电源装置和可移动平台的制作方法

1.本技术涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种电源装置和可移动平台。


背景技术：

2.目前，越来越多的产品配备电池以进行供电。然而，在意外的情况下电池会发生短路或电池所供电的负载会发生短路。在相关技术中，为避免短路带来的风险，电池通常具备短路保护功能。当电路中发生短路的情况下，短路保护会使电路断开而保护电池和负载。然而，短路保护有时会出现失效，这样会给电池和负载带来极大的风险。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种电源装置和可移动平台，能够提高短路保护的可靠性和时效性。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种电源装置，包括：
5.电源模块，用于为负载供电和/或由电源充电；
6.控制电路；
7.并联的多个通电支路，所述并联的多个通电支路与所述电源模块串联，各所述通电支路包括串联的第一开关件和第二开关件；
8.所述控制电路连接所述第一开关件并用于控制所述第一开关件的通断，所述第二开关件在通过的电流大于设定电流或者温度大于设定温度时断开。
9.第二方面，本技术实施例提供了一种可移动平台，包括机体和前述的电源装置，所述电源装置安装在所述机体上，所述机体上还设有负载。
10.本技术实施例提供了一种电源装置和可移动平台，通过并联的多个通电支路对电流进行分流，电路无故障时各个通电支路并联工作；发生短路时，未失效的第一开关件可以受控断开所在的通电支路，短路电流集中流过失效的第一开关件所在的通电支路，使得失效的第一开关件所在的通电支路上的第二开关件可以更可靠、快速的断开，从而提高短路保护的可靠性和时效性。
11.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术实施例的公开内容。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本技术实施例提供的一种电源装置的电路示意图；
14.图2是一实施方式中电源装置向负载供电的示意图；
15.图3是一实施方式中电源装置的电路示意图；
16.图4是保险丝的熔断时间与电流的关系曲线；
17.图5是本技术实施例提供的一种可移动平台的示意图。
18.附图标记说明：100、电源装置；110、电源模块；120、控制电路；130、通电支路；131、第一开关件；1311、充电开关；1312、放电开关；132、第二开关件；101、电流采样电阻；10、负载；
19.200、可移动平台；210、机体；211、机架；212、动力组件；2121、电机；2122、桨叶；213、电调；214、飞行控制器。
具体实施方式
20.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
22.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.请参阅图1，图1是本技术实施例提供的一种电源装置100的结构示意图。
24.在一些实施方式中，电源装置100可以包括电池、充电器、不间断供电设备等。
25.在一些实施方式中，电源装置100可以用于可移动平台200的供电。当然也不限于此，例如电源装置100可以用于对数码家电、终端设备、可充电电池等的供电。
26.其中，可移动平台200包括如下至少一种：无人飞行器、云台、无人车、电动汽车。进一步而言，飞行器可以为旋翼型无人机，例如四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机，也可以是固定翼无人机；云台可以为手持云台，或者为能够搭载于无人飞行器或无人车上的云台。示例性的，可移动平台包括机体210和电源装置100，电源装置100安装在机体210上，机体210上还设有负载10，如搭载在无人飞行器上的相机、云台驱动电机2121、处理器、雷达、桨叶2122、电机2121等。在一些实施方式中，电源装置100与机体210可拆卸连接。电源装置100连接可移动平台200的机体210时，对可移动平台200的负载10供电。
27.在一些实施方式中，电源装置100也可以用于实现无人飞行器的短路保护。例如，无人飞行器在空中作业时，在潮湿的环境时容易发生短路，在这种情况下，通过电源装置100对无人飞行器的供电电路进行短路保护，可避免烧毁无人飞行器的负载10以及电源装置100燃烧爆炸的意外。
28.请参阅图1，电源装置100包括电源模块110、控制电路120以及并联的多个通电支路130。
29.其中，电源模块110用于为负载10供电和/或由电源充电。示例性的，电源模块110包括可充电电池、整流电路、电压变换电路、稳压电路中的至少一种。例如，电源模块110包括整流电路和电压变换电路，用于将市电转换为特定电压的直流电，以为负载10供电。示例性的，电源装置100能够由充电装置充电，例如，电源模块110包括可充电电池，可以储存充
电装置提供的电能。
30.具体的，如图1所示，并联的多个通电支路130与电源模块110串联。如图2所示，以电源模块110为负载10供电为例，电源模块110提供的电流能够同时通过并联的多个通电支路130，并流向负载10为负载10供电。
31.示例性的，控制电路120可以包括控制器(mcu)。示例性的，控制电路120可以由电源模块110供电，当然也不限于此。
32.如图2所示，各通电支路130包括串联的第一开关件131和第二开关件132。可以理解的，各通电支路130中第一开关件131的数目不限于为一个，各通电支路130中第二开关件132的数目不限于为一个。
33.其中，第一开关件131能够受控连通或断开，例如控制电路120连接第一开关件131并用于控制第一开关件131的通断。其中，第二开关件132在通过的电流大于设定电流或者温度大于设定温度时断开。由于第一开关件131和第二开关件132串联，第一开关件131和第二开关件132断开任一个，均可以使所在的通电支路130断开。从而可以断开电源模块110向负载10的供电。
34.在一些实施方式中，如图3所示，电源装置100包括电流采样电阻101，电流采样电阻101与电源模块110串联，控制电路120连接电流采样电阻101的两端，并用于根据经电流采样电阻101采集到的电流控制第一开关件131的通断。
35.示例性的，多个通电支路130并联后与该电流采样电阻101串联，控制电路120可以通过该电流采样电阻101采集电源模块110和负载10之间的总电流，以及根据该总电流控制多个通电支路130中第一开关件131的通断。
36.例如，电源装置100发生短路或者电源装置100连接的负载10发生短路的情况下，电源模块110和负载10之间的电流增大，控制电路120可以向第一开关件131发出断开指令，使得第一开关件131断开电源模块110和负载10之间的连接，从而实现电源装置100和/或负载10的短路保护。
37.在一些实施方式中，控制电路120用于控制多个通电支路130的第一开关件131同时连通或同时断开。
38.示例性的，电源模块110和负载10之间的电流大于或等于电流阈值时，控制电路120控制多个通电支路130的第一开关件131同时断开，以断开电源模块110和负载10之间的连接，从而实现电源装置100和/或负载10的短路保护。示例性的，电源模块110和负载10之间的电流小于电流阈值时，控制电路120控制多个通电支路130的第一开关件131同时连通，以使电源模块110通过并联的多个通电支路130向负载10供电。
39.示例性的，至少一个通电支路130上设有电流采样电阻101，该电流采样电阻101与通电支路130上的第一开关件131、第二开关件132串联；控制电路120可以通过该电流采样电阻101采集对应通电支路130上的电流，以及根据该通电支路130上的电流控制该通电支路130上的第一开关件131的通断。
40.例如，电源装置100发生短路或者电源装置100连接的负载10发生短路的情况下，各通电支路130上的电流增大，控制电路120可以控制各通电支路130上的第一开关件131断开，实现短路保护。
41.电源装置100发生短路或者电源装置100连接的负载10发生短路时，在第一开关件
131对控制电路120的断开指令无法响应的情况下，各通电支路130上的电流增大，能够使得第二开关件132通过的电流大于设定电流或者温度大于设定温度而断开，从而断开第一开关件131所在的通电支路130。
42.可以理解的，在电源装置100发生短路或者电源装置100连接的负载10发生短路的情况下，可以通过控制所有通电支路130上的第一开关件131断开从而可以断开电源模块110向负载10的供电；或者在其中部分通电支路130的第一开关件131受控断开而其他通电支路130上的第一开关件131未受控断开时，这些其他通电支路130的第二开关件132因过流或过温而断开，从而可以断开电源模块110向负载10的供电；或者在所有通电支路130的第一开关件131均未受控断开时，这些通电支路130的第二开关件132因过流或过温而断开，从而可以断开电源模块110向负载10的供电。
43.举例而言，电源装置100发生短路或者电源装置100连接的负载10发生短路的情况下，在部分通电支路130的第一开关件131未受控断开时，如第一开关件131失效短路时，由于未失效的第一开关件131仍可以断开所在通电支路130的电流，因此短路电流会通过未受控断开的第一开关件131所在的通电支路130，这些通电支路130的第二开关件132承受所有的短路电流，因此这些第二开关件132承受更大的电流，可以在更短的时间内断开，使得保护响应时间进一步缩短。
44.示例性的，第二开关件132包括过流保护器件和/或过温保护器件。举例而言，过流保护器件包括一次性熔断器、自恢复熔断器、熔断电阻、断路器中的至少一种，当然也不限于此。
45.举例而言，过温保护器件包括热敏电阻(ptc，positive temperature coefficient)、温度开关、温度熔断器中的至少一种，当然也不限于此。
46.在一些实施方式中，第一开关件131和第二开关件132均连通时，各通电支路130两端的阻值相等或相差不超过设定值。从而各通电支路130通过的电流相等或者近似相等。示例性的，各通电支路130采用的第一开关件131的型号、规格均相同、第二开关件132的型号、规格均相同。
47.示例性的，多个通电支路130上的第二开关件132的额定电流相等。
48.举例而言，电源装置100的额定工作电流为60a(安培)，短路电流为120a，且包括三个并联的通电支路130的情况下，第二开关件132的额定电流可以为20a
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35a。在三个通电支路130的第一开关件131均未受控断开时，各通电支路130的第二开关件132通过的电流为40a，使得第二开关件132断开；在其中一个通电支路130的第一开关件131未受控断开时，该通电支路130的第二开关件132通过的电流为120a，额定电流可以为20a的第二开关件132可以在更短的时间内断开，因此可以缩短切断短路电流的时间。
49.可以理解的，电源装置100中的通电支路130越多，则可以使用额定电流越小的第二开关件132，保护响应的时间也可以进一步缩短。
50.图4为保险丝的熔断时间与电流的关系曲线，其中横轴表示电流(单位为安培)，纵轴表示熔断时间(单位为秒)。使用保险丝时，为了保证正常工作时保险丝不熔断，需要选择额定电流足够大的保险丝。对于一个最大工作电流为60a的电路，则至少需要选用一颗额定电流60a的保险丝来保证电路的通流能力。而额定电流越大的保险丝，在相同故障电流作用下需要越长的时间才能熔断。这意味着故障保护触发的延时受到保险丝性能限制不能任意
缩短。在短路等故障电流与正常工作电流较接近的应用场景中，保险丝熔断时间可能远远超过安全需要的最大允许时间，导致保险丝不能实现对产品的安全保护。请参阅图4，短路故障电流为120a时，则根据该关系曲线可知额定电流60a的保险丝需要约10秒才能熔断，而电池可能无法承受10秒钟的短路时长而发生燃烧等重大危险。
51.本技术实施例的电源装置100，通过并联的多个通电支路130对电流进行分流，电路无故障时各个通电支路130并联工作；发生短路时，未失效的第一开关件131可以受控断开所在的通电支路130，短路电流集中流过失效的第一开关件131所在的通电支路130，使得失效的第一开关件131所在的通电支路130上的第二开关件132可以更可靠、快速的断开，从而提高短路保护的可靠性和时效性。
52.在一些实施方式中，电源装置100包括连接控制电路120的温度传感器，温度传感器用于检测电源装置100的温度，控制电路120用于在电源装置100的温度大于设定温度时控制第二开关件132断开，和在电源装置100的温度不大于设定温度时控制第二开关件132连通。
53.可以理解的，第二开关件132可以是能够由控制电路120控制断开的开关器件，控制电路120可以根据电源装置100的温度控制第二开关件132连通或断开，以提升短路保护的可靠性。
54.示例性的，温度传感器可对电源装置100的温度信息进行检测，并将检测到的温度信息传输至控制电路120。在温度不大于设定温度的情况下，第二开关件132保持连通以使得电源模块110对电源装置100连接的负载10进行供电。在温度大于设定温度的情况下，控制电路120对第二开关件132进行控制，使得第二开关件132切断电源模块110和负载10之间的连接，从而实现第二开关件132对电源模块110的短路保护，不会发生损坏燃烧的情况。在一个实施方式中，设定温度为80℃。
55.示例性的，温度传感器可贴设在电源模块110以检测电源模块110的温度作为电源装置100的温度。可以理解，在其它实施方式中，也可检测电源装置100的其它部件作为电源装置100的温度，具体可通过测试标定及选择。
56.在一些实施方式中，如图3所示，第一开关件131包括串联的充电开关1311和放电开关1312，控制电路120连接充电开关1311和放电开关1312，充电开关1311和放电开关1312断开任一个，均可以使所在的通电支路130断开，从而可以增加短路保护的可靠性。
57.示例性的，控制电路120用于控制充电开关1311和放电开关1312同时连通，以使电源模块110输出电流或者储存电流，以及控制电路120用于控制充电开关1311和放电开关1312同时断开，以使电源模块110停止输出电流或者停止储存电流。通过同时控制充电开关1311和放电开关1312连通或断开，可以增加短路保护的可靠性。
58.示例性的，电源模块110输出或者储存直流电。请参阅图3，电源模块110输出直流电时，电源模块110输出的电流通过各通电支路130的充电开关1311、第二开关件132，以及放电开关1312流向负载10；向电源模块110充电时，电流通过各通电支路130的放电开关1312、第二开关件132，以及充电开关1311流向电源模块110。
59.示例性的，充电开关1311包括场效应晶体管、三极管、固态继电器中的至少一种，放电开关1312包括场效应晶体管、三极管、固态继电器中的至少一种，当然也不限于此。
60.举例而言，充电开关1311、放电开关1312包括场效应晶体管。请参阅图3，电源模块
110输出直流电时，电源模块110输出的电流可以通过充电开关1311的体二极管、第二开关件132以及由控制电路120控制连通的放电开关1312流向负载10；向电源模块110充电时，电流可以通过放电开关1312的体二极管、第二开关件132以及由控制电路120控制连通的充电开关1311流向电源模块110。
61.在一些实施方式中，如图3所示，第二开关件132连接于充电开关1311和放电开关1312之间。在短路时，充电开关1311和放电开关1312的热量更快更多的传递给第二开关件132，可以使得第二开关件132更快更准确的断开，提高短路保护的可靠性和时效性。当然也不限于此。
62.在一些实施方式中，电源装置100还包括输出装置，输出装置连接控制电路120，控制电路120根据经电流采样电阻101采集到的电流控制输出装置输出提示信息。举例而言，输出装置包括提示灯、显示屏、振动马达、扬声器等，使得电源装置100能够通过声、光输出提示信息。例如在电流采样电阻101采集到的电流超过电流阈值时，控制输出装置输出提示信息，该提示信息用于提示用户电源装置100或电源装置100连接的负载10发生短路。
63.可以理解，在一些实施方式中，第一开关件131可以是通过检测电气参数(如电流、电压等)来触发保护，而第二开关件132可以是通过热的方式来触发保护。
64.本技术前述实施例提供的电源装置100，通过并联的多个通电支路130对电流进行分流，电路无故障时各个通电支路130并联工作；发生短路时，未失效的第一开关件131可以受控断开所在的通电支路130，短路电流集中流过失效的第一开关件131所在的通电支路130，使得失效的第一开关件131所在的通电支路130上的第二开关件132可以更可靠、快速的断开，从而提高短路保护的可靠性和时效性。
65.请结合前述实施例参阅图5，本技术实施例还提供了一种可移动平台200，该可移动平台200包括机体210和前述的电源装置100，电源装置100安装在机体210上，机体210上还设有负载10。
66.示例性的，机体210包括机架211和动力组件212，动力组件212设置在机架211上，包括电机2121和桨叶2122。
67.示例性的，可移动平台200的机体210上还设有电调213和飞行控制器214。电调213用于驱动电机2121带动桨叶2122转动，飞行控制器214用于控制电调213调节电机2121的转速。
68.可以理解的，可移动平台200的负载10可以包括动力组件212、电调213、飞行控制器214中的至少一种。当然也不限于此，例如负载10还包括搭载在无人飞行器上的相机、云台驱动电机2121、雷达等。
69.在一些实施方式中，电源装置100与机体210可拆卸连接。以便对电源装置100进行维修、更换、运输和存储等作业。
70.在一些实施方式中，可移动平台200的机体210可安装有多个电源装置100。具体地，移动平台能够通过多个电源装置100对负载10进行供电。在其中一个电源装置100发生短路的情况下，移动平台可通过控制电路120进行控制以断开相应的发生短路的电源模块110。这样，在通过多个电源模块110对负载10进行供电的情况下，能够实现对多个电源装置100的短路保护功能。在一个实施方式中，多个电源装置100的控制电路120可以集成整合为设置在可移动平台200上的控制器或处理器，从而可减少多个电源装置100在移动平台上占
用的空间，以及方便对多个电源装置100的第一开关件131和第二开关件132进行同时控制。
71.示例性的，可移动平台200包括如下至少一种：无人飞行器、云台、无人车。进一步而言，飞行器可以为旋翼型无人机，例如四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机，也可以是固定翼无人机；云台可以为手持云台，或者为能够搭载于无人飞行器或无人车上的云台。
72.该可移动平台200的具体原理和实现方式均与前述实施例的电源装置100类似，此处不再赘述。
73.需要说明的是，在本技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
74.应当理解，在此本技术中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本技术。
75.还应当理解，在本技术和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
76.以上，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。