一种电池组和无人飞行设备的制作方法

本实用新型涉及无人机电源系统技术领域，尤其涉及一种电池组和无人飞行设备。

背景技术：

无人机或航模目前广泛使用的动力分为两种，一种是电池驱动电动机，另一种是燃油发动机。第二种方式中，控制系统、机载设备等也需要稳定的电源系统，一般也采用电池供电。市面上绝大多数的电池都采用聚合物锂电池。聚合物锂电池具有外形塑造灵活，体积利用率高，内阻小，充放电电流大，容量高等优势。

然而，其缺点也不容忽视：价格高，能量密度仍不够高，不耐冲击或挤压等，使得无人机及航模的载荷和续航无法得到提升。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种电池组和无人飞行设备，以解决现有的无人机或航模的电池组价格高和能量密度不高的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种电池组，包括：

至少一条电能输出支路，所述电能输出支路包括至少一个单体18650电池；

各所述电能输出支路并联连接；

每条所述电能输出支路中的至少一个单体18650电池串联连接。

第二方面，本实用新型还提供了一种无人飞行设备，包括本实用新型任意实施例提供的电池组。

本实用新型提供的一种电池组和使用该电池组供电的无人飞行设备，电池组包括至少一条电能输出支路，所述电能输出支路包括至少一个单体18650电池；各所述电能输出支路并联连接；每条所述电能输出支路中的至少一个单体18650电池串联连接。本实用新型中无人飞行设备采用单体18650电池串并联构成电池组，解决现有的无人飞行设备的电池组价格高和能量密度不高的问题，增加了无人飞行设备的电池组的能量密度，使得无人飞行设备的载荷和续航得到提升，且因18650电池组的能量密度高，使得整个电池组重量和体积减小，价格降低。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的一种电池组内部结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1为本实用新型实施例提供的一种电池组内部结构图，本实用新型实施例提供一种电池组，应用于无人飞行设备上，参考图1，包括：至少一条电能输出支路11，电能输出支路11包括至少一个单体18650电池(图1中的A11～Amn)；各电能输出支路11并联连接；每条电能输出支路11中的至少一个单体18650电池串联连接。如图1所示，每条电能输出支路11包含有n个单体18650电池，有m条电能输出支路11，则第一条电能输出支路11中串联的单体18650电池有电池A11、电池A12，直至电池A1n，第m条电能输出支路11中串联的单体18650电池有电池Am1、电池Am2，直至电池Amn。

现有的无人飞行设备，例如无人机等，使用的供电电池大多数为聚合物锂电池，因为其价格高，能量密度不够高，不耐冲击或挤压，使得无人飞行设备无法在载荷和续航等方面进行提升。

而随着技术的进步，动力型的18650电池的各项指标也逐步提高，单节18650电池容量最高已经达3400mAh，持续放电电流达30A，瞬时电流达60A。此外，相比聚合物锂电池，同等容量的动力型18650电池重量减小25％-30％，体积减小10％以上，价格降低40％左右。从而使得以18650电池组成无人机或航模的电源系统成为可能。本实施例中的电池组由多个单体18650电池进行串并联的组合，完全满足各种级别的无人机或航模使用，有效的提高了能量密度，降低了电池组的价格，既可以驱动无人飞行设备的电动机，同时也可以给控制系统、机载设备供电。此外，并联的电能输出支路能够降低电池内阻，防止单体电池温升超标，提升无人机或航模的使用安全性。

一般的，上述电池组中包含大约1000～2000个单体18650电池，用于满足无人飞行设备的各项能量需求。

本实用新型提供的电池组包括至少一条电能输出支路，所述电能输出支路包括至少一个单体18650电池；各所述电能输出支路并联连接；每条所述电能输出支路中的至少一个单体18650电池串联连接。本实用新型中无人飞行设备采用单体18650电池串并联构成电池组，解决现有的无人飞行设备的电池组价格高和能量密度不高的问题，增加了无人飞行设备的电池组的能量密度，使得无人飞行设备的载荷和续航得到提升，且因18650电池组的能量密度高，使得整个电池组重量和体积减小，价格降低。

在上述实施例的基础上，可选的，参考图1，电池组还包括：电压信号采集点，设置在相邻两个单体18650电池之间(图1中的B11～Bm(n-1))，以及电能输出支路11上的两个最外端处(图1中的B0和Bn)；

电压检测模块12，与各所述电压信号采集点连接，用于获取每两个所述单体18650电池之间的电压值和电池组总电压。

电压检测模块12通过电压信号采集点B0和Bn能够获取电池组总电压，从而检测电池组的总电压和无人飞行设备整机所需要的电压是否匹配，通过电压信号采集点B11～Bm(n-1)，可获取每条电能输出支路上相邻两个单体18650电池之间的电压值，从而对电池组中每个单体18650电池的工作电压进行获取，便于及时地发现供电异常或损坏的单体18650电池。

示例性的，参考图1，若图中的电池A12发生了断路故障，则电压检测模块12测得电压信号采集点B11和电压信号采集点B12的电压值分别与电压信号采集点B0和电压信号采集点Bn的电压值相同，由此特征可判断出电池A12存在断路故障。

可选的，所述电池组中的所述单体18650电池为可拆卸的。

由上述可知，通过电压检测模块可以对电池组内各单体18650电池进行实时监测，可随时发现存在异常或被损坏的单体18650电池，所以可将电池组中的单体18650电池设置为可拆卸的，在检测到单体18650电池出现故障后，用户随时可将出现故障的单体18650电池拆卸下来，再装入一个完好的单体18650电池，则该电池组可继续被使用。

当电池组中部分单体18650电池损坏时，只需更换坏掉的单体18650电池即可，不必像现有的电池组一样将整个电池组废弃，延长了电池组的使用寿命，且节省了资源。

可选的，所述电能输出支路的数量为两条以上。

参考图1，电能输出支路11的条数优选为两条以上，若电池组中电能输出支路11仅有一条，若电能输出支路11中某个单体18650电池损坏了，则整个电池组无法供电。若单体18650电池在无人飞行设备未飞行时刻损坏还可以及时对单体18650电池进行更换，但是若单体18650电池在无人飞行设备飞行中损坏了，电池组会在飞行过程中停止供电，则无人飞行设备会被摔落，并且很容易被损毁。所以电能输出支路11可设置两条或者两条以上，即使单体18650电池在无人飞行设备飞行中出现异常，电池组也不会断电，动力输出也不会中断，无人飞行设备有充足的时间进行降落，或者可在飞行任务完成后再进行降落，对无人飞行设备起到了很好的保护作用。

所述电压检测模块具体用于以设定频率对各个电压信号采集点进行电压信号的采集。

电压检测模块每隔相同一段时间对各个电压信号采集点进行电压信号的采集。示例性的，电压检测模块每隔2分钟对各个电压信号采集点进行电压信号的采集。

可选的，电压检测模块具体用于获取并存储所述电压值和电池组总电压，并在接收到故障检测请求时提供所述电压值和电池组总电压，以对所述电池组进行故障检测。

电压检测模块在获取单体18650电池之间的电压值和电池组总电压的同时，对测得的电压值按时间顺序进行存储，以备事后接收到故障检测请求时提供所述电压值和电池组总电压。示例性的，无人飞行设备在飞行过程中，电压检测模块检测并存储电池组中各单体18650电池之间的电压值和电池组总电压，在飞行中若存在单体18650电池出现异常，则电压检测模块对其异常电压值进行存储；在无人飞行设备飞行结束后，接收到用户的故障检测请求，则电压检测模块输出存储的各个电压值，便于用户锁定存在异常的单体18650电池，并对其进行更换。例如，参考图1，在电压检测模块的记录中，无人飞行设备在飞行中某个时刻后，若电压信号采集点B12和电压信号采集点B13的电压值相同，则说明电池A13发生了短路故障，用户将电池A13进行更换即可。

可选的，所述单体18650电池电压值为3.7V，容量为2500mAh。

18650电池单节电压3.7V，容量按2500mAh计。通过增加每条电能输出支路的电池数n，可以得到1S，2S，3S，4S，5S，6S，12S等输出电压，完全匹配目前通用的聚合物锂电池的输出电压。通过增加电能输出支路数m，可以得到2500mAh，5000mAh，7500mAh，10000mAh等电池组总容量，和目前通用的聚合物锂电池容量相当。相比传统的聚合物锂电池，该电池组重量轻、体积小，且采购成本大大降低。同时使用更换成本也较低。

根据单体18650电池的电压值和容量值，以及无人飞行设备的用电需求，用户可自主进行合适容量的电池组的组装。

例如，参考图1，电池组由第一电能输出支路、第二电能输出支路、第三电能输出支路、第m(m＝1，2，3，……)电能输出支路并联组成；每条电能输出支路的组成相同。

所述第m(m＝1，2，3，……)电能输出支路由18650电池Am1、电池Am2、电池Am3、电池Amn(n＝1，2，3，……)串联组成，每两个相邻的单体18650电池间连接有电压信号采集点Bm1，Bm2，Bm3，……，Bm(n-1)；最外端有总电压信号采集点B0和Bn；所述电压信号采集点通过引线接到电压检测模块；

首先，在确定了无人飞行设备整机所需的电压U后，用电压值U除以单体18650电池电压值3.7V，能确定每条电能输出支路的单体18650电池数n；在确定了整机功率P和续航时间T之后，用总功率P和续航时间T相乘，得到需要的总能量值Q，使用总能量值Q除以总电压U，得到需要的总的电池容量，使用总的电池容量除以单体18650电池容量，得到并联的电能输出支路数m。

在上述设计中，需要考虑飞行中的平均放电电流和瞬间放电电流，确保输出功率足以应对机动和紧急情况，保证无人飞行设备的稳定和安全。

一般情况下，在无人飞行设备飞行结束后，可以读取电压检测模块内存储的电压信息，对信息异常的单体18650电池进行检测，修复或更换。

本实用新型实施例还提供了一种无人飞行设备，包括本实用新型任意实施例提供的电池组。

可选的，无人飞行设备为无人机或航模。上述电池组可使无人机或者航模重量减轻，续航时间增加，便于用户使用无人机搜集信息或者使用航模进行航空系统的研究。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。