CN206742940U - 一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，属于新能源应用领域。无人机电源要求具有高能量密度及高功率密度特点，既要求能承受瞬间200～300 A的大电流脉冲冲击，同时对重量比能量提出更高的要求，以便获得更优的单次续航。目前商品化的无人机均采用150～200 Wh/kg的液体锂离子电池组，常规运行电流3 C～5 C，单组电池续航时间约10～20分钟，电池组使用寿命约为100～150次，单次航时短与使用寿命均较短。与液体锂离子电池相比，固态锂电池具有更高的能量密度（350～400 Wh/kg）、高安全等显著优势，是无人机理想的长续航动力，但由于其功率密度较低，现有技术条件下无法通过对液体锂离子电池直接替代来实现在无人机中的应用。本实用新型专利通过采用对固态锂电池进行增压限流调控，并辅以高能量密度锂离子电容器能量桶，设计适用于无人机的固态锂电池电源系统，实现固态锂电池在无人机中的长续航长寿命应用，其续航可达传统液态锂电系统的1.8‑2.5倍，寿命可达3倍，具有良好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，具体的说是一种高能量密度的高压固态锂电池与高功率密度的锂离子电容器相耦合的长续航长寿命无人机电源，通过采用具有限流控制DC-DC降压模块，既保证了高能量密度的高压固态锂电池运行在低电流状态，同时配备的常压锂离子电容器保障了电源系统的高功率特性，实现无人机电源的长续航和长寿命，属于新能源应用领域。
背景技术
无人机电源要求具有高能量密度及高功率密度特点，既要求能承受瞬间200～300A的大电流脉冲冲击，同时对重量比能量提出更高的要求，以便获得更优的单次续航。
目前商品化的无人机均采用150～200 Wh/kg的液体锂离子电池组，常规运行电流3 C～5 C，单组电池续航时间约10～20分钟，电池组使用寿命约为100～150次，单次航时短与使用寿命均较短。
与液体锂离子电池相比，固态锂电池具有更高的能量密度（350～400 Wh/kg）、高安全等显著优势，是无人机理想的长续航动力，但由于其功率密度较低，现有技术条件下无法通过对液体锂离子电池直接替代来实现在无人机中的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源。本发明专利通过采用对固态锂电池进行增压限流调控，并辅以高能量密度锂离子电容器能量桶，设计适用于无人机的固态锂电池电源系统，实现固态锂电池在无人机中的长续航长寿命应用，其续航可达传统液态锂电系统的1.8-2.5倍，寿命可达3倍，具有良好的应用价值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，由高压固态锂电池组、常压锂离子电容器组、即时电压检测模块、具有限流控制的DC-DC模块构成，所述高压固态锂电池组的正负极按照极性对应连接于具有限流控制DC-DC模块的输入端，具有限流控制DC-DC模块的输出端按照正负极性对应连接于常压锂离子电容器组，并作为整个组合电源的正负极，对无人机提供能量输出，即时电压检测模块连接于高压固态电池组的正负极，其输出端连接于无人机飞控中心。
在上述的一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，所述高压固态锂电池组由n个串联m个并联的固态锂电池单体通过串并联方式组成，电池组内可设有电池保护板或电池管理系统来实现对电池组内单体的监测及均衡保护，固态锂电池组的总电压为n*Ub，其中Ub为各单体的电压，n≥1，m≥1。
在上述的一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，所述常压锂离子电容器组由x个串联y个并联的锂离子电容器单体通过串并联组成，锂离子电容器组内可设有保护板或锂离子电容器管理系统来实现对锂离子电容器组内单体的监测及均衡保护，锂离子电容器组的总电压为x*Uc，其中Uc为各单体的电压，x≥1，y≥1。
在上述的一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，所述固态锂电池组的总电压为n*Ub高于所述锂离子电容器组的总电压x*Uc。
在上述的一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，所述具有限流控制DC-DC模块为全隔离降压模块，具有降压限流功能，将高压固态锂电池组的能量由高压低电流状态调制为锂离子电容器组的低压大电流模式，实现对无人机的大电流输入。
在上述的一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，所述即时电压检测模块基于电阻分压原理所设计，实时采集固态锂电池组电压，及时传输至无人机飞控中心。
本发明所具有的优点：本发明专利通过采用对固态锂电池进行增压限流调控，并辅以高能量密度锂离子电容器能量桶，设计适用于无人机的固态锂电池电源系统，确保了高能量密度的固态锂电池的低电流运行条件下的高功率输出特性，实现了更高能量密度的固态锂电池在无人机中的长续航长寿命应用，其续航可达传统液态锂电系统的1.8-2.5倍，寿命可达3倍，具有良好的经济效益和社会价值。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
具体实施方式
下面结合图1 对本发明进行详细说明：
首先，将n个串联m个并联的固态锂电池单体通过串并联方式组成高压固态锂电池组，高压固态锂电池组内可设有电池保护板或电池管理系统，实现电池组内单体的监测及均衡保护，固态锂电池组的总电压为n*Ub，其中Ub为各单体的电压，n≥1，m≥1。
其次，将x个串联y个并联的锂离子电容器单体通过串并联方式组成常压锂离子电容器组，常压锂离子电容器组内可设有保护板或锂离子电容器管理系统，实现锂离子电容器组内单体的监测及均衡保护，锂离子电容器组的总电压为x*Uc，其中Uc为各单体的电压，x≥1，y≥1。
最后，按照图一中的连接方式依次将高压固态锂电池组、即时电压检测模块、具有限流控制的DC-DC模块、常压锂离子电容器组连接构成本发明所述的无人机组合电源，通过电源正极、电源负极、Ut与无人机相连，为无人机提供充足的能量。
Claims (6)
1.一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：由高压固态锂电池组、常压锂离子电容器组、即时电压检测模块、具有限流控制的DC-DC模块构成，所述高压固态锂电池组的正负极按照极性对应连接于具有限流控制DC-DC模块的输入端，具有限流控制DC-DC模块的输出端按照正负极性对应连接于常压锂离子电容器组，并作为整个组合电源的正负极，对无人机提供能量输出，即时电压检测模块连接于高压固态电池组的正负极，其输出端连接于无人机飞控中心。
2.按权利要求1所述的长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：所述高压固态锂电池组由n个串联m个并联的固态锂电池单体通过串并联方式组成，电池组内可设有电池保护板或电池管理系统来实现对电池组内单体的监测及均衡保护，固态锂电池组的总电压为n*Ub，其中Ub为各单体的电压，n≥1，m≥1。
3.按权利要求1所述的长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：所述常压锂离子电容器组由x个串联y个并联的锂离子电容器单体通过串并联组成，锂离子电容器组内可设有保护板或锂离子电容器管理系统来实现对锂离子电容器组内单体的监测及均衡保护，锂离子电容器组的总电压为x*Uc，其中Uc为各单体的电压，x≥1，y≥1。
4.按权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：所述固态锂电池组的总电压为n*Ub高于所述锂离子电容器组的总电压x*Uc。
5.按权利要求1所述的长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：所述具有限流控制DC-DC模块为全隔离降压模块，具有降压限流功能，将高压固态锂电池组的能量由高压低电流状态调制为锂离子电容器组的低压大电流模式，实现对无人机的大电流输入。
6.按权利要求1所述的长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源，其特征在于：所述即时电压检测模块基于电阻分压原理所设计，实时采集固态锂电池组电压，及时传输至无人机飞控中心。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107069921A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-08-18 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种长续航长寿命的高能量密度无人机组合电源 |
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2017
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