CN217882940U - 一种混动无人机的配电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混动无人机的配电系统，配电系统包括动力电池单元、发电机单元、航电电池单元、配电盒、机载负载和动力单元；所述配电盒的第一输入端连接所述动力电池单元的输出端，所述配电盒的第二输入端连接所述发电机单元的第一输出端，所述配电盒的第三输入端连接所述发电机单元的第二输出端，所述配电盒的第四输入端连接所述航电电池单元的输出端，所述配电盒的第一输出端连接所述动力电池单元的充电端，所述配电盒的第二输出端连接所述机载负载的输入端，所述配电盒的第三输出端连接所述动力单元的输入端。提高了系统集成度、功能性和安全性。

Description

一种混动无人机的配电系统

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种混动无人机的配电系统。

背景技术

传统中大型载货、载人无人机均采用燃油作为动力，噪音和空气污染严重，随着国家对碳中和的重视和新能源的推广，并且随着新能源在汽车上的普及，电池能量密度逐步提升，电池成本逐步降低，无人机物流配送及载人出行方式的出现等等，都促使各大无人机企业加快新能源无人机布局，将中大型纯电动和混动无人机的研发提上日程。

但是申请人发现，目前市面上无适用于混动复合翼无人机系统的高压配电盒，大部分仅采用开关控制和分离式的继电器控制，集成度较低，可靠性差，功能性不足。随着电压等级的提高，电压体制的增多，传统的低压配电设计以及独立的继电器控制方式在集成度、功能性和安全性上已不满足需求，行业亟需一种高集成度、高安全性、多功能性的适用于混动复合翼无人机的高压配电盒。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提供一种混动无人机的配电系统，具体地，配电系统包括动力电池单元、发电机单元、航电电池单元、配电盒、机载负载和动力单元；

所述配电盒的第一输入端连接所述动力电池单元的输出端，所述配电盒的第二输入端连接所述发电机单元的第一输出端，所述配电盒的第三输入端连接所述发电机单元的第二输出端，所述配电盒的第四输入端连接所述航电电池单元的输出端，所述配电盒的第一输出端连接所述动力电池单元的充电端，所述配电盒的第二输出端连接所述机载负载的输入端，所述配电盒的第三输出端连接所述动力单元的输入端。

可选地，所述配电系统还包括航电允许开关，所述航电允许开关连接在所述配电盒的第四输入端与所述航电电池单元的输出端之间；和/或，所述配电系统还包括地面电源开关，所述地面电源开关连接在地面电源接口与所述配电盒的第五输入端之间；和/或，所述配电系统还包括电池自检单元，所述电池自检单元连接在所述配电盒的第一输入端与所述动力电池单元的输出端之间；和/或，所述配电系统还包括发电电压自检单元，所述发电电压自检单元连接在所述配电盒的第二输入端与所述发电机单元的第一输出端之间。

可选地，所述配电系统还包括飞行控制单元，所述配电盒的控制端连接所述飞行控制单元的输出端。

可选地，所述配电盒包括预充开关件、主正开关件和第一电阻，所述预充开关件的第一端连接动力电池汇流条，所述预充开关件的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接动力汇流条，所述主正开关件的第一端连接所述动力电池汇流条，所述主正开关件的第二端连接所述动力汇流条，所述预充开关件和所述主正开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括发电机投网开关件，所述发电机投网开关件的第一端连接所述发电机单元的第一输出端，所述发电机投网开关件的第二端连接负载汇流条，所述发电机投网开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括充电控制开关件，所述充电控制开关件的第一端连接所述发电机单元的第二输出端，所述充电控制开关件的第二端连接所述动力电池单元的充电端，所述充电控制开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括航电投网开关件，所述航电投网开关件的第一端连接所述航电电池的输出端，所述航电投网开关件的第二端连接所述负载汇流条，所述航电投网开关件的控制端连接所述飞行控制单元。

可选地，所述配电系统还包括动力启动开关，所述动力启动开关连接在所述主正开关件的控制端与所述动力电池单元的输出端之间。

可选地，所述配电盒还包括动力启动开关件，所述动力启动开关件包括联动的第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接所述主正开关件的控制端，所述第一开关的第二端连接所述动力启动开关，所述第二开关的第一端连接自锁电位端，所述第二开关的第二端和控制端连接所述飞行控制单元。

可选地，所述主正开关件包括第一主正开关件和第二主正开关件，所述第一主正开关件和第二主正开关件并联在所述动力电池汇流条和动力汇流条之间。

可选地，所述配电系统还包括投网允许开关，所述投网允许开关连接在所述发电机投网开关件的控制端与所述发电机单元的第一输出端之间。

可选地，所述配电盒还包括投网控制开关件，所述投网控制开关件连接在所述发电机投网开关件的控制端和所述投网允许开关之间，所述投网控制开关件的控制端连接所述飞行控制单元。

可选地，所述投网控制开关件包括联动的互斥开关，所述配电系统还包括地面电源接口，所述互斥开关的第一端连接所述负载汇流条，所述互斥开关的第二端连接所述地面电源接口。

本申请提供的配电盒能够实现高压预充功能、高压投网控制、电压监测接口、发动机投网控制、航电电池投网控制、动力电池空中补电、地面电源接入等功能，同时采用了汇流条设计，减少大电流连接器使用。相比传统设计提高了系统集成度、功能性和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例的配电系统示意图。

图2为本申请一实施例的动力电池投网控制电路图。

图3为本申请一实施例的发电机投网控制电路图。

图4为本申请一实施例的动力电池充电控制电路图。

图5为本申请一实施例的航电电池投网控制电路图。

具体实施方式

下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，所描述的实施例仅仅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。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

第一实施例

本申请首先提供了一种混动无人机的配电系统。图1为本申请一实施例的配电系统示意图。

如图1所示，本申请提供一种混动无人机的配电系统，具体地，配电系统包括动力电池单元1、发电机单元2、航电电池单元3、配电盒4、机载负载5和动力单元6。

配电盒4的第一输入端连接动力电池单元1的输出端，可以作为动力电池汇流条。配电盒4的第二输入端连接发电机单元2的第一输出端，可以作为发电机的供电输入。配电盒4的第三输入端连接发电机单元2的第二输出端，可以作为充电输入。配电盒4的第四输入端连接航电电池单元3的输出端，可以作为航电电池的供电输入。

动力电池、发电机、航电电池以及地面电源端口都直接连接到配电盒4进行统一调配。通过对配电盒4的统一调配，分别根据不同的负载情况输出不同的电源。

配电盒4的第一输出端连接动力电池单元1的充电端，可以作为对充电电池的充电输出，以对动力电池进行充电。配电盒4的第二输出端连接机载负载5的输入端，可以作为负载汇流条，以驱动机载负载5的工作。配电盒4的第三输出端连接动力单元6的输入端，可以作为动力汇流条，以驱动无人机的动力单元6的工作。

请继续参考图1，可选地，配电系统还包括飞行控制单元7。配电盒4的控制端连接飞行控制单元7的输出端。

飞行控制单元7通过控制配电盒4对无人机的电源进行统一调配。

可选地，配电系统还包括航电允许开关(图中未示出)。航电允许开关连接在配电盒4的第四输入端与航电电池单元3的输出端之间。用户通过航电允许开关打开或关闭航电电源。可选地，航电允许开关还与飞行控制单元7连接，以使飞行控制单元7通过航电允许开关的状态控制配电盒4。

可选地，配电系统还包括地面电源开关(图中未示出)。地面电源开关连接在地面电源接口与配电盒4的第五输入端之间。可选地，地面电源开关还与飞行控制单元7连接，飞行控制单元7通过地面电源开关的状态控制配电盒4。

可选地，配电系统还包括电池自检单元(图中未示出)，电池自检单元连接在配电盒4的第一输入端与动力电池单元1的输出端之间。可选地，飞行控制单元7还与电池自检单元连接，以根据电池自检单元反馈的动力电池状态对配电盒4进行控制。

可选地，配电系统还包括发电电压自检单元(图中未示出)，发电电压自检单元连接在配电盒4的第二输入端与发电机单元2的第一输出端之间。可选地，飞行控制单元7还与发电电压自检单元连接，以根据发电电压自检单元反馈的发动机状态对配电盒4进行控制。

第二实施例

图2为本申请一实施例的动力电池投网控制电路图。

可选地，配电盒4包括预充开关件K1、主正开关件和第一电阻R1。

预充开关件K1的第一端连接动力电池汇流条，预充开关件K1的第二端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接动力汇流条。

主正开关件的第一端连接动力电池汇流条，主正开关件的第二端连接动力汇流条，预充开关件K1和主正开关件的控制端连接飞行控制单元7。

动力电池在正式投网前，需要对动力汇流条进行预充，以避免高压电池的大电流对动力单元6造成损坏。汇流条接入动力电池的正极的情况下，在预充结束后，可以导通主正开关件，使动力电池对动力单元6进行供电。可选地，如果汇流条接入动力电池的负极，那么上述主正开关件可以是主负开关件。

可选地，配电系统还包括动力启动开关(图中未示出)。动力启动开关连接在主正开关件的控制端与动力电池单元1的输出端之间。

用户可以通过动力启动开关选择是否使用动力电池。可选地，飞行控制单元7可以连接动力启动开关，以通过动力启动开关的状态控制配电盒4。

请继续参考图2，可选地，配电盒4还包括动力启动开关件K4。动力启动开关件K4包括联动的第一开关和第二开关，第一开关的第一端连接主正开关件的控制端，第一开关的第二端连接动力启动开关，第二开关的第一端连接自锁电位端，第二开关的第二端和控制端连接飞行控制单元7。

联动开关可以使无人机只有在动力启动开关和飞行控制单元7 的双重允许下，才能完成动力电池的投网。需要说明的是，自锁电位端可以根据动力启动开关的控制属性确定合适的电位。示例性地，在低电位闭合的情况下，自锁电位端可以接地。

请继续参考图2，可选地，主正开关件包括第一主正开关件K2 和第二主正开关件K3，第一主正开关件K2和第二主正开关件K3并联在动力电池汇流条和动力汇流条之间。

通过双重冗余开关控制，可以增强动力电池投网的可靠性，保障无人机在飞行过程中的安全性。

第三实施例

图3为本申请一实施例的发电机投网控制电路图。

可选地，配电盒4包括发电机投网开关件K31。

发电机投网开关件K31的第一端连接发电机单元2的第一输出端，发电机投网开关件K31的第二端连接负载汇流条，发电机投网开关件K31的控制端连接飞行控制单元7。

通过发电机投网开关件K31的通断控制发电机的供电投网。

可选地，配电系统还包括投网允许开关(图中未示出)，投网允许开关连接在发电机投网开关件K31的控制端与发电机单元2的第一输出端之间。

用户可以通过投网允许开关选择是否允许使用发电机供电投网。可选地，飞行控制单元7连接投网允许开关，以通过投网允许开关的状态，对配电盒4进行控制。

可选地，配电盒4还包括投网控制开关件K32，投网控制开关件 K32连接在发电机投网开关件K31的控制端和投网允许开关之间，投网控制开关件K32的控制端连接飞行控制单元7。

请继续参考图3，可选地，投网控制开关件K32包括联动的互斥开关，配电系统还包括地面电源接口，互斥开关的第一端连接负载汇流条，互斥开关的第二端连接地面电源接口。

在一些实施例中，通过地面电源对无人机的调试过程中，要避免发电机的投网动作，反之同理。因此，本实施例通过互斥开关，在地面电源调试时，控制发电机投网开关件K31断开；在控制发电机投网开关件K31断开时，自动控制互斥开关断开地面电源接口的连接。

第四实施例

图4为本申请一实施例的动力电池充电控制电路图。图5为本申请一实施例的航电电池投网控制电路图。

请参考图4，可选地，配电盒4包括充电控制开关件K41，充电控制开关件K41的第一端连接发电机单元2的第二输出端，充电控制开关件K41的第二端连接动力电池单元1的充电端，充电控制开关件 K41的控制端连接飞行控制单元7。

请参考图5，可选地，配电盒4包括航电投网开关件K51，航电投网开关件K51的第一端连接航电电池的输出端，航电投网开关件K51的第二端连接负载汇流条，航电投网开关件K51的控制端连接飞行控制单元7。

通过充电控制开关件K41可以选择是否允许发电机对动力电池的补电。通过航电投网开关件K51可以选择是否允许航电电池的供电投网。

需要说明的是，上述各开关件可以使用可以选自场效应管、二极管、晶体管、继电器及其他常用开关中，本申请对此不做限定。

本申请提供的配电盒4能够实现高压预充功能、高压投网控制、电压监测接口、发动机投网控制、航电电池投网控制、动力电池空中补电、地面电源接入等功能，同时采用了汇流条设计，减少大电流连接器使用。相比传统设计提高了系统集成度、功能性和安全性。

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，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混动无人机的配电系统，其特征在于，包括动力电池单元、发电机单元、航电电池单元、配电盒、机载负载和动力单元；

所述配电盒的第一输入端连接所述动力电池单元的输出端，所述配电盒的第二输入端连接所述发电机单元的第一输出端，所述配电盒的第三输入端连接所述发电机单元的第二输出端，所述配电盒的第四输入端连接所述航电电池单元的输出端，所述配电盒的第一输出端连接所述动力电池单元的充电端，所述配电盒的第二输出端连接所述机载负载的输入端，所述配电盒的第三输出端连接所述动力单元的输入端。

2.如权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述配电系统还包括航电允许开关，所述航电允许开关连接在所述配电盒的第四输入端与所述航电电池单元的输出端之间；和/或，所述配电系统还包括地面电源开关，所述地面电源开关连接在地面电源接口与所述配电盒的第五输入端之间；和/或，所述配电系统还包括电池自检单元，所述电池自检单元连接在所述配电盒的第一输入端与所述动力电池单元的输出端之间；和/或，所述配电系统还包括发电电压自检单元，所述发电电压自检单元连接在所述配电盒的第二输入端与所述发电机单元的第一输出端之间。

3.如权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述配电系统还包括飞行控制单元，所述配电盒的控制端连接所述飞行控制单元的输出端。

4.如权利要求3所述的配电系统，其特征在于，所述配电盒包括预充开关件、主正开关件和第一电阻，所述预充开关件的第一端连接动力电池汇流条，所述预充开关件的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接动力汇流条，所述主正开关件的第一端连接所述动力电池汇流条，所述主正开关件的第二端连接所述动力汇流条，所述预充开关件和所述主正开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括发电机投网开关件，所述发电机投网开关件的第一端连接所述发电机单元的第一输出端，所述发电机投网开关件的第二端连接负载汇流条，所述发电机投网开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括充电控制开关件，所述充电控制开关件的第一端连接所述发电机单元的第二输出端，所述充电控制开关件的第二端连接所述动力电池单元的充电端，所述充电控制开关件的控制端连接所述飞行控制单元；

和/或，所述配电盒包括航电投网开关件，所述航电投网开关件的第一端连接所述航电电池的输出端，所述航电投网开关件的第二端连接所述负载汇流条，所述航电投网开关件的控制端连接所述飞行控制单元。

5.如权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述配电系统还包括动力启动开关，所述动力启动开关连接在所述主正开关件的控制端与所述动力电池单元的输出端之间。

6.如权利要求5所述的配电系统，其特征在于，所述配电盒还包括动力启动开关件，所述动力启动开关件包括联动的第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接所述主正开关件的控制端，所述第一开关的第二端连接所述动力启动开关，所述第二开关的第一端连接自锁电位端，所述第二开关的第二端和控制端连接所述飞行控制单元。

7.如权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述主正开关件包括第一主正开关件和第二主正开关件，所述第一主正开关件和第二主正开关件并联在所述动力电池汇流条和动力汇流条之间。

8.如权利要求4所述的配电系统，其特征在于，所述配电系统还包括投网允许开关，所述投网允许开关连接在所述发电机投网开关件的控制端与所述发电机单元的第一输出端之间。

9.如权利要求8所述的配电系统，其特征在于，所述配电盒还包括投网控制开关件，所述投网控制开关件连接在所述发电机投网开关件的控制端和所述投网允许开关之间，所述投网控制开关件的控制端连接所述飞行控制单元。

10.如权利要求9所述的配电系统，其特征在于，所述投网控制开关件包括联动的互斥开关，所述配电系统还包括地面电源接口，所述互斥开关的第一端连接所述负载汇流条，所述互斥开关的第二端连接所述地面电源接口。

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