無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法，包括無人機的飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)集成，動力系統(tǒng)包括氫燃料電池、電子調(diào)速器以及無人機的無刷電機；動力系統(tǒng)還包括鋰電池和供電轉(zhuǎn)換模塊，供電轉(zhuǎn)換模塊分別與鋰電池、氫燃料電池以及電子調(diào)速器連接；無人機工作時，飛控系統(tǒng)計算整機工作所需的功率，并根據(jù)所需的功率控制動力系統(tǒng)的輸出功率，使動力系統(tǒng)的總得輸出功率與無人機的需求功率相等；通過動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的集成，控制兩種電池的工作狀態(tài)及輸出功率，使總的輸出功率滿足無人機的需求功率，從而使無人機具有更長的續(xù)航時間。
【專利說明】無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代中小型電動無人機一般采用鋰電池或氫燃料電池供電，兩種電池的輸出特性有較大差異:
[0003]a.氫燃料電池:能量密度很高，功率密度較小，響應(yīng)較慢，不適宜瞬時大功率放電，但能夠在一定功率下長時間放電；
[0004]b.鋰電池:能量密度較低，功率密度很高，響應(yīng)快，適合功率變化較大及瞬時大功率放電的情況。
[0005]由此可以看出，如果只采取鋰電池供電，受電池能量密度的限制，無人機的續(xù)航時間較短，在犧牲平臺機動性的前提下，采用滑翔機設(shè)計的鋰離子電池驅(qū)動無人機最長也只能達到約2h的續(xù)航時間。如果只采取氫燃料電池供電，雖然可以大大增加續(xù)航時間，但是氫燃料電池給電子調(diào)速器供電存在一個弊端，即氫燃料電池的供電響應(yīng)慢。當(dāng)無人機需要增加或減小拉力時，只能通過增加或減少供氫量來間接實現(xiàn)，對于氫燃料電池內(nèi)的制氫系統(tǒng)，還涉及到水解反應(yīng)的控制、氫氣流的輸送、燃料電池的控制等多個存在延時的中間環(huán)節(jié)，供電響應(yīng)會更加遲緩，在遭遇氣流等不可預(yù)料的突發(fā)情形時可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法，包括無人機的飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)集成，所述的動力系統(tǒng)包括氫燃料電池、電子調(diào)速器以及無人機的無刷電機；
[0008]氫燃料電池與飛控系統(tǒng)連接，用于接受飛控系統(tǒng)輸出的信號；
[0009]電子調(diào)速器與無刷電機連接，用于驅(qū)動無人機工作；
[0010]所述的動力系統(tǒng)還包括鋰電池和供電轉(zhuǎn)換模塊，所述的供電轉(zhuǎn)換模塊分別與鋰電池、氫燃料電池以及電子調(diào)速器連接；
[0011]無人機工作時，飛控系統(tǒng)計算整機工作所需的功率，并根據(jù)所需的功率控制動力系統(tǒng)的輸出功率，使動力系統(tǒng)的總得輸出功率與無人機的需求功率相等；
[0012]當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)控制控制氫燃料電池功率輸出，由氫燃料電池經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊單獨向電子調(diào)速器供電；
[0013]當(dāng)無人機加速時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池和鋰電池的功率輸出，氫燃料電池和鋰電池同時經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊向電子調(diào)速器供電。
[0014]進一步的，所述的飛控系統(tǒng)與鋰電池對鋰電池進行電壓監(jiān)控；
[0015]當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)實時監(jiān)測鋰電池的電壓，當(dāng)鋰電池的電壓不足時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池的輸出功率，由氫燃料電池向鋰電池充電。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通過動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的集成，控制兩種電池的工作狀態(tài)及輸出功率，使總的輸出功率滿足無人機的需求功率，從而使無人機具有更長的續(xù)航時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018]圖1是氫燃料電池、鋰電池混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)集成方法拓?fù)鋱D；
[0019]圖2是飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池、鋰電池工作流程圖。

【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0021]如圖1圖2所示，一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法，包括無人機的飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)集成，動力系統(tǒng)包括氫燃料電池、電子調(diào)速器以及無人機的無刷電機和螺旋槳。
[0022]氫燃料電池與飛控系統(tǒng)連接，用于接受飛控系統(tǒng)輸出的信號。
[0023]電子調(diào)速器與無刷電機連接，無刷電機連接螺旋槳，然后驅(qū)動無人機工作。
[0024]動力系統(tǒng)還包括鋰電池和供電轉(zhuǎn)換模塊，供電轉(zhuǎn)換模塊分別與鋰電池、氫燃料電池以及電子調(diào)速器連接。
[0025]無人機工作時，飛控系統(tǒng)計算整機工作所需的功率，并根據(jù)所需的功率控制動力系統(tǒng)的輸出功率，使動力系統(tǒng)的總得輸出功率與無人機的需求功率相等。
[0026]當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)控制控制氫燃料電池功率輸出，由氫燃料電池經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊單獨向電子調(diào)速器供電。
[0027]當(dāng)無人機加速時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池和鋰電池的功率輸出，氫燃料電池和鋰電池同時經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊向電子調(diào)速器供電。
[0028]為保證鋰電池具有足夠的電壓，飛控系統(tǒng)與鋰電池對鋰電池進行電壓監(jiān)控；并且當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)實時監(jiān)測鋰電池的電壓，當(dāng)鋰電池的電壓不足時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池的輸出功率，由氫燃料電池向鋰電池充電。
[0029]如圖2所示，本發(fā)明中，通過飛控系統(tǒng)判斷氫燃料電池的輸出功率是否滿足整機的工作需求，如果氫燃料電池的輸出功率不能滿足，則飛控系統(tǒng)判斷氫燃料電池能否自己增加輸出功率，如果氫燃料電池能自己輸出功率那么自己增大功率輸出，如果氫燃料電池不能增大輸出功率輸出那么控制鋰電池工作，從而使氫燃料電池和鋰電池一起工作滿足功率輸出的需求。
[0030]在氫燃料電池能滿足整機需求的時候(即上述的巡航模式時)，鋰電池是斷開不工作的，此時的飛控還可以判斷鋰電池的電池容量是夠充足，如果電池容量不足那么從而氫燃料電池向鋰電池充電，如果鋰電池電量充足那么斷開鋰電池。
[0031]本發(fā)明中，通過動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的集成，控制兩種電池的工作狀態(tài)及輸出功率，使總的輸出功率滿足無人機的需求功率，從而使無人機具有更長的續(xù)航時間。
[0032]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法，其特征是，包括無人機的飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)和動力系統(tǒng)集成，所述的動力系統(tǒng)包括氫燃料電池、電子調(diào)速器以及無人機的無刷電機； 氫燃料電池與飛控系統(tǒng)連接，用于接受飛控系統(tǒng)輸出的信號； 電子調(diào)速器與無刷電機連接，用于驅(qū)動無人機工作； 所述的動力系統(tǒng)還包括鋰電池和供電轉(zhuǎn)換模塊，所述的供電轉(zhuǎn)換模塊分別與鋰電池、氫燃料電池以及電子調(diào)速器連接； 無人機工作時，飛控系統(tǒng)計算整機工作所需的功率，并根據(jù)所需的功率控制動力系統(tǒng)的輸出功率，使動力系統(tǒng)的總得輸出功率與無人機的需求功率相等； 當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)控制控制氫燃料電池功率輸出，由氫燃料電池經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊單獨向電子調(diào)速器供電； 當(dāng)無人機加速時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池和鋰電池的功率輸出，氫燃料電池和鋰電池同時經(jīng)供電轉(zhuǎn)換模塊向電子調(diào)速器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機混合動力系統(tǒng)與飛控系統(tǒng)的控制方法，其特征是，所述的飛控系統(tǒng)與鋰電池對鋰電池進行電壓監(jiān)控； 當(dāng)無人機處于巡航模式時，飛控系統(tǒng)實時監(jiān)測鋰電池的電壓，當(dāng)鋰電池的電壓不足時，飛控系統(tǒng)控制氫燃料電池的輸出功率，由氫燃料電池向鋰電池充電。
【文檔編號】B64D31/00GK104494834SQ201410618268
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】黃敏杰, 葛健, 徐偉強 申請人:新譽集團有限公司