一种无人机的供配电控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种无人机上的电源设备，具体地涉及一种无人机的供配电控制装 置，主要用于无人机上各机载电子设备的供、配电控制。
【背景技术】
[0002] 供、配电技术是机载电气系统最主要的研究内容，能够拥有高效能的供、配电系统 对于无人机整体性能的提升具有重要意义。
[0003] 但是，目前大多数无人机仍然采用单一的锂聚合物电池组的供电方案。一旦锂聚 合物电池组出现故障，必将导致不可想象的后果。此外，由于能量密度所限，电池组占用整 个飞行平台重量的比重较大，供电效能相对较低，并且供电时间受电池组容量限制，续航时 间较短。
[0004] 近年来，通过机载发电机供电系统为无人机整机供电，在国外已广泛、深入地开 展;而国内也有多家公司进行了这方面的研制工作，但在高可靠性、智能化、通用化等方面 均有所欠缺。
【发明内容】
[0005] 本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种无人机的供配电控制 装置，其能够可靠供电，并且能够实现高效率、智能化、通用化和小型化。
[0006] 本发明的技术解决方案是:这种无人机的供配电控制装置，其包括电源控制模块、 机载发电机、备用电池组、地面直流稳压电源；
[0007] 机载发电机，其配置来在发动机的转速高于指定阈值时，由机载发电机为无人机 的机载电子设备提供电能，并为未充满电的备用电池组充电；
[0008] 备用电池组，其配置来在发动机的转速低于指定阈值时或在发动机故障情况下， 由备用电池组为无人机的机载电子设备提供电能；
[0009] 地面直流稳压电源，其配置来在进行地面调试时，由地面直流稳压电源供电，并为 未充满电的备用电池组充电；
[0010]电源控制模块，其配置来在机载发电机、备用电池组、地面直流稳压电源这三种电 源之间切换，并进行串口通信，串口通信包括:向无人机的自动驾驶仪发送电压监测值及切 换状态信息、接收自动驾驶仪发送的供电模式指令从而完成相应的电源切换。
[0011] 本发明通过电源控制模块来在机载发电机、备用电池组、地面直流稳压电源这三 种电源之间切换，并向无人机的自动驾驶仪发送电压监测值及切换状态信息、接收自动驾 驶仪发送的供电模式指令从而完成相应的电源切换，从而不但能够可靠供电，而且能够实 现无人机供配电的高效率、智能化、通用化和小型化。
【附图说明】
[0012] 图1是根据本发明的无人机的供配电控制装置的电路原理图。
[0013]图2是根据本发明的电源控制模块的功能组成框图。
[0014]图3是根据本发明的无人机的供配电控制装置的一个优选实施例的电路方框图。
[0015] 图4是根据本发明的HW-270无人机供电关系图。
[0016] 图5是根据本发明的发电机功率计算图。
[0017] 图6是根据本发明的电气综合部分示意图。
[0018]
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，这种无人机的供配电控制装置，其包括电源控制模块、机载发电机、备 用电池组、地面直流稳压电源；
[0020] 机载发电机，其配置来在发动机的转速高于指定阈值时，由机载发电机为无人机 的机载电子设备提供电能，并为未充满电的备用电池组充电；
[0021] 备用电池组，其配置来在发动机的转速低于指定阈值时或在发动机故障情况下， 由备用电池组为无人机的机载电子设备提供电能；
[0022] 地面直流稳压电源，其配置来在进行地面调试时，由地面直流稳压电源供电，并为 未充满电的备用电池组充电；
[0023]电源控制模块，其配置来在机载发电机、备用电池组、地面直流稳压电源这三种电 源之间切换，并进行串口通信，串口通信包括:向无人机的自动驾驶仪发送电压监测值及切 换状态信息、接收自动驾驶仪发送的供电模式指令从而完成相应的电源切换。
[0024]本发明通过电源控制模块来在机载发电机、备用电池组、地面直流稳压电源这三 种电源之间切换，并向无人机的自动驾驶仪发送电压监测值及切换状态信息、接收自动驾 驶仪发送的供电模式指令从而完成相应的电源切换，从而不但能够可靠供电，而且能够实 现无人机供配电的高效率、智能化、通用化和小型化。
[0025] 此外，如图3所示，所述电源控制模块通过RS232串口分别与自动驾驶仪、北斗短报 文设备、动力装置连接，所述电源控制模块通过A/D转换器与油量传感器连接，所述电源控 制模块通过RS422串口与任务设备连接，任务设备通过RS422串口与机载数据终端连接，所 述电源控制模块通过集线器与伺服舵机连接。
[0026] 此外，如图2所示，所述电源控制模块包括整流滤波电路，整流滤波电路包括整流 部分和滤波部分，整流部分由6只二极管组成桥式全波整流电路，滤波部分采用LC滤波。
[0027] 此外，所述电源控制模块还包括充电控制电路，充电控制电路包括地面快充单元、 机载慢充单元。充电管理电路根据充电电压大小自动进行切换：充电电压为29~30VDC时， 以0.5C充电；充电电压为27~29VDC时，以0.1 C充电。更进一步地，所述充电控制电路还包括 过充保护单元和放电短路保护单元。
[0028] 此外，如图4所示，所述电源控制模块还包括切换电路，切换电路包括第一切换单 元(图中切换电路1)和第二切换单元（图中切换电路2);第一切换单元的输入端接机载发电 机（图中发电机28V)、备用电池组（图中应急用蓄电池）、地面直流稳压电源（图中地面电 源），且输出端通过隔离DC/DC接自动驾驶仪、北斗短报文设备、动力装置、伺服舵机、机载数 据终端;第二切换单元的输入端接机载发电机、地面直流稳压电源，且输出端接有效载荷、 为备用电池组充电的在线充电器。
[0029] 此外，所述机载发电机在巡航转速下的输出功率至少大于161W。结合某型无人机 各机载电气设备的功能及特点，构建机载电气系统，如图3所示。其中，电气管理与控制盒是 整个机载电气系统的核心，主要完成电源管理、电气控制、电气综合等几项功能。机上各用 电设备的用电情况如表1所示。
[0030] 表1机载电子设备用电情况
[0033]制定具体的供电方案，如图4所示。
[0034]结合上述供电方案，再考虑到各模块的转换效率，可以得到如图5所示的功率计算 图。由图5可知，发电机在巡航转速(约4200rpm)下的输出功率至少需要大于161W。
[0035]所述机载发电机为Sullivan公司的S676-300F-01圆盘式发电机。依据性能指标满 足使用要求、重量轻、价格低、安装方便、供货稳定等原则，进行发电机的产品选型，最终选 择Sullivan公司的S676-300F-01圆盘式发电机作为某型无人机的标配发电机，其主要性能 指标如下：
[0036] 尺寸：76mm( Φ ) X 21mm(d)
[0037] 重量:350g(不含安装结构件）
[0038] 额定输出功率：120W@2500rpm，180W@3500rpm
[0039] 此外，所述备用电池组的容量至少为2.45Ah，重量至少为354g。关于备用电池组选 型，满电状态下的