一种无人机能量调理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无人机能量调理电路，其包括备用电池充放电电流调整单元、信号测量单元和控制驱动单元；所述备用电池充放电电流调整单元的电源端连接发电机、负载备用电池；控制驱动单元与备用电池充放电电流调整单元的四个控制端连接；信号测量单元分别连接负载、控制驱动单元、备用电池充放电电流调整单元和备用电池。发电机发出的电提供给负载，当发电量超过负载用电量时，备用电池充放电电流调整单元将多余的电能输入到备用电池进行存储，当出现负载需求电能大于发电机输出电能或者发电机出现故障、燃料不足等情况时，备用电池充放电电流调整单元控制备用电池输出能量到负载。本方案适用于基于燃料发动机的无人机。

An UAV energy conditioning circuit

The utility model discloses a UAV energy conditioning circuit, which comprises a spare battery charge and discharge current adjusting unit, signal measuring unit and a control drive unit; the power supply battery charge and discharge current adjusting unit is connected with the generator and load standby battery; four control drive unit and battery charge and discharge current adjustment unit the end is connected; the signal measuring unit is respectively connected with the load control, driving unit, battery charge and discharge current adjusting unit and spare batteries. Power supplied from the generator load, when the power output over load power consumption, battery charge and discharge current adjustment unit, the excess power input to the battery storage, when the load power demand is greater than the generator output power or generator failure, fuel shortage, battery charge and discharge current adjustment the control unit battery output power to the load. This scheme is suitable for UAV Based on fuel engine.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机能量调理电路
本技术涉及能源领域的热动力电源系统，尤其涉及一种基于热动力电源系统的无人机能量调理电路。
技术介绍
无人机可以通过无线电控制器从远端位置进行控制，或基于预编程组态自行运转。根据子系统的负载要求，无人机有几种电源方案，包括电池电源系统，太阳能电源系统及燃料动力电源系统。电池电源系统的能量完全由电池提供，不管其使用铅酸电池、镍氢电池还是锂电池等。由于电池的能量密度和使用寿命有限，这种方案仅适用于运行时间短、功率小的无人机。太阳能电源系统清洁环保、使用寿命长，但光伏发电具有间歇性和随机性，在阴天、雨、雪天等不良天气条件下将无法使用，而且太阳能电池能源密度很低，不适用于大载荷无人机，尤其是多旋翼无人机。燃料动力电源系统解决了使用时间短、使用寿命不长、环境条件受限及燃料能量损失大效率低的问题。典型的燃料动力电源系统中，燃料经过发动机、发电机转化为三相交流电源，该三相交流电源经过不控整流器转换为直流电源，该直流电源供给后级负载使用。同时，该系统还配有备用电池，当燃料耗尽或发电机故障停机时，由该备用电池提供紧急动力，提高整机的冗余度及可靠性；当无人机处于巡航等低功耗阶段时，由该备用电池存储发电机发出的多余电量，提高燃料经济性。这就存在一个如何有效分配发电机发出的电量供给后级各组件的问题。
技术实现思路
本技术主要是解决现有技术所存在的能量分配不够准确、效率较低等的技术问题，提供一种可以提高能量利用率、使发电系统输出稳定、减少发电系统调节量的无人机能量调理电路。本技术针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种无人机能量调理电路，包括备用电池充放电电流调整单元、信号测量单元和控制驱动单元；所述备用电池充放电电流调整单元的第一电源端连接发电机的第一输出端、负载的第一输入端和备用电池的第一端，备用电池充放电电流调整单元的第二电源端连接发电机的第二输出端、负载的第二输入端和备用电池的第二端；控制驱动单元与备用电池充放电电流调整单元的四个控制端连接；信号测量单元分别连接负载、控制驱动单元、备用电池充放电电流调整单元和备用电池。发电机发出的电提供给负载（无人机电动机），当发电量超过负载用电量时，备用电池充放电电流调整单元将多余的电能输入到备用电池进行存储，当出现负载需求电能大于发电机输出电能或者发电机出现故障、燃料不足等情况时，备用电池充放电电流调整单元控制备用电池输出能量到负载，以满足负载的需求。信号测量单元测量负载、备用电池的状态并反馈到控制驱动单元，使控制驱动单元能够实现对备用电池充放电电流调整单元的准确控制。作为优选，所述备用电池充放电电流调整单元包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和电感；所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极连接并作为备用电池充放电电流调整单元的第一电源端；第一MOS管的源极连接第三MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接第四MOS管的漏极；电感第一端连接第一MOS管的源极，电感第二端连接第二MOS管的源极；第三MOS管的源极和第四MOS管的源极连接并作为备用电池充放电电流调整单元的第二电源端；第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极为备用电池充放电电流调整单元的四个控制端。使用MOS管作为开关，可以使系统具有极高的可靠性和较长的使用寿命。作为优选，所述信号测量单元包括第一电流传感器、第二电流传感器和电压传感器；所述第一电流传感器串接在负载的第一输入端上，第二电流传感器串接在备用电池的第一端上，电压传感器跨接在备用电池充放电电流调整单元的第一电源端和第二电源端之间；第一电流传感器、第二电流传感器和电压传感器的信号输出端都连接到控制驱动单元。第一电流传感器检测负载的输入电流，第二电流传感器检测备用电池的输入电流和输出电流，电压传感器检测备用电池充放电电流调整单元第一电源端和第二电源端的电压。作为优选，所述控制及驱动电路包括LM5008单片机。LM5008单片机还与无人机的总控制器连接，实时获取飞行姿态、速度、高度、发动机运行状态等信息，从而判断负载所需的功率，并进行合理调整。作为优选，所述发电机的输入轴连接发动机的输出轴。发动机为燃料发动机，将化学能转化为机械能，然后通过发电机转化为电能，提供给负载和备用电池。本方案合理分配前级燃料动力电源供给的直流电源以满足不同工况需求，当无人机处于起飞、下降或加速等大功耗情况下，能量调理电路使得备用电池处于待机状态，前级供给的电能全部供给负载使用；当无人机处于巡航、减速等低功耗情况下，能量调理电路使负载多余电量存储在备用电池中；当前级燃料动力电源发生故障停机时，能量调理电路使备用电池处于工作状态，给负载提供应急电能，既保证了无人机的可靠性及冗余度又提高了燃料的使用效率。本方案没有机械式开关，全部使用电子开关，可靠性高，使用寿命长。本技术带来的有益效果是，可以合理分配前级发电机输出的直流电源，以满足不同工况需求，并且将多余能量进行存储，以备后续使用，提高了能量的利用率和系统的可靠性。附图说明图1是本技术的一种电路结构图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种无人机能量调理电路，如图1所示，包括备用电池充放电电流调整单元、信号测量单元和控制驱动单元19；所述备用电池充放电电流调整单元的第一电源端连接发电机16的第一输出端、负载17的第一输入端和备用电池18的第一端，备用电池充放电电流调整单元的第二电源端连接发电机的第二输出端、负载的第二输入端和备用电池的第二端；控制驱动单元与备用电池充放电电流调整单元的四个控制端连接；信号测量单元分别连接负载、控制驱动单元、备用电池充放电电流调整单元和备用电池。发电机发出的电提供给负载（无人机电动机），当发电量超过负载用电量时，备用电池充放电电流调整单元将多余的电能输入到备用电池进行存储，当出现负载需求电能大于发电机输出电能或者发电机出现故障、燃料不足等情况时，备用电池充放电电流调整单元控制备用电池输出能量到负载，以满足负载的需求。信号测量单元测量负载、备用电池的状态并反馈到控制驱动单元，使控制驱动单元能够实现对备用电池充放电电流调整单元的准确控制。备用电池充放电电流调整单元包括第一MOS管11、第二MOS管12、第三MOS管13、第四MOS管14和电感15；所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极连接并作为备用电池充放电电流调整单元的第一电源端；第一MOS管的源极连接第三MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接第四MOS管的漏极；电感第一端连接第一MOS管的源极，电感第二端连接第二MOS管的源极；第三MOS管的源极和第四MOS管的源极连接并作为备用电池充放电电流调整单元的第二电源端；第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的栅极和第四MOS管的栅极为备用电池充放电电流调整单元的四个控制端。使用MOS管作为开关，可以使系统具有极高的可靠性和较长的使用寿命。信号测量单元包括第一电流传感器20、第二电流传感器21和电压传感器22；所述第一电流传感器串接在负载的第一输入端上，第二电流传感器串接在备用电池的第一端上，电压传感器跨接在备用电池充本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机能量调理电路，其特征在于，包括备用电池充放电电流调整单元、信号测量单元和控制驱动单元；所述备用电池充放电电流调整单元的第一电源端连接发电机的第一输出端、负载的第一输入端和备用电池的第一端，备用电池充放电电流调整单元的第二电源端连接发电机的第二输出端、负载的第二输入端和备用电池的第二端；控制驱动单元与备用电池充放电电流调整单元的四个控制端连接；信号测量单元分别连接负载、控制驱动单元、备用电池充放电电流调整单元和备用电池。

【技术特征摘要】
1.一种无人机能量调理电路，其特征在于，包括备用电池充放电电流调整单元、信号测量单元和控制驱动单元；所述备用电池充放电电流调整单元的第一电源端连接发电机的第一输出端、负载的第一输入端和备用电池的第一端，备用电池充放电电流调整单元的第二电源端连接发电机的第二输出端、负载的第二输入端和备用电池的第二端；控制驱动单元与备用电池充放电电流调整单元的四个控制端连接；信号测量单元分别连接负载、控制驱动单元、备用电池充放电电流调整单元和备用电池。2.根据权利要求1所述的一种无人机能量调理电路，其特征在于，所述备用电池充放电电流调整单元包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管和电感；所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的漏极连接并作为备用电池充放电电流调整单元的第一电源端；第一MOS管的源极连接第三MOS管的漏极，第二MOS管的源极连接第四MOS管的漏极；电感第一端连接第一MOS管的源极，电...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小民，黄亚坤，金瑶，
申请(专利权)人：浙江点辰航空科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33