CN104242435A - 无人机的供电系统及无人机 - Google Patents

无人机的供电系统及无人机 Download PDF

Info

Publication number
CN104242435A
CN104242435A CN201410455819.7A CN201410455819A CN104242435A CN 104242435 A CN104242435 A CN 104242435A CN 201410455819 A CN201410455819 A CN 201410455819A CN 104242435 A CN104242435 A CN 104242435A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
reserve battery
unit
power consumption
rectification unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410455819.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104242435B (zh
Inventor
王浩文
姜辰
张玉文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhuhai Longhua Helicopter Technology Co ltd
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201410455819.7A priority Critical patent/CN104242435B/zh
Publication of CN104242435A publication Critical patent/CN104242435A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104242435B publication Critical patent/CN104242435B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提出一种无人机的供电系统，包括：备用电池；发电整流单元，用于为无人机的用电设备供电，并为备用电池充电；电池控制与保护单元，用于控制备用电池的充电和放电；以及供电仲裁单元，用于监测用电设备的用电功率，当判断发电整流单元的额定输出功率大于用电设备的用电功率时，控制发电整流单元单独为用电设备供电，当监测到用电功率增大且变化率大于预设值时，控制发电整流单元和备用电池共同为用电设备提供电能，当发电整流单元出现故障时，控制备用电池为用电设备提供电能。本发明的供电系统具有结构简单、成本低、可靠性高、重量轻、散热低的优点。本发明还提出一种无人机。

Description

无人机的供电系统及无人机
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种无人机的供电系统及无人机。
背景技术
目前无人机发电机输出电能较低，机载电气设备用电需求小，通常采用两种方法供电：一种是采用低容量的铅酸电池并联于整个发电机供电系统中，作为电能的存储与补充。另一种方法是发电机自身不为机载设备提供电能，由机载电池组满足电气设备的供电需求。
但是，机载蓄电池无法长时间大电流放电，当机载发电机出现故障时，无法满足负载大功率的供电需求。同时蓄电池的功率密度远小于目前常见的其他电源储能装置。为了满足机载设备的大功率电流要求，通常使用锂电池或者其他高效的储能装置，但是目前尚无可用于无人机的电池管理系统，从而导致这些装置无法实时充电，影响无人机航时。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明第一方面的目的在于提出一种结构简单、成本低、可靠性高、重量轻、散热低的无人机的供电系统。
本发明第二方面的目的在于提出一种无人机。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例中提出一种无人机的供电系统，包括：备用电池；发电整流单元，用于为无人机的用电设备供电，并为所述备用电池充电；电池控制与保护单元，用于控制所述备用电池的充电和放电；供电仲裁单元，用于监测所述用电设备的用电功率，当判断所述发电整流单元的额定输出功率大于所述用电设备的用电功率时，控制所述发电整流单元单独为所述用电设备供电，当监测到所述用电功率增大且变化率大于预设值时，控制所述发电整流单元和所述备用电池共同为所述用电设备提供电能，当所述发电整流单元出现故障时，控制所述备用电池为所述用电设备提供电能。
根据本发明实施例的无人机的供电系统，供电仲裁单元控制使用备用电池以及发电整流单元为无人机的用电设备供电，从而实现无人机的动力全部或部分由发电整流单元提供，可以有效降低无人机机载电池的工作强度，从而降低无人机的空机重量，同时降低驱动系统的复杂度。
在一些示例中，所述供电仲裁单元还用于在判断所述发电整流单元的额定输出功率大于所述用电设备的用电功率之后，判断所述备用电池是否亏电，并在判断所述备用不过电池亏电时，利用所述发电整流单元额外输出的电能为所述备用电池充电。
在一些示例中，所述发电整流单元具体包括：发动机；发电机，所述发电机与所述发动机相连，用于在所述发动机的驱动下产生交流电；整流与稳压器，用于将所述交流电转换为直流电并输出。
在一些示例中，所述供电仲裁单元还用于在判断所述发电整流单元出现故障时，切断所述备用电池充电线路。
在一些示例中，所述备用电池为动力电池。
本发明第二方面的实施例中提出一种无人机，该无人机具有上述的供电系统。
根据本发明实施例的无人机，通过其供电系统的供电仲裁单元控制使用备用电池以及发电整流单元为无人机的用电设备供电，从而实现无人机的动力全部或部分由发电整流单元提供，可以有效提高无人机的功重比。
本发明附加的方面和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
图1是根据本发明一个实施例的无人机的供电系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明第一方面的实施例中提出了一种无人机的供电系统，图1是根据本发明一个实施例的无人机的供电系统的结构框图，该供电系统包括：备用电池100、发电整流单元200、电池控制与保护单元300和供电仲裁单元400。
其中，发电整流单元200用于为无人机的用电设备供电，并为备用电池100充电。电池控制与保护单元300用于控制备用电池100的充电和放电。供电仲裁单元400用于监测用电设备的用电功率，当判断发电整流单元200的额定输出功率大于用电设备的用电功率时，控制发电整流单元200单独为用电设备供电，当监测到用电设备的用电功率增大且变化率大于预设值时，控制发电整流单元200和备用电池100共同为用电设备提供电能，当发电整流单元200出现故障时，控制备用电池100为用电设备提供电能。
具体地，在本发明的一个实施例中，备用电池100可以为铅酸、锂电池等常见动力电池。
在本发明的一个实施例中，发电整流单元200具体包括：发动机201、发电机202和整流与稳压器203。其中，发电机202与发动机201相连，用于在发动机201的驱动下产生交流电。整流与稳压器203用于将发电机202产生的交流电转换为直流电并输出。这样，发电整流单元200通过发动机201带动发电机202将发动机一部分机械能转化为电能，供给无人机的用电设备(如机载电动动力装置、操控舵机、机载飞控系统、机载传感器等)。该单元通过整流与稳压器203可以等效为足够功率的直流电源系统。由于在飞行过程中，无人机的需用功率不恒定，发电整流单元200的多余功率将为备用电池100充电以补充电能。
在本发明的一个实施例中，在正常工作的情况下，如果备用电池亏电，则电池控制与保护单元300为备用电池充电，并保证串/并联电池组的备用电池单体也在正常的工作状态。
在本发明的一个实施例中，供电仲裁单元400实时监测发电机整流单元200的额定输出功率和机载用电设备的用电功率是否匹配。当发电机整流单元200产生的功率足够后级设备使用时，由发电机整流单元单独为用电设备供电，备用电池不进行设备供电。当监测到无人机的用电设备用电功率瞬时增加且变化率大于预设阈值时，会造成发电机整流单元200的电压输出产生波动，则发电机整流单元200经过检测立即将备用电池100并联进入供电环节，由电池控制与保护单元300控制对备用电池100进行放电，此时备用电池100与发电机整流单元200共同对机载用电设备进行供电。当发电机202出现故障后，发电整流单元200无电能输出，供电仲裁单元400立即切断备用电池100的充电线路，并只由备用电池100对用电设备进行供电。特别地，供电仲裁单元400还用于在判断发电整流单元200的额定输出功率大于用电设备的用电功率之后，判断备用电池100是否亏电，并在判断备用电池100亏电时，利用发电整流单元200额外输出的电能为备用电池100充电。
根据本发明实施例的无人机的供电系统，供电仲裁单元控制使用备用电池以及发电整流单元为无人机的用电设备供电，从而实现无人机的动力全部或部分由发电整流单元提供，可以有效降低无人机机载电池的工作强度，从而降低无人机的空机重量，同时降低驱动系统的复杂度。
本发明第二方面的实施例中提出一种无人机，该无人机具备上述的供电系统，如图1所示，该供电系统包括：备用电池100、发电整流单元200、电池控制与保护单元300和供电仲裁单元400。
其中，发电整流单元200用于为无人机的用电设备供电，并为备用电池100充电。电池控制与保护单元300用于控制备用电池100的充电和放电。供电仲裁单元400用于监测用电设备的用电功率，当判断发电整流单元200的额定输出功率大于用电设备的用电功率时，控制发电整流单元200单独为用电设备供电，当监测到用电设备的用电功率增大且变化率大于预设值时，控制发电整流单元200和备用电池100共同为用电设备提供电能，当发电整流单元200出现故障时，控制备用电池100为用电设备提供电能。
具体地，在本发明的一个实施例中，备用电池100可以为铅酸、锂电池等常见动力电池。
在本发明的一个实施例中，发电整流单元200具体包括：发动机201、发电机202和整流与稳压器203。其中，发电机202与发动机201相连，用于在发动机201的供电下产生交流电。整流与稳压器203用于将发电机202产生的交流电转换为直流电并输出。这样，发电整流单元200通过发动机201带动发电机202将发动机一部分机械能转化为电能，供给无人机的用电设备(如机载电动动力装置、操控舵机、机载飞控系统、机载传感器等)。该单元通过整流与稳压器203可以等效为足够功率的直流电源系统。由于在飞行过程中，无人机用电设备的需用功率不恒定，发电整流单元200的多余功率将为备用电池100充电以补充电能。
在本发明的一个实施例中，在正常工作的情况下，如果备用电池亏电，则电池控制与保护单元300为备用电池充电，并保证串/并联电池组的备用电池单体也在正常的工作状态。
在本发明的一个实施例中，供电仲裁单元400实时监测发电机整流单元200的额定输出功率和机载用电设备的用电功率是否匹配。当发电机整流单元200产生的功率足够后级设备使用时，由发电机整流单元单独为用电设备供电，备用电池不进行设备供电。当监测到无人机的用电设备用电功率瞬时增加且变化率大于预设阈值时，会造成发电机整流单元200的电压输出产生波动，则发电机整流单元200经过检测立即将备用电池100并联进入供电环节，由电池控制与保护单元300控制对备用电池100进行放电，此时备用电池100与发电机整流单元200共同对机载用电设备进行供电。当发电机202出现故障后，发电整流单元200无电能输出，供电仲裁单元400立即切断备用电池100的充电线路，并只由备用电池100对用电设备进行供电。特别地，供电仲裁单元400还用于在判断发电整流单元200的额定输出功率大于用电设备的用电功率之后，判断备用电池100是否亏电，并在判断备用电池100亏电时，利用发电整流单元200额外输出的电能为备用电池100充电。
事实上，本发明实施例的无人机，除由上述的供电系统组成外，还具备其他相应的设备，其相应的设备参数和设置是本领域的技术人员容易得到的，在此不再赘述。
根据本发明实施例的无人机的供电系统，供电仲裁单元控制使用备用电池以及发电整流单元为无人机的用电设备供电，从而实现无人机的动力全部或部分由发电整流单元提供，可以有效降低无人机机载电池的工作强度，从而降低无人机的空机重量，同时降低驱动系统的复杂度。
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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种无人机的供电系统，其特征在于，包括：
备用电池；
发电整流单元，用于为无人机的用电设备供电，并为所述备用电池充电；
电池控制与保护单元，用于控制所述备用电池的充电和放电；以及
供电仲裁单元，用于监测所述用电设备的用电功率，当判断所述发电整流单元的额定输出功率大于所述用电设备的用电功率时，控制所述发电整流单元单独为所述用电设备供电，当监测到所述用电功率增大且变化率大于预设值时，控制所述发电整流单元和所述备用电池共同为所述用电设备提供电能，当所述发电整流单元出现故障时，控制所述备用电池为所述用电设备提供电能。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电仲裁单元还用于在判断所述发电整流单元的额定输出功率大于所述用电设备的用电功率之后，判断所述备用电池是否亏电，并在判断所述备用电池亏电时，利用所述发电整流单元额外输出的电能为所述备用电池充电。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电整流单元具体包括：
发动机；
发电机，所述发电机与所述发动机相连，用于在所述发动机的驱动下产生交流电；
整流与稳压器，用于将所述交流电转换为直流电并输出。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电仲裁单元还用于在判断所述发电整流单元出现故障时，切断所述备用电池充电线路。
5.如权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述备用电池为动力电池。
6.一种无人机，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的供电系统。
CN201410455819.7A 2014-09-09 2014-09-09 无人机的供电系统及无人机 Active CN104242435B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410455819.7A CN104242435B (zh) 2014-09-09 2014-09-09 无人机的供电系统及无人机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410455819.7A CN104242435B (zh) 2014-09-09 2014-09-09 无人机的供电系统及无人机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104242435A true CN104242435A (zh) 2014-12-24
CN104242435B CN104242435B (zh) 2017-05-24

Family

ID=52230012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410455819.7A Active CN104242435B (zh) 2014-09-09 2014-09-09 无人机的供电系统及无人机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104242435B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105391162A (zh) * 2015-11-25 2016-03-09 北京象限空间科技有限公司 无人机不间断供电系统
CN106356970A (zh) * 2016-09-26 2017-01-25 北京瑞深航空科技有限公司 供电装置及其供电方法及设备
CN107623374A (zh) * 2016-07-14 2018-01-23 深圳光启空间技术有限公司 用于无人机系统的冗余电源及其供电方法和装置
CN108667112A (zh) * 2018-04-18 2018-10-16 浙江华飞智能科技有限公司 一种供电装置、方法及系留无人机
WO2021223158A1 (zh) * 2020-05-07 2021-11-11 深圳市大疆创新科技有限公司 电池管理装置、系统、电池、可移动设备、方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130147204A1 (en) * 2010-05-19 2013-06-13 Eurocopter Deutschland Gmbh Hybrid Drive And Energy System For Aircraft
DE102012209807A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-12 Siemens Aktiengesellschaft Flugzeug und Verfahren zum Herstellen eines Flugzeugs
CN103580280A (zh) * 2013-11-20 2014-02-12 上海交通大学 一种四旋翼小型直升机混合能源供给系统
CN103928962A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 广东志成冠军集团有限公司 利用光伏能源实现节能的在线ups系统及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130147204A1 (en) * 2010-05-19 2013-06-13 Eurocopter Deutschland Gmbh Hybrid Drive And Energy System For Aircraft
DE102012209807A1 (de) * 2012-06-12 2013-12-12 Siemens Aktiengesellschaft Flugzeug und Verfahren zum Herstellen eines Flugzeugs
CN103580280A (zh) * 2013-11-20 2014-02-12 上海交通大学 一种四旋翼小型直升机混合能源供给系统
CN103928962A (zh) * 2014-04-24 2014-07-16 广东志成冠军集团有限公司 利用光伏能源实现节能的在线ups系统及其控制方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105391162A (zh) * 2015-11-25 2016-03-09 北京象限空间科技有限公司 无人机不间断供电系统
CN107623374A (zh) * 2016-07-14 2018-01-23 深圳光启空间技术有限公司 用于无人机系统的冗余电源及其供电方法和装置
CN106356970A (zh) * 2016-09-26 2017-01-25 北京瑞深航空科技有限公司 供电装置及其供电方法及设备
CN108667112A (zh) * 2018-04-18 2018-10-16 浙江华飞智能科技有限公司 一种供电装置、方法及系留无人机
WO2021223158A1 (zh) * 2020-05-07 2021-11-11 深圳市大疆创新科技有限公司 电池管理装置、系统、电池、可移动设备、方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104242435B (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104163111B (zh) 基于双向dc/dc的电动车复合能源增程系统
CN105905305A (zh) 一种太阳能无人机能源管理系统
CN204398900U (zh) 基于超级电容的燃料电池汽车混合动力装置
EP2372865A2 (en) Power supply device capable of equalizing electrical properties of batteries
AU2021322990B2 (en) Feedback current control device and aerial platform truck
CN105375539B (zh) 动力电池自动均衡充电器
CN104242435B (zh) 无人机的供电系统及无人机
CN101867209A (zh) 电动车的自充电方法及自充电系统以及自充电电动车
CN110884657A (zh) 一种无人机电源控制系统
CN104300663A (zh) 一种采用最大功率点跟踪技术的皮纳卫星电源
CN105102318A (zh) 具有电驱动的船
CN103640493A (zh) 一种电动汽车增程系统
CN110710083B (zh) 储能系统
CN106787086B (zh) 一种双pwm永磁电力驱动系统及其控制方法
CN112829607B (zh) 混合动力系统控制方法、系统、存储介质、设备及轨道车辆
CN207345531U (zh) 一种双源无轨电车充电控制系统
CN213367428U (zh) 用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车
CN105244978A (zh) 一种无人机电池管理系统及方法
CN205212472U (zh) 一种用于电动无人机的单一供电系统
US20180354387A1 (en) Battery charge equalization system timer
CN206171363U (zh) 重型车辆电源管理系统
CN106849273B (zh) 一种双电源的混合供电型移动供电装置
EP4064420A1 (en) Lithium battery system and overhead working truck
CN213305000U (zh) 用于捕获回馈电流的电路装置及高空作业车
CN205195345U (zh) 一种无人机电池管理系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHENZHEN INSTITUTE OF STINGHUA UNIVERSITY

Free format text: FORMER OWNER: TSINGHUA UNIVERSITY

Effective date: 20150603

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150603

Address after: 518057 Guangdong city of Shenzhen province high tech Industrial Park, high-tech South Road seven A402 Room Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen

Applicant after: Shenzhen Institute of Stinghua University

Address before: 100084 Haidian District 100084-82 mailbox Beijing

Applicant before: Tsinghua University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180326

Address after: 100084 Beijing City, Haidian District Tsinghua Yuan

Patentee after: Tsinghua University

Address before: 518057 Guangdong city of Shenzhen province high tech Industrial Park, high-tech South Road seven A402 Room Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen

Patentee before: Shenzhen Institute of Stinghua University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211011

Address after: 519040 plant a, No. 10, sanjiawan ninth Road, Jinwan District, Zhuhai City, Guangdong Province

Patentee after: ZHUHAI LONGHUA HELICOPTER TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100084 Tsinghua Yuan, Beijing, Haidian District

Patentee before: TSINGHUA University