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原文传递一种无人机用动力电源智能切换装置及切换方法

专利名称：	一种无人机用动力电源智能切换装置及切换方法
摘要：	本发明公开了一种无人机用动力电源智能切换装置及切换方法，涉及动力电源切换技术领域，该智能切换装置包括直流接触器、微控制器、按键及待机电路；直流接触器的输入端与微控制器的输出端电连接，微控制器的输出端与按键的输入端电连接，按键的输出端与待机电路的输入端电连接。本发明能够通过单个按键进行无人机系统的上电与下电，无需通过电源接插件插拔方式进行，操作简便，避免因连接错误而产生断路、短路的风险，并且能够通过远程命令进行无人机系统下电，而无需到现场进行人为关机，可适配于无人机降落到机巢且可远程系统下电的应用场景。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	航天宏图机器人科技有限公司
发明人：	田尊华;杨东进;戴宇培
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-28T00:00:00+0800
申请号：	CN202311089492.1
公开号：	CN117125281A
代理机构：	南京同泽专利事务所(特殊普通合伙)
代理人：	蔡晶晶
分类号：	B64U50/30;H02M3/04;B;H;B64;H02;B64U;H02M;B64U50;H02M3;B64U50/30;H02M3/04
申请人地址：	226000 江苏省南通市开发区景兴东路58号6幢A1
主权项：	1.一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，该智能切换装置包括直流接触器（1）、微控制器（2）、按键（3）及待机电路（4）；所述直流接触器（1）的输入端与所述微控制器（2）的输出端电连接，所述微控制器（2）的输出端与所述按键（3）的输入端电连接，所述按键（3）的输出端与所述待机电路（4）的输入端电连接。 2.根据权利要求1所述的一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，所述待机电路（4）包括控制回路（401）、电源转换电路（402）及直流接触器控制电路（403）；所述控制回路（401）的输出端与所述电源转换电路（402）的输入端电连接，所述电源转换电路（402）的输出端与所述直流接触器控制电路（403）的输入端电连接。 3.根据权利要求2所述的一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，所述控制回路（401）包括场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3、芯片U2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R9、电阻R14、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电容C3、电容C10、电容C11、电容C16、电容C18、电容C19、电容C20、二极管D1、二极管D2、二极管D5及电感L1；电池的输入端分别与所述电容C3的正极、所述电阻R3的一端及场效应管Q3的第三引脚连接，所述电容C3的负极接地，所述电阻R3的另一端分别与所述场效应管Q3的第一引脚、所述电阻R4的一端及所述电阻R9的一端连接，所述电阻R4的另一端分别与所述场效应管Q3的第三引脚及所述场效应管Q2的第三引脚连接，所述场效应管Q1的第一引脚分别与所述电阻R1的一端及所述电阻R5的一端连接，所述电阻R1的另一端接信号PWR_HOLD1，所述电阻R5的另一端与所述场效应管Q2的第二引脚连接且接地，所述场效应管Q2的第一引脚分别与所述电阻R2的一端及所述电阻R6的一端连接，所述电阻R6的另一端与所述场效应管Q2的第二引脚连接且接地，所述电阻R2的另一端接信号PWR_HOLD2；所述电阻R9的另一端与所述二极管D1的正极连接，所述二极管D1的负极及所述二极管D2的负极与所述按键（3）的第一引脚连接，所述按键（3）的第二引脚另一端接地，所述二极管D2的正极与所述电阻R14的一端连接且接开关机按键监测信号，所述电阻R14的另一端接+3.3V电源；所述场效应管Q2的第二引脚分别与所述电容C10的一端、所述电容C12的一端及所述芯片U2的第三引脚连接，所述电容C10的另一端与所述电容C12的另一端连接且接地，所述芯片U2的第一引脚分别与所述电阻R16的一端、所述电阻R17的一端及所述电阻R18的一端连接，所述电阻R17的另一端分别与所述电容C19的一端及所述电容C20的负极连接且接地，所述电容C20的正极分别与所述电容C19的另一端、所述电容C18的一端、所述电阻R16的另一端及所述电感L1的一端连接且接+12V电源，所述电容C18的另一端与所述电阻R18的另一端连接，所述电感L1的另一端分别与所述电容C16的一端、所述二极管D5的一端及所述芯片U2的第五引脚连接，所述二极管D5的另一端接地，所述电容C16的另一端与所述芯片U2的第四引脚连接，所述芯片U2的第六引脚与第七引脚连接且接信号PWR_FLAG，所述芯片U2的第八引脚与第九引脚连接且接地且接信号PWR_FLAG。 4.根据权利要求3所述的一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，所述电源转换电路（402）包括电容C22、电容C23、电容C24及芯片U4；所述芯片U4的第一引脚分别与所述电容C22的一端、所述电容C23的负极、所述电容C24的一端连接且接地，所述电容C24的另一端分别与所述电容C23的正极、所述芯片U4的第二引脚连接并输出+3.3V电源，所述芯片U4的第三引脚与所述电容C22的另一端连接并接入+12V电源。 5.根据权利要求4所述的一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，所述直流接触器控制电路（403）包括场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、电阻R7、电阻R8、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电容C17、二极管D7及连接器J4；所述连接器J4的第一引脚与所述二极管D7的一端连接且接地，所述连接器J4的第二引脚分别与所述二极管D7的另一端及所述场效应管Q6的第二引脚连接，所述场效应管Q6的第一引脚分别与所述电阻R21的一端、所述场效应管Q5的第三引脚及所述场效应管Q4的第三引脚连接，所述电阻R21的另一端分别与所述场效应管Q6的第三引脚、所述电容C17的一端连接且接入+12V电源，所述电容C17的另一端接地，所述场效应管Q5的第一引脚分别与所述电阻R20的一端及所述电阻R22的一端连接，所述电阻R22的另一端与所述场效应管Q5的第二引脚连接且接地，所述电阻R20的另一端接PWR_CTL1信号，所述场效应管Q4的第一引脚分别与所述电阻R7的一端及所述电阻R8的一端连接，所述电阻R7的另一端接PWR_CTL2信号，所述电阻R8的另一端与所述场效应管Q4的第二引脚连接且接地。 6.根据权利要求5所述的一种无人机用动力电源智能切换装置，其特征在于，所述直流接触器（1）用于实现电池与用电部件的连接与断开；所述微控制器（2）用于输出系统上电、系统下电控制信号及所述待机电路（4）的上电保持信号；所述按键（3）用于为所述待机电路（4）提供上电保持信号，并为所述微控制器（2）提供所述按键（3）的状态信号；所述待机电路（4）用于为所述微控制器（2）提供电源，并根据系统上电控制信号确保所述待机电路（4）由待机状态进入正常工作状态。 7.一种基于无人机用动力电源智能切换方法，用于实现权利要求1-6中任一项所述的无人机用动力电源智能切换装置的切换操作，其特征在于，该方法包括以下步骤： S1、将直流接触器（1）、微控制器（2）、按键（3）及待机电路（4）设置成低功耗待机状态； S2、按压按键（3）并通过控制回路（401）对场效应管Q3进行导通且产生+12V电源，并经电源转换电路（402）转换成+3.3V电源； S3、接收+3.3V电源并利用微控制器（2）读取按键（3）的状态； S4、根据按键（3）的读取状态获取飞行控制器的停飞行状态或关机指令，并停止输出信号PWR_HOLD1和信号PWR_CTL1； S5、根据预设飞行状态并利用飞行控制器对信号PWR_HOLD2及信号PWR_CTL2进行管理控制。 8.根据权利要求7的一种无人机用动力电源智能切换方法，其特征在于，所述接收+3.3V电源并利用微控制器（2）读取按键（3）的状态包括以下步骤； S31、若按键（3）揿下时长未达到5秒，则利用微控制器（2）对按键（3）状态进行检测，并停止输出控制信号； S32、若按键（3）揿下时长达到5秒，且按键（3）未释放，利用微控制器（2）输出信号PWR_HOLD1，并通过PWR_HOLD1驱动电路使得场效应管Q3导通； S33、若按键（3）揿下时长达到5秒，且按键（3）已释放，则利用微控制器（2）输出信号PWR_CTL1，并产生直流接触器（1）的控制信号，实现直流接触器（1）的导通。 9.根据权利要求8的一种无人机用动力电源智能切换方法，其特征在于，所述根据按键（3）的读取状态获取飞行控制器的停飞行状态或关机指令，并停止输出信号PWR_HOLD1和信号PWR_CTL1包括以下步骤： S41、若按键（3）揿下时长达到10秒，并通过UART串口通讯获取飞行控制器提供的当前飞行状态； S42、若当前飞行状态为停飞状态时，则利用微控制器（2）停止输出信号PWR_HOLD1和信号PWR_CTL1； S43、若当前飞行状态为飞行状态时，则利用微控制器（2）输出信号PWR_HOLD1和信号PWR_CTL1。 10.根据权利要求9的一种无人机用动力电源智能切换方法，其特征在于，所述根据预设飞行状态并利用飞行控制器对信号PWR_HOLD2及信号PWR_CTL2进行管理控制包括以下步骤： S51、当飞行控制器接收地面站给出的关机指令，且当前飞行状态为停飞状态时，则利用飞行控制器将停止输出信号PWR_HOLD2和信号PWR_CTL2，并通过UART串口向微控制器（2）发送关机指令和停飞状态； S52、若在预设时间段内无飞行任务下发，则利用飞行控制器停止输出信号PWR_HOLD2和信号PWR_CTL2，并通过UART串口向微控制器（2）发送关机指令和停飞状态。
所属类别：	发明专利