CN216581046U - 一种多电源分立供电的复合翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多电源分立供电的复合翼无人机，属于无人机设备技术领域。该复合翼无人机，采用多个电源模块进行分立供电，包括：垂起电源，其电性连接用以产生垂起推力的垂直动力单元进行供电；平飞电源，其电性连接用以产生平飞推力的平飞动力单元进行供电；飞控电源，其电性连接该复合翼无人机装配的飞行控制系统进行供电；该复合翼无人机内所有的用电模块共接负极端，实现各模块的高效率供电和良好控制。

Description

一种多电源分立供电的复合翼无人机

技术领域

本实用新型公开了一种多电源分立供电的复合翼无人机，属于无人机设备技术领域。

背景技术

无人机是能执行多种低空任务的无人驾驶飞行器，通过挂载光学相机、环境传感器等精密测量设备实现航拍、测绘、应急救援、环境巡检等广泛应用。申请人此前公开了一种组件化的复合翼无人机（2020212572731），包括一个机身主体、两个外翼面、两套垂直动力组件以及一套尾翼组件。复合翼无人机采用垂直动力单元构成旋翼结构，用以产生垂起推力；采用具有气动升力的翼面结构结合平飞动力单元，用以产生平飞推力，并在满足一定飞行速度的条件下由翼面产生维持稳定飞行的升力。通过装配飞行控制系统，进行旋翼模式和固定翼模式的自主稳定飞行以及两种飞行模式的切换控制；通过搭配不同的挂载终端实现不同功能的低空作业。

利用无刷电机连接螺旋桨作为动力单元，以可充电池进行供能，安全、环保并且性能优越，易于满足复合翼无人机复杂的飞行控制。

而电池的效能对无人机的飞行性能起着关键作用。无人机电池有多种类型，主要性能包括额定容量、额定电压、充放电倍率、阻抗、寿命和自放电率等。现有技术中，电动无人机多采用单组电池供电，对电机、飞控等不同器件通过电源管理芯片来进行分配；或部分无人机（如大载重的植保无人机等）采用两组或以上的同型号电池进行并联供电，通过增加供电量以增加续航；也有无人机通过设立备用电池解决断电故障。

对于复合翼无人机，由于不同的飞行模式其电性能显著差异，起降、悬停或平飞失速进行旋翼飞行自救等阶段采用旋翼模式时需要较大的输出功率，则要避免电流过载；而固定翼模式则需要大容量电池进行超长时间稳定供电以增加续航。单一电池供电并不能充分发挥复合翼无人机的飞行效率。此外，飞控系统和负载所需供电条件也与飞行动力供电不同。因此，可靠高效的复合翼无人机供电方案有待开发。

发明内容

为了克服以上技术问题，本实用新型公开了一种多电源分立供电的复合翼无人机。所采用的技术方案是：

一种多电源分立供电的复合翼无人机，采用多个电源模块进行分立供电，包括：垂起电源，其电性连接用以产生垂起推力的垂直动力单元进行供电；平飞电源，其电性连接用以产生平飞推力的平飞动力单元进行供电；飞控电源，其电性连接该复合翼无人机装配的飞行控制系统进行供电；该复合翼无人机内所有的用电模块共接负极端。

进一步的，所述的垂起电源，其为采用高放电倍率的软包磷酸铁锂电池电芯或软包聚合物锂电池电芯的电池包。

进一步的，所述的平飞电源，其为采用多个圆柱形聚合物锂电池电芯构成的大容量可充电池包。

进一步的，所述的圆柱形聚合物锂电池电芯为18650电芯。

进一步的，该复合翼无人机其具有机身主体以及由机身主体向两侧延伸的机翼，机身主体的中部设置为所述平飞电源的电池仓；两机翼靠近机身主体的内侧部分为中空并设置为所述的垂起电源电池仓；所述垂起电源采用两块相同的软包电池构成；使用时所述的两块软包电池分别对称放置于两个所述的垂起电源电池仓中。

进一步的，所述的两块软包电池通过该复合翼无人机内部设置的接线形成并联后再与所述垂直动力单元电性连接进行供电。

进一步的，所述的飞控电源，其固定设置于所述复合翼无人机内。

进一步的，所述飞控电源，其通过一充电管理模块与所述的平飞电源的接线端连接，当所述平飞电源接入使用时，由所述平飞电源对所述飞控电源进行充电使所述飞控电源始终保持电量。

进一步的，还设有挂载电源，其对该复合翼无人机所装配的挂载终端进行供电。

进一步的，所述挂载电源，其与所述的挂载终端设置于该复合翼无人机的同一位置。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）通过分立的电源设计，在不同的飞行状态下采用使用不同的适配电源，充分发挥不同类型电池的优势，提高效能的同时有效保障电池使用寿命；

（2）该方案降低了供电的要求，因而对平飞动力可采用技术成熟的标准电芯，提供更稳定、更大容量的供电条件的同时，大大降低电池成本；

（3）多电源的设计为机身结构的充分利用提供可能，机翼空间适于安装小电量、高放电倍率的软包锂电池；且机翼部位的散热极佳，而采用磷酸铁锂软包电池能够具有极佳的高温性能，该方案尤其适于旋翼模式的大电流输出；

（4）分立电源的设计降低整机断电风险，保障飞行安全；整机共地，各模块分立供电时保证飞控对各模块的统一控制；

（5）在无人机内置独立飞控供电电源，供电稳定同时排除了动力电源可能导致的高压对飞控系统的损害；且当发生动力电源断电故障时仍可维持飞控系统工作，继续记录日志及保障通讯，有助于挽回损失；

（6）挂载独立供电避免了采用动力供电时受飞行状态波动导致的供电不稳定，避免采用高成本的电源管理模块。

附图说明

附图1为本实用新型中所述的多电源分立供电的复合翼无人机的结构示意图，其中，机身主体中设置所述的平飞电源电池仓，机翼内侧设置垂起电源电池仓；

附图2为本实用新型所述的多电源分立供电的复合翼无人机中各电性模块的连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步说明：

如附图1中所示，采用多电源分立供电的复合翼无人机，其为“4+1”结构，即，由4组无刷电机作为垂起电机驱动螺旋桨作为垂起动力单元构成4旋翼结构提供垂起推力；采用1组无刷电机作为尾推的平飞电机提供平飞推力。

该机具有机身主体以及由机身主体向两侧延伸的机翼，垂起动力单元设置于机翼上；机翼外侧翼面可拆出，便于收纳；而两机翼靠近机身主体的内侧部分为中空，利用该空间设置为扁平的电池仓，适于作为垂起电池仓，通过外侧翼面的拆装可放入电池，机翼的电池仓位置对应可设置散热组件或结构。而机身主体的中部空间同样设置为电池仓，该位置适于放置尺寸较大且重量较大的大容量电池，作为平飞电池仓。而中间位置的重量集中对无人机的飞行稳定性有较佳的保障。各电池仓接出电源接线端。

如附图2中所示，该无人机采用多个电源模块进行分立供电，包括：对垂直动力单元进行供电的垂起电源，对平飞动力单元进行供电的平飞电源，对飞行控制系统进行供电的飞控电源以及对所装配的挂载终端进行供电的挂载电源。

垂起电源连接对垂起电机进行控速的电调进行动力供电；平飞电源连接对平飞电机进行控速的电调进行动力供电。

飞控电源对飞行控制系统进行供电，所有的用电模块共接负极端；飞行控制系统对各电调以及挂载终端接出控制信号线实现控制输出。

垂起电源采用两块相同的高放电倍率的磷酸铁锂电池电芯或聚合物锂电池电芯的软包电池，优选6Sd的磷酸铁锂电池。使用时两块软包电池分别对称放置于两个机翼的电池仓中。两块软包电池通过无人机内部设置的接线形成并联后再与电调连接进行供电。

平飞电源采用多个18650标准电芯的圆柱形聚合物锂电池电芯构成的大容量6S电池。使用时平飞电源放置于机身主体的电池仓。

飞控电源选用3S聚合物锂电，固定设置于复合翼无人机内，飞控电源通过一充电管理模块与平飞电源的接线端连接，当平飞电源接入时即对飞控电源进行充电使其始终保持电量。充电管理模块实质上是一电压稳定、限电流的降压模块，接出接口分接飞控电源内的各个电芯。

挂载电源也可单独配置，其与挂载终端一体设置于机头部位，使挂载终端具有较佳的作业窗口。或者，从飞控电源的充电管理模块分路接出供电线，因是采用平飞电源供电，其稳定、长时工作的状态同样满足挂载供电需求，而挂载耗电相对较低，不会影响动力用电需求。

以上描述只是本实用新型的具体实施方式，各举例说明不对本实用新型构成限制，采用等效变换形成的技术方案，不背离本实用新型的实质。

Claims (10)

1.一种多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，采用多个电源模块进行分立供电，包括：

垂起电源，其电性连接用以产生垂起推力的垂直动力单元进行供电；

平飞电源，其电性连接用以产生平飞推力的平飞动力单元进行供电；

飞控电源，其电性连接该复合翼无人机装配的飞行控制系统进行供电；该复合翼无人机内所有的用电模块共接负极端。

2.如权利要求1所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述的垂起电源，其为采用高放电倍率的软包磷酸铁锂电池电芯或软包聚合物锂电池电芯的电池包。

3.如权利要求1所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述的平飞电源，其为采用多个圆柱形聚合物锂电池电芯构成的大容量可充电池包。

4.如权利要求3所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述的圆柱形聚合物锂电池电芯为18650电芯。

5.如权利要求1所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，其具有机身主体以及由机身主体向两侧延伸的机翼，其机身主体的中部设置为所述平飞电源的电池仓；两机翼靠近机身主体的内侧部分为中空并设置为所述的垂起电源电池仓；

所述垂起电源由两块相同的软包电池构成；使用时所述的两块软包电池分别对称放置于两个所述的垂起电源电池仓中。

6.如权利要求5所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述的两块软包电池通过该复合翼无人机内部设置的接线形成并联后再与所述垂直动力单元电性连接进行供电。

7.如权利要求1所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述的飞控电源，其固定设置于所述复合翼无人机内。

8.如权利要求7所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述飞控电源，其通过一充电管理模块与所述的平飞电源的接线端连接，当所述平飞电源接入使用时，由所述平飞电源对所述飞控电源进行充电使所述飞控电源始终保持电量。

9.如权利要求1所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，还设有挂载电源，其对该复合翼无人机所装配的挂载终端进行供电。

10.如权利要求9所述的多电源分立供电的复合翼无人机，其特征在于，所述挂载电源，其与所述的挂载终端设置于该复合翼无人机的同一位置。

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