CN106972595B - 无人机锂聚合物动力电池组混合充电*** - Google Patents

无人机锂聚合物动力电池组混合充电*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种无人机锂聚合物动力电池组混合充电***。包括DC电源输入端、电池组放电线转换开关、电池组平衡线转换开关及采样转换开关，DC电源输入端连接电池组放电线转换开关，升降压充电输出端连接独立平衡充电电路电源开关，独立平衡充电电路电源开关连接电池组平衡线转换开关，DC电源输入端连接单片机，单片机与独立充电电路和固态继电器连接，升降压充电输出端和独立充电输出采样端连接采样转换开关，单片机与采样转换开关连接，单片机连接升降压充电电路和独立充电电路。其优点是：解决了旁路平衡充大电流充电平衡电流小发热严重问题，独立平衡充平衡电流大不发热但充电电流小问题，其平衡性不仅延长电池使用寿命且让旧电池也有足够动力。

Description

无人机锂聚合物动力电池组混合充电***
技术领域
本发明涉及一种无人机电池的充电***，具体地说是一种无人机锂聚合物动力电池组混合充电***。
背景技术
当前商业无人机的兴起给航拍、测绘、安防、电力架设及巡查，还有农业植保等行业带来了巨大方便，但是目前商业无人机的动力电池为锂聚合物电池，续航能力都不超过半个小时，为了不影响作业，外出作业需要携带很多个已经充满电的电池组或充电器。现有技术中常用的充电为平衡充电器，而当前市场上的平衡充电器一般为用动力线充电平衡线平衡的串联旁路式平衡充和用平衡线充电的独立充。
其中，串充旁路式平衡增加了平衡功能，即通过电阻和MOS管组成的平衡电路并联在每节电芯上实现平衡充电；独立平衡充电利用完全独立多路开关电源充电回放给一组电池中不同电芯充电，每节电池都有一个独立的充电回路对其进行充电，真正实现电池组各单元独立充电，独立控制，互不影响。
虽然上述充电方式各具优点，但是他们仍然存在以下缺点，串充充电方式，由于电池组每节电池的内阻等各参数不可能做到一致，电池串联方式充电不可避免出现单节过充﹑欠充的现象，对电池伤害很大。串充旁路式平衡，其平衡功能是通过电阻和MOS管构成的旁路替代对应已经满电电芯通过电流，能量消耗在旁路上造成发热，充电电流在0.5A，单个旁路发热功率达2W，发热严重，所以平衡时最大电流不能超过0.5A，独立平衡充电，由于每节电池都有一个独立的充电回路对其进行充电，所以只能用电池组的平衡线头作为充电口，但目前电池组的平衡线头都比较细，充电电流超过6A时线头损耗较大，易发热，不能充大电流，增加充电时间，换句话说，目前市场上面的充电方式，每个电芯都是有额定的电压，如果一个电池充电的时候考虑的是总电压，但是由于里面的电芯不平衡，可能导致其中一个电芯已经超过了额定的电压，那么就会***，因此就要考虑研究给每个电芯充电的问题，使每个电芯都达到额定的电压，最后达到总的额定电压值(也就是充满)。那么如何平衡，如何感应其中的哪块电芯已经充满，自动切换到另外的电芯充电也是一个要解决的问题。
另外，上述的充电方式，电池容量检测方式时间太长，现有的充电接口为不同节数的电池组配置不同的充电插口，而各插口电池之间电路上是并联的，当使用者同时插上不同节数的电池时会造成电池之间充放电；机械继电器存在缺陷，虽然可以过大电流，也可以切断信号，但切换时有声音，机械磨损，并且有开关次数寿命；光MOS管虽然没有机械开关磨损和开关次数寿命限制，目前的光MOS管只能通过小电流的信号源，不能通过上安培的大电流。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够解决了不但能够避免旁路式平衡充大电流充电平衡电流小发热严重问题还能够避免独立式平衡充平衡电流大不发热但充电电流小问题的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***。
为了解决上述技术问题，本发明的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，包括用于电源输入的DC电源输入端、电池组放电线转换开关、电池组平衡线转换开关以及用于控制多个采样端的采样信号的采样转换开关，DC电源输入端经过升降压充电电路和固态继电器连接电池组放电线转换开关的输入端，升降压充电电路的升降压充电输出端连接独立平衡充电电路电源开关，独立平衡充电电路电源开关经过独立充电电路连接电池组平衡线转换开关，DC电源输入端还经过电源管理电路连接单片机，单片机的其中一个端口与独立充电电路连接，另外一个端口经过固态继电器控制开关连接固态继电器，升降压充电输出端经过升降压充电输出采样端连接采样转换开关，独立充电输出电路的独立充电输出采样端同样连接采样转换开关，单片机上还有一个端口与采样转换开关相互连接并能够对通过采样转换开关控制输入的采样AD值进行处理以及能够根据处理结果对采样转换开关进行控制，单片机还经过多个PID调节分别连接升降压充电电路和独立充电电路。
所述固态继电器为30A固态继电器，所述固态继电器能够通过固态继电器控制开关在串充和独立充之间进行切换。
所述独立充电电路为一个以上的独立回路的独立充电电路，所述独立充电电路能够通过平衡线对一个电池的多片电芯独立充电。
所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，先通过动力线大电流对对电池串联充电(此时所有电芯未满电)，后自动切换成多路独立电源通过平衡线对各片电芯独立充电(此时有电芯满电，处于平衡充电态)。
所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，充电器接有多个端口，扫描检测各端口电池电压充电，充满当前端口电池后切换到未满电电池端口自动充电。
本发明的优点在于：由单片机控制的独立多回路充电***，整个控制过程智能﹑灵活，对电池组可以利用MOS管开关作用对多组电池组进行控制，实现多组电池同时或轮流充电，并且对整个过程每节电池电压﹑电流﹑容量等参数显示，由此利用单片机控制固态继电器电路把电池组串联充电和独立平衡充电方式结合在一起，使得串充的大电流快充和独立平衡充的独立充电，独立控制，互不干扰的优点获得充分发挥，起始用动力线大电流充电，平衡时自动切换成平衡线独立充，实现了30A大电流充电和6A平衡的完美结合，解决了旁路式平衡充大电流充电平衡电流小发热严重问题，独立式平衡充平衡电流大不发热但充电电流小问题，其平衡性不仅延长电池使用寿命且让旧电池也有足够动力，综合无论是时间成本还是电池购买成本都大大低于传统平衡充。
附图说明
图1为本发明无人机锂聚合物动力电池组混合充电***的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***作进一步详细说明。
如图所示，本发明的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，包括用于电源输入的DC电源输入端、电池组放电线转换开关、电池组平衡线转换开关以及用于控制多个采样端的采样信号的采样转换开关，DC电源输入端经过升降压充电电路和固态继电器连接电池组放电线转换开关的输入端，升降压充电电路的升降压充电输出端连接独立平衡充电电路电源开关，独立平衡充电电路电源开关经过独立充电电路连接电池组平衡线转换开关，DC电源输入端还经过电源管理电路连接单片机，单片机的其中一个端口与独立充电电路连接，另外一个端口经过固态继电器控制开关连接固态继电器，升降压充电输出端经过升降压充电输出采样端连接采样转换开关，独立充电输出电路的独立充电输出采样端同样连接采样转换开关，单片机上还有一个端口与采样转换开关相互连接并能够对通过采样转换开关控制输入的采样AD值进行处理以及能够根据处理结果对采样转换开关进行控制，单片机还经过多个PID调节分别连接升降压充电电路和独立充电电路，其中，需要说明的是通过设置的固态继电器电路具有继承机械继电器和光MOS管的优点，既可通过几十安培的电流，又可以隔离不同电源回路的信号干扰，还没有机械损耗和开关寿命限制；通过该结构设计，串充充电时利用固态开关彻底隔离独立充电路，检测时关断串充打开独立充端口检测每节电芯电压，独立平衡充电状态下利用固态开关彻底隔离串充的电路。
进一步地，所说的继电器为30A固态继电器，采用该继电器能够提大电流，固态继电器能够通过固态继电器控制开关在串充和独立充之间进行切换。
其中，独立充电电路为一个以上的独立回路的充电电路，充电电路能够通过平衡线对一个电池(多片电芯串联而成)的多片电芯独立充电，互不干扰。
采用上述的结构，一方面，从DC电源输入端经过升降压充电电路和固态继电器后连接电池组放电线转换开关的输入端，由此可将电池组放电头的接入到电池组放电线转换开关上，利用了电池组放电头的动力线进行充电，其采用的动力线进行充电，使得充电电流大，充电速度快，且保证了线路的持久耐用，另外，充电过程中可以通过单片机的控制和采样转换开关的转换智能切换再用平衡线进行充电。当平衡线充电时，动力线将自动停止工作，此方案形成了混合充电的方式；另外一方面，从DC电源输入端经过升降压充电电路，升降压充电电路的升降压充电输出端连接独立平衡充电电路电源开关，独立平衡充电电路电源开关经过不同的独立充电电路连接电池组平衡线转换开关，由此使得电池组的每个电芯可以形成一个回路，独立充电，电池组的各个电芯回路是相互隔离的，另外，充电过程中，通过单片机的控制和采样转换开关的转换使一个电芯充满的时候，自动切换去其他的电芯进行充电，完成了自动切换充电功能，也叫做保姆功能。
通过上述分析可见，采用该结构实现了先通过动力线大电流对对电池串联充电(此时所有电芯未满电)，后自动切换成多路独立电源通过平衡线对各片电芯独立充电(此时有电芯满电，处于平衡充电态)的目的，另外，无人机锂聚合物动力电池组混合充电***接有多个端口，扫描检测各端口电池电压充电，充满当前端口电池后切换到未满电电池端口自动充电。
实践证明，由于实现了从充电到平衡的全程高速，同样充电电流充电平均时间是旁路式平衡充的一半，特别是对旧电池效率更是提升数倍，且平衡过程无能量损失，绿色环保。独立平衡的平衡性远高于旁路式平衡，对电池使用寿命大大延长。相对于旁路式平衡充无论充电时间效率还是延长电池使用寿命的经济性混合充电器都成倍体现。其多组电池自动切换实现了无等待充电，确保充电器无工作时间损失。
相对于独立平衡充最大6A充电电流，30A大电流串充速度提升4倍甚至可以更高，对于值保机的10AH大容量电池等待时间大大缩小。
混合充电结合多路自动切换。无论充电速度，能源效率，电池使用寿命都有了显著提升。实现了一边飞行一边充电，而不需要提前充满多块电池，减少了电池购买数量，不因为电池没预先充电而等待，可随时作业。

Claims (5)

1.一种无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，其特征在于：包括用于电源输入的DC电源输入端、电池组放电线转换开关、电池组平衡线转换开关以及用于控制多个采样端的采样信号的采样转换开关，所述DC电源输入端经过升降压充电电路和固态继电器连接电池组放电线转换开关的输入端，所述升降压充电电路的升降压充电输出端连接独立平衡充电电路电源开关，所述独立平衡充电电路电源开关经过独立充电电路连接电池组平衡线转换开关，所述DC电源输入端还经过电源管理电路连接单片机，所述单片机的其中一个端口与独立充电电路连接，另外一个端口经过固态继电器控制开关连接固态继电器，所述升降压充电输出端经过升降压充电输出采样端连接采样转换开关，所述独立充电输出电路的独立充电输出采样端同样连接采样转换开关，所述单片机上还有一个端口与采样转换开关相互连接并能够对通过采样转换开关控制输入的采样AD值进行处理以及能够根据处理结果对采样转换开关进行控制，所述单片机还经过多个PID调节分别连接升降压充电电路和独立充电电路。
2.按照权利要求1所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，其特征在于：所述固态继电器为30A固态继电器，所述固态继电器能够通过固态继电器控制开关在串充和独立充之间进行切换。
3.按照权利要求1所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，其特征在于：所述独立充电电路为一个以上的独立回路的独立充电电路，所述独立充电电路能够通过平衡线对一个电池的多片电芯独立充电。
4.根据权利要求1所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，其特征在于：先通过动力线大电流对对电池串联充电，此时所有电芯未满电；后自动切换成多路独立电源通过平衡线对各片电芯独立充电，此时有电芯满电，处于平衡充电态。
5.根据权利要求1所述的无人机锂聚合物动力电池组混合充电***，其特征在于：本充电器接有多个端口，扫描检测各端口电池电压充电，充满当前端口电池后切换到未满电电池端口自动充电。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102437619A (zh) * 2011-12-31 2012-05-02 广州市香港科大***研究院 一种动力电池组双向平衡电路
CN205248881U (zh) * 2015-12-07 2016-05-18 重庆瑞升康博电气有限公司 无人机智能充电机
CN205753514U (zh) * 2016-05-16 2016-11-30 哈瓦国际航空技术（深圳）有限公司 一种串联电池的平衡充电装置
CN207234430U (zh) * 2017-05-26 2018-04-13 深圳市乐迪电子有限公司 无人机锂聚合物动力电池组混合充电***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102437619A (zh) * 2011-12-31 2012-05-02 广州市香港科大***研究院 一种动力电池组双向平衡电路
CN205248881U (zh) * 2015-12-07 2016-05-18 重庆瑞升康博电气有限公司 无人机智能充电机
CN205753514U (zh) * 2016-05-16 2016-11-30 哈瓦国际航空技术（深圳）有限公司 一种串联电池的平衡充电装置
CN207234430U (zh) * 2017-05-26 2018-04-13 深圳市乐迪电子有限公司 无人机锂聚合物动力电池组混合充电***

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