一种无人机锂电池单电池智能管理电路及MCU控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种无人机锂电池单电池智能管理电路及MCU控制器，包括：用于检测单体电池电压信号的电池检测单元；用于控制单体电池至负载电路路径开断的开关机按键控制单元；用于控制单体电池的泄压支路A开断的过压平衡管理单元；用于控制单体电池的泄压支路B开断的电芯平衡管理单元；还包括：MCU控制器：所述MCU控制器用于接收电池检测单元采集的单体电池电压信号、开关机按键控制单元的按键信号；所述MCU控制器还用于根据接收的电压信号、按键信号判断电池的状态并发出相应的控制指令。MCU控制单元承担着数据集中分析处理的作用，通过控制平衡管理单元来控制单体电池泄压路径的开关。本系统结构相对简单，可适用于各种类型的无人机中使用。类型的无人机中使用。类型的无人机中使用。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机锂电池单电池智能管理电路及MCU控制器


[0001]本专利技术涉及电池管理领域，具体涉及一种无人机锂电池单电池智能管理电路及MCU控制器。

技术介绍

[0002]无人机电池管理系统(BMS)，是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。无人机用电池组通常由电池串联组成，以满足电动汽车对动力电源的电压和功率的需求。电池的制作工艺、散热条件以及使用过程中老化程度的不同，会导致电池性能的不一致，从而导致串联的电池组电压不均衡。为了确保串联电池组的使用安全，提高其使用寿命，需要实时对每节电池的电压、电流、温度等信息进行实时检测监控，并在电池电压不均衡时对电池均衡，防止电池过充、过放和过温。无人机行业电池智能管理一直处于不成熟阶段，使用充电器对电池进行智能管理。目前大疆在单体电池智能管理方面做得比较有特点，在电池端做了部分智能管理单元，但是整个电池的保养与维护必须结合其所配备的智能充电器。现有无人机厂家基本采用的单体裸电池方案，大多是通过单一电池平衡路径进行管理，无法客观反应电池能量的真实情况，也没有从本质上改善单体电池间容量的差异，无法有效地提高电池组的可用容量。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种无人机锂电池单电池智能管理电路及MCU控制器，MCU控制器通过对电池两种状态的判定，控制过压平衡管理单元与电芯平衡管理单元的双泄压路径实现对单体电池充电状态与静置状态的电池管理，用以解决现有电池管理只能通过判断单体电池的SOC值进行单一路径的电池充放电过程管理问题。
[0004]一种无人机锂电池单电池智能管理电路，包括：
[0005]用于检测单体电池电压信号的电池检测单元；
[0006]用于控制单体电池至负载电路路径开断的开关机按键控制单元；
[0007]用于控制单体电池的泄压支路A开断的过压平衡管理单元；
[0008]用于控制单体电池的泄压支路B开断的电芯平衡管理单元；
[0009]还包括：MCU控制器：所述MCU控制器用于接收电池检测单元采集的单体电池电压信号、开关机按键控制单元采集的按键信号；
[0010]所述MCU控制器用于当单体电池电压信号处于持续升高状态，则判定单体电池处于充电状态，当单体电池处于充电状态且单体电池电压信号超过第一阈值时，MCU控制器发出第一控制指令至过压平衡管理单元；过压平衡管理单元接收第一控制指令后，控制单体电池的泄压支路A开启；
[0011]所述MCU控制器用于当按键信号处于关断状态时，则判定单体电池处于静置状态，当单体电池处于静置状态且单体电池电压信号超过第二阈值时，MCU控制器发出第二控制
指令至电芯平衡管理单元；电芯平衡管理单元接收第二控制指令后，控制单体电池的泄压支路B开启；
[0012]所述MCU控制器用于当按键信号处于开启状态时，则判定单体电池处于负载供电状态，当单体电池处于负载供电状态时，MCU控制器发出第三控制指令至开关机按键控制单元；开关机按键控制单元接收第三控制指令后，控制单体电池至负载电路路径导通。
[0013]在现有的电池平衡管理中，大多是控制器根据各个单体电池的SOC值判断所需要均衡的单体电池，并发出开关控制指令到开关驱动器，所述开关驱动器根据开关控制指令对开关单元进行控制以实现对所需要均衡的单体电池进行均衡操作。这种电池均衡方案忽略了电池的工作状态的判定，且基于单一路径的电池平衡无法客观反应电池能量的真实情况，也没有从本质上改善单体电池间容量的差异，无法有效地提高电池组的可用容量。
[0014]本专利技术提出的无人机智能电池管理系统通过对单体电池充电状态与静置状态的双状态判定，进行双逻辑控制，从而实现双泄压路径(包括过压平衡管理单元的泄压支路A、包括电芯平衡管理单元的泄压支路B)的管理。判断是否处于充电状态，MCU控制器通过对接收的电压信号与存储的前若干次接收的电压信号进行分析对比，从而有效地确定电池的充电状态，避免了因为单体电池异常造成的状态误判；判断是否处于静置状态，MCU控制器通过对接收的按键信号进行分析判断，从而较少了异常电压信号的影响，有效地确定电池的静置状态。MCU控制器通过准确的双状态判定与双路径控制，从而对单体电池进行有效的维护。
[0015]所述过压平衡管理单元为双通道栅极驱动控制电路，所述双通道栅极驱动控制电路包括两个半桥结构连接的上臂桥MOS管Q2、下臂桥MOS管Q3和栅极驱动器，上臂桥MOS管Q2栅极通过电阻R13连接至栅极驱动器的高边驱动器输出引脚，Q2漏极连接电源电压，Q2源极连接负载，下臂桥MOS管Q3栅极通过电阻R17连接至栅极驱动器的低边驱动器输出引脚，Q3漏极连接负载，Q3源极接地，所述栅极驱动器的高边逻辑输入、低边逻辑输入分别连接MCU控制器，用于接收第二控制指令，所述第二控制指令为双通道互补控制指令,Q2、Q3不能同时导通。
[0016]所述电芯平衡管理单元为放电控制电路，所述放电控制电路为一个P
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MOS管、一个N
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MOS管组成的开关电路，所述N
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MOS管栅极连接第二控制指令，N
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MOS管漏极连接P
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MOS管栅极，N
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MOS管源极接地，所述P
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MOS管源极与漏极分别连接单体电池正负极，所述N
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MOS管漏极与P
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MOS管源极之间还连接有电阻R20，所述P
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MOS管漏极还通过放电电阻与地连接。
[0017]所述栅极驱动器为UCC27712芯片，用于驱动功率器件Q2、Q3的开关，将所述UCC27712芯片HB引脚通过电容器将此引脚旁路至HS以维持自举电路操作，COM引脚接地，VDD引脚连接至12V电压，并通过C10、C11将此引脚旁路至COM。
[0018]所述MCU控制器还挂载有OLED显示模块，MCU控制器接收电池检测单元采集的单体电池电压信号，并通过SPI通信发送至OLED显示模块进行实时显示，所述电池检测单元采用ISL78600芯片。
[0019]所述MCU控制器还挂载有电量库仑计采样单元，所述电量库仑计采样单元与串联连接在所述单体电池依次串联形成的电池模组与开关机按键控制单元之间的采样电阻R
sense
连接，采集所述电池模组的电压信号并通过IIC通信向MCU控制器输出电池模组的电压信号，所述MCU控制器用于接收电量库仑计采样单元的电池模组的电压信号，通过预设的电
压信号对电池模组循环次数调整的算法,输出电池模组循环次数与电池模组实际电量并进行判定，当MCU控制器判定当前循环次数大于预设循环次数时，MCU控制器发出第四控制指令至开关机按键控制单元，开关机按键控制单元接收第四控制指令后，控制单体电池至负载电路路径关断。
[0020]所述MCU控制器还挂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机锂电池单电池智能管理电路，其特征在于，包括：用于检测单体电池电压信号的电池检测单元；用于控制单体电池至负载电路路径开断的开关机按键控制单元；用于控制单体电池的泄压支路A开断的过压平衡管理单元；用于控制单体电池的泄压支路B开断的电芯平衡管理单元；还包括：MCU控制器：所述MCU控制器用于接收电池检测单元采集的单体电池电压信号、开关机按键控制单元采集的按键信号；所述MCU控制器用于当单体电池电压信号处于持续升高状态，则判定单体电池处于充电状态，当单体电池处于充电状态且单体电池电压信号超过第一阈值时，MCU控制器发出第一控制指令至过压平衡管理单元；过压平衡管理单元接收第一控制指令后，控制单体电池的泄压支路A开启；所述MCU控制器用于当按键信号处于关断状态时，则判定单体电池处于静置状态，当单体电池处于静置状态且单体电池电压信号超过第二阈值时，MCU控制器发出第二控制指令至电芯平衡管理单元；电芯平衡管理单元接收第二控制指令后，控制单体电池的泄压支路B开启；所述MCU控制器用于当按键信号处于开启状态时，则判定单体电池处于负载供电状态，当单体电池处于负载供电状态时，MCU控制器发出第三控制指令至开关机按键控制单元；开关机按键控制单元接收第三控制指令后，控制单体电池至负载电路路径导通。2.根据权利要求1所述的一种无人机锂电池单电池智能管理电路，其特征在于，所述过压平衡管理单元为双通道栅极驱动控制电路，所述双通道栅极驱动控制电路包括两个半桥结构连接的上臂桥MOS管Q2、下臂桥MOS管Q3和栅极驱动器，上臂桥MOS管Q2栅极通过电阻R13连接至栅极驱动器的高边驱动器输出引脚，Q2漏极连接电源电压，Q2源极连接负载，下臂桥MOS管Q3栅极通过电阻R17连接至栅极驱动器的低边驱动器输出引脚，Q3漏极连接负载，Q3源极接地，所述栅极驱动器的高边逻辑输入、低边逻辑输入分别连接MCU控制器，用于接收第二控制指令，所述第二控制指令为双通道互补控制指令。3.根据权利要求1所述的一种无人机锂电池单电池智能管理电路，其特征在于，所述电芯平衡管理单元为放电控制电路，所述放电控制电路为一个P
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MOS管、一个N
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MOS管组成的开关电路，所述N
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MOS管栅极连接第二控制指令，N
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MOS管漏极连接P
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MOS管栅极，N
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MOS管源极接地，所述P
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MOS管源极与漏极分别连接单体电池正负极，所述N
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MOS管漏极与P
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MOS管源极之间还连接有电阻R20，所述P
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MOS管漏极还通过放电电阻与地连接。4.根据权利要求2所述的一种无人机锂电池单电池智能管理电路，其特征在于，所述栅极驱动器为UCC27712芯片，用于驱动功率器件Q2、Q3的开关，将所述UCC27712芯片HB引脚通过电容器将此引脚旁路至HS以维持自举电路操作，COM引脚接地，VDD引脚连接至12V电压，并通过C10、C11将此引脚旁路至COM。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明君，彭彦平，张万宁，
申请(专利权)人：成都时代星光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：