[实用新型]一种系留无人机的电池管理系统

说明书

本实用新型公开了一种系留无人机的电池管理系统，包括主电源变换器、后备电池、电流检测电路、电流基准及反馈控制电路和电压设置电路；所述主电源变换器与所述后备电池并联连接至负载两端；所述后备电池的负极连接有电流检测电路，所述电流检测电路与所述电流基准及反馈控制电路连接，所述电流基准及反馈控制电路与所述电压设置电路连接，所述电压设置电路的输出端连接至所述主电源变换器的控制端口。采用本方案不仅能够避免主电源变换器频繁向备用电池充电，延长备用电池的使用寿命，而且不会产生额外的线路损耗，也不需要加入额外的电路来吸收反电动势的能量，对于电池的充放电管理更加高效和安全。

技术领域

本实用新型涉及电池管理技术领域，特别涉及一种系留无人机的电池管理系统。

背景技术

系留无人机的供电是由地面电源通过输电电缆向机载设备提供，可以实现无人机长时间悬停在空中，悬停时间可长达几个小时甚至几十个小时。作为后备方案的考虑，通常在无人机上也需要一个小型的动力电池，以便在地面电源意外断电，或者供电系统出现故障的情况下，把无人机安全降落下来。为了减轻无人机的重量，这个后备动力电池的容量在保证无人机降落飞行的情况下尽量选用有限的容量，在正常飞行的时候，需要避免动力电池放电，只有在地面电源故障时，才允许它介入供电。同时由于主电源变换器的电流比较大，也需要避免主电源变换器频繁向电池充电，这就需要一个电池的管理方案来维护电池的工作，延长电池的使用寿命。

针对上述问题，可供参考的现有方案有以下两种：

一种方案是采用开关切换，正常工作时由主电源变换器提供电能，主电源变换器故障后通过继电器或电子开关把后备电池切入供电，这种方案可以完全避免电池误放电和频繁充电，但需要引入切换开关，增加了系统的重量，也降低了系统的可靠性。

另一种方案是现在比较常见的解决方案：将电池串联一个二极管再与主电源变换器并联，这样由于二极管的阻挡作用可以避免电池被频繁充电，但二极管的引入会增加了线路的损耗。

以上两种方案电池都不是直接连接在无人机的用电设备上，如果无人机的用电设备产生反电动势，需要有专门的电路来吸收这个反电动势的能量，否者输出总线的电压会被抬升引起器件的损坏，所以比较有吸引力的方案还是需要把电池直接并联在无人机用电负载上，这样可以利用电池来吸收反电动势的能量。

因此，急需设计一套新的电源管理系统，来完美解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：在主电源变换器、电池与用电负载直接并联的情况下，如何对电池进行有效的充放电管理，以达到维持电池后备电量以及维护电池寿命的目的。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种系留无人机的电池管理系统，包括主电源变换器、后备电池、电流检测电路、电流基准及反馈控制电路和电压设置电路；所述主电源变换器与所述后备电池并联连接至负载两端；所述后备电池的正极与所述主电源变换器的正极相连，所述后备电池的负极与所述主电源变换器的负极相连；所述主电源变换器带有一可以接受外部电压信号的控制端口,且可以对输出电压Vo进行一定范围的微调；所述电流检测电路接入至所述后备电池的电路回路中，检测流经所述后备电池的电流Ib，得到一电压信号Vb；所述电压信号Vb被送入所述电流基准及反馈控制电路，所述电流基准及反馈控制电路根据所述电压信号Vb与电流基准的相对大小比较得到一个电压控制信号Vc，所述电压控制信号Vc再被送入所述电压设置电路，得到一个整定的电压控制信号Vs，所述电压控制信号 Vs接入所述主电源变换器的控制端口，并控制所述主电源变换器输出电压Vo,进而控制所述电流Ib的大小，构成一个负反馈控制回路。

进一步，所述电流检测电路包括一用于获得所述电流Ib的取样电阻和一可将电流信号放大固定倍数的运算放大器，且流出电池负极的电流方向为电流正方向，正方向的电流产生的电压信号为Vb。