一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路的制作方法

本实用新型涉及用于无人机电池技术领域，具体地，涉及一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”(“UAV”)，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器、无人伞翼机等。

一般的无人机包括主控电路和电池管理电路，电池管理电路给主控电路供电，无人机具有无线通讯功能，一般采用I2C通讯协议进行数据的传输，需要进行通讯连接过程中需要主控电路与电池管理电路共地。现有无人机的电池管理电路基本采用MOS管控制负端的方式对电池进行过充、过放、过流、短路等保护，该方式会造成电池管理电路在关机的时候还有虚压输出,并且会造成在过充或者过放的状态下通讯数据中断。虚压会给无人机的主控电路供电，导致用户在开机的时候指示灯也会亮，给用户错误的提示，认为该无人机可正常使用！用户体验不好。并且也耗费电。

因MOS管截止，无人机的主控电路与电池管理电路之间的地线会断开连接，从而使得无人机的主控电路与电池管理电路断开通讯连接，使得电池管理电路中的状态不能及时反馈到或传输至主控电路中，影响主控电路的判断，使得主控电路容易出现误判，造成无人机的控制系统不稳定。

因此，需提供一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路，以解决现有技术的不足。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路。

本实用新型的技术方案如下：

一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路，包括无人机的控制电路，所述无人机的控制电路包括主控电路和与所述主控电路电连接的电池管理电路，所述主控电路和所述电池管理电路设置于一印刷电路板上；

所述电池管理电路用于给所述主控电路供电，所述电池管理电路包括电池、电池保护电路和稳压电路，所述电池分别与所述电池保护电路和所述稳压电路电性连接；

所述电池保护电路用于对电池进行过充、过放、过流、短路，过温等保护，所述电池保护电路包括保护芯片和与所述保护芯片电性连接的MOS控制电路；

所述MOS控制电路用于控制所述电池的充放电。所述MOS控制电路包括至少四个MOS管，所述MOS管的源极与所述电池的正极连接；所述MOS管的漏极接地的地线与所述主控电路的地线是相同的，则所述MOS管与所述主控电路共地连接。

优选地，所述保护芯片分别与所述电池和所述稳压电路的输出端连接。

优选地，所述电池用于给所述无人机的控制电路路供电，所述电池上设置有B-连接端、B1连接端，B2连接端、B+连接端、P-连接端和P+连接端；所述B-连接端、所述B1连接端，所述B2连接端，所述B+连接端用于连接于所述电池；所述P+连接端用于连接所述电池放电输出的正极或者所述电池充电输入的正极；所述P-连接端用于连接所述电池放电输出的负极或者所述电池充电输入的负极；所述电池的负极串联一采样电阻与所述P-连接端连接。

优选地，四个所述MOS管分别为第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管，所述第一MOS管和所述第二MOS管连接组成为放电MOS管，所述第三MOS管和所述第四MOS管连接组成为充电MOS管。

优选地，所述放电MOS管的栅极与所述保护芯片的第一引脚连接，所述放电MOS管的源极均与所述P+连接端连接；所述充电MOS管的源极均与所述B+连接端连接，所述充电MOS管的栅极均与所述保护芯片的第三十八引脚连接，所述放电MOS管和所述充电MOS管的漏极相互电连接。

优选地，所述充电MOS管的源极还与一第五MOS管的漏极通过一限流电阻连接，所述第五MOS管的栅极分别与所述保护芯片的第四引脚和第五引脚连接，所述第五MOS管的源极均与所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管和所述第四MOS管的漏极连接。

优选地，所述稳压电路包括稳压芯片，所述稳压芯片的第一引脚接地，所述稳压芯片的第二引脚与所述B+连接端连接，所述稳压芯片的第三引脚为第一电源输出端3_3V。

优选地，所述主控电路包括主控芯片以及与所述主控芯片电性连接的状态显示电路、启动电路和电池充电提醒电路；

所述主控芯片用于控制无人机的运行，所述主控芯片还与所述电池管理电路电性连接；

所述状态显示电路用于显示无人机的工作状态，所述状态显示电路包括至少五个状态指示灯，所述状态指示灯用于显示灯亮或不亮；

所述启动电路用于接通或断开无人机的控制电路的运行，所述启动电路包括按钮；

所述电池充电提醒电路用于给所述主控芯片发送无人机中的电池处于充电状态的信息，所述电池充电提醒电路包括第六场效应管、第二十一电阻、第十九电阻和第二十一电容。

优选地，每个所述状态指示灯的一端与所述主控芯片连接，另一端的所述状态指示灯与所述第一电源输出端3_3V连接，所述第一电源输出端3_3V给所述状态指示灯供电。

优选地，所述按钮的一端与所述第一电源输出端3_3V连接，另一端的所述按钮接地。

优选地，所述第六场效应管的基极与所述第十九电阻串联连接，所述第十九电阻还与所述第二十一电容串联后与所述电池管理电路连接；所述第六场效应管的基极还与所述第二十一电阻连接后接地；所述第六场效应管的集电极与所述主控芯片的第三引脚连接，所述第六场效应管的发射极接地。

本实用新型的有益效果为：与现有技术相比，该带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路通过MOS管的源极与所述电池的正极连接即是MOS管的正端控制设计使得无人机的控制系统运行稳定；在无人机关机时，MOS管被截止，使得电池管理电路输出的电压为0V，电池管理电路不给无人机主控电路供电，主控电路停止工作，避免电池管理电路给主控电路提供虚压主控电路继续工作，耗费电；

因该电池管理电路的地与无人机的主控电路的地是相同的，不会因为MOS管被截止，导致无人机的主控电路与电池管理电路之间的地线不会断开连接，使得主控电路与电池管理电路始终通过通讯协议进行通讯连接，电池管理电路的工作状态能及时反馈到或传输至主控电路中，不会影响主控电路的判断，也不会造成主控电路误判现象的发生。

附图说明：

图1为本实用新型所述带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路的结构示意图。

图2为本实用新型所述带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路的电路原理图。

图3为本实用新型所述带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路主控单路的电路原理图。

图4为本实用新型所述带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路电源管理电路的电路原理图。

图5本为实用新型所述带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路印刷电路板的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的发明目的，技术方案及技术效果更加清楚明白，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。应理解，此处所描述的具体实施例，仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1至图5，一种带通讯及开关机控制功能的锂电池管理电路，包括电池管理电路200，电池管理电路200设置于无人机的控制电路上，无人机的控制电路还包括主控电路100，主控电路100和电池管理电路200设置于一印刷电路板101上。

请参照图3，主控电路100包括主控芯片U1以及与主控芯片U1电性连接的状态显示电路110、启动电路120和电池充电提醒电路130。

主控芯片U1主要用于控制无人机的运行，主控芯片U1还与电池管理电路200电性连接。具体到本实施例中，主控芯片U1的第五引脚与电池管理电路200电性连接。主控芯片U1优先选用型号为STM32F030F4P6及其它兼容型号的单片机芯片。

状态显示电路110主要用于显示无人机的工作状态，状态显示电路110包括至少五个状态指示灯111，每个状态指示灯111的一端与主控芯片U1连接，另一端的状态指示灯111与电池管理电路200连接，电池管理电路200给状态指示灯111供电。具体到本实施例中，状态显示电路110包括六个状态指示灯111，状态指示灯111为发光二级管，发光二级管的阳极与电池管理电路200连接，发光二级管的阴极与主控芯片U1连接。六个状态指示灯111分别记为第一发光二级管LED1、第二发光二级管LED2、第三发光二级管LED3、第四发光二级管LED4、第五发光二级管LED5和第六发光二级管LED6。其中，六个状态指示灯111全部灯亮，说明该无人机的控制电路启动准备进入工作；六个状态指示灯111中的其中两个状态指示灯111灯亮，说明该无人机上的电池正在放电；当六个状态指示灯111的灯均不亮，说明该无人机停止工作。在其他实施例中，状态指示灯111也可以为LED灯或其它发光的电子元器件。

启动电路120主要用于发布操作命令，接通或断开无人机的控制电路的运行，启动电路120包括按钮SW1，按钮SW1的一端与电池管理电路200连接，另一端的按钮SW1接地。

电池充电提醒电路130主要用于给主控芯片U1发送无人机中的电池处于充电状态的信息，即是通过电信号传送信息。电池充电提醒电路130包括第六场效应管Q6、第二十一电阻R21、第十九电阻R19和第二十一电容C21。具体地，第六场效应管Q6的基极与第十九电阻R19串联连接，第十九电阻R19还与第二十一电容C21串联后与电池管理电路200连接；第六场效应管Q6的基极还与第二十一电阻R21连接后接地；第六场效应管Q6的集电极与主控芯片U1的第三引脚连接，第六场效应管Q6的发射极接地。具体到本实施例中，第六场效应管Q6优先选用型号为S8050的NPN型晶体管以及兼容其功能其它型号的NPN型晶体管。当给无人机中的电池充电，电池管理电路200中的充电输入端12V_P+给第六场效应管Q6的基极提供高电平，第六场效应管Q6导通，主控芯片U1的第三引脚侦测到低电位，则无人机的控制电路判断无人机的电池正在充电。

请参照图4，电池管理电路200主要用于给主控电路100供电，电池管理电路200包括电池、电池保护电路210和稳压电路220。电池分别与电池保护电路210和稳压电路220电性连接。

电池主要用于给电池保护电路210和稳压电路220供电。具体到本实施例中，电池上设置有、B-连接端、B+连接端、P-连接端和P+连接端；B+连接端与电池的正极连接，P+连接端与电池的放电输出或电池充电输入的正极连接，B-连接端电连接于电池的负极，P-连接端分电连接于电池放电输出或电池充电输入的负极。其中，电池的负极串联一采样电阻与所述P-连接端连接，采样电阻为电阻R37或电阻R36，该电池的负极串联一采样电阻与所述P-连接端连接的设计可保证电池与无人机的主控电路100是共地的。12V_P+连接端输入的电压为12V。电池优选为3节锂电池串联组成12V的电池组。

电池保护电路210主要用于对电池进行过充、过放、过流、短路、过温等保护，电池保护电路210包括保护芯片U2和与保护芯片U2电性连接的MOS控制电路211，MOS控制电路211还与电池的正极连接。具体地，保护芯片U2分别与电池和稳压电路220的输出端连接。具体到本实施例中，保护芯片U2的第一引脚为放电控制脚DSG，保护芯片U2的第三十八引脚为充电控制脚CHG。保护芯片U2的第二引脚电性连接于12V_P+连接端，保护芯片U2的第二十二引脚、第二十三引脚、第三十引脚和第三十一引脚均分别电性连接于B-连接端和P-连接端，保护芯片U2的第三十七引脚电性连接于B+连接端；保护芯片U2的第八引脚电性连接于稳压电路220的输出端。保护芯片U2优先选用型号为BQ20Z45DBT-R1及其它兼容型号的电池保护芯片。

MOS控制电路211主要用于控制电池管理电路200与主控电路100是否断开连接，即是控制电池的充放电。MOS控制电路211包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4。其中，由第一MOS管Q1和第二MOS管Q2连接组成为放电MOS管，有第三MOS管Q3和第四MOS管Q4连接组成为充电MOS管，充电MOS管和放电MOS管的漏极均接地与主控电路100的接地连接在一起的，即是共地连接设计。具体到本实施例中，放电MOS管的栅极与保护芯片U2的第一引脚连接，放电MOS管的源极均与P+连接端连接；充电MOS管的源极与保护芯片U2的第三十八引脚连接，充电MOS管的源极还与一第五MOS管Q5的漏极通过一限流电阻R14连接，第五MOS管Q5的栅极分别与保护芯片U2的第四引脚和第五引脚连接，第五MOS管Q5的源极均与第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的漏极连接，第五MOS管Q5的源极接地。其中，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4优先选用为AO6504型号的N沟MOS管，第五MOS管Q5优先选用为FNK2305型号的MOS管，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4和第五MOS管Q5也可以选用其它相同功能的MOS管。第五MOS管Q5的设计是电池的启动电池管理电路200。

因MOS控制电路211中第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的源极均与电池的正极连接，在无人机关机时，第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4被截止，电池管理电路200输出的电压为0V，电池管理电路200不给主控电路100供电，主控电路100停止工作，避免电池管理电路200给主控电路100提供虚压，主控电路100继续工作，耗费电。因第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4的漏极接地与主控电路100的接地是共地设计的，不会因为第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4被截止，主控电路100与电池管理电路200之间的地线不会断开连接，使得主控电路100与电池管理电路200始终通过通讯协议进行通讯连接，电池管理电路200的工作状态能及时反馈到或传输至主控电路100中，不会影响主控电路100的判断，也不会造成主控电路100误判现象的发生。通过MOS控制电路211中MOS管的源极与电池正极连接让无人机的控制系统稳定运行。在本实施例中，通讯协议为I2C、SMSBUS以及串口等通讯协议。

稳压电路220包括稳压芯片U3，稳压芯片U3的第一引脚接地，稳压芯片U3的第二引脚与B+连接端连接，稳压芯片U3的第三引脚为第一电源输出端3_3V。具体到本实施例中，第一电源输出端输3_3V出的电压为3.3V。第一电源输出端3_3V与保护芯片U2的第八引脚连接给保护芯片U2供电，第一电源输出端3_3V还与主控芯片U1的第五引脚连接给主控芯片U1供电。稳压芯片优先选用型号为ME6210A33PG及其它兼容型号的稳压芯片。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。