CN103738503A - 一种无人机机载发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机机载发电设备，包括无刷发电机、三相交流电整流器、5V DC-DC模块、12V DC-DC模块及磷酸铁锂电池，其特征在于：所述无刷电机通过三相交流电整流器与DC-DC模块连接，DC-DC模块中的5V DC-DC模块、12VDC-DC模块与磷酸铁锂电池均为并联连接，5V DC-DC模块接舵机，12V DC-DC模块接自驾仪、电台及云台摄像设备。本发明是为无人飞机提供两路电压的直流电源设备，使飞机具有超长续航飞行时间，该设备尺寸小，重量轻，可以提供高效电能及稳定的电压，与飞机上自驾仪通讯将发动机转数、发电电压、负载功率分配参数等在飞行期间传送到地面站，信号稳定可靠。

Description

一种无人机机载发电设备
技术领域
本发明属于无人机领域，涉及无人机的发电，尤其是一种无人机机载发电设备。
背景技术
目前，无人机电能由机载电池提供，电池质量较大造成无人机负载较大，而且飞行时间越长所需电量越多，长航时无人机所需配装的电池越重，其负重造成较多的电能浪费。
机载发电设备尚未应用在无人机领域，而现有的航空设备中使用的机载发电装置通常重量较重，尺寸较大，难以直接应用在无人机上，而且产生的电压不稳定，由此导致自驾仪的通讯受到较大影响。由于发送的各种参数不稳定，容易造成各种数据参数混乱，影响了无人机的地面控制及航拍的效果及质量。而且，由于目前无人机载电池容量有限，飞机内的电子设备越来越多，电子设备供电问题、飞行续航时间问题、已不能满足无人机多电、全电和长时间飞行的需求，如果直接从飞机有限的电池中提供足够大的电能供飞机飞行将有较大难度。
由此可见，无人机的机载发电设备对无人机的巡航距离、信号传输的稳定具有十分重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种尺寸小、重量轻、电能高效且稳定的无人机机载发电设备。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种无人机机载发电设备，包括无刷发电机、三相交流电整流器、5V DC-DC模块、12V DC-DC模块及磷酸铁锂电池，其特征在于：所述无刷电机通过三相交流电整流器与DC-DC模块连接，DC-DC模块中的5V DC-DC模块、12VDC-DC模块与磷酸铁锂电池均为并联连接，5V DC-DC模块接舵机，12V DC-DC模块接自驾仪、电台及云台摄像设备。
而且，所述三相交流电整流器被使用在无刷发电机和机载发电设备内部的DC-DC转换模块之间，DC-DC转换模块的DC电压与发电机AC电压的整流电压相等，无刷发电机的发电电压一定在9-36V范围之内。
而且，所述无刷发电电压值在发电机的任何两个接头之间测量，如果电压在9V之下，将自动切换到磷酸铁锂电池来提供电能。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明是为无人飞机提供两路电压的直流电源设备，使飞机具有超长续航飞行时间，该设备尺寸小，重量轻，可以提供高效电能及稳定的电压，与飞机上自驾仪通讯将发动机转数、发电电压、负载功率分配参数等在飞行期间传送到地面站，信号稳定可靠。
2、本发明通过无刷发电机将机械能转变为电能，并经整流输出9-36V直流电，一路经DC-DC转换（可选）输出5V和12V供飞机驱动负载，一路为备份电池提供充电电能，备份电池在预起飞检查或在发动机故障期间作为应急电源提供无人机设备负载电能，有效保障了无人机的工作性能。
3、本发明利用无人机发动机带动电机进行发电，将机械能转换为电能供给机上设备负载，机载发电改善了供电状态，在实际应用中有积极重要的作用。
4、本发明可以根据不同飞机的不同负载，选择不同的DC-DC模块输出满足不同的负载需求，而且，机载发电装置本身的重量较轻，尤其适用于长航时机型，飞行时间越长优势越明显。
附图说明
图1为本发明的电路结构方框图；
图2为本发明无刷发电机与机载发电设备内部连接图；
图3为无刷发电机发电电压5V输出效率曲线；
图4为无刷发电机发电电压12V输出效率曲线。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种无人机机载发电设备，包括无刷发电机、三相交流电整流器、5V DC-DC模块、12V DC-DC模块及磷酸铁锂电池（4S bat），无刷电机通过三相交流电整流器与DC-DC模块连接，DC-DC模块中的5V DC-DC模块、12VDC-DC模块与磷酸铁锂电池均为并联连接，5V DC-DC模块接舵机，12V DC-DC模块接自驾仪、电台及云台摄像设备等。
三相交流电整流器被使用在发电机和机载发电设备内部的DC-DC转换模块之间，参见图2，因此DC-DC转换模块的DC电压与发电机AC电压的整流电压相等，在这种情况下发电机的发电电压一定在9-36V范围之内。发电电压值可以在发电机的任何两个接头之间测量。如果电压在9V之下，机载发电设备将自动切换到备份电池来提供电能。
本发明的主要特征参数：
重量轻，尺寸小；9-36V输入范围；150W持续负载；
●无刷发电机；●5V和12V输出；●负载电流最大6A;●备份电池连接；●磷酸铁锂电池充电；
电子参数：
无刷发电机发电电压范围9-36V
电池类型磷酸铁锂
电池电压13.2V
电池最大输入电流3A
电池最大持续输入电流10A
输出电压5V和12V
持续负载电流，5V输出3A
持续负载电流，12V输出3A
最大峰值负载电流10秒8A
5V输出效率86%
12V输出效率90%
发电机转数12000-14000rpm
发电机转数精确度200rpm
机械结构参数
尺寸90*86*43mm
重量360g
冷却方法铝制散热片
最高附件温度70℃
工作温度-40℃-+50℃。
实例：齿形皮带驱动发电机，两个齿轮之间的齿数比可以选择来确保机载发电设备（AGPU）输入电压在36V限制。在许多情况下，低的发动机转数导致发电电压低于12V，这意味着备用电池将为无人飞行系统提供电能，在额外的时间低速飞行的无人机由备用电池提供电能。依据实际飞行任务，电池的容量需要计算。电池容量（Ah）=工作时间（h）*平均负载功率（W）/电池电压（V）/0.8。
本发明中，机载发电设备（AGPU）有两个电子航空接口。

Claims (3)

1.一种无人机机载发电设备，包括无刷发电机、三相交流电整流器、5V DC-DC模块、12V DC-DC模块及磷酸铁锂电池，其特征在于：所述无刷电机通过三相交流电整流器与DC-DC模块连接，DC-DC模块中的5V DC-DC模块、12VDC-DC模块与磷酸铁锂电池均为并联连接，5VDC-DC模块接舵机，12V DC-DC模块接自驾仪、电台及云台摄像设备。
2.根据权利要求1所述的无人机机载发电设备，其特征在于：所述三相交流电整流器被使用在无刷发电机和机载发电设备内部的DC-DC转换模块之间，DC-DC转换模块的DC电压与发电机AC电压的整流电压相等，无刷发电机的发电电压一定在9-36V范围之内。
3.根据权利要求1所述的无人机机载发电设备，其特征在于：所述无刷发电电压值在发电机的任何两个接头之间测量，如果电压在9V之下，将自动切换到磷酸铁锂电池来提供电能。
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