一种无人机启动电池设备

技术领域

本发明属于无人机启动电池技术领域，更具体地，涉及一种无人机启动电池设备。

背景技术

近年来，随着自动化与计算机领域的不断发展，以此为基础的无人机领域也逐渐发展起来。在此影响之下，需要无人机的设计更加科学化，应用更加智能化，并且其使用的领域与范围也在不断进行拓展，高温、高寒、低气压等诸多恶劣环境已是无人机工作环境的常态。现有的无人机启动电池设备仅具有简单的充放电功能，使用操作不便、智能化信息化程度低，并且在如此恶劣的环境之下，亟需一种体积小、结构简单、机动性好、便于携带并且成本经济、性能可靠的启动电池设备对无人机的正常启动运行进行保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机启动电池设备，解决现有的无人机启动电池设备功能单一，环境适应性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种无人机启动电池设备，包括：

箱体，所述箱体上设置有出线结构、连接器和显示屏，所述箱体内设置有风扇和加热部件；

电池本体，所述电池本体设置在所述箱体内部；

BMS板，所述BMS板设置在所述箱体内部，并与所述电池本体连接，所述BMS板上设置有多种通信接口、存储元件、控制芯片，所述多种通信接口和所述存储元件与所述控制芯片连接，所述连接器与一部分所述多种通信接口连接，所述显示屏、所述风扇和所述加热部件与另一部分所述通信接口连接，并通过所述BMS板与所述控制芯片连接；

所述控制芯片内设置有主控模块、监测模块、显示模块、通讯模块和数据存储模块；

所述监控模块用于采集启动电池在充放电过程中的电池状态数据；

所述主控模块用于接收所述电池状态数据，并对所述电池状态数据进行分析处理且发出控制数据，以实现电池保护；

所述数据存储模块用于存储所述数据处理模块内的电池状态数据的分析处理结果和控制数据；

所述通讯模块用于与外部设备通信连接；

所述显示模块用于显示所述电池状态数据。

可选地，还包括电池状态检测芯片，所述电池状态检测芯片通过所述BMS板与所述控制芯片的所述主控模块连接，并用于检测电池本体的电压数据、电流数据、温度数据、容量数据、充电数据和放电数据。

可选地，所述BMS板上设置有接线端子组，所述电池状态检测芯片通过所述接线端子组与所述电池本体内的各个单体电池连接。

可选地，还包括箱体内部温度传感器、放电电阻温度传感器和电路板温度传感器，所述箱体内部温度传感器设置在所述箱体内部，并用于测量所述箱体内部的箱体内部温度，所述箱体内设置有放电电阻，所述BMS板上设置有充电电路和放电电路，所述放电电阻与所述放电电路连接，所述放电电阻温度传感器用于测量所述放电电阻的放电电阻温度，所述电路板温度传感器用于测量所述BMS板的电路板温度。

可选地，所述出现结构包括正极出线口和负极接线口，所述正极出线口和所述负极出线口分别用于正极线缆和负极线缆的出线，所述正极线缆与所述电池本体的正极连接，所述负极线缆与所述BMS板上的输出接口连接，所述输出接口通过MOS管组与所述BMS板上的电池接口连接，所述电池接口与所述电池本体的负极连接。

可选地，所述MOS管组包括两组MOS管，两组所述MOS管分别用于充电电路和放电电路。

可选地，所述电池本体包括8串1并的片状锂电池模组，所述箱体的外侧设置有电源线接头卡槽。

可选地，多种所述通信接口分别为RS485串口、CAN接口、显示接口和扩展IO接口，所述RS485串口和所述CAN接口与所述连接器连接，所述显示接口与所述显示屏连接，所述扩展IO接口与所述风扇和所述加热部件连接。

可选地，所述箱体上还设置有按钮模块，所述按钮模块与所述显示屏连接，并用于操作所述显示屏。

可选地，所述存储元件包括外挂EEPROM存储模块和外挂FLASH存储模块。

本发明提供一种无人机启动电池设备，其有益效果在于：该无人机启动电池设备将电池本体和BMS板设置在箱体内，并且在BMS板上设置多种通信接口、存储元件和控制芯片，通过控制芯片的设置以便实现电池本体充放电过程中的自动控制，通过存储元件的设置实现数据的存储功能，通过显示屏的设置实现数据显示功能，便于数据的查看和保存，风扇和加热部件的设置，能够实现对箱体内部的调温，使得该无人机启动电池设备能够适应恶劣的工作环境，并且多种通信接口可以通过连接器实现与外部设备的通信连接，实现功能的扩展。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的外部结构示意图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的内部结构示意图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的功能示意图。

图4示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的监测功能示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的监测功能原理图。

图6示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的控制功能原理图。

图7示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的显示功能示意图。

图8示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的通讯功能示意图。

图9示出了根据本发明的一个实施例的一种无人机启动电池设备的数据存储功能示意图。

附图标记说明：

1、箱体；2、电池本体；3、BMS板；4、电池铜片接口；5、输出端口；6、MOS管组；7、电池铜条接口；8、连接器安装孔；9、温度监测点位；10、RS485串口；11、CAN接口；12、OLED屏幕接口；13、显示屏安装孔；14、拓展IO接口；15、按钮安装孔；16、正极出线口；17、负极接线口；18、充电插头固定器；19、接线端子组。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1和图2所示，本发明提供一种无人机启动电池设备，包括：

箱体1，箱体1上设置有出线结构、连接器和显示屏，箱体1内设置有风扇和加热部件；

电池本体2，电池本体2设置在箱体1内部；

BMS板3，BMS板3设置在箱体1内部，并与电池本体2连接，BMS板3上设置有多种通信接口、存储元件、控制芯片，多种通信接口和存储元件与控制芯片连接，连接器与一部分多种通信接口连接，显示屏、风扇和加热部件与另一部分通信接口连接，并通过BMS板3与控制芯片连接；

所述控制芯片内设置有主控模块、监测模块、显示模块、通讯模块和数据存储模块；

所述监控模块用于采集启动电池在充放电过程中的电池状态数据；

所述主控模块用于接收所述电池状态数据，并对所述电池状态数据进行分析处理且发出控制数据，以实现电池保护；

所述数据存储模块用于存储所述数据处理模块内的电池状态数据的分析处理结果和控制数据；

所述通讯模块用于与外部设备通信连接；

所述显示模块用于显示所述电池状态数据。

具体的，为解决现有的无人机启动电池设备功能单一，环境适应性差的问题；本发明提供的无人机启动电池设备将电池本体2和BMS板3设置在箱体1内，并且在BMS板3上设置多种通信接口、存储元件和控制芯片，通过控制芯片的设置以便实现电池本体2充放电过程中的自动控制，通过存储元件的设置实现数据的存储功能，通过显示屏的设置实现数据显示功能，便于数据的查看和保存，风扇和加热部件的设置，能够实现对箱体1内部的调温，使得该无人机启动电池设备能够适应恶劣的工作环境，并且多种通信接口可以通过连接器实现与外部设备的通信连接，实现功能的扩展。

进一步的，作为控制部分的控制芯片主要对启动电池的保护状态进行设置并根据电池本体2的实时状态信息实现电池本体2的充放电控制功能；在电池本体2保护状态的设置中，将电池本体2的过充电保护、过放电保护、充放电过流保护、短路保护以及充放电过程中的高温与低温保护根据任务设计的要求，设定相应的阈值，并在无人机启动电池设备运行的过程中，按照固定的频率将设备相应的电压、电流、温度状态与保护阈值进行对比，来控制设备的充放电过程状态。

在本实施例中，通过主控模块、监测模块、显示模块、通讯模块和数据存储模块的软件设置，分别实现如图3所示的控制功能、监测功能、显示功能、通讯功能和数据存储功能，可以对启动电池的电池状态数据进行实时采集、处理分析控制、存储记录，弥补了当前无人机启动电池的电池状态数据采集与控制不完善，无法获取历史存储信息的弱势；还可通过显示模块进行电池状态数据的实时显示，便于使用与维护人员实时掌握电池状态。

可选地，电池状态数据包括：充电状态、放电状态、电压数据、电流数据、温度数据、容量数据、电池故障保护状态的数据。

具体的，监测模块能够采集无人机启动电池设备的各项输出信号，主要包括电压数据、电流数据、容量数据和温度数据，并再此基础上判断电池的充放电和保护状态。

可选地，还包括电池状态检测芯片，电池状态检测芯片通过BMS板3与控制芯片的所述主控模块连接，并用于检测电池本体2的电压数据、电流数据、温度数据、容量数据、充电数据和放电数据。

具体的，监测部分主要对电池本体2的充放电过程中，电池本体2的各单体电压、电流以及温度等进行监测，并将监测的数据内容传递给控制芯片，便于其对整个充放电过程的控制与显示。

进一步的，显示部分主要通过显示屏对电池本体2的充放电过程中的充放电状态、充放电时间、故障模式、各单体电压、总电压电流以及测温点的温度进行显示，辅助操作人员获取电池本体2的实际状态。

可选地，BMS板3上设置有接线端子组19，电池状态检测芯片通过接线端子组19与电池本体2内的各个单体电池连接。

具体的，接线端子组19通过接线与各个单体电池连接，电池状态检测芯片用于充放电过程中各个单体电芯状态的监测。

在本实施例中，如图4和图5所示，监测模块主要对电池的充放电过程中进行监测，使用等效电压的方式监测电池本体中各单体电芯电压、控制并为其它模块提供电池状态数据，比如将电压、电流和温度等信息实时上报给主控模块。

在本实施例中，如图6所示，该无人机启动电池设备的控制部分主要包括BMS板的BMS电池管理和主控模块，二者共同维护电池的整个充放电过程；监测模块将电池状态数据实时上报给主控模块，用于和设定电压电流的保护阈值进行对比，判定是否进入与恢复充放电过程中的过欠压与过流保护状态；主要的保护功能包括：过充电保护、过放电保护、充放电过流保护、短路保护以及充放电过程中的高温与低温保护；并且，主控模块将接收到的电池状态数据除了用于保护功能外，还用于实时处理电池本体的电池状态数据，与显示模块、通讯模块配合，用于对电池本体的充放电状态数据进行实时显示、存储与数据交互，还能通过CAN接口设备组合的方式，实现多设备互联，使设备更加信息化与智能化，方便操作人员的使用。

可选地，还包括箱体1内部温度传感器、放电电阻温度传感器和电路板温度传感器，箱体1内部温度传感器设置在箱体1内部，并用于测量箱体1内部的箱体1内部温度，箱体1内设置有放电电阻，BMS板3上设置有充电电路和放电电路，放电电阻与放电电路连接，放电电阻温度传感器用于测量放电电阻的放电电阻温度，电路板温度传感器用于测量BMS板3的电路板温度。

具体的，箱体1内部温度传感器、放电电阻温度传感器和电路板温度传感器还能够分别监测箱体1内部温度、放电电阻温度和电路板温度，进一步完善对于无人机启动电池设备的测温，以便提高控制效果。

在本实施例中，BMS板3上装有温度监测点位9，通过该点位将引出NTC温度监测模块设置到电池本体2内部，进而获取NTC监测温度值，用于参与电池本体2的温度控制。

可选地，出现结构包括正极出线口16和负极接线口，正极出线口16和负极出线口17分别用于正极线缆和负极线缆的出线，正极线缆与电池本体2的正极连接，负极线缆与BMS板3上的输出接口连接，输出接口通过MOS管组6与BMS板3上的电池接口连接，电池接口与电池本体2的负极连接。

具体的，电池本体2的正极上设置有电池铜片接口4，连接该正极的正极线缆通过箱体1上的正极出线口16连接到外部设备正极；外部设备负极通过负极线缆经负极接线口引入到箱体1的内部的BMS板3上的输出端口5，然后经BMS板3上的铜条将电流经过MOS管组6后，与BMS板3的电池铜条接口7相连接，电池铜条接口7与电池本体2的负极相连接，形成完整的电流回路。

可选地，MOS管组6包括两组MOS管，两组MOS管分别用于充电电路和放电电路。

具体的，BMS板3上装有两组MOS管，分别用于充电电路和放电电路，每个MOS管组6中含有7个单片MOS，电流峰值可达700A，满足无人机启动过程对瞬态大电流的需求。

可选地，电池本体2包括8串1并的片状锂电池模组，箱体1的外侧设置有电源线接头卡槽。

具体的，采用能量密度高、使用时间长并且高低温适应能力强的锂电池作为该无人机启动电池设备的基础元件，在本实施例中的锂电池基础元件可采用常规的8串1并的方式，进而满足设备结构体积设计与供电性能的基础要求。

在本实施例中，长方形电池模组的单边长度不超过150mm，容量可达20Ah，在保证电池容量的同时，提升电压的输出能力，并减少设备的体积。

可选地，多种通信接口分别为RS485串口10、CAN接口11、显示接口和扩展IO接口，RS485串口10和CAN接口11与连接器连接，显示接口与显示屏连接，扩展IO接口与风扇和加热部件连接。

具体的，箱体1的外部预留连接器安装孔8，通过安装于该连接器安装孔8的连接器将充电线和信号线接入箱体1内部，实现电池本体2的充电以及外部设备的交互与通信；BMS板3上装有RS485串口10，并使用数据线通过安装于连接器安装孔8上的连接器将数据线引出到设备外部，用于软件程序下载和上位机等外部设备的数据交互；BMS板3上装有CAN接口11，CAN接口11的接线方式与RS485串口10相同，均通过连接器将数据线引出到设备外部，通过使用CAN接口11可以将该无人机启动电池设备与其他具有CAN口的设备进行互联，便于设备高速数据交互，多设备统一管理，增强了设备的信息化与智能化；BMS板3上装有OLED屏幕接口12，作为显示接口，能够通过数据线与OLED屏幕连接，并最终安装于显示屏安装孔13内；BMS板3上还装有拓展IO接口14，可以用于连接按键、风扇、作为加热部件的电池加热膜等IO控制设备。

在本实施例中，如图7所示，显示模块主要用于电池本体状态的显示和外部设备状态显示；其中，各片状锂电池模组单体电压、总电压电流、电池容量、充放电时间、充放电状态信息和故障状态作为主要信息放在显示屏的首页进行显示，设备温度与风扇等设备状态信息放在显示功屏的次页进行显示。

在本实施例中，如图8所示，通讯模块主要使用RS485串口与上位机连接，进行程序的下载或将监测模块中获取的电池电压、电流等状态信息进行数据上报与显示；同时，还具有一路CAN接口，便于与外部设备互联，实现多机数据共享与控制，提升无人机启动的电池的智能化和信息化水平。

可选地，箱体1上还设置有按钮模块，按钮模块与显示屏连接，并用于操作显示屏。

具体的，箱体1上设置有按钮安装孔15，按钮模块可以安装在按钮安装孔15内，以便对显示屏进行翻页、选择等操作。

可选地，存储元件包括外挂EEPROM存储模块和外挂FLASH存储模块。

具体的，存储元件能够对电池本体2充放电过程的实时状态进行监测，通过显示屏显示，通过存储元件记录，便于操作人员在整个设备运行与维护过程中的使用；存储部分主要采用EEPROM和FLSAH的双存储模块的设计，其中EEPROM存储模块中对不常更改的关键阈值进行存储，实现一次存储多次加载，充分利用EEPROM存储模块的使用次数，FLSAH存储模块中主要对设备的使用日志进行存储，便于后期故障维护过程中的使用。

在本实施例中，如图9所示，数据存储模块主要使用外挂EEPROM存储模块和外挂FLASH存储模块进行数据存储，将BMS板上接收的电压、电流、温度等电池状态数据和放电电阻温度、加热膜状态等信息通过板间通信接口发送到EEPROM存储模块和FLASH存储模块中。

在本实施例中，箱体1的外侧设置有充电插头固定器18，其内部设置有电源线接头卡槽，箱体1上的多个安装孔分别用于安装连接器、显示屏、按钮模块等，箱体1将电池本体2和BMS板3包络其中，使得整体的结构更加紧凑，增强设备的机动性。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。