CN114180094A - 一种系留多旋翼无人机电源管理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种系留多旋翼无人机电源管理装置及方法，电源管理装置作为系留多旋翼无人机飞行时的主备用电源的管理装置，包括主控单元、防反灌单元、反向电动势吸收单元、充电单元、主电电源和机载锂电池；充电单元用于通过主电电源为机载锂电池提供恒流恒压充电；防反灌单元用于在所述主电电源大电流输出时，防止大电流倒流进入至机载锂电池内部；反向电动势吸收单元用于将系留多旋翼无人机机臂上电机产生的反电动势吸收进入机载锂电池中；主控单元用于通过I2C总线实时获取机载锂电池电压、电流和温度数据；通过CAN总线接口将机载锂电池状态信息、充电电流、反倒灌状态、反向电动势吸收次数反馈给系留多旋翼无人机地面站。
Description
技术领域
本发明涉及无人机电源管理技术领域，具体涉及一种系留多旋翼无人机电源管理装置及方法。
背景技术
系留多旋翼无人机是将多旋翼无人机和系留综合缆绳组合起来的一种新型无人机。它与普通多旋翼无人机的本质区别在于供电方式由机载锂电池供电变为了地面电源直接供电，在飞行过程中，供电设备通过电缆为无人机传输电能，从而使无人机不受电能限制而长时间停留在空中。解决了普通多旋翼无人机的续航难题，系留多旋翼无人机被认为是未来无人机发展的一大趋势。
现有的技术存在以下几点问题：
(1)在飞行过程中，由于无人机机臂中的电机具有快速响应、启停，且当从一个较高的转速突然减速下来的时候，电机瞬间电流的改变量和磁通量的变化率很大，在短时间内，会产生很高的反向电动势，反向电动势很容易导致稳压供电电源输出过压会直接损坏电机。目前克服反向电动势最简单的方法，是在线圈两端反向并联一只二极管，产生的反向电动势通过二级管释放，原理是将电机旋转产生的磁能转化为电能，电能进而转化为热能消耗掉。但是此种方法，在作用于大功率电机时，会产生很大的反向电动势，输出的电流也会显著增大，容易使二极管烧坏。
(2)系留多旋翼无人机采用的电源，是由地面电源承担所有的供电，此时的机载锂电池需要在输出端设置有防倒灌电路，预防地面电源一直给机载锂电池连续充电，发送过充而产生危险，现有的防倒灌电路是由一个或几个二极管组成，地面电源输出端串联二极管，当有多个二极管时，是并联到输出端，此种方式虽然简单，但是由于二极管有较大导通压降，当输出电流较大时，二极管会产生较大的损耗，即不适合在大电流输出的电源中使用。
(3)当地面电源设备故障时，系留多旋翼无人机中锂电池作为备用电源，需要保持在工作电压才能正常的工作，当锂电池低于工作电压的范围，将不能保持无人机正常的飞行。最简单的方法，通过地面站软件监控机载锂电池电压，当低于工作电压，为了无人机飞行安全，就需要将无人机降到地面，更换锂电池，但是这种方式不利于长时间的滞空飞行。
发明内容
本发明目的在于提供一种系留多旋翼无人机电源管理装置及方法，包括反向电动势吸收单元、电源防反灌单元和充电单元，本发明新型的反向电动势吸收单元，可以及时的将电机产生的反电动势吸收进入机载锂电池中，达到保护无人机的目的；本发明新型的电源防反灌单元，在大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，达到保护无人机的目的；本发明飞行过程中锂电池充电单元，通过I2C总线通信，实时获取锂电池电压，当锂电池低于工作电压时，充电单元通过主控单元的控制，通过地面电源给机载锂电池充电，当达到锂电池工作电压上限时，自动关闭该充电单元，可以保证无人机能长时间的安全飞行。本发明通过具有以上三个单元电路的系留多旋翼无人机电源管理装置，既可以解决现有技术中的不足，又可以保护无人机的机载电气设备，进而保护无人机的飞行安全。
本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种系留多旋翼无人机电源管理装置，所述电源管理装置作为系留多旋翼无人机飞行时的主备用电源的管理装置，在系留多旋翼无人机飞行时，保障飞行安全；所述电源管理装置包括主控单元、防反灌单元、反向电动势吸收单元、充电单元、DC-DC电源模块、主电电源和机载锂电池；主电电源连接反向电动势吸收单元，主电电源连接充电单元，充电单元连接机载锂电池，反向电动势吸收单元连接机载锂电池，防反灌单元连接机载锂电池，机载锂电池连接主控单元，主控单元连接主电电源；
所述充电单元，用于通过主电电源为机载锂电池提供恒流恒压充电；所述主电电源由地面电源提供；所述充电单元通过I2C总线通信，实时获取机载锂电池电压，当机载锂电池低于工作电压时，充电单元通过主控单元的控制，通过主电电源(其中主电电源50V，由1KV的地面电源转换而来)给机载锂电池充电，当达到机载锂电池工作电压上限时，自动关闭该充电单元，可以保证无人机能长时间的安全飞行；
所述防反灌单元，用于在所述主电电源大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部；
所述反向电动势吸收单元，用于将系留多旋翼无人机机臂上电机产生的反电动势吸收进入机载锂电池中；
所述主控单元，用于通过I2C总线采集数据，实时获取机载锂电池电压、电流和温度数据；通过CAN总线接口将机载锂电池状态信息、充电电流、反倒灌状态、反向电动势吸收次数反馈给系留多旋翼无人机地面站。
进一步地，所述电源管理装置还包括DC-DC电源模块，所述DC-DC电源模块与主电电源、充电单元和主控单元均连接。
进一步地，所述防反灌单元包括至少五组并联结构并联而成，每组并联结构包括电阻R2、电阻R10，MOS管Q1，二极管D1和二极管D11，所述二极管D1和二极管D11组成肖特基二极管；所述防反灌单元通过DC-DC电源模块的输出端与MOS管Q1的栅极链接，控制MOS管Q1的开关，防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，并且具有控制MOS Q1管驱动信号监测功能，监测控制电路工作是否正常，通过I2C总线供主控单元采集相关防反灌状态是否产生；
所述电阻R2一端接入机载锂电池通过DC-DC电源模块产生的15V-1.7A电平，电阻R2另一端连接电阻R10一端，电阻R10另一端通过电阻接地；所述MOS管Q1的漏极接入BAT_50V，MOS管Q1的栅极连接电阻R2与电阻R10的公共端，MOS管Q1的源极连接二极管D1、二极管D11的A1和A2端，二极管D1、二极管D11的A3端连接50V_300A的电源。
当主电电源不工作时，由机载锂电池供电，载锂电池通过DC-DC电源模块产生15V-1.7A的电平，使得MOS管导通，机载电池此时替代主电电源工作；当主电电源工作时，巧妙的利用续流二极管的特性，防止主电电源倒灌，通过MOS管实现了备用电源隔离。
进一步地，所述反向电动势吸收单元包括依次连接的电压采集电路、比较电路、推挽电路、控制和驱动电路、MOS管；
所述电压采集电路，用于采集主电电源的电压；
所述比较电路，用于检测主电电源的电压，当主电电源的电压高于某一设定阈值(作为安全阈值)，打开控制和驱动电路进而控制MOS管的导通；
所述推挽电路，用于增强驱动能力，为后面的控制与驱动电路提供大电流驱动；
所述控制和驱动电路，用于根据所述比较电路的比较情况，控制和驱动后续MOS管的导通；
所述MOS管，用于根据自身的导通，使得机载锂电池吸收反向电动势；
其中，所述MOS管Q7的栅极与所述控制和驱动电路输出端连接，MOS管Q7的漏极与主电电源连接，MOS管Q7的源极通过肖特基二极管与机载锂电池连接。
进一步地，所述充电单元包括电源模块及外围电路，所述外围电路包括电阻R1、电阻R2、第一滤波电路和第二滤波电路，所述电阻R1用于配置充电电流的大小，所述电阻R2用来配置充电电压的大小；所述第一滤波电路和第二滤波电路，用于抑制电流突变及电源纹波；
所述电源模块的Vin+、Vin-引脚通过第一滤波电路接入50V_300A的电源；所述电源模块的ON/OFF引脚连接Ctrl6，Ctrl6通过所述主控单元控制DC-DC电源模块的开关；所述电源模块的I_MON引脚通过所述主控单元采集充电电流；所述电源模块的Vset引脚连接电阻R1；所述电源模块的Iset引脚连接电阻R2，所述电源模块的Vout+、Vout-引脚通过第二滤波电路接出至BAT_50V；所述电阻R1、电阻R2与第二滤波电路均并联。
进一步地，所述电源模块的型号为NQ60W60EPC15NRC-G。
进一步地，所述电源模块的I_MON引脚的电流值I_MON＝0.2+2/15I，其中I为此时充电电流的大小。
进一步地，所述第一滤波电路和第二滤波电路均采用LC滤波电路。
第二方面，本发明又提供了一种系留多旋翼无人机电源管理方法，该方法应用于所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，该方法包括：
在外部电压为1KV的地面电源为系留多旋翼无人机供电时，地面电源1KV的电压首先转换为系留多旋翼无人机的主电电源50V的电压；
通过DC-DC电源模块将输入的主电电源电压转换为充电单元和主控单元所需电压，为充电单元配置为50V输出电压，5A限流；通过防反灌单元隔离主电电源与机载锂电池，防止负载主电倒灌；通过反向电动势吸收单元使备用电源吸收反电动势，在吸收的过程中不会使MOS管和机载锂电池损坏；
主控单元通过I2C总线读取机载锂电池信息，实时采集机载锂电池电压、电流和温度数据，控制充电单元对机载锂电池充电，以CAN总线方式上报电源的状态；
其中，机载锂电池作为备用电源，主电电源作为主用电源。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明装置及方法有效地实现机载锂电池的防反灌，与现有的技术相比较，在主电电源与机载锂电池直接设置防反灌模块，在大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，达到保护无人机的目的。
2、本发明装置及方法自动控制为机载锂电池充电。
3、本发明装置及方法的电机的反向电动势吸收与现有技术相比，本发明通过控制及驱动电路控制MOS管导通，利用锂电池吸收消耗反电动势，在吸收反电动势的过程中不会致使MOS管损坏，从而延长了一种用于吸收反向电动势的吸收装置的寿命；以便于多旋翼无人机备电自降过程中，确保平台和载荷的安全；
4、本发明装置及方法采用CAN数据上报的方式实时监测锂电池电压、电流和温度状态，并对锂电池充电进行电压均衡，极大的减缓电气设备的损耗和提升了电源的利用率，降低成本，节省空间。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一种系留多旋翼无人机电源管理装置结构示意图。
图2为本发明的充电单元电路图。
图2(1)为本发明的充电单元左半部分电路图。
图2(2)为本发明的充电单元右半部分电路图。
图3为本发明的反向电动势吸收单元电路图。
图3(1)为本发明的反向电动势吸收单元左半部分电路图。
图3(2)为本发明的反向电动势吸收单元右半部分电路图。
图4为本发明的防反灌单元电路图。
图4(1)为本发明的防反灌单元左半部分电路图。
图4(2)为本发明的防反灌单元右半部分电路图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本发明一种系留多旋翼无人机电源管理装置，所述电源管理装置作为系留多旋翼无人机飞行时的主备用电源的管理装置，在系留多旋翼无人机飞行时，保障飞行安全；
所述电源管理装置包括主控单元、防反灌单元、反向电动势吸收单元、充电单元、DC-DC电源模块、主电电源、机载锂电池和DC-DC电源模块；主控单元连接DC-DC电源模块，主电电源连接DC-DC电源模块，主电电源连接反向电动势吸收单元，DC-DC电源模块连接充电单元，DC-DC电源模块连接防反灌单元，充电单元连接机载锂电池，反向电动势吸收单元连接机载锂电池，防反灌单元连接机载锂电池，机载锂电池连接主控单元；
所述充电单元，用于通过主电电源为机载锂电池提供恒流恒压充电；所述主电电源由地面电源提供；所述充电单元通过I2C总线通信，实时获取机载锂电池电压，当机载锂电池低于工作电压时，充电单元通过主控单元的控制，通过主电电源(其中主电电源50V，由1KV的地面电源转换而来)给机载锂电池充电，当达到机载锂电池工作电压上限时，自动关闭该充电单元，可以保证无人机能长时间的安全飞行；
所述防反灌单元，用于在所述主电电源大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部；
所述反向电动势吸收单元，用于将系留多旋翼无人机机臂上电机产生的反电动势吸收进入机载锂电池中；
所述主控单元，用于通过I2C总线采集数据，实时获取机载锂电池电压、电流和温度数据；通过CAN总线接口将机载锂电池状态信息、充电电流、反倒灌状态、反向电动势吸收次数反馈给系留多旋翼无人机地面站。
具体地，如图2所示，所述充电单元包括电源模块及外围电路，所述外围电路包括电阻R1、电阻R2、第一滤波电路和第二滤波电路，所述电阻R1用于配置充电电流的大小，所述电阻R2用来配置充电电压的大小；所述第一滤波电路和第二滤波电路，用于抑制电流突变及电源纹波；所述第一滤波电路和第二滤波电路均采用LC滤波电路，L1、C3组成第一滤波电路，L2、C4组成第二滤波电路；
所述电源模块的型号为NQ60W60EPC15NRC-G，所述电源模块的Vin+、Vin-引脚通过第一滤波电路接入50V_300A的电源；所述电源模块的ON/OFF引脚连接Ctrl6，Ctrl6通过所述主控单元控制DC-DC电源模块的开关；所述电源模块的I_MON引脚通过所述主控单元采集充电电流；所述电源模块的I_MON引脚的电流值I_MON＝0.2+2/15I，其中I为此时充电电流的大小；所述电源模块的Vset引脚连接电阻R1；所述电源模块的Iset引脚连接电阻R2，所述电源模块的Vout+、Vout-引脚通过第二滤波电路接出至BAT_50V；所述电阻R1、电阻R2与第二滤波电路均并联。
另外，电源模块不局限于NQ60W60EPC15NRC-G，具有限流输出并满足电压转换需求的也适用。
具体地，如图3所示，所述反向电动势吸收单元包括依次连接的电压采集电路、比较电路、推挽电路、控制和驱动电路、MOS管；
所述电压采集电路，用于采集主电电源的电压；
所述比较电路，用于检测主电电源的电压，当主电电源的电压高于某一设定阈值(作为安全阈值)，打开控制和驱动电路进而控制MOS管的导通；
所述推挽电路，用于增强驱动能力，为后面的控制与驱动电路提供大电流驱动；
所述控制和驱动电路，用于根据所述比较电路的比较情况，控制和驱动后续MOS管的导通；
所述MOS管，用于根据自身的导通，使得机载锂电池吸收反向电动势；
其中，所述MOS管Q7的栅极与所述控制和驱动电路输出端连接，MOS管Q7的漏极与主电电源连接，MOS管Q7的源极通过肖特基二极管与机载锂电池连接。
详细地，因为主电电源不能直接加在三级管的集电极，这样会导致过压而损坏，R25、R26、R30、R31为分压电路，Q8为三极管，D26为二极管，D26把电压钳位在12V，三级管的发射极电压为12V，Q9为稳压源，R46两端的电压稳定在2.5V，即比较电路U2A的反向输入端稳压在5V，同时U2A为LM2903BIDR与外围电路构成的迟滞比较电路，U2A的同向输入端的电压为U＝((R27+R29)*(R28+R32)*V1+(R34+R35)*(R27+R29)*V2)/((R27+R29)*(R28+R32)+(R27+R29)*(R34+R35)+(R28+R32)*(R34+R35))；其中V1为主电电压，V2为钳位二极管产生的12V，经过计算，阈值点的电压为56V时，这个电路有两个阈值，当电源大于阈值时，Vout输出高电平导通，当电源小于阈值时，Vout输出低电平关断，V1、V2、V3、V4组成的推挽电路主要用于增强驱动能力，为后面的控制与驱动电路提供大电流驱动，N3为线性光耦，起到隔离电源的作用，减小环境干扰对电路的影响，产生的Vout用于控制MOS管的栅极，用于控制MOS管的导通状态，当MOS处于导通时，产生的反电动势可以完美的被机载锂电池吸收，并根据电源状态触发均衡机制，有效地控制了反电动势的吸收。
具体地，如图4所示，所述防反灌单元包括至少五组并联结构并联而成，每组并联结构包括电阻R2、电阻R10，MOS管Q1，二极管D1和二极管D11，所述二极管D1和二极管D11组成肖特基二极管；所述防反灌单元通过DC-DC电源模块的输出端与MOS管Q1的栅极链接，控制MOS管Q1的开关，防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，并且具有控制MOS Q1管驱动信号监测功能，监测控制电路工作是否正常，通过I2C总线供主控单元采集相关防反灌状态是否产生；
所述电阻R2一端接入机载锂电池通过DC-DC电源模块产生的15V-1.7A电平，电阻R2另一端连接电阻R10一端，电阻R10另一端通过电阻接地；所述MOS管Q1的漏极接入BAT_50V，MOS管Q1的栅极连接电阻R2与电阻R10的公共端，MOS管Q1的源极连接二极管D1、二极管D11的A1和A2端，二极管D1、二极管D11的A3端连接50V_300A的电源。
当主电电源不工作时，由机载锂电池供电，载锂电池通过DC-DC电源模块产生15V-1.7A的电平，使得MOS管导通，机载电池此时替代主电电源工作；当主电电源工作时，巧妙的利用续流二极管的特性，防止主电电源倒灌，通过MOS管实现了备用电源隔离。
其中，电阻R2为10欧姆的电阻、电阻R10为10K欧姆的电阻，二极管D1和二极管D11的电流均为30A；每组并联结构产生60A的电流，至少五组才能产生300A的电流。
具体地，主控单元由单片机C8051F500及其外围电路组成，通过I2C总线读取锂电池电压、电流、温度数据，根据状态控制DCDC模块充电开关为机载锂电池充电，并把状态信息通过CAN总线反馈给上位机，在不增加外部接口的情况下，CAN总线接口易于备用电源装置的扩展。
本发明电源管理装置采用多个单元集成，有效地实现机载锂电池的防反灌，与现有的技术相比较，在主电电源与机载锂电池直接设置防反灌模块，在大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，达到保护无人机的目的。自动控制为机载锂电池充电。电机的反向电动势吸收与现有技术相比，本发明通过控制及驱动电路控制MOS管导通，利用锂电池吸收消耗反电动势，在吸收反电动势的过程中不会致使MOS管损坏，从而延长了一种用于吸收反向电动势的吸收装置的寿命；以便于多旋翼无人机备电自降过程中，确保平台和载荷的安全；电源管理装置采用CAN数据上报的方式实时监测锂电池电压、电流和温度状态，并对锂电池充电进行电压均衡，极大的减缓电气设备的损耗和提升了电源的利用率，降低成本，节省空间。
一种系留多旋翼无人机电源管理装置在外部供电时，通过DC-DC电源模块将输入主电电源电压转换为充电单元和主控单元所需电压；充电单元配置为50V输出，5A限流，防反灌单元隔离主电电源与备用电源，防止负载主电倒灌；反向电动势吸收单元通过机载锂电池吸收反电动势，在吸收的过程中不会使MOS管和机载锂电池损坏，主控单元通过I2C总线读取锂电池信息，实时采集锂电池电压、电流和温度数据，控制充电单元对其充电，以CAN总线方式上报电源的状态。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种系留多旋翼无人机电源管理方法，该方法应用于所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，该方法包括：
在外部电压为1KV的地面电源为系留多旋翼无人机供电时，地面电源1KV的电压首先转换为系留多旋翼无人机的主电电源50V的电压；
通过DC-DC电源模块将输入的主电电源电压转换为充电单元和主控单元所需电压，为充电单元配置为50V输出电压，5A限流；通过防反灌单元隔离主电电源与机载锂电池，防止负载主电倒灌；通过反向电动势吸收单元使备用电源吸收反电动势，在吸收的过程中不会使MOS管和机载锂电池损坏；
主控单元通过I2C总线读取机载锂电池信息，实时采集机载锂电池电压、电流和温度数据，控制充电单元对机载锂电池充电，以CAN总线方式上报电源的状态；
其中，机载锂电池作为备用电源，主电电源作为主用电源。
本发明装置及方法，具有如下优势：
1)有效地实现机载锂电池的防反灌，与现有的技术相比较，在主电电源与机载锂电池直接设置防反灌模块，在大电流输出时，起到防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，达到保护无人机的目的。
2)自动控制为机载锂电池充电；
3)电机的反向电动势吸收与现有技术相比，本发明通过控制及驱动电路控制MOS管导通，利用锂电池吸收消耗反电动势，在吸收反电动势的过程中不会致使MOS管损坏，从而延长了一种用于吸收反向电动势的吸收装置的寿命；
4)电源管理装置采用CAN数据上报的方式实时监测锂电池电压、电流和温度状态，并对锂电池充电进行电压均衡，极大的减缓电气设备的损耗和提升了电源的利用率，降低成本，节省空间。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置作为系留多旋翼无人机飞行时的主备用电源的管理装置；包括主控单元、防反灌单元、反向电动势吸收单元、充电单元、主电电源和机载锂电池；主电电源连接反向电动势吸收单元，主电电源连接充电单元，充电单元连接机载锂电池，反向电动势吸收单元连接机载锂电池，防反灌单元连接机载锂电池，机载锂电池连接主控单元，主控单元连接主电电源；
充电单元，用于通过主电电源为机载锂电池提供恒流恒压充电；主电电源由地面电源提供；
防反灌单元，用于在所述主电电源大电流输出时，防止大电流倒流进入至机载锂电池内部；
反向电动势吸收单元，用于将系留多旋翼无人机机臂上电机产生的反电动势吸收进入机载锂电池中；
主控单元，用于通过I2C总线实时获取机载锂电池电压、电流和温度数据；通过CAN总线接口将机载锂电池状态信息、充电电流、反倒灌状态、反向电动势吸收次数反馈给系留多旋翼无人机地面站。
2.根据权利要求1所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述电源管理装置还包括DC-DC电源模块，所述DC-DC电源模块与主电电源、充电单元和主控单元均连接。
3.根据权利要求2所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述防反灌单元包括至少五组并联结构并联而成，每组并联结构包括电阻R2、电阻R10，MOS管Q1，二极管D1和二极管D11，所述二极管D1和二极管D11组成肖特基二极管；所述防反灌单元通过DC-DC电源模块的输出端与MOS管Q1的栅极链接，控制MOS管Q1的开关，防止大电流倒流进入至机载锂电池内部，并且具有控制MOS Q1管驱动信号监测功能，监测控制电路工作是否正常，通过I2C总线供主控单元采集相关防反灌状态是否产生；
所述电阻R2一端接入机载锂电池通过DC-DC电源模块产生的15V-1.7A电平，电阻R2另一端连接电阻R10一端，电阻R10另一端通过电阻接地；所述MOS管Q1的漏极接入BAT_50V，MOS管Q1的栅极连接电阻R2与电阻R10的公共端，MOS管Q1的源极连接二极管D1、二极管D11的A1和A2端，二极管D1、二极管D11的A3端连接50V_300A的电源。
4.根据权利要求1所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述反向电动势吸收单元包括依次连接的电压采集电路、比较电路、推挽电路、控制和驱动电路、MOS管；
所述电压采集电路，用于采集主电电源的电压；
所述比较电路，用于检测主电电源的电压，当主电电源的电压高于某一设定阈值，打开控制和驱动电路进而控制MOS管的导通；
所述推挽电路，用于增强驱动能力，为后面的控制与驱动电路提供大电流驱动；
所述控制和驱动电路，用于根据所述比较电路的比较情况，控制和驱动后续MOS管的导通；
所述MOS管，用于根据自身的导通，使得机载锂电池吸收反向电动势。
5.根据权利要求4所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述MOS管Q7的栅极与所述控制和驱动电路输出端连接，MOS管Q7的漏极与主电电源连接，MOS管Q7的源极通过肖特基二极管与机载锂电池连接。
6.根据权利要求2所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述充电单元包括电源模块及外围电路，所述外围电路包括电阻R1、电阻R2、第一滤波电路和第二滤波电路，所述电阻R1用于配置充电电流的大小，所述电阻R2用来配置充电电压的大小；所述第一滤波电路和第二滤波电路，用于抑制电流突变及电源纹波；
所述电源模块的Vin+、Vin-引脚通过第一滤波电路接入50V_300A的电源；所述电源模块的ON/OFF引脚连接Ctrl6，Ctrl6通过所述主控单元控制DC-DC电源模块的开关；所述电源模块的I_MON引脚通过所述主控单元采集充电电流；所述电源模块的Vset引脚连接电阻R1；所述电源模块的Iset引脚连接电阻R2，所述电源模块的Vout+、Vout-引脚通过第二滤波电路接出至BAT_50V；所述电阻R1、电阻R2与第二滤波电路均并联。
7.根据权利要求6所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述电源模块的型号为NQ60W60EPC15NRC-G。
8.根据权利要求6所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述电源模块的I_MON引脚的电流值I_MON＝0.2+2/15I，其中I为此时充电电流的大小。
9.根据权利要求6所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，其特征在于，所述第一滤波电路和第二滤波电路均采用LC滤波电路。
10.一种系留多旋翼无人机电源管理方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1至9中任一所述的一种系留多旋翼无人机电源管理装置，该方法包括：
在外部电压为1KV的地面电源为系留多旋翼无人机供电时，地面电源1KV的电压首先转换为系留多旋翼无人机的主电电源50V的电压；
通过DC-DC电源模块将输入的主电电源电压转换为充电单元和主控单元所需电压，为充电单元配置为50V输出电压，5A限流；通过防反灌单元隔离主电电源与机载锂电池，防止负载主电倒灌；通过反向电动势吸收单元使备用电源吸收反电动势，在吸收的过程中不会使MOS管和机载锂电池损坏；
主控单元通过I2C总线读取机载锂电池信息，实时采集机载锂电池电压、电流和温度数据，控制充电单元对机载锂电池充电，以CAN总线方式上报电源的状态；
其中，机载锂电池作为备用电源，主电电源作为主用电源。
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