CN205770177U - 一种无人机混合电力供应系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种无人机混合电力供应系统，包括：控制管理单元、燃料电池、太阳能电池、锂电池、调速机、电机和螺旋桨，燃料电池的电力输出端通过第一单向DC/DC转换器连接到调速机，太阳能电池的电力输出端通过第二单向DC/DC转换器连接到调速机，锂电池通过双向DC/DC转换器连接到调速机，第一单向DC/DC转换器、第二单向DC/DC转换器和双向DC/DC转换器的信号输出端均分别与控制管理单元连接，电机安装在调速机前端，螺旋桨安装在电机的输出轴上。本无人机混合电力供应系统综合了太阳能电池、燃料电池和锂电池作为无人机电力供应电源的优点，可以根据无人机调速机的输出功率进行自动匹配，进而自动选择最优的电池模块作为无人机电力供应的能源。

Description

一种无人机混合电力供应系统
技术领域
本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机混合电力供应系统。
背景技术
目前，无人机普遍采用单一的电力供应系统，目前可以为无人机提供电力供应的电池主要有：太阳能电池、燃料电池和锂电池。太阳能电池、燃料电池和锂电池作为无人机电力供应电源各有特点，为了综合各个电池的优点，有人提出使用太阳能、燃料电池和锂电池作为混合动力能源为无人机提供电力供应。混合动力概念较早应用于汽车领域，目的在于提高发动机燃油效率、节能环保。无人机采用混合动力系统，目的在于综合利用不同能源的放电特性，扬长避短，从而在满足无人机机动性的提下，提高无人机的续航能力。目前采用混合电力供应系统为无人机提供电力供应的最大技术难点就是如何合理应用与控制太阳能电池、燃料电池和锂电池各种电池之间的供给关系，在不同的环境中自动选择何种电池作为电力供应的能源。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无人机混合电力供应系统，可以根据无人机的运行状态自动选择不同的电池作为电力供应的能源。
为实现上述技术方案，本实用新型提供了一种无人机混合电力供应系统，包括：控制管理单元、燃料电池、太阳能电池、锂电池、调速机、电机和螺旋桨，所述燃料电池的电力输出端通过第一单向DC/DC转换器连接到调速机，所述太阳能电池的电力输出端通过第二单向DC/DC转换器连接到调速机，所述锂电池通过双向DC/DC转换器连接到调速机，所述第一单向DC/DC转换器、第二单向DC/DC转换器和双向DC/DC转换器的信号输出端均分别与控制管理单元连接，电机安装在调速机前端，螺旋桨安装在电机的输出轴上。
在上述技术方案中，燃料电池、太阳能电池、锂电池分别通过各自的DC/DC转换器连接到调速机上，通过控制管理单元根据调速机的输出功率智能判断由燃料电池、太阳能电池、锂电池三者中哪个电池作为电力供应电源时能够与调速机的输出功率更加匹配，控制管理单元自动匹配好电源后，则可打开与该电池连接的DC/DC转换器，切断其余两种电池的DC/DC转换器，由控制管理单元选择的电池作为无人机电力供应的电源。
优选的，所述控制管理单元包括功率控制器、功率跟随开关和控制总线，所述功率控制器的信号输出端分别与第一单向DC/DC转换器、第二单向DC/DC转换器和双向DC/DC转换器连接，所述第一单向DC/DC转换器、第二单向DC/DC转换器和双向DC/DC转换器连接的信号输出端分别与功率跟随开关连接，所述功率跟随开关的信号输出端与控制总线连接。功率控制器可以自动判别调速机的功率大小，然后与第一单向DC/DC转换器、第二单向DC/DC转换器和双向DC/DC转换器自动匹配，功率匹配成功后，与相应DC/DC转换器连接的功率跟随开关打开，通过控制总线为调速机提供电源。
在上述技术方案中，为了能够控制能源系统各个子系统协调工作，混合动力系统需要一个独立的管理控制单元，从而能够对各个电源进行主动控制，完成合理的功率分配。同时考虑电源系统与动力系统的匹配问题，需要在电源系统与动力系统之间采用DC/DC功率转换器，从而使电源系统的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配，因此系统直流母线的电压与燃料电池功率输出能力之间不再有耦合关系；而DC/DC变换器可将直流母线的电压维持在最适宜电机系统工作的电压点或范围。
优选的，所述燃料电池、太阳能电池和锂电池并联在调速机电源输入总线上。并联连接方便控制管理单元对各电池电源的切断或者启动，以便为调速机选择最佳的电力供应。
与现有技术相比，本实用新型采用的技术方案具有下述有益效果：本无人机混合电力供应系统综合了太阳能电池、燃料电池和锂电池作为无人机电力供应电源的优点，可以根据无人机调速机的输出功率进行自动匹配，进而自动选择最优的电池模块作为无人机电力供应的能源。
附图说明
图1为本实用新型中各部件的连接示意图。
图2为本实用新型中管理控制单元的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通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，均属于本实用新型的保护范围。
实施例：一种无人机混合电力供应系统。
参照图1所示，一种无人机混合电力供应系统，包括：控制管理单元100、燃料电池200、太阳能电池300、锂电池400、调速机500、电机600和螺旋桨700，所述燃料电池200的电力输出端通过第一单向DC/DC转换器210连接到调速机500，所述太阳能电池300的电力输出端通过第二单向DC/DC转换器310连接到调速机500，所述锂电池400通过双向DC/DC转换器410连接到调速机500，所述第一单向DC/DC转换器210、第二单向DC/DC转换器310和双向DC/DC转换器410的信号输出端均分别与控制管理单元100连接，电机600安装在调速机500前端，螺旋桨700安装在电机600的输出轴上。
在上述技术方案中，燃料电池200、太阳能电池300、锂电池400分别通过各自的DC/DC转换器连接到调速机500上，通过控制管理单元100根据调速机500的输出功率智能判断由燃料电池200、太阳能电池300、锂电池400三者中哪个电池作为电力供应电源时能够与调速机500的输出功率更加匹配，控制管理单元100自动匹配好电源后，则可打开与该电池连接的DC/DC转换器，切断其余两种电池的DC/DC转换器，由控制管理单元100选择的电池作为无人机电力供应的电源。
参照图2所示，所述控制管理单元100包括功率控制器110、功率跟随开关120和控制总线130，所述功率控制器110的信号输出端分别与第一单向DC/DC转换器210、第二单向DC/DC转换器310和双向DC/DC转换器410连接，所述第一单向DC/DC转换器210、第二单向DC/DC转换器310和双向DC/DC转换器410连接的信号输出端分别与功率跟随开关120连接，所述功率跟随开关120的信号输出端与控制总线130连接。功率控制器110可以自动判别调速机500的功率大小，然后与第一单向DC/DC转换器210、第二单向DC/DC转换器220和双向DC/DC转换器230自动匹配，功率匹配成功后，与相应DC/DC转换器连接的功率跟随开关120打开，通过控制总线130为调速机500提供电源。
本实施例中，为了能够控制能源系统各个子系统协调工作，本混合动力系统设置了一个独立的管理控制单元100，从而能够对各个电源进行主动控制，完成合理的功率分配。同时考虑电源系统与动力系统的匹配问题，需要在电源系统与动力系统之间采用DC/DC功率转换器，从而使电源系统的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配，因此系统直流母线的电压与燃料电池功率输出能力之间不再有耦合关系；而DC/DC变换器可将直流母线的电压维持在最适宜电机系统工作的电压点或范围。
参照图1所述，所述燃料电池200、太阳能电池300和锂电池400并联在调速机500电源输入总线上。并联连接方便控制管理单元100对各电池电源的切断或者启动，以便为调速机500选择最佳的电力供应。
以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应局限于该实施例和附图所公开的内容，所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (3)

1.一种无人机混合电力供应系统，其特征在于包括：控制管理单元(100)、燃料电池(200)、太阳能电池(300)、锂电池(400)、调速机(500)、电机(600)和螺旋桨(700)，所述燃料电池(200)的电力输出端通过第一单向DC/DC转换器(210)连接到调速机(500)，所述太阳能电池(300)的电力输出端通过第二单向DC/DC转换器(310)连接到调速机(500)，所述锂电池(400)通过双向DC/DC转换器(410)连接到调速机(500)，所述第一单向DC/DC转换器(210)、第二单向DC/DC转换器(310)和双向DC/DC转换器(410)的信号输出端均分别与控制管理单元(100)连接，电机(600)安装在调速机(500)前端，螺旋桨(700)安装在电机(600)的输出轴上。
2.如权利要求1所述的无人机混合电力供应系统，其特征在于：所述控制管理单元(100)包括功率控制器(110)、功率跟随开关(120)和控制总线(130)，所述功率控制器(110)的信号输出端分别与第一单向DC/DC转换器(210)、第二单向DC/DC转换器(310)和双向DC/DC转换器(410)连接，所述第一单向DC/DC转换器(210)、第二单向DC/DC转换器(310)和双向DC/DC转换器(410)连接的信号输出端分别与功率跟随开关(120)连接，所述功率跟随开关(120)的信号输出端与控制总线(130)连接。
3.如权利要求1所述的无人机混合电力供应系统，其特征在于：所述燃料电池(200)、太阳能电池(300)和锂电池(400)并联在调速机(500)电源输入总线上。
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