电池连接器健康状态的检测系统与方法、无人机与流程

本公开涉及无人机领域，尤其涉及一种电池连接器健康状态的检测系统与方法、无人机。

背景技术：

无人机电池通过电池连接器连接无人机机体，为无人机机体提供电能。随着使用时间的增加，电池连接器可能因各种因素而功能退化，导致其失效的风险增加。而现有的无人机缺乏对电池连接器健康状态的检测，也就无法知道电池连接器是否已经濒临失效。如果无人机继续使用濒临失效的电池连接器飞行，容易导致供电中断而引发飞行事故。

技术实现要素：

本公开提供了一种电池连接器健康状态的检测系统，包括：控制电路、控制系统和检测电路；所述控制电路的输入端用于连接电池电芯，输出端连接所述电池连接器，用于控制所述电池电芯的通断；所述控制系统连接所述电池连接器；在所述控制电路的控制下，所述电池电芯可通过所述电池连接器向所述控制系统供电；所述检测电路与所述控制电路或所述控制系统连接，用于检测所述电池连接器的参数值；所述控制电路或所述控制系统用于根据所述参数值实时判断所述电池连接器的健康状态。

本公开还提供了一种无人机，包括：电池、机体、电池连接器和上述电池连接器健康状态的检测系统；所述电池包括：电池电芯和所述检测系统的所述控制电路；所述机体包括所述检测系统的所述控制系统；所述电池或机体还包括：所述检测系统的所述检测电路。

本公开还提供了一种电池连接器健康状态的检测方法，包括：检测所述电池连接器的参数值；根据所述参数值实时判断所述电池连接器的健康状态。

从上述技术方案可以看出，本公开至少具有以下有益效果：

通过接插件的阻抗值来判断电池连接器健康状态，并给出相应的提示，提高了无人机飞行的可靠性和安全性。同时，无需增加额外的连接器，只需在接插件中增加检测引脚即可检测受电端接插件的电压值，电路面积和成本不会显著增加。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本公开一实施例的电池连接器健康状态的检测系统的结构示意图。

图2为图1所示检测系统的线路连接图。

图3为本公开另一实施例的电池连接器健康状态的检测系统的结构示意图。

图4为图3所示检测系统的线路连接图。

图5为本公开实施例的无人机的结构示意图。

图6为本公开实施例的无人机的另一结构示意图。

图7为本公开实施例的电池连接器健康状态的检测方法流程图。

符号说明

1a、1b-电池连接器健康状态的检测系统；

10-控制电路；

20-控制系统；

30-检测电路；

40-电池连接器；

41-供电端正极接插件；41’-受电端正极接插件；42-供电端负极接插件；42’-受电端负极接插件；

50-电池；51-电池管理系统；

60-机体；

bat-电池电芯；p-供电引脚；d-检测引脚；data-数据线；

vbat+供电端正极接插件的电压；

vbat-供电端负极接插件的电压；

vpwr+受电端正极接插件的电压；

vpwr-受电端负极接插件的电压；

ibat+流经供电端正极接插件和受电端正极接插件的电流；

ibat-流经供电端负极接插件和受电端负极接插件的电流；

bat+、bat-、pwr+、pwr-电源线。

具体实施方式

下面将结合实施例和实施例中的附图，对本公开技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本公开一实施例提供了一种电池连接器健康状态的检测系统，如图1所示，检测系统1a包括：控制电路10、控制系统20和检测电路30。控制电路10的输入端用于连接电池电芯bat，输出端连接电池连接器40，用于控制电池电芯bat的通断。控制系统20连接电池连接器40；在控制电路10的控制下，电池电芯bat可通过电池连接器40向控制系统20供电。检测电路30与控制电路10连接，用于检测电池连接器40的参数值。控制电路10用于根据参数值实时判断电池连接器40的健康状态。

控制电路10和控制系统20通过电池连接器40电性连接。如图2所示，电池连接器40包括：两对接插件：插接在一起的供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’、以及插接在一起供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’，供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的供电引脚p相连接，供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的供电引脚p相连接。供电端正极接插件41经电源线bat+连接控制电路10的正极端，受电端正极接插件41’经电源线pwr+连接控制系统20的正极端。供电端负极接插件42经电源线bat-连接控制电路10的负极端，受电端负极接插件42’经电源线pwr-连接控制系统20的正极端。检测电路30通过两组导线分别连接供电端正极接插件41和供电端负极接插件42，用于检测电池连接器40的参数值。

当控制电路10连接电池电芯bat后，在控制电路10的控制下，电池电芯bat经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’、以及供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’向控制系统20供电。

在本实施例中，电池连接器40的参数值包括：所述供电端接插件的电压值、所述受电端接插件的电压值、以及流经所述供电端接插件和所述受电端接插件的电流值。检测电路30通过一组导线分别采集供电端正极接插件41的电压vbat+、以及流经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的电流ibat+，通过另一组导线分别采集供电端负极接插件42的电压vbat-、以及流经供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的电流。检测电路30对采集到的上述电压和电流进行检测，得到供电端正极接插件41和负极接插件的电压值、流经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的电流值、以及流经供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的电流值。

除供电引脚外，供电端接插件和受电端接插件都还具有检测引脚d，检测电路30通过检测引脚d检测受电端接插件的电压值。具体来说，供电端接插件和受电端接插件插接在一起后，供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的检测引脚d相连接，供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的检测引脚d相连接，这两个检测引脚d都经导线连接检测电路30。检测电路30通过检测引脚d采集受电端正极接插件41’的电压vpwr+、和受电端负极接插件42’的电压vpwr-。检测电路30对采集到的上述电压进行检测，得到受电端正极接插件41’和受电端负极接插件42’的电压值。

控制电路10接收检测电路30检测的上述参数值，并根据这些参数值得到供电端接插件和受电端接插件的阻抗值，从而实时判断电池连接器40的健康状态。

具体来说，对于供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’，控制电路10计算供电端正极接插件41电压值与受电端正极接插件41’电压值的差值，再将该差值除以流经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的电流值，得到供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值。类似地，对于供电端负极接插件42电压值与受电端负极接插件42’，控制电路10计算供电端负极接插件42电压值与受电端负极接插件42’电压值的差值，再将该差值除以流经供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的电流值，得到供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的阻抗值。基于本发明实施例，可以分别获得供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值，以及供电端负极接插件42电压值与受电端负极接插件42’的阻抗值，进而可以对正极和负极接插件进行单独的监控，对故障位置进行精确定位。

对于电池连接器40来说，其接插件会随着震动、老化、氧化、化学腐蚀等因素而功能退化，导致其阻抗变大。因此，如果接插件的阻抗值达到一定程度，意味着接插件可能会因功能退化而失效、甚至可能由于电流的热效应而造成局部烧毁，从而影响电池供电的可靠性和安全性。因此，本实施例的控制系统20判断阻抗值是否超过阈值，如果没有超过阈值，表示接插件的健康状态良好，不存在失效风险。如果超过了阈值，则认定接插件的健康状态欠佳，表示接插件失效风险大，已经不能再继续使用。

具体地，该阈值的取值可以根据接插件的属性(例如：类型)来确定。如果供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值大于该阈值，表示这对正极接插件健康状态欠佳。如果供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的阻抗值大于该阈值，表示这对负极接插件健康状态欠佳。检测系统1a可以对正极接插件或负极接插件进行判断，并推断出电池连接器40的整体状态；也可以对正极接插件和负极接插件都进行判断，以全面、准确的检测电池连接器40的健康状态。

在检测过程中，可能存在震动等因素而导致检测数值异常，从而影响接插件检测的精度。为了提高检测精度，本实施例的检测电路30检测多组上述的参数值。控制电路10将多组参数值作为多组阻抗采样值，并对多组阻抗采样值进行滤波，以得到精确的供电端正极接插件41、受电端正极接插件41’、供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的阻抗值。本实施例的滤波可以是例如中值滤波的时域滤波，其可以筛选并排除异常的阻抗采样值，从而得到稳定准确的抗值。

下面将通过一个示例说明中值滤波方式，控制电路10采样并计算得到一个时间段内的n组阻抗采样值，n组阻抗采样值包括正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值、供电端负极接插件42的阻抗值与受电端负极接插件42’的阻抗值。在中值滤波过程中，正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值最大和最小的m1组阻抗采样，供电端负极接插件42的阻抗值与受电端负极接插件42’的阻抗值的m2组阻抗采样，剩余的阻抗采样值为中值滤波后的采样值。中值滤波的优点在于可以排除由于异常扰动带来的采集数值异常，有利于对阻抗的长期监测。

除阻抗值可以反映接插件的健康状态外，流经接插件的电流会引起接插件发热，如果阻抗值过高，接插件的温度随之升高，因此通过判断接插件的温度也可以判断其健康状态。控制电路10还可以由阻抗值得到接插件温度值。例如，控制电路10可由供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值、流经供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的电流值得到供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的温度值，以及由供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的阻抗值、流经供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的电流值得到供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的温度值。控制电路10判断温度值是否超过阈值；如果是，则认定正极接插件和/或负极接插件的健康状态欠佳。

当控制电路10判断电池连接器40的健康状态欠佳时，其可以生成一提示信息，并发送给控制系统20，以通知控制系统20电池连接器40不宜再继续使用。

进一步地，本实施例的控制电路10还可以根据多个阻抗值预测电池连接器40的寿命。这些多个阻抗值是过去多个时刻得到的阻抗值，根据这些阻抗值可以找出阻抗值随时间变化的规律，从而推断出阻抗值达到阈值时的时间，从而判断电池连接器40将来时刻的健康状态。

由此可见，本实施例提供的检测系统1a通过接插件的阻抗值来判断电池连接器40的健康状态，并给出相应的提示，从而提高了电池供电的可靠性和安全性。同时，无需增加额外的连接器，只需在接插件中增加检测引脚即可检测受电端接插件的电压值，电路面积和成本不会显著增加。

以上只是示例性说明，本实施例并不以此为限。电池连接器40包括一对或两对以上接插件，每对接插件的检测方式与上述两对接插件描述的方式相同。当电池连接器40包括两对以上接插件时，可以对其中的部分对接插件或所有对接插件的健康状态进行检测。

本公开另一实施例的电池连接器健康状态的检测系统，为简要描述，与上一实施例相同或相似的内容不再赘述，以下仅描述其不同于上一实施例的内容。

如图3所示，本实施例的检测系统与上一实施例不同之处在于，检测电路30与控制系统20连接，用于检测电池连接器40的参数值。上一实施例控制电路10的功能由控制系统20取代，控制系统20用于根据参数值实时判断电池连接器40的健康状态。

如图4所示，检测电路30通过一组导线分别采集受电端正极接插件41’的电压vpwr+、以及流经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的电流ibat+，通过另一组导线分别采集受电端负极接插件42’的电压vpwr-、以及流经供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的电流ibat-。检测电路30对采集到的上述电压和电流进行检测，得到受电端正极接插件41’和负极接插件的电压值、流经供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的电流值、以及流经供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的电流值。

除供电引脚外，供电端接插件和受电端接插件都还具有检测引脚d，检测电路30通过检测引脚d检测供电端接插件的电压值。具体来说，供电端接插件和受电端接插件插接在一起后，供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’的检测引脚d相连接，供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的检测引脚d相连接，这两个检测引脚d都经导线连接检测电路30。检测电路30通过检测引脚d采集供电端正极接插件41的电压vbat+、和供电端负极接插件42的电压vbat-。检测电路30对采集到的上述电压进行检测，得到供电端正极接插件41和供电端负极接插件42的电压值。

控制系统20接收检测电路30检测的上述参数值，并根据这些参数值得到供电端接插件和受电端接插件的阻抗值，从而实时判断电池连接器40的健康状态。

控制系统20判断阻抗值是否超过阈值，如果没有超过阈值，表示接插件的健康状态良好，不存在失效风险。如果超过了阈值，则认定接插件的健康状态欠佳，表示接插件失效风险大，已经不能再继续使用。

本实施例的检测电路30检测多组上述的参数值。控制系统20将多组参数值作为多组阻抗采样值，并对多组阻抗采样值进行滤波，以得到精确的供电端正极接插件41、受电端正极接插件41’、供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’的阻抗值。

控制系统20还可以由阻抗值得到接插件温度值。控制系统20判断温度值是否超过阈值；如果是，则认定正极接插件和/或负极接插件的健康状态欠佳。

当控制系统20判断电池连接器40的健康状态欠佳时，其可以生成一提示信息，并发送给控制电路10，以通知控制电路10电池连接器40不宜再继续使用。

控制系统20还可以根据多个阻抗值预测电池连接器40的寿命。这些多个阻抗值是过去多个时刻得到的阻抗值，根据这些阻抗值可以找出阻抗值随时间变化的规律，从而推断出阻抗值达到阈值时的时间，从而判断电池连接器40将来时刻的健康状态。

由此可见，本实施例提供的检测系统通过接插件的阻抗值来判断电池连接器40的健康状态，并给出相应的提示，从而提高了电池供电的可靠性和安全性。同时，无需增加额外的连接器，只需在接插件中增加检测引脚即可检测受电端接插件的电压值，电路面积和成本不会显著增加。

本公开一实施例还提供了一种无人机，包括：电池、机体、电池连接器和上述任一实施例的电池连接器健康状态的检测系统。

如图5所示，无人机采用检测系统1a。电池50用于为无人机的机体60供电，包括：电池电芯bat和电池管理系统51。检测系统的控制电路10和检测电路30集成在电池管理系统51中。

机体60包括检测系统的控制系统20以及动力系统。电池电芯bat为控制系统20和动力系统供电，控制系统20通过控制动力系统的动作来控制无人机的飞行。机体60的控制系统20与电池管理系统51中的控制电路10之间还可以通过数据线data通信，控制系统20可以通过该数据线data获取电池信号、运行状态等信息。

在图5中，电池连接器40包括两对接插件：插接在一起的供电端正极接插件41和受电端正极接插件41’、以及供电端负极接插件42和受电端负极接插件42’。供电端正极接插件41和供电端负极接插件42为电池上的接插件，受电端正极接插件41’和受电端负极接插件42’为机体60上的接插件。

检测电路30经检测供电端正极接插件41电压值、受电端正极接插件41’电压值、供电端负极接插件42电压值、受电端负极接插件42’电压值、流经供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的电流值、流经供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的电流值。控制电路10计算供电端正极接插件41与受电端正极接插件41’的阻抗值、供电端负极接插件42与受电端负极接插件42’的阻抗值。控制电路10据此判断电池连接器40的健康状态。具体的检测和判断方法可以参见上述检测系统实施例。

当控制电路10判断电池连接器40的健康状态欠佳时，其可以生成一禁止飞行的提示信息，并发送给机体60的控制系统20，以通知控制系统20电池连接器40不宜再继续使用。这样，当无人机在飞行中收到禁止飞行的提示信息时，可以及时让无人机返航，避免了因为电池连机器失效而带来的飞行事故，提高了无人机飞行的可靠性和安全性。当无人机在起飞前收到禁止飞行的提示信息时，可以及时停止飞行，或者更换电池连接器后再进行飞行，可将因电池连接器失效带来的飞行事故杜绝在起飞之前，提高了无人机飞行的可靠性和安全性。通过预测电池连接器的寿命，可以及时提醒用户更换、维护电池连接器，进一步提高了无人机维护的便利性和安全性。

以上结合图5对采用了图1和图2所示检测系统1a的无人机进行描述。当然本实施例的无人机也可以采用图3和图4所示的检测系统1b，如图6所示，检测电路30不是集成在电池的电池管理系统51中，而是设置在机体60中，这对于电池内部空间有限的情况尤为适用。对于检测电路30设置在机体60的无人机，其工作过程与上图5的无人机类似，并同样可以达到上述技术效果。

本公开再一实施例提供了一种电池连接器健康状态的检测方法，该检测方法利用上述实施例的检测系统对电池连接器的健康状态进行检测，参见图7，该检测方法包括：

步骤s101：检测电池连接器的参数值；

步骤s201：根据参数值实时判断电池连接器的健康状态。

其中，电池连接器包括至少一对接插件，每对接插件包括：供电端接插件和受电端接插件。

当电池连接器包括多对接插件时，在步骤s101中，检测多对接插件中的至少一对接插件的参数值；在步骤s201中，根据参数值判断多对接插件中的至少一对接插件的健康状态。

其中，多对接插件可以是两对接插件：供电端正极接插件和受电端正极接插件、供电端负极接插件和受电端负极接插件。

本实施例的电池连接器的参数值包括：供电端接插件的电压值、受电端接插件的电压值、以及流经供电端接插件和受电端接插件的电流值。

步骤s201具体包括：

根据上述参数值得到供电端接插件和受电端接插件的阻抗值，以实时判断电池连接器的健康状态。

步骤s201中的实时判断电池连接器的健康状态包括：

判断阻抗值是否超过阈值；

如果是，则认定供电端接插件和受电端接插件的健康状态欠佳，并发出一禁止飞行的提示信息。

或者，根据阻抗值得到供电端接插件和受电端接插件的温度值；

判断温度值是否超过阈值；

如果是，则认定供电端接插件和受电端接插件的健康状态欠佳，并发出一禁止飞行提示信息。

步骤s201中的根据上述参数值得到供电端接插件和受电端接插件的阻抗值包括：

根据多组参数值得到多个阻抗采样值，并对多个阻抗采样值进行滤波，以得到供电端接插件和受电端接插件的阻抗值。

该检测方法还可以包括：根据多个过去时刻的阻抗值判断电池连接器将来时刻的健康状态。

由此可见，本实施例通过接插件的阻抗值来判断电池连接器的健康状态，并给出相应的提示，从而提高了电池供电的可靠性和安全性。

在一个可选的实施例中，可以根据对电阻值的长期采集和监测判断接插件的故障类型。例如，如果电阻值的变化是由于接插件受到氧化引起的，由于氧化影响的是电阻接插件的外表面积，而后氧化的影响逐渐变小；那么该类变化引起的电阻变化规律是电阻逐渐增大，且增大的速率开始较快，然后逐渐变慢。再例如，如果电阻值变化是由于震动导致，那么接插件之间的接触面积会随震动发生改变，测量得到的电阻值也会以往复改变的形式呈现。而化学腐蚀则会呈现电阻的突变。接插件器件老化导致的接触问题，多次不同的使用过程中呈现阻抗忽高忽低的不一致。

本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；在不冲突的情况下，本公开实施例中的特征可以任意组合；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。