本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)供電管理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種無(wú)人機(jī)電池管理系統(tǒng)及管理方法。
背景技術(shù)：
無(wú)人機(jī)是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。從技術(shù)角度定義可以分為：無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人垂直起降機(jī)、無(wú)人飛艇、無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器、無(wú)人傘翼機(jī)等。無(wú)人機(jī)的用途廣泛，其可用于警用、城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險(xiǎn)救災(zāi)、視頻拍攝等行業(yè)。目前，無(wú)人機(jī)行業(yè)可謂熱潮涌動(dòng)，亞馬遜、谷歌、Facebook等巨頭紛紛布局無(wú)人機(jī)市場(chǎng)。Facebook 表示，希望用無(wú)人機(jī)承載無(wú)線熱點(diǎn)等通訊設(shè)備， 幫助貧困地區(qū)的人聯(lián)網(wǎng)，谷歌對(duì)旗下的無(wú)人機(jī)項(xiàng)目 ProjectWing 進(jìn)行秘密實(shí)驗(yàn)；亞馬遜在積極探索無(wú)人機(jī)送貨的模式。據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，全球無(wú)人機(jī)年銷量有望達(dá)到 433 萬(wàn)架，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到259億美元。未來(lái)十年，全球無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 673 億美元。
而無(wú)人機(jī)電源系統(tǒng)是整個(gè)無(wú)人機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，它擔(dān)負(fù)著為無(wú)人機(jī)的其他系統(tǒng)提供有效載荷的重要任務(wù)。電池為無(wú)人機(jī)電源系統(tǒng)提供能量來(lái)源，是無(wú)人機(jī)內(nèi)部各種功能系統(tǒng)的電力來(lái)源，因此電池的正常工作對(duì)無(wú)人機(jī)至關(guān)重要。同時(shí)，隨著太陽(yáng)能的利用與發(fā)展，太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)具有飛得高、 續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)和飛行距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，是一個(gè)理想的空中飛行平臺(tái)。太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)可作為人造衛(wèi)星的補(bǔ)充， 也能執(zhí)行監(jiān)視空中目標(biāo)、探測(cè)風(fēng)暴、 探測(cè)水下珊瑚礁(為航海掃除水下障礙)的任務(wù)。 輕質(zhì)、高效太陽(yáng)電池的研制與應(yīng)用技術(shù)是太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中所涉及到的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是，由于太陽(yáng)能的限制，僅僅采用太陽(yáng)能供電的無(wú)人機(jī)，其利用具有很大的局限性，并不能實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。因此，需要開發(fā)新的無(wú)人機(jī)電池管理系統(tǒng)，以便提高無(wú)人機(jī)的運(yùn)行性能，提高其運(yùn)行能力。
另外，隨著無(wú)人機(jī)飛行海拔高度的增加，電池工作溫度下降很快，同時(shí)在高原和野外的探測(cè)中，室外的溫度很低，造成無(wú)人機(jī)機(jī)艙內(nèi)溫度很低。室溫 25 ℃時(shí)，電池放電處于最佳狀態(tài)；隨著溫度的下降，電池放電周期逐漸減小，當(dāng)?shù)剑?0 ℃時(shí)，電池的放電周期減小了一半。無(wú)人機(jī)高空工作環(huán)境溫度低，電池在低溫放電特性差，為保證電池良好的工作特性，也需要對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人機(jī)電池管理系統(tǒng)及管理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種無(wú)人機(jī)電池管理系統(tǒng)，其特征在于，其包括可充電電池組、太陽(yáng)能電池板、供電選擇開關(guān)模組、開關(guān)控制模組、電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組、太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組和輔助供電電池模組，其中，所述可充電電池組合太陽(yáng)能電池板均通過(guò)所述供電選擇模組與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備進(jìn)行連接，所述太陽(yáng)能電池板還通過(guò)所述供電選擇開關(guān)模組與所述可充電電池組進(jìn)行可充電連接，所述供電選擇開關(guān)模組由所述開關(guān)控制模組進(jìn)行控制各個(gè)開關(guān)的啟閉，所述開關(guān)控制模組上連接有電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組和太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組，所述供電選擇開關(guān)模組、開關(guān)控制模組、電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組和太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組均與所述輔助供電電池模組進(jìn)行供電連接；
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池板在某一時(shí)間周期T內(nèi)所能輸出的最小的電量大小，所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組負(fù)責(zé)采集無(wú)人機(jī)在某一時(shí)間周期T內(nèi)所需的最大電量，所述開關(guān)控制模組中的電量比較模塊對(duì)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量與所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量進(jìn)行比較，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，并使可充電電池與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備連接斷開，由所述太陽(yáng)能電池板單獨(dú)供電，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量小于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述可充電電池與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，太陽(yáng)能電池板和可充電電池混合供電；當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量的1.25倍時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接導(dǎo)通，由太陽(yáng)能電池板對(duì)可充電電池進(jìn)行充電。
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，時(shí)間周期T為10-15s。
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，供電選擇開關(guān)模組采用MOSFET、GTO、IGBT全控型半導(dǎo)體器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述電池溫度采集模組負(fù)責(zé)采集可充電電池內(nèi)的溫度，且當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接斷開，暫停所述太陽(yáng)能電池板對(duì)所述可充電電池組的充電。
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，本發(fā)明還包括顯示模塊，所述顯示模塊負(fù)責(zé)顯示所述太陽(yáng)能電池板供電量、可充電電池剩余電量、無(wú)人機(jī)在時(shí)間周期T內(nèi)所需電量以及可充電電池溫度。
進(jìn)一步，作為優(yōu)選，本發(fā)明還包括電池加熱模塊，當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度小于設(shè)定閾值時(shí)，所述電池加熱模塊由所述太陽(yáng)能電池板供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行加熱，使得可充電電池工作在最佳溫度范圍。
進(jìn)一步，本發(fā)明還提供了一種無(wú)人機(jī)電池管理裝置的電池管理方法，其特征在于：其包括以下步驟：
（1）所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池板在某一時(shí)間周期T內(nèi)所能輸出的最小的電量大小，所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組負(fù)責(zé)采集無(wú)人機(jī)在某一時(shí)間周期T內(nèi)所需的最大電量；
（2）所述開關(guān)控制模組中的電量比較模塊對(duì)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量與所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量進(jìn)行比較，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，并使可充電電池與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備連接斷開，由所述太陽(yáng)能電池板單獨(dú)供電；當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量小于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述可充電電池與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，太陽(yáng)能電池板和可充電電池混合供電；
（3）當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量的1.25倍時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接導(dǎo)通，由太陽(yáng)能電池板對(duì)可充電電池進(jìn)行充電；
（4）所述電池溫度采集模組實(shí)時(shí)采集可充電電池內(nèi)的溫度，且當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接斷開，暫停所述太陽(yáng)能電池板對(duì)所述可充電電池組的充電；
（5）當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度小于設(shè)定閾值時(shí)，電池加熱模塊由所述太陽(yáng)能電池板供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行加熱，使得可充電電池工作在最佳溫度范圍；
（6）顯示模塊負(fù)責(zé)顯示所述太陽(yáng)能電池板供電量、可充電電池剩余電量、無(wú)人機(jī)在時(shí)間周期T內(nèi)所需電量以及可充電電池溫度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池供電和可充電電池進(jìn)行供電，提高混合供電的能力，通過(guò)開關(guān)控制模組控制供電選擇開關(guān)模組，控制方式簡(jiǎn)單，易于操作，同時(shí)，設(shè)置了無(wú)人機(jī)高空工作環(huán)境溫度低，電池在低溫放電特性差，通過(guò)太陽(yáng)能為電池加熱模塊提供電源，保證了可充電電池了良好的工作特性，本發(fā)明的系統(tǒng)采用專門的輔助供電電池模組進(jìn)行供電，提高了電池管理的安全性和穩(wěn)定性，保證了無(wú)人機(jī)的可靠性。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種無(wú)人機(jī)電池管理系統(tǒng)，其特征在于，其包括可充電電池組、太陽(yáng)能電池板、供電選擇開關(guān)模組、開關(guān)控制模組、電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組、太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組和輔助供電電池模組，其中，所述可充電電池組合太陽(yáng)能電池板均通過(guò)所述供電選擇模組與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備進(jìn)行連接，所述太陽(yáng)能電池板還通過(guò)所述供電選擇開關(guān)模組與所述可充電電池組進(jìn)行可充電連接，所述供電選擇開關(guān)模組由所述開關(guān)控制模組進(jìn)行控制各個(gè)開關(guān)的啟閉，所述開關(guān)控制模組上連接有電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組和太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組，所述供電選擇開關(guān)模組、開關(guān)控制模組、電池溫度采集模組、無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組和太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組均與所述輔助供電電池模組進(jìn)行供電連接；
在本實(shí)施例中，所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池板在某一時(shí)間周期T內(nèi)所能輸出的最小的電量大小，所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組負(fù)責(zé)采集無(wú)人機(jī)在某一時(shí)間周期T內(nèi)所需的最大電量，所述開關(guān)控制模組中的電量比較模塊對(duì)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量與所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量進(jìn)行比較，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，并使可充電電池與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備連接斷開，由所述太陽(yáng)能電池板單獨(dú)供電，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量小于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述可充電電池與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，太陽(yáng)能電池板和可充電電池混合供電；當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量的1.25倍時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接導(dǎo)通，由太陽(yáng)能電池板對(duì)可充電電池進(jìn)行充電。
同時(shí)，為了保證無(wú)人機(jī)供電需求的可靠性，時(shí)間周期T為10-15s，時(shí)間過(guò)短，容易導(dǎo)致無(wú)人機(jī)供電的不穩(wěn)定，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則太陽(yáng)能利用率較低。
為了提高控制的方便性以及簡(jiǎn)單性，供電選擇開關(guān)模組采用MOSFET、GTO、IGBT全控型半導(dǎo)體器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述電池溫度采集模組負(fù)責(zé)采集可充電電池內(nèi)的溫度，且當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接斷開，暫停所述太陽(yáng)能電池板對(duì)所述可充電電池組的充電。
此外，本發(fā)明還包括顯示模塊，所述顯示模塊負(fù)責(zé)顯示所述太陽(yáng)能電池板供電量、可充電電池剩余電量、無(wú)人機(jī)在時(shí)間周期T內(nèi)所需電量以及可充電電池溫度。本發(fā)明還包括電池加熱模塊，當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度小于設(shè)定閾值時(shí)，所述電池加熱模塊由所述太陽(yáng)能電池板供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行加熱，使得可充電電池工作在最佳溫度范圍。
另外，本發(fā)明還提供了一種無(wú)人機(jī)電池管理裝置的電池管理方法，其特征在于：其包括以下步驟：
（1）所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池板在某一時(shí)間周期T內(nèi)所能輸出的最小的電量大小，所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組負(fù)責(zé)采集無(wú)人機(jī)在某一時(shí)間周期T內(nèi)所需的最大電量；
（2）所述開關(guān)控制模組中的電量比較模塊對(duì)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量與所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量進(jìn)行比較，當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，并使可充電電池與無(wú)人機(jī)的供電設(shè)備連接斷開，由所述太陽(yáng)能電池板單獨(dú)供電；當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量小于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述可充電電池與所述無(wú)人機(jī)的用電設(shè)備連接導(dǎo)通，太陽(yáng)能電池板和可充電電池混合供電；
（3）當(dāng)所述太陽(yáng)能電池板輸出電量采集模組所采集的電量大于所述無(wú)人機(jī)所需電量實(shí)時(shí)采集模組所采集的電量的1.25倍時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接導(dǎo)通，由太陽(yáng)能電池板對(duì)可充電電池進(jìn)行充電；
（4）所述電池溫度采集模組實(shí)時(shí)采集可充電電池內(nèi)的溫度，且當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度大于設(shè)定閾值時(shí)，所述開關(guān)控制模組控制所述供電選擇開關(guān)模組使所述太陽(yáng)能電池板與所述可充電電池組連接斷開，暫停所述太陽(yáng)能電池板對(duì)所述可充電電池組的充電；
（5）當(dāng)可充電電池內(nèi)的溫度小于設(shè)定閾值時(shí)，電池加熱模塊由所述太陽(yáng)能電池板供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行加熱，使得可充電電池工作在最佳溫度范圍；
（6）顯示模塊負(fù)責(zé)顯示所述太陽(yáng)能電池板供電量、可充電電池剩余電量、無(wú)人機(jī)在時(shí)間周期T內(nèi)所需電量以及可充電電池溫度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能電池供電和可充電電池進(jìn)行供電，提高混合供電的能力，通過(guò)開關(guān)控制模組控制供電選擇開關(guān)模組，控制方式簡(jiǎn)單，易于操作，同時(shí)，設(shè)置了無(wú)人機(jī)高空工作環(huán)境溫度低，電池在低溫放電特性差，通過(guò)太陽(yáng)能為電池加熱模塊提供電源，保證了可充電電池了良好的工作特性，本發(fā)明的系統(tǒng)采用專門的輔助供電電池模組進(jìn)行供電，提高了電池管理的安全性和穩(wěn)定性，保證了無(wú)人機(jī)的可靠性。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。