大功率锂电池性能分析仪器制造技术

为稳定无人机电池的工作温度进而提升其向其他需电单元和模块供电的稳定性和质量，本发明专利技术提供了一种大功率锂电池性能分析仪器，用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该分析仪器包括：感测单元，用于感测锂电池及无人机的电气和物理参数；分析单元，用于根据感测单元感测的结果对锂电池进行恒温控制。

【技术实现步骤摘要】
大功率锂电池性能分析仪器
本专利技术涉及飞行器控制
，更具体地，涉及一种大功率锂电池性能分析仪器。
技术介绍
无人机较传统方式的优点有很多，如便携性强、操控简单、成本低廉、发射及回收占用场地小等等。随着无人机应用的场合逐渐增多，其后续问题也逐渐浮出水面：比如低于零下10℃的环境可致使动力锂电池性能下降50％以上，但目前大多数无人机却没有对于动力锂电池在低温环境下工作的普遍实用的解决方案。此外，无人机在环境温度变化较频繁的区域时，其大功率电池的工作环境温度可能也变化频繁，这既不利于电池本身发挥正常性能，也不利于其供给发动机和通信设备以稳定的电力。而且，现有技术中的无人机电池管理单元或装置通常只能监测电池温度和剩余电量，无法满足无人机飞控需求。
技术实现思路
为稳定无人机电池的工作温度进而提升其向其他需电单元和模块供电的稳定性和质量，本专利技术提供了一种大功率锂电池性能分析仪器，用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该分析仪器包括：感测单元，用于感测锂电池及无人机的电气和物理参数；分析单元，用于根据感测单元感测的结果对锂电池进行恒温控制。进一步地，所述感测单元包括：电池单体检测单元，用于检测电池单体的温度信息和电气参数信息；无人机电气检测单元，用于检测无人机电气参数信息；无人机飞行状态监测单元，用于监测无人机飞行状态参数信息；且所述分析单元包括：电池温度控制单元，用于根据电池单体的温度信息和电气参数信息、无人机电气参数信息和无人机飞行状态参数信息确定第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元的工作模式，其中第一恒温单元与第三恒温单元的工作模式相反。进一步地，所述电池单体检测单元包括：电池单体电流检测子单元，用于检测各电池单体的充电电流和放电电流；电池单体电压检测子单元，用于检测各电池单体的充电电压和放电电压；电池单体温度检测子单元，用于检测各电池单体表面温度；接口温度检测子单元，用于检测电池的电力输出接口温度。进一步地，所述无人机电气检测单元包括：功率确定子单元，用于检测输入到无人机发动机的输入电压和输入电流；转数检测子单元，用于检测无人机发动机的转数。进一步地，所述无人机飞行状态监测单元包括：GPS子单元，用于获取飞行高度数据和获取飞行速度数据；无人机环境温度子检测单元，用于检测无人机所处环境的环境温度。进一步地，所述电池温度控制单元包括：运动状态检测子单元，用于根据飞行高度数据和飞行速度数据，确定无人机是否在运动，以及如果在运动是否处于飞行状态；第一测试子单元，用于当处于飞行状态时，若第一恒温单元工作于制热工作模式且恒温温度被设置于T1，则在第一时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率P输入1并据此确定输入功率P输入1与此时刻发动机转数的比值L1；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值E1以及此时刻环境温度与该均方值的比值R1；在第二时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率P输入2并据此确定输入功率P输入2与此时刻发动机转数的比值L2；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值E2以及此时刻环境温度与该均方值的比值R2，所述第二时刻是在第一时刻之后，当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设第一变化率后的某一时刻且在第二时刻无人机仍处于飞行状态；第二测试子单元，用于当飞行高度数据和飞行速度数据的变化率分别超过预设大于第一变化率的第二变化率后的第三时刻且在该第三时刻无人机仍处于飞行状态时，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率P输入3并据此确定输入功率P输入3与此时刻发动机转数的比值L3；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值E3以及此时刻环境温度与该均方值的比值R3；差值确定子单元，用于确定第二恒温单元在第一时刻、第二时刻和第三时刻的温度；确定((L1/R1)+(L2/R2))/(2×(L3/R3))这一比值与|(电力输出接口温度/环境温度)第一时刻-(电力输出接口温度/环境温度)第二时刻|这一差值之间的比值D是否高于第一阈值且小于第二阈值，其中“||”表示绝对值运算；第二恒温单元设置子单元，用于当差值D高于第一阈值且小于第二阈值时，保持第一恒温单元的恒温温度T1并设置第二恒温单元的工作模式为制热工作模式，其中当|D|>1时设置第二恒温单元的恒温温度T2＝T1/|D|而当|D|<1时设置第二恒温单元的恒温温度T2＝T1×|D|；当差值D大于第二阈值时，则改变第一恒温单元的工作模式为制冷工作模式且恒温温度为T1；当|D|>1时设置第二恒温单元的恒温温度T2＝环境温度/|D|而当|D|<1时设置第二恒温单元的恒温温度T2＝环境温度×|D|。进一步地，对各电池单体的温度的检测通过桥式平衡法与运放电路，采用外置温度传感器实现对温度的采集。进一步地，对电池的电力输出接口的温度的检测是通过铂电阻温度传感器实现的。进一步地，通过高精度电流积分方式计算各电池单体的充、放电电流。进一步地，所述第一时刻是当电力输出接口温度达到温度值T1的时刻且在该时刻无人机仍处于飞行状态。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用对多个电池单体监控的方式能够提高电池表面温度的检测精度、准确度和灵敏度，从而尽可能减小发热延迟效应对电池工作环境温度调节带来的不准确及延后性影响；(2)本专利技术不但基于现有技术提高了对于一般电池工作状态的检测精度和准确度及灵敏度，而且在考虑恒温调节启动条件时还考虑了无人机的飞行动力方面的因素以及无人机自身电气参数，极大地提高了单纯检测电池(哪怕是电池的多个单体)温度时发热具有延迟效应造成无法对电池过热或过冷产生预判，从而极大地延长了电池的使用寿命，保护了电池的性能；(3)通过大量试验和参数选取，申请人发现了如上技术方案中提及的比例和差值之间对于保护电池在无人机飞行过程中如何对于因自身飞行加速、减速、调整姿态、通讯以及外界环境等诸多影响电池发热量变化的主要因素做出尽可能早的响应的规律，并总结了如上判断和计算方式，经试验，在DigiXTend系列无人机测试的结果看，能够确保其在海拔500-2000米的范围内保证电池温度始终处于25°左右；(4)本专利技术创造性地将现有恒温技术加以改进，形成三重依次嵌套在电池外围的恒温单元，其中第一和第三恒温单元制冷或制热工作模式相反，且中间的恒温单元能够改变其自身的恒温温度，从而极大地提高了电池适应于不同环境和场景的扩展性：当第一或第三恒温单元自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率锂电池性能分析仪器，用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该分析仪器包括：感测单元，用于感测锂电池及无人机的电气和物理参数；分析单元，用于根据感测单元感测的结果对锂电池进行恒温控制。

【技术特征摘要】
1.一种大功率锂电池性能分析仪器，用于无人机的大功率锂电池的恒温控制，所述锂电池包括多个电池单体，所述无人机包括第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元，所述第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元均能够用于制热工作模式或制冷工作模式且从内向外依次设置于电池外部，该分析仪器包括：感测单元，用于感测锂电池及无人机的电气和物理参数；分析单元，用于根据感测单元感测的结果对锂电池进行恒温控制。2.根据权利要求1所述的分析仪器，其特征在于，所述感测单元包括：电池单体检测单元，用于检测电池单体的温度信息和电气参数信息；无人机电气检测单元，用于检测无人机电气参数信息；无人机飞行状态监测单元，用于监测无人机飞行状态参数信息；且所述分析单元包括：电池温度控制单元，用于根据电池单体的温度信息和电气参数信息、无人机电气参数信息和无人机飞行状态参数信息确定第一恒温单元、第二恒温单元和第三恒温单元的工作模式，其中第一恒温单元与第三恒温单元的工作模式相反。3.根据权利要求2所述的分析仪器，其特征在于，所述电池单体检测单元包括：电池单体电流检测子单元，用于检测各电池单体的充电电流和放电电流；电池单体电压检测子单元，用于检测各电池单体的充电电压和放电电压；电池单体温度检测子单元，用于检测各电池单体表面温度；接口温度检测子单元，用于检测电池的电力输出接口温度。4.根据权利要求2或3所述的分析仪器，其特征在于，所述无人机电气检测单元包括：功率确定子单元，用于检测输入到无人机发动机的输入电压和输入电流；转数检测子单元，用于检测无人机发动机的转数。5.根据权利要求4所述的分析仪器，其特征在于，所述无人机飞行状态监测单元包括：GPS子单元，用于获取飞行高度数据和获取飞行速度数据；无人机环境温度子检测单元，用于检测无人机所处环境的环境温度。6.根据权利要求5所述的分析仪器，其特征在于，所述电池温度控制单元包括：运动状态检测子单元，用于根据飞行高度数据和飞行速度数据，确定无人机是否在运动，以及如果在运动是否处于飞行状态；第一测试子单元，用于当处于飞行状态时，若第一恒温单元工作于制热工作模式且恒温温度被设置于T1，则在第一时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输入功率P输入1并据此确定输入功率P输入1与此时刻发动机转数的比值L1；根据各电池单体的充电电流和放电电流以及充电电压和放电电压，确定各电池单体的放电电容量与充电电容量之间的差值，将各差值除以与之对应的电池单体的温度，并据此确定得到的比值之间的均方根值E1以及此时刻环境温度与该均方值的比值R1；在第二时刻，根据无人机发动机的输入电压和输入电流确定无人机发动机的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈虹宇，
申请(专利权)人：四川智慧鹰航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51