CN111224455A - 一种基于等压差梯度无人机快速充电方法及其应用电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于等压差梯度无人机快速充电方法及其应用电路，所述方法包括：通过无人机功率余度和无人机发电机平台电压获取无人机允许的超级电容组瞬时充电最大电流，保持瞬时充电电流恒定，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，即每次切换时，电压变化值固定；获取每一级并联的分支电阻及超级电容组两端电压，充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流；本发明的优点在于：超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，使得缓冲电阻的阻值随超级电容组电压的抬升，不断减小，实现缩短整体充电时间的目的。

Description

一种基于等压差梯度无人机快速充电方法及其应用电路

技术领域

本发明涉及航空电气领域，更具体涉及一种基于等压差梯度无人机快速充电方法及其应用电路。

背景技术

无人机供配电设计属航空电气领域。机载发电机作为无人机电源实现对机载全部用电设备、尤其是关键用电设备(如飞控计算机等)进行可靠、安全的供配电。区别于有人飞机机载发电机，无人机受重量、体积和电压等级(通常为低压供电)等因素限制，其机载发电机往往功率没有太大富余。而无人机上存在某些用电负载需要频繁起动(如雷达负载的频繁发射)，起动瞬间冲击功率往往超过发电机主电源功率，起动完成后，发电机功率又有适当富余。当发电机功率不足时，会导致电压急剧下降，甚至导致飞控计算机、动力系统控制器等关键设备不能断电或不能正常工作，严重危及飞行安全。

如图1所示为传统恒定缓冲电阻充电方法，该方法存在的问题是，每次开机工作，均不考虑超级电容组实际容量与电压，按照初始容量为0，限定充电电流最大值，根据恒定缓冲电阻R_C，确定充电时间，优点是设计简单易推广。缺点是采用固定缓冲电阻R_C，即固定时间常数τ＝RC＝224时，需要的充电时间不少于1000秒，考虑到内阻计算存在偏差，通常取固定时间为18分钟，通过计时器设定18分钟保持不变，充电时间过长，导致每次开机起动都需要等待一定时间(如18分钟)，才会投入旁路缓冲电阻，超级电容组才能真正投网使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何提供一种基于等压差梯度无人机快速充电方法及其应用电路，以减少充电时间，快速投网使用。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种基于等压差梯度无人机快速充电方法，所述方法包括：通过无人机功率余度和无人机发电机平台电压获取无人机允许的超级电容组瞬时充电最大电流，保持瞬时充电电流恒定，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，即每次切换时，电压变化值固定；获取每一级并联的分支电阻及超级电容组两端电压，充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流。本发明通过等压差梯度的方法，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，并不是采用固定缓冲电阻，而是超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，使得缓冲电阻的阻值随超级电容组电压的抬升，不断减小，从而充电电流始终维持最高，且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流，从而实现缩短整体充电时间的目的，快速充电投网使用。

优选的，所述充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，具体包括：首先以初始电阻投入进行充电，随着超级电容组两端电压每上升一个压差梯度并入一级分支电阻，直至超级电容组两端电压等于或大于无人机发电机平台电压，将初始电阻及各级并联分支电阻旁路，实现直充直放；若在网运行的无人机断电再启动时，超级电容组满电，自动投网运行。

优选的，利用公式U_td＝U_g/(n+1)获取压差梯度值；

利用公式I_zn＝U_g/R_ho保持瞬时充电电流恒定；

利用公式U_chi＝iU_g/(n+1)获取超级电容组两端电压；

利用公式R_hi＝R_ho(n-i)(n-i-1)/(n+1)获取第i级分支电阻；

其中，U_td为压差梯度值，U_g为无人机发电机平台电压，n为分支电阻的总级数；I_zn为瞬时充电电流，R_ho为初始电阻；第i级分支电阻并联时，U_chi超级电容组两端电压；R_hi第i级分支电阻。

本发明还提供一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，所述应用电路包括超级电容组、限流模块、缓冲控制模块、快关控制模块、用电负载以及发电机主电源，所述超级电容组与限流模块连接，限流模块与缓冲控制模块连接，快关控制模块与缓冲控制模块连接，所述发电机主电源为整个应用电路供电，所述用电负载与缓冲控制模块连接。

优选的，所述超级电容组为若干个电容串联连接的电容组。

优选的，所述限流模块为顺序编号的并联连接的电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn，且电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn的一端均通过保险丝F与超级电容组的一端连接；缓冲控制模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、……、三极管Qi、……、三极管Qn，限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接。

优选的，所述限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接，具体包括：电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R3的另一端与三极管Q3的发射极连接，电阻Ri的另一端与三极管Qi的发射极连接，电阻Rn的另一端与三极管Qn的发射极连接。

优选的，所述快关控制模块包括切换单元和若干个限流控制单元，所述限流控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、比较器、第四电阻、第五电阻以及稳压二极管，第一电阻的一端与超级电容组的一端连接，引入超级电容组的电压Uch；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第三电阻的一端接第一电阻的另一端，第三电阻的另一端接比较器的同相端，比较器的反相端以及第一电容的一端均接+5V电源，第一电容的另一端以及第二电容的一端均接比较器的同相端，比较器的电源负端V-、第二电容的另一端以及第二电阻的另一端连接并接到母线汇流负极；比较器的输出端接第四电阻的一端以及第五电阻的一端，第四电阻的另一端和比较器的电源正端V+连接并接到母线汇流正极，第五电阻的另一端接稳压二极管的阴极；所述切换单元连接一个限流控制单元连接，所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元。

优选的，所述切换单元包括继电器、二极管V1、三极管Qp以及初始电阻Rho，所述继电器包括常开触点KA1A和线圈KA1B，所述常开触点KA1A的一端与保险丝F的一端连接，所述常开触点KA1A的另一端接母线汇流正极，所述初始电阻Rho并联在所述常开触点KA1A的两端，所述线圈KA1B的一端分别接二极管V1的阳极以及三极管Qp的集电极，二极管V1的阴极接线圈KA1B的另一端；三极管Qp的基极接一个限流控制单元的稳压二极管的阳极，线圈KA1B的另一端接该限流控制单元的第四电阻的另一端。

优选的，所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元包括：一个三极管的基极与一个限流控制单元中的稳压二极管的阳极连接且该三极管的集电极均与该限流控制单元中第四电阻的另一端连接。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过等压差梯度的方法，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，并不是采用固定缓冲电阻，而是超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，使得缓冲电阻的阻值随超级电容组电压的抬升，不断减小，从而充电电流始终维持最高，且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流，从而实现缩短整体充电时间的目的，快速充电投网使用。

(2)本发明当超级电容组初始时刻电压为0时，首先以初始电阻充电，随着超级电容组两端电压每上升一个压差梯度并入一级电阻，直至超级电容组两端电压等于或大于无人机发电机平台电压，将初始电阻及各级并联电阻旁路，实现直充直放，实现初始电阻及各级并联电阻及时投入和及时切除。

(3)本发明当超级电容组本身电压不为0时，无人机上电瞬间，根据当前时刻超级电容组的电压及容量，自适应选择合适缓冲电阻，自适应确定当前时刻需要并联的分支电阻级数和数量，如果在网运行的超级电容组断电再启动时，超级电容组满电，投网不会产生较大电流冲击，不需要充电等待，能够自动投网。

(4)本发明通过在母线汇流上并联超级电容组，实现功率补偿，当雷达负载发射瞬间导致发电机功率不足时(功率超过发电机最大功率)，利用超级电容组能够瞬时大电流放电的优势，由超级电容组放电提供附加功率输出。在雷达负载不发射时间间隙，发电机功率富余给超级电容组充电。因此，该设计能够降低发电机的输出功率，减小发电机体积，同时发电机输出端并联了超级电容组电容，对降低电源输出电压波动幅度具有明显作用。

附图说明

图1为现有技术的恒定缓冲电阻充电方法的电路示意图；

图2为本发明实施例1所公开的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的参数计算过程流程图；

图3为本发明实施例2所公开的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路的原理图；

图4为本发明实施例2所公开的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路中快关控制模块的原理图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

实施例1

图1为现有技术的恒定缓冲电阻充电方法的电路示意图，如图1所示，一种基于等压差梯度无人机快速充电方法，所述方法包括：通过无人机功率余度和无人机发电机平台电压获取无人机允许的超级电容组瞬时充电最大电流，保持瞬时充电电流恒定，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，即每次切换时，电压变化值固定；获取每一级并联的分支电阻及超级电容组两端电压，充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，具体为：当超级电容组初始时刻电压为0时，首先以初始电阻充电，随着超级电容组两端电压每上升一个压差梯度并入一级分支电阻，直至超级电容组两端电压等于或大于无人机发电机平台电压，将初始电阻及各级并联分支电阻旁路，实现直充直放；当超级电容组本身电压不为0时，无人机上电瞬间，根据当前时刻超级电容组的电压及容量，自适应选择并入合适分支电阻，自适应确定当前时刻需要并联的电阻级数和数量，与上面当超级电容组初始时刻电压为0时相同，只是初始值不同。如果在网运行的超级电容组断电再启动时，超级电容组满电，投网不会产生较大电流冲击，不需要充电等待，可自动投网。

如图2所示，以下详细介绍方法过程中涉及的参数计算过程，为保持恒定压差梯度不变的情况下，保持初始充电电流恒定，首先将电压等分成n+1个梯度，并要求压差梯度不变，即每次切换时，要求电压变化值固定为U_td，利用公式U_td＝U_g/(n+1)获取压差梯度值；为保持每次切换时瞬时充电电流恒定，则利用公式I_zn＝U_g/R_ho保持瞬时充电电流恒定；利用公式U_chi＝iU_g/(n+1)获取超级电容组两端电压，即超级电容组的动作电压；发电机平台电压与超级电容组之间的电压差，为有效充电电压，有效充电电压公式为ΔU_i＝U_g(n-i-1)/(n+1)。为保持每次切换时瞬时充电电流恒定，则要求总电阻为R_zi＝R_h0(n-i-1)/(n+1)，在原有R_zi的基础上并联电阻R_hi实现并联后的电阻为：R_z(i+1)＝R_ho(n-i)/(n+1)，又因为R_z(i+1)＝R_ziR_hi/(R_zi+R_hi)，由此，可推导第i级分支电阻为R_hi＝R_ho(n-i)(n-i-1)/(n+1)；其中，U_td为压差梯度值，U_g为无人机发电机平台电压，通常低压直流为28VDC，高压直流为270VDC，n为分支电阻的总级数；I_zn为瞬时充电电流，R_ho为初始电阻；第i级分支电阻并联时，U_chi超级电容组两端电压；R_hi第i级分支电阻，第i级分支电阻充电时间为t_i＝τ_i(ln(1-u_chi/u_g)-ln(1-u_ch(i+1)/u_g))，则总充电时间为

表1为等压差梯度下，(n+1)级电阻自适应投切时，缓冲总电阻及充电电流计算方法列表。表1计算了以超级电容组初始电压为0时刻开始，各级并联时刻的计算公式。对于超级电容组初始电压不为0，则自动选择对应的电压区间，自动控制小于该电压值的全部开关管接通。

表1充电时间计算推导表

表1中充电时间为空的代表其充电时间规律与上一行表格规律相同，只是参数不同，不做赘述。通过以上计算方法，初始化时需要设置一个并联电阻级数n和初始电阻R_ho，根据以上公式就可以计算出充电电路中各级相应的并联分支电阻，实现电路设计，从而最终实现超级电容组的自适应快速充电。

在确定并联电阻级数n和初始电阻R_ho时，需要考虑瞬时电流约束，实现每次并联新电阻或者最后一次旁路全部电阻时，均不会出现瞬时电流冲击超过发电机允许的电流值。超级电容组内阻及线缆内阻之和为R_b。即I_o＝U_g/R_ho和I_(n+1)＝U_g/(2(n+1)R_b)均小于无人机机载发电机允许的电流值，满足不超载。I_o表示并联初始电阻后的电流值，I_(n+1)表示并联n级分支电阻后的电流值。假设发电机额定功率P₁，飞机机载用电设备如动力系统、起落架收放、飞控计算机、舵机控制器、导航、测控链路、燃油系统等总共需要消耗P₂，根据能量守恒P₁＝P₂+P₃。则可用于对超级电容组充电功率P₃＝P₁-P₂。无人机平台电压U_g，瞬时电流最大值不得超过I_m且I_m＝P₃/U_g，以上阐述说明U_g/R_ho和U_g/(2(n+1)R_b)均需要小于I_m，则U_g/R_ho＜I_m，U_g/(2(n+1)R_b)＜I_m，分别算得U_g/R_ho＜P₃/U_g，U_g/(2(n+1)R_b)＜P₃/U_g，最终算得R_ho＞U_g/I_m，n＞0.5U_g/I_mR_b-1。以下通过具体实例论述，假定发电机额定功率P₁＝1000W，飞机机载用电设备如动力系统、起落架收放、飞控计算机、舵机控制器、导航、测控链路、燃油系统等总共需要消耗P₂＝900W，根据P₁＝P₂+P₃。则用于对超级电容组充电功率P₃＝P₁-P₂＝100W。由于单体超级电容组额定电压为2.7V，为满足GJB 181A-2003关于直流28V电源输出电压要求，须将超级电容组进行串联，形成超级电容组模组，模组电压不低于28V。目前初步确定采用16只560F超级电容组进行串联，超级电容组模组的电容容量为35F。电容单体内阻R_cd：4mΩ，则电容模组(16只串联)内阻R_cz：64mΩ，导线内阻R_x：64mΩ，总电阻R_b：128mΩ，无人机发电机电压U_g：28V，其中I_m＝P₃/U_g＝3.57A，则R_ho>7.84Ω；又n＞0.5U_g/I_mR_b-1，即n＞29.65。根据此分析，R_ho取值8Ω，n取整数值30，可以满足发电机对瞬时电流的约束，同时充电时间短，约为290秒。而采用固定缓冲电阻，即固定时间常数(τ＝RC＝224)时，需要的充电时间不少于1000秒，考虑到内阻计算存在偏差，通常取固定时间为18分钟。按照初始时刻超级电容组电压为0时计算，时间大大减少。如果按照初始时刻超级电容组电压不为0时计算，而固定电阻的方式其充电时间通过计时器设定18分钟保持不变，因此相对于这种方式时间，本发明的方法的充电时间更少。

本发明通过等压差梯度的方法，并联分支电阻时的瞬时电流，由初始电阻决定；前后级切断时刻之间的压差相等，即等压差梯度；各级切断节点瞬时电流均相等，即恒瞬时电流，不会超过发电机允许的最大充电电流；最后旁路全部电阻的瞬时电流，也是由发电机允许的最大充电电流决定，此时的电阻时内阻及线缆电阻；级数最终选择，依据旁路时瞬时电流的大小来确定，也就是依据内阻和压差梯度的1/2确定。整个设计中将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，并不是采用固定缓冲电阻，而是超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，使得缓冲电阻的阻值随超级电容组电压的抬升，不断减小，从而充电电流始终维持最高，且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流，从而实现缩短整体充电时间的目的，快速充电投网使用。

实施例2

与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，如图3所示，所述应用电路包括超级电容组、限流模块、缓冲控制模块、快关控制模块、用电负载以及发电机主电源，所述超级电容组与限流模块连接，限流模块与缓冲控制模块连接，快关控制模块与缓冲控制模块连接，所述发电机主电源为整个应用电路供电，所述用电负载与缓冲控制模块连接。所述超级电容组为若干个电容串联连接的电容组,如图3所示的电容组Ch。

如图3所示，所述限流模块为顺序编号的并联连接的电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn，且电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn的一端均通过保险丝F与超级电容组的一端连接；缓冲控制模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、……、三极管Qi、……、三极管Qn，限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接。所述限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接，具体包括：电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R3的另一端与三极管Q3的发射极连接，电阻Ri的另一端与三极管Qi的发射极连接，电阻Rn的另一端与三极管Qn的发射极连接。

如图4所示，所述快关控制模块包括切换单元和若干个限流控制单元，所述限流控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、比较器、第四电阻、第五电阻以及稳压二极管，第一电阻的一端与超级电容组的一端连接，引入超级电容组的电压Uch；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第三电阻的一端接第一电阻的另一端，第三电阻的另一端接比较器的同相端，比较器的反相端以及第一电容的一端均接+5V电源，第一电容的另一端以及第二电容的一端均接比较器的同相端，比较器的电源负端V-、第二电容的另一端以及第二电阻的另一端连接并接到母线汇流负极；比较器的输出端接第四电阻的一端以及第五电阻的一端，第四电阻的另一端和比较器的电源正端V+连接并接到母线汇流正极，第五电阻的另一端接稳压二极管的阴极；所述切换单元连接一个限流控制单元连接，所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元。如图4所示，在一具体实施例中，其中一个限流控制单元包括第一电阻Rp4、第二电阻Rp5、第三电阻Rp3、第一电容Cp1、第二电容Cp2、比较器A、第四电阻Rp2、第五电阻Rp1以及稳压二极管Dp，其中又一个限流控制单元包括第一电阻R14、第二电阻R15、第三电阻R13、第一电容C11、第二电容C12、比较器A、第四电阻R12、第五电阻R11以及稳压二极管D1，所有限流制单元的结构相同，连接关系相同，只是器件标号不同，所以在此不对所有的限流控制单元进行描述，只是给出两个限流制单元的原理图，其他限流控制单元的结构原理与图4中相同，不做赘述。

如图4所示，所述切换单元包括继电器、二极管V1、三极管Qp以及初始电阻Rho，所述继电器包括常开触点KA1A和线圈KA1B，所述常开触点KA1A的一端与保险丝F的一端连接，所述常开触点KA1A的另一端接母线汇流正极，所述初始电阻Rho并联在所述常开触点KA1A的两端，所述线圈KA1B的一端分别接二极管V1的阳极以及三极管Qp的集电极，二极管V1的阴极接线圈KA1B的另一端；三极管Qp的基极接一个限流控制单元的稳压二极管的阳极，线圈KA1B的另一端接该限流控制单元的第四电阻的另一端。

所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元包括：一个三极管的基极与一个限流控制单元中的稳压二极管的阳极连接且该三极管的集电极均与该限流控制单元中第四电阻的另一端连接。如图4中，三极管Q1的基极与一个限流控制单元中的稳压二极管D1的阳极连接且该三极管Q1的集电极与该限流控制单元中第四电阻R12的另一端连接。

本发明实施例2的工作原理为：将现有技术单独固定的缓冲电阻改为n级电阻R1、R2、R3、……、Ri、……、Rn并联。各电阻通过相应的开关三极管Q1、Q2、Q3、……、Qi、……、Qn实现分别并联控制。待超级电容组电压与发电机电压差足够小时，充电完成。此时，接通Qp旁路以上全部电阻，实现与发电机电源直通并联。超级电容组电压U_chi通过分压电阻R_i4和R_i5输出到比较器A的正端，与基准电压比较，当电容组电压U_chi高于预设的值时，该路电路R_hi并联到缓冲电阻电路中，即R_hi与初始电阻Rho并联投入运行。使得缓冲电阻的阻值随超级电容模组电压的抬升，不断减小，从而实现缩短整体充电时间的目的。

需要说明的是，以上只是本发明提供的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的一个应用电路，对于以上应用电路做出的适应性调整均在本发明的保护范围之内。

以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于等压差梯度无人机快速充电方法，其特征在于，所述方法包括：通过无人机功率余度和无人机发电机平台电压获取无人机允许的超级电容组瞬时充电最大电流，保持瞬时充电电流恒定，将无人机发电机平台电压等分成n+1个梯度且压差梯度不变，即每次切换时，电压变化值固定；获取每一级并联的分支电阻及超级电容组两端电压，充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻且瞬时电流不超过瞬时充电最大电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法，其特征在于，所述充电过程中，以超级电容组两端电压每上升一个压差梯度，自适应并入分支电阻，具体包括：首先以初始电阻投入进行充电，随着超级电容组两端电压每上升一个压差梯度并入一级分支电阻，直至超级电容组两端电压等于或大于无人机发电机平台电压，将初始电阻及各级并联分支电阻旁路，实现直充直放；若在网运行的无人机断电再启动时，超级电容组满电，自动投网运行。

3.根据权利要求1所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法，其特征在于，利用公式U_td＝U_g/(n+1)获取压差梯度值；

利用公式I_zn＝U_g/R_ho保持瞬时充电电流恒定；

利用公式U_chi＝iU_g/(n+1)获取超级电容组两端电压；

利用公式R_hi＝R_ho(n-i)(n-i-1)/(n+1)获取第i级分支电阻；

其中，U_td为压差梯度值，U_g为无人机发电机平台电压，n为分支电阻的总级数；I_zn为瞬时充电电流，R_ho为初始电阻；第i级分支电阻并联时，U_chi超级电容组两端电压；R_hi第i级分支电阻。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述应用电路包括超级电容组、限流模块、缓冲控制模块、快关控制模块、用电负载以及发电机主电源，所述超级电容组与限流模块连接，限流模块与缓冲控制模块连接，快关控制模块与缓冲控制模块连接，所述发电机主电源为整个应用电路供电，所述用电负载与缓冲控制模块连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述超级电容组为若干个电容串联连接的电容组。

6.根据权利要求4所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述限流模块为顺序编号的并联连接的电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn，且电阻R1、电阻R2、电阻R3、……、电阻Ri、……、电阻Rn的一端均通过保险丝F与超级电容组的一端连接；缓冲控制模块包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、……、三极管Qi、……、三极管Qn，限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述限流模块中每个电阻的另一端分别一一对应的与缓冲控制模块的每个三极管的发射极连接，具体包括：电阻R1的另一端与三极管Q1的发射极连接，电阻R2的另一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R3的另一端与三极管Q3的发射极连接，电阻Ri的另一端与三极管Qi的发射极连接，电阻Rn的另一端与三极管Qn的发射极连接。

8.根据权利要求6所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述快关控制模块包括切换单元和若干个限流控制单元，所述限流控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、比较器、第四电阻、第五电阻以及稳压二极管，第一电阻的一端与超级电容组的一端连接，引入超级电容组的电压Uch；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第三电阻的一端接第一电阻的另一端，第三电阻的另一端接比较器的同相端，比较器的反相端以及第一电容的一端均接+5V电源，第一电容的另一端以及第二电容的一端均接比较器的同相端，比较器的电源负端V-、第二电容的另一端以及第二电阻的另一端连接并接到母线汇流负极；比较器的输出端接第四电阻的一端以及第五电阻的一端，第四电阻的另一端和比较器的电源正端V+连接并接到母线汇流正极，第五电阻的另一端接稳压二极管的阴极；所述切换单元连接一个限流控制单元连接，所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元。

9.根据权利要求8所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述切换单元包括继电器、二极管V1、三极管Qp以及初始电阻Rho，所述继电器包括常开触点KA1A和线圈KA1B，所述常开触点KA1A的一端与保险丝F的一端连接，所述常开触点KA1A的另一端接母线汇流正极，所述初始电阻Rho并联在所述常开触点KA1A的两端，所述线圈KA1B的一端分别接二极管V1的阳极以及三极管Qp的集电极，二极管V1的阴极接线圈KA1B的另一端；三极管Qp的基极接一个限流控制单元的稳压二极管的阳极，线圈KA1B的另一端接该限流控制单元的第四电阻的另一端。

10.根据权利要求8所述的一种基于等压差梯度无人机快速充电方法的应用电路，其特征在于，所述缓冲控制模块中每一个三极管均连接一个限流控制单元包括：一个三极管的基极与一个限流控制单元中的稳压二极管的阳极连接且该三极管的集电极均与该限流控制单元中第四电阻的另一端连接。

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