CN210490540U - 一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统。包括两个电路源，两个电路源连接切换电路模块，由切换电路比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，所述的切换电路模块连接电流电压检测模块，所述的电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源；无人机上还设置传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。本实用新型能够采集多个机载电源工作状态数据传到地面供操作人员提前决策防止事故的发生。

Description

一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统。

背景技术

近年来，无人机在民用领域的使用越来越广泛，特别是在地图测绘、地质勘测、灾害监测、气象探测、空中交通管制、边境巡逻监控、通信中继、应急通信等领域。但是多旋翼无人机一般是靠机载电池提供电力，在现有技术下无法长时间在空中停留，于是系留式无人机方案就应运而生。

系留式无人机一般是由地面的柴汽油发电机、升压电源、收放线机和空中的机载电源降压模块、无人机组成，由线缆为无人机提供电力，从而可以长时间停留在空中执行任务。作为系留式无人机空中动力供应的关键设备，目前的方案一般是如图1所示：机载电源有两个电力源，一路是高低压变换模块把来自地面设备的高压电转换成的供无人机使用的低压电，另一路是锂电池的低压电，二者通过切换电路比较输出电压相对较高的那一路；正常使用时由于锂电池电压低于高低压变换模块产生的低压电，所以这时无人机是由地面设备供电；当高低压变换模块或者地面设备、线缆有故障时，锂电池电压高于高低压变换模块产生的低压电，这时由无人机锂电池供电，以确保无人机能安全降落。

这种电源提供了一定的安全性，比较适合一般应用，而对于系留式无人机特别是大载重系留式无人机这种安全性能要求非常高的应用显得不是十分可靠。系留式无人机在工作时电流非常大，发热量也很大，更易出现故障。如果低压输出接口或者切换电路出现故障，如接口接触不良发热导致焊锡熔化，将直接导致飞机坠毁甚至伤及地面操作人员，可能造成重大人员财产损失；如果工作过程中锂电池电量过低，不足以保证无人机正常降落，也会形成潜在风险；而且飞行中电源的工作状态地面人员无法掌握，很难预防事故的发生。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种高可靠性系留式无人机机载电源，能够在低压输出接口或切换电路出现故障时仍然为无人机供电，能够采集多个机载电源工作状态数据传到地面供操作人员提前决策防止事故的发生。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于包括两个电路源，一路是来自地面设备的高压电，该高压电连接高低压变换模块，另一路是无人机机载电源，两个电路源连接切换电路模块，由切换电路比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，所述的切换电路模块连接电流电压检测模块，所述的电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源；

无人机上还设置传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。

所述的传感器为高度传感器和温度传感器。

所述的切换电路模块为OR-ing切换电路。

本实用新型单片机通过电压电流检测电路和各种传感器监测机载电源的工作状态，把测试数据通过无线收发模块发射到地面，用带无线接收模块的电脑把检测到的数据显示出来，当采集的数据超过设置值时告警，供操作人员决策；同时在检测到低压输出接口输出的电压小于一定值或者电流为零时单片机控制把电池切换到低压输出备用接口，确保绝对安全。

本实用新型的机载电源不仅具有一般系留式无人机机载电源的所有功能，还提供了数据采集、实时检测的功能，使地面操作人员可以全面了解机载电源工作状态，对可能的危险提前做出反应，赢得宝贵的处理时间，而且还对类似 OR-ing切换电路故障或者低压输出接口损坏之类的极端故障提供了另外一层保护，大大提高了安全系数。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图2所示的，一种高可靠性系留式无人机机载电源，包括两个电力源，一路是来自地面设备的高压电，该高压电连接高低压变换模块，另一路是无人机机载锂电池，两个电力源连接OR-ing切换电路模块，由OR-ing切换电路模块比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，OR-ing切换电路模块连接电流电压检测模块，电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源。

无人机上还设置高度传感器和温度传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。

本实用新型增加低压输出备用接口，用单片机监测低压输出接口的状态，当OR-ing切换电路或者低压输出接口失效时启用低压输出备用接口为无人机提供动力，为无人机提供了另外一层保护，大大提高了安全系数。

本实用新型的工作过程如下：插上电池以后单片机就自检开始工作，记录当时高度值，关闭低压输出备用接口的保护功能。当来自地面设备的高压电通过系留缆输入到机载电源高压输入端口以后，由高低压变换电路产生无人机工作所需要的低压直流电，这个电压高于锂电池电压，所以OR-ing切换电路把低压输出接口和高低压变换电路输出端相连，无人机依靠高低压变换电路产生的电力工作。在无人机飞行过程中，单片机通过电压电流检测电路和温度、高度传感器采集各个关键控制点的电压电流信息和高低压变换电路、OR-ing切换电路、低压输出接口等关键部位的温度信息，并通过无线收发模块传递给地面的带接收模块的电脑，操作人员通过电脑实时监测。

同时单片机通过高度传感器和电压输出接口的输出电流大小判断无人机是否处于飞行状态，如果是飞行状态，则打开低压输出备用接口的保护功能：单片机实时检测低压输出接口输出的电压、电流，当OR-ing切换电路故障或者低压输出接口损坏使无人机将要失去动力时，一旦检测到低压输出接口的电压小于一定值或者输出电流小于一定值，单片机自动迅速地把锂电池切换到低压输出备用接口，并通过无线收发模块向地面操作人员告警，紧急降落，避免事故的发生。

本实用新型的机载电源不仅具有一般系留式无人机机载电源的所有功能，还提供了数据采集、实时检测的功能，使地面操作人员可以全面了解机载电源工作状态，对可能的危险提前做出反应，赢得宝贵的处理时间，而且还对类似 OR-ing切换电路故障或者低压输出接口损坏之类的极端故障提供了另外一层保护，大大提高了安全系数。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于包括两个电路源，一路是来自地面设备的高压电，该高压电连接高低压变换模块，另一路是无人机机载电源，两个电路源连接切换电路模块，由切换电路比较输出电压相对较高的那一路输出至输出接口，所述的输出接口包括低压输出接口和低压备用输出接口，所述的切换电路模块连接电流电压检测模块，所述的电流电压检测模块连接单片机，所述的单片机根据电流电压检测模块反馈的数据切换选择低压输出接口或低压备用输出接口，所述的单片机连接辅助电源；

无人机上还设置传感器，所述的单片机分别连接传感器和无线收发模块，所述的无线收发模块连接地面控制端，传感器和电流电压检测模块监测到的数据经单片机传送至地面控制端。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的传感器为高度传感器和温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的切换电路模块为OR-ing切换电路。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的机载电源为锂电池。

5.根据权利要求4所述的一种高可靠性系留式无人机机载电源控制系统，其特征在于所述的地面控制端包括电脑端或手机端。

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