CN208285273U - 无人机太阳能增程器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机太阳能增程器，包括无人机的机翼，还包括太阳能电池板、蓄电池和激光标识点，所述太阳能电池板设在机翼的顶面和底面上，所述蓄电池设在无人机的机舱内，若干个所述激光标识点设于无人机的机翼上，且与太阳能电池板的边缘相接触，所述太阳能电池板包括太阳能基板和太阳能电池片，所述太阳能电池片通过EVA粘结封装设于太阳能基板上，所述太阳能基板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼上；胶结构自身重量轻，不会增加无人机的重量，又可以牢固的连接太阳能电池板和无人机。本实用新型既可以利用太阳能发电，又可以利用激光发电，且重量轻，可以实现对无人机进行定位和识别，相对单一太阳能充电续航时间长。

Description

无人机太阳能增程器

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机太阳能增程器。

背景技术

无人机作为一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机，与载人飞机相比，造价低、使用方便，可以去到比较危险或人员到达不了的地方进行探测作业。广泛应用于空中的侦察、输电线路的检测以及深山老林的探测。

普通的无人机因电池的续航能力有限，续航时间相对较短，而以太阳光能作为能源的无人机可以弥补这些不足，续航时间相对较长。白天，太阳能无人机依靠太阳电池的光生伏特效应，为动力系统、航空电子设备及任务载荷提供能量，同时将多余的能量储存在蓄电池中。夜晚，它再通过蓄电池的电能持续飞行。和传统以化学燃料为能源的飞机相比，太阳能无人机还有不污染大气的优势，是真正的绿色环保飞行器。

由于太阳光的间歇性，限制了太阳能动力无人机的续航时间。如果要满足无人机的较长续航时间，需要在无人机上安装较多的太阳能电池板以及较大的储能设备，这些硬件设备减少了无人机的有效载荷，减少无人机的续航时间；而且阴雨天时，太阳光能无法满足太阳能电池板充电的条件，无人机的续航时间受限。

为了解决上述问题，提出了一种太阳能和激光均作为光源对太阳能电池板进行充电的结构，且激光的照射时间和角度可人为控制，满足对太阳能电池板的充电需求，从而能大大减少无人机上的储能设备，相应的，无人机的有效载荷将增加，无疑将增加无人机的续航时间。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种既可以利用太阳能发电，又可以利用激光发电的，且重量轻的无人机太阳能增程器，而且可以实现对无人机进行定位识别，相对单一太阳能充电续航时间长，以解决现有技术中的问题。

本实用新型的一种无人机太阳能增程器，包括无人机的机翼，还包括太阳能电池板、MPPT控制器、升降压型DC/DC转换器、充电控制器、微处理器、蓄电池监视器、蓄电池和激光标识点，

所述MPPT控制器与太阳能电池板电连接，用于将太阳光能转化为电能，及实时监测太阳能电池板的发电电压，使所述太阳能电池板以最大功率输出电源；

所述升降压型DC/DC转换器，与所述MPPT控制器电连接，用于将所述MPPT控制器输出的不稳定的电压转换为稳定的电压输出；

所述充电控制器的输入端与所述升降压型DC/DC转换器电连接，输出端与蓄电池电连接，用于为无人机充电；

所述蓄电池监视器与所述无人机的蓄电池电连接，用于检测所述蓄电池的电压和电流；

所述微处理器与充电控制器和蓄电池监视器电连接，用于接收蓄电池监视器发送的电压电流状态参数，接收充电控制器反馈的充电状态参数，控制充电控制器的开启/停止充电；

所述太阳能电池板设在机翼的顶面和底面上，所述蓄电池设在无人机的机舱内，若干个所述激光标识点设于无人机的机翼上，且与太阳能电池板的边缘相接触，所述太阳能电池板包括太阳能基板和太阳能电池片，所述太阳能电池片通过EVA粘结封装设于太阳能基板上，所述太阳能基板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼上；胶结构自身重量轻，不会增加无人机的重量，又可以牢固的连接太阳能电池板和无人机。

优选的，所述太阳能电池板包括第一太阳能电池板和第二太阳能电池板，所述第一太阳能电池板和第二太阳能电池板分别设于无人机的机翼的顶面和底面上，所述第一太阳能电池板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼的顶面，所述第二太阳能电池板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼的底面，且第一太阳能电池板和第二太阳能电池板的面积均小于无人机的机翼的面积。

优选的，所述第一太阳能电池板和第二太阳能电池板之间设有拼缝，所述拼缝为软连接线，且与机翼的后象限相贴合，便于第一太阳能电池板和第二太阳能电池板的安装。

优选的，所述太阳能基板采用树脂基板，是轻型基板，可以在满足太阳能或激光充电需求的前提下最大限度的减轻无人机的重量。

优选的，所述太阳能电池片采用单晶硅太阳能电池片，均可以接收太阳光和激光，并将其转换成电能。

优选的，所述激光标识点采用反射带，所述反射带粘结固定在机翼上，激光发射源发出激光照射反射带，可以实现对无人机的定位。

优选的，所述激光标识点的数量为大于等于10个，通过在不同无人机上设有不同数量的激光标识点来完成无人机的识别。

优选的，所述微处理器的输出端还电连接声光报警器，微处理器用于将接收的蓄电池监视器的电压和电流值与其内部预设的电压和电流值进行对比，小于预设的电压和电流最小值时，控制声光报警器进行声光报警。

优选的，所述声光报警器固定设于无人机的机舱外侧，所述声光报警器由红灯、绿灯和扬声器构成，且红灯、绿灯和扬声器均与微处理器的输出端电性连接。

采用以上的结构，使本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型通过所述第一太阳能电池板和第二太阳能电池板分别设于无人机的机翼的顶面和底面上，既可以在白天利用太阳能发电，又可以在晚上或阴雨天利用激光发电，在相同蓄电池容量的情况下，相对于单一太阳能充电续航的时间更长，同时还可以实现高于或低于无人机的激光发射源对其进行充电的技术效果；所述太阳能基板采用树脂基板，以及第一太阳能电池板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼的顶面，第二太阳能电池板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼的底面，实现了减轻无人机上发电设备的重量；激光标识点采用反射带，激光发射源发出激光照射反射带，可以实现对无人机的定位；不同无人机上设有不同数量的激光标识点来完成无人机的识别。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中机翼的剖视图；

图3是本实用新型太阳能电池板的结构示意图；

图4是本实用新型的工作原理框图。

图中，1、太阳能电池板；2、机翼；3、激光标识点；4、拼缝；5、第一太阳能电池板；6、第二太阳能电池板；7、顶面；8、底面；9、机舱。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。

所描述的实施例仅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的前提下所得到的所有其他实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介简介相连，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意义。

如图1-4所示：一种无人机太阳能增程器，包括无人机的机翼2、太阳能电池板1、MPPT控制器、升降压型DC/DC转换器、充电控制器、微处理器、蓄电池监视器、蓄电池和激光标识点，

所述MPPT控制器与太阳能电池板1电连接，用于将太阳光能转化为电能，及实时监测太阳能电池板1的发电电压，使所述太阳能电池板1 以最大功率输出电源；

所述升降压型DC/DC转换器，与所述MPPT控制器电连接，用于将所述MPPT控制器输出的不稳定的电压转换为稳定的电压输出；

所述充电控制器的输入端与所述升降压型DC/DC转换器电连接，输出端与蓄电池电连接，用于为无人机充电；

所述蓄电池监视器与所述无人机的蓄电池电连接，用于检测所述蓄电池的电压和电流；

所述微处理器与充电控制器和蓄电池监视器电连接，用于接收蓄电池监视器发送的电压电流状态参数，接收充电控制器反馈的充电状态参数，控制充电控制器的开启/停止充电；

所述太阳能电池板1设在机翼2的顶面7和底面8上，所述MPPT 控制器、升降压型DC/DC转换器、充电控制器、微处理器、蓄电池监视器和蓄电池均设在无人机的机舱9内，若干个所述激光标识点3设于无人机的机翼2上，且与太阳能电池板1的边缘相接触，所述太阳能电池板1包括太阳能基板和太阳能电池片，所述太阳能电池片通过EVA粘结封装设于太阳能基板上，所述太阳能基板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼2上；胶结构自身重量轻，不会增加无人机的重量，又可以牢固的连接太阳能电池板和无人机；所述太阳能基板采用树脂基板，是轻型基板，可以在满足太阳能或激光充电需求的前提下最大限度的减轻无人机的重量；所述太阳能电池片采用单晶硅太阳能电池片，可以接收太阳光和激光，并将其转换成电能；所述太阳能电池板1包括第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6，所述第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6分别设于无人机的机翼2的顶面7和底面8上，白天且晴天时主要利用太阳光能照射设于机翼2的顶面7上的第一太阳能电池板5，依靠太阳能电池片的光生伏特效应，将太阳光能转化成电能，为无人机提供能量，同时将多余的能量储存在蓄电池中；夜晚，无人机再通过蓄电池的电能持续飞行；当连续阴雨天或夜晚蓄电池电量低时，太阳光能无法满足太阳能电池板充电的条件，若无人机工作位置高于激光发射源，此时利用激光照射设于机翼2的底面8上的第二太阳能电池板6，依靠太阳能电池片的光生伏特效应，将激光转化成电能，为无人机提供能量，同时将多余的能量储存在蓄电池中；若无人机工作位置低于激光发射源，此时利用激光照射设于机翼2的顶面7上的第一太阳能电池板5，依靠太阳能电池片的光生伏特效应，将激光转化成电能，为无人机提供能量，同时将多余的能量储存在蓄电池中；无人机既可以在白天且晴天时利用太阳能发电完成续航，又可以在夜晚蓄电池电量低或连续阴雨天时利用激光发电完成续航，且相对于单一太阳能充电续航的时间更长，同时还可以实现高于或低于无人机的激光发射源对其进行充电的效果；所述第一太阳能电池板5通过胶结构粘结固定在无人机的机翼2的顶面7，所述第二太阳能电池板6通过胶结构粘结固定在无人机的机翼2的底面8，且第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6的面积均小于无人机的机翼2的面积，所述胶结构采用3M胶，既可以牢固粘连接太阳能电池板1 与机翼2，又可以减轻发电设备的重量；所述第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6之间设有拼缝，所述拼缝为软连接线，且与机翼2的后象限相贴合，便于第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6的安装；若干个所述激光标识点3设于无人机的机翼2上，且与太阳能电池板1 的边缘相接触，所述激光标识点3采用反射带，所述反射带粘结固定在机翼2上，反射带的数量为10个，机翼2与第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6的四个角的边缘相接触的位置均设有1个反射带，第一太阳能电池板5和第二太阳能电池板6远离拼缝4的侧边的中间处各设有1个反射带；激光发射源发出激光照射反射带，可以实现对无人机的定位；所述激光标识点3的数量为大于等于10个，不同无人机上设有的激光标识点3不同，用户可以根据不同数量的激光标识点3来识别出不同的无人机；所述微处理器的输出端还电连接声光报警器，微处理器用于将接收的蓄电池监视器的电压和电流值与其内部预设的电压和电流值进行对比，小于预设的电压和电流最小值时，控制声光报警器进行声光报警；预设的电压和电流最小值，一般为蓄电池充满状态时的电压和电流最大值的20％；所述声光报警器固定设于无人机的机舱9外侧，所述声光报警器由红灯、绿灯和扬声器构成，且红灯、绿灯和扬声器均与微处理器的输出端电性连接。

工作原理：所述太阳能电池片采用单晶硅太阳能电池片，可以接收太阳光和激光，并将其转换成电能；太阳能电池片是一种由于光生伏特效应而将太阳光能或激光直接转化成电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光或激光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳或激光的光能变成电能，产生电流。太阳光或激光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向P区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流，这是光电效应太阳能电池片的工作原理。

无人机在白天的时候采用太阳光能对设于机翼2的顶面7的第一太阳能电池板5进行发电，所述MPPT控制器与太阳能电池板1电连接，用于将太阳光能转化为电能，及实时监测太阳能电池板1的发电电压，使所述太阳能电池板1以最大功率输出电源；

所述升降压型DC/DC转换器，与所述MPPT控制器电连接，用于将所述MPPT控制器输出的不稳定的电压转换为稳定的电压输出；

所述充电控制器的输入端与所述升降压型DC/DC转换器电连接，输出端与蓄电池电连接，用于为无人机充电，一部分为无人机提供能量，多余的能量由蓄电池进行存储，为无人机在夜晚或阴雨天的时候提供能量；

所述蓄电池监视器与所述无人机的蓄电池电连接，用于检测所述蓄电池的电压和电流；

所述微处理器与充电控制器和蓄电池监视器电连接，用于接收蓄电池监视器发送的电压电流等状态参数，接收充电控制器反馈的充电状态参数，控制充电控制器的开启/停止充电；

所述微处理器的输出端还电连接声光报警器，微处理器用于将接收的蓄电池监视器的电压和电流值与其内部预设的电压和电流值进行对比，小于预设的电压和电流最小值时，控制声光报警器进行声光报警。

在无人机的机舱9外侧固定设有声光报警器，声光报警器由红灯、绿灯和扬声器构成，且红灯、绿灯和扬声器均与微处理器的输出端电性连接，当蓄电池监视器检测到的蓄电池的电压和电流值与微处理器预设的电压和电流值对比，小于预设的电压和电流最小值时，由微处理器控制声光报警器的扬声器发出警报声音，同时控制红灯闪烁，用以提醒地面的工作人员，此时工作人员开启激光发射源，对太阳能电池板1进行充电。

激光发射源包括激光器、发射端的蓄电池或电网，主要通过激光器将电网或发射端的蓄电池中的电能转换成激光发射出去，而在无人机的太阳能电池板一端，太阳能电池板在激光的高光照强度下将激光转化成电能；如何对无人机定位后进行充电不是本实用新型所要解决的是技术问题，因此不做赘述。

当阴雨天或夜晚，且蓄电池监视器检测到的蓄电池的电压和电流值与微处理器预设的电压和电流值对比，小于预设的电压和电流最小值，微处理器控制声光报警器的扬声器发出警报声音，红灯闪烁时，工作人员开启激光发射源，此时如果无人机飞行的高度高于激光发射源，激光发射源中的激光器将电网或发射端的蓄电池中的电能转换成激光发射出去，发射出去的激光首先通过无人机的机翼2的底面8上的反射带完成对无人机的定位和识别，反射带类似于高速公路上的反射带，只要有光能照射，就可以对光进行反射，通过肉眼可以辨识反射带的数量，来完成对无人机的识别，反射带将激光光线平行反射回地面的激光发射源，完成对无人机的定位，然后激光发射源根据由反射带反射回的激光方向为基础追随无人机的机翼2底面8上的第二太阳能电池板6，所述MPPT 控制器与太阳能电池板1电连接，用于将激光转化为电能，及实时监测太阳能电池板1的发电电压，使所述太阳能电池板1以最大功率输出电源；所述升降压型DC/DC转换器，与所述MPPT控制器电连接，用于将所述MPPT控制器输出的不稳定的电压转换为稳定的电压输出；所述充电控制器的输入端与所述升降压型DC/DC转换器电连接，输出端与蓄电池电连接，用于为无人机充电，一部分为无人机提供能量，多余的能量由蓄电池进行存储；达到增加无人机航程的技术效果；当蓄电池监视器检测到的蓄电池的电压和电流值高于预设的电压和电流最小值时，微处理器控制扬声器停止警报，红灯停止闪烁，直至蓄电池监视器检测到的蓄电池的电压和电流值等于预设的电压和电流最大值时，微处理器控制电连接的充电控制器停止充电，绿灯开始闪烁，此时工作人员可以关闭激光发射源，停止充电；当扬声器再次响起以及红灯再次闪烁时，继续开启激光发射源，完成上述工作。由于白天采用太阳光能对太阳能电池板1 进行发电续航，无需利用激光发射源，在达到续航技术效果的同时，可以节约激光光源的利用。

当阴雨天或夜晚，且蓄电池监视器检测到的蓄电池的电压和电流值与微处理器预设的电压和电流值对比，小于预设的电压和电流最小值，微处理器控制声光报警器的扬声器发出警报声音，红灯闪烁时，工作人员开启激光发射源，此时如果无人机飞行的高度低于激光发射源，且无法将激光发射源设置于无人机的下方完成发电时，尤其是当无人机在山涧下方或高原的下方执行飞行任务，激光发射源设于山涧顶部或高原顶部，或者无人机在海面上执行飞行任务，激光发射源设于高于无人机的移动设备内时，主要利用设于机翼2顶面7的第一太阳能电池板5完成发电；工作原理与利用激光对设于机翼2底面8的第二太阳能电池板6 进行发电相同，具体工作过程也相同，主要区别仅在于发电的太阳能电池板位置不同。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种无人机太阳能增程器，包括无人机的机翼(2)，其特征在于：还包括太阳能电池板(1)、MPPT控制器、升降压型DC/DC转换器、充电控制器、微处理器、蓄电池监视器、蓄电池和激光标识点(3)，

所述MPPT控制器与太阳能电池板(1)电连接，用于将太阳光能转化为电能，及实时监测太阳能电池板(1)的发电电压，使所述太阳能电池板(1)以最大功率输出电源；

所述升降压型DC/DC转换器，与所述MPPT控制器电连接，用于将所述MPPT控制器输出的不稳定的电压转换为稳定的电压输出；

所述充电控制器的输入端与所述升降压型DC/DC转换器电连接，输出端与蓄电池电连接，用于为无人机充电；

所述蓄电池监视器与所述无人机的蓄电池电连接，用于检测所述蓄电池的电压和电流；

所述微处理器与充电控制器和蓄电池监视器电连接，用于接收蓄电池监视器发送的电压电流状态参数，接收充电控制器反馈的充电状态参数，控制充电控制器的开启/停止充电；

所述太阳能电池板(1)设在机翼(2)的顶面(7)和底面(8)上，所述蓄电池设在无人机的机舱(9)内，若干个所述激光标识点(3)设于无人机的机翼(2)上，且与太阳能电池板(1)的边缘相接触，所述太阳能电池板(1)包括太阳能基板和太阳能电池片，所述太阳能电池片通过EVA粘结封装设于太阳能基板上，所述太阳能基板通过胶结构粘结固定在无人机的机翼(2)上。

2.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述太阳能电池板(1)包括第一太阳能电池板(5)和第二太阳能电池板(6)，所述第一太阳能电池板(5)和第二太阳能电池板(6)分别设于无人机的机翼(2)的顶面(7)和底面(8)上，所述第一太阳能电池板(5) 通过胶结构粘结固定在无人机的机翼(2)的顶面(7)，所述第二太阳能电池板(6)通过胶结构粘结固定在无人机的机翼(2)的底面(8)，且第一太阳能电池板(5)和第二太阳能电池板(6)的面积均小于无人机的机翼(2)的面积。

3.根据权利要求2所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述第一太阳能电池板(5)和第二太阳能电池板(6)之间设有拼缝(4)，所述拼缝(4)为软连接线，且与机翼(2)的后象限相贴合。

4.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述太阳能基板采用树脂基板。

5.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述太阳能电池片采用单晶硅太阳能电池片。

6.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述激光标识点(3)采用反射带，所述反射带粘结固定在机翼(2)上。

7.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述激光标识点(3)的数量为大于等于10个。

8.根据权利要求1所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述微处理器的输出端还电连接声光报警器，微处理器用于将接收的蓄电池监视器的电压和电流值与其内部预设的电压和电流值进行对比，小于预设的电压和电流最小值时，控制声光报警器进行声光报警。

9.根据权利要求8所述的无人机太阳能增程器，其特征在于：所述声光报警器固定设于无人机的机舱(9)外侧，所述声光报警器由红灯、绿灯和扬声器构成，且红灯、绿灯和扬声器均与微处理器的输出端电性连接。