[發明專利]太陽能無人機能源管理系統及具有其的太陽能無人機

有效

• 申請號: 201710940736.0
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN109660200B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 許冬冬;張花;黃列偉;楊發友
• 申請（專利權）人: 海鷹航空通用裝備有限責任公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02S40/34;H02J7/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種太陽能無人機能源管理系統及具有其的太陽能無人機，能源管理系統包括：分線盒、儲能電池、多個太陽能電池子陣、多個MPPT控制器、DC?DC變換器和能源管理單元EMU，儲能電池與分線盒連接，各個太陽能電池子陣均由多個太陽能電池片組成，多個太陽能電池子陣與儲能電池并聯連接在分線盒上，太陽能電池子陣用于為儲能電池和用電設備供電，各個太陽能電池子陣之間的功率差值范圍為0W至10W，多個MPPT控制器與多個太陽能電池子陣一一對應連接，DC?DC變換器與分線盒連接，能源管理單元EMU分別與儲能電池、多個MPPT控制器以及DC?DC變換器連接。應用本發明的技術方案，以解決現有技術中太陽能電池陣的整體發電效率低以及能源系統可靠性差的技術問題。

技術領域

本發明涉及航空航天能源系統技術領域，尤其涉及一種太陽能無人機能源管理系統及具有其的太陽能無人機。

背景技術

目前，在太陽能飛行器的相關研究中，以高空長航時太陽能無人機的研究最為廣泛。太陽能無人機以太陽能為能源，理論上可以永久飛行，且對環境無污染，使用靈活、成本低，有著廣闊的應用前景。在民用上，太陽能無人機可用于大氣研究、天氣預報、環境及災害監測、農作物遙測、交通管制、電信和電視服務、自然保護區監控、外星球探測等。在軍事上，太陽能無人機可用于邊境巡邏、偵察、通信中繼、電子對抗等任務。

但受制于現有技術發展水平，高空長航時太陽能無人機目前還處于理論研究以及試驗驗證階段。為了實現高空長航時飛行，高效高可靠性的能源管理系統設計是關鍵之一。太陽能無人機能源管理系統能夠實現對能源獲取、儲存和傳輸變換環節進行有效協調，以滿足平臺晝夜循環工作的能源需求。目前，對太陽能無人機而言，比較成熟的能源系統方案是使用太陽能電池與儲能電池協同供能。能源系統拓撲結構和管理策略的設計關系到平臺能否實現能源閉環。

然而，現有的太陽能無人機能源管理系統通過將多個太陽能電池片并聯在一起以對負載和儲能電池供電，由于不同的太陽能電池片之間所獲取的光照存在差異，因此導致不同的太陽能電池片間的輸出特性存在較大差異，從而多個太陽能電池片的輸出特性曲線會存在多個功率峰值。由于多功率峰值的存在，由多個太陽能電池片構成的太陽能電池陣所產生的功率將低于實際最大可能值，降低了太陽能電池陣的整體發電效率。

發明內容

本發明提供了一種太陽能無人機能源管理系統及具有其的太陽能無人機，能夠解決現有技術中太陽能電池陣的整體發電效率低以及能源系統可靠性差的技術問題。

根據本發明的一方面，提供了一種太陽能無人機能源管理系統，能源管理系統包括：分線盒，分線盒用于實現能源管理系統的能源的輸入和輸出；儲能電池，儲能電池與分線盒連接，儲能電池用于為用電設備供電；多個太陽能電池子陣，各個太陽能電池子陣均由多個太陽能電池片組成，多個太陽能電池子陣與儲能電池并聯連接在分線盒上，太陽能電池子陣用于為儲能電池和用電設備供電，各個太陽能電池子陣之間的功率差值范圍為0W至10W；多個MPPT控制器，多個MPPT控制器與多個太陽能電池子陣一一對應連接；DC-DC變換器，DC-DC變換器與分線盒連接，DC-DC變換器用于調節電壓；能源管理單元EMU，能源管理單元EMU分別與儲能電池、多個MPPT控制器以及DC-DC變換器連接。

進一步地，多個太陽能電池子陣設置在太陽能無人機機翼表面的不同位置，各個太陽能電池子陣所在的機翼表面的弧度不同，構成太陽能電池子陣的多個太陽能電池片在機翼表面的傾角的差值范圍為0°至5°。

進一步地，多個太陽能電池子陣分為至少兩個并聯設置在分線盒上的太陽能電池陣組，各個太陽能電池陣組包括至少兩個串聯設置的太陽能電池子陣，至少兩個太陽能電池子陣分別與相對應的MPPT控制器連接后串聯設置。