CN207010305U - 一种电池供电电路、电池和无人机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供了一种电池供电电路、电池和无人机，其中电池供电电路包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块的输入端与电池连接，所述电池管理模块的输出端通过所述开关模块分别连接所述稳压模块的输入端和电源输出端，所述稳压模块的输出端与所述电源输出端连接，应用本实用新型实施例，开关模块在所述电池的电压处于低压段时，连接所述电池管理模块和所述稳压模块，通过稳压模块输出稳定电压，避免了无人机紧急情况下为了维持姿态加大电流导致电池的电压下降，无刷电机的转速随电压下降，阻碍飞行控制器试图增大动力输出维持飞行姿态的问题，提高了飞行控制效果，保证了无人机的飞行姿态。

Description

一种电池供电电路、电池和无人机
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，特别是涉及一种电池供电电路、电池和无人机。
背景技术
随着无人机技术的快速发展，尤其是电动无人机由于使用清洁能源而被广泛应用。当前电动无人机的电池供电是电池直接经过电子开关连接到负载，由BMS(BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)来监控电池电压、温度，控制电子开关的通断。
电动无人机采用锂电池供电，锂电池在放电过程中，锂电池的电压会持续下降，每个锂电池电芯在满电和亏电的压差通常在0.5V，这就造成整个锂电池压差增大。而电动无人机的负载是无刷电机，无刷电机的转速和锂电池的电压成正相关，但是电池的电压和电流大小成负相关，这就造成无人机在遇到阵风或者螺旋桨阻力增大时，为了维持姿态会加大电流以增大动力，但是增大电流会导致电池的电压下降，然而电压下降会导致无刷电机的转速下降，阻碍了飞控试图增大动力输出维持飞行姿态，从而导致无人机姿态不稳定，甚至炸机。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种电池供电电路、电池和无人机，以解决目前无人机的锂电池因为持续供电造成电池电压下降，影响飞行控制的问题。
一方面，本实用新型实施例提供了一种电池供电电路，包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块的输入端与电池连接，所述电池管理模块的输出端通过所述开关模块分别连接所述稳压模块的输入端和电源输出端，所述稳压模块的输出端与所述所述电源输出端连接；
所述开关模块在所述电池管理模块检测到电池的电压处于高压段时，连接所述电池管理模块和所述电源输出端，在所述电池的电压处于低压段时，连接所述电池管理模块和所述稳压模块。
可选地，所述电池管理模块包括：
检测单元，所述检测单元与所述电池连接，以检测所述电池是否正常；
电压比较单元，所述电压比较单元与所述电池连接，以判断所述电池的电压是否处于高压段或者低压段；
控制单元，所述控制单元与所述开关模块连接，以控制所述开关模块。
可选地，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述电源输出端包括电源正输出端和电源负输出端，所述电池管理模块的正输出端通过所述第一开关连接所述电源正输出端，通过所述第二开关连接所述稳压模块的正输入端，所述电池管理模块的负输出端分别连接所述稳压模块的负输入端和所述电源负输出端。
可选地，所述开关模块还包括第三开关和第四开关，所述电池管理模块的正输出端通过所述第一开关连接所述电源正输出端，通过所述第二开关连接所述稳压模块的正输入端，所述电池管理模块的负输出端通过所述第三开关连接所述稳压模块的负输入端，通过所述第四开关模块连接所述电源负输出端。
可选地，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为晶体管或者场效应管。
可选地，所述稳压模块包括DC-DC芯片。
可选地，所述电池管理模块还包括通信单元，所述通信单元与通信接口连接。
另一方面，本实用新型实施例提供了一种电池，包括电芯组件以及上述的任一项所述的电池供电电路。
又一方面，本实用新型实施例提供了一种无人机，包括上述的电池。
可选地，所述电池供电电路的电源输出端与所述无人机的用电设备电连接，所述电池的通信接口与无人机的通信系统连接
本实用新型实施例的电池供电电路，包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块的输入端与电池连接，所述电池管理模块的输出端通过所述开关模块分别连接所述稳压模块的输入端和电源输出端，所述稳压模块的输出端与所述电源输出端连接，应用本实用新型实施例，开关模块在所述电池的电压处于低压段时，连接所述电池管理模块和所述稳压模块，通过稳压模块输出稳定电压，避免了无人机紧急情况下为了维持姿态加大电流导致电池的电压下降，无刷电机的转速随电压下降，阻碍飞行控制器试图增大动力输出维持飞行姿态的问题，提高了飞行控制效果，保证了无人机的飞行姿态。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的一种电池供电电路的示意图；
图2是本实用新型实施例的一种电池供电电路的另一示意图；
图3是本实用新型实施例的一种电池供电电路的又一示意图；
图4是本实用新型实施例的稳压模块的电路原理图；
图5是本实用新型实施例的一种电池供电电路的控制方法流程图；
图6是本实用新型实施例的一种电池供电电路的供电电压曲线图。
具体实施方式
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。
为使本实用新型的优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型实施例的电池供电电路，包括电池管理模块2、开关模块3和稳压模块4。
本实用新型实施例中，电池管理模块2可以是BMS，BMS能够智能化管理及维护与其连接的电池，防止电池出现过充电和过放电，以延长电池的使用寿命，还可以监控电池的状态，例如监控电池的电压、电流、剩余电量、电池工作状态、通信组网等。
具体而言，本实用新型实施例的电池管理模块2可以包括：
检测单元，该检测单元与电池连接，以检测电池是否正常；
电压比较单元，电压比较单元与电池连接，以判断电池的电压是否处于高压段或者低压段；
控制单元，控制单元与开关模块连接，以控制开关模块。
在实际应用中，电池管理模块2的输入端与电池1连接，电池管理模块2的输出端通过开关模块3分别连接稳压模块4的输入端和电源输出端5，稳压模块4的输出端与电源输出端5连接。
本实用新型实施例中，可以为电池设置稳压阈值，当电池的电压处于满电电压和稳压阈值之间为高压段，当电池的电压处于稳压阈值与放电截止电压之间为低压段，以12S锂电池为例，12S常规锂聚合物电池单电芯满电电压为4.2V，12S电池组满电电压50.4V，在无人机应用中，通常将低电电压设定为单电芯3.7V，电池的放电截止电压为44.4V，假设稳压阈值为47.4V，低压段为44.4-47.4V，高压段为47.4-50.4V。
开关模块3在电池管理模块2检测到电池1的电压处于高压段时，连接电池管理模块2和电池的输出端5，由电池通过电源输出端5直接向外输出电压，在电池1的电压处于低压段时，开关模块3连接电池管理模块2和稳压模块4，电池1的电压输入至稳压模块4，经稳压模块4升压后输出至电源输出端5，从而向外输出电压，保证了电池输出电压的稳定性。
如图2所示，在本实用新型的一种实施例中，开关模块3包括第一开关S1和第二开关S2，电池管理模块2的正输出端通过第一开关S1连接电源正输出端，通过第二开关S2连接稳压模块4的正输入端，电池管理模块2的负输出端分别连接稳压模块4的负输入端和电源负输出端。
通常的，电池1有正极和负极，对应于正输出端和负输出端，电源输出端5也设置有电源正输出端和电源负输出端，在电路中构成一个回路，本实用新型实施例中，可以在电池管理模块2的正输出端与稳压模块4之间设置第二开关S2，在电池管理模块2的正输出端与电源正输出端之间设置第一开关S1，电池管理模块2在检测到电池1的电压处于高压段时，控制第一开关S1闭合，第二开关S2打开，电池1直接向外供电，在检测到电池1的电压处于低压段时，控制第一开关S1打开，第二开关S2闭合，电池1的电压经稳压模块4升压后向外供电。
如图3所示，在本实用新型的另一实施例中，在图2所示的电池供电电路的基础上，开关模块3还包括第三开关S3和第四开关S4，电池管理模块2的正输出端通过第一开关S1连接电源正输出端，通过第二开关S2连接稳压模块4的正输入端，电池管理模块2的负输出端通过第三开关S3与稳压模块4的负输入端连接，通过第四开关S4与电源负输出端连接，当电池管理模块2在检测到电池1的电压处于高压段时，控制第一开关S1、第四开关S4闭合，第二开关S2、第三开关S3打开，电池1直接向外供电；在检测到电池1的电压处于低压段时，控制第一开关S1、第四开关S4打开，第二开关S2、第三开关S3闭合，电池1的电压经稳压模块4升压后向外供电。
优选地，本实用新型实施例的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为晶体管或者场效应管，以便电池管理模块更好地对开关进行控制，例如第一开关、第二开关、第三开关和第四开关可以集成在一个芯片中，电池管理模块与该芯片连接，通过电平高低以控制其中各个开关的闭合或者打开。
如图4所示，本实用新型实施例的稳压模块4可以包括DC-DC(Direct Current-Direct Current conversion，直流-直流变换)芯片，可以把直流电转换成不同电压的直流电输出，如图4所示的DC-DC芯片的电路原理图，其输入端与第二开关和第三开关连接，通过三个开关管S1、S2、S3的周期循环开启和关闭，在变压器T的初级(左边的线圈)周期性的产生感应电压，相应的，在变压器T的次级(右边的线圈)也产生感应电压，次级的感应电压经滤波后输出至负载Rld得到稳定的输出电压。
当然上述的DC-DC芯片的电路原理图仅仅是一示例，本领域技术人员还可以采用其它的DC-DC稳压电路，本实用新型实施例对此不做限制。
在本实用新型的一种实施例中，如图1-图3所示，电池供电模块2还与通信接口6连接，具体而言，电池管理模块2还包括通信单元，该通信单元与通信接口6连接。通信接口6可以与用电设备的通信系统连接，以使得电池管理模块2根据用电设备的通信指令，控制开关模块3的各个开关的闭合或者打开，例如，该通信接口6与无人机的通信系统连接，当无人机遭遇强风，或者螺旋桨缠住异物的时，可以发送指令至通信接口6，电池管理模块3根据指令连接稳压模块4，以输出高电压驱动螺旋桨保持飞行姿态。
本实用新型实施例还提供了一种电池，该电池包括电芯组件和本实用新型实施例的电池供电电路，所述电池供电电路与所述电芯组件连接。
本实用新型实施例还提供了一种无人机，该无人机包括本实用新型实施例提供的电池，该电池的电源输出端与无人机的用电设备电连接，电池的通信接口与无人机的通信系统连接。
如图5所示，为本实用新型实施例的一种电池供电电路的控制方法的步骤流程图，本实用新型实施例的电池供电电路包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块包括检测单元、电压比较单元和控制单元，所述方法包括：
S1，电池开机；
S2，检测单元确定所述电池是否正常，若是，执行步骤S3，若否执行步骤S4；
S3，电压比较单元判断所述电池的电压是否处于低压段，若是，执行步骤S5，若否执行步骤S6；
S4，电池报错；
S5，控制单元控制开关模块连接至稳压模块输出电压；
S6，控制单元控制开关模块连接至电源输出端输出电压。
如图6所示，本实用新型实施例的电池供电电路，随着电池持续放电，在低于稳压阈值进入低压段后，切换至稳压模块，通过稳压模块向外输出电压，与现有的电池供电电路相比，可以持续输出稳定的电压。
本实用新型实施例的电池供电电路，包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块的输入端与电池连接，所述电池管理模块的输出端通过所述开关模块分别连接所述稳压模块的输入端和电源输出端，所述稳压模块的输出端与所述电源输出端连接，应用本实用新型实施例，开关模块在所述电池的电压处于低压段时，连接所述电池管理模块和所述稳压模块，通过稳压模块输出稳定电压，避免了无人机紧急情况下为了维持姿态加大电流导致电池的电压下降，无刷电机的转速随电压下降，阻碍飞行控制器试图增大动力输出维持飞行姿态的问题，提高了飞行控制效果，保证了无人机的飞行姿态。
尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池供电电路，其特征在于，包括电池管理模块、开关模块和稳压模块，所述电池管理模块的输入端与电池连接，所述电池管理模块的输出端通过所述开关模块分别连接所述稳压模块的输入端和电源输出端，所述稳压模块的输出端与所述所述电源输出端连接；
所述开关模块在所述电池管理模块检测到电池的电压处于高压段时，连接所述电池管理模块和所述电源输出端，在所述电池的电压处于低压段时，连接所述电池管理模块和所述稳压模块。
2.根据权利要求1所述的电池供电电路，其特征在于，所述电池管理模块包括：
检测单元，所述检测单元与所述电池连接，以检测所述电池是否正常；
电压比较单元，所述电压比较单元与所述电池连接，以判断所述电池的电压是否处于高压段或者低压段；
控制单元，所述控制单元与所述开关模块连接，以控制所述开关模块。
3.根据权利要求1或2所述的电池供电电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关和第二开关，所述电源输出端包括电源正输出端和电源负输出端，所述电池管理模块的正输出端通过所述第一开关连接所述电源正输出端，通过所述第二开关连接所述稳压模块的正输入端，所述电池管理模块的负输出端分别连接所述稳压模块的负输入端和所述电源负输出端。
4.根据权利要求3所述的电池供电电路，其特征在于，所述开关模块还包括第三开关和第四开关，所述电池管理模块的正输出端通过所述第一开关连接所述电源正输出端，通过所述第二开关连接所述稳压模块的正输入端，所述电池管理模块的负输出端通过所述第三开关连接所述稳压模块的负输入端，通过所述第四开关模块连接所述电源负输出端。
5.根据权利要求4所述的电池供电电路，其特征在于，所述第一开关、第二开关、第三开关和第四开关为晶体管或者场效应管。
6.根据权利要求1或2或4或5所述的电池供电电路，其特征在于，所述稳压模块包括DC-DC芯片。
7.根据权利要求6所述的电池供电电路，其特征在于，所述电池管理模块还包括通信单元，所述通信单元与通信接口连接。
8.一种电池，其特征在于，包括电芯组件以及如权利要求1至7任一项所述的电池供电电路。
9.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池。
10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述电池供电电路的电源输出端与所述无人机的用电设备电连接，所述电池的通信接口与无人机的通信系统连接。
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