[實用新型]一種系留無人機的電池管理系統

有效

• 申請號: 201821569648.0
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN208862598U
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 黃貴松
• 申請（專利權）人: 上海鈞功電子科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 姚迎新

本實用新型公開了一種系留無人機的電池管理系統，包括主電源變換器、后備電池、電流檢測電路、電流基準及反饋控制電路和電壓設置電路；所述主電源變換器與所述后備電池并聯連接至負載兩端；所述后備電池的負極連接有電流檢測電路，所述電流檢測電路與所述電流基準及反饋控制電路連接，所述電流基準及反饋控制電路與所述電壓設置電路連接，所述電壓設置電路的輸出端連接至所述主電源變換器的控制端口。采用本方案不僅能夠避免主電源變換器頻繁向備用電池充電，延長備用電池的使用壽命，而且不會產生額外的線路損耗，也不需要加入額外的電路來吸收反電動勢的能量，對于電池的充放電管理更加高效和安全。

技術領域

本實用新型涉及電池管理技術領域，特別涉及一種系留無人機的電池管理系統。

背景技術

系留無人機的供電是由地面電源通過輸電電纜向機載設備提供，可以實現無人機長時間懸停在空中，懸停時間可長達幾個小時甚至幾十個小時。作為后備方案的考慮，通常在無人機上也需要一個小型的動力電池，以便在地面電源意外斷電，或者供電系統出現故障的情況下，把無人機安全降落下來。為了減輕無人機的重量，這個后備動力電池的容量在保證無人機降落飛行的情況下盡量選用有限的容量，在正常飛行的時候，需要避免動力電池放電，只有在地面電源故障時，才允許它介入供電。同時由于主電源變換器的電流比較大，也需要避免主電源變換器頻繁向電池充電，這就需要一個電池的管理方案來維護電池的工作，延長電池的使用壽命。

針對上述問題，可供參考的現有方案有以下兩種：

一種方案是采用開關切換，正常工作時由主電源變換器提供電能，主電源變換器故障后通過繼電器或電子開關把后備電池切入供電，這種方案可以完全避免電池誤放電和頻繁充電，但需要引入切換開關，增加了系統的重量，也降低了系統的可靠性。

另一種方案是現在比較常見的解決方案：將電池串聯一個二極管再與主電源變換器并聯，這樣由于二極管的阻擋作用可以避免電池被頻繁充電，但二極管的引入會增加了線路的損耗。

以上兩種方案電池都不是直接連接在無人機的用電設備上，如果無人機的用電設備產生反電動勢，需要有專門的電路來吸收這個反電動勢的能量，否者輸出總線的電壓會被抬升引起器件的損壞，所以比較有吸引力的方案還是需要把電池直接并聯在無人機用電負載上，這樣可以利用電池來吸收反電動勢的能量。

因此，急需設計一套新的電源管理系統，來完美解決上述問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：在主電源變換器、電池與用電負載直接并聯的情況下，如何對電池進行有效的充放電管理，以達到維持電池后備電量以及維護電池壽命的目的。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種系留無人機的電池管理系統，包括主電源變換器、后備電池、電流檢測電路、電流基準及反饋控制電路和電壓設置電路；所述主電源變換器與所述后備電池并聯連接至負載兩端；所述后備電池的正極與所述主電源變換器的正極相連，所述后備電池的負極與所述主電源變換器的負極相連；所述主電源變換器帶有一可以接受外部電壓信號的控制端口,且可以對輸出電壓Vo進行一定范圍的微調；所述電流檢測電路接入至所述后備電池的電路回路中，檢測流經所述后備電池的電流Ib，得到一電壓信號Vb；所述電壓信號Vb被送入所述電流基準及反饋控制電路，所述電流基準及反饋控制電路根據所述電壓信號Vb與電流基準的相對大小比較得到一個電壓控制信號Vc，所述電壓控制信號Vc再被送入所述電壓設置電路，得到一個整定的電壓控制信號Vs，所述電壓控制信號 Vs接入所述主電源變換器的控制端口，并控制所述主電源變換器輸出電壓Vo,進而控制所述電流Ib的大小，構成一個負反饋控制回路。

進一步，所述電流檢測電路包括一用于獲得所述電流Ib的取樣電阻和一可將電流信號放大固定倍數的運算放大器，且流出電池負極的電流方向為電流正方向，正方向的電流產生的電壓信號為Vb。