环充放电的锂电池组、镍镉/镍氢电池组进行驱动，电动无人机其动力系统亦通常采用大容量、大放电倍率的动力电池组(锂聚合物电池，锂铁电池)进行驱动。

无人机上的机载电子设备复杂多样，且各个分别独立的电子系统(或部件)所需电压不同，用电方式不同，故一架飞机需同时配备不同属性、不同型号的多组电池。在此背景下，无人机团队在外场进行技术测试或作业时，涉及到机载电池的存放、管理、充电、使用历史记录等一系列工作，相当琐碎而烦杂。传统上地勤人员利用自己所掌握的专业知识，完成电池的使用管理、用填写表格的原始方式进行电池的档案录入，这样的工作方式需要较高的专业知识，却只能达成很低的工作效率。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术之不足，提供一种无人机机载智能电池装置，可以存储记录电池的历史信息，如果连接外围设备，可进行电池身份识别、参数设定、数据查询、历史数据的下载归档等，利用智能电池的这些智能化特性，可大大减少电池使用及管理中的人为因素，使得电池的使用、管理、记录变的十分简单便捷。

按照本实用新型提供的一种无人机机载智能电池装置，包括可循环充放电电池，所述的可循环充放电电池包括有正极和负极，还包括智能管理电路板，所述的可循环充放电电池通过正极和负极与所述的智能管理电路板相连接，所述的智能管理电路板包括中央处理单元、信息存储单元，所述的信息存储单元与所述的中央处理单元相连接。智能管理电路板用于实现本无人机机载智能电池装置所涉及的所有的参数传感、数据检测、通讯、信息存储等功能。

根据本实用新型提供的一种无人机机载智能电池装置，还包括如下附属技术特征：

所述的可循环充放电电池还包括有电池平衡充电接口，所述的电池平衡充电接口与所述的智能管理电路板相连接，平衡充接口是将每个串接电池芯的正负极单独拉出来所形成的接口。用该接口配合市场上的高级平衡充电器，可在充电过程中对各串联电池芯进行单独充电，平衡电芯间差异，从而优化电池组整体性能。

所述的智能管理电路板还包括电阻分压单元，所述的电阻分压单元分别连接于所述的电池平衡充电接口和所述的中央处理单元，电阻分压单元可以将电池平衡充接口上的每一节电池电压分压至安全范围内，并受智能管理电路板的控制，可实现电池的单节电压分别检测。

所述的信息存储单元包括至少一个电可擦可编程只读存储器，可存储大量的电池历史事件记录。利用时钟芯片可产生智能电池的系统时间。每一条历史事件记录信息都以电池系统时间作为索引。如此处理方式，在将信息下载到电池管理数据库之后，可按着时间顺序进行查询与浏览，符合一般使用习惯。

所述的智能管理电路板还包括电流检测单元，所述的电流检测单元分别连接于所述的中央处理单元和所述的可循环充放电电池，电流检测单元包括电流传感器，用于检测电流的变化，用来检测智能电池的充电、放电两种状态，通过与智能管理电路板相连接，通过计算可得出电池的实时电流方向与电流值，通过时间积分，亦可以得到充电量或放电量。

所述的智能管理电路板还包括稳压电路单元，所述的稳压单元与所述的可循环充放电电池相连接，稳压电路由可循环充放电池作为其输入，产生稳定的直流电输出，一般是5V，该5V直流电即是智能管理板的驱动电压源，智能管理电路板上的中央处理单元、存储芯片、各传感器、系统时钟，均由该5V进行驱动。

所述的智能管理电路板还包括在线编程接口，所述的在线编程接口与所述的中央处理单元相连接，在线编程接口是中央处理单元在线载入程序的接口。

所述的智能管理电路板还包括通讯接口，所述的通讯接口与所述的中央处理单元相连接。主要用于智能电池与外部设备交换数据。

还包括温度检测单元，所述的温度检测单元位于所述的可循环充放电电池表面，并电连接于所述的智能管理电路板，温度检测单元包括温度传感器，可检测-80℃～+180℃的温度范围，很好地满足智能电池的测量温度需求，与智能管理电路板的连接，可实现对温度传感器的温度转换启停控制、实现转换结果温度数据的读取。

还包括状态指示灯，所述的状态指示灯与所述的智能管理电路板相连接，状态指示灯为两个，被用来作为电池工作状态指示与电池工作异常告警输出，由智能管理电路板控制状态指示灯的亮灭闪烁，进行各种状态及告警指示。

所述的智能管理电路板还包括时钟芯片，用来作为智能电池的系统时钟。

本实用新型还提供一种无人机机载智能电池系统，包括可循环充放电电池，所述的可循环充放电电池包括有正极和负极，还包括智能管理电路板，所述的可循环充放电电池通过正极和负极与所述的智能管理电路板相连接，所述的智能管理电路板包括中央处理单元、信息存储单元、通讯接口，所述的信息存储单元连接与所述的中央处理单元相连接，还包括用于管理所述信息存储单元内信息的智能电池管理盒，所述的智能电池管理盒通过通讯接口与所述的智能管理电路板相连接。智能电池管理盒可制造成便携式，可方便地对在外场对智能电池进行快速查询、管理，浏览智能电池的历史数据，使得电池的使用、管理、记录变的十分简单便捷。

按照本实用新型提供的无人机机载智能电池装置和无人机机载智能电池系统，结构简单，可大大减少电池使用及管理中的人为因素，使得电池的使用、管理、记录变的十分简单便捷，而且更加准确、客观。

附图说明：

图1：按照本实用新型提供的一种无人机机载智能电池装置的结构示意图；

图2：按本实用新型提供的一种智能管理电路板；

图3：图2中的稳压电路；

图4：智能管理电路板中央处理单元的程序运行逻辑框图；

图5：按本实用新型提供的无人机机载智能电池系统的结构示意图。

具体实施方式

参见附图1-4，按本实用新型提供的无人机机载智能电池装置，以3S电池组的示例，无人机机载智能电池装置1包括可循环充放电电池2和智能管理电路板3，温度检测单元中的温度传感器7贴在可循环充放电电池2表面上，并由导线连接到智能管理电路板3上，可循环充放电电池2上的电池正极4、负极5和电池平衡充电接口6分别与智能管理电路板3相连接，在智能管理电路板3上还设有通讯接口11以及状态指示灯，状态指示灯为两个，分别是指示红灯13和指示绿灯12，无人机机载智能电池装置1设有正极8和负极9，以及智能电池平衡充电接口10。

如图2所示，智能管理电路板3包括中央处理单元25，中央处理单元25包括多个引脚，还包括信息存储单元，本实施例中信息存储单元是由四个电可擦可编程只读存储器(EEPROM)31、32、33、34组成，其中，电可擦可编程只读存储器31、32、33、34、温度传感器7、时钟芯片27、指示红灯13和指示绿灯12通过限流电阻、通讯接口11和在线编程接口26分别与中央处理单元25的引脚相连接，电池平衡充电接口10与智能电池装置的正极8和负极9相连接，电阻分压单元29分别与负极9、电池平衡充电接口10和中央处理单元25的引脚相连接，电流检测单元中的电流传感器28分别与电池平衡充电接口6、电池正极4以及通过二阶阻容滤波网络36与中央处理单元25的引脚相连接，稳压电路30连接于电池平衡充电接口10，稳压电路30的具体结构如图3所示，输入电池电压，经过稳压电路，输出5V直流电压。

如附图4所示，智能管理电路板3上电之后在初始化阶段需要根据从中央处理单元25的内置EEPROM读出的备份“电池身份识别”数据来判断可循环充放电电池是否经过设置，如首次使用未经过设置，则需通过状态指示灯闪烁与通讯接口发送提示的方式提醒对可循环充放电电池进行初始化，让用户通过通讯接口对“电池身份识别”、“电池告警参数阈值”、“电池时钟”这三样必要信息进行初始化，然后通过点名的方式查明接入自身系统的外置EEPROM的数量及地址，为数据保存工作做好准备。然后电池启动计时器、模数转换器、1线式串行接口(1-wire，与温度传感器通讯)，初始化程序运行状态标志位，然后进入维持智能电池正常工作的程序主循环。

如果从中央处理单元的内置EEPROM读出的备份“电池身份识别”数据判断出电池并非首次投入使用，则只需从内置EEPROM读出别的各个备份参数，然后同样完成启动计时器、模数转换器、1-wire接口、初始化程序运行状态标志位这些工作后，进入程序主循环。

程序主循环的工作就是实现本实用新型所提供的无人机机载智能电池装置的所有功能：电压、电流、温度实时监测；发出工作状态指示或者异常状况告警；接收来自外围设备的查询或设置命令，执行，并发回反馈信息；记录所有历史事件信息到外置EEPROM。

实施例二，如图5所示，是按本实用新型提供的一种无人机机载智能电池系统，包括智能电池管理盒14，和智能电池装置1，智能电池装置1的结构如实施例1所示，便携式智能电池管理盒包括个六按键16、17、18、19、20、21，一个LCD显示屏15，一个串口23，一个开关22构成，开关22用于管理盒上电和断电；串口23与智能电池装置1通过串口线24连接以便通讯，实现查询、配置、管理，按键与LCD显示屏15为人机接口，用户可通过按键操作菜单，输入数据，发送指令；LCD型号为1602，用于输出、显示智能电池管理盒14的各层菜单、与智能电池装置1的通讯状态、从电池读取到的数据、用户操作状态；按键16-21的功能分别为确认键、向上/增加键、向下/减小键、向左键、向右键、后退/退出键。

上述实施例只为说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关领域的普通技术人员，在此基础上，还可以做出多种变更和改进方案，而不脱离本实用新型的精神和保护范围。本实用新型权利要求书中，希望已经包含了符合本实用新型实质和范围的所有这些变更和改进方案。

Claims

1.一种无人机机载智能电池装置，包括可循环充放电电池，所述的可循环充放电电池包括有正极和负极，其特征在于：还包括智能管理电路板，所述的可循环充放电电池通过正极和负极与所述的智能管理电路板相连接，所述的智能管理电路板包括中央处理单元、信息存储单元，所述的信息存储单元与所述的中央处理单元相连接。

2.根据权利要求1所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的可循环充放电电池还包括有电池平衡充电接口，所述的电池平衡充电接口与所述的智能管理电路板相连接。

3.根据权利要求2所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括电阻分压单元，所述的电阻分压单元分别连接于所述的电池平衡充电接口和所述的中央处理单元。

4.根据权利要求1所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的信息存储单元包括至少一个电可擦可编程只读存储器。

5.根据权利要求1所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括电流检测单元，所述的电流检测单元分别连接于所述的中央处理单元和所述的可循环充放电电池。

6.根据权利要求1所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括稳压电路单元，所述的稳压单元与所述的可循环充放电电池相连接。

7.根据权利要求6所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括在线编程接口，所述的在线编程接口与所述的中央处理单元相连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项权利要求所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括通讯接口，所述的通讯接口与所述的中央处理单元相连接。

9.根据权利要求8所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：还包括温度检测单元，所述的温度检测单元位于所述的可循环充放电电池表面，并电连接于所述的智能管理电路板。

10.根据权利要求9所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：还包括状态指示灯，所述的状态指示灯与所述的智能管理电路板相连接。

11.根据权利要求10所述的无人机机载智能电池装置，其特征在于：所述的智能管理电路板还包括时钟芯片。

12.一种无人机机载智能电池系统，包括可循环充放电电池，所述的可循环充放电电池包括有正极和负极，其特征在于：还包括智能管理电路板，所述的可循环充放电电池通过正极和负极与所述的智能管理电路板相连接，所述的智能管理电路板包括中央处理单元、信息存储单元、通讯接口，所述的信息存储单元连接与所述的中央处理单元相连接，还包括用于管理所述信息存储单元内信息的便携式智能电池管理盒，所述的便携式智能电池管理盒通过通讯接口与所述的智能管理电路板相连接。

13.如权利要求12所述的无人机机载智能电池系统，所述的便携式智能电池管理盒包括按键、显示屏、串口和开关。