[發(fā)明專利]一種電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置、方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110967413.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN113682479A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧惠民;盧小溪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 易航時(shí)代（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): B64D27/02
• 分類號(hào): B64D27/02;B64D27/24;H02J7/34
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

1.一種電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，包括：金屬空氣電池、超級(jí)電容、信號(hào)檢測模塊、金屬空氣電池控制模塊、超級(jí)電容充電管理模塊、組合電源控制器和并流器；

所述金屬空氣電池以及所述超級(jí)電容的電能輸出端與所述并流器的電能輸入端連接；

所述并流器的電能輸出端與無人機(jī)負(fù)載的電能輸入端連接；

所述金屬空氣電池的控制輸入端與所述金屬空氣電池控制模塊的控制輸出端連接，所述超級(jí)電容充電管理模塊的控制輸出端與所述超級(jí)電容的控制輸入端連接；

所述信號(hào)檢測模塊的信號(hào)輸入端分別與所述金屬空氣電池和所述超級(jí)電容連接；所述信號(hào)檢測模塊的信號(hào)輸出端與所述組合電源控制器的信號(hào)輸入端連接；所述組合電源控制器的信號(hào)輸入端還與無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端連接，用于獲取所述無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)發(fā)送的功率需求信號(hào)；所述組合電源控制器的控制輸出端與所述金屬空氣電池控制模塊以及所述超級(jí)電容充電管理模塊的控制輸入端連接；

所述信號(hào)檢測模塊用于檢測所述金屬空氣電池以及所述超級(jí)電容的荷電狀態(tài)，所述組合電源控制器用于在需求功率超過所述金屬空氣電池的額定輸出功率時(shí)向所述超級(jí)電容充電管理模塊發(fā)出功率不足信號(hào)；所述超級(jí)電容充電管理模塊在接收到所述功率不足信號(hào)時(shí)控制所述超級(jí)電容放電補(bǔ)充功率；所述并流器用于將所述金屬空氣電池輸出的電能和所述超級(jí)電容輸出的電能進(jìn)行并流；

所述組合電源控制器內(nèi)置并流模型，并流模型通過并流器分別對(duì)金屬空氣電池和超級(jí)電容的輸出功率進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并通過超級(jí)電容充電管理模塊實(shí)現(xiàn)金屬空氣電池對(duì)超級(jí)電容的安全電流充電；

組合電源控制器對(duì)金屬空氣電池和超級(jí)電容的供電控制采用模糊控制方法，模糊控制方法是將無人機(jī)負(fù)載的需求功率在金屬空氣電池和超級(jí)電容之間進(jìn)行合理分配，金屬空氣電池功率在無人機(jī)負(fù)載需求功率中的功率占比K_Metal作為模糊控制的輸出結(jié)果，表達(dá)形式如下式：

K_Metal＝P_Metal/P_req

P_Metal＝P_req·K_Metal

P_scap＝P_req(1-K_Metal)

確定模糊邏輯控制的輸入量是無人機(jī)負(fù)載需求功率P_req、金屬空氣電池荷電狀態(tài)SOC_Metal以及超級(jí)電容荷電狀態(tài)SOC_scap；金屬空氣電池和超級(jí)電容的荷電狀態(tài)SOC限制條件如下所示：

SOC_{Metal_max}(80％)≥SOC_Metal≥SOC_{Metal_min}(20％)

SOC_{scap_max}(80％)≥SOC_scap≥SOC_scap(20％)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，所述組合電源控制器通過CAN總線與無人機(jī)飛控系統(tǒng)進(jìn)行通信。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，所述組合電源控制器與上位機(jī)以及遠(yuǎn)程控制器通過無線通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，所述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測金屬空氣電池和超級(jí)電容的工作狀態(tài)，監(jiān)測信息包括金屬空氣電池的電流、電壓、電堆溫度、荷電狀態(tài)，超級(jí)電容的電流、電壓以及荷電狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，所述金屬空氣電池為鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋰空氣電池或鋅空氣電池。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)無人機(jī)組合供電裝置，其特征在于，所述超級(jí)電容為2500F/2.7V的超級(jí)電容。