技术领域
[0001] 本
发明涉及一种电源管理系统、电池、充电器以及无人机，属于电源控制领域。
背景技术
[0002] 随着科技和经济的发展，人们在日常生活和工业生产中使用越来越多的可移动
电子设备，这些可移动电子设备通常都会安装电池，从而通过电池来为电子设备提供电
力。但是，由于市面上具有多种多样规格和样式的电池，如果将不合适的电池安装到可移动电子设备上，或者使用充电器对不合适的电池进行充电，就极易造成可移动电子设备或者充电器的损坏，因此，一般电池内会内置有加密芯片，可移动电子设备或者充电器上的电源管理系统通过与该加密芯片进行通信来确认当前电池是否为经过认证的可被接收的电池。此外，由于电池需要工作在一个
温度范围以内，过低或者过高的温度都会影响电池的使用寿命，甚至造成电池爆炸，故而在电池内还安装有测温
电阻，从而电源管理系统还可以通过读取测温电阻的
电压来监控电池内部的温度。在
现有技术中电源管理系统需要通过两根
连接线分别与电池的加密芯片和测温电阻电连接，以便通过其中一根连接线与加密芯片进行通信并通过另一根连接线读取测温电阻的电压。但是，这就造成了电池需要为加密芯片和测温电阻分别设置与电源管理系统中的通信
接口和测温接口连接的引脚，从而造成电池的部件数量过多，使得其体积偏大。
发明内容
[0003] 为了解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本发明提供一种电源管理系统、电池、充电器以及无人机。
[0004] 根据本发明的一些
实施例，提供一种电源管理系统，包括：单根通信线、
控制器以及选择控制
电路；所述通信线的一端用于与电池通信连接，所述通信线的另一端与控制器的
通信接口和测温接口均电连接；所述控制器与所述选择控制电路电连接，用于控制所述选择控制电路在测温模式及加密认证模式之间进行切换；其中，当所述选择控制电路切换到所述测温模式时，所述控制器通过所述通信线读取所述电池内的测温电阻的电压；当所述选择控制电路切换到所述加密认证模式时，所述控制器通过所述通信线与所述电池内的加密芯片进行通信。
[0005] 根据本发明的一些实施例，提供一种充电器，所述充电器包括：充电电路以及电源管理系统；所述电源管理系统与所述充电电路电连接，用于控制所述充电电路给外部的电池进行充电；所述电源管理系统包括：单根通信线、控制器以及选择控制电路；所述通信线的一端用于与电池通信连接，所述通信线的另一端与控制器的通信接口和测温接口均电连接；所述控制器与所述选择控制电路电连接，用于控制所述选择控制电路在测温模式及加密认证模式之间进行切换；其中，当所述选择控制电路切换到所述测温模式时，所述控制器通过所述通信线读取所述电池内的测温电阻的电压；当所述选择控制电路切换到所述加密认证模式时，所述控制器通过所述通信线与所述电池内的加密芯片进行通信。
[0006] 根据本发明的一些实施例，提供一种无人机，所述无人机包括：机载控制器以及电源管理系统；所述电源管理系统包括：单根通信线、控制器以及选择控制电路；所述通信线的一端用于与电池通信连接，所述通信线的另一端与控制器的通信接口和测温接口均电连接；所述控制器与所述选择控制电路电连接，用于控制所述选择控制电路在测温模式及加密认证模式之间进行切换；其中，当所述选择控制电路切换到所述测温模式时，所述控制器通过所述通信线读取所述电池内的测温电阻的电压；当所述选择控制电路切换到所述加密认证模式时，所述控制器通过所述通信线与所述电池内的加密芯片进行通信。
[0007] 根据本发明的一些实施例，提供一种电池，所述电池包括：壳体；电芯，设于壳体内；加密芯片，设于所述壳体内，所述加密芯片与所述电芯电连接，所述电芯为所述加密芯片供电；测温电阻，设于所述壳体内，所述测温电阻与所述加密芯片并联连接；以及共用引脚，与所述加密芯片以及所述测温电阻电连接；其中，所述共用引脚用于通过单根通信线与外部的电源管理系统通信连接，使得所述电源管理系统通过所述通信线感测所述测温电阻的电压以及与所述加密芯片进行通信。
[0008] 根据本发明实施例的方案，通过为电池内的加密芯片和测温电阻设置共用引脚来实现与电源管理系统的控制器之间通过单根通信线进行通信连接，从而当控制器控制与其电连接的选择控制电路在测温模式和加密认证模式之间进行切换时，该控制器可以分别通过共用引脚与加密芯片进行通信或者读取测温电阻的电压以计算得到电池内部的温度，从而可以减少电池的零部件数量，有利于电池的轻量化和小型化。
[0009] 本发明的附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0010] 通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：
[0011] 图1为本发明实施例提供的电源管理系统及电池的电路连接图；
[0012] 图2为本发明实施例提供的选择控制电路的一种可实现方式；
[0013] 图3为本发明实施例提供的选择控制电路的另一种可实现方式；
[0014] 图4为本发明实施例提供的使用充电器为外部电池充电时的电路图；
[0015] 图5为本发明实施例提供的无人机及其机载电池的电路图。
[0016] 图中：
[0017] 101、电源管理系统； 1011、控制器；
[0018] 1015、通信线； 103、充电电路；
[0019] 30、电池； 301、加密芯片；
[0020] 11、充电器； 111、充电电路；
[0021] 31、外部电池； 50、市电；
[0022] 13、无人机； 131、机载控制器；
[0023] 33、机载电池。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图，对本发明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。
[0025] 在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0026] 在本
说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0027] 图1为本实施例提供的电池与电源管理系统的电连接图。如图1所示，本实施例提供的一种电源管理系统101包括：单根通信线1015、控制器1011以及选择控制电路1013。其中，通信线1015的一端用于与电池30通信连接、另一端则与控制器1011的通信接口IO1和测温接口AD均电连接；控制器1011还与选择控制电路1013电连接，以便控制该选择控制电路1013在测温模式和加密认证模式之间进行切换。当控制器1011控制选择控制电路1013切换到测温模式时，控制器1011可以通过上述通信线1015读取电池30内的测温电阻R1的电压以便获得电池30的内部温度；当控制器1011控制选择控制电路1013切换到加密认证模式时，控制器1011通过上述通信线1015与电池30内的加密芯片301进行通信以便确定该电池30是否为经过认证的电池30。
[0028] 在本实施例中，控制器1011可以是现有技术中集成电路、
单片机(MCU)或者
微处理器(MPU)等任意合适的电子部件。以下将以MCU作为控制器1011举例对本实施例的方案进行描述，集成电路或者MPU等其他电子部件则可以直接或者经过简单变换后对下述MCU进行替换，这些替换依然属于本实施例的保护范围。
[0029] MCU上设置的通信接口IO1和测温接口AD与通信线1015的一端电连接，以便通过该通信线1015读取连接在该通信线1015另一端的电池30的内部温度以及与电池30中的加密芯片301进行通信。当然，在一些示例中，与通信线1015连接的通信接口IO1和测温接口AD可以集成为MCU上的一个接口，以便进一步降低电源管理系统101内的布线复杂度,而且也可以使得MCU能够连接更多的元器件，从而实现更多的功能。
[0030] MCU还通过其上设置的一个控制
信号输出接口IO2与选择控制电路1013的信号输入端电连接，以便通过该
控制信号输出接口IO2向选择控制电路1013输出控制信号，例如高电平、低电平信号或者其他
电信号。以下将MCU输出给选择控制电路1013信号输入端的控制信号简称为使能信号。
[0031] 在工作时，MCU通过上述控制信号输出接口IO2向选择控制电路1013的控制信号输入端输出使能信号，从而控制该选择控制电路1013在测温模式和加密认证模式之间进行切换。例如，当MCU向选择控制电路1013发出使能信号时，该选择控制电路1013从加密认证模式切换到测温模式；当MCU停止向选择控制电路1013发出使能信号时，则该选择控制电路1013从测温模式切换到加密认证模式。
[0032] 选择控制电路1013可以采用上拉电路、下拉电路或者其他任意合适的电路。例如，在一些示例中，选择控制电路1013可以包括两个上拉电路，这两个上拉电路的一端与上拉电源VDD电连接，另一端与上述通信线1015电连接。MCU通过控制这两个上拉电路的通/断以便在测温模式和加密认证模式之间进行切换。比如，当其中一个上拉电路导通并且另一个上拉电路断开时，则选择控制电路1013从加密认证模式切换到测温模式，从而控制器1011可以通过通信线1015读取电池30内测温电阻R1的分压，以便获取该电池30的内部温度；当这两个上拉电路的通断状态在控制器1011的控制下变换为与上述通断状态相反时，则该选择控制电路1013又从测温模式切换到加密认证模式，从而控制器1011可以通过通信线1015与电池30内的加密芯片301进行通信，以便确定该电池30是否为经过认证的电池30。
[0033] 此外，在本实施例中，通信线1015可以是现有技术中使用的能够传递电信号的任意线缆。例如，在一些示例中，可以选择多芯线作为通信线1015，从而方便该通信线1015与将通信接口IO1和测温接口AD单独设置的MCU电连接。又如，在另一些示例中，可以选择单芯线作为通信线1015，以便与将通信接口IO1和测温接口AD集成在一起的MCU电连接。可以理解，当MCU用于与通信线1015电连接的通信接口IO1和测温接口AD单独设置时同样可以采用单芯线来降低通信线1015的占用空间，而当MCU用于与通信线1015电连接的通信接口IO1和测温接口AD集成在一起时也可以采用多芯线来提高
信号传输质量。
[0034] 继续参考图1，本实施例还提供一种电池30，其包括壳体、一个或者多个电芯、加密芯片301、测温电阻R1。其中，电芯、加密芯片301以及测温电阻R1均设置在壳体的内部，并且电芯与加密芯片301电连接以便为加密芯片301供电，同时，该加密芯片301还与测温电阻R1并联连接、并通过设置在壳体上的一个共用引脚通与上述电源管理系统101通信连接，以使电源管理系统101通过该通信线1015感测测温电阻R1的电压以及与加密芯片301进行通信。可选地，电池30还可以包括电容C1，该电容C1与加密芯片301和测温电阻R1均并联连接，以保护加密芯片301、电阻、电芯以及电池30内其他电子元器件中的一种或者多种。
[0035] 在使用时，将电池30中加密芯片301和测温电阻R1的共用引脚与电源管理系统101中的通信线1015电连接在一起，从而当控制器1011可以通过控制选择控制电路1013在测温模式和加密认证模式之间切换，以便通过与该共用引脚电连接的通信线1015将测温电阻R1分的分压提供给控制器1011的测温接口AD、以及通过与该共用引脚电连接的通信线1015为电池30内的加密芯片301和控制器1011的通信接口IO1提供通信通道。当然，在本实施例中，加密芯片301和控制器1011之间通过通信线1015进行的通信可以是单向的也可以是双向的，例如，在一些示例中，可以是仅加密芯片301通过通信线1015向控制器1011发送信号，而在另一些示例中，则可以是加密芯片301和控制器1011均可以通过通信线1015向对方发送信号。
[0036] 具体来说，当电池30中加密芯片301和测温电阻R1的共用引脚与电源控制系统的通信线1015实现电连接后，控制器1011发出控制信号(例如MCU的控制信号输出接口IO2发出高电平或者低电平信号)以控制选择控制电路1013从测温模式切换到加密认证模式，从而使得电池30的加密芯片301和控制器1011之间通过电源管理系统101的通信线1015进行通信。例如，当电池30与电源管理系统101通过通信线1015实现电连接后，电池30内的加密芯片301主动或者在控制器1011的
请求下向控制器1011发送该电池30的认证代码，或者还可以同时发送一个或者多个其他的参数(例如电池30的型号、额定电量、当前剩余电量、额定充电电压、额定放电电压等)，从而控制器1011可以根据接收到的认证代码判断出当前与电源管理系统101电连接的电池30是否为经过认证的电池30(也即可接受电池30)，并可以进一步根据接收到的电池30的参数控制电池30的充电/放电过程，以便最大限度的利用该电池30的电量。可以理解的，电源管理系统101的控制器1011可以一次接受所有的认证代码和其他参数信息，也可以分多次分别接受上述认证代码和其他参数信息。相应的，电池30对认证代码和其他参数信息的发送也可以通过一次或者多次完成。
[0037] 本实施例提供的电源管理系统101通过设置控制器1011以及由控制器1011进行控制以便在测温模式和加密认证模式之间进行切换的选择控制电路1013，从而可以使用单根通信线1015与电池30进行通信连接，并根据需要由控制器1011对选择控制电路1013进行控制以实现对电池30的测温和加密认证功能。基于此可知，本实施例提供的电源管理系统101所适配的电池30仅需要加密芯片301和测温电阻R1具有一个共用引脚与该电源管理系统101的通信线1015连接即可，从而可以减少电池30内部的零部件数量，有利于电池30的小型化和轻量化设计。
[0038] 同时，本实施例提供的电池30，其内的加密芯片301和测温电阻R1具有共用引脚，并且该共用引脚可以与电源管理系统101的控制器1011通过单根通信线1015电连接在一起，从而在控制器1011的控制下，电源管理系统101的选择控制电路1013可以通过在测温模式和加密认证模式之间切换，来使得控制器1011能够通过该共用引脚分别实现读取测温电阻R1电压以及与加密芯片301通信的双重功能。由上所述可知，本实施例的电池30通过将加密芯片301和测温电阻R1共用一个引脚，以便通过电源管理系统101中的单根通信线1015与电源管理系统101的控制器1011通信连接，使得电池30对外的引脚数量得到减少，有利于电池30的小型化和轻量化设计。
[0039] 图2和图3为本实施例提供的两种选择控制电路的可实现方式。如图2和图3所示，在一些示例中,选择控制电路1013总体上可以包括：上拉电阻和切换
开关。其中，上拉电阻的输入端与上拉电源VDD电连接，其输出端与通信线1015电连接；切换开关的控制信号输入端与控制器1011的控制信号输出端电连接，其输出端则与上拉电阻电连接。切换开关则可以选择
二极管、
三极管、场效应管中的一种或者多种，例如，图2和图3中示出了选择MOS管S1这种场效应管作为切换开关的具体示例。但是，应当理解，在其他一些示例中，可以根据实际需要选择单个二极管、三极管或者其他场效应管作为切换开关，也可以根据实际电路需要选择相同或者不同的开关部件经
串联、并联后得到的开关电路作为切换开关。
[0040] 在工作时，该切换开关能够根据控制器1011输出的控制信号，选择性地改变该上拉电阻的阻值，以使选择控制电路1013在上述测温模式和加密认证模式之间进行切换。具体来说，控制器1011通过输出控制信号给切换开关，从而上拉电阻的阻值能够在切换开关的作用下在第一阻值和第二阻值之间改变，进而改变电池30内测温电阻R1的分压。由于测温电阻R1在选择控制电路1013的控制下会出现两个不同的分压，因此，当测温电阻R1的分压为某一个数值或者是某一个数值范围内时，可以激活控制器1011通过通信接口IO1与加密芯片301进行通信、或者通过测温接口AD读取测温电阻R1的分压以得到电池30的内部温度。可以理解，由于电路是预先设计好的，因此，选择控制电路1013处于测温模式和加密认证模式时电池30内部的测温电阻R1的分压也是确定的，故而控制器1011控制切换开关的工作状态以使选择控制电路1013进入测温模式和加密认证模式时所需要的控制信号也就是确定的，所以，当控制器1011发送切换信号时，也可以直接激活与该信号相对应的测温接口AD或者通信接口IO1。
[0041] 举例来说，当控制器1011发出使选择控制电路1013由测温模式进入加密认证模式的控制信号时，控制器1011同时发送一控制信号以激活通信接口IO1，从而使得加密芯片301和控制器1011能够进行通信。同理的，当控制器1011发出使选择控制电路1013由加密认证模式进入测温模式的信号时，控制器1011同时发送一控制信号以激活测温接口AD，从而使得测温接口AD能够读取到电池30内测温电阻R1的分压，继而控制器1011能够根据温敏电阻的特性计算出该测温电阻R1的温度(相当于电池30内部的温度)。
[0042] 参考图2，在一些可选的实施方式中，上拉电阻包括有第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3，切换开关(图中为MOS管S1)与第二上拉电阻R3串联后的电路再与第一上拉电阻R2并联。控制器1011输入的控制信号用于控制MOS管S1的开闭，从而当MOS管S1闭合时，第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3并联后的阻值为上拉电阻的一个阻值，而当MOS管S1断开时，第一上拉电阻R2的阻值单独作为上拉电阻的一个阻值。
[0043] 在一些可选的具体示例中，当上拉电阻的阻值等于第一上拉电阻R2的阻值时，也即，MOS管S1断开时，该选择控制电路1013处于测温模式。此时，控制器1011的测温接口AD能够通过通信线1015读取到测温电阻R1的分压，从而计算出电池30内的温度。相应的，当上拉电阻的阻值等于第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3并联后的阻值时，也即，MOS管S1闭合时，该选择控制电路1013处于加密认证模式。此时，控制器1011的通信接口IO1能够通过通信线1015与加密芯片301进行通信。
[0044] 参考图3，在另一些可选的实施方式中，上拉电阻也包括有第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3，切换开关(图中为MOS管S1)与第二上拉电阻R3并联后的电路再与第一上拉电阻R2串联。控制器1011输入的控制信号用于控制MOS管S1的开闭，从而当MOS管S1断开时，第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3串联后的阻值为上拉电阻的一个阻值，而当MOS管S1闭合时，第一上拉电阻R2的阻值单独作为上拉电阻的一个阻值。
[0045] 在一些可选的具体示例中，当上拉电阻的阻值等于第一上拉电阻R2和第二上拉电阻R3的阻值之和时，也即，MOS管S1断开时，该选择控制电路1013处于测温模式。此时，控制器1011的测温接口AD能够通过通信线1015读取到测温电阻R1的分压，从而计算出电池30内的温度。相应的，当上拉电阻的阻值等于第一上拉电阻R2的阻值时，也即，MOS管S1闭合时，该选择控制电路1013处于加密认证模式。此时，控制器1011的通信接口IO1能够通过通信线1015与加密芯片301进行通信。
[0046] 应当理解，虽然以上根据图2和图3中的两种选择控制电路1013的可实现方式中切换开关使用的是单个的MOS管S1，但本领域技术人员能够想到，该MOS管S1可以使用二极管、三极管、其他场效应管中的一个或者多个进行替换。
[0047] 进一步，为了在实际工作中满足不断获取电池30参数和温度的需求，在本实施例中，还可选的使控制器1011周期性的向选择控制电路1013(例如向切换开关)输出控制信号，以在上述测温模式和加密认证模式之间进行周期性循环。例如，控制器1011可以以几秒、几十秒、几分钟或者任意其他时间为一个周期，在这个周期内控制器1011分别通过控制选择控制电路1013测定一次电池30内的温度、并与加密芯片301进行一次通信。可以理解，控制器1011在一个周期内测定电池30内部温度的时间和与加密芯片301进行通信的时间可以相同、也可以不同，具体可以根据实际需要进行设置。
[0048] 进一步，上述通信线1015还可以用于为加密芯片301供电，从而可以取消电池30内部用于由电芯为加密芯片301供电的布线，以便降低电池30内部布线的难度，而且还能进一步降低电池30的重量和减小电池30的体积。
[0049] 图4为使用充电器11为外部电池31进行充电时的电路示意图。如图4所示，本实施例还提供一种充电器11，该充电器11包括充电电路111以及电源管理系统101。其中，电源管理系统101与上述实施例相同，其与充电电路111电连接，用于控制充电电路111给外部的电池30进行充电。在本实施例中，充电电路111可以是先有技术中使用的任意充电电路111，在此不再赘述。
[0050] 在工作时，当外部电池31通过充电器11与市电50实现电连接时，电源管理系统101中的控制器1011通过控制选择控制电路1013切换到加密认证模式，从而对外部电池31进行认证，以确定该外部电池31是否为经过认证的电池30。当控制器1011确定该外部电池31为经过认证的合适电池30时，控制器1011将充电电路111导通，以通过市电50为该外部电池31进行充电；当控制器1011确定该外部电池31为没有经过认证的合适电池30时，控制器1011将不会导通充电电路111，从而该外部电池31无法通过充电器11进行充电。
[0051] 可选的，电源管理系统101和充电电路111集成在一起，以实现充电器11的小型化。
[0052] 图5为无人机13与其安装的机载电池33的电路示意图。如图5所示，本实施例提供的无人机13包括机载控制器131和电源管理系统101。具体的，电源管理系统101与上述实施例中的电源管理系统101相同，具体可以参见上述实施例；机载控制器131则可以是
云台控制器1011和飞行控制器1011中的至少一种。在本实施例中，机载控制器131和电源管理系统101可以集成在一起，以降低无人机13的体积，实现其小型化的目的。
[0053] 当无人机13开始工作时或者将机载电池33安装到该无人机13上时，无人机13的电源管理系统101中的控制器1011控制选择控制电路1013切换到加密认证模式，以与机载电池33的加密芯片301进行通信，从而确定该机载电池33是否为允许安装到该无人机13上的经过认证的电池30。当电源管理系统101确定安装到该无人机13上的机载电池33为经过认证的电池30时，则电源管理系统101将加载电池30与机载控制器131电连接，以便通过该机载电池33为机载控制器131供电，从而使得机载控制器131能够正常的控制无人机13飞行或者控制云台工作；而当电源管理系统101认为该机载电池33为没有经过认证的非法电池30时，则电源管理系统101控制该机载电池33无法向机载控制器131供电，以保护机载控制器131的安全。
[0054] 最后，尽管已经在这些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以包括这样的优点，并且并非所有实施例都详细描述了本发明的所有优点，由实施例中的技术特征所客观带来的优点均应视为本发明区别于现有技术的优点，均属于本发明的保护范围。
