CN106030959A - 电池和具有该电池的无人飞行器 - Google Patents

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Abstract

电池包括电源(21)和电源电路(22)。所述电源电路(22)连接至所述电源(21)。所述电源可通过所述电源电路进行放电。电子开关(220)可以控制所述电源的通电或断电，从而避免在通电过程中产生火花，并允许所述电池正常使用且保证飞行器的安全。本发明还提供一种具有所述电池的飞行器。

Description

电池和具有该电池的无人飞行器
交叉引用
本申请要求2013年12月6日提交的CN 201310659214.5的优先权；上述申请的揭露内容以引用的方式全部并入本文中。
背景技术
无人载运工具，如无人飞行器(unmanned aerial vehicle，UAV)，可以用于在军事或民事应用中执行监视、侦察和勘探任务。这样的无人载运工具一般包括推进***，用于远程控制和/或与周围环境一起自主运动。例如，无人载运工具可包括电源来为无人载运工具的装置(如推进***)供电。
然而，无人载运工具现有的电池***或动力输出控制***都不太理想。例如，传统上用于UAV的电池可能具有极大的电流，而且可能缺乏放电控制机构。传统的电池也没有电源水平的指示器。
发明内容
因此，需要一种具有改进的放电控制机构的电源，如电池。前述电池可以使用机电开关来进行电池的放电控制，或可以通过电池与电气设备之间的接口来控制放电。然而，在连接两个装置之间的接口的过程中，或在机电开关闭合时，接触点处可能会产生火花。
火花可能具有至少两种有害作用。第一，火花会带来瞬间的高电压，往往高出电池电压2至3倍。这种高电压会损坏电气设备。第二，火花会烧蚀接触点，导致接触点电阻增加或连接不良，这样会存在安全风险(例如，对于可移动物体，如无人飞行器(UAV)来说)。另外，由于电流很大而且缺少充电/放电保护，因此电池常因过充电和/或过放电而受损。也有可能由于过充电而导致电池***或鼓胀。另外，用户被迫依靠测量电压来确定剩余的电池电量，这种方法可能极不准确。电池耗尽可能非常危险(例如，在UAV飞行过程中)。
由于这些原因，本发明提供一种带有多功能保护板的电源，该多功能保护板可以提供充电和放电保护以及电源容量计算。进一步地，可以通过控制电子电力部件来控制向外部提供的电力。
本发明的一方面是关于一种电源控制组件，包括：适于为无人飞行器(UAV)供电的电源，和连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为需要供电的装置供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制电子开关的导通或断开状态。在某些实施方式中，所述需要供电的装置包括UAV的推进单元。所述推进单元可以包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，且其中所述电源使包括桨叶的转子旋转，从而为UAV产生升力。
本发明的另一方面是关于一种无人飞行器(UAV)，包括：需要供电的装置；用于为所述需要供电的装置供电的电源，和连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为需要供电的装置供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制电子开关的导通或断开状态。所述需要供电的装置可以包括UAV的推进单元。所述推进单元可以包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，且其中所述电源使包括桨叶的转子旋转，从而为UAV产生升力。
在某些实施方式中，电源电路可进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与电源电性连接，且被配置成用于计算电源的电量水平，以及所述指示装置与电力测量装置电性连接，且被配置成用于指示电源的剩余电量百分比。电力测量装置可以包括电流采样装置，其被配置成用于在电源放电过程中收集电流，且其中电力测量装置被配置成用于收集电流采样装置收集的电流并计算电源的电量水平。电源的电量水平可以基于测量所消耗能量的量来计算。或者，电源的电量水平不是基于测量电源的电压降来计算的。可选地，指示装置可包括多个指示灯，而且同时点亮的指示灯的数量能够对应电源的电量水平百分比。另外，可以提供接口，其被配置成用于访问电源的电量水平和电源的电压。
电子开关可以采用固态电子器件。在某些实施方式中，电子开关不包括任何带有活动部的装置。电子开关可以包括功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管中的一者。
电源的电量水平可以用一个或多个LED灯来显示。第一个LED灯激活可指示电源剩余约0％至约25％之间的电量。第二个LED灯激活可指示电源剩余约25％至约50％之间的电量。第三个LED灯激活可指示电源剩余约50％至约75％之间的电量。第四个LED灯激活可指示电源剩余约75％至约100％之间的电量。
输入装置可以包括按钮开关、机械开关、电位器、或传感器中的一种。在某些实施方式中，传感器至少包括触摸传感器、光传感器或音频传感器。
根据本发明的实施方式，可以提供一种电源外壳，所述电源外壳包括底件和盖件，所述底件在第一末端具有开口，所述盖件密封底件的开口，其中电源安置于底件中，且其中电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。电源可以包括电池或电池组。
在某些实施方式中，电源电路重量与电源重量之间的比率小于1:11。电源与电源电路的结合重量可小于约400克。电源可以产生至少约100毫安的电流。电源可以产生最多约40安培的电流。UAV在没有重新充电的情况下能飞行至少约25分钟。
根据本发明的另一方面，可以提供一种电源控制组件。所述电源控制组件可以包括：适于为无人飞行器(UAV)供电的电源；和微控制器单元(MCU)，其与电源连接且能执行下述中的至少一项(i)控制电源的放电、(ii)计算电源的电量水平、(iii)电源的短路保护、(iv)电源的过度充电保护、(v)电源的过度放电保护、(vi)平衡包括电源的电池之间的电量水平、(vii)在温度超出某一温度范围时，阻止电源充电、或(viii)与外部装置进行信息通信。
此外，本发明的一方面是关于一种无人飞行器(UAV)，包括：需要供电的推进单元；为推进单元供电的电源；和微控制器单元(MCU)，其能够执行下述中的至少一项(i)控制电源的放电、(ii)计算电源的电量水平、(iii)电源的短路保护、(iv)电源的过度充电保护、(v)电源的过度放电保护、(vi)平衡包括电源的电池之间的电量水平、(vii)在温度超出某一温度范围时，阻止电源充电、或(viii)与外部装置进行信息通信。
MCU可以能够执行(i)至(viii)中的至少两项。MCU可以至少能够执行(i)和(ii)。MCU可以至少能够执行(iv)和(v)。MCU的重量可小于约1克。
在某些实施方式中，与外部装置通信包括向外部装置提供有关电源的状态信息。与外部装置通信可进一步包括接收来自外部装置的信息。
可以提供一种与所述电源连接的电源电路，其中电源通过电源电路放电来为无人飞行器供电，其中电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与电源电性连接，用于控制电源的通电或断电，所述输入装置与电子开关电性连接，用于控制电子开关的导通或断开状态。
推进单元可以包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，其中电源使包括桨叶的转子旋转，因此为UAV产生升力。
在某些实施方式中，电源电路可进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与电源电性连接，且被配置成用于计算电源的电量水平，以及所述指示装置与电力测量装置电性连接，且被配置成用于指示电源的剩余电量百分比。电力测量装置可以包括电流采样装置，其被配置成用于在电源放电过程中收集电流，且其中电力测量装置被配置成用于收集电流采样装置收集的电流并计算电源的电量水平。电源电量水平可以基于测量所消耗能量的量来计算。或者，电源的电量水平不是基于测量电源的电压降来计算的。可选地，指示装置可包括多个指示灯，而且同时点亮的指示灯的数量可对应电源的电量水平百分比。此外，可以提供接口，其被配置成用于访问电源的电量水平和电源的电压。
电子开关可以采用固态电子器件。在某些实施方式中，电子开关不包括任何带有活动部的装置。电子开关可包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管中的一者。
电源的电量水平可以用一个或多个LED灯来显示。第一个LED灯激活可指示电源剩余约0％至约25％之间的电量。第二个LED灯激活可指示电源剩余约25％至约50％之间的电量。第三个LED灯激活可指示电源剩余约50％至约75％之间的电量。第四个LED灯激活可指示电源剩余约75％至约100％之间的电量。
输入装置可包括按钮开关、机械开关、电位器、或传感器中的一种。在某些实施方式中，传感器至少包括触摸传感器、光传感器或音频传感器。
根据本发明的实施方式，可以提供一种电源外壳，所述电源外壳包括底件和盖件，所述底件在第一末端具有开口，所述盖件密封底件的开口，其中电源安置于底件中，且其中电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。电源可以包括电池或电池组。
在某些实施方式中，电源电路重量与电源重量之间的比率小于1:11。电源与电源电路的结合重量可小于约400克。电源可以产生至少约100毫安的电流。电源可以产生最多约40安培的电流。UAV在没有再充电的情况下能飞行至少约25分钟。
本发明可进一步包括一种电源控制组件，包括：电源；和输入装置，其被配置成用于接收用户的输入，以在电源相关的多种操作模式下进行切换，所述操作模式至少包括(i)激活显示电源的电量水平和(ii)通过开启或关闭与电源导通的电子开关来开启或关闭电源。电源可适于为无人飞行器(UAV)供电。
多种操作模式可进一步包括与外部装置通信。与外部装置通信可包括向外部装置提供有关电源的状态信息。在某些情况下，与外部装置通信包括接收来自外部装置的信息。
本发明的一方面，可以包括一种管理根据本发明另一方面的电源的方法，该方法可包括：接收电源用户提供的输入信号；且响应该输入信号，至少部分地基于输入信号相关的一种或多种特征，从电源相关的多种操作模式中选择操作模式，所述多种操作模式至少包括(i)激活显示电源的电量水平，和(ii)通过开启或关闭与电源导通的电子开关来开启或关闭电源。
电源在导通或断开时不产生火花。输入信号相关的一种或多种特征可包括输入信号的时间长度。选择操作模式可选择性地包括将输入信号与预定的信号模式进行比较。
在某些实施方式中，电源可连接电源电路，其中电源通过电源电路放电来为无人飞行器供电，其中电源电路包括电子开关，所述电子开关与电源电性连接，用于控制电源的通电或断电。
在某些实施方式中，电源电路可进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与电源电性连接且被配置成用于计算电源的电量水平，以及所述指示装置与电力测量装置电性连接且被配置成用于指示电源的剩余电量百分比。电力测量装置可包括电流采样装置，其被配置成用于在电源放电过程中收集电流，且其中电力测量装置被配置成用于收集电流采样装置收集的电流并计算电源的电量水平。电源的电量水平可以基于测量所消耗能量的量来计算。或者，电源的电量水平不是基于测量电源的电压降来计算的。可选地，指示装置可包括多个指示灯，而且同时点亮的指示灯的数量可对应电源的电量水平百分比。此外，可以提供接口，其被配置成用于访问电源的电量水平和电源的电压。
电子开关可以采用固态电子器件。在某些实施方式中，电子开关不包括任何带有活动部的装置。电子开关可以包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管中的一者。
电源的电量水平可以用一个或多个LED灯来显示。第一个LED灯激活可指示电源剩余约0％至约25％之间的电量。第二个LED灯激活可指示电源剩余约25％至约50％之间的电量。第三个LED灯激活可指示电源剩余约50％至约75％之间的电量。第四个LED灯激活可指示电源剩余约75％至约100％之间的电量。
输入装置可包括按钮开关、机械开关、电位器、或传感器中的一者。在某些实施方式中，传感器至少包括触摸传感器、光传感器或音频传感器。
根据本发明的实施方式，可以提供一种电源外壳，所述电源外壳包括在第一末端具有开口的底件和盖件，所述盖件密封底件的开口，其中电源安置于底件中，且其中电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。电源可以包括电池或电池组。
在某些实施方式中，电源电路重量与电源重量之间的比率小于1:11。电源与电源电路的结合重量可小于约400克。电源可以产生至少约100毫安的电流。电源可以产生最多约40安培的电流。UAV在没有再充电的情况下能飞行至少约25分钟。
应当了解，本发明的不同方面可以单独地或共同地来理解，或彼此结合来理解。本文中描述的本发明的不同方面可以应用在下文描述的任何特定应用中，或应用于任何其他类型的可移动物体。本文中关于飞行器或UAV的任何描述都可以适用于并应用在任何可移动物体上，如任何载运工具。另外，本文在空中运动(例如，飞行)情形中揭露的***、装置和方法也可以适用于其他类型运动的情形，如地面或水面上的运动，水下运动或空中运动。
通过回顾说明书、权利要求书和附图，将显而易见本发明的其他目标和特征。
援引加入
本说明书提到的所有公布和专利申请都以引用的方式并入本文中，其引用程度就如同特定地且单独地指定将每个单独的公布或专利申请以引用的方式并入本文中一样。
附图说明
本发明的新颖性特征已特别在随附的权利要求书中阐明。通过参考阐述说明性实施方式的下文具体实施方式，将对本发明的特征和优势获得更佳的理解，其中利用了本发明的原理，且附图如下：
图1是本发明的载运工具的示意性电路图。
图2是本发明的载运工具电池的示意图。
图3是图1中电池的分解示意图。
图4示出本发明的电池的正视图说明。
图5示出本发的电池的顶视图说明。
图6是本发明的载运工具的示意性电路图。
图7是本发明的电路板的示意图。
图8是示出本发明的方法步骤的流程图。
图9示出实施方式的无人飞行器。
图10示出实施方式的包括载具和搭载物的可移动物体。
图11是实施方式的通过框图对用于控制可移动物体的***进行的示意性说明。
具体实施方式
本发明的***、方法和装置提供一种具有电源控制组件的电源和一种具有电源的装置。在某些情况下，所述装置是可移动物体，如无人飞行器(UAV)。所述电源可以是或可以包括电池或电池组。电源控制组件可以包括电源电路。所述电源控制可以克服与缺少放电控制相关的挑战。电源电路可以与电源连接。电源可以通过电源电路放电。电源电路可以包括电子开关和输入装置，所述电子开关与电源电性连接用于控制电源的通电或断电。所述输入装置可与电子开关电性连接用于控制电子开关的导通或断开状态。使用采用固态电子器件的电子开关，可以防止电源在充电或放电过程中产生火花。例如，电子开关包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的一者。输入装置可以与电子开关连通。输入装置可包括按钮开关、机械开关、电位器、或传感器中的一种或多种。
根据本发明的一个方面，电源控制组件可以防止在装置通电或断电时形成火花。在UAV的情形下，电流可能相对较高。来自电源的电流可大于或等于约10mA、50mA、75mA、100mA、150mA、200mA、300mA、500mA、750mA、1A、2A、5A、10A、15A、20A、30A、或40A。电源供应的最大电流可小于或等于约100mA、150mA、200mA、300mA、500mA、750mA、1A、2A、5A、10A、15A、20A、30A、40A、50A、60A、70A、或100A。电源能够供应具有本文所述任何值或在本文所述任何值定义的范围内的最大或最小值的电流。用于为可移动物体(如UAV)供电的电源的电流可大于或等于为另一种电子装置(如个人计算机或膝上型计算机)供电的电流。
电源控制组件可具有多种有用特征，或可与具有多种有用特征的UAV交互作用，或成为具有多种有用特征的UAV的一部分。在某些实施方式中，连接器可以将电源方便地***另一电源中。例如，电源可以与能够为电池充电的外部电源相连接。在某些情况下，将电源水平检查器集成到所述装置中。电源水平检查器可以在用户无论何时需要时显示电源电量水平，而不需要万用表或单独的电源水平检测装置。例如，可以提供可视指示器，在请求时或持续显示电源水平。由于短路保护和高电流水平保护两者都可以集成到电源控制组件中，因此电源也可以比以前的设计更安全。
在某些实施方式中，电源控制组件与以前的设计相比，可以对电源剩余电量实现更准确的估计。以前的设计通常是通过简单地测量电压来估计电池水平。然而，当需要供电的装置处于运行状态时，如当UAV正在飞行时，电机在旋转时的电压降会很大，且因此基于电压的测量可能是不准确的。相反，本文中揭露的电源***可以通过监控消耗的总能量来确定剩余的电池电量，从而产生更精确的电池水平指示。
在某些情况下，本发明的电源控制组件较之前的设计可更容易地再充电。可选地，所有的平衡电路和保护电路都集成到电源控制组件中。包括了平衡电路和保护电路的电源控制组件可以封装在电源中，如电池。例如，外壳可以部分或完全地封闭电源和电源控制组件。因此，用户需要做的仅仅是将充电器连接至包括电源和电源控制组件的电源包上。无需考虑电源具有多少串行和并行的电芯。
在某些情况下，电源具有改进的持久力。本文中描述的电源可具有框架来保护其中的一个或多个电芯，以便即使电源掉落也不会损坏电芯。
可选地，本文中描述的电源在不插接时也不会耗尽其电量。一旦电量低于某一确定阈值，电池包中的低压保护电路便将电源和/或装置关闭。
由电源和电源控制组件供电的UAV能够长时间飞行和/或能够长距离飞行。在某些情况下，UAV可以飞行至少5分钟、至少10分钟、至少15分钟、至少20分钟、至少25分钟、至少30分钟、至少35分钟、至少45分钟、至少60分钟、至少90分钟、至少120分钟、至少150分钟、或至少180分钟。UAV能够飞行的时间可包括在电源被充满电之后能够持续飞行的时间。在某些情况下，UAV可以飞行的距离为至少0.5英里、至少1英里、至少2英里、至少3英里、至少4英里、至少5英里、至少6英里、至少7英里、至少8英里、至少9英里、至少10英里、至少12英里、至少14英里、至少16英里、至少18英里、至少20英里、或至少30英里。UAV能够飞行的距离可包括电源被充满电之后能够持续飞行的距离。
在某些情况下，电源电路进一步包括电力测量装置和指示装置。所述电力测量装置可与电源电性连接且被配置成用于计算电源的剩余容量。所述指示装置可与电力测量装置电性连接且被配置成用于指示电源的剩余容量百分比。
电力测量装置可包括电流采样装置。所述电流采样装置可被配置成用于在电源放电过程中收集电流。电力测量装置可被配置成用于收集电流采样装置收集的电流，并对电流采样装置收集的电流执行计算，以获知电源的剩余容量。
指示装置可包括多个指示灯。电力测量装置可被配置成用于用电源的剩余容量除以电源的总容量，以得到剩余容量百分比。在某些实施方式中，同时点亮的指示灯的数量对应电源的剩余容量百分比。未点亮的指示灯可对应电源已使用或已放电的容量百分比。
电源组可包括接口，其被配置成用于访问电源的剩余容量信息和电压信息。
控制装置可以被提供作为电力控制***的一部分，其中所述控制装置与电源、电子开关、输入装置和指示装置电性连接。
电源组可以包括外壳。外壳可包括底件和盖件，底件在第一末端具有开口，盖件密封底件的开口，电源安置于底件中，电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。
本发明的一方面，可以包括可移动物体，如飞行器(例如，UAV)，其包括需要供电的设备(例如，飞行器)和电池，其中需要供电的设备与电池电性连接。
如本文中所述的电源***可以使用电子开关来控制电源，因此避免在通电过程中产生火花，从而允许电源的正常使用和飞行器的安全。
参照图1，根据本发明的实施方式，可以提供一种需要供电的物体，如可移动物体100(例如，载运工具，如UAV)。本发明的电源组的示例在图2、图3、图4和图5中描述。
本发明的可移动物体和电源组可以具有电源电量指示和放电控制。图1是可移动物体和电源组的框图，所述电源组具有下文详述的各个部件，包括电池或电池组21、电流采样电阻器222a、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电子开关220、按钮221、四个LED电源指示灯223、微控制器单元(MCU)222b和电池外部接口10。
可以提供电源来为可移动物体或可移动物体的一部分供电。所述电源可为可移动物体的一个或多个推进单元供电。例如，电源可为UAV的一个或多个转子供电，该一个或多个转子可为UAV提供升力并使其飞行。电源可为可移动物体的一个或多个通信***(例如，远程控制的通信***)供电。电源可为载具供电，该载具可以是可移动物体的一部分或与可移动物体联接。电源可包括电池或电池组。电池或电池组可包括一个或多个电芯。电芯可以是电化学电池。电池优选地为二次电池(可再充电电池)。或者，电池可以是原电池(一次性电池)。具有本领域中已知的或后来研发的任何电池化学物质的电池都可以使用。在某些情况下，电池可以是铅酸电池、阀调节铅酸电池(例如，胶体电池、吸收式玻纤布电池)、镍镉(NiCd)电池、镍锌(NiZn)电池、金属氢化物镍(NiMH)电池或锂离子(Li-ion)电池。电芯可串行连接、并行连接或以其任意组合形式连接。电芯可以封装在一起作为单独的单元或多个单元。
在某些实施方式中，MOSFET功率元件220作为用于控制电池21的输出的装置。在备选的实施方式中，可以提供任何电子开关来控制电池的输出。电子开关可以利用固态电子器件来控制电池的充电和放电。在某些情况下，电子开关不具有活动部和/或不使用机电装置(例如，传统的具有活动部的继电器或开关)。在某些情况下，电子开关的电子或其他电荷载体被限制在固体装置中。电子开关可选地具有二进制状态(例如，导通或断开)。使用电子开关可有助于防止产生火花，火花可对电源组和/或可移动物体造成损坏。电子开关可用于控制电池或电池组的充电和/或放电。
按钮221可用于控制电子开关的状态。可使用任何类型的输入装置来代替按钮。输入装置可以是按钮开关、机械开关、电位器、或传感器。输入装置可具有二进制状态(例如，开或关)，或可具有三种或更多种状态。输入装置可接收直接来自用户的输入。例如，用户可以手动地与输入装置交互(例如，按压按钮、轻击开关、转动旋钮或转盘、触摸触控接口(如触摸屏)、向麦克风讲话)。或者，输入装置可接收指示用户输入的信号。例如，用户可以与远程控制交互，所述远程控制可将信号(例如，有线或无线信号)中继给输入装置，该输入装置又可相应地控制电子开关的状态。例如，输入装置可与电子开关连通来控制电子开关的导通或断开状态。在某些情况下，输入装置可作为用户输入与电子开关控制之间的接口，所述电子开关可选择性地导致电源放电。
MCU 222b可以是用于实现全部功能的控制单元。MCU可连接至输入装置(例如，按钮输入221)来确定用户是否打算开启或关闭电子开关，例如MOSFET 220。MOSFET 220的开启或关闭可以通过来自MCU222b的信号来控制。在某些实施方式中，MCU可以接收来自输入装置的输入，并可使用来自输入装置的输入产生信号来控制电子开关的状态。
在负极放电电路中，可以有一个电流采样电阻器222a(例如，约0.01欧姆)来获取充电和放电过程中的电流。MCU 222b可以获取高频时的电流信号，并使用集成方法来计算电源容量。当电池电流采样频率低时，所计算的电池容量的准确度可能会降低。当电池电流采样频率高时，所计算的电池容量的准确度可能会增加。在某些实施方式中，电池电流采样频率可为约0.3Hz至100kHz。例如，电池电流采样频率可大于或等于约0.3Hz、0.5Hz、1Hz、2Hz、3Hz、5Hz、7Hz、10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz、40Hz、50Hz、75Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、3kHz、5kHz、10kHz、20kHz、50kHz、75kHz、或100kHz。电池电流采样频率可小于或等于约10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz、40Hz、50Hz、75Hz、100Hz、200Hz、500Hz、1kHz、2kHz、3kHz、5kHz、10kHz、20kHz、50kHz、75kHz、100kHz、或200kHz。
在某些实施方式中，电源的水平以电源容量的百分比来确定。电源容量的百分比可以通过将电源的剩余容量除以电源的总容量计算得到。在其他实施方式中，电源容量可通过其他方式来表示，如剩余的持续使用时间(例如，电源能够以其放电速率持续放电的时间长度)。所述放电速率可以是当前的放电速率、以前的放电速率、一段时间的平均放电速率，或任何其他的放电速率。
可以提供一种电源水平指示装置。例如，可以提供多个指示灯，其中点亮的灯的数量可对应剩余的电源容量的百分比。未点亮的灯的数量可对应已使用或放电的电源容量的百分比。可以提供任意数量的指示灯，这样可以确定可产生的百分比范围的精确度。例如，使用四个电源指示灯，可以提供指示25％范围内的剩余电量水平。使用五个电源指示灯，可以提供指示20％范围内的剩余电量水平。使用N个电源指示灯，可以提供指示100/N百分比范围内的剩余电量水平。在某些实施方式中，四个LED电源指示灯223指示电池电量的大致百分比。例如，四个灯亮可表示电池剩余75-100％的电量，三个灯亮可表示50-75％的电池电量，两个灯亮可表示25-50％的电池电量，且一个灯亮可表示0-25％的电量。这样，用户可以及时地粗略估计此刻的电池容量。在其他实施方式中，可以提供其他类型的电源水平指示器。例如，可以提供一种输出，示出指示电源水平的数值。例如，当剩余的电源水平为83％时，电源水平指示装置可以输出83％，或可以提供一个范围(例如，当剩余的电源水平为83％时，输出80-90％)。也可以使用其他的图形指示器，如颜色、指示条、水平线、线型图、图标，来提供对电源水平的可视指示。
将电池指示器的LED灯通过导光件传导到电池外部，可带来人性化的操作。电池指示器的LED灯可以按顺序编号。灯光可以通过导光件传导到电池外部，以方便用户观察。
电源水平可以持续显示，以便用户能够在任何时刻都能及时观察电源水平。或者，当响应一信号显示电源水平时，用户能够观察电源水平(例如，用户按压按钮使指示电源水平的灯亮起，用户提供语音命令以显示电源水平，动作传感器检测到出现用户并显示电源水平)。电源水平可以显示在电源组的外表面上，或显示在由电源组供电的物体上。例如，用户能够观察UAV的外部部分，并了解用于UAV的电源剩余的电量水平。用户无需使用任何其他外部装置即可观察到电源水平。用户无需拆除UAV的任何部分即可观察到电源水平。电源水平指示器本身就可以包含在电源组中。当电源组连接或安装在UAV上时，电源水平即可显示在电源组上。在某些实施方式中，甚至当电源组未连接或安装在UAV上时，电源水平即可显示在电源组上。
装置也可以配备有数据通信接口。其他电子装置可以通过该接口获取当前的电池容量信息，电压信息和其他信息。这些信息可用于提供电池的保护功能。
如图所示，用于放电控制和电源显示的电路可以形成为电路板。电路板可以包括与放电控制及电量计算和显示相关的所有功能。例如，MCU可以由电路板提供或由电路板来支撑。电源和电路板可以放置于同一外壳内，且输入装置可以连接到电源组的表面(例如，电池或电芯的表面)，例如以按钮的形式，以允许用户操作。
参照图1、图2、图3，可移动物体100包括需要供电的装置10和电源组20。需要供电的装置10和电源组20可电性连接。在某些实施方式中，需要供电的装置10可包括输入接口11。电源组20可电性连接至输入接口11来为装置10供电。在本实施方式中，可移动物体100可以是飞行器，如UAV。
电源组20可包括电源21、电源电路22和外壳23。电源电路22可电性连接至电源21。在某些实施方式中，电源电路也可与电源机械连接。电源21通过电源电路22放电。电源电路22可包括电子开关220、输入装置221、电池检测装置222、指示装置223、接口224、和控制装置225。
电源21可包括任何类型的电池，如锂电池，或本文其他处描述的任何其他类型的电池。在某些情况下，电源21也可以是电池组或其他类型UAV电池的形式。电源21可以包括电极1、2、3和4。在这种情况下，电极1和2是正极且电极3和4是负极。电源可包括一个或多个正电极和一个或多个负电极。在某些实施方式中，可提供相同数量的正负电极。电极中的一个或多个可直接或间接电性连接至电子开关、MCU、电压调节器、电压检测器、或分流电阻器。
接口224可用于获取电源当前剩余容量和/或电压的信号。在本实施方式中，接口224串联在电源21的电极1与电极4之间。其他电子装置可以通过接口224获取电源21的当前容量信息、电压信息和其他信息，并可以利用这些数据来执行电池保护。
连接器接口224可以与输入接口11导通，从而提供与需要供电的装置10的电性连接和/或通信。在某些实施方式中，电源组可以是独自包装，可以***(或连接至)可移动物体上，或从可移动物体上去除。不同的电源组可交换。将电源组***可移动物体中(或将电源组连接至可移动物体上)可以自动导致彼此接触而电性连接，以便电源可以为可移动物体上需要供电的装置供电。
电子开关220可电性连接至电源21，用于控制电源21的开关。在本实施方式中，电子开关220可以选自功率金属氧化物半导体场效应晶体管、固态继电器、功率晶体管和绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的任意一种。具体来说，电子开关220在电源21的电极4与接口224之间串行连接。电子开关220的源极221与电极4串行连接。电子开关220的漏极220b与接口224串行连接。电子开关220的栅极由微控制器220c来控制。需要供电的装置10的输入接口11通过接口224与电源21电性连接。在某些实施方式中，电子开关220也可以使用其他形式的机械式继电器或非机械式接触开关。
输入装置221可与电子开关220电性连接，来控制电子开关220的导通或断开状态。输入装置221可以包括按键开关、机械开关、电位器、或传感器。当使用传感器时，传感器可以是压力传感器、气压传感器、近距离传感器、静电传感器、电容式触摸传感器或其他传感装置。在本实施方式中，输入装置221使用按键开关。
电力测量装置222与电源21电性连接，用于计算电源21的电量。在本实施方式中，电力测量装置222包括电流采样装置222a。电流采样装置222a可以被配置成用于收集电源21放电过程中的电流，电力测量装置222用于获取电流采样装置222a所收集的电流、通过使用积分法来计算电流采样装置222a所收集的电流，以获取电源21当前剩余的电量。具体来说，电流采样装置222a可以是0.01欧姆的电阻器。电流采样装置222a在电极4与电子开关220的源极221之间可串行连接。
控制装置225可与电源21、电子开关220、输入装置221和指示装置223电性连接。在本实施方式中，控制装置225可以是微控制器，所述控制装置225的功率电极VCC与负电极BAT-VCC分别通过电压调节器9与电源21的电极2和3电性连接。控制装置225的SDA引脚与SCL引脚电性连接至接口224，用以向接口224传送表示收集的电源21当前的剩余容量和电压的信号。控制装置225的AD引脚通过滤波放大器8连接在电流采样装置222a与电子开关220的源极221之间，从而以在高频下收集电流采样装置222a的电流信号。控制装置225的IO4引脚可以通过MOS驱动器7与电子开关220的源极221串行连接。控制装置225的IO5引脚可与输入装置221电性连接。控制装置225的IO0至IO3引脚可与指示装置223电性连接。输入装置221通过向控制装置225发送信号来控制电子开关220的导通/断开状态。在某些实施方式中，控制装置225可省略。所述需要供电的装置10可以直接连接至电源21和电子开关220。电子开关220的栅极220c直接与输入装置221串行连接。
指示装置223与电力测量装置222电性连接，以显示电源21当前剩余电量的百分比。指示装置223包括多个指示灯(未图示)。电力测量装置223也用于将电源当前的剩余容量除以电源的总电量，以获得所述当前剩余电量的百分比。同时点亮的指示灯的数量对应电源当前剩余容量的百分比。具体来说，在本实施方式中，指示器223包括四个电力指示器，电力指示器即为LED灯。一个灯亮指示剩余电量百分比为25％。当所有四个电力指示灯亮时，表示电池20剩余75％至100％的电量。三个指示灯亮表示电池20剩余50％至75％的电量。两个指示灯亮表示电池20剩余25％至50％的电量。一个指示灯亮表示电池20剩余0至25％的电量。这使得用户可以大致了解电池剩余多少电量。
在本发明的其他实施方式中，指示装置223包括LCD监控器或其他显示装置，用于指示当前的剩余电量百分比。
外壳23包括底部壳体23a和盖件23b。所述底部壳体23a通过将两个半长方形壳体23c联接而形成。长方形壳体23d具有通风开口。电源21安置于底部壳体23a的底部。盖件23b密封底部壳体23的开口。电子开关220、输入装置221、电力测量装置222、指示装置223和接口224都设置在电路板5上。电路板5通过固定板4连接至电源21。为便于指示装置223的导光，电池20进一步包括导光模块4，该导光模块4由透明的丙烯酸材料制成，穿过盖件23b的通孔并固定在盖件23b上，从而允许来自指示装置223指示灯的光线可穿过盖件23b。
本发明使用电子开关来控制电池的通电/断电，因此避免在通电过程中产生火花，确保电池的正常使用和飞行器的安全。为了便于操作输入装置221，电池20进一步包括按钮3。
本文描述的电池可以计算并显示电池的当前容量、解决访问电池当前容量的问题。进一步地，电池可配备接口，以便其他的电子设备可以利用该接口获取电池的当前状态，从而执行进一步的功能(例如，电池保护)。
图2显示根据本发明一个实施方式的电源组20的透视图。所述电源组可具有外壳，该外壳可部分或完全地封闭电源和/或电源电路。电源组可以是独自包装，可以***可移动物体(如UAV)的一部分中，和/或与可移动物体分开。底部壳体23a可以作为外壳的一部分。可选地，底部壳体可以***可移动物体中，而且在***后不会露出。在某些实施方式中，电源组可具有盖件23b，该盖件可形成外表面或边，该外表面或边甚至在电源组***或连接至可移动物体时仍暴露在外。盖件23b可具有一个或多个电源水平指示器(如指示灯)和/或输入装置221(如按钮)。在某些实施方式中，电源水平指示器能够维持可见，以便用户可以容易地检查电源的水平。输入装置能够维持可访问，以便用户可以与输入装置交互，而不必调整电源组。图3提供电源组的分解图。图4提供电源组的盖件视图。图5提供电源组的顶视图。
在某些实施方式中，电源组的重量可以很轻。这对于可移动物体应用(如UAV)而言可能有利。在一个实施例中，电源组的重量可小于约1克、5克、10克、15克、20克、25克、30克、35克、40克、45克、50克、60克、70克、80克、90克、100克、120克、150克、200克、250克、300克、330克、340克、350克、375克、400克、450克、500克、600克、或700克。在某些实施方式中，电源组的外壳加上电源电路的重量可小于约1克、5克、10克、15克、20克、25克、30克、35克、40克、45克、50克、60克、70克、80克、90克、或100克。可选地，电源加上电源电路的重量可小于1克、5克、10克、15克、20克、25克、30克、35克、40克、45克、50克、60克、70克、80克、90克、100克、120克、150克、200克、250克、300克、330克、340克、350克、375克、400克、450克、或500克。电源组的外壳重量可小于或等于约1克、5克、10克、12克、15克、17克、20克、25克、30克、35克、40克、45克、50克、60克、70克、80克、90克、或100克。电源组的外壳加上电源电路的重量与电源的重量的比率可小于或等于约1:50、1:40、1:30、1:20、1:15、1:12、1:11、1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、或1:3。电源组可包括MCU。MCU的重量可小于或等于约0.01克、0.05克、0.1克、0.5克、0.7克、0.8克、0.9克、1克、2克、3克、5克、7克、10克、15克、或20克。
在某些实施方式中，电源组可与可移动物体联接。可移动物体的重量可以很轻。例如，可移动物体可以是UAV。如果UAV和/或电池的重量很轻，该UAV即可具有更长的电池寿命。可移动物体可具有成人用单手或双手即可拿起的重量。在某些实施方式中，可移动物体(如UAV)的重量可小于约100克、150克、200克、250克、300克、500克、750克、1千克、1.1千克、1.2千克、1.3千克、1.4千克、1.5千克、1.7千克、2千克、2.5千克、3千克、4千克、或5千克。在某些实施方式中，可移动物体的重量可大于约10克、50克、100克、150克、200克、250克、300克、400克、500克、750克、1千克、1.1千克、1.2千克、或1.3千克。可移动物体的重量可包括不包括电源在内的可移动物体的重量，也可以包括可移动物体与电源的重量。电源的重量可小于或等于约1克、5克、10克、15克、20克、25克、30克、35克、40克、45克、50克、60克、70克、80克、90克、100克、120克、150克、200克、250克、300克、330克、340克、350克、375克、400克、450克、或500克。电源重量与可移动物体重量的比率可小于或等于约1:30、1:20、1:15、1:12、1:11、1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、或1:2。电源组重量与可移动物体重量的比率可小于或等于约1:30、1:20、1:15、1:12、1:11、1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、1:4、1:3、或1:2。电源外壳加上电源电路的重量与可移动物体重量的比率可小于或等于小于或等于约1:100、1:70、1:50、1:40、1:30、1:20、1:15、1:12、1:11、1:10、1:9、1:8、1:7、1:6、1:5、或1:4。
参照图6，根据本发明的另一实施方式提供一种可移动物体300，如载运工具(例如，UAV)。可移动物体300可以与其他实施方式的可移动物体100相似。可选地，需要供电的装置310可直接连接在电源321的电极301与电子开关320之间且与电子开关320联接。电子开关320可直接或间接由输入装置321来控制。
本发明的电源组可配备多功能电路板。通过对电路板的设计，可以实现多种特性。图7显示***的示意图。左侧的BATT1 705、BATT2 710、BATT3 715可以是三个独立的电池核心，虚线部分可以是外部充电器720，且DR1可以是需要供电的电气设备725。其他部分可以是电源组的多功能电路板的示意图。电源组可以设计成在任何给定时刻都只能与电气设备或充电器连接。例如，在某一给定时刻，电源组可与可移动物体连接或可与充电器连接。或者，电源组可以被配置成在与可移动物体连接的同时也可以与充电器连接。
不受限制地，电路板可用于实现以下九种功能中的任一种或多种：(a)放电控制、(b)电量计算、(c)指示电量百分比、(d)短路保护、(e)过度充电保护、(f)过度放电保护、(g)核心电压平衡、(h)与其他装置通信、和(i)充电温度保护。关于电路板的九种功能中的每一种提供进一步描述。在某些情形中，电路板可包括MCU，该MCU能够执行所述九种功能中的一种或多种。在某些情形中，MCU能够执行两种或多种、三种或多种、四种或多种、五种或多种、六种或多种、七种或多种、八种或多种、或所有九种所述功能。MCU能够实现九种功能的任意组合，例如但并不限于：(a)放电控制和(b)电量计算、(d)短路保护和(e)过度充电保护、(a)放电控制和(c)指示电量百分比、(a)放电控制和(d)短路保护、(a)放电控制和(e)过度放电保护，或所述功能的任意其他组合。
放电控制可以通过电路板来实现。如图7所示，电路板可配备按钮S1730、处理器MCU 735、放电控制MOSFET Q1 740和充电控制MOSFET Q2 745。在断开状态下，Q1关闭且Q2开启。放电控制的过程可以如下：当MCU检测到S1键被按下时，MCU判断来自S1的信号是否指示用户想要开启电池。如果是，则MCU控制Q1和Q2。因此，电池组的负电极连接至电子设备的负电极，允许电子设备工作，即电池开始向外部输出。相反地，如果MCU检测到来自S1的信号指示用户想要断开电池，则MCU将关闭Q1以切断电池与电子设备之间的负线，以便电子设备停止工作。
电量计算可以通过电路板来实现。电池电量指的是电池能够输出的全部电量，常以安培-小时为单位来表达。为确定电池内部的电量，可以使用电流采样电路。如图7所示，电阻器R10 750是用于对沿负电极线的电流大小进行采样的传感器。MCU可包括用于将模拟信号转换为数字信号的模块，其中AD4 755是模数转换模块的输入引脚。AD4可以收集电阻器的电压，并根据电压与电流之间的关系(例如，I＝V/R，其中I是电流、V是电压且R是电阻)计算电流。电量与电流之间的关系为Q＝I*t，其中Q是电量、I是电流且t是时间。MCU可周期性地收集信号，例如每间隔t时间收集一次。在充电或放电过程中的电量变化是Q1＝∑I*t，假设原始的电池容量是Q0，则电量为Q＝Q1+Q0。如果电池的总容量为QALL，则当前的电量百分比为P＝QALL/Q。
电量百分比指示可以通过电路板来实现。多功能保护板可以计算当前剩余的电量百分比。在某些实施方式中，电量信息显示给用户。当MCU 735基于来自S1 730的信号检测到用户想要检查电量时，MCU即可以控制LED灯D1至D4 760的开和/或关来显示当前的电量范围。例如，如果只有最左侧的LED灯亮，则剩余约25％的电量。如果最左侧两个LED灯亮，则剩余约50％的电量，依此类推。因此，用户可以通过观察LED灯的状态来确定剩余的电量百分比。
短路保护可以通过电路板来实现。当电源输出短路时，电流可以在约100安培至200安培之间。因此，当电流大于约100安培时，即已发生短路。可以设置电流阈值(例如，30安培、40安培、50安培、60安培、70安培、80安培、90安培、或100安培)。如果超过电流阈值，即可停止电流放电。可以通过使用电子开关停止电流放电。在这种情况下，切断电源输出以防止起火、***、或由电池短路引起的其他问题。图7中显示一种实施方式，电阻器R10 750用于收集沿负电极线的电流，且AD4 755可以将电流信号转换为MCU 735能够识别的数字信号。当AD4检测到电流大于预定电流时，MCU将关闭Q1 740以保护电池。
过度充电保护可以通过电路板来实现。在某些情况下，电池在过度充电时可能快速损坏。过度充电的一种最直接的指示是指定核心的电压高于同类型电池的最大电压。在这种情况下，停止对核心充电来保护该核心。如图7所示，可以由每个单独电池核心的电压来计算AD1 760、AD2 765、AD3 770。如果指定电池核心的电压高于规定电压，MCU 735即可切断Q2 745以停止充电。
过度放电保护可以通过电路板来实现。在某些情况下，如果放电至低于某一电压(即，过度放电)，电池可能快速损坏。当电池电压达到过度放电电压时，即可关闭电池。如图7所示，AD1 760、AD2 765、AD3 770可检测每个电芯/核心的电压，如果指定电池的电压达到过度放电电压，MCU 735即关闭Q1 740，以切断外部电池的输出从而实现对电池的保护。
电芯电压平衡可以通过电路板来实现。因为每个电芯具有略微不同的参数，尤其在长时间使用的情况下，每个电芯的电压可能不一致。在这样的情况下，电池可能逐渐变得严重不平衡，而且电池容量可能下降和/或电池的总放电电压可能降低，严重影响电池的性能。为此，每个电芯的电压可以被控制在合理的范围内。如图7所示，AD1 760、AD2 765和AD3 770可以分别测量每个电芯的电压V1、V2和V3。当V1、V2或V3超过某一值时，通过与电池连接的晶体管和电阻器即可使指定电芯放电而其他不放电，从而使指定电芯的电压降低至与其他电芯的电压类似，由此实现电池之间的平衡。
与其他装置通信可以通过电路板来实现。可以为电池组SDA 775和SCL780设置通信接口。通信接口可以是标准I2C通信接口的集合，用于与外部装置通信。通信接口可以向其他装置传送电池的电量、电量百分比、电流、电压、温度和其他信息(例如，以便其他装置可以实时获取电池的当前状态)。
充电温度保护可以通过电路板来实现。在某些情况下，电池的最佳充电温度范围为0摄氏度至45摄氏度。超出此温度范围对电池充电可能会慢慢地损坏电池。因此，如图7所示，温度传感器RT1 785可以测量环境温度，并将温度变化表达为电压变化。电压可以由AD5 790来收集，并由MCU 735转换为温度。当MCU检测到的温度超出允许的充电温度范围时，MCU可以关闭Q2 745来停止充电。
MCU可以收集按键的输入信号。为了防止用户出错，可以设置用于防止用户误触发的机构。当电池关闭时，MCU可以通过相应的IO引脚795来控制电子开关(例如，MOSFET)的断开。当首次按下按键时，MCU可以控制LED灯来显示电池电量。如果在2秒钟内再次按下按键而且保持按住至少2秒钟，MCU即可确定用户想要开启电池。因此，MCU可以通过连接至MOSFET的相应IO引脚，将MOSFET控制为输出状态。作为响应，电池开始放电。在某些情况下，上述实施方式的实施使电池增加约20克至300克。
安装电池的电子装置(如图7所示)可以使用电子开关(如功率MOSFET)，作为电池放电的控制元件(即，相当于固态继电器)。因为固态继电器为非接触式继电器，因此在开关状态转换的过程中不会产生火花。电子装置也配备有按钮和其他输入元件，以及计算机处理器。用户可以通过按钮输入操作信息。处理器收集的信号可以用于控制MOSFET的开或关，从而完成对电池的放电控制。可以使用开关和其他类似元件来直接控制MOSFET的开或关，从而实现通电而不产生火花。
用这种电池，可以解决与由火花引起的接口位置起火和腐蚀相关的问题，以及随之产生的电阻增加和连接不良的问题，因此该***可以提供一种稳定的电源。
图8示出显示一种操作电源的方法的流程图。在方法805的开始，由输入装置(例如，按钮)810获取控制信号。控制信号可中继至决策点815，在此处可确定控制信号是否是开/关信号。如果控制信号是开/关信号，则电子开关的开/关状态发生改变820(例如，关变为开，或开变为关)。电子开关的开/关状态改变随后改变电源的开/关状态825。该方法随后即可结束830，直到由输入装置805获取另一个控制信号。如果确定控制信号不是开/关信号，则随后即可确定控制信号是否是指示信号835(例如，希望显示电源的电量水平)。如果控制信号不是指示信号，则该方法即可结束830。如果控制信号是指示信号，则可确定电池的剩余电量840，并显示给用户845(例如，通过点亮1个、2个、3个或4个LED灯)。
电源***能够以一种或多种模式进行操作。在某些情况下，电源***可呈现多种操作模式。不同的操作模式可致使电源组执行不同的动作。用户可以通过提供输入而在不同的操作模式之间切换。输入可以提供给电源组的输入装置。例如，用户可以按下电源组上的按钮。按下按钮可以切换电源组的操作模式。该输入可以由用户直接手动提供。在另一实施例中，用户可以向远程控制器提供输入，该远程控制器可以与电源组的输入装置通信。该输入可以由用户间接提供，该用户不需要与输入装置手动交互。用户输入可以指示切换到何种操作模式，或指示切换到操作模式顺序中的下一个操作模式。
在一个实施例中，电源***可使用多种操作模式。提供用户输入，如按下输入装置，可导致电源组循环到操作模式系列中的下一个操作模式。可选地，当电源组首次通电或连接至可移动物体时，可提供一种默认的操作模式。可以提供预定的操作模式顺序，用户可以通过提供用户输入逐步切换到顺序中的下一个操作模式。例如，预定的顺序可包括操作模式A、操作模式B、操作模式C和操作模式D，这几个操作模式可依次循环。如果电源***当前在操作模式B下操作，用户的输入可以逐步切换到下一个操作模式，即操作模式C。例如，用户可以按下按钮式输入装置来切换到下一个操作模式。或者，不需要提供预定的顺序，或者用户能够通过提供指示想要的操作模式的输入，而在想要的操作模式之间跳转。例如，可以呈现给用户一个选项菜单(例如，操作模式A、操作模式B、操作模式C和操作模式D)，且用户从上述选项中选择想要的操作模式。
操作模式的各种例子可以包括激活显示电源的电量水平的模式，通过开启或关闭与电源导通的电子开关来开启或关闭电源的模式，与外部装置通信的模式(例如，向外部装置提供电源相关的状态信息，接收来自外部装置的信息)，将输入信号与预定的信号模式进行比较的模式，或任何其他功能的模式。在某些情况下，可以提供两种或更多种、三种或更多种、四种或更多种、五种或更多种、或六种或更多种操作模式。
响应输入信号，电源组可以在不同的操作模式之间进行切换。作为响应输入信号，可以从电源相关的多种操作模式中选择一种操作模式。在某些情况下，可以基于输入信号相关的特征来切换或选择操作模式。例如，特征可包括输入信号的时间长度。在另一实施例中，特征可包括输入信号所传达的数据。特征可包括输入信号中提供的模式。例如，如果输入装置是一个按钮，快速按下按钮一次与长时间按住按钮可具有不同的特征，会导致切换为或选择一种不同的操作模式。例如，快速按下按钮可致使操作模式在通电与断电之间切换。长时间按住按钮可致使显示电源的电量水平或关闭显示电源的电量水平。
本文所述的***、装置和方法可适用于各种可移动物体。如前所述，本文中关于飞行器(如UAV)的任何描述，都可适于并用于任何可移动物体。本发明的可移动物体可被配置成在任何合适的环境中运动，如在空气中(例如，固定翼飞行器、旋转翼飞行器或既不具有固定翼也不具有旋转翼的飞行器)、在水中(例如，船或潜艇)、在地面上(例如，机动车，如小汽车、卡车、公共汽车、厢式货车、摩托车；可移动的结构或框架，如操纵杆、钓鱼竿；或火车)，在地下(例如，地铁)、在太空中(例如，卫星、空间站、宇宙飞船)，或这些环境的任意结合。可移动物体可以是载运工具，如本文其他处描述的载运工具。在某些实施方式中，可移动物体可以安装在活体上，如人类或动物。合适的动物可包括禽类、犬类、猫科动物、马类、牛类、羊类、猪类、海豚类、啮齿类或昆虫类。
可移动物体在此环境中能够相对于六个自由度***(三个平移自由度和三个旋转自由度)。或者，可移动物体的运动可相对于一个或多个自由度限制，如通过预定路线、轨道或方向。运动可以由任何合适的致动机构来致动，如引擎或电机。可移动物体的致动机构可以由任何合适的能源来供电，如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能、或其任何合适的组合。致动机构可以由如本文所述的电源来供电。电源可选地与电源电路联接。如本文其他处所述，可移动物体可以通过推进***实现自推进。推进***可选地通过能源运转，所述能源如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能、或其任何合适的组合。或者，可移动物体可由有机体携带。如本文其他处所述，推进单元可以由电源电路控制的电源来供电。
在某些情况下，可移动物体可以是载运工具。合适的载运工具可包括水中载运工具、空中载运工具、空间载运工具、或地面载运工具。例如，空中载运工具可以是固定翼飞行器(例如，飞机、滑翔机)、旋转翼飞行器(例如，直升机、旋翼机)、既有固定翼又有旋转翼的飞行器、或既无固定翼又无旋转翼的飞行器(例如，飞艇、热气球)。载运工具可自推进，如通过空气、在水面上或在水中、在空间中、或在地面上或地下自推进。自推进式载运工具可以利用推进***，如包括一个或多个引擎、电机、轮子、轮轴、磁体、转子、螺旋桨、桨叶、喷嘴或其任何合适组合的推进***。在某些情况下，推进***可用于使可移动物体从表面起飞、降落在表面上、维持其当前位置和/或方向(例如，悬停)、改变方向、和/或改变位置。
可移动物体可以由用户远程控制或由可移动物体内或可移动物体上的乘员来局部控制。在某些实施方式中，可移动物体是无人的可移动物体，如UAV。无人的可移动物体(如UAV)可不搭载乘员。可移动物体可以由人类或自动控制***(例如，计算机控制***)，或其任何合适的组合来控制。可移动物体可以是自主或半自主的机器人，如配置有人工智能的机器人。
可移动物体可具有任何合适的尺寸和/或维度。在某些实施方式中，可移动物体的尺寸和/或维度是可以在载运工具内或载运工具上容纳一个人类乘员。或者，可移动物体的尺寸和/或维度可小于能够在载运工具内或载运工具上容纳一个人类乘员的尺寸和/或维度。可移动物体的尺寸和/或维度可适合一个人提起或携带。或者，可移动物体的尺寸和/或维度可大于适合一个人提起或携带的尺寸和/或维度。在某些情况下，可移动物体的最大维度(例如，长度、宽度、高度、直径、对角线)可小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。最大维度可大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。例如，可移动物体相对转子的轴间距离可小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。或者，相对转子的轴间距离可大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。
在某些实施方式中，可移动物体的体积可小于100cm x 100cm x 100cm、小于50cm x 50cm x 30cm、或小于5cm x 5cm x 3cm。可移动物体的总体积可小于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3、或10m3。相反地，可移动物体的总体积可大于或等于约：1cm3、2cm3、5cm3、10cm3、20cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、150cm3、200cm3、300cm3、500cm3、750cm3、1000cm3、5000cm3、10,000cm3、100,000cm3、1m3、或10m3。
在某些实施方式中，可移动物体的占地面积(指的是可移动物体涵盖的侧向横截面积)可小于或等于约：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2、或5cm2。相反地，占地面积可大于或等于约：32,000cm2、20,000cm2、10,000cm2、1,000cm2、500cm2、100cm2、50cm2、10cm2、或5cm2。
在某些情况下，可移动物体的重量可不超过1000kg。可移动物体的重量可小于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、或0.01kg。相反地，重量可大于或等于约：1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、或0.01kg。
在某些实施方式中，可移动物体与可移动物体携带的载荷相比可相对较小。如下文进一步详述，载荷可包括有效载荷和/或载具。在某些实施例中，可移动物体的重量与载荷重量的比率可大于、小于或等于约1:1。在某些情况下，可移动物体的重量与载荷重量的比率可大于、小于或等于约1:1。可选地，载具重量与载荷重量的比率可大于、小于或等于约1:1。需要时，可移动物体的重量与载荷重量的比率可小于或等于1:2、1:3、1:4、1:5、1:10、或甚至更小。相反地，可移动物体的重量与载荷重量的比率也可以大于或等于：2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、或甚至更大。
在某些实施方式中，可移动物体可具有低能量消耗。例如，可移动物体使用的能量消耗可小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、或更少。在某些情况下，可移动物体的载具可具有低能量消耗。例如，载具使用的能量消耗可小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、或更少。可选地，可移动物体的有效载荷可具有低能量消耗，如小于约：5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、或更少。可移动物体、载具和/或有效载荷可由如本文其他处所述的电源来供电。
图9举例说明根据本发明的实施方式的无人飞行器(UAV)900。UAV是如本文所述的可移动物体的一个例子。UAV900可包括具有四个转子902、904、906和908的推进***。可以设置任意数量的转子(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多个)。转子可以是本文其他处所述的实施方式的自紧式转子。无人飞行器的转子、转子组件或其他推进***可以使无人飞行器旋停/维持位置、改变方向和/或改变位置。相对转子的轴间距离可为任何合适的长度910。例如，长度910可小于或等于2m，或小于或等于5m。在某些实施方式中，长度910可在40cm至7m、70cm至2m、或5cm至5m的范围内。本文中关于UAV的任何描述都可适用于可移动物体，如不同类型的可移动物体，反之亦然。
在某些实施方式中，可移动物体可被配置成用于承载载荷。载荷可包括乘客、货物、设备、仪器等中的一者或多者。载荷可以在外壳中提供。外壳可以与可移动物体的外壳分离，或是可移动物体外壳的一部分。或者，可提供具有外壳的载荷，而可移动物体没有外壳。或者，部分载荷或整个载荷都可以不具备外壳。载荷可相对于可移动物体刚性固定。可选地，载荷可相对于可移动物体移动(例如，相对于可移动物体平移或旋转)。
在某些实施方式中，载荷包括有效载荷。有效载荷可被配置成不执行任何操作或功能。或者，有效载荷可以是被配置成用来执行一种操作或功能的有效载荷，也称为功能性有效载荷。例如，有效载荷可包括一个或多个用以勘测一个或多个目标物的传感器。任何合适的传感器都可以合并到有效载荷中，如图像捕捉装置(例如，相机)、音频捕捉装置(例如，抛物线麦克风)、红外成像装置、或紫外成像装置。传感器可提供静态的感测数据(例如，照片)或动态的感测数据(例如，视频)。在某些实施方式中，传感器提供关于有效载荷目标物的感测数据。备选地或组合地，有效载荷可包括一个或多个用于向一个或多个目标物提供信号的发射体。可使用任何合适的发射体，如照明光源或声源。在某些实施方式中，有效载荷包括一个或多个收发器，如用于与可移动物体的远程模块进行通信。可选地，有效载荷可被配置成用于与环境或目标物交互。例如，有效载荷可包括工具、仪器或能够操作物体的机构，如机械臂。
可选地，载荷可包括载具。可为有效载荷提供载具，且有效载荷可通过载具直接地(例如，直接接触可移动物体)或间接地(例如，不接触可移动物体)与可移动物体联接。相反地，有效载荷可安装在可移动物体上而不需要载具。有效载荷可与载具一体成型。或者，有效载荷可以可拆卸地与载具联接。在某些实施方式中，有效载荷可包括一个或多个有效载荷元件，且如上文所述，该一个或多个有效载荷元件相对于可移动物体和/或载具而言可移动。
载具可与可移动物体一体成型。或者，载具可以可拆卸地与可移动物体联接。载具可直接或间接地与可移动物体联接。载具可以为有效载荷提供支撑(例如，承载有效载荷的至少部分重量)。载具可包括合适的安装结构(如万向平台)，其能够稳定和/或引导有效载荷的运动。在某些实施方式中，载具可适于控制有效载荷相对于可移动物体的状态(例如，位置和/或方向)。例如，载具可以被配置成相对于可移动物体移动(例如，相对于一个、两个或三个平移度和/或一个、两个或三个旋转度)，以便有效载荷相对于合适的参照系维持其位置和/或方向，而无论可移动物体如何移动。参照系可以是固定参照系(例如，周围环境)。或者，参照系可以移动的参照系(例如，可移动物体、有效载荷的目标物)。
在某些实施方式中，载具可被配置成允许有效载荷相对于载具和/或可移动物体移动。移动可以是相对多达三个自由度平移(例如，沿着一个、两个或三个轴)或相对多达三个自由度旋转(例如，绕着一个、两个或三个轴)，或其任意合适的组合。
在某些情况下，载具可包括载具框架组件和载具致动组件。载具框架组件可为有效载荷提供结构性支撑。载具框架组件可包括单独的载具框架部件，其中一些部件相对于彼此可运动。载具致动组件可包括一个或多个致动器(例如，电机)，其使所述单独的载具框架部件致动。致动器可允许多个载具框架部件同时运动，或可被配置成一次只允许一个载具框架部件运动。载具框架部件的运动可导致有效载荷的相应运动。例如，载具致动组件可致动一个或多个载具框架部件绕着一个或多个旋转轴(例如，横滚轴线、俯仰轴线或偏航轴线)旋转。一个或多个载具框架部件的旋转可导致有效载荷相对于可移动物体绕着一个或多个旋转轴旋转。备选地或组合地，载具致动组件可致动一个或多个载具框架部件沿着一个或多个平移轴平移，且因此导致有效载荷相对于可移动物体沿着相应的一个或多个轴平移。
在某些实施方式中，可移动物体、载具和有效载荷相对于固定参照系(例如，周围环境)和/或相对于彼此移动都可以由一个终端来控制。所述终端可以是位于远离可移动物体、载具和/或有效载荷位置处的远程控制装置。终端可安置于或固定于支撑平台上。或者，终端可以是手持式或可穿戴式的装置。例如，终端可以包括智能电话、平板计算机、膝上型计算机、计算机、眼镜、手套、头盔、麦克风或其合适的组合。终端可包括用户接口，如键盘、鼠标、手柄、触摸屏或显示器。任何合适的用户输入都可用于与终端交互，如手动输入命令、声音控制、手势控制或位置控制(例如，通过终端的移动、位置或倾斜)。
终端可用于控制可移动物体、载具和/或有效载荷的任何合适的状态。例如，终端可用于控制可移动物体、载具和/或有效载荷相对于固定参照系和/或相对于彼此的位置和/或方向。在某些实施方式中，终端可用于控制可移动物体、载具和/或有效载荷的单独元件，如载具的致动组件、有效载荷的传感器、或有效载荷的发射体。终端可包括无线通信装置，其适于与可移动物体、载具或有效载荷中的一个或多个进行通信。
终端也可用于控制电源的任何状态和/或控制电源组的操作。例如，终端可用于选择或改变电源组的操作模式。终端可用于远程地开启或关闭电源，或控制电源的充电或放电。终端可用于致使显示电源的电量水平。可选地，电源的电量水平可以显示在电源组上，和/或显示在终端上。终端可包括无线通信装置，其适于与电源组进行通信。
终端可包括合适的显示单元用于观察可移动物体、载具和/或有效载荷的信息。例如，终端可被配置用于显示可移动物体、载具和/或有效载荷关于位置、平移速度、平移加速度、方位、角速度、角加速度，或其任意合适组合的信息。在某些实施方式中，终端可显示有效载荷提供的信息，如功能性有效载荷提供的数据(例如，相机或其他图像捕捉装置记录的图像)。
可选地，同一终端可同时控制可移动物体、载具和/或有效载荷，或控制可移动物体、载具和/或有效载荷的状态，以及接收和/或显示来自可移动物体、载具和/或有效载荷的信息。例如，终端可以控制有效载荷相对于环境的定位，同时显示有效载荷捕捉的图像数据，或有关有效载荷位置的信息。或者，不同终端可用于不同功能。例如，第一终端可控制可移动物体、载具和/或有效载荷的移动或状态，而第二终端可接收和/或显示来自可移动物体、载具和/或有效载荷的信息。例如，第一终端可用于控制有效载荷相对于环境的位置，而第二终端显示有效载荷捕捉的图像数据。在可移动物体与同时控制可移动物体与接收数据的集成终端之间，或在可移动物体与同时控制可移动物体与接收数据的多个终端之间可使用各种通信模式。例如，在可移动物体与同时控制可移动物体和接收来自可移动物体的数据的终端之间可形成至少两种不同的通信模式。
图10说明根据实施方式包括载具1002和有效载荷1004的可移动物体1000。尽管可移动物体1000被描述为飞行器，但这种描述并非想要限制，且如本文前述，可以使用任何合适类型的可移动物体。本领域技术人员应了解，本文关于飞行器***所述的任何实施方式都可适用于任何合适的可移动物体(例如，UAV)。在某些情况下，可以在可移动物体1000上提供有效载荷1004，而不需要载具1002。可移动物体1000可包括推进机构1006、传感***1008和通信***1010。
如前文所述，推进机构1006可包括转子、螺旋桨、桨叶、引擎、电机、轮子、轮轴、磁体或喷嘴中的一个或多个。例如，推进机构1006可以是自紧式转子、转子组件或如本文其他处揭露的其他旋转式推进单元。可移动物体可具有一个或者多个、两个或多个、三个或多个、或四个或多个推进机构。推进机构可以全是相同类型。或者，一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。推进机构1006可以通过使用任何合适的方式安装在可移动物体1000上，如本文其他处所述的支撑元件(例如，驱动轴)。推进机构1006可以安装在可移动物体1000的任何合适的部分上，如顶部、底部、前侧、后侧、侧面、或其合适的组合。
在某些实施方式中，推进机构1006能够使可移动物体1000垂直于表面起飞，或垂直地降落在表面上，而可移动物体1000不需要任何水平移动(例如，不需要沿跑道滑行)。可选地，推进机构1006可用于允许可移动物体1000以预定的位置和/或方向悬停在空中。推进机构1000中的一个或多个可以独立于其他推进机构来进行控制。或者，推进机构1000可配置成同时控制。例如，可移动物体1000可具有多个水平方向的转子，这些转子可以为可移动物体提供升力和/或推力。多个水平方向的转子可以致动，来为可移动物体1000提供垂直起飞、垂直降落和悬停的能力。在某些实施方式中，水平方向转子中的一个或多个可按顺时针方向旋转，而其他一个或多个水平转子可按逆时针方向旋转。例如，顺时针转子的数量与逆时针转子的数量可相等。每个水平方向转子的旋转速度可独立变化，从而控制每个转子产生的升力和/或推力，并由此调整可移动物体1000的空间布局、速度和/或加速度(例如，相对于多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)。
传感***1008可包括一个或多个传感器来感测可移动物体1000的空间布局、速度和/或加速度(例如，相对于多达三个平移自由度和多达三个旋转自由度)。所述的一个或多个传感器包括全球定位***(GPS)传感器、运动传感器、惯性传感器、近距离传感器或影像传感器。传感***1008提供的感测数据可用于控制可移动物体1000的空间布局、速度和/或加速度(如下文所述，使用合适的处理单元和/或控制模块)。或者，感测***1008可用于提供关于可移动物体周围环境的数据，如气候条件、接近的潜在障碍、地理特征的位置、人造结构的位置等。
通信***1010能够实现与具有通信***1014的终端1012通过无线信号1016进行通信。通信***1010、1014可包括任何数量的适合无线通信的发送器、接收器和/或收发器。通信可以是单向通信，以便数据只能沿一个方向传输。例如，单向通信可只涉及可移动物体1000向终端1012传送数据，反之亦然。通信***1010的一个或多个发送器可向通信***1012的一个或多个接收器传送数据，反之亦然。或者，通信可以是双向通信，以便在可移动物体1000与终端1012之间可双向传送数据。双向通信可涉及从通信***810的一个或多个发送器向通信***1014的一个或多个接收器传送数据，反之亦然。
在某些实施方式中，终端1012可以向可移动物体1000、载具1002和有效载荷1004中的一个或多个提供控制数据，并接收来自可移动物体1000、载具1002和有效载荷1004中一个或多个的信息(例如，可移动物体、载具或有效载荷的位置和/或运动信息；有效载荷感测的数据，如有效载荷相机所捕捉的图像数据)。在某些实施方式中，来自终端的控制数据可包括对可移动物体、载具和/或有效载荷的相对位置、移动、致动或控制的指令。例如，控制数据可致使可移动物体的位置和/或方向发生改变(例如，通过控制推进机构1006)，或致使有效载荷相对于可移动物体运动(例如，通过控制载具1002)。来自终端的控制数据可导致对有效载荷的控制，如控制相机或其他图像捕捉装置的操作(例如，捕获静止或运动的照片、推近或拉远、开机或关机、切换成像模式、改变图像解析度、改变焦距、改变景深、改变曝光时间、改变视角或视野)。在某些情况下，来自可移动物体、载具和/或有效载荷的通信可包括来自(例如，感测***1008或有效载荷1004的)一个或多个传感器的信息。通信可包括来自一个或多个不同类型传感器(例如，GPS传感器、运动传感器、惯性传感器、近距离传感器或影像传感器)所感测的信息。这些信息可能是关于可移动物体、载具和/或有效载荷的位置(例如，位置、方向)、运动或加速度。来自有效载荷的这些信息可包括有效载荷所捕捉的数据或有效载荷的感测状态。终端1012传送提供的控制数据可配置成用于控制可移动物体1000、载具1002或有效载荷1004中一个或多个的状态。备选地或组合地，载具1002和有效载荷1004也可以各自包括配置成与终端1012通信的通信模块，以便终端可以单独地与可移动物体1000、载具1002和有效载荷1004通信并对其进行控制。
在某些实施方式中，可移动物体1000可被配置成用于除终端1012以外与另一远程装置进行通信，或不与终端1012通信，取而代之与另一远程装置进行通信。终端1012也可配置成用于与另一远程装置以及可移动物体1000进行通信。例如，可移动物体1000和/或终端1012可与另一可移动物体、或另一可移动物体的载具或有效载荷进行通信。需要时，远程装置可以是第二终端或者其他计算装置(例如，计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话或其他移动装置)。远程装置可配置成用于向可移动物体1000传送数据、接收来自可移动物体1000的数据、向终端1012传送数据和/或接收来自终端1012的数据。可选地，远程装置可连接至互联网或其他电信网络，以便从可移动物体1000和/或终端1012接收的数据可上传到网站或服务器上。
图11是通过框图演示根据实施方式用于控制可移动物体的***1100的示意图。***1100可结合本文揭露的***、装置和方法的任何合适的实施方式来使用。***1100可包括感测模块1102、处理单元1104、非瞬态计算机可读介质1106、控制模块1108和通信模块1110。
感测模块1102可利用不同类型的传感器以不同的方式收集与可移动物体相关的信息。不同类型的传感器可感测不同类型的信号或来自不同来源的信号。例如，传感器可包括惯性传感器、GPS传感器、近距离传感器(例如，激光雷达)或视觉/影像传感器(例如，相机)。感测模块1102可操作性地与具有多个处理器的处理单元1104联接。在某些实施方式中，感测模块可操作性地联接传输模块1112(例如，Wi-Fi图像传输模块)，该传输模块被配置成直接向合适的外部装置或***传送感测数据。例如，传输模块1112可用于向远程终端传送感测模块1102的相机所捕捉的图像。
处理单元1104可具有一个或多个处理器，如可编程处理器(例如，中央处理器(CPU))。处理单元1104可操作性地联接至非瞬态计算机可读介质1106。非瞬态计算机可读介质1106可存储处理单元1104可执行的逻辑、代码和/或程序指令来执行一个或多个步骤。非瞬态计算机可读介质可包括一个或多个存储器单元(例如，可移动介质或外部存储，如SD卡或随机存取存储器(RAM))。在某些实施方式中，来自感测模块1102的数据可直接传送并储存在非瞬态计算机可读介质1106的存储单元中。非瞬态计算机可读介质1106的存储单元可储存处理单元1104可执行的逻辑、代码和/或程序指令来执行本文所述方法的任何合适的实施方式。例如，处理单元1104可配置成用于执行指令，致使处理单元1104的一个或多个处理器分析感测模块所产生的感测数据。存储单元可储存来自感测模块的感测数据以供由处理单元1104进行处理。在某些实施方式中，非瞬态计算机可读介质1106的存储单元可用于储存处理单元1104所产生的处理结果。
在某些实施方式中，处理单元1104可操作性地联接至控制模块1108，该控制模块配置成用于控制可移动物体的状态。例如，控制模块1108可配置成用于控制可移动物体的推进机构，从而调整可移动物体相对于六个自由度的空间布局、速度和/或加速度。备选地或组合地，控制模块1108可控制载具、有效载荷或感测模块中一个或多个的状态。
处理单元1104可操作性地联接至通信模块1110，该通信模块配置成用于从一个或多个外部装置(例如，终端、显示装置或其他远程控制器)传送和/或接收数据。可以使用任何合适的通信方式，如有线通信或无线通信。例如，通信模块1110可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线电、WiFi、点对点网络(P2P)、电信网络、云通信等中的一种或多种。可选地，可以使用中继站，如发射塔、卫星或移动台。无线通信可依赖于近距离或不依赖于近距离。在某些实施方式中，通信可能需要或不需要视线。通信模块1110可传送和/或接收来自感测模块1102的感测数据、处理单元1104所产生的处理结果、预定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中的一种或多种。
***1100的部件可排列成任何合适的配置。例如，***1100的一个或多个部件可位于可移动物体、载具、有效载荷、终端、感测***或与上述中的一个或多个连通的另一外部装置上。此外，尽管图11描述单一的处理单元1104和单一的非瞬态计算机可读介质1106，但本领域技术人员应了解，这并非想要限制，且***1100可包括多个处理单元和/或非瞬态计算机可读介质。在某些实施方式中，多个处理单元和/或非瞬态计算机可读介质中的一个或多个可位于不同位置，如位于可移动物体、载具、有效载荷、终端、感测模块，与上述中的一个或多个连通的另一外部装置或其合适的组合上，以便***1100所执行的处理和/或存储功能的任何合适的方面在一个或多个前述位置上都可能发生。
尽管本文已显示并描述本发明的优选实施方式，但本领域技术人员将显而易见，所述实施方式仅以实施例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现将进行多种变化、改变和取代。应了解，在实践本发明中可以采用本文所述本发明实施方式的各种备选形式。希望下文的权利要求书界定本发明的范畴且因此涵盖在这些权利要求书及其等效物范畴内的方法和结构。

Claims (60)

1.一种电源控制组件，包括：
电源，其适于为无人飞行器(UAV)供电；以及
连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为需要供电的装置供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制所述电子开关的导通或断开状态。
2.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述需要供电的装置包括所述无人飞行器的推进单元。
3.如权利要求2所述的电源控制组件，其中所述推进单元包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，且其中所述电源使所述包括桨叶的转子旋转，从而为所述无人飞行器产生升力。
4.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源电路进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与所述电源电性连接，且被配置成用于计算所述电源的电量水平，以及所述指示装置与所述电力测量装置电性连接，且被配置成用于指示所述电源的剩余电量百分比。
5.如权利要求4所述的电源控制组件，其中所述电力测量装置包括电流采样装置，其被配置成用于在所述电源放电过程中收集电流，且其中所述电力测量装置被配置成用于收集所述电流采样装置收集的电流并计算所述电源的电量水平。
6.如权利要求4所述的电源控制组件，其中所述电源的电量水平是基于测量所消耗能量的量来计算的。
7.如权利要求4所述的电源控制组件，其中所述电源的电量水平不是基于测量所述电源的电压降来计算的。
8.如权利要求4所述的电源控制组件，其中所述指示装置包括多个指示灯，且其中同时点亮的指示灯的数量对应所述电源的电量水平百分比。
9.如权利要求4所述的电源控制组件，进一步包括接口，其被配置成用于访问所述电源的电量水平和所述电源的电压。
10.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电子开关采用固态电子器件。
11.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电子开关不包括任何带有活动部的装置。
12.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电子开关包括功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的一者。
13.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述输入装置包括按钮开关、机械开关、电位器或传感器中的一种。
14.如权利要求13所述的电源控制组件，其中所述传感器至少包括触摸传感器、光传感器或音频传感器。
15.如权利要求1所述的电源控制组件，进一步包括电源外壳，所述电源外壳包括底件和盖件，所述底件在第一末端具有开口，所述盖件密封所述底件的开口，其中所述电源安置于所述底件中，且其中所述电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。
16.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源包括电池或电池组。
17.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源电路的重量与所述电源的重量之间的比率小于1:11。
18.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源与电源电路的重量小于约400克。
19.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源产生至少约100毫安的电流。
20.如权利要求1所述的电源控制组件，其中所述电源产生最多约40安培的电流。
21.一种无人飞行器(UAV)，包括：
需要供电的装置；
电源，用于为所述需要供电的装置供电；以及
连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为所述需要供电的装置供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制所述电子开关的导通或断开状态。
22.如权利要求21所述的无人飞行器，其中所述需要供电的装置包括所述无人飞行器的推进单元。
23.如权利要求22所述的无人飞行器，其中所述推进单元包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，且其中所述电源使所述包括桨叶的转子旋转，从而为所述无人飞行器产生升力。
24.如权利要求21所述的无人飞行器，其中所述电源电路进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与所述电源电性连接，且被配置成用于计算所述电源的电量水平，以及所述指示装置与所述电力测量装置电性连接，且被配置成用于指示所述电源的剩余电量百分比。
25.如权利要求21所述的无人飞行器，其中所述电子开关采用固态电子器件。
26.如权利要求21所述的无人飞行器，其中所述电子开关包括功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的一种。
27.如权利要求21所述的无人飞行器，其中所述无人飞行器在没有重新充电的情况下能飞行至少约25分钟。
28.一种电源控制组件，包括：
电源，其适于为无人飞行器(UAV)供电；以及
微控制器单元(MCU)，其与所述电源联接且能够执行下述中的至少一项(i)控制所述电源的放电、(ii)计算所述电源的电量水平、(iii)所述电源的短路保护、(iv)所述电源的过度充电保护、(v)所述电源的过度放电保护、(vi)平衡包括所述电源的电池之间的电量水平、(vii)在温度超出某一温度范围时，阻止所述电源充电、或(viii)与外部装置进行信息通信。
29.如权利要求28所述的电源控制组件，其中所述微控制器单元能够执行(i)至(viii)中的至少两项。
30.如权利要求29所述的电源控制组件，其中所述微控制器单元至少能够执行(iv)和(v)。
31.如权利要求28所述的电源控制组件，其中与所述外部装置通信包括向所述外部装置提供有关所述电源的状态信息。
32.如权利要求28所述的电源控制组件，其中与所述外部装置通信包括接收来自所述外部装置的信息。
33.如权利要求28所述的电源控制组件，进一步包括连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为所述无人飞行器供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制所述电子开关的导通或断开状态。
34.如权利要求28所述的电源控制组件，其中推进单元包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，其中所述电源使所述包括桨叶的转子旋转，从而为所述无人飞行器产生升力。
35.如权利要求28所述的电源控制组件，其中微控制器单元的重量小于约1克。
36.如权利要求33所述的电源控制组件，其中所述电子开关采用固态电子器件。
37.如权利要求33所述的电源控制组件，其中所述电子开关包括功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的一种。
38.如权利要求33所述的电源控制组件，进一步包括电源外壳，所述电源外壳包括底件和盖件，所述底件在第一末端具有开口，所述盖件密封所述底件的开口，其中所述电源安置于所述底件中，且其中所述电子开关、输入装置、电力测量装置和指示装置都安置于电路板上。
39.如权利要求33所述的电源控制组件，其中所述电源和电源电路的重量小于约400克。
40.一种无人飞行器(UAV)，包括：
需要供电的推进单元；
电源电路，用于为所述推进单元供电；以及
微控制器单元(MCU)，其能够执行下述中的至少一项(i)控制所述电源的放电、(ii)计算所述电源的电量水平、(iii)所述电源的短路保护、(iv)所述电源的过度充电保护、(v)所述电源的过度放电保护、(vi)平衡包括所述电源的一个或多个电池之间的电量水平、(vii)在温度超出某一温度范围时，阻止所述电源充电、或(viii)与外部装置进行通信。
41.如权利要求40所述的无人飞行器，其中所述微控制器单元能够执行(i)至(viii)中的至少三项。
42.如权利要求41所述的无人飞行器，其中所述微控制器单元至少能够执行(i)和(ii)。
43.如权利要求40所述的无人飞行器，其中与所述外部装置通信包括向所述外部装置提供有关所述电源的状态信息。
44.如权利要求40所述的无人飞行器，进一步包括连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为所述无人飞行器供电，其中所述电源电路包括电子开关和输入装置，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电，所述输入装置与所述电子开关电性连接，用于控制所述电子开关的导通或断开状态。
45.如权利要求40所述的无人飞行器，其中推进单元包括一个或多个带有可旋转桨叶的转子，其中所述电源使所述包括桨叶的转子旋转，从而为所述无人飞行器产生升力。
46.如权利要求44所述的无人飞行器，其中所述电源电路进一步包括电力测量装置和指示装置，所述电力测量装置与所述电源电性连接，且被配置成用于计算所述电源的电量水平，以及所述指示装置与所述电力测量装置电性连接，且被配置成用于指示所述电源的剩余电量百分比。
47.如权利要求46所述的无人飞行器，其中所述电源的电量水平是基于测量所消耗能量的量来计算的。
48.如权利要求44所述的无人飞行器，其中所述电子开关采用固态电子器件。
49.一种电源控制组件，包括：
电源；以及
输入装置，其被配置成用于接收用户的输入，以在所述电源相关的多种操作模式之间进行切换，所述操作模式至少包括(i)激活显示所述电源的电量水平和(ii)通过开启或关闭与所述电源导通的电子开关，来开启或关闭所述电源。
50.如权利要求49所述的电源控制组件，其中所述电源适于为无人飞行器(UAV)供电。
51.如权利要求49所述的电源控制组件，其中所述多种操作模式进一步包括与外部装置通信。
52.如权利要求51所述的电源控制组件，其中与所述外部装置通信包括向所述外部装置提供有关所述电源的状态信息。
53.如权利要求49所述的电源控制组件，进一步包括连接至所述电源的电源电路，其中所述电源通过所述电源电路放电来为所述无人飞行器供电，其中所述电源电路包括电子开关，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电。
54.如权利要求53所述的电源控制组件，其中所述电子开关采用固态电子器件。
55.如权利要求49所述的电源控制组件，其中所述输入装置包括按钮开关、机械开关、电位器或传感器中的一种。
56.一种管理电源的方法，包括：
接收所述电源的由用户提供的输入信号；和
响应所述输入信号，至少部分地基于所述输入信号相关的一种或多种特征，从所述电源相关的多种操作模式中选择操作模式，所述多种操作模式至少包括(i)激活显示所述电源的电量水平，以及(ii)通过开启或关闭与所述电源导通的电子开关来开启或关闭所述电源。
57.如权利要求56所述的方法，其中所述电源在导通或断开时不产生火花。
58.如权利要求56所述的方法，其中所述输入信号相关的一种或多种特征包括所述输入信号的时间长度。
59.如权利要求56所述的方法，其中选择所述操作模式包括将所述输入信号与预定的信号模式进行比较。
60.如权利要求56所述的方法，进一步包括提供连接至所述电源的电源电路，且使所述电源通过所述电源电路放电来为无人飞行器供电，其中所述电源电路包括电子开关，所述电子开关与所述电源电性连接，用于控制所述电源的通电或断电。
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