CN107264792A - 一种动力系统模块化的无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种模块化动力系统的无人机，包括至少一个安装于所述无人机机架上的模块化动力系统，所述模块化动力系统包括安装于模块化动力系统壳体上的电机、电子调速器、动力电池和微控单元，所述电机、所述电子调速器和微控单元串联在所述动力电池上。通过将动力系统模块化，使无人机的组装更加的便利，大大降低了无人机的组装成本；其便利性也方便重复利用该模组，凡是使用该动力模组，即使飞行器形态不一样，依然可以通用动力系统模块；组装更自由，自由度更高。

Description

一种动力系统模块化的无人机
技术领域
本发明属于无人机动力领域，尤其涉及一种动力系统模块化的无人机。
背景技术
无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。无人机用途广泛，成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。
现代中小型电动无人机的动力系统通常有电动机和内燃机两种，其中以电动机为主，电动的动力系统主要包括电机、电调(控制电机转速)、螺旋桨以及电池。在电动无人机中，储能装置(如电池)安置在无人机机身部位，然后将动力电缆并联到储能装置中，如果飞机使用多个动力装置，如多旋翼无人机，动力系统与储能装置将会产生多次并联。
由于将多个动力系统与储能装置进行并联连接，降低了无人机设计与组装的自由度，增加了系统组装中的线路复杂度，使得传统的无人机设计一旦确定好无人机形态，后续无法再次自由更换；且由于其为一体设计，组装需要在所有设备到位后才能进行，降低了组装速率，同时，无人机损坏后，鉴于其复杂的线路连接，维护与更换的将是一个整机，而不是单独的损毁机构，为维修带来困难。
发明内容
针对现有技术的上述技术问题，本发明的目的是提出一种动力系统模块化的无人机，旨在解决现有无人机尤其是多动力系统无人机中储能装置上并联线路多而繁杂，维修困难并无法自由更换的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一下技术方案：
一种模块化动力系统的无人机，包括至少一个安装于所述无人机机架上的模块化动力系统，所述模块化动力系统包括安装于模块化动力系统壳体上的电机、电子调速器、动力电池和微控单元，所述电机、所述电子调速器和微控单元串联在所述动力电池上。
进一步的，还包括螺旋桨，所述螺旋桨通过卡扣或螺丝安装在所述电机的传动轴上。
进一步的，所述动力电池于所述模块化动力系统壳体可拆卸安装。
进一步的，所述动力电池为锂电池、太阳能电池或氢燃料电池中任一。
进一步的，还包括USB接口，所述USB接口安装于所述模块化动力系统壳体上并与微控单元连接。
进一步的，所述USB接口USB Type-C接口。
进一步的，还包括螺旋桨保护罩，所述螺旋桨保护罩安装于所述模块化动力系统壳体上上部，用于保护螺旋桨。
进一步的，所述电机选用无刷电机，所述电子调速器选用无刷电子调速器。
进一步的，安装于所述无人机机架上的模块化动力系统的数量为1-16中任一。
进一步的，还包括主控制器，所述模块化动力系统通过有线或无线与所述主控制器通讯连接。
本发明提供的一种模块化动力系统的无人机，包括至少一个安装于所述无人机机架上的模块化动力系统，所述模块化动力系统包括安装于模块化动力系统壳体上的电机、电子调速器、动力电池和微控单元，所述电机、所述电子调速器和微控单元串联在所述动力电池上。通过将动力系统模块化，使无人机的组装更加的便利，大大降低了无人机的组装成本；其便利性也方便重复利用该模组，凡是使用该动力模组，即使飞行器形态不一样，依然可以通用动力系统模块；组装更自由，自由度更高。
附图说明
图1为本发明实施例的动力系统模块的组成及接线图；
图2为本发明实施例的无人机的动力系统的结构示意图；
图3为本发明实施例的无人机的动力系统与飞行连线图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-2所示，一种模块化动力系统的无人机，包括至少一个安装于所述无人机机架上的模块化动力系统，所述模块化动力系统包括安装于模块化动力系统壳体1上的电机5、电子调速器4、动力电池1和微控单元3，所述电机、所述电子调速器和微控单元串联在所述动力电池上。无人机的动力系统关系到无人机整机的续航时间，影响无人机供电反应速率，因此动力系统的重要性无可置喙。一个完整的无人机动力系统至少包括电机、电子调速器、微控单元和动力电池，其中所述微控单元承担了电子调速器控制、电流保护、电池、2.4g组网功能，无人机通过微控单元控制电机转动并通过电机的输出轴带动螺旋桨旋转产生向下的推动力推动无人机升空，但单独的电机并不能直接工作，需要配合电子调速器，所述电子调速器用于控制电机的转速；动力电池则为上述部件部件供电，使其完成各种指令。在本实施例中，通过将电机、电子调速器、微控单元和动力电池模块化，避免了动力电池上并联的多条动力线路，使一个动力电池只给一条线路供电，使线路连接更加简洁，同时，对于多旋翼的无人机组，技术人员可根据自己的需求自行选择所需动力系统模组的数量，给无人机的组装带来便利，大大降低了无人机的组装成本；其便利性也方便重复利用该模组，凡是使用该动力模组，即使飞行器形态不一样，依然可以通用动力系统模块；组装更自由，自由度更高。
进一步的，还包括螺旋桨6，所述螺旋桨通过卡扣或螺丝安装在所述电机的传动轴上。螺旋桨是直接产生推力的部件，配合所述电机、所述电子调速器，共同完成无人机的升空、前进和转向等。
进一步的，在本实施例中，所述动力电池于所述模块化动力系统壳体可拆卸安装；所述动力电池为锂电池、太阳能电池或氢燃料电池中任一。为了便于给所述动力电池充电，本实施例中，所述动力电池与所述模块化动力系统可拆卸设置；氢燃料电池的能量密度很高，功率密度较小，相应较慢，不适宜瞬间大功率放电，但能够在一定功率下长时间放电；太阳能电池通过太阳能板吸收太阳辐射作为推进能源，提高了续航的时间，但是需要足够的的表面积以吸收能量；锂电池的能量密度较低，功率密度很高，响应快，适合功率变化较大及瞬时大功率放电的情况；总体而言，各有利弊，在本实施例中，技术人员了根据自己的需要自行选择。
进一步的，在本实施例中，还包括USB接口7，所述USB接口安装于所述模块化动力系统壳体上并与微控单元连接；所述USB接口USB Type-C接口。本实施例中，所述模块化动力系统与飞行控制器通讯连接，无人机飞行控制器是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，本实施例中，飞行控制器可通过所述模块化动力系统中所述微控单元内的无线模块实现无线连接，当然也可通过USB接口与所述飞行控制器有线连接，进一步的，使用USB Type-C接口；Type-C双面可插接口最大的特点是支持USB接口双面插入，正式解决了“USB永远插不准”的世界性难题，正反面随便插。同时与它配套使用的USB数据线也必须更细和更轻便。
进一步的，在本实施例中，还包括螺旋桨保护罩8，所述螺旋桨保护罩安装于所述模块化动力系统壳体上上部，用于保护螺旋桨。
进一步的，所述电机选用无刷电机，所述电子调速器选用无刷电子调速器。作为有刷电机的升级产品，无刷电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品，由于无刷电动机是以自控式运行的，所以不会象变频调速下重载启动的同步电机那样在转子上另加启动绕组，也不会在负载突变时产生振荡和失步。相较于有刷电机，无刷电机比有刷电机寿命长、起步有劲省电。对应的，所述电子调速器也对应性选用无刷电子调速器。
如图3所示，进一步的，安装于所述无人机机架上的模块化动力系统的数量为1-16中任一。现有技术中，无人机也根据螺旋桨的数量有所区分，多轴无人机的轴数，从两轴开始，到十轴都有，但常见的还是以3、4、6、8轴为主。在本发明中，所述螺旋桨与电机、电池与电子调速器一起组成模块，因此，根据螺旋桨的数量，安装于所述无人机机架上的模块化动力系统的数量为1-16中任一。
在上述实施例中，所述无人机还包括飞行控制器，无人机飞控是指能够稳定无人机飞行姿态，并能控制无人机自主或半自主飞行的控制系统，所述微孔单元与所述飞行控制器电联接，用于接受所述飞行控制器的控制信号。进一步的，所述飞行控制器上与地面站通讯连接，所述地面站用于遥控无人机的空中飞行状态；此处只介绍了动力系统模块与无人机飞控系统和地面站之间的通讯连接关系，未对飞控系统作出改进，此处不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种模块化动力系统的无人机，其特征在于，包括至少一个安装于所述无人机机架上的模块化动力系统，所述模块化动力系统包括安装于模块化动力系统壳体上的电机、电子调速器、动力电池和微控单元，所述电机、所述电子调速器和微控单元串联在所述动力电池上。
2.根据权利要求1所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，还包括螺旋桨，所述螺旋桨通过卡扣或螺丝安装在所述电机的传动轴上。
3.根据权利要求1或2所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，所述动力电池于所述模块化动力系统壳体可拆卸安装。
4.根据权利要求3所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，所述动力电池为锂电池、太阳能电池或氢燃料电池中任一。
5.根据权利要求1或2所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，还包括USB接口，所述USB接口安装于所述模块化动力系统壳体上并与微控单元连接。
6.根据权利要求5所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，所述USB接口USBType-C接口。
7.根据权利要求2所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，还包括螺旋桨保护罩，所述螺旋桨保护罩安装于所述模块化动力系统壳体上上部，用于保护螺旋桨。
8.根据权利要求1或2所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，所述电机选用无刷电机，所述电子调速器选用无刷电子调速器。
9.根据权利要求1或2所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，安装于所述无人机机架上的模块化动力系统的数量为1-16中任一。
10.根据权利要求5所述的模块化动力系统的无人机，其特征在于，还包括主控制器，所述模块化动力系统通过有线或无线与所述主控制器通讯连接。
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