CN206711992U - 无人机的智能电池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机的智能电池结构，包括可充放电电池本体、无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片；所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片的电量输入端电连接，所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器及温度传感器的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。采用本实用新型，通过无线充电方式实现对可充放电电池本体的充电，无需再依靠大容量电池低效率地提升续航，结构简单，灵活性强。

Description

无人机的智能电池结构

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机的智能电池结构。

背景技术

无人机具有经济性、安全性、易操作性等特点，能够为我们的生活带来很多便利。小型无人机的真正发展时间不超过十年，从有成熟的产品到现在不到四年，而一年以前的相关产品还相当粗糙、没有完整的安全保护和数据记录设备。然而无人机的发展速度大大超出人们的预期，越来越多之前不曾设想过的领域已经开始出现无人机的应用。

目前，无人机已经被广泛应用在诸多领域，包括航拍摄影、电力巡检、新闻报道、野生动物保护、环境监测、快递送货等等。相应地，无人机在电网巡检中具有较好的应用前景。截至2013年底，全国电网220千伏及以上输电线路长度达53.98万千米，同比增长6.4%。随着电网规模的日益扩大，巡线的工作量也日益加大，100km的巡线工作需要20个巡线人员工作1天才能完成。因此传统的巡线方式已经满足不了现代电力系统的广泛需求。无人机巡检线路具有不受地形环境限制、费用与效率之比较高等优势，同时无需顾虑其意外坠毁可能导致的机上人员伤亡等问题，因此备受电力行业的欢迎。2015年4月9日，济南供电公司输电运检室联合山东电科院对四基跨黄河大跨越高塔开展了无人机巡视工作。无人机巡视具有不受高度限制、巡视灵活、拍照方便和角度全面的优点，特别适合于大跨越高塔的巡视，弥补了人工巡视的不足。

然而，续航时间短是无人机的主要缺点之一。大多数厂商采取的解决方案是依靠大容量电池，在电池上做足了功夫，然而依旧是事倍功半，大容量大体积的电池给无人机额外增加了负担，变相缩短了续航能力，而还需考虑电量用尽前返回充电，又将理想的航行距离缩短了一半以上。巡线无人机能以40km/h左右的速度持续飞行0.5~1小时，能够有效地减少人力消耗。但是飞至10km~15km处则必须返回充电，效率较低，因此解决无人机续航能力问题迫在眉睫。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、节省空间无人机的智能电池结构，可有效提高无人机的续航能力。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无人机的智能电池结构，包括可充放电电池本体、无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片；

所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片的电量输入端电连接，所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器及温度传感器的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

作为上述方案的改进，所述无线充电接收器与户外输电线路杆塔上的无线充电发射器相配合，用于通过无线充电方式对可充放电电池本体进行充电。

作为上述方案的改进，所述电力传感器连接在可充放电电池本体的电芯极柱上。

作为上述方案的改进，所述电力传感器包括电压传感器及电流传感器；所述电压传感器对可充放电电池本体的电压通过光耦进行选通进入到隔离运大电路，经过模数转换后，将数字信号传至控制芯片；所述电流传感器实时测量可充放电电池本体中充放电的电流值，将直流电流隔离转换成标准信号，再经过放大电路及滤波电路，通过A/D转换后传至控制芯片。

作为上述方案的改进，所述温度传感器连接在可充放电电池本体的外表面。

作为上述方案的改进，所述可充放电电池本体上设置有放电端口及充电端口。

作为上述方案的改进，所述智能电池结构还包括无线通讯装置，所述可充放电电池本体的电量输出端及控制芯片的信号输出端通过连接线与所述无线通讯装置的信号输入端连接，所述无线通讯装置的信号输出端与外部终端的信号输入端连接。

作为上述方案的改进，所述智能电池结构还包括用于当可充放电电池本体充放电过程出现过流或过压时进行断电保护的电流/电源检测电路， 所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述电流/电源检测电路的电量输入端电连接，所述电流/电源检测电路的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

作为上述方案的改进，所述智能电池结构还包括短路保护电路， 所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述短路保护电路的电量输入端电连接，所述短路保护电路的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

作为上述方案的改进，所述可充放电电池本体的外表面设置有多个波浪形缓冲条。

实施本实用新型的有益效果在于：

由上可知，本实用新型中引入了无线充电接收器，并在户外输电线路杆塔上设置无线充电发射器，从而通过无线充电方式实现对可充放电电池本体的充电，无需再依靠大容量电池低效率地提升续航。同时，使用无线充电时，电力传送元件无外露，因此不会被空气中的水分、氧气等侵蚀；无接点的存在，也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗；无线充电发射器被封装在绝缘的充电桩内，减少了被雷击的几率；不需搭建支架，可直接固定安装在现有的输电铁塔或者高台，占地面积很小。

本实用新型还引入了红外空间定位器，户外输电线路杆塔档距一般为500米左右，通过红外空间定位器可就近自动寻找杆塔上的无线充电发射器进行充电，极大程度地提高了续航时间、巡线效率，节约了时间、人力、财力。

本实用新型还引入了电力传感器及温度传感器，实现高精度、超快速的电压采集以及电流采集。

本实用新型还引入了无线通讯装置，方便地面控制人员实时了解无人机中可充放电电池本体的状态，指挥实际的巡检过程。

本实用新型还引入了电流/电源检测电路及短路保护电路实现对可充放电电池本体的有效保护。

附图说明

图1是本实用新型无人机的智能电池结构的原理图；

图2是本实用新型无人机的智能电池结构的第一实施例结构示意图；

图3是本实用新型无人机的智能电池结构的第二实施例结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1及图2，图1及图2显示了本实用新型无人机的智能电池结构的具体结构，所述智能电池结构设置于无人机的机身内，其包括相互电连接的可充放电电池本体1、无线充电接收器2、红外空间定位器3、电力传感器4、温度传感器5及控制芯片6；所述可充放电电池本体1的电量输出端通过连接线与所述无线充电接收器2、红外空间定位器3、电力传感器4、温度传感器5及控制芯片6的电量输入端电连接，分别实现对无线充电接收器2、红外空间定位器3、电力传感器4、温度传感器5及控制芯片6的供电；所述无线充电接收器2、红外空间定位器3、电力传感器4及温度传感器5的信号输出端通过连接线与所述控制芯片6的信号输入端电连接。所述控制芯片6优选为AT89C系列单片机。

需要说明的是，所述无线充电接收器2与户外输电线路杆塔上的无线充电发射器相配合，用于通过无线充电方式对可充放电电池本体1进行充电。

与现有技术不同的是，本实用新型中引入了无线充电接收器2，并在户外输电线路杆塔上设置无线充电发射器，从而通过无线充电方式实现对可充放电电池本体1的充电，无需再依靠大容量电池低效率地提升续航。另外，本实用新型还引入了红外空间定位器3，户外输电线路杆塔档距一般为500米左右，在电量到达警报以下时，则通过红外空间定位器3就近自动寻找杆塔上的无线充电发射器进行充电，极大程度地提高了续航时间、巡线效率，节约了时间、人力、财力。

具体地，所述温度传感器5连接在可充放电电池本体1的外表面，实现对可充放电电池本体1温度的实时检测，当在充电时温度过高或过低，可充放电电池本体1自行断电保护。所述温度传感器5优选为NTC温度传感器5。

所述可充放电电池本体1上设置有放电端口及充电端口，分别实现放电及充电处理，灵活性强。

所述电力传感器4连接在可充放电电池本体1的电芯极柱上，同时，所述电力传感器4包括电压传感器及电流传感器。其中，所述电压传感器对可充放电电池本体1的电压通过光耦进行选通进入到隔离运大电路，经过模数转换后，将数字信号传至控制芯片6；所述电流传感器实时测量可充放电电池本体1中充放电的电流值，将直流电流隔离转换成4～20mA标准信号，再经过放大电路及滤波电路，通过A/D转换后传至控制芯片6。因此，通过所述电压传感器及电流传感器可实现高精度、超快速的电压采集以及电流采集。

如图3所示，所述智能电池结构还包括无线通讯装置7，所述可充放电电池本体1的电量输出端及控制芯片6的信号输出端通过连接线与所述无线通讯装置7的信号输入端连接，所述无线通讯装置7的信号输出端与外部终端的信号输入端连接。因此，通过无线通讯装置7可将可充放电电池本体1的实时数据以及创造发送至地面外部终端，方便地面控制人员实时了解无人机中可充放电电池本体1的状态，指挥实际的巡检过程。优选地，所述无线通讯装置7采用蓝牙、ZigBee、红外等无线通信方式实现可充放电电池本体1与外部终端之间的通信。

进一步，所述智能电池结构还包括用于当可充放电电池本体1充放电过程出现过流或过压时进行断电保护的电流/电源检测电路8， 所述可充放电电池本体1的电量输出端通过连接线与所述电流/电源检测电路8的电量输入端电连接，所述电流/电源检测电路8的信号输出端通过连接线与所述控制芯片6的信号输入端电连接。

所述智能电池结构还包括短路保护电路9，所述可充放电电池本体1的电量输出端通过连接线与所述短路保护电路9的电量输入端电连接，所述短路保护电路9的信号输出端通过连接线与所述控制芯片6的信号输入端电连接。优选地，所述短路保护电路9为可控短路自锁电路，通过短路保护电路9可实现对本实用新型进行短路保护，保证了本实用新型的安全使用。

另外，所述可充放电电池本体1的外表面设置有多个波浪形缓冲条，可实现可充放电电池本体1的有效缓存及散热，减低无人机在飞行过程中对可充放电电池本体1的损害，提高可充放电电池本体1的使用寿命。

由上可知，本实用新型中引入了无线充电接收器2，并在户外输电线路杆塔上设置无线充电发射器，从而通过无线充电方式实现对可充放电电池本体1的充电，无需再依靠大容量电池低效率地提升续航；同时，本实用新型还引入了红外空间定位器3，户外输电线路杆塔档距一般为500米左右，在电量到达警报以下时，则通过红外空间定位器3就近自动寻找杆塔上的无线充电发射器进行充电，极大程度地提高了续航时间、巡线效率，节约了时间、人力、财力；本实用新型还引入了电力传感器4及温度传感器5，实现高精度、超快速的电压采集以及电流采集；本实用新型还引入了无线通讯装置7，方便地面控制人员实时了解无人机中可充放电电池本体1的状态，指挥实际的巡检过程；本实用新型还引入了电流/电源检测电路8及短路保护电路9实现对可充放电电池本体1的有效保护。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机的智能电池结构，其特征在于，所述智能电池结构包括可充放电电池本体、无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片；

所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器、温度传感器及控制芯片的电量输入端电连接，所述无线充电接收器、红外空间定位器、电力传感器及温度传感器的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

2.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述无线充电接收器与户外输电线路杆塔上的无线充电发射器相配合，用于通过无线充电方式对可充放电电池本体进行充电。

3.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述电力传感器连接在可充放电电池本体的电芯极柱上。

4.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述电力传感器包括电压传感器及电流传感器；

所述电压传感器对可充放电电池本体的电压通过光耦进行选通进入到隔离运大电路，经过模数转换后，将数字信号传至控制芯片；

所述电流传感器实时测量可充放电电池本体中充放电的电流值，将直流电流隔离转换成标准信号，再经过放大电路及滤波电路，通过A/D转换后传至控制芯片。

5.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述温度传感器连接在可充放电电池本体的外表面。

6.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述可充放电电池本体上设置有放电端口及充电端口。

7.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述智能电池结构还包括无线通讯装置，所述可充放电电池本体的电量输出端及控制芯片的信号输出端通过连接线与所述无线通讯装置的信号输入端连接，所述无线通讯装置的信号输出端与外部终端的信号输入端连接。

8.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述智能电池结构还包括用于当可充放电电池本体充放电过程出现过流或过压时进行断电保护的电流/电源检测电路， 所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述电流/电源检测电路的电量输入端电连接，所述电流/电源检测电路的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

9.如权利要求1所述的无人机的智能电池结构，其特征在于，所述智能电池结构还包括短路保护电路， 所述可充放电电池本体的电量输出端通过连接线与所述短路保护电路的电量输入端电连接，所述短路保护电路的信号输出端通过连接线与所述控制芯片的信号输入端电连接。

10.如权利要求1~9任一项所述的智能电池结构，其特征在于，所述可充放电电池本体的外表面设置有多个波浪形缓冲条。