无人机智能充电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无人机充电技术领域，更具体地说，涉及一种无人机智能充电机。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，无人机技术现在越来越成熟，对无人机的控制也越来越稳定，相关的在军事、救灾、民用上的应用都有很大发展。然而，这项技术的一个重大的瓶颈在于无人机的续航能力低，无人机基本都是依靠电池供电，蓄电池是无人机飞行的最关键系统之一，蓄电池还广泛地用于无人机启动引擎和辅助动力装置，也为必要的航空电子控制设备提供支撑电源，为保障导航设备和飞行线路计算机做不间断电源，鉴于这些功能都是起限制飞行任务的作用，所以对飞机电源首当其冲的要求是安全可靠，性能必须稳定耐久，能为飞机的各种应急环境下维持航行控制系统工作提供支持，但无人机由于所能携带蓄电池电量有限，难以长时间工作。此外，在隐患高峰期或遇到突发事件时，需要无人机定时或连续工作，需要有人监管保证其在工作过程中回收充电，这样不但影响工作效率，而且在外工作时充电也不方便，同时由于充电效率低，充电速度慢而影响任务的有效执行。
[0003]无人机所使用的电池系统架构为锂电池，锂电池的储能容量非常惊人，但即便如此，单个电池单元的容量不论从电压还是从电流方而仍都太低，不能满足一个混合动力发动机的需要。并联多个电池单元可以增大电池所提供的电流，串联多个电池单元则可以增大电池提供的电压。电池组装商通常将单个锂电池组装成多个串联电池单元的模块化结构电池单元，这些模块化结构电池单元就可通过一片微控制器芯片为核心的电子电路对其进行管理和平衡。平衡充电是所有锂电池组所需要的充电方式，由于是电池模块单元，所以充电时不可能保证串联的电池每个都能发挥最好的能力，充电时也不可能全部保证都能达到合理水平，但是在应用中实际是没有平衡充电的，这样做实际上对电池寿命的影响是相当大的。
[0004]现有的均衡技术主要分为电池间能量传递均衡和外部能量输入均衡，电池间能量均衡就是把高电量电池的能量给低电量电池充电，现在很多专用芯片或者单片机解决方案使用的是外部均衡的方式，这种方式是通过可控制的耗能来实现的，这种方式中一般都是使用一个耗能元件来消耗能量，从而等待其他电池单元充满或者降低某些电池单元的电压，这种方案的缺陷在于耗能及发热量太大。
【发明内容】
[0005]安全、可靠、快速、高效的锂电池充电器对锂电池的性能及应用起着至关重要的作用，因此，安全有效的智能型锂离子电池充电器对于锂离子电池来说就是必须而且是必要的。
[0006]本发明的目的在于克服现有技术中无人机充电器充电效率低，充电速度慢及充电方式的不合理，提供一种采用主动平衡技术的无人机智能充电机，从而提高充电效率、充电速度和有效保护锂电池的使用寿命及安全，实现不平衡电池模块中的容量恢复。
[0007]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0008]本发明的一种无人机智能充电机，包括由AC/DC单元1、DC/DC单元2、微处理器单元
3、平衡充电模块4、电池模块单元5、电池模块电压检测单元6、USB供电单元7及USB输出充电插口 8、电压传感器9、电流传感器10、电池输出电压传感器11、键盘12及显示单元13、散热风扇驱动单元14及散热风扇15、《1打单元16、1^8接口17、隔离式通讯接口芯片18及热敏电阻传感器19组成。
[0009]进一步:交流电源输入到AC/DC单元I，AC/DC单元I输出到DC/DC单元2。
[0010]进一步:DC/DC单元2输出一路输出到USB供电单元7，经USB供电单元后输出到USB输出充电插口 8;另一路输出到平衡充电模块4。
[0011]进一步:平衡充电模块4与电池模块单元5连接，实现对电池模块单元5的平衡充电控制。
[0012]进一步:电池模块电压检测单元6与电池模块单元5连接，实现对电池模块单元5中各个单体电池的电能参数检测，平衡充电模块4与电池模块单元5连接，电池模块电压检测单元6通过隔离式通讯接口芯片18与微处理器单元3连接，DC/DC单元2输出电源送入平衡充电模块4，在充电过程中，如果某节电池开始接近可容许的电压限值，微处理器单元3则向电池模块电压检测单元6发布命令，电池模块电压检测单元6收到指令后，输出平衡控制信号给平衡充电模块4，平衡充电模块4则接通该节电池，通过主动地为充电电流设置分路并将能量回送至电池模块，用来给电池模块中其余的电池充电，对来自具有较高电压的电池电荷进行再分配，用以给较弱的电池充电。
[0013]进一步:DC/DC单元2输出端连接有电压传感器9和电流传感器10，将检测到DC/DC单元2的输出电压和输出电流信号送入微处理器单元3，微处理器单元3根据DC/DC单元2的输出电压和输出电流信号的大小，输出控制信号给DC/DC单元2进行自动调节。
[0014]进一步:电池模块单元5连接有电池输出电压传感器11，将检测到的输出电压和输出电流信号送入微处理器单元3。
[0015]进一步:微处理器端口与键盘12和显示屏13连接，实现人机通信。
[0016]进一步:微处理器3与WIFI单元16连接，通过手机APP实现客户端的实时监控等功會K。
[0017]进一步:微处理器3有USB17接口，支持通过USB口或SD卡的硬件程序更新。
[0018]进一步:微处理器3与散热风扇驱动单元14连接，通过散热风扇驱动单元14驱动散热风扇15的运转。
[0019]进一步:电池模块电压检测单元6输出基准电压给热敏电阻传感器19，通过温度检测电路输出一个随温度变化的电压给微处理器3。
[0020]与现有技术相比，本发明有以下有益效果:
[0021]1、采用了主动平衡技术，从而提高了充电效率、充电速度和有效保护锂电池的使用寿命及安全，实现了不平衡电池模块中的容量恢复。
[0022]、微处理器有USB接口，支持通过USB口或SD卡的硬件程序更新。
[0023]、微处理器与WIFI单元连接，通过手机APP实现客户端的实时监控等功能。
[0024]、微处理器单元根据电压电流传感器检测到的DC/DC输出信号，自动调节控制DC/DC输出信号的大小。
[0025]、采用隔离式通讯接口芯片，降低了EMI(电磁干扰)，从而大大提高了系统接线长度和信噪比性能。
[0026]、采用电池模块电压检测单元，可监视电池模块中每节独立的电池，并通过一根专有的串行总线把该信息传送至微处理器单元对每一节进行有效的控制。
【附图说明】
[0027]图1:无人机智能充电机系统框图；
[0028]图2:无人机智能充电机平衡充电电路框图；
[0029]图3:无人机智能充电机微处理器控制框图；
[0030]图4:无人机智能充电机温度控制框图。
【具体实施方式】
[0031]图1是系统框图，包括AC/DC单元1、DC/DC单元2、微处理器单元3、平衡充电模块4、电池模块单元5、电池模块电压检测单元6、USB供电单元7及USB输出充电插口8、电压传感器
9、电流传感器10、电池输出电压传感器11、键盘12及显示单元13、散热风扇驱动单元14及散热风扇15、wifi单元16及USB接口 17。
[0032]交流电源输入到AC/DC单元I，经AC/DC单元I将交流电源变换为直流电源，该直流电源输出到DC/DC单元2。
[0033]单元2将固定的直流电压变换成可变的直流电压输出，一路输出到USB供电单元7，经USB供电单元后输出到USB输出充电插口 8;另一路输出到平衡充电模块4，为平衡充电模块4提供充电电源。
[0034]平衡充电模块4与电池模块单元5连接，电池模块电压检测单元6与电池模块单元5连接。电池模块电压检测单元6可监视电池模块中5每节独立的电池，并通过一根专有的串行总线把该信息传送至微处理器单元3;在充电过程中，如果某节电池开始接近可容许的电压限值，微处理器单元3则向电池模块电压检测单元6发布命令，电池模块电压检测单元6收到指令后，输出平衡控制信号给平衡充电模块4，平衡充电模块4则接通该节电池，通过主动地为充电电流设置分路并将能量回送至电池模块，用来给电池模块中其余的电池充电，对来自具有较高电压的电池电荷进行再分配，用以给较弱的电池充电。这使得较