动力系统、动力系统控制方法、无人机及无人机控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动力系统、动力系统控制方法、无人机及无人机控制方法。动力系统包括发动机、电机及电池；发动机包括发动机机体和发动机输出轴；电机包括定子、转子以及用于连接定子和转子的定子连接器；定子连接器设于发动机机体上，转子同轴设于发动机输出轴上；转子用于与外部的动力接收件同轴连接；电池与电机相连，电池能够放电为电机提供电能或接收电机输出的电能进行充电。本发明专利技术的动力系统将电机的转子、外部的动力接收件和发动机输出轴设置为同轴连接，且电机既可以作为发电机使用，在发动机输出轴上做负功为电池充电，也可以作为电动机使用，在发动机输出轴上做正功进行动力输出，实现高能量利用率的同时还可实现动力冗余。冗余。冗余。

【技术实现步骤摘要】
动力系统、动力系统控制方法、无人机及无人机控制方法


[0001]本专利技术涉及动力输出
，尤其涉及一种动力系统、动力系统控制方法、无人机及无人机控制方法。

技术介绍

[0002]随着无人机行业的蓬勃发展，无人机的种类和应用领域也更加广泛；对于以巡航、测绘和物流运输为主要飞行任务的中大型固定翼或复合翼无人机来说，其航时及续航里程尤为重要。
[0003]现有无人机的动力系统大多采用以下两种动力输出方式：一是内置发动机机组，依靠发动机驱动发电机实现发电，电池储存电量后再供能至电动机实现螺旋桨的驱动；二是发动机直接作为无人机的动力源，通过直驱螺旋桨的方式来提供动力。第一种动力输出方式的可靠性高，即使发动机停机也不影响无人机的飞行安全，但是动力系统的占用空间大，需要考虑发动机的散热问题，且多次能量转化导致能量利用率极低；第二种动力输出方式虽然结构简单、能量利用率高，但是动力输出无冗余，一旦发动机停机就会失去动力源，影响飞行安全，而且无人机的续航里程受限于挂载的电池，该电池用于为无人机的其它设备供电，电池电量不足时便需返程。
[0004]因此，现有技术亟待改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种动力系统、动力系统控制方法、无人机及无人机控制方法，能够保证高能量利用率的同时实现动力冗余；显著提高无人机飞行安全性，保证充足的航时和续航里程。
[0006]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供一种动力系统，用于输出动力，所述动力系统包括：
[0008]发动机，所述发动机包括发动机机体和设于所述发动机机体上的发动机输出轴；
[0009]电机，所述电机包括定子、转子以及用于连接所述定子和所述转子的定子连接器；所述定子连接器设于所述发动机机体上，所述转子同轴设于所述发动机输出轴上；所述转子用于与外部的动力接收件同轴连接；
[0010]电池，与所述电机相连，所述电池能够放电为所述电机提供电能或接收所述电机输出的电能进行充电。
[0011]进一步地，所述发动机为二冲程发动机。
[0012]进一步地，所述电机为永磁式同步电机。
[0013]进一步地，所述动力系统还包括：
[0014]发动机控制器，用于接收控制指令，并输出执行信号至所述发动机；
[0015]电机控制器，用于接收控制指令，并输出执行信号至所述电机。
[0016]本专利技术还提供一种用于上述任一所述动力系统的动力系统控制方法，包括步骤：
[0017]S1：判断发动机是否正常工作；若否，所述动力系统进入纯电动运行模式；所述纯电动运行模式中，所述电池放电为所述电机提供电能，进而由所述电机提供动力；反之，进入下一步骤；
[0018]S2：若所述发动机能够正常工作，则判断所述发动机的输出功率是否满足需要；若否，则所述动力系统进入助力运行模式；所述助力运行模式中，所述发动机和所述电机同时提供动力；反之，则进入下一步骤；
[0019]S3：若发动机的输出功率满足需要，则判断所述发动机是否工作在低能耗区间，若否，则所述动力系统进入混合动力运行模式；所述混合动力运行模式中，所述发动机和所述电机同时提供动力，且所述发动机工作在低能耗区间。
[0020]进一步地，步骤S3之后，还包括步骤：
[0021]S4：若所述发动机工作在低能耗区间，则判断所述电池的剩余电量是否满足设定值，若不满足，则所述动力系统进入发电运行模式；所述发电运行模式中，所述发动机的输出功率部分由所述电机接收进行充电。
[0022]进一步地，所述电池的剩余电量的设定值为满电电量的80％。
[0023]本专利技术还提供一种无人机，所述无人机包括上述任一所述的动力系统。
[0024]进一步地，所述无人机还包括无人机机体和设于所述无人机机体上的螺旋桨，所述发动机机体设于所述无人机机体上，所述螺旋桨作为所述动力接收件同轴设于所述转子上。
[0025]本专利技术还提供一种用于上述无人机的无人机控制方法，所述无人机控制方法包括步骤：
[0026]S1：判断发动机是否正常工作；若否，所述动力系统进入纯电动运行模式；所述纯电动运行模式中，所述电池放电为所述电机提供电能，进而由所述电机提供动力；反之，进入下一步骤；
[0027]S2：若所述发动机能够正常工作，则判断所述发动机的输出功率是否满足需要；若否，则所述动力系统进入助力运行模式；所述助力运行模式中，所述发动机和所述电机同时提供动力；反之，则进入下一步骤；
[0028]S3：若发动机的输出功率满足需要，则判断所述发动机是否工作在低能耗区间，若否，则所述动力系统进入混合动力运行模式；所述混合动力运行模式中，所述发动机和所述电机同时提供动力，且所述发动机工作在低能耗区间。
[0029]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术的动力系统将电机的转子、外部的动力接收件和发动机输出轴设置为同轴连接，且电机既可以作为发电机使用，在发动机输出轴上做负功为电池充电，也可以作为电动机使用，即接收电池的电量，在发动机输出轴上做正功，实现动力输出；本专利技术的动力系统控制方法充分利用上述动力系统的结构设置，根据发动机不同的工况确定具体的运行模式；当上述动力系统装配至无人机上时，能够使无人机具有高能量利用率和动力冗余，显著提高飞行安全性的同时，保证充足的航时和续航里程。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中一种动力系统的部分结构的侧视图；
[0032]图2为图1的分解结构示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例中一种动力系统控制方法的流程图；
[0034]图4为本专利技术实施例中一种无人机的部分结构的侧视图；
[0035]图5为图4的分解结构示意图。
[0036]附图标记：
[0037]10、螺旋桨；20、发动机；21、发动机机体；22、发动机输出轴；30、电机；31、定子；32、转子；33、定子连接器。
具体实施方式
[0038]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0039]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]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。
[0041]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力系统，用于输出动力，其特征在于，所述动力系统包括：发动机(20)，所述发动机(20)包括发动机机体(21)和设于所述发动机机体(21)上的发动机输出轴(22)；电机(30)，所述电机(30)包括定子(31)、转子(32)以及用于连接所述定子(31)和所述转子(32)的定子连接器(33)；所述定子连接器(33)设于所述发动机机体(21)上，所述转子(32)同轴设于所述发动机输出轴(22)上；所述转子(32)用于与外部的动力接收件同轴连接；电池，与所述电机(30)相连，所述电池能够放电为所述电机(30)提供电能或接收所述电机(30)输出的电能进行充电。2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述发动机(20)为二冲程发动机。3.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述电机(30)为永磁式同步电机。4.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括：发动机控制器，用于接收控制指令，并输出执行信号至所述发动机(20)；电机控制器，用于接收控制指令，并输出执行信号至所述电机(30)。5.一种用于权利要求1
‑
4任一项所述动力系统的动力系统控制方法，其特征在于，包括步骤：S1：判断发动机(20)是否正常工作；若否，所述动力系统进入纯电动运行模式；所述纯电动运行模式中，所述电池放电为所述电机(30)提供电能，进而由所述电机(30)提供动力；反之，进入下一步骤；S2：若所述发动机(20)能够正常工作，则判断所述发动机(20)的输出功率是否满足需要；若否，则所述动力系统进入助力运行模式；所述助力运行模式中，所述发动机(20)和所述电机(30)同时提供动力；反之，则进入下一步骤；S3：若发动机(20)的输出功率满足需要，则判断所述发动机(20)是否工作在低能耗区间，若否，则所述动力系统进入混合动力运行模式；所述混合动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑜，
申请(专利权)人：上海峰飞航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：