CN205898986U - 一种喷药无人机锂电池测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种喷药无人机锂电池测试装置，包括电池组，环境模拟单元，电池组信息采集模块，充放电模块，模拟负载模块，均衡控制模块，主控器，显示控制模块及通信模块，所述电池组放置在环境模拟单元中，所述电池组通过电池组信息采集模块、充放电模块以及均衡控制模块与所述主控器连接，所述充放电模块还连接有模拟负载模块，所述模拟负载模块还连接有主控器，所述主控器的输出端还连接有显示模块和通信模。本实用新型可实现对农用喷药无人机锂电池组的全面测试，可以模拟喷药无人机实际工作状况对锂电池组进行充放电管理、均衡管理，从而为喷药无人机锂电池的合理选用及正确使用提供技术支持。
Description
技术领域
本实用新型涉及能源管理技术领域，具体涉及一种喷药无人机锂电池测试装置。
背景技术
农业喷药无人机，喷药效率是人工作业的40~60倍，防治害虫效果更好，彻底解放了人工喷药的辛苦和低效率，近些年得到了较大规模的应用。根据动力***的不同，喷药无人机分为单旋翼油动型和多旋翼电动型。其中，电动型因无人机可操纵性好，安全可靠，逐渐成为主流喷药机型。作为电动喷药无人机的关键部分，动力锂电池的性能好坏直接决定了无人机的喷药效率及飞行安全性。目前，暂时没有专用的并且和喷药无人机匹配的动力锂电池测试平台。现存的蓄电池的测试设备一般只具有监测电池电压、温度及保护等简单功能，测试比较单一，只能进行蓄电池的充放电，不能全面完善地表现蓄电池的性能优劣，极易给蓄电池过充或欠充，并不能修复蓄电池单体电压差异，最终导致设备易损坏和蓄电池寿命缩短。
目前农用喷药无人机所使用的动力电池主要是一组或几组磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池单节电池电压较低，只有3.2V。为了获取大能量、高电压，蓄电池通常将单体锂电池以串联及并联的方式组成大的锂电池组应用，由于各单体电池性能存在差别，同时喷药无人机工作的工况比较复杂，包括起飞、爬升、巡航、喷洒、降落等，而且这些工况之间需要不规则的频繁切换，造成了不同工况下充放电状态的不规则以及工作的温度环境等方面的变化，使得各单体电池在内阻、容量和电压等方面产生了一定的差异。而且随着充放电次数的增加，这种差异逐步加大。
针对存在的问题，设计一种喷药无人机锂电池测试平台，该平台可实现对农用喷药无人机锂电池组的各项性能测试包括电特性，充放电电流、容量、电池内阻、自放电率、使用寿命等。同时可以模拟喷药无人机实际工作状况对锂电池组进行充放电管理、均衡管理，从而为喷药无人机锂电池的合理选用及正确使用提供技术支持。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种可实现对农用喷药无人机锂电池组的全面测试，可以模拟喷药无人机实际工作状况对锂电池组进行充放电管理、均衡管理，从而为喷药无人机锂电池的合理选用及正确使用提供技术支持的喷药无人机锂电池测试装置。
技术方案：本实用新型所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，包括电池组，环境模拟单元，电池组信息采集模块，充放电模块，模拟负载模块，均衡控制模块，主控器，显示控制模块及通信模块，所述电池组放置在环境模拟单元中，所述电池组通过电池组信息采集模块、充放电模块以及均衡控制模块与所述主控器连接，所述充放电模块还连接有模拟负载模块，所述模拟负载模块还连接有主控器，所述主控器的输出端还连接有显示模块和通信模块；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
进一步的，所述电池组为喷药无人机所用磷酸铁锂电池组。
进一步的，所述环境模拟单元为一套温度可调的无人机作业环境温度模拟装置。
进一步的，所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块，实时读取电池组各单体电池的电压、温度、电池组充放电电流信息。
进一步的，所述电压采集模块采用电池管理芯片MAX14921，温度采集模块采用DS18B20温度传感器。
进一步的，所述模拟负载模块包括至少一个负载单元，所述负载单元包括至少一个主线路及至少一个分支线路，所述主线路包括至少一个电阻及控制所述电阻投切的主开关，所述分支线路与主线路中的电阻并联，所述分支线路包括并联连接的至少一个电阻、至少一个电感、至少一个电容及控制所述电阻、电感、电容投切的分支开关。
进一步的，所述模拟负载模块还包括分支控制电路，所述分支控制电路与主控器连接，所述主控器控制各主开关的通断，所述分支控制电路控制各分支开关的通断，所述分支控制电路采用单片机。
进一步的，所述均衡控制模块包括均衡控制电路，所述均衡控制电路包括与每节单体锂电池并联连接的电阻和开关MOS功率管。
进一步的，所述主控器采用STM32F103RCT6微控制器。
进一步的，所述通信模块采用SIM300C模块。
有益效果：本实用新型可实现对农用喷药无人机锂电池组的全面测试，可以模拟喷药无人机实际工作状况对锂电池组进行充放电管理、均衡管理，从而为喷药无人机锂电池的合理选用及正确使用提供技术支持。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构原理框图；
图2为本实用新型的均衡电路原理图；
图3为本实用新型的模拟负载模块原理图。
具体实施方式
如图1所示的一种喷药无人机锂电池测试装置，包括电池组，环境模拟单元，电池组信息采集模块，充放电模块，模拟负载模块，均衡控制模块，主控器，显示控制模块及通信模块，所述电池组放置在环境模拟单元中，所述电池组通过电池组信息采集模块、充放电模块以及均衡控制模块与所述主控器连接，所述充放电模块还连接有模拟负载模块，所述模拟负载模块还连接有主控器，所述主控器的输出端还连接有显示模块和通信模块；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
电池的性能与许多参数有关，主要表现电池特征的参数为：电池电压、电池电流、电池容量、自放电率、使用寿命。电池性能由一系列的特征参数来表征，并有相关的检测标准来衡量。锂电池测试平台可以模拟在不同的工作环境及不同的飞行载荷下，采样并显示这些参数数据，为喷药无人机的动力锂电池选用及维护提供基础数据。
锂电池组放置在所述环境模拟单元内部。所述环境模拟单元为一套温度可调的无人机作业环境温度模拟装置，可通过调节测试台的环境稳定，测试锂电池组在不同环境温度的性能差异。
所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块。所述电池组信息采集模块实时读取电池组单体电压，温度，电池组充放电电流等信息。所述电压采集模块通过可测16路串联单体电池的电池管理芯片MAX14921实时精确检测单体锂电池的端电压；所述温度采集模块通过DS18B20实时检测锂电池组的温度；所述电流采集模块通过霍尔电流传感器检测电池组的充放电电流。所述电池组信息采集模块实时将采集的电池组状态信息送主控器STM32F103RCT6。
充放电模块对无人机锂电池组进行充放电维护及充放电性能测试，参数来自于显示控制模块，人工输入参数。可以设定充放电工作方式，充放电电压、电流，充放电终止时间。锂电池充电或放电工作时，由显示控制模块将指令发送给充放电模块和均衡管理模块中的电池性能监测单元来控制蓄电池的充放电工作，同时充放电模块和均衡控制模块将充放电工作的参数发送给显示控制模块，通过液晶屏进行显示。
所述通信模块采用SIM300C模块的GPRS通信模块。主控制器通过GPRS通信模块与远程监控PC及用户手机服务端之间进行通信，通过无线通信的方式将锂电池组相关信息传输至远程终端，从而实现异地实时了解锂电池的测试状态，用户可以通过远程监控PC端或者手机查看和控制整个测试***的工作状态，避免了这个测试过程一定要有人值守的状况。
电池组均衡电路如图2所示，均衡***采用被动均衡模式，以锂电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据。所述均衡控制模块根据所述电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。所述均衡电路，在每个单体电池旁都并联一个电阻均衡电路实现电池均衡。所述主控器通过电压检测模块实时检测电池组各单体电池的电压，并将各单体电池的电压与锂电池组的平均电压相比较，若某单体电压和锂电池组平均电压的差值大于预设的均衡开启电压值，所述主控器则发出指令开启对应单体电池的开关MOS功率管实现电池均衡，若差值小于预设的均衡结束电压差，则主控器发出指令关闭MOS功率管来中断电池均衡。
如图3所示的模拟负载模块的电路示意图。该模拟负载模块包括三个负载单元，其中一个负载单元包括一个主线路及3个分支线路，所述主线路包括电阻R1及实现该电阻投切的主开关K1，所述3个分支线路均与电阻R1并联，所述分支线路包括电阻R2及实现该电阻投切的分支开关K4、电感L1及实现该电感投切的分支开关K5、电容C1及实现该电容投切的分支开关K6，所述主开关K1一端作为负载电路3输入端与主控制电路11连接，主开关 K1另一端与电阻R1一端连接，电阻R1另一端作为负载电路3的输出端与后级电路连接，所述 分支开关K4与电阻R2串联后与电阻R1并联，所述分支开关K5与电感L1串联后与电阻R1并 联，所述分支开关K6与电容C1串联后与电阻R1并联。其他两个负载单元的电路结构与上述负载单元的电路相同。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：包括电池组，环境模拟单元，电池组信息采集模块，充放电模块，模拟负载模块，均衡控制模块，主控器，显示控制模块及通信模块，所述电池组放置在环境模拟单元中，所述电池组通过电池组信息采集模块、充放电模块以及均衡控制模块与所述主控器连接，所述充放电模块还连接有模拟负载模块，所述模拟负载模块还连接有主控器，所述主控器的输出端还连接有显示模块和通信模块；所述均衡控制模块采用被动电阻能耗均衡控制模式，以电池组内的单体锂电池端电压为均衡依据，所述均衡控制模块根据电池组信息采集模块实时采集到的数据对某节或者某几节单体电池做均衡处理。
2.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述电池组为喷药无人机所用磷酸铁锂电池组。
3.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述环境模拟单元为一套温度可调的无人机作业环境温度模拟装置。
4.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述电池组信息采集模块包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块，实时读取电池组各单体电池的电压、温度、电池组充放电电流信息。
5.根据权利要求4所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述电压采集模块采用电池管理芯片MAX14921，温度采集模块采用DS18B20温度传感器。
6.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述模拟负载模块包括至少一个负载单元，所述负载单元包括至少一个主线路及至少一个分支线路，所述主线路包括至少一个电阻及控制所述电阻投切的主开关，所述分支线路与主线路中的电阻并联，所述分支线路包括并联连接的至少一个电阻、至少一个电感、至少一个电容及控制所述电阻、电感、电容投切的分支开关。
7.根据权利要求6所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述模拟负载模块还包括分支控制电路，所述分支控制电路与主控器连接，所述主控器控制各主开关的通断，所述分支控制电路控制各分支开关的通断，所述分支控制电路采用单片机。
8.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述均衡控制模块包括均衡控制电路，所述均衡控制电路包括与每节单体锂电池并联连接的电阻和开关MOS功率管。
9.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述主控器采用STM32F103RCT6微控制器。
10.根据权利要求1所述的一种喷药无人机锂电池测试装置，其特征在于：所述通信模块采用SIM300C模块。
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|---|---|---|---|---|
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