一种可释放的无人机电池及其控制方法与流程

1.本发明涉及无人机电池释放控制技术领域，尤其是涉及一种可释放的无人机电池及其控制方法。


背景技术：

2.随着无人机的普及，越来越多领域采用无人机。对于娱乐慢速航拍无人机来说，这类电池放电电流需求不是很大，大多数可以做到 20 分钟到 30 分钟；对于载重类无人机来说，配备的电池比较大，多用在农业植保方面，一般机型可以做到 20 分钟到 30 分钟。而充电或者更换电池都消耗大量的时间。
3.在需要进行较远的航程或者重要任务时，需要挂载电池来增加飞机的航程和续航时间，从而确保完成飞行任务。
4.而在一定飞行时间后，挂载电池的电量用尽后，如果不对挂载电池进行释放，那么挂载电池就成了无人机的负载，大大影响到了无人机的机动性能，特别是在军事领域的无人机，这种挂载电池对于机动性的影响更加致命。


技术实现要素：

5.为了解决无人机挂载电池的释放控制问题，本发明提供一种可释放的无人机电池及其控制方法。采用如下的技术方案：一种可释放的无人机电池，包括挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置，所述挂载电池通过挂载装置连接在无人机本体的底部，且挂载电池与无人机本体的内部电池并联，所述电池释放自动控制装置包括电池释放控制芯片和电池传感器，所述电池传感器检测挂载电池的电压、电流和温度值，并与电池释放控制芯片通信电连接，所述电池释放控制芯片与无人机本体的飞控系统通信电连接；所述电池释放控制芯片根据电池传感器检测数据判断挂载电池电量过低或供电异常时，通过飞控系统向无人机地面控制站发出释放挂载电池的信号请求，在无人机地面控制站反馈同意信号后，电池释放控制芯片控制挂载装置工作将挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置整体释放。
6.通过上述技术方案，采用电池传感器来实现挂载电池的电量和供电状态，可以通过电压值降低的幅度来判断挂载电池的电量是否过低，通过工作电流和温度值来判断挂载电池是否处在异常工作状态；上述条件满足其一，电池释放控制芯片即可通过飞控系统向无人机地面控制站发出释放挂载电池的信号请求，无人机地面控制站可以根据无人机本体所处位置来判断是否可以释放，避免对地面造成高空坠物危害，无人机地面控制站还可以控制无人机本体进行短暂降落将挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置整体释放后，再次起飞即可；释放过程采用电池释放控制芯片控制挂载装置来实现自动释放，挂载装置可以采用电磁铁吸附的方式，电动挂钩或者电动夹爪的方式来实现自动释放，释放自动化程度高，
解决了挂载电池的自动释放和安全释放的技术问题。
7.可选的，所述挂载装置包括至少一对挂钩、至少一对电磁铁、至少一对释放弹簧和电磁铁控制器，所述电磁铁的底座固定在挂载电池的壳体侧壁上，所述挂钩包括转动部、电磁铁吸附杆和挂钩部，所述转动部通过转轴可转动安装在挂载电池的壳体侧壁上，所述电磁铁吸附杆一端与转动部一体连接，电磁铁吸附杆采用铁磁性材料制成，电磁铁吸附杆被电磁铁吸附住，所述挂钩部与电磁铁吸附杆的另一端一体连接，并挂在无人机本体底部预设的挂载部处，所述释放弹簧的两端分别连接在电磁铁和电磁铁吸附杆相互吸附的侧面上，且当电磁铁断电时，释放弹簧将电磁铁吸附杆推开，同时挂钩部从挂载部脱落，所述电磁铁控制器与电磁铁控制连接，所述电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁的通断。
8.通过上述技术方案，采用电磁铁吸附的方式将挂钩勾住无人机本体底部预设的挂载部处，电磁铁从挂载电池取电，当电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁通电后，电磁铁将电磁铁吸附杆吸附住，此时释放弹簧处于最大状态，当需要释放挂载电池时，电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁断电，释放弹簧将电磁铁吸附杆弹开，从而使挂钩部从挂载部脱落，完成挂载电池的释放，释放过程可靠高效。
9.可选的，所述电磁铁吸附杆靠近电磁铁的一侧设有吸附部，所述吸附部穿过释放弹簧直接吸附在电磁铁的磁性面，转动部、电磁铁吸附杆和挂钩部一体成型，采用铁磁性材料制成。
10.通过上述技术方案，吸附部穿过释放弹簧直接吸附在电磁铁的磁性面处，使整个挂钩更加可靠的与挂载部连接。铁磁性材料一体成型的挂钩，整体可被电磁铁吸附，强度高，挂载可靠性好，铁磁性材料可以是铁、铁铬钴、铝镍钴、钕铁硼、铁氧体等材料。
11.可选的，还包括弹针式连接器，所述弹针式连接器设置在挂载电池的顶部，挂载电池通过弹针式连接器与无人机本体的内部电池并联，所述电池释放控制芯片通过弹针式连接器与无人机本体的飞控系统通信电连接。
12.通过上述技术方案，弹针式连接器，在装载时，只需向上将挂载电池贴紧无人机本体的底部设置的配套括弹针式连接器的连接件即可实现接触式的电连接和信号连接，在挂载电池时，这部分连接结构直接脱开，便于挂载电池的释放。
13.可选的，还包括电控开关和双路mos管，所述挂载电池通过电控开关与弹针式连接器电连接，挂载电池和无人机本体的内部电池分别双路mos管电连接，并通过双路mos管为无人机本体各电器件供电。
14.通过上述技术方案，设置电控开关，可以在电池释放控制芯片判断挂载电池工作异常时，自行将挂载电池与无人机本体的内部电池断开，避免挂载电池继续工作带来的安全风险，设置双路mos管，飞控系统可以通过双路mos管优先接入挂载电池为无人机本体各电器件供电，当挂载电池过低时，通过双路mos管接入内部电池供电。
15.可选的，所述电池释放控制芯片是单片机或微处理器。
16.通过上述技术方案，单片机或微处理器均可预置写好的控制程序，实现挂载电池的自动释放控制。
17.可选的，所述电池释放控制芯片是fbga-484工业级芯片。
18.通过上述技术方案，fbga-484工业级芯片可以实现传感器信号的处理及对电控元
件的自动化程序控制。
19.可选的，所述电池传感器是智能蓄电池传感器。
20.通过上述技术方案，智能蓄电池传感器可以实现对挂载电池的电压值、电流值和温度值实时监测，精准可靠。
21.一种无人机挂载电池的释放控制方法，包括以下步骤：飞控系统通过双路mos管优先使用挂载电池为无人机本体的各电器件供电，电池传感器实时检测挂载电池的电压值、电流值和工作温度值；当电池传感器检测挂载电池的工作电压值低于额定电压80%时，电池释放控制芯片判定挂载电池电量过低，电池释放控制芯片执行电池释放步骤，同时飞控系统通过双路mos管控制无人机本体的内部电池开始供电，所述电池释放步骤包括：电池释放控制芯片通过飞控系统向无人机地面控制站发出释放挂载电池的信号请求信号及电量过低状态信息，无人机地面控制站通过飞控系统向电池释放控制芯片反馈同意信号时，电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁断电，挂钩部从挂载部脱落，挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置整体被释放。
22.通过上述技术方案，通过工作电压低于额定电压80%来判断挂载电池处于低电量状态，此时挂载电池不能继续正常为无人机本体供电，此时电池释放控制芯片可以执行电池释放步骤，通过飞控系统向无人机地面控制站发出释放请求，无人机地面控制站的地面控制人员可以根据无人机本体所处地方以及任务的紧急程度来进行操作，如果任务非常紧急，例如军事任务，在确保无人机本体飞行所处位置的地面位于荒地或大面积水面，地面控制人员可以操作无人机地面控制站向飞控系统，进而向电池释放控制芯片发出释放指令，电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁断电，挂钩部从挂载部脱落，挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置整体被释放，无人机本体机动性能大大提升；如果任务不是很紧急，但是也需要释放电量过低的挂载电池时，地面控制人员可以操作无人机地面控制站向飞控系统发送就近降落的指令，无人机本体降落后，电池释放控制芯片通过电磁铁控制器控制电磁铁断电，挂钩部从挂载部脱落，挂载电池、挂载装置和电池释放自动控制装置整体被释放，无人机本体再次起飞即可恢复机动性能，整个挂载电池的释放过程更加安全可控。
23.可选的，设挂载电池的额定工作电流是c，当电池传感器检测挂载电池的电流值大于2c或挂载电池的工作温度超过60℃时，电池释放控制芯片判定挂载电池异常，电池释放控制芯片控制电控开关断开，此时无人机本体的内部电池单独供电，同时电池释放控制芯片执行电池释放步骤。
24.通过上述技术方案，当挂载电池工作电流大于额定工作电流的两倍时，或者工作温度超过60℃时，电池释放控制芯片即可判定挂载电池异常，此时电池释放控制芯片立即控制电控开关断开，避免挂载电池继续工作导致的高温甚至自燃等安全风险的发生。
25.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：本发明提供一种可释放的无人机电池及其控制方法，能够实现挂载可释放的电池组件来增加无人机的航程和续航时间，而无人机需要高机动性时又可以扔掉该电池组件，以较好的机动性投入飞行任务，挂载稳定可靠，释放控制采用芯片自动化判定，在地面无人机控制站同意的情况下，即可实现飞行状态下的自动释放挂载电池，也可降落后释放挂载
电池，挂载电池的释放安全高效可控。
附图说明
26.图1是本发明连接在无人机本体的结构示意图；图2是本发明挂载装置的挂钩结构示意图；图3是本发明挂载装置与挂载电池的俯视结构示意图；图4是本发明电器件连接原理示意图。
27.附图标记说明：1、挂载电池；2、挂载装置；21、挂钩；211、转动部；212、电磁铁吸附杆；2121、吸附部；213、挂钩部；22、电磁铁；23、释放弹簧；24、电磁铁控制器；3、电池释放自动控制装置；31、电池释放控制芯片；32、电池传感器；4、弹针式连接器；5、电控开关；6、双路mos管；100、无人机本体；1001、挂载部；101、飞控系统；102、无人机地面控制站。
具体实施方式
28.以下结合附图1-附图4对本发明作进一步详细说明。
29.本发明实施例公开一种可释放的无人机电池及其控制方法。
30.参照图1-图4，一种可释放的无人机电池，包括挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3，挂载电池1通过挂载装置2连接在无人机本体100的底部，且挂载电池1与无人机本体100的内部电池并联，电池释放自动控制装置3包括电池释放控制芯片31和电池传感器32，电池传感器32检测挂载电池1的电压、电流和温度值，并与电池释放控制芯片31通信电连接，电池释放控制芯片31与无人机本体100的飞控系统101通信电连接；电池释放控制芯片31根据电池传感器32检测数据判断挂载电池1电量过低或供电异常时，通过飞控系统101向无人机地面控制站102发出释放挂载电池1的信号请求，在无人机地面控制站102反馈同意信号后，电池释放控制芯片31控制挂载装置2工作将挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体释放。
31.采用电池传感器32来实现挂载电池1的电量和供电状态，可以通过电压值降低的幅度来判断挂载电池1的电量是否过低，通过工作电流和温度值来判断挂载电池1是否处在异常工作状态；上述条件满足其一，电池释放控制芯片31即可通过飞控系统101向无人机地面控制站102发出释放挂载电池1的信号请求，无人机地面控制站102可以根据无人机本体100所处位置来判断是否可以释放，避免对地面造成高空坠物危害，无人机地面控制站102还可以控制无人机本体100进行短暂降落将挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体释放后，再次起飞即可；释放过程采用电池释放控制芯片31控制挂载装置2来实现自动释放，挂载装置2可以采用电磁铁吸附的方式、电动挂钩或者电动夹爪的方式来实现自动释放，释放自动化程度高，解决了挂载电池的自动释放和安全释放的技术问题。
32.挂载装置2包括至少一对挂钩21、至少一对电磁铁22、至少一对释放弹簧23和电磁铁控制器24，电磁铁22的底座固定在挂载电池1的壳体侧壁上，挂钩21包括转动部211、电磁铁吸附杆212和挂钩部213，转动部211通过转轴可转动安装在挂载电池1的壳体侧壁上，电磁铁吸附杆212一端与转动部211一体连接，电磁铁吸附杆212采用铁磁性材料制成，电磁铁
吸附杆212被电磁铁22吸附住，挂钩部213与电磁铁吸附杆212的另一端一体连接，并挂在无人机本体100底部预设的挂载部1001处，释放弹簧23的两端分别连接在电磁铁22和电磁铁吸附杆212相互吸附的侧面上，且当电磁铁22断电时，释放弹簧23将电磁铁吸附杆212推开，同时挂钩部213从挂载部1001脱落，电磁铁控制器24与电磁铁22控制连接，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22的通断。
33.采用电磁铁22吸附的方式将挂钩21勾住无人机本体100底部预设的挂载部1001处，电磁铁22从挂载电池1取电，当电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22通电后，电磁铁22将电磁铁吸附杆212吸附住，此时释放弹簧23处于最大状态，当需要释放挂载电池1时，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22断电，释放弹簧23将电磁铁吸附杆212弹开，从而使挂钩部213从挂载部1001脱落，完成挂载电池1的释放，释放过程可靠高效。
34.电磁铁吸附杆212靠近电磁铁22的一侧设有吸附部2121，吸附部2121穿过释放弹簧23直接吸附在电磁铁22的磁性面，转动部211、电磁铁吸附杆212和挂钩部213一体成型，采用铁磁性材料制成。
35.吸附部2121穿过释放弹簧23直接吸附在电磁铁22的磁性面处，使整个挂钩21更加可靠的与挂载部1001连接。铁磁性材料一体成型的挂钩21，整体可被电磁铁22吸附，强度高，挂载可靠性好，铁磁性材料可以是铁、铁铬钴、铝镍钴、钕铁硼、铁氧体等材料。
36.还包括弹针式连接器4，弹针式连接器4设置在挂载电池1的顶部，挂载电池1通过弹针式连接器4与无人机本体100的内部电池并联，电池释放控制芯片31通过弹针式连接器4与无人机本体100的飞控系统101通信电连接。
37.弹针式连接器4，在装载时，只需向上将挂载电池1贴紧无人机本体100的底部设置的配套括弹针式连接器4的连接件即可实现接触式的电连接和信号连接，在挂载电池1时，这部分连接结构直接脱开，便于挂载电池1的释放。
38.还包括电控开关5和双路mos管6，挂载电池1通过电控开关5与弹针式连接器4电连接，挂载电池1和无人机本体100的内部电池分别双路mos管6电连接，并通过双路mos管6为无人机本体100各电器件供电。
39.通过上述技术方案，设置电控开关5，可以在电池释放控制芯片31判断挂载电池工作异常时，自行将挂载电池1与无人机本体100的内部电池断开，避免挂载电池继续工作带来的安全风险；设置双路mos管6，飞控系统101可以通过双路mos管6优先接入挂载电池1为无人机本体100各电器件供电，当挂载电池1过低时，通过双路mos管6接入内部电池供电。
40.电池释放控制芯片31是单片机或微处理器。
41.单片机或微处理器均可预置写好的控制程序，实现挂载电池1的自动释放控制。
42.电池释放控制芯片31是fbga-484工业级芯片。
43.fbga-484工业级芯片可以实现传感器信号的处理及对电控元件的自动化程序控制。
44.电池传感器32是智能蓄电池传感器。
45.智能蓄电池传感器可以实现对挂载电池1的电压值、电流值和温度值实时监测，精准可靠。
46.一种无人机挂载电池的释放控制方法，包括以下步骤：
飞控系统101通过双路mos管6优先使用挂载电池1为无人机本体100的各电器件供电，电池传感器32实时检测挂载电池1的电压值、电流值和工作温度值；当电池传感器32检测挂载电池1的工作电压值低于额定电压80%时，电池释放控制芯片31判定挂载电池1电量过低，电池释放控制芯片31执行电池释放步骤，同时飞控系统101通过双路mos管6控制无人机本体100的内部电池开始供电，所述电池释放步骤包括：电池释放控制芯片31通过飞控系统101向无人机地面控制站102发出释放挂载电池1的信号请求信号及电量过低状态信息，无人机地面控制站102通过飞控系统101向电池释放控制芯片31反馈同意信号时，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22断电，挂钩部213从挂载部1001脱落，挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体被释放。
47.通过工作电压低于额定电压80%来判断挂载电池1处于低电量状态，此时挂载电池1不能继续正常为无人机本体100供电，此时电池释放控制芯片31可以执行电池释放步骤，通过飞控系统101向无人机地面控制站102发出释放请求，无人机地面控制站102的地面控制人员可以根据无人机本体100所处地方以及任务的紧急程度来进行操作，如果任务非常紧急，例如军事任务，在确保无人机本体100飞行所处位置的地面位于荒地或大面积水面，地面控制人员可以操作无人机地面控制站102向飞控系统101，进而向电池释放控制芯片31发出释放指令，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22断电，挂钩部213从挂载部1001脱落，挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体被释放，无人机本体100机动性能大大提升；如果任务不是很紧急，但是也需要释放电量过低的挂载电池1时，地面控制人员可以操作无人机地面控制站102向飞控系统101发送就近降落的指令，无人机本体100降落后，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22断电，挂钩部213从挂载部1001脱落，挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体被释放，无人机本体100再次起飞即可恢复机动性能，整个挂载电池1的释放过程更加安全可控。
48.设挂载电池1的额定工作电流是c，当电池传感器32检测挂载电池1的电流值大于2c或挂载电池1的工作温度超过60℃时，电池释放控制芯片31判定挂载电池1异常，电池释放控制芯片31控制电控开关5断开，此时无人机本体100的内部电池单独供电，同时电池释放控制芯片31执行电池释放步骤。
49.当挂载电池1工作电流大于额定工作电流的两倍时，或者工作温度超过60℃时，电池释放控制芯片31即可判定挂载电池1异常，此时电池释放控制芯片31立即控制电控开关5断开，避免挂载电池1继续工作导致的高温甚至自燃等安全风险的发生。
50.本发明实施例一种可释放的无人机电池及其控制方法的实施原理为：在某型号无人机在执行地震灾区远距离紧急航拍任务时，时间就是生命，在携带0挂载电池1满足航程情况下，救灾指挥部的任务就是以最快的速度赶赴灾区航拍视频，便于救灾指挥部第一时间了解灾区的情况；挂载电池1可增加的续航里程为100公里，额定工作电压是51.8v，额定工作电流为c，最高工作温度为60℃；无人机本体100内部电池还可飞行50公里，无人机地面控制站102通过卫星与无人机本体100的飞控系统101实现远距离的无线通信，在无人机本体100飞行过程中，电池传感
器32实时检测挂载电池1的工作电压、电流及温度值，当无人机本体100飞行了95公里时，电池释放控制芯片31接收到挂载电池1的工作电压为41.32，低于额定工作电压51.8v的80%，则电池释放控制芯片31判定挂载电池1处于低电量工作状态，此时需要片释放挂载电池1，电池释放控制芯片31通过飞控系统101向无人机地面控制站102发出释放挂载电池1的信号请求信号及电量过低状态信息，工作人员在判定无人机本体1此时正处于灾区外围的一个大型水库的水面上空，经过迅速研判认为可以释放挂载电池1，无人机地面控制站102通过飞控系统101向电池释放控制芯片31反馈同意信号时，电池释放控制芯片31通过电磁铁控制器24控制电磁铁22断电，挂钩部213从挂载部1001脱落，挂载电池1、挂载装置2和电池释放自动控制装置3整体被释放，完成释放动作后，无人机本体100采用内部电池供电，继续全速向灾区飞行，最终圆满完成灾区的第一时间航拍任务。
51.以上均为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。