無人機(jī)智能充電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)充電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種無人機(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，無人機(jī)技術(shù)現(xiàn)在越來越成熟，對無人機(jī)的控制也越來越穩(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，這項技術(shù)的一個重大的瓶頸在于無人機(jī)的續(xù)航能力低，無人機(jī)基本都是依靠電池供電，蓄電池是無人機(jī)飛行的最關(guān)鍵系統(tǒng)之一，蓄電池還廣泛地用于無人機(jī)啟動引擎和輔助動力裝置，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，但無人機(jī)由于所能攜帶蓄電池電量有限，難以長時間工作。此外，在隱患高峰期或遇到突發(fā)事件時，需要無人機(jī)定時或連續(xù)工作，需要有人監(jiān)管保證其在工作過程中回收充電，這樣不但影響工作效率，而且在外工作時充電也不方便，同時由于充電效率低，充電速度慢而影響任務(wù)的有效執(zhí)行。
[0003]無人機(jī)所使用的電池系統(tǒng)架構(gòu)為鋰電池，鋰電池的儲能容量非常驚人，但即便如此，單個電池單元的容量不論從電壓還是從電流方而仍都太低，不能滿足一個混合動力發(fā)動機(jī)的需要。并聯(lián)多個電池單元可以增大電池所提供的電流，串聯(lián)多個電池單元則可以增大電池提供的電壓。電池組裝商通常將單個鋰電池組裝成多個串聯(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)電池單元就可通過一片微控制器芯片為核心的電子電路對其進(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，所以充電時不可能保證串聯(lián)的電池每個都能發(fā)揮最好的能力，充電時也不可能全部保證都能達(dá)到合理水平，但是在應(yīng)用中實際是沒有平衡充電的，這樣做實際上對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，這種方式是通過可控制的耗能來實現(xiàn)的，這種方式中一般都是使用一個耗能元件來消耗能量，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于鋰離子電池來說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，提供一種采用主動平衡技術(shù)的無人機(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:
[0008]本發(fā)明的一種無人機(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12及顯示單元13、散熱風(fēng)扇驅(qū)動單元14及散熱風(fēng)扇15、《1打單元16、1^8接口17、隔離式通訊接口芯片18及熱敏電阻傳感器19組成。
[0009]進(jìn)一步:交流電源輸入到AC/DC單元I，AC/DC單元I輸出到DC/DC單元2。
[0010]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。
[0011]進(jìn)一步:平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，實現(xiàn)對電池模塊單元5的平衡充電控制。
[0012]進(jìn)一步:電池模塊電壓檢測單元6與電池模塊單元5連接，實現(xiàn)對電池模塊單元5中各個單體電池的電能參數(shù)檢測，平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，電池模塊電壓檢測單元6通過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，在充電過程中，如果某節(jié)電池開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單元6發(fā)布命令，電池模塊電壓檢測單元6收到指令后，輸出平衡控制信號給平衡充電模塊4，平衡充電模塊4則接通該節(jié)電池，通過主動地為充電電流設(shè)置分路并將能量回送至電池模塊，用來給電池模塊中其余的電池充電，對來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。
[0013]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，將檢測到DC/DC單元2的輸出電壓和輸出電流信號送入微處理器單元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的大小，輸出控制信號給DC/DC單元2進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。
[0014]進(jìn)一步:電池模塊單元5連接有電池輸出電壓傳感器11，將檢測到的輸出電壓和輸出電流信號送入微處理器單元3。
[0015]進(jìn)一步:微處理器端口與鍵盤12和顯示屏13連接，實現(xiàn)人機(jī)通信。
[0016]進(jìn)一步:微處理器3與WIFI單元16連接，通過手機(jī)APP實現(xiàn)客戶端的實時監(jiān)控等功會K。
[0017]進(jìn)一步:微處理器3有USB17接口，支持通過USB口或SD卡的硬件程序更新。
[0018]進(jìn)一步:微處理器3與散熱風(fēng)扇驅(qū)動單元14連接，通過散熱風(fēng)扇驅(qū)動單元14驅(qū)動散熱風(fēng)扇15的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0019]進(jìn)一步:電池模塊電壓檢測單元6輸出基準(zhǔn)電壓給熱敏電阻傳感器19，通過溫度檢測電路輸出一個隨溫度變化的電壓給微處理器3。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:
[0021]1、采用了主動平衡技術(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，實現(xiàn)了不平衡電池模塊中的容量恢復(fù)。
[0022]、微處理器有USB接口，支持通過USB口或SD卡的硬件程序更新。
[0023]、微處理器與WIFI單元連接，通過手機(jī)APP實現(xiàn)客戶端的實時監(jiān)控等功能。
[0024]、微處理器單元根據(jù)電壓電流傳感器檢測到的DC/DC輸出信號，自動調(diào)節(jié)控制DC/DC輸出信號的大小。
[0025]、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)接線長度和信噪比性能。
[0026]、采用電池模塊電壓檢測單元，可監(jiān)視電池模塊中每節(jié)獨立的電池，并通過一根專有的串行總線把該信息傳送至微處理器單元對每一節(jié)進(jìn)行有效的控制。
【附圖說明】
[0027]圖1:無人機(jī)智能充電機(jī)系統(tǒng)框圖；
[0028]圖2:無人機(jī)智能充電機(jī)平衡充電電路框圖；
[0029]圖3:無人機(jī)智能充電機(jī)微處理器控制框圖；
[0030]圖4:無人機(jī)智能充電機(jī)溫度控制框圖。
【具體實施方式】
[0031]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12及顯示單元13、散熱風(fēng)扇驅(qū)動單元14及散熱風(fēng)扇15、wifi單元16及USB接口 17。
[0032]交流電源輸入到AC/DC單元I，經(jīng)AC/DC單元I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。
[0033]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。
[0034]平衡充電模塊4與電池模塊單元5連接，電池模塊電壓檢測單元6與電池模塊單元5連接。電池模塊電壓檢測單元6可監(jiān)視電池模塊中5每節(jié)獨立的電池，并通過一根專有的串行總線把該信息傳送至微處理器單元3;在充電過程中，如果某節(jié)電池開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單元6發(fā)布命令，電池模塊電壓檢測單元6收到指令后，輸出平衡控制信號給平衡充電模塊4，平衡充電模塊4則接通該節(jié)電池，通過主動地為充電電流設(shè)置分路并將能量回送至電池模塊，用來給電池模塊中其余的電池充電，對來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。這使得較