CN210956908U - 一种无人机智能锂电池保护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂电池保护板技术领域，尤其涉及一种无人机智能锂电池保护板，应用于无人机上，所述无人机还包括飞行控制板，所述无人机智能锂电池保护板上设置有保护电路和主控通讯电路；所述主控通讯电路包括主控芯片、卡扣检测电路和IIC通讯电路。本实用新型通过设置所述保护电路以实现对电池组充放电的保护，通过设置所述卡扣检测电路来检测电池组是否与所述飞行控制板稳定连接，通过设置所述IIC通讯电路，使所述主控芯片能够及时将所述电池组的电压、电流及剩余容量信息反馈至所述飞行控制板，以使所述飞行控制板能够实时获取电池组的参数信息，进而保证所述无人机智能锂电池保护板的稳定飞行。

Description

一种无人机智能锂电池保护板

技术领域

本实用新型属于锂电池保护板技术领域，尤其涉及一种无人机智能锂电池保护板。

背景技术

随着电子产品的更新换代，无人机越来越走进人们的日常生活当中。无人机一般包括电池组、飞行控制板和执行元件，电池组在飞行控制板的控制下为执行元件提供电力，以使无人机飞行。

飞行过程中，电池组可能会因使用者暴力操作、风向、气流等等因素而发生故障，而电池组发生电力故障，极易导致无人机在飞行过程中产生动力障碍的问题，而目前市面上虽有很多保护电池组的电池保护板，但是大多数的电池保护板与飞行控制板没有连接，导致大多无人机的飞行控制板不能实时监测电池组的电参数信息的功能，因而易导致飞行控制板无法根据电池组的电参数状态来调整飞行状态，极易发生无人机坠毁的问题。因此，实有必要设计一种无人机智能锂电池保护板。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机智能锂电池保护板，旨在解决现有技术中无人机的飞行控制板不能及时获取电池组的电参数信息的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种无人机智能锂电池保护板，应用于无人机上，所述无人机还包括飞行控制板，所述无人机智能锂电池保护板上设置有保护电路和主控通讯电路；其中，

所述保护电路与无人机的电池组连接；

所述主控通讯电路与所述保护电路连接，所述主控通讯电路还与所述飞行控制板连接；

所述主控通讯电路包括主控芯片、卡扣检测电路和IIC通讯电路，所述主控芯片与所述保护电路连接，所述卡扣检测电路和所述IIC通讯电路均与所述主控芯片连接，所述IIC通讯电路还与所述飞行控制板连接。

可选地，所述卡扣检测电路包括两个卡扣检测开关，两所述卡扣检测开关均与所述主控芯片连接。

可选地，所述IIC通讯电路包括若干电阻和IIC通讯端口，所述IIC通讯端口与所述若干电阻连接后与所述主控芯片连接，所述IIC通讯端口还与所述飞行控制板连接。

可选地，所述主控通讯电路还包括电量指示电路，所述电量指示电路包括多个LED灯，各所述LED灯均与所述主控芯片连接。

可选地，所述主控通讯电路还包括电池存储电路，所述电池存储电路包括并联电阻、开关MOS管和第一连接端口；所述并联电阻的一端与电池组的电芯正极连接端口连接，所述并联电阻的另一端与所述开关MOS管的漏极连接，所述开关MOS管的栅极与所述第一连接端口连接，所述第一连接端口与所述主控芯片连接，所述开关MOS管的源极与一充放电负极连接端口连接。

可选地，所述保护电路包括充放电控制电路、电压检测电路、电流采样电路和保护芯片，所述充放电控制电路、所述电压检测电路和所述电流采样电路均与所述保护芯片连接，所述保护芯片还与所述主控芯片连接。

可选地，所述充放电控制电路包括均与所述保护芯片连接的第一MOS管组件和第二MOS管组件，所述第一MOS管组件的一端与一充放电正极连接端口连接，所述第一MOS管组件的另一端与所述第二MOS管组件连接，所述第二MOS 管组件还与电池组的电芯正极连接端口连接。

可选地，所述第一MOS管组件和所述第二MOS管组件均包括四个MOS管，四个所述MOS管并联连接。

可选地，所述电压检测电路包括电池组连接端和多个电压检测电阻，所述电池组连接端与电池组连接，各所述电压检测电阻均与所述电池组连接端连接，各所述电压检测电阻还与所述保护芯片连接。

可选地，所述电流采样电路包括电流采样电阻，所述电流采样电阻的两端分别连接电池组的电芯负极连接端口和所述充放电负极连接端口。

本实用新型实施例提供的无人机智能锂电池保护板中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：本实用新型通过设置所述保护电路以实现对电池组充放电的保护及电池组容量精准计算，通过设置所述卡扣检测电路来检测电池组是否与所述飞行控制板稳定连接，通过设置所述IIC通讯电路，使所述主控芯片U2能够及时将所述电池组的电压、电流及剩余容量信息反馈至所述飞行控制板上，以使所述飞行控制板能够实时获取电池组的参数信息，进而保证无人机的稳定飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本实用新型实施例提供的无人机智能锂电池保护板的电路原理图；

图2为本实用新型实施例提供的无人机智能锂电池保护板的保护电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的无人机智能锂电池保护板的主控通讯电路的电路原理图。

其中，图中各附图标记：

保护电路200，主控通讯电路300，卡扣检测电路310，IIC通讯电路320，电量指示电路330，电池存储电路340，充放电控制电路210，电压检测电路220，电流采样电路230。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本实用新型的一个实施例中，如图1-图3所示，提供一种无人机智能锂电池保护板，应用于无人机上，所述无人机还包括飞行控制板，所述无人机智能锂电池保护板上设置有保护电路200和主控通讯电路300。

其中，所述保护电路200与无人机的电池组连接。

所述主控通讯电路300与所述保护电路200连接，所述主控通讯电路300 还与所述飞行控制板连接。

所述主控通讯电路300包括主控芯片U2、卡扣检测电路310和IIC通讯电路320，所述主控芯片U2与所述保护电路200连接，所述卡扣检测电路310和所述IIC通讯电路320均与所述主控芯片U2连接，所述IIC通讯电路320还与所述飞行控制板连接。

本实用新型通过设置所述保护电路200以实现对电池组充放电的保护，通过设置所述卡扣检测电路310来检测电池组是否与所述飞行控制板稳定连接，通过设置所述IIC通讯电路，使所述主控芯片U2能够及时将所述电池组的电压、电流及剩余容量信息反馈至所述飞行控制板上，以使所述飞行控制板能够实时获取电池组的参数信息，进而保证无人机的稳定飞行。

参照图3，所述卡扣检测电路310用于检测电池组是否与所述飞行控制板连接。所述卡扣检测电路310包括两个卡扣检测开关，两所述卡扣检测开关均与所述主控芯片U2连接。具体地，两所述卡扣检测开关分别为第二开关SW2和第三开关SW3，所述第二开关SW2和和第三开关SW3分别与所述主控芯片U2的第六引脚和第七引脚连接。当电池组与无人机的飞行控制板连接后，会触动所述第二开关SW2和和第三开关SW3，所述第二开关SW2和和第三开关SW3发送一电信号至所述主控芯片U2的第六引脚和第七引脚，使所述主控芯片U2得到电池组与所述飞行控制板连接的信息。具体地，本实施例中，所述主控芯片U2的型号优选为STM32F030-20P。其中，型号为STM32F030-20P的所述主控芯片U2内置加密程序，用于识别电池组是否为原装电池组。

所述主控通讯电路300还包括第一开关SW1，所述第一开关SW1与所述主控芯片U2连接。

所述IIC通讯电路320包括若干电阻和IIC通讯端口，所述IIC通讯端口与所述若干电阻连接后与所述主控芯片U2连接，所述IIC通讯端口还与所述飞行控制板连接。本实施例中，所述IIC通讯端口的标号为J1，所述IIC通讯端口的第五引脚和第六引脚分别连接所述主控芯片U2的第十七引脚和第十八引脚，从而实现所述主控芯片U2与飞行控制板的信息传送。

所述主控通讯电路300还包括电量指示电路330，所述电量指示电路330包括多个LED灯，各所述LED灯均与所述主控芯片U2连接。具体地，所述LED灯的数量为四个，四个LED灯每个代表25％的电量。充电时，按电量计算显示，已充部分指示灯常亮，未充满部分指示灯闪烁。例如，当已充30％电量，则第一个 LED灯常亮，另三个LED灯循环依次点亮动作。四个LED灯的标号为LED1、LED2、 LED3和LED4。

所述主控通讯电路300还包括电池存储电路340，所述电池存储电路340包括并联电阻、开关MOS管和第一连接端口J6。所述并联电阻的一端与电池组的电芯正极连接端口B+连接，所述并联电阻的另一端与所述开关MOS管的漏极连接，所述开关MOS管的栅极与所述第一连接端口J6连接，所述开关MOS管的源极与所述充放电负极连接端P-连接，所述第一连接端口J6与所述主控芯片U2 连接。具体地，所述第一连接端口J6的第2引脚与所述主控芯片U2的第十引脚连接。所述并联电阻由四个电阻并联连接而成，所述开关MOS管的标号为Q10。

参照图2，所述保护电路200包括充放电控制电路210、电压检测电路220、电流采样电路230和保护芯片U1，所述充放电控制电路210、所述电压检测电路220和所述电流采样电路230均与所述保护芯片U1连接，所述保护芯片U1 还与所述主控芯片U2连接。具体地，所述保护芯片U1的第十六引脚与所述主控芯片U2的第八引脚连接。其中，所述保护芯片U1的型号优选为BQ4050，该款芯片是TI专业电量计及模拟前端采样芯片，保证了在对电池组的电压、电流等参数的测量的高精度，所述保护芯片U1检测到电池组的充放电信息、电流及电压信息后，此款芯片还能针对电池组做电量计算，其精确度与电池实际容量仅2％的误差，能够准确的发送至所述主控芯片U2，并由所述主控芯片U2通过 IIC通讯协议发送至无人机的飞行控制板，确保了无人机不会因传递数据的精度问题而误判，给终端用户造成不良体验。

所述充放电控制电路210包括均与所述保护芯片U1连接的第一MOS管组件 211和第二MOS管组件212，所述第一MOS管组件211的一端与一充放电正极连接端口P+连接，所述第一MOS管组件211的另一端与所述第二MOS管组件212 连接，所述第二MOS管组件212还与电池组的电芯正极连接端口B+连接。

所述第一MOS管组件211和所述第二MOS管组件212均包括四个MOS管，四个所述MOS管并联连接。具体地，所述第一MOS管组件211包括第一MOS管 Q1、第三MOS管Q3、第五MOS管Q5和第八MOS管Q8，所述第一MOS管Q1、所述第三MOS管Q3、所述第五MOS管Q5和所述第八MOS管Q8并联连接。所述第一MOS管Q1、所述第三MOS管Q3、所述第五MOS管Q5和所述第八MOS管Q8的源极均与所述充放电正极连接端口P+连接，所述第一MOS管Q1、所述第三MOS 管Q3、所述第五MOS管Q5和所述第八MOS管Q8的栅极均与所述保护芯片U1的第二十八引脚连接。

所述第二MOS管组件212包括第二MOS管Q2、第四MOS管Q4、第七MOS管 Q7和第九MOS管Q9。所述第二MOS管Q2、所述第四MOS管Q4、所述第七MOS 管Q7和所述第九MOS管Q9并联连接，所述第二MOS管Q2、所述第四MOS管Q4、所述第七MOS管Q7和所述第九MOS管Q9的源极均与所述电芯正极连接端口B+ 连接，所述第二MOS管Q2、所述第四MOS管Q4、所述第七MOS管Q7和所述第九MOS管Q9的栅极均与所述保护芯片U1的第三十一引脚连接，所述第二MOS 管Q2、所述第四MOS管Q4、所述第七MOS管Q7和所述第九MOS管Q9的漏极分别与所述第一MOS管Q1、所述第三MOS管Q3、所述第五MOS管Q5和所述第八 MOS管Q8的漏极连接。

如此，通过设置8颗内阻低至约1mΩ左右的MOS管，使得持续电流大至30A，过流能力强，瞬间过流能达到60A。本实施例中，所述第一MOS管组件211和第二MOS管组件212的各个MOS管的型号优选为FNK10N01-A。

所述电压检测电路220包括电池组连接端J2和多个电压检测电阻，所述电池组连接端J2与电池组连接，各所述电压检测电阻均与所述电池组连接端J2 连接，各所述电压检测电阻还与所述保护芯片U1连接。本实施例中，所述电池组连接端J2用于连接电池组的各个电芯，所述电池组内电芯的数量为四个。所述电压检测电阻的数量为四个，分别为电阻R4、电阻R14、电阻R3和电阻R35。

所述电流采样电路230包括电流采样电阻，所述电流采样电阻的两端分别连接电池组的电芯负极连接端口B-和一充放电负极连接端口P-。具体地，本实施例中，所述电流采样电阻的数量为两个，两个所述电流采样电阻分别为电阻R1和电阻R37，所述电阻R1和所述电阻R37并联连接。

进一步地，所述保护电路200的工作原理为：当一外部电源给电池组充电时，所述充放电正极连接端口P+与外部电源的正极连接，所述充放电负极连接端口P-与外部电源的负极连接。当所述电压检测电路220和所述电流采样电路 230检测到电池组的各电压和电流处于正常时，所述保护芯片U1控制所述充放电控制电路210开启，使外部电源给电池组充电。

当充满电时，所述保护芯片U1控制所述充放电控制电路210关闭，外部电源不再给电池组充电，避免发生过充以损害电池组。

当电池组接外部负载时，所述充放电正极连接端口P+接外部负载的正极，所述充放电负极连接端口P-接外部负载的负极，所述充放电控制电路210开启，电池组给外部负载供电。当电池组的电量不足时，所述保护芯片U1控制所述充放电控制电路210关闭，避免发生过放以损害电池组。

最后，因所述主控芯片U2内附加密程序，当其通过所述IIC通讯电路320 与无人机的飞行控制板连接时，需按照预定协议握手连接，只有握手成功的电池组才能被飞行控制板使用，如此，保证识别正版电池组，这样一方面避免了因使用仿冒电池组可能导致无人机发生电力故障的问题，另一方面在一定程度上保障了原创设计者的权益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (10)

1.一种无人机智能锂电池保护板，应用于无人机上，所述无人机还包括飞行控制板，其特征在于，所述无人机智能锂电池保护板上设置有保护电路和主控通讯电路；其中，

所述保护电路与无人机的电池组连接；

所述主控通讯电路与所述保护电路连接，所述主控通讯电路还与所述飞行控制板连接；

所述主控通讯电路包括主控芯片、卡扣检测电路和IIC通讯电路，所述主控芯片与所述保护电路连接，所述卡扣检测电路和所述IIC通讯电路均与所述主控芯片连接，所述IIC通讯电路还与所述飞行控制板连接。

2.根据权利要求1所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述卡扣检测电路包括两个卡扣检测开关，两所述卡扣检测开关均与所述主控芯片连接。

3.根据权利要求1所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述IIC通讯电路包括若干电阻和IIC通讯端口，所述IIC通讯端口与所述若干电阻连接后与所述主控芯片连接，所述IIC通讯端口还与所述飞行控制板连接。

4.根据权利要求1所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述主控通讯电路还包括电量指示电路，所述电量指示电路包括多个LED灯，各所述LED灯均与所述主控芯片连接。

5.根据权利要求1所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述主控通讯电路还包括电池存储电路，所述电池存储电路包括并联电阻、开关MOS管和第一连接端口；所述并联电阻的一端与电池组的电芯正极连接端口连接，所述并联电阻的另一端与所述开关MOS管的漏极连接，所述开关MOS管的栅极与所述第一连接端口连接，所述第一连接端口与所述主控芯片连接，所述开关MOS管的源极与一充放电负极连接端口连接。

6.根据权利要求5所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述保护电路包括充放电控制电路、电压检测电路、电流采样电路和保护芯片，所述充放电控制电路、所述电压检测电路和所述电流采样电路均与所述保护芯片连接，所述保护芯片还与所述主控芯片连接。

7.根据权利要求6所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述充放电控制电路包括均与所述保护芯片连接的第一MOS管组件和第二MOS管组件，所述第一MOS管组件的一端与一充放电正极连接端口连接，所述第一MOS管组件的另一端与所述第二MOS管组件连接，所述第二MOS管组件还与电池组的电芯正极连接端口连接。

8.根据权利要求7所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述第一MOS管组件和所述第二MOS管组件均包括四个MOS管，四个所述MOS管并联连接。

9.根据权利要求6所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述电压检测电路包括电池组连接端和多个电压检测电阻，所述电池组连接端与电池组连接，各所述电压检测电阻均与所述电池组连接端连接，各所述电压检测电阻还与所述保护芯片连接。

10.根据权利要求6所述的无人机智能锂电池保护板，其特征在于，所述电流采样电路包括电流采样电阻，所述电流采样电阻的两端分别连接电池组的电芯负极连接端口和所述充放电负极连接端口。

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