一種無人機電池管理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及無人機電池設備，尤其涉及的是一種無人機電池管理系統。
【背景技術】
[0002]受當前現有電池技術限值，放電倍率與能量密度成反比，既電池放電倍率越高、能量密度越小。無人機在懸停狀態或平穩飛行時所需要的電流較小，在大動作爬升或高速飛行時所需的電流會數倍于懸停狀態，所以現有無人機配備的電池均為較高放電倍率的單一規格鋰電芯。
[0003 ]現有的無人機電源管理系統包含控制芯片、采樣電路、MOSFET等，通過控制芯片對采樣電路的檢測，能夠在電芯過壓、欠壓、過流時通過開通/關斷MOSFET提供相應的保護，并在充電時平衡各電芯的電壓。控制芯片內置的存儲器可以記錄電池的充放電信息及故障信息供外部設備讀取。
[0004]現有產品管理模式單一，僅能對單一規格的電芯組成的電池組進行管理。受制于當前的電池技術限值，放電倍率與能量密度成反比關系，當需要高倍率放電時電芯能量密度就會下降。由于無人機在高速飛行或爬升時需要較大的電流，為了保障系統的穩定性現有無人機電池均使用同一規格的高倍率放電電芯組成，造成平均能量密度偏低，最終導致續航時間偏低。
[0005]因此，現有技術存在缺陷，需要改進。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種能夠根據不同的用電需求動態調整不同規格電芯的電力輸出，從而提高電量綜合利用率的無人機電池管理系統。
[0007]本實用新型的技術方案如下:一種無人機電池管理系統，包括高放電倍率電芯組、低放電倍率電芯組、與高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組分別連接，并用于控制高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組的開關以及配比的控制電路、用于將飛行狀態信息和控制信息傳遞給控制電路的飛行控制器、以及由控制電路控制的電源輸出端;其中，控制電路中設置有全控型半導體器件。
[0008]應用于上述技術方案，所述的無人機電池管理系統中，高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組采用的電芯電池分別為鎳氫電池、或鉛酸電池、或鋰電池、或超級電容、或飛輪電池。
[0009]應用于各個上述技術方案，所述的無人機電池管理系統中，高放電倍率電芯組設置為高放電倍率鋰電芯組，其能量密度為180_200Wh/kg，低放電倍率電芯組設置為低放電倍率鋰電芯組，其能量密度為250_260Wh/kg。
[0010]應用于各個上述技術方案，所述的無人機電池管理系統中，控制電路中設置有MOSFET /GTO /IGBT全控型半導體器件。
[0011]應用于各個上述技術方案，所述的無人機電池管理系統中，每一高放電倍率電芯組或每一低放電倍率電芯組設置有至少兩節電池。
[0012]采用上述方案，本實用新型能夠根據不同的用電需求動態調整不同規格電芯的電力輸出，從而提高電量的綜合利用率，在檢測到無人機處于懸停/平穩飛行等耗電量較低的狀態時關斷高放電倍率電芯電力輸出，開啟低放電倍率電芯輸出。在檢測到無人機需要爬升/快速飛行等耗電量較高的飛行狀態時開啟高放電倍率電芯輸出，關閉低放電倍率電芯輸出，抑或可以兩種電芯同時輸出以提供充沛電力供系統使用。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。
[0015]本實施例提供了一種無人機電池管理系統，如圖1所示，無人機電池管理系統包括高放電倍率電芯組1、低放電倍率電芯組2、控制電路3，其中，控制電路3分別與高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組連接，并用于控制高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組的電量開關以及配比，飛行器控制器4和電源輸出端5，飛行器控制器4用于將飛行狀態信息和控制信息傳遞給控制電路3，控制電路根據飛行狀態信息和控制信息進行分析判斷輸出所需要的用電量，然后控制電源輸出端輸出的電量。
[0016]例如，以兩節串聯電池組、兩種不同電芯為例，高放電倍率電芯組I采用高放電倍率(低能量密度)電芯，低放電倍率電芯組2采用低放電倍率(高能量密度)電芯，高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組采用的電芯電池分別為鎳氫電池、或鉛酸電池、或鋰電池、或超級電容、或飛輪電池，其優選為鋰電池。控制電路3與飛行控制器4實時通訊，飛行控制器可以將狀態信息、控制信息等指令傳輸給控制電路3，通過對于狀態信息與控制信息的分析可以判斷出無人機系統所需用電量。由于兩組電芯在控制電路3中可由M0SFET/GT0/IGBT等全控型半導體器件獨立控制，在檢測到無人機處于懸停/平穩飛行等耗電量較低的狀態時，關斷高放電倍率電芯電力輸出，開啟低放電倍率電芯輸出。在檢測到無人機需要爬升/快速飛行等耗電量較高的飛行狀態時，開啟高放電倍率電芯輸出，關閉低放電倍率電芯輸出，抑或可以兩種電芯同時輸出以提供充沛電力供系統使用。
[0017]其中，全控型半導體器件是控制電路的一部分，其余還包括有微控制單元、采樣電路等，全控型半導體器件為一種器件類型，包含有M0SFET、GT0、IGBT等，并且，不僅限于MOSFET、GTO、IGBT。
[0018]本實施例還提供了一種無人機電池管理方法，其中，包含如下步驟:
[0019]首先，步驟A:飛行控制器控制無人機的飛行，飛行器在控制無人機飛行的同時將飛行狀態信息和控制信息發送給控制電路。然后步驟B:控制電路在收到飛行器發來的飛行狀態信息和控制信息后，控制電路是通過設置控制芯片來對狀態信息與控制信息進行分析，判斷出無人機飛行所需用電量的大小數值，并通過設置MOSFET/GTO /IGBT全控型半導體器件來控制不同電量的輸出。
[0020]最后再執行步驟C:控制電路根據無人機飛行所需用電量，控制高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組的開關以及配比，并輸出電源，其中，在檢測到無人機處于懸停/平穩飛行等耗電量較低的狀態時，關斷高放電倍率電芯電力輸出，開啟低放電倍率電芯輸出。在檢測到無人機需要爬升/快速飛行等耗電量較高的飛行狀態時，開啟高放電倍率電芯輸出，關閉低放電倍率電芯輸出，抑或可以兩種電芯同時輸出以提供充沛電力供系統使用。
[0021]或者，步驟C中，控制電路所控制的高放電倍率電芯組設置為高放電倍率鋰電芯組，其能量密度為180_200Wh/kg;控制電路所控制的低放電倍率電芯組設置為低放電倍率鋰電芯組，其能量密度為250-260Wh/kg。
[0022]如此，由于無人機續航時間受制于當前鋰電池行業能量密度限值，較高放電倍率鋰電芯能量密度一般為180-200Wh/kg，而低放電倍率鋰電芯能量密度可達到250-260Wh/kg。對于常規的懸停/巡航等飛行狀態，所需的電流較小，但在爬升狀態或高速飛行時的電力需求會激增，為了滿足該情況的用電需求只能被迫選擇高放電倍率鋰電芯，導致整體能量密度偏低。本實施例通過對電源管理系統的改良，將不同種類電芯一同管理動態調度，因為無人機在正常飛行狀態下多數時間都處于懸停/巡航等小電流需求場景，所以能顯著提高電池組的平均能量密度。同時還可針對不同的使用場景靈活改變電芯的配比，在平緩飛行居多的使用場景中提高低放電倍率電芯比例，在需要大動作快速飛行場景中提高高放電倍率電芯比例以達到最佳續航時間。
[0023]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種無人機電池管理系統，其特征在于: 包括高放電倍率電芯組、低放電倍率電芯組、與高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組分別連接，并用于控制高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組的開關以及配比的控制電路、用于將飛行狀態信息和控制信息傳遞給控制電路的飛行控制器、以及由控制電路控制的電源輸出端； 其中，控制電路中設置有全控型半導體器件。2.根據權利要求1所述的無人機電池管理系統，其特征在于:高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組采用的電芯電池分別為鎳氫電池、或鉛酸電池、或鋰電池、或超級電容、或飛輪電池。3.根據權利要求2所述的無人機電池管理系統，其特征在于高放電倍率電芯組設置為高放電倍率鋰電芯組，其能量密度為180-200Wh/kg，低放電倍率電芯組設置為低放電倍率鋰電芯組，其能量密度為250-260Wh/kg。4.根據權利要求1所述的無人機電池管理系統，其特征在于:控制電路中設置有MOSFET/GTO /IGBT全控型半導體器件。5.根據權利要求1所述的無人機電池管理系統，其特征在于:每一高放電倍率電芯組或每一低放電倍率電芯組設置有至少兩節電池。
【專利摘要】本實用新型公開了一種無人機電池管理系統，其中，系統包括高放電倍率電芯組、低放電倍率電芯組、與高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組分別連接，并用于控制高放電倍率電芯組和低放電倍率電芯組的開關以及配比的控制電路、用于將飛行狀態信息和控制信息傳遞給控制電路的飛行控制器、以及由控制電路控制的電源輸出端；其中，控制電路中設置有全控型半導體器件。本實用新型能夠根據不同的用電需求動態調整不同規格電芯的電力輸出，從而提高電量的綜合利用率。
【IPC分類】H02J7/00, H02J7/36
【公開號】CN205195345
【申請號】CN201520940196
【發明人】宜爾軒
【申請人】深圳飛馬機器人科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月24日