CN206218239U - 无人飞行器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型揭示了一种无人飞行器，包括：机身（11）；电池容腔（12），设置在所述机身（11）内部；电池组，包括至少两个电池块（13），所述电池组安装在所述电池容腔（12）中；电池电路板（14），与所述电池组中的电池块电连接；功能模块（15），与所述电池电路板（14）电连接，所述电池组中的每个电池块（13）通过所述电池电路板（14）同时为所述功能模块（15）供电。本实用新型的提高了无人飞行器的续航时间。

Description

无人飞行器
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人飞行器。
背景技术
无人飞行器是指利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人飞行器早期使用在军用领域，随着科学的发展，逐渐扩展到消费领域。目前无人飞行器广泛用于街景拍摄、影视剧拍摄、环境监测、地质勘测、地图绘制、农林牧业的监测等诸多领域。
无人飞行器的种类有无人固定翼机、无人多旋翼飞行器等。常规的无人飞行器采用电池供电，例如，目前非常受大众欢迎的无人四旋翼飞行器，均采用单块电池供电。但由于目前无人飞行器的电池技术水平的限制，单块电池的能量密度无法进一步提升，同时国际规定单块电池的能量需小于100Wh。因此，单块电池提供的电量非常有限，导致无人飞行器的续航时间非常短。
实用新型内容
为了解决现有技术中存在的无人飞行器供电量小导致续航时间短的技术问题，本实用新型提供了一种无人飞行器。
本实用新型提供一种无人飞行器，包括：
机身；
电池容腔，设置在所述机身内部；
电池组，包括至少两个电池块，所述电池组安装在所述电池容腔中；
电池电路板，与所述电池组中的电池块电连接；
功能模块，与所述电池电路板电连接，所述电池组中的每个电池块通过所述电池电路板同时为所述功能模块供电。
可选的，所述电池块包括电池外壳、设置在所述电池外壳内的电池、转接板和保护板；
所述转接板与所述电池电连接，所述转接板用于监视所述电池的性能状态，并将监视的结果反馈给所述功能模块中的飞控板；
所述保护板设置于所述电池的外侧，所述保护板用于保护所述电池。
可选的，所述电池组中的每个电池块的转接板依次连接形成串联结构，且所述电池组的一个电池块的转接板与所述电池电路板电连接。
可选的，所述电池组中的每个电池块的转接板分别连接至所述电池电路板，并通过所述电池电路板使得所述电池组中的电池块形成并联结构。
可选的，所述电池电路板包括至少两个内部供电回路，所述两个内部供电回路用于对所述电池电路板上的总电压量进行分配；
所述功能模块包括至少两个电子板，所述至少两个内部供电回路中每一个内部供电回路与至少一个的电子板电连接。
可选的，所述至少两个电池块关于所述机身的中心呈均匀分布。
可选的，所述机身包括机身本体和多个间隔布设在所述机身本体外周边的机臂，所述电池容腔设置于所述机身本体内，且所述电池容腔的端口位于相邻两机臂之间，所述电池容腔的每一端口处安装至少一个所述电池块。
可选的，所述电池容腔在所述机身本体所在平面内沿第一方向和/或第二方向贯穿所述机身本体，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。
可选的，所述电池容腔的端口为两个，所述电池组包括两个电池块，两个所述电池块分别通过两个所述端口相对设置在所述电池容腔内。
可选的，所述电池容腔的端口为四个，所述电池组包括四个电池块，四个所述电池块分别通过四个所述端口安装在所述电池容腔内，且位于同一方向上的两个所述电池块相对设置。
可选的，所述电池电路板为装配印制电路PCBA板。
本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本实用新型通过在电池容腔中设置包括至少两个电池块的电池组，电池组中的电池块与电池电路板电连接，电池组中的每个电池块通过电池电路板同时为功能模块提供电源，与现有技术中单块电池供电的模式相比，增加了无人飞行器的电池容量，延长了无人飞行器的续航时间。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并于说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1为本实用新型的无人飞行器的外部结构示意图；
图2为本实用新型的无人飞行器的内部结构图；
图3为电池块的结构示意图；以及
图4为功能模块的结构示意图。
附图标记说明如下：10.无人飞行器；11.机身；12.电池容腔；13.电池块；14.电池电路板；15.功能模块；111.机身本体；112.机臂；113.螺旋桨；114.动力电机；115.起落架；131.电池外壳；132.电池；133.转接板；134.保护板；151.飞控板；152.功能电子板；1521.电调板；1522.舵机驱动板；1523.雷达电子板。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型实施例中，术语“A和/或B”包含如下三种情况之一：A，B，A和B。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实用新型的无人飞行器可适用于多种类型的无人飞行器，例如，无人固定翼机、无人多旋翼飞行器等。本实用新型以无人四旋翼飞行器为例，说明本实用新型的方案。
如图1和图2所示，图1为本实用新型的无人飞行器的外部结构示意图，图2为本实用新型的无人飞行器的内部结构图。本实用新型的无人飞行器10包括机身11、设置在机身11内部的电池容腔12、安装在电池容腔12中的电池组、与电池组中的电池块电连接的电池电路板14以及设置在机身11内部的功能模块15。其中，功能模块15与电池电路板14电连接，电池组包括至少两个电池块13，如两个、三个、四个等等；电池电路板14可以与电池组的一个或多个电池块13直接电连接。电池组中的每个电池块13通过电池电路板14同时为功能模块15提供电源。
机身11包括机身本体111、多个机臂112、多个螺旋浆113、多个动力电机114以及起落架115。多个机臂112从机身本体111处向外延伸，且均匀分布在机身本体111外周边。每一机臂112的末端设置一动力电机114。动力电机114连接螺旋桨113。螺旋桨113由动力电机114驱动高速旋转，旋转与空气相互作用，产生上升力，推动无人飞行器10上升。起落架115用于无人飞行器10在地面停放、起飞着陆时支撑无人飞行器10的重力。
机身本体111内部设置有电池容腔12，且电池容腔12的端口位于相邻两机臂112之间，电池容腔12的每一端口处安装至少一个电池块13。电池容腔12可以在机身本体111所在平面内沿第一方向和/或第二方向贯穿机身本体111。即，电池容腔12可以在机身本体111所在平面内沿第一方向贯穿机身本体111；或者，电池容腔12可以在机身本体111所在平面内沿第二方向贯穿机身本体111；或者，电池容腔12可以在机身本体111所在平面内沿第一方向和第二方向贯穿机身本体111。其中，第一方向与第二方向可以相互垂直。
在一实施例中，电池容腔12沿第一方向(如图1中示出的Y轴方向)延伸且在机身本体111所在平面内沿第一方向上贯穿机身本体111。电池容腔12具有两端口，分别供两个电池块13经由这两端口插入至电池容腔12中并安装在电池容腔12内。为了保证无人飞行器的平衡稳定，两个电池块13相对设置在电池容腔12内，即位于同一平面上，且关于机身的中心呈直线对称排列。可以理解的是，电池容腔12的每一端口处可以设置多个电池块，如一个端口设置两个电池块。在图1中电池容腔12是沿第一方向延伸，但并不受限于此。
在一实施例中，电池容腔12可以是沿第二方向延伸(如图1中示出的X轴方向)且在机身本体111所在平面沿第二方向上贯穿整个机身本体111。其中，第一方向和第二方向相互垂直且位于同一平面。
在另一个实施例中，该电池容腔12还可以是沿第一方向和第二方向交叉延伸，且在机身本体111所在平面沿第一方向上和第二方向上贯穿机身本体111。该电池容腔12呈十字型，在十字型的各端部各形成一个端口，总共四个端口，每一端口位于相邻两机臂112之间。每一端口处可安装一个电池块13，该电池容腔12能够容纳四个电池块13，即在第二方向放置两个电池块13，在第一方向放置两个电池块13，四个电池块13不叠加，放于同一水平面上，且位于同一方向(同为第二方向或同为第一方向)上的两个电池块相对设置。
为了保证无人飞行器的平衡性，电池容腔12用于安装电池块13的端口关于机身11的中心(如图1所示，A点为机身的中心)呈均匀分布，即安装在电池容腔12中的至少两个电池块13关于机身11的中心呈均匀分布。如图1所示，两电池块13均匀分布在A点的两侧。
电池容腔12的延伸方向或形状并不仅限于上述例举的情况，其可根据无人飞行器的类型(例如，无人四旋翼飞行器、无人六旋翼飞行器)、机身11形态或体积的变化而变化。此外，电池块13的数量也可以根据电池容腔12的变化而变化，且电池容腔12中至少放置两个电池块13。
如图3所示，其为电池块13的结构示意图。电池块13包括电池外壳131、设置在电池外壳131内的电池132、转接板133和保护板134。转接板133(又可称为电池管路模块)与电池132电连接，用于监视电池132的性能状态，例如，电池的温度，容量等，并将监视结果反馈给功能模块15中的飞控板。保护板134设置在电池132的外侧，可以包覆着整个电池132，该保护板134可以是一块金属板，例如铝板，用于在电池坠落时保护电池132，防止电池132摔坏或变形。
电池电路板14可紧密安装在一电池块13的电池外壳131的外表面上，也可设置在机身11的底板上。电池电路板14与功能模块15电连接，电池组中的每一电池块13通过电池电路板14同时为功能模块15提供电源。
电池组中的至少一个电池块13与电池电路板14电连接，例如，当电池组中的电池块13形成串联结构时，电池组中仅一个电池块13与电池电路板14电连接。当电池组中的电池块13形成并联结构时，电池组中的每个电池块13分别与电池电路板14电连接。电池组中的电池块组成串联结构或并联结构的实现过程如下：
电池组中的电池块13组成串联结构的实现过程：
电池组中的每个电池块13的转接板133依次连接形成串联结构，串联结构的电池组中通过一个电池块13的转接板133与电池电路板14连接。例如，电池组包括两个电池块，分别为电池块A和电池块B，其中电池块A的转接板设置有一组正负极电源接口，电池块B的转接板设置有两组正负极电源接口。电池块A的正极电源接口连接至电池块B的第一组正负极电源接口的负极电源接口，电池块A的负极电源接口连接至电池块B的第一组正负极电源接口的正极电源接口，从而使得电池块A和电池块B之间形成一回路。电池块B的第二组正负极电源接口分别连接至电池电路板14的正负接口，藉此，电池组中的各个电池块形成串联结构，并将串联后的电源通过与电池电路板14电连接同时为功能模块15供电。
此外，电池组中的每个电池块13的电池的性能状态也可通过各自的转接板133形成串联结构反馈至飞控板。具体的，在电池块A的转接板上设置一个数据传输接口，在电池块B的转接板上设置两个数据传输接口，电池块A的转接板上的数据传输接口连接至电池块B转接板上的其中一个数据传输接口，电池块B转接板上的另一个数据传输接口连接至飞控板。藉此，电池块A的电池的性能状态通过数据传输接口传输至电池块B，再由电池块B通过另一数据传输接口将电池块A和电池块B的电池的性能状态反馈至飞控板。飞控板在接收到各电池块的电池性能状态后，可以进一步反馈至无人飞行器的遥控装置，以使得用户可以及时了解到无人飞行器中电池的可用情况。
电池组中的电池块13组成串联结构的实现过程：
电池组中的每个电池块13的转接板133分别连接至电池电路板14，并通过电池电路板14的内部线路使得电池组中的电池块13形成并联结构。例如，电池组包括两个电池块，分别为电池块A和电池块B，其中电池块A和电池块B的转接板分别设置有一组正负极电源接口，电池块A的正极电源接口连接至电池电路板14的第一组正负接口的正极接口，电池块A的负极电源接口连接至电池电路板14的第一组正负接口的负极接口，电池块B的正极电源接口连接至电池电路板14的第二组正负接口的正极接口，电池块B的负极电源接口连接至电池电路板14的第二组正负接口的负极接口，电池电路板14通过内部线路将第一组正负接口的正极接口与第二组正负接口的正极接口连接，以及将第一组正负接口的负极接口与第二组正负接口的负极接口连接，藉此，电池组中的电池块形成并联结构。可以理解的是，电池电路板14可以只设置一组正负接口，此时，电池块A的正极电源接口和电池块B的正极电源接口均连接至电池电路板14的正极接口，电池块A的负极电源接口和电池块B的负极电源接口均连接至电池电路板14的负极接口。
此外，电池组中的每个电池块13的电池的性能状态也可通过各自的转接板133反馈至飞控板。具体的，在电池块A和电池块B的转接板上分别设置一个数据传输接口，电池块A和电池块B的数据传输接口分别连接至飞控板上，藉此，电池块A和电池块B的电池的性能状态通过各自的数据传输接口反馈至飞控板。
可以理解的是，电池组中包括的电池块13可以全部串联或并联后通过电池电路板14同时为功能模块15供电；也可以部分电池块串联，再与剩下的电池块并联后通过电池电路板14同时为功能模块15供电，本实施例不作限定。
功能模块15包括多个电子板，该多个电子板可以是用于控制无人飞行器10飞行的飞控板151和功能电子板152。功能电子板152与飞控板151电连接。飞控板151通过绝缘部件设置在电池电路板14的上方，功能电子板152设置在电池电路板14的侧边。
功能电子板152可以包括电调板1521、舵机驱动板1522、雷达电子板1523等其他电子板，在此不一一穷举。
如图4所示，电调板1521、舵机驱动板1522、雷达电子板1523均与飞控板151电连接。
电池电路板14包括一个或一个以上的内部供电回路，电池电路板14通过内部供电回路为功能模块15提供电源。该内部供电回路可通过印制的方式印制在电池电路板14上，并用于对电池电路板14上的总电压量进行分配。
当电池电路板14包括两个或两个以上的内部供电回路时，各内部供电回路可对电池电路板14上的总电压量进行均等或不均等分配。例如，电池电路板14包括三个内部供电回路，电池电路板14上的电压总共为10伏，第一个内部供电回路提供的电压为2.5伏，第二个内部供电回路提供的电压为3.5伏，第三个内部供电回路提供的电压为4伏。各供电回路根据自身的供电电压为对应的一个或一个以上的电子板进行供电，例如，供电电压低的第一个内部供电回路为功耗小的电子板提供电源(例如，雷达电子板1523)，供电电压中等的第二个内部供电回路为飞控板151提供电源，供电电压高的第三个内部供电回路为功耗大的电子板提供电源(例如，多个电调板1521)。
籍此，通过电池电路板14布设两个或两个以上的内部供电回路，能够为不同耗电量的电子板提供电源，以节约用电，进一步延长续航能力。
电池电路板14的每一个内部供电回路与至少一个电子板电连接，以为至少一个电子板供电。例如，电池电路板包括两个内部供电回路，第一个内部供电回路与飞空板151电连接，第二个内部供电回路为电调板1521、舵机驱动板1522、雷达电子板1523等电连接。
此外，设置在电池容腔12中的多个电池块的容量可以相同也可以不相同。
上述电池电路板14可以为电池PCBA板(Printed Circuit Board Assembly，装配印制电路板)。
本实用新型的无人飞行器中的至少两个电池块同时放电时，通过电池电路板为功能模块提供电源。若将每个电池块的容量记为I，电池块电压记为U，电池块放电利用率记为η，电池数量为n，无人飞行器总功耗为P；则飞行器续航时间可表示为t＝n*U*I*η/P，其中n≥2，η<1。通过上述公式可以知道，在单个电池块的容量和电压相同情况下，使用两个或多个电池块的无人飞行器的续航时间远高于单个电池块的无人飞行器的续航时间。
综上，本实用新型通过在电池容腔中设置电池组，其中电池组包括至少两个电池块，电池组中的每个电池块通过电池电路板同时为功能模块提供电源，各个电池块同时放电，增加了无人飞行器电池容量，延长了无人飞行器的续航时间。
此外，本实用新型通过将电池电路板分成至少两个内部供电回路，且各内部供电回路与对应的一个或一个以上的电子板供电，使得提供不同供电电压的内部供电回路能够为不同的能耗的电子板提供电源，藉此，节约耗电量，进一步延长续航时间。
以上仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非限制本实用新型的保护范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (11)

1.一种无人飞行器，其特征在于，包括：
机身（11）；
电池容腔（12），设置在所述机身（11）内部；
电池组，包括至少两个电池块（13），所述电池组安装在所述电池容腔（12）中；
电池电路板（14），与所述电池组中的电池块（13）电连接；
功能模块（15），与所述电池电路板（14）电连接，所述电池组中的每个电池块（13）通过所述电池电路板（14）同时为所述功能模块（15）供电。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池块（13）包括电池外壳（131）、设置在所述电池外壳（131）内的电池（132）、转接板（133）和保护板（134）；
所述转接板（133）与所述电池（132）电连接，所述转接板（133）用于监视所述电池（132）的性能状态，并将监视的结果反馈给所述功能模块（15）中的飞控板；
所述保护板（134）设置于所述电池（132）的外侧，所述保护板（134）用于保护所述电池（132）。
3.根据权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池组中的每个电池块（13）的转接板（133）依次连接形成串联结构，且所述电池组的一个电池块（13）的转接板（133）与所述电池电路板（14）电连接。
4.根据权利要求2所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池组中的每个电池块（13）的转接板（133）分别连接至所述电池电路板（14），并通过所述电池电路板（14）使得所述电池组中的电池块（13）形成并联结构。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池电路板（14）包括至少两个内部供电回路，所述内部供电回路用于对所述电池电路板（14）上的总电压量进行分配；
所述功能模块（15）包括至少两个电子板，所述至少两个内部供电回路中的每一个内部供电回路与至少一个电子板电连接。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述至少两个电池块（13）关于所述机身（11）的中心呈均匀分布。
7.根据权利要求1-4任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述机身（11）包括机身本体（111）和多个间隔布设在所述机身本体（111）外周边的机臂（112），所述电池容腔（12）设置于所述机身本体（111）内，且所述电池容腔（12）的端口位于相邻两机臂（112）之间，所述电池容腔（12）的每一端口处安装至少一个所述电池块（13）。
8.根据权利要求7所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池容腔（12）在所述机身本体（111）所在平面内沿第一方向和/或第二方向贯穿所述机身本体（111），所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
9.根据权利要求1-4任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池容腔（12）的端口为两个，所述电池组包括两个电池块（13），两个所述电池块（13）分别通过两个所述端口相对设置在所述电池容腔（12）内。
10.根据权利要求1-4任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池容腔（12）的端口为四个，所述电池组包括四个电池块（13），四个所述电池块（13）分别通过四个所述端口安装在所述电池容腔（12）内，且位于同一方向上的两个所述电池块（13）相对设置。
11.根据权利要求1-4任一项所述的无人飞行器，其特征在于，所述电池电路板（14）为装配印制电路PCBA板。
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