CN217406209U - 无人机电源架构及无人机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无人机电源架构及无人机，涉及无人机技术领域。其中，无人机电源架构中电源系统与导航控制系统的供电端电连接，导航控制系统的控制端与第一隔离单元的一端电连接，第一隔离单元的另一端与电机驱动系统的驱动端电连接，电机驱动系统的供电端与电源系统电连接，第一隔离单元用于对电机驱动系统产生的反向电压进行隔离，实现了在电机驱动系统产生反向电压时，可以通过第一隔离单元对导航控制系统和电机驱动系统之间的通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。

Description

无人机电源架构及无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机电源架构及无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。随着无人机技术的发展，无人机被应用在航拍、农业、植保、快递运输、灾难救援、测绘、电力巡检、救灾等各个领域。

现有的，将无人机应用在植保领域执行植保作业时，无人机中往往包括多个子系统，通过多个子系统的协同作用保证植保作业可以正常完成。

但由于现有的无人机电源架构比较简单，因此，无人机在降落或任务执行异常时，往往会导致无人机中的部分子系统被烧毁的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种无人机电源架构及无人机，可以提高无人机电源架构的可靠性和安全性。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本实用新型提供一种无人机电源架构，包括：电源系统、导航控制系统、电机驱动系统以及第一隔离单元，其中，所述电源系统包括：相互电连接的BMS电源管理单元和电池；

其中，所述电源系统与所述导航控制系统的供电端电连接，所述导航控制系统的控制端与所述第一隔离单元的一端电连接，所述第一隔离单元的另一端与所述电机驱动系统的驱动端电连接，所述电机驱动系统的供电端与所述电源系统电连接，所述第一隔离单元用于对所述电机驱动系统产生的反向电压进行隔离。

在可选的实施方式中，所述电机驱动系统在产生反向电压时可通过所述BMS电源管理单元的反向充电机制为所述电池反向充电。

在可选的实施方式中，还包括：环境感知系统和第二隔离单元，所述环境感知系统的供电端与电源系统电连接，所述环境感知系统的输出端与所述第二隔离单元的一端电连接，所述第二隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第一输入端电连接。

在可选的实施方式中，还包括：第三隔离单元，所述环境感知系统的供电端与所述第三隔离单元的一端电连接，所述第三隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

在可选的实施方式中，还包括：执行控制系统和第四隔离单元，所述执行控制系统的供电端与电源系统电连接，所述执行控制系统的输入端与所述第四隔离单元的一端电连接，所述第四隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第一输出端电连接。

在可选的实施方式中，还包括：第五隔离单元，所述执行控制系统的供电端与所述第五隔离单元的一端电连接，所述第五隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

在可选的实施方式中，还包括：通信系统和第六隔离单元，所述通信系统的供电端与电源系统电连接，所述通信系统的输出端与所述第五隔离单元的一端电连接，所述第五隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第二输入端电连接。

在可选的实施方式中，还包括：第七隔离单元，所述通信系统的供电端与所述第七隔离单元的一端电连接，所述第七隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

在可选的实施方式中，所述第一隔离单元包括下述至少一个：变压器、隔离电池单元、光电耦合器。

在可选的实施方式中，所述第一隔离单元与所述第三隔离单元相同。

第二方面，本实用新型提供一种无人机，包括如前述实施方式任一项所述的无人机电源架构。

本申请的有益效果是：

本申请实施例提供的无人机电源架构及无人机中，包括：电源系统、导航控制系统、电机驱动系统以及第一隔离单元，其中，电源系统包括：相互电连接的BMS电源管理单元和电池；其中，电源系统与导航控制系统的供电端电连接，导航控制系统的控制端与第一隔离单元的一端电连接，第一隔离单元的另一端与电机驱动系统的驱动端电连接，电机驱动系统的供电端与电源系统电连接，第一隔离单元用于对电机驱动系统产生的反向电压进行隔离，应用本申请实施例，可以在电机驱动系统产生反向电压时，通过第一隔离单元对导航控制系统和电机驱动系统之间的通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种无人机电源架构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种无人机电源架构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种无人机电源架构的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种无人机电源架构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种无人机的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

图1为本申请实施例提供的一种无人机电源架构的结构示意图。如图1所示，该无人机电源架构可以包括：电源系统110、导航控制系统130、电机驱动系统140以及第一隔离单元150，电源系统110可以包括：BMS电源管理单元112和电池114。

其中，电源系统110与导航控制系统130的供电端电连接，导航控制系统130的控制端与第一隔离单元150的一端电连接，第一隔离单元150的另一端与电机驱动系统140的驱动端电连接，电机驱动系统140的供电端与电源系统110电连接，第一隔离单元用于对电机驱动系统140产生的反向电压进行隔离。

在一些实施例中，BMS电源管理单元112又可以称为电池保护单元，其可以包括：电池监测单元、电池保护单元、电池控制单元等，其中，电池监测单元可以用于监测电池的端电压，电流，温度等参数；电池保护单元，可以用于对电池进行过充保护、过放保护、短路保护、反接保护、过载保护、温度保护等；电池控制单元，可以通过接口和通讯协议将电池的状态与外接连接，实现自控或者远程遥控的功能。

可选地，上述导航控制系统130可以包括：控制器，以及与控制器分别电连接的姿态传感器(比如，三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器)、航向传感器、导航传感器等，在此不作限定。可以理解的是，姿态传感器、航向传感器以及导航传感器等可以将所采集的相关参数传输给控制器，以便控制器可以获取到无人机电源架构的倾侧角、俯仰角等，根据该倾侧角、俯仰角可以向电机驱动系统140发送控制指令以驱动电机工作。可选地，上述电机驱动系统140可以包括：螺旋桨电机，可以理解的是，电机驱动系统140在接收到导航控制系统130发送的控制指令后，可以根据该控制指令控制驱动电机工作。

基于上述说明，可以看出，电源系统110与导航控制系统130的供电端、电机驱动系统140的供电端分别电连接，可以为导航控制系统130、电机驱动系统140分别进行供电。

导航控制系统130可以包括控制端、电机驱动系统140可以包括驱动端，导航控制系统130和电机驱动系统140之间可以通过第一隔离单元150进行电连接，如此，可以在电机驱动系统140产生反向电压时，通过第一隔离单元150起到很好的隔离作用，避免该反向电压烧毁导航控制系统130，可以提高本申请无人机电源架构的可靠性。

当然，需要说明的是，本申请在此并不限定电机驱动系统140产生反向电压的方式，可选地，可以在电机驱动系统140中电机停转时产生，又或者，可以在电机驱动系统140中电机异常时产生，在此不作限定。当然，根据实际的应用场景，也可以通过电机驱动系统140生成的电弧产生。

综上，本申请实施例提供一种无人机电源架构，包括：电源系统、导航控制系统、电机驱动系统以及第一隔离单元，电源系统包括：相互电连接的BMS电源管理单元和电池；其中，电源系统与导航控制系统的供电端电连接，导航控制系统的控制端与第一隔离单元的一端电连接，第一隔离单元的另一端与电机驱动系统的驱动端电连接，电机驱动系统的供电端与电源系统电连接，第一隔离单元用于对电机驱动系统产生的反向电压进行隔离，应用本申请实施例，可以在电机驱动系统产生反向电压时，通过第一隔离单元对导航控制系统和电机驱动系统之间的通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。

可选地，电机驱动系统在产生反向电压时可通过BMS电源管理单元112的反向充电机制为电池114反向充电。

其中，由于电源系统110与BMS电源管理单元112电连接，因此，可以在电机驱动系统140产生反向电压时，可以通过BMS电源管理单元112的反向充电机制为电池114进行反向充电，实现对该反向电压的再利用，提高本申请的适用性。

图2为本申请实施例提供的另一种无人机电源架构的结构示意图。可选地，参照图2所示，上述无人机电源架构还可以包括：环境感知系统161和第二隔离单元162，环境感知系统161的供电端与电源系统110电连接，环境感知系统161的输出端与第二隔离单元162的一端电连接，第二隔离单元162的另一端与导航控制系统130的第一输入端电连接。

其中，环境感知系统161可以包括雷达传感器、摄像头、红外传感器、气压传感器、超声波传感器等，在此不作限定。可以理解的是，利用环境感知系统161可以采集无人机电源架构所处的环境参数，以便提供给导航控制系统130，从而通过导航控制系统130可以保证无人机电源架构的正常工作。

基于上述说明，可以看出，环境感知系统161可以包括供电端和输出端，其中，环境感知系统161的供电端通过与电源系统110电连接可以实现充电，环境感知系统161的输出端与导航控制系统130的第一输入端之间可以通过第二隔离单元162电连接，实现了通过第二隔离单元162可以对导航控制系统130和环境感知系统161之间的通信链路起到隔离，防止电机驱动系统140的反向电压击穿导航控制系统130后进一步击穿环境感知系统161，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。

可选地，继续参照图2所示，上述无人机电源架构还可以包括：第三隔离单元163，环境感知系统161的供电端与第三隔离单元163的一端电连接，第三隔离单元163的另一端与电源系统110电连接。

在一些实施例中，为了进一步避免电机驱动系统140产生的反向电压通过电源系统110与环境感知系统161之间的供电通信链路对环境感知系统161造成损毁，可以在环境感知系统161和电源系统110之间设置第三隔离单元163，以对环境感知系统161和电源系统110之间的供电通信链路起到隔离，防止电机驱动系统140的反向电压通过电源系统110到达环境感知系统161，提高本申请无人机电源架构的可靠性。

图3为本申请实施例提供的又一种无人机电源架构的结构示意图。可选地，参照图3所示，上述无人机电源架构还可以包括：执行控制系统171和第四隔离单元172，执行控制系统171的供电端与电源系统110电连接，执行控制系统171的输入端与第四隔离单元172的一端电连接，第四隔离单元172的另一端与导航控制系统130的第一输出端电连接。

其中，执行控制系统171可以包括喷洒执行机构、播撒执行机构、测绘执行机构等，根据无人机电源架构应用场景的不同可以有所不同。可选地，在一些实施例中，执行控制系统171可以包括一个或多个，在此不作限定。可以理解的是，导航控制系统130在生成执行任务指令后，可以将该执行任务指令发送给执行控制系统171执行。其中，该执行任务指令可以用于指示执行喷洒动作、播撒动作、测绘动作等，在此不作限定，根据实际的应用场景可以有所不同。

基于上述说明，可以看出，执行控制系统171可以包括供电端和输入端，其中，执行控制系统171的供电端通过与电源系统110电连接可以实现充电，执行控制系统171的输入端与导航控制系统130的第一输出端之间可以通过第四隔离单元172电连接，实现了通过第四隔离单元172可以对导航控制系统130和执行控制系统171之间的通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。一方面，执行控制系统171可能包括大功率的电机，这些电机也可能产生反向电压，第四隔离单元172可以防止该反向电压到达导航控制系统130；另一方面，也可以防止电机驱动系统140的反向电压在击穿导航控制系统130后到达执行控制系统171。

可选地，继续参照图3所示，上述无人机电源架构还可以包括：第五隔离单元173，执行控制系统171的供电端与第五隔离单元173的一端电连接，第五隔离单元173的另一端与电源系统110电连接。

在一些实施例中，为了进一步避免电机驱动系统140产生的反向电压通过电源系统110与执行控制系统171之间的供电通信链路对执行控制系统171造成损毁，可以在执行控制系统171和电源系统110之间设置第五隔离单元173，以对执行控制系统171和电源系统110之间的供电通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性。

图4为本申请实施例提供的另一种无人机电源架构的结构示意图。可选地，参照图4所示，上述无人机电源架构还可以包括：通信系统181和第六隔离单元182，通信系统181的供电端与电源系统110电连接，通信系统181的输出端与第六隔离单元182的一端电连接，第六隔离单元182的另一端与导航控制系统130的第二输入端电连接。

其中，通信系统181可以包括蓝牙模块、WiFi模块、4G通信模块、5G通信模块等，在此不作限定。可选地，通过该通信模块可以建立导航控制系统130和云端或地面设备(比如，手机、平板、计算机等终端)之间的通信链路，比如，可以通过地面设备向导航控制系统130发送控制指令，比如，飞行指令、悬停指令，又或者、降落指令等，在此不作限定。

基于上述说明，可以看出，通信系统181可以包括供电端和输出端，其中，通信系统181的供电端通过与电源系统110电连接可以实现充电，通信系统181的输出端与导航控制系统130的第二输入端之间可以通过第六隔离单元182电连接，实现了通过第六隔离单元182可以对导航控制系统130和通信系统181之间的通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性和安全性。

可选地，继续参照图4所示，上述无人机电源架构还可以包括：第七隔离单元183，通信系统181的供电端与第七隔离单元183的一端电连接，第七隔离单元183的另一端与电源系统110电连接。

在一些实施例中，为了进一步避免电机驱动系统140产生的反向电压通过电源系统110与通信系统181之间的供电通信链路对通信系统181造成损毁，可以在通信系统181和电源系统110之间设置第七隔离单元183，以对通信系统181和电源系统110之间的供电通信链路起到隔离，提高本申请无人机电源架构的可靠性。

可选地，上述第一隔离单元150可以包括下述至少一个：变压器、隔离电池单元、光电耦合器。

其中，对于变压器来说，由于变压器可以利用电磁感应的原理来改变交流电压，因此，本申请中第一隔离单元150可以为变压器；对于隔离电池单元来说，由于隔离电池单元具备强电弱电隔离的功能，因此，本申请中第一隔离单元150可以为变压器；对于光电耦合器来说，光电耦合器又可以称为光电隔离器、光耦合器等，由于光电耦合器可以以光为媒介传输电信号，对输入、输出电信号有良好的隔离作用，因此，本申请中第一隔离单元150还可以为光电耦合器。当然，本申请中并不限定第一隔离单元150的具体选择方式，根据实际的应用场景可以灵活选择。

可选地，第一隔离单元150与第三隔离单元163可以相同，比如，可以均为变压器、又或者，可以均为光电耦合器，在此不作限定。

对于本申请提及到的其他隔离单元，也即第二隔离单元162、第四隔离单元172、第五隔离单元173、第六隔离单元182、第七隔离单元183，其可以与第一隔离单元150相同或不同，在此不作限定，根据实际的应用场景可以灵活选择。

基于上述说明，还需要说明的，根据无人机电源架构中各单元是否由电池直接供电，可以将上述单元划分为强电系统和弱电系统，其中，强电系统可以包括电机驱动系统；弱电系统也即由电池经降压后进行充电的单元，其可以包括：导航控制系统、环境感知系统、通信系统以及执行控制系统，基于上述实施例的基础上，可以看出，本申请可以实现强电系统和弱电系统之间的隔离，避免强电系统产生的反向电压烧毁弱电系统，可以提高无人机电源架构的安全性和可靠性、保证无人机电源架构中电池的稳定。当然，需要说明的是，根据实际的应用场景，弱电系统还可以包括其他系统，在此不作限定。

图5为本申请实施例提供的一种无人机的结构示意图。可选地，参照图5所示，本申请实施例还提供一种无人机200，该无人机200可以包括上述任一实施例的无人机电源架构，可选地，根据实际的应用场景，上述无人机电源架构中的全部或部分系统、单元可以集成在无人机中的预设飞控盒中，在此不作限定。其中，应用于无人机时，无人机电源架构的基本原理及产生的技术效果可参见前述实施例，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无人机电源架构，其特征在于，包括：电源系统、导航控制系统、电机驱动系统以及第一隔离单元，所述电源系统包括：相互电连接的BMS电源管理单元和电池；

其中，所述电源系统与所述导航控制系统的供电端电连接，所述导航控制系统的控制端与所述第一隔离单元的一端电连接，所述第一隔离单元的另一端与所述电机驱动系统的驱动端电连接，所述电机驱动系统的供电端与所述电源系统电连接，所述第一隔离单元用于对所述电机驱动系统产生的反向电压进行隔离。

2.根据权利要求1所述的无人机电源架构，其特征在于，所述电机驱动系统在产生反向电压时可通过所述BMS电源管理单元的反向充电机制为所述电池反向充电。

3.根据权利要求1所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：环境感知系统和第二隔离单元，所述环境感知系统的供电端与电源系统电连接，所述环境感知系统的输出端与所述第二隔离单元的一端电连接，所述第二隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第一输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：第三隔离单元，所述环境感知系统的供电端与所述第三隔离单元的一端电连接，所述第三隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

5.根据权利要求1所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：执行控制系统和第四隔离单元，所述执行控制系统的供电端与电源系统电连接，所述执行控制系统的输入端与所述第四隔离单元的一端电连接，所述第四隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第一输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：第五隔离单元，所述执行控制系统的供电端与所述第五隔离单元的一端电连接，所述第五隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

7.根据权利要求1所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：通信系统和第六隔离单元，所述通信系统的供电端与电源系统电连接，所述通信系统的输出端与所述第六隔离单元的一端电连接，所述第六隔离单元的另一端与所述导航控制系统的第二输入端电连接。

8.根据权利要求7所述的无人机电源架构，其特征在于，还包括：第七隔离单元，所述通信系统的供电端与所述第七隔离单元的一端电连接，所述第七隔离单元的另一端与所述电源系统电连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的无人机电源架构，其特征在于，所述第一隔离单元包括下述至少一个：变压器、隔离电池单元、光电耦合器。

10.根据权利要求4所述的无人机电源架构，其特征在于，所述第一隔离单元与所述第三隔离单元相同。

11.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的无人机电源架构。

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