CN115013211A - 一种无人机多功能发动机启动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机多功能发动机启动系统，包括电机；所述电机的输出端与无人机的发动机传动；电机控制电路；为所述电机运转提供电源；整流稳压电路；对所述电机产生的电能进行整流和稳压；切换电路；选择性的将所述电机控制电路或所述整流稳压电路与所述电机连通；此外，还公开了无人机的启动步骤，解决传统无人机结构启动时阻力大，启动困难，降低启动装置的寿命问题。

Description

一种无人机多功能发动机启动系统
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体地说是涉及一种无人机多功能发动机启动系统。
背景技术
随着无人机技术的进一步发展及其普及，无人机逐渐出现在我们生活的方方面面，我们常见多为蓄电池提供动能的无人机，存在诸多优势，但是由于蓄电池体积重量和蓄电量的限制，导致蓄电池为能量来源的无人机难以避免的续航的问题，这就导致一些需要长续航的使用环境下，其将难以满足使用要求。这时，燃油为动力的无人机就体现了巨大的长续航优势，但是对于燃油发动机而言，其需要维持在恒定的怠速下才能保持其运转，并且发动机在启动时需要借助外力驱动发动机主轴转动达到启动转速才能启动。对于大型油动无人机而言，其发动机启动的时候如果螺旋桨也同步转动，将会导致启动时阻力加大，导致启动困难，降低启动装置的寿命，这就需要使用离合装置来减小发动机启动时的阻力，但是这无疑又会增加无人机机械结构复杂性和增加无人机的重量，复杂的机械结构会增加无人机的故障率。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机多功能发动机启动系统，其意在解决背景技术中存在的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种无人机多功能发动机启动系统，包括
电机；所述电机的输出端与无人机的发动机传动；
电机控制电路；为所述电机运转提供电源；
整流稳压电路；对所述电机产生的电能进行整流和稳压；
切换电路；选择性的将所述电机控制电路或所述整流稳压电路与所述电机连通。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述切换电路包括转速测量电路。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述转速测量电路为发动机转速测量电路、电机转速测量电路、旋翼转速测量电路中至少其一。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述电机与所述发动机曲轴直接传动，所述发动机与所述旋翼直接传动。
此外还公开了一种无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：包括以下步骤
S1：准备启动；
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加；
S3：监测预旋转速是否达到设定预旋转速，所述预旋转速为发动机曲轴转
速、电机转速或旋翼转速任一；
S4：当所述预旋转速不小于所述设定预旋转速时，所述电机控制电路控制
所述电机转速增加到足以启动发动机；
S5：发动机启动后，所述切换电路切换，将所述整流稳压电路与所述电机
连通，所述发电机由启动状态切换为发电状态；
S6：启动完成。
此外还公开了一种无人机多功能发动机启动系统，包括以下步骤
S1：准备启动；
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加，并开始计时；
S3：当启动电机的运行总时长不低于设定时长时，所述电机控制电路控制
所述电机转速增加到足以启动发动机；
S5：发动机启动后，所述切换电路切换，将所述整流稳压电路与所述电机
连通，所述发电机由启动状态切换为发电状态；
S6：启动完成。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：在所述发动机启动完成后，所述切换电路对所述发动机的转速进行检测，在所述发动机转速低于预设发动机转速值且未收到降低转速信号和/或熄火控制信号时，所述切换电路进行切换动作，将所述电机控制电路与所述电机连通，所述电机由发电状态切换为驱动状态，对所述发动机进行动力补偿。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述电机为无刷电机。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：解决传统无人机结构启动时阻力大，启动困难，降低启动装置的寿命问题；并且无需使用离合装置来减小发动机启动时的阻力，本系统的预旋功能可以替换离合装置，简化机械结构，减轻无人机重量，降低无人机的故障率。
附图说明
图1是现有技术的无人机发动机启动系统示意图；
图2是本申请的一种无人机发动机启动系统示意图；
图3是本申请的另一种无人机发动机启动系统示意图；
图4是切换电路结构示意图；
图5是具有转速测量的无人机发动机启动步骤方框图；
图6是无转速测量的无人机发动机启动步骤方框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例一
一种无人机多功能发动机启动系统，包括
电机(即说明书附图中的预旋电机，后续电机均为说明书附图中的预旋电机)；电机的输出端与无人机的发动机传动；
电机控制电路；为电机运转提供电源；在电机启动状态或后期的驱动状态下为电机提供符合其要求的电源。
整流稳压电路；对电机产生的电能进行整流和稳压；也就是说在电机由启动状态切换为由发动机带动转动的状态(即发电状态)时，通过整流稳压电路对电机产生的电能进行整流和稳压，以使其满足无人机电气设备所需的电源要求。
切换电路；选择性的将电机控制电路或整流稳压电路与电机连通。电机控制电路和整流稳压电路互相切换电路见图4。当然，本申请中的切换电路实现开关切换功能不局限于继电器、MOSFET以及可控硅，还可以是现有技术中的其他能够实现可控的通断和切换功能的装置，以使其在达到设定条件的状态下将电机与电机控制电路连通或与整流稳压电路连通。当然，电机控制电路和整流稳压电路可以合为一个电路，采用带整流功能的电机控制器，从而实现简化电路的目的。其具体结构与现有技术无异，这里不再赘述。
本实施方式进一步优选，切换电路包括转速测量电路。具体的，转速测量电路为发动机转速测量电路、电机转速测量电路、旋翼转速测量电路中至少其一。其目的在于直接或间接的对发动机的转速进行监测，从而为整个系统的提供控制数据，从而使得切换电路亦或是无人机主控可以根据转速测量电路的测量信号选择性的控制切换电路将电机与电机控制电路连通或与整流稳压电路连通。
本申请优选，电机为无刷电机，采用无刷电机减少电磁干扰，同时减轻重量。通过一个无刷电机同时实现启动和发电，减轻重量的同时简化无人机结构。
本实施方式进一步优选电机与发动机曲轴直接传动，发动机与旋翼直接传动。需要说明的是，这里的直接传动的意思为在其传动过程中不设置离合装置。而是通过齿轮、传动轴亦或者是带传动等方式进行驱动，不需要设置动力缓冲或者动力分离装置。
实施例二
此外还公开了一种无人机多功能发动机启动系统，包括以下步骤
S1：准备启动。此外，电机控制电路与电机连通。
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加；将电机安装在发动机联动机构上，或者直接安装的发动机输出轴上。在启动发动机前，先启动预旋电机缓慢转动，逐步提高转速，使旋翼系统以较低的速度旋转(预旋)。这样可以减小发动机启动时对发动机及其机械结构的冲击力。
S3：监测预旋转速是否达到设定预旋转速，预旋转速为发动机曲轴转速、电机转速或旋翼转速任一。
S4：当预旋转速不小于设定预旋转速时，电机控制电路控制电机转速增加到足以启动发动机；具体的，在预旋速度达到一定转速后，快速增加电机转速，达到能启动发动机的转速，达到启动发动机的目的。也就是说此时电机从预旋进入启动状态，步骤S2中的预旋使启动的阻力大大减小，从而实现减小发动机启动时对发动机及其机械结构的冲击力。
S5：发动机启动后，切换电路切换，将整流稳压电路与电机连通，发电机由启动状态切换为发电状态；启动完成后，电机从启动状态进入发电状态，切换电路将电机与整流稳压电路连通，电机由启动状态转换为发电状态，电机产生的电能给电池充电。
S6：启动完成。
实施例三
此外还公开了一种无人机多功能发动机启动系统，包括以下步骤
S1：准备启动；
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加，并开始计时；将电机安装在发动机联动机构上，或者直接安装的发动机输出轴上。在启动发动机前，先启动预旋电机缓慢转动，逐步提高转速，使旋翼系统以较低的速度旋转(预旋)。这样可以减小发动机启动时对发动机及其机械结构的冲击力。
S3：当启动电机的运行总时长不低于设定时长时，电机控制电路控制电机转速增加到足以启动发动机；也就是说，当预旋开始，计时器开始计时，到计时时间达到设定时长时，快速增加电机转速，达到能启动发动机的转速，达到启动发动机的目的。也就是说此时电机从预旋进入启动状态，步骤S2中的预旋使启动的阻力大大减小，从而实现减小发动机启动时对发动机及其机械结构的冲击力。
S5：发动机启动后，切换电路切换，将整流稳压电路与电机连通，发电机由启动状态切换为发电状态；启动完成后，电机从启动状态进入发电状态，切换电路将电机与整流稳压电路连通，电机由启动状态转换为发电状态，电机产生的电能给电池充电。
S6：启动完成。
实施例四
与实施例二和三的区别在于：在发动机启动完成后，切换电路内的转速测量电路对发动机的转速进行检测，在发动机转速低于预设发动机转速值且未收到降低转速信号和/或熄火控制信号时，切换电路进行切换动作，将电机控制电路与电机连通，电机由发电状态切换为驱动状态，对发动机进行动力补偿。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：包括
电机；所述电机的输出端与无人机的发动机传动；
电机控制电路；为所述电机运转提供电源；
整流稳压电路；对所述电机产生的电能进行整流和稳压；
切换电路；选择性的将所述电机控制电路或所述整流稳压电路与所述电机连通。
2.根据权利要求1所述的无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：所述切换电路包括转速测量电路。
3.根据权利要求1所述的无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：所述转速测量电路为发动机转速测量电路、电机转速测量电路、旋翼转速测量电路中至少其一。
4.根据权利要求1所述的无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：所述电机与所述发动机曲轴直接传动，所述发动机与所述旋翼直接传动。
5.一种无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：包括以下步骤
S1：准备启动；
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加；
S3：监测预旋转速是否达到设定预旋转速，所述预旋转速为发动机曲轴转速、电机转速或旋翼转速任一；
S4：当所述预旋转速不小于所述设定预旋转速时，所述电机控制电路控制所述电机转速增加到足以启动发动机；
S5：发动机启动后，所述切换电路切换，将所述整流稳压电路与所述电机连通，所述发电机由启动状态切换为发电状态；
S6：启动完成。
6.一种无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：包括以下步骤
S1：准备启动；
S2：预旋，电机带动发动机以及旋翼由静止开始转动，且转速逐渐增加，并开始计时；
S3：当启动电机的运行总时长不低于设定时长时，所述电机控制电路控制所述电机转速增加到足以启动发动机；
S5：发动机启动后，所述切换电路切换，将所述整流稳压电路与所述电机连通，所述发电机由启动状态切换为发电状态；
S6：启动完成。
7.根据权利要求5所述的无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：在所述发动机启动完成后，所述切换电路对所述发动机的转速进行检测，在所述发动机转速低于预设发动机转速值且未收到降低转速信号和/或熄火控制信号时，所述切换电路进行切换动作，将所述电机控制电路与所述电机连通，所述电机由发电状态切换为驱动状态，对所述发动机进行动力补偿。
8.根据权利要求1-7任一所述的无人机多功能发动机启动系统，其特征在于：所述电机为无刷电机。
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