無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)充電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)現(xiàn)在越來(lái)越成熟，對(duì)無(wú)人機(jī)的控制也越來(lái)越穩(wěn)定，相關(guān)的在軍事、救災(zāi)、民用上的應(yīng)用都有很大發(fā)展。然而，這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)重大的瓶頸在于無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力低，無(wú)人機(jī)基本都是依靠電池供電，蓄電池是無(wú)人機(jī)飛行的最關(guān)鍵系統(tǒng)之一，蓄電池還廣泛地用于無(wú)人機(jī)啟動(dòng)引擎和輔助動(dòng)力裝置，也為必要的航空電子控制設(shè)備提供支撐電源，為保障導(dǎo)航設(shè)備和飛行線路計(jì)算機(jī)做不間斷電源，鑒于這些功能都是起限制飛行任務(wù)的作用，所以對(duì)飛機(jī)電源首當(dāng)其沖的要求是安全可靠，性能必須穩(wěn)定耐久，能為飛機(jī)的各種應(yīng)急環(huán)境下維持航行控制系統(tǒng)工作提供支持，但無(wú)人機(jī)由于所能攜帶蓄電池電量有限，難以長(zhǎng)時(shí)間工作。此外，在隱患高峰期或遇到突發(fā)事件時(shí)，需要無(wú)人機(jī)定時(shí)或連續(xù)工作，需要有人監(jiān)管保證其在工作過(guò)程中回收充電，這樣不但影響工作效率，而且在外工作時(shí)充電也不方便，同時(shí)由于充電效率低，充電速度慢而影響任務(wù)的有效執(zhí)行。
[0003]無(wú)人機(jī)所使用的電池系統(tǒng)架構(gòu)為鋰電池，鋰電池的儲(chǔ)能容量非常驚人，但即便如此，單個(gè)電池單元的容量不論從電壓還是從電流方而仍都太低，不能滿足一個(gè)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。并聯(lián)多個(gè)電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯(lián)多個(gè)電池單元?jiǎng)t可以增大電池提供的電壓。電池組裝商通常將單個(gè)鋰電池組裝成多個(gè)串聯(lián)電池單元的模塊化結(jié)構(gòu)電池單元，這些模塊化結(jié)構(gòu)電池單元就可通過(guò)一片微控制器芯片為核心的電子電路對(duì)其進(jìn)行管理和平衡。平衡充電是所有鋰電池組所需要的充電方式，由于是電池模塊單元，所以充電時(shí)不可能保證串聯(lián)的電池每個(gè)都能發(fā)揮最好的能力，充電時(shí)也不可能全部保證都能達(dá)到合理水平，但是在應(yīng)用中實(shí)際是沒(méi)有平衡充電的，這樣做實(shí)際上對(duì)電池壽命的影響是相當(dāng)大的。
[0004]現(xiàn)有的均衡技術(shù)主要分為電池間能量傳遞均衡和外部能量輸入均衡，電池間能量均衡就是把高電量電池的能量給低電量電池充電，現(xiàn)在很多專用芯片或者單片機(jī)解決方案使用的是外部均衡的方式，這種方式是通過(guò)可控制的耗能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種方式中一般都是使用一個(gè)耗能元件來(lái)消耗能量，從而等待其他電池單元充滿或者降低某些電池單元的電壓，這種方案的缺陷在于耗能及發(fā)熱量太大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]安全、可靠、快速、高效的鋰電池充電器對(duì)鋰電池的性能及應(yīng)用起著至關(guān)重要的作用，因此，安全有效的智能型鋰離子電池充電器對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)就是必須而且是必要的。
[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)人機(jī)充電器充電效率低，充電速度慢及充電方式的不合理，提供一種采用主動(dòng)平衡技術(shù)的無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)，從而提高充電效率、充電速度和有效保護(hù)鋰電池的使用壽命及安全，實(shí)現(xiàn)不平衡電池模塊中的容量恢復(fù)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)，包括由AC/DC單元1、DC/DC單元2、微處理器單元3、平衡充電模塊4、電池模塊單元5、電池模塊電壓檢測(cè)單元6、USB供電單元7及USB輸出充電插口 8、電壓傳感器9、電流傳感器10、電池輸出電壓傳感器11、鍵盤(pán)12及顯示單元13、散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)單元14及散熱風(fēng)扇15、wifi單元16、USB接口 17、隔離式通訊接口芯片18及熱敏電阻傳感器19組成。
[0008]進(jìn)一步:交流電源輸入到AC/DC單元1，AC/DC單元1輸出到DC/DC單元2。
[0009]進(jìn)一步:DC/DC單元2輸出一路輸出到USB供電單元7，經(jīng)USB供電單元后輸出到USB輸出充電插口 8;另一路輸出到平衡充電模塊4。
[0010]進(jìn)一步:平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊單元5的平衡充電控制。
[0011]進(jìn)一步:電池模塊電壓檢測(cè)單元6與電池模塊單元5連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池模塊單元5中各個(gè)單體電池的電能參數(shù)檢測(cè)，平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，電池模塊電壓檢測(cè)單元6通過(guò)隔離式通訊接口芯片18與微處理器單元3連接，DC/DC單元2輸出電源送入平衡充電模塊4，在充電過(guò)程中，如果某節(jié)電池開(kāi)始接近可容許的電壓限值，微處理器單元3則向電池模塊電壓檢測(cè)單元6發(fā)布命令，電池模塊電壓檢測(cè)單元6收到指令后，輸出平衡控制信號(hào)給平衡充電模塊4，平衡充電模塊4則接通該節(jié)電池，通過(guò)主動(dòng)地為充電電流設(shè)置分路并將能量回送至電池模塊，用來(lái)給電池模塊中其余的電池充電，對(duì)來(lái)自具有較高電壓的電池電荷進(jìn)行再分配，用以給較弱的電池充電。
[0012]進(jìn)一步:DC/DC單元2輸出端連接有電壓傳感器9和電流傳感器10，將檢測(cè)到DC/DC單元2的輸出電壓和輸出電流信號(hào)送入微處理器單元3，微處理器單元3根據(jù)DC/DC單元2的輸出電壓和輸出電流信號(hào)的大小，輸出控制信號(hào)給DC/DC單元2進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0013]進(jìn)一步:電池模塊單元5連接有電池輸出電壓傳感器11，將檢測(cè)到的輸出電壓和輸出電流信號(hào)送入微處理器單元3。
[0014]進(jìn)一步:微處理器端口與鍵盤(pán)12和顯示屏13連接，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。
[0015]進(jìn)一步:微處理器3與WIFI單元16連接，通過(guò)手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)客戶端的實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。
[0016]進(jìn)一步:微處理器3有USB 17接口，支持通過(guò)USB 口或SD卡的硬件程序更新。
[0017]進(jìn)一步:微處理器3與散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)單元14連接，通過(guò)散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)單元14驅(qū)動(dòng)散熱風(fēng)扇15的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]進(jìn)一步:電池模塊電壓檢測(cè)單元6輸出基準(zhǔn)電壓給熱敏電阻傳感器19，通過(guò)溫度檢測(cè)電路輸出一個(gè)隨溫度變化的電壓給微處理器3。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:
1、采用了主動(dòng)平衡技術(shù)，從而提高了充電效率、充電速度和有效保護(hù)鋰電池的使用壽命及安全，實(shí)現(xiàn)了不平衡電池模塊中的容量恢復(fù)。
[0020]微處理器有USB接口，支持通過(guò)USB 口或SD卡的硬件程序更新。
[0021]微處理器與WIFI單元連接，通過(guò)手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)客戶端的實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。
[0022]微處理器單元根據(jù)電壓電流傳感器檢測(cè)到的DC/DC輸出信號(hào)，自動(dòng)調(diào)節(jié)控制DC/DC輸出信號(hào)的大小。
[0023]采用隔離式通訊接口芯片，降低了 EMI (電磁干擾)，從而大大提高了系統(tǒng)接線長(zhǎng)度和信噪比性能。
[0024]采用電池模塊電壓檢測(cè)單元，可監(jiān)視電池模塊中每節(jié)獨(dú)立的電池，并通過(guò)一根專有的串行總線把該信息傳送至微處理器單元對(duì)每一節(jié)進(jìn)行有效的控制。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1:無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)系統(tǒng)框圖；
圖2:無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)平衡充電電路框圖；
圖3:無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)微處理器控制框圖；
圖4:無(wú)人機(jī)智能充電機(jī)溫度控制框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1是系統(tǒng)框圖，包括AC/DC單元1、DC/DC單元2、微處理器單元3、平衡充電模塊
4、電池模塊單元5、電池模塊電壓檢測(cè)單元6、USB供電單元7及USB輸出充電插口 8、電壓傳感器9、電流傳感器10、電池輸出電壓傳感器11、鍵盤(pán)12及顯示單元13、散熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)單元14及散熱風(fēng)扇15、wifi單元16及USB接口 17。
[0027]交流電源輸入到AC/DC單元1，經(jīng)AC/DC單元1將交流電源變換為直流電源，該直流電源輸出到DC/DC單元2。
[0028]單元2將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓輸出，一路輸出到USB供電單元7，經(jīng)USB供電單元后輸出到USB輸出充電插口 8;另一路輸出到平衡充電模塊4，為平衡充電模塊4提供充電電源。
[0029]平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，電池模塊電壓檢測(cè)單元6與電池模塊單元5連接。電池模塊電壓檢測(cè)單元6可監(jiān)視電池模塊中5每節(jié)獨(dú)立的電池，并通過(guò)一根專有的串行總