CN205791642U - 一种具有坠落保护功能的电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有坠落保护功能的电池系统，该电池系统用于为飞行器供电，电池系统包括电芯、外壳、电路板、控制芯片、供电接口以及飞行状态控制模块，控制芯片以及飞行状态检测模块固定设置于电路板的第一表面，电芯贴合设置于电路板的第二表面，电路板的第二表面上还设置有供电接口，电芯、飞行状态检测模块、电路板以及控制芯片设置在外壳内部，供电接口设置在外壳上。通过以上方式，本实用新型能够在飞行器坠落并撞击地面时确保电池系统的安全,并在一定程度上保护了飞行器。

Description

一种具有坠落保护功能的电池系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种具有坠落保护功能的电池系统。

背景技术

近几年，无人机、航拍模型等飞行器已经慢慢走进大众的视野，它非常规的拍摄视角、方便的操作、简单的结构，赢得了无数影像创作者的芳心，甚至已经进入了普通百姓家中。

作为航拍模型的能源供给者，智能电池的安全性尤为重要。由于设计原因，或操作原因，或其它偶然因素，航拍模型经常出现坠毁的现象，可能出现起火或其它危险现象。现在市场上的智能电池对航拍模型突然坠毁无任何保护措施，任由事故的发生。当航拍模型坠毁的时候，由于结构设计的局限性，很多时候航拍模型已经完全不能工作了，使用者找寻坠毁的航拍模型也有很大的困难。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种具有坠落保护功能的电池系统，能够在飞行器坠落并撞击地面时确保电池系统的安全。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有坠落保护功能的电池系统，该电池系统包括电芯、外壳、电路板、控制芯片、供电接口以及飞行状态控制模块，控制芯片以及飞行状态检测模块固定设置于电路板的第一表面，电芯贴合设置于电路板的第二表面，电路板的第二表面上还设置有供电接口，电芯、飞行状态检测模块、电路板以及控制芯片设置在外壳内部，供电接口设置在外壳上。

其中，电池系统还包括GPS模块和无线通信模块，GPS模块和无线通信模块固定设置于电路板的第一表面。

其中，外壳包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体相互卡合。

其中，供电接口与飞行器中的用电模块连接；电芯通过供电接口向用电模块供电，并为飞行状态检测模块和控制芯片供电；飞行状态检测模块实时获取飞行器的飞行状态数据并发送至控制芯片，控制芯片判断飞行状态数据是否异常，如果是，则控制电芯停止向用电模块供电。

其中，飞行状态检测模块包括加速度计，加速度计实时获取飞行器的垂直向下的加速度并发送至控制芯片，控制芯片判断垂直向下的加速度是否大于预设加速度值，如果是，则控制电芯停止向用电模块供电。

其中，预设加速度值为0.8g。

其中，飞行状态检测模块包括陀螺仪，陀螺仪实时获取飞行器的相对于水平面的翻转角度并发送至控制芯片，控制芯片判断相对于水平面的翻转角度是否大于预设翻转角度值，如果是，控制电芯停止向用电模块供电。

其中，预设翻转角度值为90度。

基于以上技术方案，本实用新型实施例提供的电池系统通过提供外壳对电芯、外壳、电路板、控制芯片以及飞行状态控制模块进行保护，能够在飞行器坠落并撞击地面时确保电池系统的安全。

附图说明

图1是本实用新型第一实施例的具有坠落保护功能的电池系统的电路连接框图；

图2是本实用新型第一实施例的具有坠落保护功能的电池系统的另一电路连接框图；

图3是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统的电路连接框图；

图4是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统的另一电路连接框图；

图5是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统10的外部结构示意图；

图6是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统处于第一视角下的内部结构分解图；

图7是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统处于第二视角下的内部结构分解图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

值得注意的是，本实用新型实施例中所提及的电芯优选为锂电池。当然，本实用新型同样适用于铁电池、镍氢电池、锂电池、锂聚合电池、铅酸电池，本实用新型对以上电池同样适用。

本实用新型提供一种具有坠落保护功能的电池系统，该电池系统设置在飞行器中，并为飞行器供电。

首先请参见图1，图1是本实用新型第一实施例的具有坠落保护功能的电池系统的电路连接框图，其中图1主要绘示出电芯如何对电池系统内部及外部的各模块进行供电，如图1所示，该电池系统10包括：

供电接口201，与飞行器中的用电模块(图1未绘示)连接，优选地，其连接方式为可插拔连接，以便于拆卸或更换电池系统10；

电芯104，通过供电接口201向用电模块供电；

飞行状态检测模块1031，电芯104为飞行状态检测模块1031供电；

控制芯片1032，电芯104为控制芯片1032供电。

并请参见图2，图2是本实用新型第一实施例的具有坠落保护功能的电池系统的另一电路连接框图，其中图2主要绘示出该电池系统内各个模块之间的数据连接关系。

如图2所示，电池系统10还包括第一受控开关301，第一受控开关301设置在供电接口201与电芯104之间，具体而言可设置在供电接口201与电芯104的正极输出端1041之间，飞行状态检测模块1031实时获取飞行器的飞行状态数据并发送至控制芯片1032，控制芯片1032判断飞行状态数据是否异常，如果是，则控制电芯104停止向用电模块供电。

在本实施例中，第一受控开关301包括第一端3011、第二端3012以及第三端3013，当第三端3013从控制芯片1032接收到第一控制信号时，第一端3011与第二端3012之间断开，当第三端3013从控制芯片1032接收到第二控制信号时，第一端3011与第二端3012之间连接。

在优选实施例中，第一受控开关301具体可为继电器或开关三极管。第一控制信号具体可为TTL低电平，第二控制信号具体可为TTL高电平。

具体而言，控制芯片1032判断飞行状态数据异常时，发出第一控制信号至第一受控开关301，使得第一端3011与第二端3012之间断开，从而控制电芯104的正极输出端与供电接口201之间断开，使得电芯104停止向接入至供电接口201的飞行器中除电池系统10外的其他用电模块进行供电。

在本实施例中，当飞行状态数据出现异常，说明飞行器发生坠落，而此时电池系统10及时停止向飞行器进行供电，能够保证在飞行器坠落并撞击地面时避免因电子系统的损坏而导致不安全情况(如燃烧爆炸)出现。

以下请参见图3，图3是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统的电路连接框图，其中图3主要绘示出电芯104如何对电池系统10内部及外部的各模块进行供电，如图3所示，该电池系统10包括第一受控开关301、第二受控开关302、第三受控开关303、第四受控开关304、第五受控开关305、供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034、数据接口以及电芯104，其中第一至第五受控开关305依次设置在电芯104的正极输出端与供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034对应的供电输入端之间。

具体而言，各受控开关的内部结构及其对应连接方式与第一实施例所述完全相同，于此不在赘述，各受控开关的状态受控于控制芯片1032，根据控制芯片1032产生的第一控制信号和第二控制信号来控制电芯104是否对供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034进行供电。

并且，电芯104持续对控制芯片1032进行供电，以确保控制芯片1032能够作出实时反应。

并请参见图4，图4是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统的另一电路连接框图，其中图4主要绘示出该电池系统10内各个模块之间的数据连接关系。

在本实施例中，第一实施例中所述的飞行状态数据具体包括飞行器的垂直向下的加速度和飞行器的相对于水平面的翻转角度，且飞行状态检测模块1031包括陀螺仪10311和加速度计10312。

如图4所示，加速度计10312实时获取飞行器的垂直向下的加速度并发送至控制芯片1032，控制芯片1032判断垂直向下的加速度是否大于预设加速度值，如果是，则判断到飞行器发生坠落，控制电芯104停止向用电模块供电。

具体而言，控制芯片1032可发送第一控制信号至第一受控开关301，使得电芯104停止向供电接口201供电，从而使得电芯104停止向接入到供电接口201的用电模块进行供电，进而能够保证在飞行器坠落并撞击地面时避免因电子系统的损坏而导致不安全情况(如自燃)出现。

在优选实施例中，上述预设加速度值具体可为0.8g。

并请参见图4，陀螺仪10311也可实时获取飞行器的相对于水平面的翻转角度并发送至控制芯片1032，控制芯片1032判断相对于水平面的翻转角度是否大于预设翻转角度值，如果是，控制电芯104停止向用电模块供电。

具体而言，控制芯片1032可发送第一控制信号至第一受控开关301，使得电芯104停止向供电接口201供电，从而使得电芯104停止向接入到供电接口201的用电模块进行供电，进而能够保证在飞行器坠落并撞击地面时避免因电子系统的损坏而导致不安全情况(如自燃)出现。

在优选实施例中，上述预设翻转角度值具体可为90度。

进一步地，控制芯片1032判断到飞行状态数据异常时，控制电芯104可发送第二控制信号至第二受控开关302和第三受控开关303，从而使得电芯104为GPS模块1033和无线通信模块1034通电。

GPS模块1033获得供电后会启动并自动检测坠落地坐标值，控制芯片1032可控制无线通信模块1034将GPS模块1033检测到的坠落地坐标值发送至外界。在外界接收到该坠落地坐标值之后，可精确定位到飞行器的坠落位置，因此可以便于用户回收飞行器。

可选地，在本实用新型的其他实施例中，电芯104也可在任何情况下持续为无线通信模块1034进行充电。

可选地，在本实施例中，控制芯片1032判断到飞行状态数据没有异常时，可控制数据接口将飞行状态数据发送至飞行器的飞行控制芯片，电池系统10因此也可以和飞行控制芯片进行数据交互，飞行器可以同时拥有2组数据(自身飞行控制器从与飞行控制器连接的传感器获取的数据和从电池系统10获取的飞行状态数据)，可以有利于自身的控制。

值得注意的是，控制芯片1032通过受控开关来控制电芯104是否对供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034进行供电仅是本实用新型的一种优选实施方式。在本实用新型的其他可选实施方式中，更可在电池系统10中设置电源管理芯片，电源管理芯片由电芯104供电，并具有对应的输出端，其分别与供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034连接，控制芯片1032可通过发送控制信号至电源管理芯片来控制电源管理芯片对应的输出端是否输出电压至供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034，从而控制电芯104是否对供电接口201、加速度计10312、陀螺仪10311、GPS模块1033、无线通信模块1034进行供电。

并且，在可选实施例中，陀螺仪10311和加速度计10312可集成在同一芯片中。以下请参见图5至图7，图5是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系的外部结构示意图，图6是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统处于第一视角下的内部结构分解图，图7是本实用新型第二实施例的具有坠落保护功能的电池系统处于第二视角下的内部结构分解图。

如图5至7所示，电池系统10还包括外壳和电路板104，外壳包括上壳体和下壳体，电芯104包括正极输出端1041和负极输出端1042。

控制芯片1032、飞行状态检测模块1031、GPS模块1033以及无线通信模块1034固定设置于电路板104的第一表面，电芯104贴合设置于电路板104的第二表面，电路板104的第二表面上还设置有供电接口1035。

电芯104向控制芯片1032供电，并在控制芯片1032的控制下对飞行状态检测模块1031、GPS模块1033、供电接口1035以及无线通信模块1034选择性供电。

上壳体与下壳体相互卡合，使得电芯104、飞行状态检测模块1031、GPS模块1033、无线通信模块1034、电路板104以及控制芯片1032均设置在外壳内部，供电接口1035设置在外壳上，使得飞行器的用电模块及飞行控制器可通过接入供电接口1035与电池系统10保持供电。

本实施例提供的电池系统通过提供外壳对电芯、外壳、电路板、控制芯片以及飞行状态控制模块进行保护，能够在飞行器坠落并撞击地面时确保电池系统的安全，并在一定程度上保护了飞行器。

并且，由于本实用新型的电池系统10与飞行器可插拔连接，因此飞行器可根据需要随时更换不同的电池系统10，而不会对飞行器内的其他模块造成影响，有利于飞行器模块化生产，同时为用户提供便利。

值得注意的是，在本实用新型的其他实施例中，该电池系统还可包括声光报警和提示功能。具体而言，电池系统还可包括电量检测模块、报警灯以及发声模块，电量检测模块用于检测所述电芯的电量，报警灯设置在外壳侧面，控制芯片在判断到电量小于阈值或飞行状态数据异常时，控制电芯为报警灯供电以使其闪烁或保持常亮。发声模块设置在外壳表面，所述控制芯片在判断到所述电量小于阈值或所述飞行状态数据异常时，控制所述电芯为所述发声模块供电以使其发声。

报警灯具体可为白色LED灯或其它类型发光体，当电量检测模块检测到电芯电量剩余一定量(可以设为剩余容量为20％，15％，7％)的时候，报警灯会闪烁报警，提醒用户注意控制航模返航。当电池在使用过程中出现异常(如飞行状态数据异常)时，报警灯也会通过闪烁或常亮的方式进行报警。报警灯安装在智能电池的侧面，确保当电池安装在飞行器上时该报警灯能够裸露在外，即使飞行器飞行距离较远时，强烈的灯光也可以对用户进行提醒。

发声模块具体可为蜂鸣器或其它发声器件，当电量检测模块检测到电芯电量剩余一定量(可以设为剩余容量为20％，15％，7％)的时候，报警灯会闪烁报警，提醒用户注意控制航模返航。当电池在使用过程中出现异常(如飞行状态数据异常)时，发声模块也会进行发声报警，对用户进行提醒。其中，控制芯片控制电芯为报警灯和发声模块进行供电的具体方式也可以通过上述的控制开关实现，由于原理一致，于此不作赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有坠落保护功能的电池系统，其特征在于，所述电池系统用于为飞行器供电，所述电池系统包括电芯、外壳、电路板、控制芯片、供电接口以及飞行状态控制模块，所述控制芯片以及所述飞行状态检测模块固定设置于所述电路板的第一表面，所述电芯贴合设置于所述电路板的第二表面，所述电路板的第二表面上还设置有所述供电接口，所述电芯、所述飞行状态检测模块、所述电路板以及所述控制芯片设置在所述外壳内部，所述供电接口设置在所述外壳上。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括GPS模块和无线通信模块，所述GPS模块和所述无线通信模块固定设置于所述电路板的第一表面。

3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述外壳包括上壳体和下壳体，上壳体与下壳体相互卡合。

4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，

所述供电接口与所述飞行器中的用电模块连接；

所述电芯通过所述供电接口向所述用电模块供电，并为所述飞行状态检测模块和所述控制芯片供电；

所述飞行状态检测模块实时获取所述飞行器的飞行状态数据并发送至所述控制芯片，所述控制芯片判断所述飞行状态数据是否异常，如果是，则控制所述电芯停止向所述用电模块供电。

5.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于，飞行状态检测模块包括加速度计，所述加速度计实时获取所述飞行器的垂直向下的加速度并发送至所述控制芯片，所述控制芯片判断所述垂直向下的加速度是否大于预设加速度值，如果是，则控制所述电芯停止向所述用电模块供电。

6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于，所述预设加速度值为0.8g。

7.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于，飞行状态检测模块包括陀螺仪，所述陀螺仪实时获取所述飞行器的相对于水平面的翻转角度并发送至所述控制芯片，所述控制芯片判断所述相对于水平面的翻转角度是否大于预设翻转角度值，如果是，控制所述电芯停止向所述用电模块供电。

8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，所述预设翻转角度值为90度。