一种无人飞行器电池温度检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种无人飞行器电池温度检测系统及方法，包括内嵌在电池组上的热敏电阻器、电压数据采集模块、数据处理模块，电压数据采集模块的电路包括参考电阻、分压电阻、RC滤波电路、运算放大器、A/D转换器，热敏电阻器与参考电阻、分压电阻串联，将分压电阻接入采集电路来处理热敏电阻与温度非线性化问题，提高测温系统精度。本发明专利技术设计的低成本、低功耗、可扩展的热敏电阻测温系统，可应用于无人飞行器对电池高精度的测温应用。

【技术实现步骤摘要】
一种无人飞行器电池温度检测系统及方法
本专利技术属于测温电路设计
，具体涉及一种无人飞行器电池管理系统温度检测系统及方法。
技术介绍
电池温度是无人机系统中重要的放飞指标之一，对电池温度的采集是无人机系统中经常遇到的问题。热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、热惯性小、体积小和价格便宜等优点，被广泛应用于测温领域。传统使用热敏电阻作为温度传感器的测温电路大多采用单片机加模数转化器的方式进行，该类型电路具有以下缺点：1、传统测温系统使用模数转化器直接对参考电阻两端电压进行采集，导致测试系统抗干扰能力差。2、热敏电阻与温度的线性对应关系差，导致传统测温系统精度低。3、传统的测温电路单片机与模数转化器之间为串口通信，串口通信传输率低，导致传统测温系统采样率低。4、传统的测温电路将参考电压设置为固定值，直接使用查表的阻值-温度转换方法，导致测温系统误差较大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中热敏电阻测温电路具有抗干扰能力差、精度低、采样率低、误差大等问题，根据无人飞行器电池所选用的热敏电阻，提供了一种引入分压电路、RC滤波电路和FPGA的温度采集处理方法，解决电池管理系统中温度检测问题。为了解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种无人飞行器电池温度检测系统，包括内嵌在电池组上的热敏电阻器、电压数据采集模块、数据处理模块，所述热敏电阻器的一端与无人机供电电压连接，另一端与电压数据采集模块连接；所述电压数据采集模块用于采集无人机供电电压、电池组温度信号的模拟量及采集电路内部三次电源电压，转换成数字量发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于接收电压数据采集模块输出的数字量并进行正确性判断，计算输出电池组温度。进一步的，所述电压数据采集模块的电路包括参考电阻、分压电阻、RC滤波电路、运算放大器、A/D转换器，所述热敏电阻器与参考电阻、分压电阻串联，所述无人机供电电压、参考电阻两端的供电电压以及采集电路内部三次电源电压分别依次连接RC滤波电路、运算放大器、RC滤波电路、A/D转换器，所述运算放大器反向输入与输出相连，所述电池组温度信号的模拟量为参考电阻两端的供电电压。进一步的，所述电压数据采集模块的电路还包括隔离器，所述隔离器隔离参考电阻两端的供电电压、采集电路内部三次电源电压。进一步的，所述电压数据采集模块的电路还包括电压调整器，用于为A/D转换器供电。进一步的，所述分压电阻的电阻值为参考电阻电阻值的8至10倍。进一步的，所述数据处理模块为FPGA。进一步的，所述热敏电阻器置于电池组的中心位置，以灌胶的方式固定热敏电阻器两端引脚。本专利技术还提供了一种无人飞行器电池温度检测方法，包括如下步骤：S1、加电后，电压数据采集模块检测参考电阻两端的供电电压信号后，进行转换工作，获得电压数字量，结果传给数据处理模块；S2、数据处理模块收到参考电阻两端的供电电压Vcol，首先与电压数据采集模块采集电路内部三次电源电压V3v3进行对比，若Vcol≥V3v3,则参考电阻两端的供电电压为异常，向上位机上报故障；若Vcol<V3v3,则参考电阻两端的供电电压值为正常，计算热敏电阻的电阻值：其中，Rntc为热敏电阻的电阻值，Vref为无人机供电电压，Rref为已知的参考电阻值，Rpar为分压电阻值，Vcol为参考电阻的电压值；S3、根据热敏电阻的电阻值查询温度曲线表，得到对应的电池组温度。本专利技术的有益效果：1、使用RC滤波电路消除无人飞行器供电系统上的杂波及干扰信号，同时将运算放大器的输出电压与反向输入电压连接，作为采集电压的线性稳压器，可提高测试系统抗干扰能力。2、将分压电阻接入采集电路来处理热敏电阻与温度非线性化问题，提高测温系统精度。3、使用FPGA的SPI通讯接口，总线通信速率提高至50Mbps，提高测温系统采样率。4、将采集电路内部三次电源电压作为基准电压，FPGA根据基准电压将采集的电压值进行正确性判断，将实时采集的无人飞行器供电电压作为参考电压，减小测温系统误差。本专利技术在无人飞行器电池管理系统中，实现了一种低成本、低功耗、可扩展的热敏电阻测温模块设计，可应用于无人飞行器对电池高精度的测温应用。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中无人飞行器电池温度检测系统结构示意图；图2为本专利技术实施例中电压数据采集模块电路原理图；图3为本专利技术实施例中FPGA的SPI通讯接口原理框图；图4为本专利技术实施例中电池温度检测方法流程示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。如图1所示，是本专利技术实施例提供的无人飞行器电池温度检测系统结构示意图，电池温度检测系统包括内嵌在电池组11上的热敏电阻器12、电压数据采集模块13、数据处理模块14。其中，为保证采集温度为电池的内部温度，热敏电阻器12置于电池组11的中心位置，以灌胶的方式固定热敏电阻器两端引脚。本实施例中，热敏电阻器12为MF54A型负温度系数热敏电阻器，这种的特性是随着温度下降而阻值越大，热敏电阻器12的一端与无人机供电电压连接，另一端与电压数据采集模块13连接。电压数据采集模块13用于采集无人机供电电压、电池组温度信号的模拟量及采集电路内部三次电源电压，转换成数字量发送至数据处理模块14。数据处理模块14用于接收电压数据采集模块输出的数字量并进行正确性判断，计算输出电池组温度。如图2所示，为电压数据采集模块13的电池组温度数据采集电路原理，该电路包括参考电阻、分压电阻、RC滤波电路、运算放大器、A/D转换器、隔离器、电压调整器。热敏电阻器与参考电阻、分压电阻串联，无人机供电电压、参考电阻两端的供电电压以及采集电路内部三次电源电压分别依次连接RC滤波电路、运算放大器，运算放大器的输出再通过RC滤波电路输入到A/D转换器，A/D转换器输出无人机供电电压、参考电阻两端的供电电压、采集电路内部三次电源电压的数字信号。另外，隔离器用于隔离参考电阻两端的供电电压、采集电路内部三次电源电压，电压调整器用于为A/D转换器供电。其中，运算放大器反向输入与输出相连，形成线性稳压器，上述电池组温度信号的模拟量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人飞行器电池温度检测系统，其特征在于，包括内嵌在电池组上的热敏电阻器、电压数据采集模块、数据处理模块，所述热敏电阻器的一端与无人机供电电压连接，另一端与电压数据采集模块连接；所述电压数据采集模块用于采集无人机供电电压、电池组温度信号的模拟量及采集电路内部三次电源电压，转换成数字量发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于接收电压数据采集模块输出的数字量并进行正确性判断，计算输出电池组温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人飞行器电池温度检测系统，其特征在于，包括内嵌在电池组上的热敏电阻器、电压数据采集模块、数据处理模块，所述热敏电阻器的一端与无人机供电电压连接，另一端与电压数据采集模块连接；所述电压数据采集模块用于采集无人机供电电压、电池组温度信号的模拟量及采集电路内部三次电源电压，转换成数字量发送至数据处理模块；所述数据处理模块用于接收电压数据采集模块输出的数字量并进行正确性判断，计算输出电池组温度。


2.根据权利要求1所述的无人飞行器电池温度检测系统，其特征在于，所述电压数据采集模块的电路包括参考电阻、分压电阻、RC滤波电路、运算放大器、A/D转换器，所述热敏电阻器与参考电阻、分压电阻串联，所述无人机供电电压、参考电阻两端的供电电压以及采集电路内部三次电源电压分别依次连接RC滤波电路、运算放大器、RC滤波电路、A/D转换器，所述运算放大器反向输入与输出相连，所述电池组温度信号的模拟量为参考电阻两端的供电电压。


3.根据权利要求2所述的无人飞行器电池温度检测系统，其特征在于，所述电压数据采集模块的电路还包括隔离器，所述隔离器隔离参考电阻两端的供电电压、采集电路内部三次电源电压。


4.根据权利要求2所述的无人飞行器电池温度检测系统，其特征在于，所述电压数据采集模块的电路还包括电压调整器，用于为A/D转换器供电。...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹薇薇，毛飞，田晓威，张妍，
申请(专利权)人：海鹰航空通用装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11