CN207450263U - 一种旋翼无人机动力系统 - Google Patents

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贾育松
罗立涛
孙振
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Abstract

本实用新型涉及无人机技术领域，针对现有油电混合动力无人机结构复杂，无冗余电源，可靠性低的问题，提供一种旋翼无人机动力系统，包括燃料动力单元和电池动力单元；所述燃料动力单元包括油箱、发动机、发电机和整流器；所述发动机与油箱相连，其输出轴与所述发电机相连；所述发电机与整流器相连；所述电池动力单元包括蓄电池和与所述蓄电池串联的截流二极管；所述整流器与所述电池动力单元并联后和所述桨电机连接。

Description

一种旋翼无人机动力系统
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种旋翼无人机动力系统。
背景技术
旋翼无人机结构较为简单，成本低廉，性能卓越，飞行控制技术较为完善，在国内外具有广阔的应用前景。目前大多数小型旋翼无人机采用锂电池为动力，这种飞行器结构简单，反应灵敏，操控便捷。
但由于锂电池容量的局限性，即单位质量锂电池所存储的能量远小于汽油等化石燃料；以及电池本身重量较大，飞行时间十分有限，正常负载情况下巡航时间不足40分钟，存在航时短、航程近的缺陷，无法满足一些特殊行业对作业无人机长航时的要求，
现有的油电混合动力旋翼无人机常应用于需要航时长、航程远的特殊场合，例如电力巡检，航空摄影测量、航拍等，极大的提升了作业效率，减少了作业成本。
但是，现有的油电混合动力无人机主要是由发动机直驱形式，或者由发动机、发电机、整流器、油门控制电路和稳压电源等组成的电源系统进行驱动桨电机；前者结构复杂，转速控制精度不高，且没有冗余电源，在动力系统出现故障时不能保证无人机的正常运行；后者构成的油电混合动力系统，存在系统复杂，能量转换效率低，重量大，环节较多易导致可靠系数下降的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有油电混合动力无人机结构复杂，无冗余电源，可靠性低的问题，提供一种旋翼无人机动力系统。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种旋翼无人机动力系统，用于驱动旋翼无人机的桨电机，其特殊之处在于，包括燃料动力单元和电池动力单元；所述燃料动力单元包括油箱、发动机、发电机和整流器；所述发动机与油箱相连，其输出轴与所述发电机相连；所述发电机与整流器相连；所述电池动力单元包括蓄电池和与所述蓄电池串联的截流二极管；所述整流器与所述电池动力单元并联后和所述桨电机连接。
进一步地，上述发电机与所述发动机同轴连接。
进一步地，上述蓄电池为锂离子电池，其饱和电压为48V。
进一步地，上述发电机为三相稀土外转子永磁发电机。
进一步地，上述油箱由树脂基复合材料制成，油箱的体积为8L，油箱中含一个液位传感器。
进一步地，上述油箱和所述发动机之间设有输油管道，所述输油管道上设有燃油滤清器和空气滤清器。
进一步地，上所述发动机为60CC航模7HP发动机。
进一步地，上述发动机设有消音器。
一种旋翼无人机，该旋翼无人机包括上述旋翼无人机动力系统。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型采用锂离子电池作为辅助供电装置，形成了具有冗余电源的油电混合动力系统，结构简单、可靠性高、功率密度大、能量转换效率高，大幅提高了无人机的续航时间和载重量。
2、本实用新型采用的发电机发出的三相交流电经过整流器整流后，直接驱动无人机的桨电机，没有其他中间环节，提高了无人机的可靠性。
3、本实用新型采用截流二极管与蓄电池串联，相对于整流器与电池直接并联后向桨电机供电，避免了对蓄电池过充的危险。
附图说明
图1是本实用新型的总体系统图；
图2是本实用新型的动力系统原理图。
图中各标号的说明如下：
1—发动机；2—发电机；3—整流器；4—截流二极管；5—蓄电池；6—桨电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
一种旋翼无人机动力系统，用于驱动旋翼无人机的桨电机6，包括燃料动力单元和电池动力单元。
燃料动力单元包括油箱、发动机1、发电机2和整流器3；油箱由树脂基复合材料制成，其体积为8L，油箱中含一个液位传感器。发动机1为60CC航模7HP发动机；发电机2为三相稀土外转子永磁发电机，
发动机1与油箱相连，油箱和发动机1之间设有输油管道，输油管道上设有燃油滤清器和空气滤清器。发动机1上设有消音器，其输出轴与发电机2同轴连接；发电机2与整流器3相连。
电池动力单元包括蓄电池5和与蓄电池5串联的截流二极管4；蓄电池5为锂离子电池，其饱和电压为48V。
整流器3与电池动力单元并联后和桨电机6相连。
本实施例的工作过程：
燃料动力单元的发动机在60～70％油门范围内工作，以转速4000～5000r/min带动发电机发出三相交流电，经过整流器3整流输出直流电。该燃料动力单元在负载0～3000W时输出直流电压在48～60V范围。
当无人机负载在0～3000W范围时，保证无人机的正常起降、悬停和飞行等动作，这时由燃料动力单元进行供电，截流二极管保证这时蓄电池不参与供电和充电。
当无人机需要做比较大负载的动作时，燃料动力单元产生的电压会跌至低于48V，这时桨电机由燃料动力单元和电池动力单元共同供电。
当燃油耗尽或其它因素导致燃料动力单元没有电压输出时，电池动力单元能够保证无人机能够安全降落。
一种旋翼无人机，该旋翼无人机包括上述旋翼无人机动力系统。

Claims (9)

1.一种旋翼无人机动力系统，用于驱动旋翼无人机的桨电机(6)，其特征在于：包括燃料动力单元和电池动力单元；
所述燃料动力单元包括油箱、发动机(1)、发电机(2)和整流器(3)；所述发动机(1)与油箱相连，其输出轴与所述发电机(2)相连；所述发电机(2)与整流器(3)相连；
所述电池动力单元包括蓄电池(5)和与所述蓄电池(5)串联的截流二极管(4)；
所述整流器(3)与所述电池动力单元并联后和所述桨电机(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述发电机(2)与所述发动机(1)同轴连接。
3.根据权利要求2所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述蓄电池(5)为锂离子电池，其饱和电压为48V。
4.根据权利要求3所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述发电机(2)为三相稀土外转子永磁发电机(2)。
5.根据权利要求4所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述油箱由树脂基复合材料制成，油箱的体积为8L，油箱中含一个液位传感器。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述油箱和所述发动机(1)之间设有输油管道，所述输油管道上设有燃油滤清器和空气滤清器。
7.根据权利要求1至5任一所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述发动机(1)为60CC航模7HP发动机。
8.根据权利要求1至5任一所述的一种旋翼无人机动力系统，其特征在于：所述发动机(1)设有消音器。
9.一种旋翼无人机，其特征在于，包括权利要求1至8任一所述的旋翼无人机动力系统。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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