CN205195345U - 一种无人机电池管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机电池管理系统，其中，系统包括高放电倍率电芯组、低放电倍率电芯组、与高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组分别连接，并用于控制高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组的开关以及配比的控制电路、用于将飞行状态信息和控制信息传递给控制电路的飞行控制器、以及由控制电路控制的电源输出端；其中，控制电路中设置有全控型半导体器件。本实用新型能够根据不同的用电需求动态调整不同规格电芯的电力输出，从而提高电量的综合利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机电池设备，尤其涉及的是一种无人机电池管理系统。
背景技术
受当前现有电池技术限值，放电倍率与能量密度成反比，既电池放电倍率越高、能量密度越小。无人机在悬停状态或平稳飞行时所需要的电流较小，在大动作爬升或高速飞行时所需的电流会数倍于悬停状态，所以现有无人机配备的电池均为较高放电倍率的单一规格锂电芯。
现有的无人机电源管理系统包含控制芯片、采样电路、MOSFET等，通过控制芯片对采样电路的检测，能够在电芯过压、欠压、过流时通过开通/关断MOSFET提供相应的保护，并在充电时平衡各电芯的电压。控制芯片内置的存储器可以记录电池的充放电信息及故障信息供外部设备读取。
现有产品管理模式单一，仅能对单一规格的电芯组成的电池组进行管理。受制于当前的电池技术限值，放电倍率与能量密度成反比关系，当需要高倍率放电时电芯能量密度就会下降。由于无人机在高速飞行或爬升时需要较大的电流，为了保障系统的稳定性现有无人机电池均使用同一规格的高倍率放电电芯组成，造成平均能量密度偏低，最终导致续航时间偏低。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能够根据不同的用电需求动态调整不同规格电芯的电力输出，从而提高电量综合利用率的无人机电池管理系统。
本实用新型的技术方案如下：一种无人机电池管理系统，包括高放电倍率电芯组、低放电倍率电芯组、与高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组分别连接，并用于控制高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组的开关以及配比的控制电路、用于将飞行状态信息和控制信息传递给控制电路的飞行控制器、以及由控制电路控制的电源输出端；其中，控制电路中设置有全控型半导体器件。
应用于上述技术方案，所述的无人机电池管理系统中，高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组采用的电芯电池分别为镍氢电池、或铅酸电池、或锂电池、或超级电容、或飞轮电池。
应用于各个上述技术方案，所述的无人机电池管理系统中，高放电倍率电芯组设置为高放电倍率锂电芯组，其能量密度为180-200Wh/kg，低放电倍率电芯组设置为低放电倍率锂电芯组，其能量密度为250-260Wh/kg。
应用于各个上述技术方案，所述的无人机电池管理系统中，控制电路中设置有MOSFET/GTO/IGBT全控型半导体器件。
应用于各个上述技术方案，所述的无人机电池管理系统中，每一高放电倍率电芯组或每一低放电倍率电芯组设置有至少两节电池。
采用上述方案，本实用新型能够根据不同的用电需求动态调整不同规格电芯的电力输出，从而提高电量的综合利用率，在检测到无人机处于悬停/平稳飞行等耗电量较低的状态时关断高放电倍率电芯电力输出，开启低放电倍率电芯输出。在检测到无人机需要爬升/快速飞行等耗电量较高的飞行状态时开启高放电倍率电芯输出，关闭低放电倍率电芯输出，抑或可以两种电芯同时输出以提供充沛电力供系统使用。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
本实施例提供了一种无人机电池管理系统，如图1所示，无人机电池管理系统包括高放电倍率电芯组1、低放电倍率电芯组2、控制电路3，其中，控制电路3分别与高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组连接，并用于控制高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组的电量开关以及配比，飞行器控制器4和电源输出端5，飞行器控制器4用于将飞行状态信息和控制信息传递给控制电路3，控制电路根据飞行状态信息和控制信息进行分析判断输出所需要的用电量，然后控制电源输出端输出的电量。
例如，以两节串联电池组、两种不同电芯为例，高放电倍率电芯组1采用高放电倍率(低能量密度)电芯，低放电倍率电芯组2采用低放电倍率(高能量密度)电芯，高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组采用的电芯电池分别为镍氢电池、或铅酸电池、或锂电池、或超级电容、或飞轮电池，其优选为锂电池。控制电路3与飞行控制器4实时通讯，飞行控制器可以将状态信息、控制信息等指令传输给控制电路3，通过对于状态信息与控制信息的分析可以判断出无人机系统所需用电量。由于两组电芯在控制电路3中可由MOSFET/GTO/IGBT等全控型半导体器件独立控制，在检测到无人机处于悬停/平稳飞行等耗电量较低的状态时，关断高放电倍率电芯电力输出，开启低放电倍率电芯输出。在检测到无人机需要爬升/快速飞行等耗电量较高的飞行状态时，开启高放电倍率电芯输出，关闭低放电倍率电芯输出，抑或可以两种电芯同时输出以提供充沛电力供系统使用。
其中，全控型半导体器件是控制电路的一部分，其余还包括有微控制单元、采样电路等，全控型半导体器件为一种器件类型，包含有MOSFET、GTO、IGBT等，并且，不仅限于MOSFET、GTO、IGBT。
本实施例还提供了一种无人机电池管理方法，其中，包含如下步骤：
首先，步骤A：飞行控制器控制无人机的飞行，飞行器在控制无人机飞行的同时将飞行状态信息和控制信息发送给控制电路。然后步骤B：控制电路在收到飞行器发来的飞行状态信息和控制信息后，控制电路是通过设置控制芯片来对状态信息与控制信息进行分析，判断出无人机飞行所需用电量的大小数值，并通过设置MOSFET/GTO/IGBT全控型半导体器件来控制不同电量的输出。
最后再执行步骤C:控制电路根据无人机飞行所需用电量，控制高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组的开关以及配比，并输出电源，其中，在检测到无人机处于悬停/平稳飞行等耗电量较低的状态时，关断高放电倍率电芯电力输出，开启低放电倍率电芯输出。在检测到无人机需要爬升/快速飞行等耗电量较高的飞行状态时，开启高放电倍率电芯输出，关闭低放电倍率电芯输出，抑或可以两种电芯同时输出以提供充沛电力供系统使用。
或者，步骤C中，控制电路所控制的高放电倍率电芯组设置为高放电倍率锂电芯组，其能量密度为180-200Wh/kg；控制电路所控制的低放电倍率电芯组设置为低放电倍率锂电芯组，其能量密度为250-260Wh/kg。
如此，由于无人机续航时间受制于当前锂电池行业能量密度限值，较高放电倍率锂电芯能量密度一般为180-200Wh/kg，而低放电倍率锂电芯能量密度可达到250-260Wh/kg。对于常规的悬停/巡航等飞行状态，所需的电流较小，但在爬升状态或高速飞行时的电力需求会激增，为了满足该情况的用电需求只能被迫选择高放电倍率锂电芯，导致整体能量密度偏低。本实施例通过对电源管理系统的改良，将不同种类电芯一同管理动态调度，因为无人机在正常飞行状态下多数时间都处于悬停/巡航等小电流需求场景，所以能显著提高电池组的平均能量密度。同时还可针对不同的使用场景灵活改变电芯的配比，在平缓飞行居多的使用场景中提高低放电倍率电芯比例，在需要大动作快速飞行场景中提高高放电倍率电芯比例以达到最佳续航时间。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种无人机电池管理系统，其特征在于：
包括高放电倍率电芯组、低放电倍率电芯组、与高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组分别连接，并用于控制高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组的开关以及配比的控制电路、用于将飞行状态信息和控制信息传递给控制电路的飞行控制器、以及由控制电路控制的电源输出端；
其中，控制电路中设置有全控型半导体器件。
2.根据权利要求1所述的无人机电池管理系统，其特征在于：高放电倍率电芯组和低放电倍率电芯组采用的电芯电池分别为镍氢电池、或铅酸电池、或锂电池、或超级电容、或飞轮电池。
3.根据权利要求2所述的无人机电池管理系统，其特征在于高放电倍率电芯组设置为高放电倍率锂电芯组，其能量密度为180-200Wh/kg，低放电倍率电芯组设置为低放电倍率锂电芯组，其能量密度为250-260Wh/kg。
4.根据权利要求1所述的无人机电池管理系统，其特征在于：控制电路中设置有MOSFET/GTO/IGBT全控型半导体器件。
5.根据权利要求1所述的无人机电池管理系统，其特征在于：每一高放电倍率电芯组或每一低放电倍率电芯组设置有至少两节电池。
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| CN201520940196.2U CN205195345U (zh) | 2015-11-24 | 2015-11-24 | 一种无人机电池管理系统 |
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Publications (1)
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| CN205195345U true CN205195345U (zh) | 2016-04-27 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105244978A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-01-13 | 深圳飞马机器人科技有限公司 | 一种无人机电池管理系统及方法 |
| CN109936250A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-06-25 | 上海泰初化工技术有限公司 | 一种飞轮电池及其在无人机上的应用 |
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