一种动力电池组组件及无人驾驶飞行器的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池领域，尤其涉及一种动力电池组组件及无人驾驶飞行器。


背景技术：

2.目前，无人机的应用日益广泛，可以应用于空中拍照、摄像以及一般的物流运输。
3.但现有的无人驾驶飞行器一般是采用电池组组件来给设备进行供电，但如果对电池组组件缺乏必要的管理和保护，将可能会使电池组组件中的电芯出现故障，会造成无人驾驶飞行器失去动力，导致坠毁。
4.所以，需要提供一种新的无人驾驶飞行器的动力电池组组件，以便对电池组组件进行必要的管理和保护，满足无人驾驶飞行器的安全需求。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例在于提供一种动力电池组组件及无人驾驶飞行器，旨在解决目前对无人驾驶飞行器的电池组组件缺乏必要的管理和保护造成电池组组件出现故障无法为飞行器提供安全的动力电源的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型第一方面实施例提供一种动力电池组组件，所述动力电池组组件应用于无人驾驶飞行器，所述动力电池组组件包括：电池模组、电池管理单元和电源保护装置；其中：
7.所述电池模组为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源；
8.所述电池管理单元与所述电池模组电性连接，用于对所述电池模组进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组的信息；
9.所述电源保护装置分别与所述电池模组和所述电池管理单元电性连接，用于对所述电池模组和所述电池管理单元进行控制和保护。
10.可选地，所述电池模组的正极导线通过所述电源保护装置与正极汇流母排电性连接，所述电池模组的负极导线直接与负极汇流母排电性连接。
11.可选地，所述电池模组内部包括若干个电芯，每个所述电芯之间采用隔离单元进行隔离后，再采用包装单元进行包装后得到所述电池模组。
12.可选地，所述隔离单元包括铝板和泡棉，所述包装单元包括醋酸胶带和u型铝板。
13.可选地，所述电池模组使用可充电锂离子电池作为所述电池模组的电芯。
14.可选地，所述电源保护装置包括接触器、电流传感器和保险丝；其中，所述接触器和所述保险丝采用导电铜条直接串联，所述导电铜条穿过所述电流传感器内部的孔径，但不与所述电流传感器直接接触。
15.可选地，所述电池管理单元与所述触器电性连接，所述电池管理单元控制所述接触器的通断。
16.可选地，所述接触器采用高压陶瓷密封直流接触器，所述电流传感器采用霍尔电
流传感器。
17.可选地，所述电池管理单元包括can通信电路、接触器控制与反馈电路、电流采集电路、电芯信息采集与均衡电路、隔离电源、处理器和存储器；其中：所述can通信电路与所述处理器电性连接，所述接触器控制与反馈电路分别与所述处理器和所述接触器电性连接，所述电流采集电路与所述电流传感器电性连接，所述电芯信息采集与均衡电路分别与所述处理器和所述电池模组电性连接，所述隔离电源分别与所述can通信电路、接触器控制与反馈电路和处理器电性连接，所述存储器与所述处理器进行电性连接。
18.相应地，本实用新型第二方面实施例提供一种无人驾驶飞行器，所述无人驾驶飞行器包括本实用新型第一方面实施例所述的动力电池组组件。
19.与现有技术相比较，本实用新型实施例提供的一种动力电池组组件及无人驾驶飞行器，通过提供一种动力电池组组件，所述动力电池组组件包括：电池模组、电池管理单元和电源保护装置；其中，所述电池模组为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源；所述电池管理单元与所述电池模组电性连接，用于对所述电池模组进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组的信息；所述电源保护装置分别与所述电池模组和所述电池管理单元电性连接，用于对所述电池模组和所述电池管理单元进行控制和保护。从而可以对电池组组件进行必要的管理和保护，提高电池组组件的安全性能，避免电池组组件中的电芯出现故障，满足无人驾驶飞行器的安全需求。可以解决目前对无人驾驶飞行器的电池组组件缺乏必要的管理和保护造成电池组组件出现故障无法为飞行器提供安全的动力电源的问题。
附图说明
20.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
21.图1是本实用新型提供的一种动力电池组组件的结构示意图；
22.图2是本实用新型提供的一种动力电池组组件的详细结构示意图；
23.图3是本实用新型提供的一种动力电池组组件中电池管理单元的结构示意图；
24.图4是本实用新型提供的一种无人驾驶飞行器的结构示意图。
具体实施方式
25.为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
28.在一个实施例中，如图1所示，本实用新型提供一种动力电池组组件，所述动力电池组组件1应用于无人驾驶飞行器，所述动力电池组组件1包括：电池模组11、电池管理单元(battery manage unit，bmu)12和电源保护装置13；其中：
29.所述电池模组11为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源；
30.所述电池管理单元12，与所述电池模组11电性连接，用于对所述电池模组11进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组11的信息；
31.所述电源保护装置13，分别与所述电池模组11和所述电池管理单元12电性连接，用于对所述电池模组11和所述电池管理单元12进行控制和保护。
32.在本实施例中，通过提供一种动力电池组组件，所述动力电池组组件包括：电池模组、电池管理单元和电源保护装置；其中，所述电池模组为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源；所述电池管理单元与所述电池模组电性连接，用于对所述电池模组进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组的信息；所述电源保护装置分别与所述电池模组和所述电池管理单元电性连接，用于对所述电池模组和所述电池管理单元进行控制和保护。从而可以对电池组组件进行必要的管理和保护，提高电池组组件的安全性能，避免电池组组件中的电芯出现故障，满足无人驾驶飞行器的安全需求。可以解决目前对无人驾驶飞行器的电池组组件缺乏必要的管理和保护造成电池组组件出现故障无法为飞行器提供安全的动力电源的问题。
33.在一个实施例中，所述电池模组11为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源。
34.具体地，所述电池模组11是为无人驾驶航空器提供储存电能的装置，所述电池模组11的正极导线通过所述电源保护装置13与正极汇流母排电性连接，所述电池模组11的负极导线直接与负极汇流母排电性连接。其中，所述电池模组的正极和负极电源线使用耐高温阻燃硅胶编织线，电压检测线采用铁氟龙线，可以满足电线过流能力的需求。
35.所述电池模组内部包括若干个电芯，每个所述电芯之间采用隔离单元进行隔离后，再采用包装单元进行包装后最终得到所述电池模组。其中，所述隔离单元包括铝板和泡棉，所述包装单元包括醋酸胶带和u型铝板。即每个所述电芯之间通过粘贴铝板和泡棉后再使用醋酸胶带和u型铝板包装最终得到所述电池模组。
36.所述电池模组11内温度和所述电池模组11内的所有电芯的电压由独立的所述电池管理单元12进行监控。
37.作为一个可选的实施例，由于锂离子电池具有能量密度高、安全、环保、高循环寿命等特性，所以，本实施例中，所述电池模组11优先使用可充电锂离子电池作为所述电池模组的电芯。
38.在一个实施例中，所述电源保护装置13，分别与所述电池模组11和所述电池管理
单元12电性连接，用于对所述电池模组11和所述电池管理单元12进行控制和保护。
39.具体地，如图2所示，所述电源保护装置13为电池保护系统的执行机构。所述电源保护装置13包括接触器131、电流传感器132和保险丝133；其中，所述接触器131和所述保险丝133采用导电铜条直接串联，其中所述导电铜条穿过所述电流传感器132内部的孔径，但不与所述电流传感器132直接接触。
40.所述接触器131采用高压陶瓷和高效线圈密封，其中，采用陶瓷焊接可承受工作温度高，采用高效线圈可在极低功耗下保持激励状态。
41.优选地，所述接触器131采用高压陶瓷密封直流接触器，其采用陶瓷焊接，可承受工作温度高；采用高效线圈，可在极低功耗下保持激励状态；其主要工作电压范围为12-750vdc，额定工作电流为250a，最大切断电流为1600a@1s，寿命为10000次(@120v，110a)。
42.所述电流传感器132适合用于低电压高功率的应用中测量持续或脉冲电流，并可在主次级实现电流隔离。
43.优选地，所述电流传感器132采用霍尔电流传感器，其其量程为-300
–
300a，典型测量精度为0.7％，工作范围维度为-40
–
125℃，可满足电池电流测量需求。
44.所述保险丝133用于减少短路过程中对保护对象的伤害。优选地，所述保险丝133采用150v、300a型号的快速熔断保险丝，可减少短路过程中对保护对象的伤害。
45.所述电池模组11的正极导线通过所述电源保护装置13的接触器131、电流传感器132和保险丝133与正极汇流母排电性连接。
46.所述电池管理单元12与所述触器131电性连接，所述电池管理单元12通过控制所述接触器131的通断，从而控制所述电池模组11与电机控制器连接的通断。
47.在一个实施例中，所述电池管理单元12，与所述电池模组11电性连接，用于对所述电池模组11进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组11的信息。
48.具体地，如图3所示，所述电池管理单元12包括can(controller area network，控制器局域网)通信电路121、接触器控制与反馈电路122、电流采集电路123、电芯信息采集与均衡电路124、隔离电源125、处理器126和存储器127。其中：
49.所述can通信电路121与所述处理器126电性连接，用于所述电池管理单元12之间通信、电池管理单元12和飞行控制系统通信、电池管理单元12和充电机通信。
50.具体地，所述动力电池组组件1包括两路can通信电路，分别为第二can通信电路can2和第三通信电路can3。其中，所述第二can通信电路can2定义为内部通信can总线，主要用于连接其他动力电池组组件，或者调试测试时连接上位机。所述第三can通信电路can3主要负责对外通信，可以连接飞行控制系统或者充电机或者悬空。所述第三can通信电路can3的默认状态待机状态，上电后如果接收到充电机的握手can报文，所述电池管理单元12将会激活充电控制功能，控制整架无人驾驶飞行器进行充电，直到超时未收到充电机报文，退出充电控制状态。如果从所述第三can通信电路can3接收到飞行控制系统的任意命令则激活与飞行控制系统通信的功能，向飞行控制系统发送电池信息，直到设备电停止供电。
51.在接收到飞行控制系统的唤醒命令以后，所述电池管理单元12将激活与飞行控制系统通信与放电控制功能，所述电池管理单元12将数据汇总模块收集到的数据发送到飞行控制系统，所述电池管理单元12同时接受飞行控制系统下发的命令。
52.所述接触器控制与反馈电路122分别与所述处理器126和所述接触器131电性连
接，用于根据所述处理器126的控制命令驱动所述接触器131并检测所述接触器131的反馈信号。
53.所述电流采集电路123与所述电流传感器132电性连接，用于通过所述电流传感器132采集所述电池模组11的电流。
54.所述电芯信息采集与均衡电路124分别与所述处理器126和所述电池模组11电性连接，用于根据所述处理器126的控制命令采集所述电池模组11的电芯电压、电芯温度，并在电芯之间存在较大压差时对电芯电压进行均衡。
55.具体地，所述电芯信息采集与均衡电路124采集述电池模组中每节电芯的电压，各个温度监测点的热敏电阻上的分压电压值。所述电流传感器132将电池模组的电流转换为电压信号，所述处理器按0.1s的间隔定时从所述电芯信息采集与均衡电路124读取数据，然后根据热敏电阻的电压和电流传感器的输出电压以及电路的参数计算出温度和电流，并计算电芯电压和电芯温度的最大最小值以及电芯压差等数据；如出现从所述电芯信息采集与均衡电路124读取数据失败，则统计失败次数，连续20次读取数据失败将触发通信故障报警。同时对于读取回来的数据也一直进行监测，电芯电压过高或过低，温度过高或过低都将触发报警。
56.所述电芯信息采集与均衡电路124可以根据检测到的电压和温度信息计算每一节电芯是否需要开启均衡，当电芯电压比最低电芯电压大10mv以上时标记当前电芯。同时因为均衡时存在均衡电流，为了避免均衡时在放电回路上产生的压降影响到所述电芯信息采集与均衡电路的电压采集，电压采集时必须关闭均衡。因此程序将每秒钟划分为10个0.1s的小片段。其中前两个片段用来静置，关闭均衡让所述电芯信息采集与均衡电路124的中电容电压稳定到电芯电压，第三个片段用来检测电芯电压，第四到十个片段开启所述电芯信息采集与均衡电路124对电芯进行均衡。程序上通过上述的时间划分产生一个掩码，当掩码的对应的位和电芯对应的时候打开当前电芯对应的电芯均衡通道对电芯进行均衡。
57.所述隔离电源125分别与所述can通信电路121、接触器控制与反馈电路122和处理器126电性连接，用于给所述can通信电路121、接触器控制与反馈电路122和处理器126供电。
58.所述存储器127与所述处理器126进行电性连接，用于存储所述电池模组11的数据和所述处理器126的控制命令。
59.具体地，所述存储器127每秒钟将所述电池模组11的数据打包进行存储，同时将所述处理器126的控制命令和所述电池管理单元12收到的任何命令都打包进行存储。在需要读取所述存储器127中存储的数据时可用上位机从bmscan上进行读取。
60.基于同一构思，在一个实施例中，如图4所示，本实用新型提供一种无人驾驶飞行器100，所述无人驾驶飞行器100包括上述任一实施例所述的动力电池组组件1。
61.在本实施例中，所述动力电池组组件1与上述任一实施例所述的动力电池组组件1是一致，具体的结构与功能可以参考上述任一实施例所述的动力电池组组件1，在此不再赘述。
62.在本实施例中，通过提供一种无人驾驶飞行器，所述无人驾驶飞行器包括动力电池组组件，所述动力电池组组件包括：电池模组、电池管理单元和电源保护装置；其中，所述电池模组为储能装置，用于为无人驾驶飞行器提供动力电源；所述电池管理单元与所述电
池模组电性连接，用于对所述电池模组进行监测和管理，并为飞行控制系统提供所述电池模组的信息；所述电源保护装置分别与所述电池模组和所述电池管理单元电性连接，用于对所述电池模组和所述电池管理单元进行控制和保护。从而可以对电池组组件进行必要的管理和保护，提高电池组组件的安全性能，避免电池组组件中的电芯出现故障，满足无人驾驶飞行器的安全需求。可以解决目前对无人驾驶飞行器的电池组组件缺乏必要的管理和保护造成电池组组件出现故障无法为飞行器提供安全的动力电源的问题。
63.需要说明的是，上述无人驾驶飞行器实施例与动力电池组组件实施例属于同一构思，其具体实现过程详见所述动力电池组组件实施例，且所述动力电池组组件实施例中的技术特征在上述无人驾驶飞行器实施例中均对应适用，这里不再赘述。
64.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
65.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上该的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。