无人机用电池控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机领域，尤其是涉及一种具有电池控制功能的无人机用电池控制系统。


背景技术：

2.现有无人机用电池控制系统，大多分为主控模块，各机翼上舵机控制模块，所述舵机模块均与主控模块连接，实现舵机的电驱动以及驱动控制。无人机上安装的可拆卸电池需要安装到位后，实现与无人机对应接口连接，实现对无人机的供电，无控制系统实现对无人机电池的实时控制，如：中国专利文献cn114524105a所公开的一种无人机动态起降装置及起降方法。
3.现有技术中存在未对无人机用电池进行实时控制的结构，也并未实现对无人机上每个电池进行独立控制，直接影响无人机飞行续航能力等；因此，如何制造出一种针对于无人机上任一电池进行实时控制系统是本领域技术人员需要解决的技术问题之一。


技术实现要素：

4.为解决上述现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种具有电池控制功能的无人机用电池控制系统，该系统能够实现对每个电池的独立控制，达到电池热更换的目的。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种无人机用电池控制系统，其包括主控模块、电池控制模块及电池，其中：
7.所述电池通过电池控制模块与无人机串联，电池控制模块由两个串联的控制体组成，每个所述控制体具有mos管组及控制端，所述mos管组通过控制端与主控模块连接，以控制mos管组的开启或关闭；
8.两个或两个以上的所述电池并联设置；
9.所述主控模块分别与供电模块及通讯模块连接。
10.进一步优选的：两个或两个以上的所述电池通过电池接口并联设置。
11.进一步优选的：两个或两个以上的所述电池控制模块通过同一电源接口与无人机连接。
12.进一步优选的：每个所述控制体包括mos驱动电路及所述mos管组，其中：
13.所述控制端位于所述mos驱动电路上，并与主控模块连接；
14.所述mos管组与mos驱动电路连接。
15.进一步优选的：所述mos管组由至少一个mos管组成。
16.进一步优选的：所述mos管组由一个mos管组成，两个控制体串联为两个mos管的源极串联；
17.一个所述mos管的漏极与无人机串联，另一所述mos管的漏极与电池串联；每个所述mos管的栅极与mos驱动电路连接。
18.进一步优选的：所述mos管组由两个或两个以上mos管组成，两个或两个以上mos管并联设置；
19.两个控制体串联为两个所述mos管组的源极串联：
20.一个所述mos管组中任一mos管的漏极与无人机串联，另一所述mos管组中任一mos管的漏极与电池串联；每个所述mos管的栅极与mos驱动电路连接。
21.进一步优选的：所述mos驱动电路包括第一电阻、第二电阻、第三电机、半导体三极管，其中：
22.所述控制端串联第一电阻及第二电阻，第一电阻及第二电阻并联设置，第一电阻接地，第二电阻与半导体三极管的基极串联，该半导体三极管的发射极接地，半导体三极管的集电极与mos管的栅极串联，该半导体三极管的集电极串联第三电阻，第三电阻接入+5v电压。
23.进一步优选的：所述通讯模块为can总线模块，其包括相互连接的can驱动部及can接口部。
24.进一步优选的：所述供电模块为3.3v电源。
25.采用上述技术方案后，本实用新型与背景技术相比，具有如下优点：
26.1、本实用新型增设电池控制模块，电池通过所述电池控制模块与无人机串联，所述电池控制模块还连接主控模块，实现对无人机上电池的独立控制，还可以通过主控模块向电池控制模块发射控制命令，实现对电池的实时控制；
27.2、本实用新型中每个电池通过相应的电池控制模块与无人机的同一电源接口连接，实现多电池之间相互并联设置，并配合所述电池控制模块实现对任一电池的实时控制；
28.3、本实用新型中电池控制装置包括两个串联的控制体，每个所述控制体包括mos管组及mos驱动电路，所述mos驱动电路连接主控模块，且控制mos管组开启或关闭，实现对两个mos管组的分别控制，进而实现对每块电池的热更换，同时还能有效避免高压电池对低压电池的充电，避免电池发热，鼓包甚至燃烧等风险。
附图说明
29.图1是本实用新型实施例中所述无人机用电池控制系统的结构图；
30.图2是本实用新型实施例中所述主控模块的电路图；
31.图3是本实用新型实施例中所述供电模块的电路图；
32.图4是本实用新型实施例中所述通讯模块中can驱动部的电路图；
33.图5是本实用新型实施例中所述通讯模块中can接口部的电路图；
34.图6是本实用新型实施例中所述电池控制模块的电路图；
35.图7是本实用新型实施例中所述mos管组由两个或两个以上的mos管组成的电路图；
36.图8是本实用新型实施例中所述电池接口的电路图；
37.图9是本实用新型实施例中所述电源接口的电路图；
38.图10是本实用新型实施例中所述5v电源的电路图。
具体实施方式
39.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.在本实用新型中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示本实用新型的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.实施例
42.如图1所示，一种无人机用电池控制系统，其包括主控模块、电池控制模块及电池。
43.如图1所示，所述主控模块连接供电模块，所述供电模块为3.3v电源，用于对主控模块供电，主控模块还连接通讯模块，用于数据通讯，通讯模块为can总线模块，其包括相互连接的can驱动部及can接口部。
44.如图1及图3所示，所述3.3v电源包括控制芯片u1，所述控制芯片u1的vin接口接入+5v电压，两个vout接口串联，一个vout接口串接电容c2、c3后接地，gnd/ad接口接地，所述vin接口接电容c1后接地；
45.如图1及图2所示，所述主控模块为单片机模块，其包括控制芯片u3.1及u3.2，控制芯片u3.2的vbat接口、vdd接口、vdda接口均与接入3.3v电源，vss接口、vssa接口接接地；
46.如图1、图2、图4及图5所示，can驱动部的具体电路：控制芯片u4的d接口与控制芯片u3.1的pa13接口连接，控制芯片u4的r接口与控制芯片u3.1的pa12接口连接，控制芯片u4的canh接口与canl接口串联电阻r15，nc接口串联电阻r17后接地，vcc接口与gnd接口之间串联电容c6，vcc接口接入3.3v电压，gnd接口接地；控制芯片u5的d接口与控制芯片u3.1的pb13接口连接，控制芯片u5的r接口与控制芯片u3.1的pb12接口连接，控制芯片u5的canh接口与canl接口串联电阻r16，nc接口串联电阻r18后接地，vcc接口与gnd接口之间串联电容c7，vcc接口接入3.3v电压，gnd接口接地；
47.如图1、图2、图4及图5所示，can接口部的具体电路：所述can接口的数量为三个，分别为cn2、cn5及cn8；所述cn8的1接口及2接口均接地，3接口与控制芯片u4的canl接口连接，4接口与控制芯片u4的canh接口连接，5接口及6接口接入5v电压，7接口及8接口分别接地；所述cn2的1接口接地，2接口与控制芯片u5的canl接口连接，3接口与控制芯片u5的canh接口连接，4接口串联电阻r20后接入3.3v电压，5接口串联电阻r21后接入3.3v电压，7接口及8接口分别接地；所述cn5的1接口接地，2接口与控制芯片u5的canl接口连接，3接口与控制芯片u5的canh接口连接，4接口串联电阻r22后接入3.3v电压，5接口串联电阻r23后接入3.3v电压，7接口及8接口分别接地；
48.如图1、图2及图6所示，所述电池通过电池控制模块与无人机串联，电池控制具有两个串联的控制体，每个所述控制体均通过控制端与主控模块连接，以接收控制命令；两个或两个以上的所述电池串联设置。
49.如图6所示，每个所述控制体包括相互连接的mos管组及mos驱动电路，所述mos驱动电路具有控制端。
50.如图6所示，每个所述mos管组由一个mos管q构成，两个控制体串联为两个所述mos
管q的源极串联。具体的说：两个mos管组串联，也就是两个mos管q串联，即：所述两个mos管q的源极串联，一个所述mos管q的漏极与无人机串联，另一所述mos管q的漏极与电池串联；每个所述mos管的栅极与mos驱动电路连接。
51.如图7所示，每个所述mos管组由两个或两个以上mos管构成，两个或两个以上mos管q并联设置，两个控制体串联为两个所述mos管组的源极串联；具体的说：两个mos管组串联，即：所述两个mos管组的源极串联，一个所述mos管组中任一mos管q的漏极与无人机串联，另一所述mos管组中任一mos管q的漏极与电池串联，每个所述mos管的栅极与mos驱动电路连接。需要说明的是：当mos管组由两个或两个以上mos管构成时，提高电流负载能力；但在实际使用时，所述mos管q的数量是根据实际电流情况进行设定，当然越多数量的mos管并联设置能够负载更大电流。
52.如图2及图6所示，每个所述mos管的栅极与mos驱动电路连接，所述mos驱动电路的控制端与主控模块连接，以控制mos管组的开启或关闭，实现该mos管的开启或关闭；所述mos驱动电路的具体结构为：控制芯片的控制信号发射接口ctl串联第一电阻r及第二电阻r，所述第一电阻r及第二电阻r并联设置，第一电阻r接地，第二电阻r与半导体三极管的基极串联，该半导体三极管的发射极接地，半导体三极管的集电极与mos管q的栅极串联，该半导体三极管的集电极还串联第三电阻r，第三电阻r串联+5v电压。
53.如图6所示，每个所述mos管q的漏极及源极之间串联寄生二极管，形成单向电流供给的结构；两个并联mos管组中mos管q中的寄生二极管的单向电流供给方向相反。
54.如图6所示，在以下阐述的技术方案中，电池数量为两个，且两块电池并联设置（即：无人机上内嵌两块电池，每块电池串联电池控装置与无人机连接，且两块电池并联设置）；另，所述电池控装置中mos管组由一个mos管q构成，为例进行说明。
55.需要说明的是：如图6及图8所示，两个电池分别通过电池接口并联设置，两个电池通过同一个电源接口与无人机串联，实现对无人机的供电。具体的说：两个电池1及电池2通过电池接口并联设置，所述电池1具有bat1+及bat1-，bat1+及bat1-分别与电池接口cn3的1接口及2接口连接，所述电池2具有bat2+及bat2-，bat2+及bat2分别与电池接口cn4的1接口及2接口连接；所述cn3的2接口与cn4的2接口串联。
56.结合图6、图8及图9所示，电池1的bat1+串联mos管q5及mos管q1后与电源接口连接，电池bat2+串联mos管q6及mos管q2后与电源接口连接；所述电源接口的数量有且只有一个，开设于无人机电池安装位处或其附近，实现与电池的便捷连接；所述电源接口cn6的1接口与mos管q1及mos管q2连接，2接口接地。
57.需要说明的是：mos管q1对应控制端ctl1，mos管q2对应控制端ctl3，mos管q5对应控制端ctl2，mos管q6对应控制端ctl4；所述控制端ctl1、控制端ctl2、控制端ctl3、控制端ctl4分别与主控模块中控制芯片u3.1的pc0、pc1、pc2、pc3连接。
58.如图10所示，上述的5v电压由5v电源提供，所述5v电源包括控制芯片u2，控制芯片u2的vin-接口接地，vin+接口与en接口串联后接地，vout-接口接地，vout+接口接入5v电压。
59.结合图1、图2、图6所示，主控模块发射关闭命名，并将关闭命令通过u3.1的pc0、pc1、pc2、pc3的四个接口，及控制端控制端ctl1、控制端ctl2、控制端ctl3、控制端ctl4对mos管q1、mos管q5及mos管q2及mos管q6分别关闭控制，进入关闭状态；也就是电池1及电池2
均处于关闭状态下，电池1及电池2不对无人机进行供电，此时无人机也处于关闭状态下。
60.结合图1、图2、图6所示，主控模块发射关闭及开启命名，并将关闭及开启命令通过u3.1的pc0、pc1、pc2、pc3的四个接口，及控制端控制端ctl1、控制端ctl2、控制端ctl3、控制端ctl4对mos管q1、mos管q5及mos管q2及mos管q6分别关闭及关闭控制，进入半开启状态。也就是说：所述电池串联的两个mos管组中与无人机串联的mos管模组关闭，与电池串联mos管开启，形成半开启状态；实现电池1或电池2均处于半开启状态，即：所述mos管q1及mos管q2处于关闭状态，而mos管q5及mos管q6处于开启状态；电池1通过导通的mos管q5以及mos管q1中寄生二极管向无人机供电，电池2通过导通的mos管q6及mos管q2中寄生二极管向无人机供电，达到，同时电池1、2通过向无人机供电；
61.结合图1、图2、图6所示，主控模块发射开启命名，并将开启命令通过u3.1的pc0、pc1、pc2、pc3的四个接口，及控制端控制端ctl1、控制端ctl2、控制端ctl3、控制端ctl4对mos管q1、mos管q5及mos管q2及mos管q6分别开启控制，全开启状态时；具体的说：所述mos管q1、mos管q5及mos管q32、mos管q6均处于开启状态，也就是电池1及电池2处于全开启状态下，电池1及电池2分别对无人机进行供电。
62.结合图1、图2、图6所示，当电池1及电池2电压不一致，电池1的电压高于电池2的电压，对应电池1的电池控装置处于全开启状态，即：电池1中两个mos管q1及mos管q5均处于开启状态，对应电池2的电池控装置处于半开启状态，即：电池2中一个mos管q2处于关闭状态，而另一mos管q6均处于开启状态；此状态下，电池1的电流被截断在mos管q2中的寄生二极管处，从而有效避免高压电池对低压电池的充电，确保电池1及电池2对无人机的供电。
63.结合图1、图2、图6所示，对应电池1或/和电池2的电池控装置均处于关闭状态下时，可以对电池进行拆卸更换或热更换；对应电池1和电池2的电池控装置均处于全开启状态下时，因电池1及电池2并联设置，当然能实现在无人机不断电情况下进行电池热更换的目的；需要说明的是：对应电池1或/和电池2的电池控装置处于半开启状态，也能实现对电池的热更换，具体操作如下：
64.情况一，因电池1或电池2因电量不足，进而对应的电池控装置处于半开启状态，此时电池2或电池1足电量，对应电池控装置处于全开启状态；
65.首先，将处于全开启状态下电池2或电池1的电池控装置调整为半开启状态下，即：将mos管q1或mos管q5调整为关闭状态，此时，达到了对应两块电池的电池控装置均处于半开启状态；其次，原始处于半开启状态下的电池电池1或电池2的均调整为关闭状态，以将对应电池拆卸，并更换电池（更换后的电池呈满电量状态或足电量状态），将更换后新电池对应的电池控装置调整为半开启状态；最后，将两个处于半开启状态下的调整为全开启状态，对无人机进行供电。
66.情况二，因电池1及电池2因电量不足，两电池控装置均处于半开启状态；
67.首先，关闭电池1或电池2的电池控装置，以将关闭电池控装置的对应电池拆卸，并更换为满电量的电池，将更换后新电池对应的控制体中两个mos管调整为半开启状态；其次，对电池2或电池1重复上述步骤，继续更换电池（更换后的电池呈满电量状态或足电量状态），将更换后新电池对应的电池控装置调整为半开启状态；最后，将两个处于半开启状态下的电池控装置调整为全开启状态，对无人机进行供电。
68.综上，本方案可在无需关闭无人机，即：无需重启无人机，即可实现无人机电池的
热更换的目的，上述电池的热更换在至少两块电池并联设置的状态下，至少有一个电池向无人机供电，且无人机处于开启状态，同时能将其余电池拆卸并更换、安装。
69.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。