CN210297322U - 一种无人机机载电源管理装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机机载电源管理装置，该装置包括：外壳、固定于外壳内的印制电路板以及电源；该外壳包括电源管理装置外壳和电池外壳，该电源管理装置外壳和该电池外壳为可分离结构；该固定于外壳内的印制电路板，设置于该电源管理装置外壳上，该印制电路板包括电源管理模块和控制电路；该电源包括电池、加热电路、加热片及充电控制板；该加热电路、加热片及充电控制板设置于电池上。本实用新型所提供的机载电源管理装置，只需对电池部分进行更换，节省了维修成本。

Description

一种无人机机载电源管理装置

技术领域

本实用新型一般涉及电源管理技术领域，具体涉及一种无人机机载电源管理装置。

背景技术

电源管理装置，即PMU(Power Management Unit)，是一种高度集中的、针对便携式的电源管理方案。即将传统分立的若干类电源管理芯片等器件整合在单个封装之内，实现了更高的电池转换效率、更低功耗及更少的组件数以适应缩小的板级空。PMU为无人机各个组件提供稳定可靠的供电，在无人机产品中得到越来越广泛的使用，有助于降低整个***的功耗，并通过降低组件闲置时的能耗，使无人机电池能够具有更长的使用时间。PMU内的印制电路板上集成有与外接设备连接的接口，PMU壳体上设有与接口对应的接口航插。

现有的电源管理装置中，电源管理部分与应急电源(电池)分离，电池维护需要拆除结构。待电池充电维护完成后，再进行组装，体积大，维护成本高。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种无人机机载电源管理装置，能够减小空间占用，更适用于无人机上。

第一方面，本实用新型提供一种无人机机载电源管理装置，该装置包括：

电源、外壳以及固定于外壳内的印制电路板；

该外壳包括电源管理装置外壳和电池外壳，该电源管理装置外壳和该电池外壳为可分离结构；

该固定于外壳内的印制电路板，设置于该电源管理装置外壳上，该印制电路板包括电源管理模块和控制电路；

该电源包括电池、加热电路、加热片及充电控制板；该加热电路、加热片及充电控制板设置于电池上。

可选的，该装置还包括：应急备用电源设备；

应急备用电源设备与所述电源转换模块电性连接。

可选的，该装置中电源管理模块包括：电源转化模块、输出监控模块、电池管理模块、微处理器；

该电源转化模块与输入电源电性连接；

该输出监控模块的一端分别与伺服作动***、主设备和载荷设备电性连接；

该微处理器与飞控计算机电性连接；

该电池管理模块与微处理器电性连接；

可选的，该输入电源包括：地面直流电源、机载发电机直流电源以及应急直流电源。

本实用新型所提供的机载电源管理装置，结构简单，突破了现有电源管理装置控制单元与电池分开设计。将电源管理装置与电池充放电的电路部分进行统一设计，使得整个设计紧凑。并将电池部分外壳进行分离设计，便于对外壳加工，在更换长时间使用的电池及加热片时无需替换整机外壳，只需对电池部分进行更换，节省了维修成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的实施例的一种无人机机载电源管理装置的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的一种无人机机载电源管理装置的***架构结构示意图；

图3为本实用新型的实施例的电源管理模块结构示意图；

图4为本实用新型的实施例的应急电源模块结构示意图。

图中，1-电池外壳，2-电源管理装置外壳，3-印制电路板，4-电源管理模块，5-控制电路，6-电源，7-电池，8-加热电路，9-加热片，10-充电控制板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本实用新型描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系是在附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另外规定和限定，术语“连接”、“相连”、应做广义理解，例如可以理解为固定连接，也可以理解为一体化的连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域技术人员而言，可以具体理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有电池管理装置中，电源管理部分与应急电源(电池)分离，电池维护需要拆除结构。待电池充电维护完成后，再进行组装，体积大、维护成本高。

本实用新型实施例基于现有技术的缺陷，设计了一体式机载电源管理装置，便于安装体积较小的无人机上。还可以在不拆装电池的情况下完成电池充电，并对三路输入电压进行电压及电流采样。其目的是提供一种能够进行电源管理，并提供应急电源的电源管理***，采用和机体共型设计，以减少安装体积。两个模块之间通过电缆和连接器互连，安装在飞机的电源仓内。

第一方面，本实用新型提供一种无人机机载电源管理装置，包括:电源、外壳以及固定于外壳内的印制电路板；

该外壳包括电源管理装置外壳和电池外壳，该电源管理装置外壳和该电池外壳为可分离结构；该固定于外壳内的印制电路板，设置于该电源管理装置外壳上，该印制电路板包括电源管理模块和控制电路；

该电源包括电池、加热电路、加热片及充电控制板；该加热电路、加热片及充电控制板设置于电池上。

具体的，图1为本实用新型的实施例的一种无人机机载电源管理装置的结构示意图。该无人机机载电源管理装置的结构可以包括两层外壳，电池外壳1和电源管理装置外壳2，在电源管理装置外壳2中包括印制电路板3和电源6。在电源6中包括电池7、以及设置在电池7上的加热电路8、加热片9以及充电控制板10。

可选的，本申请实施例提供的一种无人机机载电源管理装置，还包括：应急备用电源设备；该应急备用电源设备与该电源转换模块电性连接。参见图2，为本实用新型的实施例的电源管理模块结构示意图。

可选的，本申请实施例提供的一种无人机机载电源管理装置，还包括：电源管理模块包括：电源转化模块、输出监控模块、电池管理模块、微处理器；电源转化模块与输入电源电性连接；输出监控模块的一端分别与伺服作动***、主设备和载荷设备电性连接；微处理器与飞控计算机电性连接；电池管理模块与微处理器电性连接。

具体的，在正常工作情况下，飞控计算机上电台会通过指令打开应急电源开关，这时应急电源处于可输出状态，保证提供飞行所需的应急电源。当飞行结束后，飞控计算机会通过指令关端应急电源开关，应急电源输出关断，无电源输出，保证应急电源不会过度放电。

可以理解的，电源管理模块内部设计有微处理器，该处理器负责输入电源状态信号采集、输出电源状态信号采集、应急电源管理以及电源管理模块与飞控计算机的通讯等功能。微处理器通过RS232通讯接口可向飞控计算机上报电源状态，也可通过通讯接口接收飞控计算机下发的指令。微处理器根据飞控计算机的指令控制应急电源通断、应急电源的充电以及载荷电源的通断等功能。

可选的，该输入电源包括：地面直流电源、机载发电机直流电源以及应急直流电源。参见图3，为本实用新型的实施例的电源管理模块功能结构示意图。

具体的，该电源管理模块可完成3路输入电源：地面直流电源DC28V、机载发电机直流电源DC28V、应急直流电源DC25.9V的输入监控。这三路输入电源相互之间可以自动切换，机载发电机直流电源DC28V和机载发电机直流电源DC56V进行转换输出。输出监控模块负责两路电源(DC28V、DC56V)的输出监控。电池管理模块与飞控计算机之间可以进行通讯，微处理器与飞控计算机电性连接。

可以理解的，电源管理的工作流程可以为直流电源首先经过输入监控，经过电路切换转换以后，该电路用于监控输入电源。并根据输入的直流电源的电压状态来判断任意一路是否出现“故障”，对于有“故障”的输入电源进行关断处理。电源的切换按地面电源、发电机电源和应急电源的先后顺序次序进行切换，优先级从高到低。首先，使用优先级高的电源，当优先级高的电源发生“故障”时，切换电路选择下一优先级的输入电源并向后级电路输出。

输入的直流电源经过监控和切换电路后，送给后级电源转换电路进行电源转换。电源转换电路采用DC-DC转换技术，可以输出两路直流电源，供后级设备使用。

参见图4，为本实用新型的实施例的应急电源模块结构示意图。

在无地面电源供电，并且发电机电源异常时，电源管理模块会切断发电机电源，这时需要使用应急电源供电。

应急电源模块负责提供应急电源，该模块可以完成蓄电池充放电管理、蓄电池温度控制等功能。蓄电池可以采用7串形式的锂聚合物电池，单节蓄电池为3.7@15AH。组装完成的蓄电池标称电压25.9V，满冲电压为29.4V，最低放电保护电压18.9V。在有地面电源供电的情况下，应急电源模块可以采用地面电源对蓄电池进行充电，蓄电池充放电管理由充放电保护电路完成。

应急电源模块的正常工作流程如下：正常情况下有电源输入电源管理模块。分别为地面电源、发电机电源以及应急电源。按优先级从高到低为P1(地面电源)，P2(发电机电源)，P3(应急电源)，三路电源按优先级从高到低可无缝切换。优先使用高级别的电源作为输入。当电源管理模块输入口的地面电源断开时，输入电源切换至发电机电源；当电源管理模块输入口的发电机电源断开时，输入电源切换至使用应急电源。

上电初始状态时，默认状态下应急电源通路处于断开状态。首先使用地面电源供电启动发动机，该地面电源同时经过电源管理模块向后级设备供电。后级设备中的飞控计算机启动，向蓄电池通道的通断开关发出控制指令，使蓄电池通道接通。发动机启动稳定后，其带动发电机发电。飞行试验开始时，撤掉地面电源，这时电源管理模块的输入电源切换至发电机电源，保证后续试验的电源供应。正常飞行试验结束时，飞控计算机向发动机发出关机指令，并向蓄电池通道的通断开关发送“断开”指令，试验结束。

如果发生异常情况，可以做如下处理：如果在飞行过程中发动机停车，则发电机无电源输出。此时电源管理模块的输入电源切换至蓄电池，同时飞控计算机监控到电源模块上报的电源故障，根据故障码判断出故障原因为发电机无电源输出。这时飞控计算机发出“载荷电源关断”控制指令，切断载荷设备的电源，然后执行后续降落等流程，在降落后飞控计算机向蓄电池通道的通断开关发送“断开”指令，切断蓄电池电源，试验结束。

本实用新型的技术方案有益效果在于：实时准确的对输入电源进行监测、切换，完成二次电源转换，以及与主控设备通讯，对应急电源进行管理。电源管理模块和应急蓄电池模块为独立设计模块，设计时充分考虑了独立模块的方便维修可测试性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种无人机机载电源管理装置，其特征在于，所述装置包括：

电源、外壳以及固定于外壳内的印制电路板；

所述外壳包括电源管理装置外壳和电池外壳，所述电源管理装置外壳和所述电池外壳为可分离结构；

所述固定于外壳内的印制电路板，设置于所述电源管理装置外壳上，所述印制电路板包括电源管理模块和控制电路；

所述电源包括电池、加热电路、加热片及充电控制板；所述加热电路、加热片及充电控制板设置于电池上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：应急备用电源设备；

所述应急备用电源设备与所述电源转换模块电性连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述电源管理模块包括：电源转化模块、输出监控模块、电池管理模块、微处理器；

所述电源转化模块与输入电源电性连接；

所述输出监控模块的一端分别与伺服作动***、主设备和载荷设备电性连接；

所述微处理器与飞控计算机电性连接；

所述电池管理模块与微处理器电性连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述输入电源包括：地面直流电源、机载发电机直流电源以及应急直流电源。

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