一种无人机锂电池组在线管理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种无人机锂电池组在线管理装置，包括充电电路、放电电路和检测控制电路；所述充电电路在飞机主电源供电时接通电源母线为电池组充电；所述放电电路在飞机主电源不供电时控制电池组放电，为电源母线上的设备供电；检测控制电路用于检测电池组的放电电流和电池组的电压，并控制所述充电电路和放电电路；检测电池组的放电电流，当放电电流大于5A时，控制MOS管M1导通，电池组通过MOS管M1放电；当放电电流小于5A时，接通电源母线为电池组充电；检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，充电电路断开。该装置具有损耗小、安全性好、可靠性高等优点，可以有效地解决无人机机载锂电池组管理中的安全性和可靠性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机锂电池组在线管理装置
本技术涉及一种无人机锂电池组在线管理装置，属于电源管理领域。
技术介绍
锂电池具有单体工作电压高、比能量高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长等优点。目前，锂电池已成功应用于各类飞行器，无人驾驶飞机广泛使用锂电池作为机载主电源和备用电源。但是，锂电池在充放电过程有严格的条件限制，过充、过放和过温都会影响锂电池组的性能和寿命。无人机锂电池组为了得到高电压和大容量，需要将大量锂电池单体串并联起来。锂电池组长期充放电过程中，单体电池的内阻、充电接受能力、自放电率和容量衰减速率存在差异，容易造成电池组性能衰减加剧，严重时会威胁飞行安全。部分无人机使用锂电池组作为备用电源，直接与主电源并联使用。电池组充放电电路一般使用二极管、MOS管或继电器等元件将电池组与母线隔开，避免母线电压波动对电池组造成不良影响。但由于二极管导通压降较大，电池组独立供电时的母线电压会降低；此外，二极管自身发热严重，造成电池组容量不必要的损失。使用MOS管或继电器虽会降低电池组充放电电路的压降，但会使电池组接入飞机电源母线出现延时；控制失效时还会造成机载设备失电，导致飞机坠毁。部分无人机锂电池组通过专用管理装置与主电源并联使用。管理装置内部一般具有充电均衡电路，用于实现各串联级的均衡充电。但该部分电路较为复杂，需要元器件、电路具有良好的一致性，否则会引起电池组性能下降，甚至损坏。且无人机锂电池组在机上充放电时间较短，是否需要在机上均衡充电值得商榷，均衡充电完全可以在地面维护阶段实施。部分无人机锂电池组配备了非在线式电池组管理装置，电池组的充放和放电电路往往不能同时接通，也容易因为电池组接入飞机电源母线出现延时，造成机载设备失电。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提出一种符合无人机机载锂电池组应用特点的锂电池组在线管理装置，该装置具有损耗小、安全性好、可靠性高等优点，可以有效地解决无人机机载锂电池组管理中的安全性和可靠性问题。本技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：提供一种无人机锂电池组在线管理装置，包括充电电路、放电电路和检测控制电路；所述充电电路在飞机主电源供电时接通电源母线为电池组充电；所述放电电路在飞机主电源不供电时控制电池组放电，为电源母线上的设备供电；所述放电电路包括二极管D1和MOS管M1，MOS管M1的漏极连接电池组的正极，MOS管M1的源极连接电源母线，MOS管M1的栅极连接至检测控制电路；二极管D1的阳极连接MOS管M1的漏极，二极管D1的阴极连接MOS管M1的源极；检测控制电路用于检测电池组的放电电流和电池组的电压，并控制所述充电电路和放电电路；飞机开启后，电池组通过二极管D1放电；所述检测控制电路检测电池组的放电电流，当放电电流大于5A时，所述检测控制电路控制MOS管M1导通，电池组通过MOS管M1放电；当放电电流小于5A时，所述充电电路接通电源母线为电池组恒流充电；所述检测控制电路检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，所述检测控制电路控制所述充电电路为电池组恒压充电。优选的，所述充电电路包括MOS管M2、DC/DC模块、滤波模块和二极管D2；MOS管M2的漏极连接电源母线，MOS管M2的源极连接DC/DC模块，栅极连接检测控制电路；DC/DC模块的输出连接滤波模块，滤波模块连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电池组的正极；当放电电流小于5A时，检测控制电路控制MOS管M2导通，接通电源母线为电池组恒流充电，所述检测控制电路检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，所述检测控制电路控制充电电路为电池组恒压充电。优选的，检测控制电路包括电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路、加热控制电路、MCU电路、通讯电路；所述电流检测电路用于检测电池组的放电电流并发送给MCU电路；所述电压检测电路用于检测电池组的电压并发送给MCU电路；所述温度检测电路用于检测电池组的温度并发送给MCU电路；所述加热控制电路在MCU电路的控制下控制电池组内加热电源的通断；所述通讯电路用于MCU电路与上位机的通讯；MCU电路接收电流检测电路检测的电池组的放电电流，当放电电流大于5A时，所述检测控制电路控制MOS管M1导通，电池组通过MOS管M1放电；当放电电流小于5A时，控制MOS管M2导通，接通电源母线为电池组充电；MCU电路接收所述电压检测电路检测的电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，控制充电电路为电池组恒压充电；接收所述温度检测电路检测的电池组温度，当温度低于5℃时，开启加热控制电路；当电池组温度高于20℃时，关闭加热控制电路；通过所述通讯电路将电池组的放电电流、电压、温度发送给上位机。优选的，检测控制电路还包括充电电流检测电路；当充电电流小于600mA时，MCU电路控制MOS管M2断开。优选的，所述通讯电路包括RS-422通讯电路和CAN通讯电路，二者互相备份。优选的，所述阈值为29.4V。本技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本技术与没有管理装置的无人机锂离子电池系统相比，该管理装置有效地控制了电池组充电电压和电流，提高了电池组的安全性；管理装置对电池组放电电路的管理降低了放电电路的功率损耗，同时提高了放电电路的可靠性。(2)本技术与带均衡充电功能的无人机锂电池组管理装置相比，该管理装置不使用均衡充电功能，避免了均衡电路差异造成的电池组性能下降，在实现电池组充电管理的前提下，降低了电路的复杂程度，提高了装置的可靠性。(3)本技术与非在线式无人机锂电池组管理装置相比，该管理装置采用在线式管理模式，即在保证电池组放电电路不断路的前提下，实现电池组的充电管理，避免了飞机电源母线瞬间断电的风险，提高了无人机系统的可靠性。附图说明图1为本技术的原理示意图。图2为本技术的充电和放电电路原理示意图。图3为本技术的检测控制电路原理示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：如图1所示，本技术所介绍的无人机锂电池组在线管理装置由充电和放电电路、检测控制电路组成。充电电路从飞机电源母线获取电力，采用恒流-恒压模式为电池组充电，充电电流由检测控制电路采集，充电电路的通断由检测控制电路控制；电池组输出通过放电电路连接到飞机电源母线，放电电流由检测控制电路采集，放电电路的选择由检测控制电路控制；检测控制电路从飞机电源母线获取电力，能够采集电池组充电电流、放电电流和温度，控制充电电路通断，选择放电电路，控制电池组加热电路通断，还能够通过CAN接口和RS-422接口与上位机通讯。(一)充电和放电电路1充电电路充电电路采用传统的恒流-恒压充电模式。当充电开关接通时，充电电路对电池组进行恒流充电，最大充电电流为10A。当电池组电压达到29.4V时，转为恒压充电，充电电流逐渐减小，电池组的电压将被稳定在29.4V。如图2所示。二极管D2可防止电池组能量倒灌回管理装置。M2为充电开关MOS管，当检测到充电电流过大或电池组温度异常时，可关闭M2，使管理装置的充电电路与母线断开。当系统检测到电池组放电电流小于5A时，将接通MOS管M2，系统开始对电池组进行充电，当电池组电压达到29.4V时，开始转为恒压充电，充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机锂电池组在线管理装置，其特征在于，包括充电电路、放电电路和检测控制电路；所述充电电路在飞机主电源供电时接通电源母线为电池组充电；所述放电电路在飞机主电源不供电时控制电池组放电，为电源母线上的设备供电；所述放电电路包括二极管D1和MOS管M1，MOS管M1的漏极连接电池组的正极，MOS管M1的源极连接电源母线，MOS管M1的栅极连接至检测控制电路；二极管D1的阳极连接MOS管M1的漏极，二极管D1的阴极连接MOS管M1的源极；检测控制电路用于检测电池组的放电电流和电池组的电压，并控制所述充电电路和放电电路；飞机开启后，电池组通过二极管D1放电；所述检测控制电路检测电池组的放电电流，当放电电流大于5A时，所述检测控制电路控制MOS管M1导通，电池组通过MOS管M1放电；当放电电流小于5A时，所述充电电路接通电源母线为电池组恒流充电；所述检测控制电路检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，所述检测控制电路控制所述充电电路为电池组恒压充电。

【技术特征摘要】
1.一种无人机锂电池组在线管理装置，其特征在于，包括充电电路、放电电路和检测控制电路；所述充电电路在飞机主电源供电时接通电源母线为电池组充电；所述放电电路在飞机主电源不供电时控制电池组放电，为电源母线上的设备供电；所述放电电路包括二极管D1和MOS管M1，MOS管M1的漏极连接电池组的正极，MOS管M1的源极连接电源母线，MOS管M1的栅极连接至检测控制电路；二极管D1的阳极连接MOS管M1的漏极，二极管D1的阴极连接MOS管M1的源极；检测控制电路用于检测电池组的放电电流和电池组的电压，并控制所述充电电路和放电电路；飞机开启后，电池组通过二极管D1放电；所述检测控制电路检测电池组的放电电流，当放电电流大于5A时，所述检测控制电路控制MOS管M1导通，电池组通过MOS管M1放电；当放电电流小于5A时，所述充电电路接通电源母线为电池组恒流充电；所述检测控制电路检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，所述检测控制电路控制所述充电电路为电池组恒压充电。2.如权利要求1所述的无人机锂电池组在线管理装置，其特征在于，所述充电电路包括MOS管M2、DC/DC模块、滤波模块和二极管D2；MOS管M2的漏极连接电源母线，MOS管M2的源极连接DC/DC模块，栅极连接检测控制电路；DC/DC模块的输出连接滤波模块，滤波模块连接二极管D2的阳极，二极管D2的阴极连接电池组的正极；当放电电流小于5A时，检测控制电路控制MOS管M2导通，接通电源母线为电池组恒流充电，所述检测控制电路检测电池组的电压，当电池组的电压达到阈值时，所述检测控...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭一凡，刘瑞瑞，汪雷，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京,11