智能电池通信接口兼容电路、智能电池及无人飞行器的制作方法

本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种智能电池通信接口兼容电路、智能电池及无人飞行器。

背景技术：

无人飞行器的智能电池一般都带有通信接口，以便外接设备能读取电池内部信息，以将将电池信息传回地面遥控器。

在旧的无人飞行器系统中，智能电池和飞行控制系统(简称飞控)之间通过UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口进行一对一通讯，以便飞控读取智能电池信息，将电池信息传回地面遥控器。农业无人飞行器的出现，使无人飞行器的功率变得更大，由于无人飞行器内部的设备更多，而UART接口数量有限，不能满足设备扩展的需求，并且UART串口易受干扰导致通信不稳定的缺点日益显现，因此新的飞控开始使用性能更稳定的CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线接口，这样既能够保障通信又可以扩展设备数量。

如此，为了与新的飞控进行通信，就需要设计新的智能电池，这不仅增加了新无人飞行器的成本，并且便产生了智能电池需要同时兼容旧的飞行控制系统的UART串口和新的飞行控制系统的CAN总线接口的问题。

技术实现要素：

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种智能电池通信接口兼容电路，该电路实现了兼容UART接口的用电设备和CAN接口类型的用电设备与智能电池之间的通信。

本申请的第二个目的在于提出一种智能电池。

本申请的第三个目的在于提出一种无人飞行器。

为达上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种智能电池通信接口兼容电路，包括：具有UART接口和CAN接口的微控制器和切换组件；所述切换组件包括第一开关和第二开关；所述第一开关的一端与所述微控制器的UART接口连接，所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端连接，用于输出通信信号；所述第二开关的另一端与所述微控制器的CAN接口连接；所述微控制器，用于根据外部用电设备的通信接口类型，控制所述第一开关和第二开关的导通或关断。

进一步的，还包括，连接于所述微控制器的UART接口与所述第一开关之间的UART隔离电路；和/或，连接于所述微控制器的CAN接口与所述第二开关之间CAN隔离电路。

进一步的，所述切换组件为双刀双掷继电器。

进一步的，还包括：驱动开关；所述驱动开关的控制端与所述微控制器的控制信号输出端连接，所述驱动开关的第一导通端与所述双刀双掷继电器中线圈的一端连接，所述驱动开关的第二导通端与地连接；所述双刀双掷继电器中线圈的另一端与供电电源连接。

进一步的，还包括：稳压二极管；所述稳压二极管的阳极与所述双刀双掷继电器中线圈的一端及所述驱动开关的一端连接；所述稳压二极管的阴极与所述供电电源连接。

进一步的，还包括：第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述微控制器的控制信号输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端及所述驱动开关的控制端连接；所述第二电阻的另一端与地连接。

进一步的，所述驱动开关为金属氧化物半导体场效应管或三极管。

本申请第二方面实施例提出一种智能电池，包括电池组件以及如上所述的智能电池通信接口兼容电路。

进一步的，还包括：连接于所述电池组件及所述用电设备之间的电子开关。

本申请第三方面实施例提出一种无人飞行器，包括：飞行控制系统和如上所述的智能电池。

本申请实施例的智能电池通信接口兼容电路、智能电池及无人飞行器，通过将具有UART接口和CAN接口的微控制器与切换组件相连，切换组件包括第一开关和第二开关，具体将第一开关的一端与所述微控制器的UART接口连接，第一开关的另一端与第二开关的一端连接，用于输出通信信号；第二开关的另一端与所述微控制器的CAN接口连接，微控制器根据外部用电设备的通信接口类型控制第一开关和第二开关的导通或关断。如此一来，实现了可以灵活地根据外部用电设备的通信接口类型，选择微控制器上与该外部用电设备的通信接口类型对应的通信接口进行正常通信，能够兼容UART接口的外部用电设备和CAN接口类型的外部用电设备与智能电池之间的通信。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的一个结构示意图；

图2是本申请一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的另一个结构示意图；

图3是本申请另一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的电路图；

图4是本申请又一个实施例提供的无人飞行器的飞行控制系统与智能电池的电路框图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考附图描述本申请实施例的智能电池通信接口兼容电路、智能电池及无人飞行器。

图1是本申请一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的结构示意图。

如图1所示，该智能电池通信接口兼容电路包括：具有UART接口和CAN接口的微控制器10和切换组件20。

切换组件20包括第一开关21和第二开关22；第一开关21的一端与微控制器10的UART接口连接，第一开关21的另一端与第二开关22的一端连接，用于输出通信信号。第二开关22的另一端与微控制器10的CAN接口连接；微控制器10，用于根据外部用电设备30的通信接口类型，控制第一开关21和第二开关22的导通或关断。

本实施例中所涉及的外部用电设备30可以为可与智能电池进行通信交互并可通过智能电池供电的外部设备，具体应用到无人飞行器领域时，可以为无人飞行器的飞行控制系统。无人飞行器的旧的飞行控制系统通常还沿用了以前常用的UART接口，由于农业用无人飞行器的出现，使无人飞行器的功率更大，无人飞行器的内部的设备越来越多，而飞行控制系统的UART接口的数量有限，因此不能满足设备扩展的需求。并且由于UART接口容易受干扰而导致通信不稳定的缺点日益显现，由此，出现了新的飞行控制系统，此种新的飞行控制系统应用了CAN接口，既能够保障通信质量又可以扩展设备数量。从而，本实施例的通信接口兼容电路的目的是实现在不增加智能电池的数量的基础上，使得智能电池与飞行控制系统之间的通信可以通过UART接口也可以通过CAN接口通信，在节约成本的同时，保证正常通信。

具体的，微控制器10的输入端可以用于与智能电池连接，用于读取智能电池的电量信息，并经过第一开关21和第二开关22后输出携带智能电池的电量信息的通信信号至外部用电设备，即飞行控制系统。

在本实施例中，第一开关21或第二开关22可以处于常闭状态，例如，当第二开关22为常闭状态时，在默认状态下，微控制器10采用CAN接口与外部用电设备30通信，当此时微控制器啊10检测到自身不能与外部用电设备30正常通信时，则说明当前所连接的外部用电设备30的接口类型不为CAN接口，此时可控制第二开关22关断，同时控制第一开关21导通，由此，使得微控制器10切换到通过UART接口与外部用电设备30进行通信，若通过UART接口能够与外部用电设备30正常通信，则可以维持第一开关21导通，第二开关22关断。

当然，需要说明的是，在实际设计和使用过程中，也可以是第一开关21处于常闭状态，在默认状态下，微控制器10采用UART接口与外部用电设备30通信，当此时无法正常通信时，控制第一开关21关断，控制第二开关32导通，使得微控制器10通过CAN接口与外部用电设备30通信。

本申请实施例的智能电池通信接口兼容电路，通过将具有UART接口和CAN接口的微控制器与切换组件相连，切换组件包括第一开关和第二开关，具体将第一开关的一端与所述微控制器的UART接口连接，第一开关的另一端与第二开关的一端连接，用于输出通信信号；第二开关的另一端与所述微控制器的CAN接口连接，微控制器根据外部用电设备的通信接口类型控制第一开关和第二开关的导通或关断。如此一来，实现了可以灵活地根据外部用电设备的通信接口类型，选择微控制器上与该外部用电设备的通信接口类型对应的通信接口进行正常通信，能够兼容UART接口的外部用电设备和CAN接口类型的用电设备与智能电池之间的通信。

图2是本申请一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的电路图。

如图2所示，本申请实施例的智能电池通信接口兼容电路还可以包括：连接于微控制器10的UART接口与第一开关21之间的UART隔离电路40；和/或，连接于微控制器10的CAN接口与第二开关21之间CAN隔离电路50。

通过在微控制器10的UART接口与第一开关21之间设置UART隔离电路40，和/或，在微控制器10的CAN接口与第二开关22之间设置CAN隔离电路50，能够避免外部用电设备30(飞行控制系统)和智能电池共地对通信信号的干扰，并且能够提高通信的稳定性。同时通过隔离电路能够使得微控制器10与隔离电路之后的信号完全电气隔离，可以避免飞行控制系统通信接口串进来的高电压损坏微控制器10，保证微控制器10的使用寿命。

图3是本申请另一个实施例的智能电池通信接口兼容电路的电路图。本实施例在上述实施例的基础上进行进一步优化。

另外，优选的，如图3所示，本实施例中的切换组件20可以为双刀双掷继电器U1。本实施例的智能电池通信接口兼容电路还可以进一步包括驱动开关Q1，驱动开关Q1的控制端1与微控制器U4的控制信号输出端RELAY连接，驱动开关Q1的第一导通端3与双刀双掷继电器U1中线圈的一端连接，驱动开关Q1的第二导通端2与地连接；双刀双掷继电器U1中线圈的另一端与供电电源(VCC 5V)连接。

当然，本领域技术人员可以理解的是，切换组件20并不限定为双刀双掷继电器U1，本领域技术人员可以根据具体的需要设计其他的开关形式，只要能实现切换微控制器U4与外部用电设备(飞行控制系统)之间的通信接口类型切换即可，本实施例不做特别限定。

在本实施例中，驱动开关Q1可以为金属氧化物半导体场效应管(MOS管)或三极管。金属氧化物半导体场效应管(MOS管)是电压驱动型开关，可通过电压的改变，驱动开关导通或关断；而三极管是电流驱动型开关，可通过电流的改变，驱动开关导通或关断。

在本实施例中，当双刀双掷继电器U1的线圈不通电时，刀闸3和刀闸6分别与各自的常闭触点：触点2和触点7连接；线圈通电时，两刀同时转换到与常开触点：触点4和触点5连接。

具体的，本实施例的智能电池开机启动后，微控制器U4的控制信号输出端RELAY可以发出低电平，控制驱动开关Q1截止，双刀双掷继电器U1为默认状态，此时通信接口OUTA和OUTB选择接通CAN接口，即双刀双掷继电器U1中的刀闸3接通到触点2，刀闸6接通到触点7，微控制器U4以CAN接口与外部用电设备(飞行控制系统)进行通信，如果此时微控制器U4可以与飞行控制系统正常通信，则一直维持CAN接口通信。如果微控制器U4和飞行控制系统通信连接不上，则可判断外部用电设备(飞行控制系统)的通信接口类型不为CAN接口。此时，微控制器U4的RELAY端发出高电平，使驱动开关Q1导通，双刀双掷继电器U1的通信接口OUTA和OUTB切换到UART接口，即双刀双掷继电器U1中的刀闸3接通到触点4，刀闸6接通到触点5，微控制器U4以UART接口与外部用电设备(飞行控制系统)进行通信，如果可以正常通信，则一直维持微控制器U4的UART接口与外部用电设备(飞行控制系统)进行通信。

本领域技术人员可以理解的是，也可以当微控制器U4的控制信号输出端RELAY可以发出高电平，驱动开关Q1导通，切换组件20(双刀双掷继电器U1)选择接通CAN接口；当微控制器U4的控制信号输出端RELAY可以发出低电平，驱动开关Q1截止，切换组件20(双刀双掷继电器U1)选择接通UART接口。

更进一步的，请继续参照附图3，本申请实施例提供的智能电池通信接口兼容电路还可以包括：稳压二极管D1；稳压二极管D1的阳极8与双刀双掷继电器U1中线圈的一端及驱动开关Q1的一端连接；稳压二极管D1的阴极1与供电电源(VCC 5V)连接。如此一来，通过稳压二极管D1可以保证双刀双掷继电器U1线圈两端所加的电压不至于过高，由此，能够保护该双刀双掷继电器U1不被烧毁，另外，在稳压二极管D1与供电电源(VCC 5V)之间，还可以设置有限流电阻(图中未示出)，通过设置限流电阻可以进一步防止稳压二极管D1导通时电流过大，能够有效保护器件，防止稳压二极管D1因电流过大而烧坏。

基于上述实施例，如图3所示，进一步的，还可以包括有第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的一端与微控制器U4的控制信号输出端RELAY连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端及驱动开关Q1的控制端1连接；第二电阻R2的另一端与地连接。

由于如果微控制器U4输出的驱动信号的电压很高，则很容易将驱动开关Q1冲击坏，因此，通过设置第一电阻R1和第二电阻R2可以用于控制驱动电压，通过第一电阻R1和第二电阻R2可起到分压的作用，保护驱动开关Q1，以进一步保证器件使用寿命。

图4是本申请又一个实施例提供的无人飞行器的飞行控制系统与智能电池的电路框图。本申请实施例还提供一种智能电池1000，包括电池组件200以及如上述实施例所提供的智能电池通信接口兼容电路100。

在还包括：连接于电池组件200及外部用电设备300之间的电子开关400。

在本实施例中，外部用电设备为飞行控制系统300。微控制器与电子开关400电连接，当电子开关400闭合时，电池组件200为飞行控制系统300提供电源，当电子开关400断开时，电池组件200切断为飞行控制系统300提供电源的通路，飞行控制系统300也不能与智能电池进行通信。

本申请实施例的智能电池，由于包括了上述实施例提供的智能电池通信接口兼容电路，由此能够实现可以灵活地根据外部用电设备的通信接口类型，选择微控制器上与该外部用电设备的通信接口类型对应的通信接口进行正常通信，能够兼容UART接口的外部用电设备和CAN接口类型的用电设备与智能电池之间的通信。

本申请实施例还提供一种无人飞行器，该无人飞行器，包括：飞行控制系统和如上述实施例所提供的智能电池。

本实施例所提供的无人飞行器，由于包括了上述实施例的智能电池，该智能电池可以兼容UART接口的飞行控制系统和CAN接口类型的飞行控制系统与智能电池之间的通信，不需要针对不同接口类型的飞行控制系统而专门设计智能电池，能够有效地降低成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。