CN111181209A - 一种无人机多通道电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电源技术领域，公开了一种无人机多通道电源管理系统，包括电源、电源管理模块、MCU控制模块和无线模块；电源管理模块的输入端与电源连接，输出端设置若干供电通道；电源管理模块内部设置若干电源管理单元，所有电源管理单元的一端均连接电源管理模块的输入端，另一端分别连接若干供电通道；MCU控制模块一端与所有电源管理单元均连接，另一端连接无线模块。通过电源管理模块将电源的单一电压值转换为多个数值的电压值，使得无人机只需携带一个电源模块即可满足整机对不同供电电压的需求，提升无人机的载重能力，通过无线模块进行与控制终端的信息交互，实现电源管理模块的智能化，实现远程控制供电。

Description

一种无人机多通道电源管理系统
技术领域
本发明属于电源技术领域，涉及一种无人机多通道电源管理系统。
背景技术
察打无人机以无人机飞行平台为基础，通过加装各种电子设备使普通的无人机具备侦查、监视、目标捕获以及对目标的实时打击能力，察打一体化无人机应运而生。
随着设备的多样性其供电方式也不同，以某一型号察打机为例，机上采取6S锂电池供电，所搭载航电设备需要24V，12V和5V三种不同电源供电，而单一的电源管理模块仅实现一种类型的电平输出，若需要输出路多类型电平就需要多个电源管理模块工作，由于无人机载重有限，这些电源管理模块进一步降低了无人机载重，同时一般电源管理模块不具备智能化，无法远程控制供电，因此飞机起飞前需要对所有设备进行上电操作增加了设备待机时间造成电池电量不必要的消耗。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中电源管理模块仅能提供单一电压以及无法远程控制的缺点，提供一种无人机多通道电源管理系统。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无人机多通道电源管理系统，包括电源、电源管理模块、MCU控制模块和无线模块；电源管理模块的输入端与电源连接，输出端设置若干供电通道；电源管理模块内部设置若干电源管理单元，若干电源管理单元的一端均连接电源管理模块的输入端，若干电源管理单元的另一端与若干供电通道一一对应连接；MCU控制模块一端与所有电源管理单元均连接，另一端连接无线模块；
电源管理单元用于将电源输入电源管理模块的输入电压转换为预设电压值，并输出至供电通道；
MCU控制模块用于接收无线模块发送的供电通道控制信息，并根据供电通道控制信息开启或关闭电源管理单元；采集每个供电通道的供电电压值并发送至无线模块；
无线模块用于接收控制终端发送的供电通道控制信息并发送至MCU控制模块，接收每个供电通道的供电电压值并发送至控制终端。
本发明进一步的改进在于：
所述电源与电源管理模块之间设置单向保护二极管。
所述供电通道远离电源管理模块的一端设置保险丝。
所述电源为6S锂电池。
所述MCU控制模块为TMS320F2837D型数字信号处理器。
所述控制终端为电机计算机或手持终端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过电源管理模块将电源的单一电压值转换为多个数值的电压值，并通过多通道输出，使得无人机只需携带一个电源模块即可满足整机对不同供电电压的需求，进而降低无人机的自重，提升无人机的载重能力，同时，采用无线模块实现无人机电源管理系统与控制终端的信息交互，接收控制终端的管理信息，并传递至MCU控制模块，通过MCU控制模块进行电源管理模块的每个供电通道的控制，实现电源管理模块的智能化，实现远程控制供电，因此飞机起飞前不需要对所有设备进行上电操作，从而减小了航电设备待机时间造成电池电量不必要的消耗；并且还通过MCU控制模块实时采集每个供电通道的供电电压，并通过无线模块反馈给控制终端，用于判断每个供电通道的供电情况，确保每个管理信息的执行情况。
进一步的，电源与电源管理模块之间设置单向保护二极管，当电源向电源管理模块输入的电压大于预设值时引起单向保护二极管的暂时短路，有效保护电源管理模块。
进一步的，供电通道远离电源管理模块的一端设置保险丝，利用保险丝做过流保护，当电源管理模块故障导致某一供电通道输出的电流大于预设值时，保险丝会瞬间断开，保护与供电通道连接的航电设备不被损坏。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的电源管理单元电路原理图。
其中：1-电源；2-电源管理模块；3-MCU控制模块；4-无线模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明无人机多通道电源管理系统，包括电源1、电源管理模块2、MCU控制模块3和无线模块4。
电源管理模块2的输入端与电源1连接，输出端设置若干供电通道，若干供电通道分别与各航电设备连接，且若干供电通道的输出电压值不同。电源管理模块2内部设置若干电源管理单元，若干电源管理单元的一端均连接电源管理模块2的输入端，若干电源管理单元的另一端与若干供电通道一一对应连接。本实施例中电源1采用6S锂电池，充分满足供电需求，设置了六个供电通道，六个供电通道的输出电压分别为24V、12V、12V、12V、5V和5V；供电通道24V可用于任务机、武器系统和吊舱等设备，12V用于察打机飞控和任务板等设备，5V可用于遥测等设备，具有固定供电通道和可控制供电通道，电源管理模块2工作后固定三路输出24V、12V和5V以保证机上最小系统运行。
参见图2，每个电源管理单元均包括电源芯片、TVS瞬态二极管D2、若干电容、若干电阻、电感、二极管D1和自恢复保险丝，电源1的输出经过电容的滤波输入至电源芯片，当电压大于30V时，TVS瞬态二极管D2的内阻瞬间变小，TVS瞬态二极管D2二极管击穿，有效保护后级电路使其不受损坏。电源芯片的管脚3是使能引脚，管脚3高电平时，电源芯片使能可正常工作；引脚4提供了100kHz至2.5MHz可调开关频率，引脚6提供了简单的外部补偿和灵活的组件选择；输出电压经过电阻R1和电阻R5可调，具体关系为Vout＝(R1/R5+1)*0.8，经过电容C16、电容C17和电容C18滤波，可提供稳定的电压源。
电源芯片选用TPS54560型电源芯片，二极管选用PMEG4050EP型二极管，电感选用IHLP2525CZER6R8M11型电感；电源管理单元的输出电压可通过电阻R1和R5调节，最大可输出5A，完全满足大功率设备使用，其余各路电压皆以此为例。
MCU控制模块3一端与电源管理模块2连接，另一端与无线模块4连接；MCU控制模块3用于根据接收的无线模块4发送的供电通道控制信息，启动或关闭电源管理模块2内供电通道控制信息内目标供电通道对应的电源管理单元，同时采集每个供电通道的供电电压值并发送至无线模块4；无线模块4用于实现与地面操作人员的信息交互，接收地面操作人员发送的供电通道控制信息并发送至MCU控制模块3，接收MCU控制模块3发送的每个供电通道的供电电压值并发送至地面操作人员。考虑供电安全可靠性设计，电源管理模块2与电源1之间设置单向保护二极管作为防浪涌设计，单向保护二极管选用SMAJ30A型二极管，当电源1向电源管理模块2输入的电压大于30V时引起单向保护二极管的暂时短路，有效保护电源管理模块2。电源管理模块2的每个供电通道分别串联保险丝，当供电通道的输出电流大于3A时，保险丝断开，利用保险丝做过流保护，当电源管理模块2故障导致某一供电通道输出的电流大于3A时，保险丝会瞬间断开，保护航电设备不被损坏。电源管理模块2采用高度集成化设计，具有体积小、重量轻、集成度高的特点。
MCU控制模块3采用TMS320F2837D型数字信号处理器，MCU控制模块3与电源管理模块2相连接，具有引脚输出高低电平和AD采集功能。当接收到无线模块4的供电通道控制信息时，根据供电通道控制信息确定输出高电平的I/O接口，并通过I/O接口输出高电平至对应的电源管理单元，使该电源管理单元开始工作，进而启动该电源管理单元连接的供电通道，通过该供电通道向连接的航电设备供电。通过I/O接口实时采集电源管理模块2每个供电通道的输出电压，当地面人员启动该路电路时，根据回采的该供电通道的供电电压可判断所发出命令是否有效。
无线模块4是加拿大Microhard公司生产的微型数传电台，工作频率为840-845MHZ，采用TTL电平与外部通信，传送距离达100KM，由无线收发芯片P840及一些外围电路组成。无线模块4接收地面站的供电通道控制信息并发送给MCU控制模块3，接收MCU控制模块3发送的每个供电通道的输出电压并回传给地面站的电机计算机以及操作人员的手持终端，如手机或平板电脑等等，用于判断每个供电通道的供电情况。
本发明的工作过程：
通过6S锂电池为无人机上所有航电设备提供直流电能，电源管理模块2提供不同电压值的直流电能，满足各设备的电压、功率及安全要求。电源管理模块2工作后，MCU控制模块3和无线模块4随之启动，当地面人员需要启动供电电压12V的电源管理模块2的一个供电通道时，地面人员通过无线模块4将供电通道控制信息传输至MCU控制模块3，MCU控制模块3向电源管理模块2中连接该供电通道的电源管理单元的电源芯片的使能端发送高电平，该电源芯片开始工作，该供电通道正常输出12V的供电电压，当不需要该供电通道工作时，采用同样方式将该电源芯片的使能端置低即可，这个操作方式同样适用于其他的供电通道，电源芯片将每个供电通道的输出电压回传至MCU控制模块3，再经过AD采集后，通过MCU控制模块3将每个供电通道的输出电压信息通过无线模块4回传给地面人员以供观察，实现整个无人机的电源管理。
本发明通过电源管理模块2将电源1的单一电压值转换为多个数值的电压值，并通过多通道输出，使得无人机只需携带一个电源1即可满足整机对不同供电电压的需求，进而降低无人机的自重，提升无人机的载重能力，同时，采用无线模块4实现无人机电源管理系统与地面站的信息交互，接收地面站的管理信息，并传递至MCU控制模块3，通过MCU控制模块3进行电源管理模块2的每个供电通道的控制，实现电源管理模块2的智能化，实现远程控制供电，因此飞机起飞前不需要对所有设备进行上电操作，从而减小了航电设备待机时间造成电池电量不必要的消耗；并且还通过MCU控制模块3实时采集每个供电通道的供电电压，并通过无线模块4反馈给地面站，用于判断每个供电通道的供电情况，确保每个管理信息的执行情况。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机多通道电源管理系统，其特征在于，包括电源(1)、电源管理模块(2)、MCU控制模块(3)和无线模块(4)；电源管理模块(2)的输入端与电源(1)连接，输出端设置若干供电通道；电源管理模块(2)内部设置若干电源管理单元，若干电源管理单元的一端均连接电源管理模块(2)的输入端，若干电源管理单元的另一端与若干供电通道一一对应连接；MCU控制模块(3)一端与所有电源管理单元均连接，另一端连接无线模块(4)；
电源管理单元用于将电源(1)输入电源管理模块(2)的输入电压转换为预设电压值，并输出至供电通道；
MCU控制模块(3)用于接收无线模块(4)发送的供电通道控制信息，并根据供电通道控制信息开启或关闭电源管理单元；采集每个供电通道的供电电压值并发送至无线模块(4)；
无线模块(4)用于接收控制终端发送的供电通道控制信息并发送至MCU控制模块(3)，接收每个供电通道的供电电压值并发送至控制终端。
2.根据权利要求1所述的无人机多通道电源管理系统，其特征在于，所述电源(1)与电源管理模块(2)之间设置单向保护二极管。
3.根据权利要求1所述的无人机多通道电源管理系统，其特征在于，所述供电通道远离电源管理模块(2)的一端设置保险丝。
4.根据权利要求1所述的无人机多通道电源管理系统，其特征在于，所述电源(1)为6S锂电池。
5.根据权利要求1所述的无人机多通道电源管理系统，其特征在于，所述MCU控制模块(3)为TMS320F2837D型数字信号处理器。
6.根据权利要求1所述的无人机多通道电源管理系统，其特征在于，所述控制终端为电机计算机或手持终端。
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