CN209305843U - 一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于无人机续航技术领域，公开了一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置，设置有多个机臂电池；每个机臂电池均通过抛撒机构卡接固定在多旋翼无人机的每个机臂上，机臂电池与机身电池并联连接，机臂电池与机身电池均与电机电连接；机臂电池与机身电池之间电连接有电子开关，电子开关与处理器电连接。本实用新型针对电动多旋翼无人机，提出在机臂上增加额外的机臂电池和抛撒机构，在飞行过程中，先使用机臂携带的电池，通过电压检测，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过处理器控制抛撒机构，将机臂电池抛下，再利用原有的机身电池继续飞行，可以有效的增加飞行时间和可搭载的重量。

Description

一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置

技术领域

本实用新型属于无人机续航技术领域，尤其涉及一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

多旋翼无人机在近年来得到了广泛的研究。其机动性强，可以定点悬停，且结构简单，操纵方便，得到了各领域的持续关注。在航拍、植保、测绘、电力巡线、短途运输以及警用军用等领域均有应用。

随着技术的不断突破，多旋翼无人机势必会承担更多更重的任务。譬如火情中，搭载灭火弹，在满足往返时间的前提下，如果可以多携带一枚灭火弹，则对扑灭火情极为有帮助；在战场上，负责侦查的无人机，如果能够多搭载一种侦查设备，则能够获取更多的战场信息。

但是多旋翼无人机的飞行时间和有效载荷的重量是一对矛盾。这是因为多旋翼无人机利用旋翼转动产生和自身重量相等的拉力，保持自身能够悬停。旋翼的效率和旋翼的直径的四次方成正比。因此，相对于直升机和固定翼飞机，多旋翼无人机工作效率较低。

同一机型，要想获得长航时，就只能搭载更小的载重；要搭载大载重，就只能降低飞行时间。这严重限制了多旋翼无人机的应用。

现有的技术方案，通常是根据应用场景，平衡设计飞行时间和有效载重，以期达到最佳的使用体验。或者是使用油机，但是这增加了机械传动装置，不利于保养和维修。

综上所述，现有技术存在的问题是：

只能根据应用场景平衡飞行时间和有效载重的关系。在消防和军用等应用场合，无法获得长航时的应急飞行任务。

本发明针对这一情况，提出在机臂增加可抛撒的额外电池。在前期飞行中，优先使用机臂电池的电量，在飞行中间和执行任务时，使用自身电池。这样可以有效的增加航时，进而增加航程，使无人机执行任务的区域和能力明显提升。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置。

本实用新型是这样实现的，一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置设置有：

多个机臂电池；

每个机臂电池均通过抛撒机构卡接固定在多旋翼无人机的每个机臂上，机臂电池与机身电池并联连接，机臂电池与机身电池均与电机电连接；

机臂电池与机身电池之间电连接有电子开关(IRF540NPBF IRF540 TO-220 100V33A)，电子开关与处理器(stm32f103)电连接。

处理器是飞行控制器，用来做无人机的综合控制的。电子开关是用来控制机身电源是否给电机供电用的。

本实用新型针对电动多旋翼无人机，提出在机臂上增加额外的机臂电池和抛撒机构，在飞行过程中，先使用机臂携带的电池，通过电压检测(通过处理器的ADC接口采集电池电压20倍分压后的电压，再换算成电池电压)，当机臂电池下降到平均每层3.7V时，通过处理器控制高扭矩舵机(RDS3218)打开抛撒机构(抛撒机构属于机械结构)，将机臂电池抛下。再利用原有的机身电池继续飞行，可以有效的增加飞行时间和可搭载的重量。

进一步，机臂电池与机身电池之间电连接有单向二极管。

本实用新型通过单向二极管可以防止机身电池对机臂电池进行充电，能够保证电池对电机供电的连续性和安全性。

进一步，多个机臂电池并联连接。

本实用新型机臂上的电池先并联在一起，再分别给电机供电的优点是可以防止某一块机臂电池出问题，而导致单一电机无法供电的情况发生。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电池抛撒工作流程原理图；

图3是本实用新型实施例提供的电池质量与悬停时间关系曲线图；

图中：1、机臂电池；2、机身电池；3、电机动力系统；4、单向二极管；5、电子开关；6、处理器。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1所示，本实用新型实施例提供的延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置包括：机臂电池1、机身电池2、电机动力系统3、单向二极管4、电子开关5、处理器6。

每个机臂电池1均通过抛撒机构卡接固定在多旋翼无人机的每个机臂上，机臂电池1与机身电池2并联连接，机臂电池1与机身电池2均与电机3电连接；机臂电池1与机身电池2之间电连接有电子开关5，电子开关5与处理器6电连接。

作为优选，机臂电池1与机身电池2之间电连接有单向二极管4。

作为优选，多个机臂电池1并联连接。

(抛撒机构属于机械结构，其中高扭矩舵机受飞行控制器控制)

如图2所示，本实用新型在飞行过程中，先使用机臂携带的机臂电池1，通过电压检测，当机臂电池1下降到平均每层3.7V时，通过处理器6控制抛撒机构，将机臂电池1抛下。再利用原有的机身电池2继续飞行，可以有效的增加飞行时间和可搭载的重量。通过单向二极管4可以防止机身电池2对机臂电池1进行充电，能够保证电池对电机3供电的连续性和安全性；

为了保证机臂电池1能够安全的同步的与电动无人机的机臂分离，在打开抛撒机构时，需要做机动动作。为了防止机臂电池1跌落时，干扰有效载荷，电动无人机采用悬停方式抛撒电池，在抛撒机构打开后，无人机同时将偏航快速转动一个角度，甩开机臂电池1，这样既可以保证每个机臂上的电池都能够脱落，而且能够保脱落的同时性，有利于电动多旋翼的姿态保持。

假设电池从1kg开始增加，利用matlab仿真出该机型的飞行时间。如图3所示，实线是不抛电池的情况下，搭载不同质量的电池，能够达成的飞行时间；虚线是按照1:1进行电池抛撒时，能够达到的飞行时间。可见在同样的初始电池质量的情况下，中途抛撒电池对提升飞行时间有明显的帮助。考虑到电机稳定工作的能力，在携带15kg电池的情况下，飞行时间增加了8min，比不抛电池增加了19％。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置，其特征在于，所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置设置有：

多个机臂电池；

每个机臂电池均通过抛撒机构卡接固定在多旋翼无人机的每个机臂上，机臂电池与机身电池并联连接，机臂电池与机身电池均与电机电连接；

机臂电池与机身电池之间电连接有电子开关，电子开关与处理器电连接。

2.如权利要求1所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置，其特征在于，机臂电池与机身电池之间电连接有单向二极管。

3.如权利要求1所述延长电动多旋翼航时的电池抛撒装置，其特征在于，多个机臂电池并联连接。