[實用新型]一種無人機能量調(diào)理電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720542311.X
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN206932058U
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何小民;黃亞坤;金瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江點辰航空科技有限公司
• 主分類號: H02J9/00
• 分類號: H02J9/00;H02J9/08;H02J7/00;B64D27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及能源領(lǐng)域的熱動力電源系統(tǒng)，尤其涉及一種基于熱動力電源系統(tǒng)的無人機能量調(diào)理電路。

背景技術(shù)

無人機可以通過無線電控制器從遠端位置進行控制，或基于預編程組態(tài)自行運轉(zhuǎn)。根據(jù)子系統(tǒng)的負載要求，無人機有幾種電源方案，包括電池電源系統(tǒng)，太陽能電源系統(tǒng)及燃料動力電源系統(tǒng)。電池電源系統(tǒng)的能量完全由電池提供，不管其使用鉛酸電池、鎳氫電池還是鋰電池等。由于電池的能量密度和使用壽命有限，這種方案僅適用于運行時間短、功率小的無人機。太陽能電源系統(tǒng)清潔環(huán)保、使用壽命長，但光伏發(fā)電具有間歇性和隨機性，在陰天、雨、雪天等不良天氣條件下將無法使用，而且太陽能電池能源密度很低，不適用于大載荷無人機，尤其是多旋翼無人機。燃料動力電源系統(tǒng)解決了使用時間短、使用壽命不長、環(huán)境條件受限及燃料能量損失大效率低的問題。

典型的燃料動力電源系統(tǒng)中，燃料經(jīng)過發(fā)動機、發(fā)電機轉(zhuǎn)化為三相交流電源，該三相交流電源經(jīng)過不控整流器轉(zhuǎn)換為直流電源，該直流電源供給后級負載使用。同時，該系統(tǒng)還配有備用電池，當燃料耗盡或發(fā)電機故障停機時，由該備用電池提供緊急動力，提高整機的冗余度及可靠性；當無人機處于巡航等低功耗階段時，由該備用電池存儲發(fā)電機發(fā)出的多余電量，提高燃料經(jīng)濟性。這就存在一個如何有效分配發(fā)電機發(fā)出的電量供給后級各組件的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的能量分配不夠準確、效率較低等的技術(shù)問題，提供一種可以提高能量利用率、使發(fā)電系統(tǒng)輸出穩(wěn)定、減少發(fā)電系統(tǒng)調(diào)節(jié)量的無人機能量調(diào)理電路。

本實用新型針對上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種無人機能量調(diào)理電路，包括備用電池充放電電流調(diào)整單元、信號測量單元和控制驅(qū)動單元；所述備用電池充放電電流調(diào)整單元的第一電源端連接發(fā)電機的第一輸出端、負載的第一輸入端和備用電池的第一端，備用電池充放電電流調(diào)整單元的第二電源端連接發(fā)電機的第二輸出端、負載的第二輸入端和備用電池的第二端；控制驅(qū)動單元與備用電池充放電電流調(diào)整單元的四個控制端連接；信號測量單元分別連接負載、控制驅(qū)動單元、備用電池充放電電流調(diào)整單元和備用電池。

發(fā)電機發(fā)出的電提供給負載（無人機電動機），當發(fā)電量超過負載用電量時，備用電池充放電電流調(diào)整單元將多余的電能輸入到備用電池進行存儲，當出現(xiàn)負載需求電能大于發(fā)電機輸出電能或者發(fā)電機出現(xiàn)故障、燃料不足等情況時，備用電池充放電電流調(diào)整單元控制備用電池輸出能量到負載，以滿足負載的需求。信號測量單元測量負載、備用電池的狀態(tài)并反饋到控制驅(qū)動單元，使控制驅(qū)動單元能夠?qū)崿F(xiàn)對備用電池充放電電流調(diào)整單元的準確控制。

作為優(yōu)選，所述備用電池充放電電流調(diào)整單元包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和電感；所述第一MOS管的漏極和第二MOS管的漏極連接并作為備用電池充放電電流調(diào)整單元的第一電源端；第一MOS管的源極連接第三MOS管的漏極，第二MOS管的源極連接第四MOS管的漏極；電感第一端連接第一MOS管的源極，電感第二端連接第二MOS管的源極；第三MOS管的源極和第四MOS管的源極連接并作為備用電池充放電電流調(diào)整單元的第二電源端；第一MOS管的柵極、第二MOS管的柵極、第三MOS管的柵極和第四MOS管的柵極為備用電池充放電電流調(diào)整單元的四個控制端。

使用MOS管作為開關(guān)，可以使系統(tǒng)具有極高的可靠性和較長的使用壽命。

作為優(yōu)選，所述信號測量單元包括第一電流傳感器、第二電流傳感器和電壓傳感器；所述第一電流傳感器串接在負載的第一輸入端上，第二電流傳感器串接在備用電池的第一端上，電壓傳感器跨接在備用電池充放電電流調(diào)整單元的第一電源端和第二電源端之間；第一電流傳感器、第二電流傳感器和電壓傳感器的信號輸出端都連接到控制驅(qū)動單元。

第一電流傳感器檢測負載的輸入電流，第二電流傳感器檢測備用電池的輸入電流和輸出電流，電壓傳感器檢測備用電池充放電電流調(diào)整單元第一電源端和第二電源端的電壓。

作為優(yōu)選，所述控制及驅(qū)動電路包括LM5008單片機。LM5008單片機還與無人機的總控制器連接，實時獲取飛行姿態(tài)、速度、高度、發(fā)動機運行狀態(tài)等信息，從而判斷負載所需的功率，并進行合理調(diào)整。

作為優(yōu)選，所述發(fā)電機的輸入軸連接發(fā)動機的輸出軸。發(fā)動機為燃料發(fā)動機，將化學能轉(zhuǎn)化為機械能，然后通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，提供給負載和備用電池。