一種無人機機載發電設備的製作方法
2023-05-11 07:40:01
一種無人機機載發電設備的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種無人機機載發電設備，包括無刷發電機、三相交流電整流器、5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊及磷酸鐵鋰電池，其特徵在於：所述無刷電機通過三相交流電整流器與DC-DC模塊連接，DC-DC模塊中的5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊與磷酸鐵鋰電池均為並聯連接，5VDC-DC模塊接舵機，12VDC-DC模塊接自駕儀、電臺及雲臺攝像設備。本實用新型是為無人飛機提供兩路電壓的直流電源設備，使飛機具有超長續航飛行時間，該設備尺寸小，重量輕，可以提供高效電能及穩定的電壓，與飛機上自駕儀通訊將發動機轉數、發電電壓、負載功率分配參數等在飛行期間傳送到地面站，信號穩定可靠。
【專利說明】一種無人機機載發電設備
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於無人機領域，涉及無人機的發電，尤其是一種無人機機載發電設備。
【背景技術】
[0002]目前，無人機電能由機載電池提供，電池質量較大造成無人機負載較大，而且飛行時間越長所需電量越多，長航時無人機所需配裝的電池越重，其負重造成較多的電能浪費。
[0003]機載發電設備尚未應用在無人機領域，而現有的航空設備中使用的機載發電裝置通常重量較重，尺寸較大，難以直接應用在無人機上，而且產生的電壓不穩定，由此導致自駕儀的通訊受到較大影響。由於發送的各種參數不穩定，容易造成各種數據參數混亂，影響了無人機的地面控制及航拍的效果及質量。而且，由於目前無人機載電池容量有限，飛機內的電子設備越來越多，電子設備供電問題、飛行續航時間問題、已不能滿足無人機多電、全電和長時間飛行的需求，如果直接從飛機有限的電池中提供足夠大的電能供飛機飛行將有較大難度。
[0004]由此可見，無人機的機載發電設備對無人機的巡航距離、信號傳輸的穩定具有十分重要的作用。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在於克服現有技術的不足之處，提供一種尺寸小、重量輕、電能高效且穩定的無人機機載發電設備。
[0006]本實用新型解決其技術問題是採取以下技術方案實現的:
[0007]—種無人機機載發電設備，包括無刷發電機、三相交流電整流器、5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊及磷酸鐵鋰電池，其特徵在於:所述無刷電機通過三相交流電整流器與DC-DC模塊連接，DC-DC模塊中的5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊與磷酸鐵鋰電池均為並聯連接，5VDC-DC模塊接舵機，12VDC-DC模塊接自駕儀、電臺及雲臺攝像設備。
[0008]而且，所述三相交流電整流器被使用在無刷發電機和機載發電設備內部的DC-DC轉換模塊之間，DC-DC轉換模塊的DC電壓與發電機AC電壓的整流電壓相等，無刷發電機的發電電壓一定在9-36V範圍之內。
[0009]而且，所述無刷發電電壓值在發電機的任何兩個接頭之間測量，如果電壓在9V之下，將自動切換到磷酸鐵鋰電池來提供電能。
[0010]本實用新型的優點和積極效果是:
[0011]1、本實用新型是為無人飛機提供兩路電壓的直流電源設備，使飛機具有超長續航飛行時間，該設備尺寸小，重量輕，可以提供高效電能及穩定的電壓，與飛機上自駕儀通訊將發動機轉數、發電電壓、負載功率分配參數等在飛行期間傳送到地面站，信號穩定可靠。
[0012]2、本實用新型通過無刷發電機將機械能轉變為電能，並經整流輸出9-36V直流電，一路經DC-DC轉換(可選)輸出5V和12V供飛機驅動負載，一路為備份電池提供充電電能，備份電池在預起飛檢查或在發動機故障期間作為應急電源提供無人機設備負載電能，有效保障了無人機的工作性能。
[0013]3、本實用新型利用無人機發動機帶動電機進行發電，將機械能轉換為電能供給機上設備負載，機載發電改善了供電狀態，在實際應用中有積極重要的作用。
[0014]4、本實用新型可以根據不同飛機的不同負載，選擇不同的DC-DC模塊輸出滿足不同的負載需求，而且，機載發電裝置本身的重量較輕，尤其適用於長航時機型，飛行時間越長優勢越明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的電路結構方框圖；
[0016]圖2為本實用新型無刷發電機與機載發電設備內部連接圖；
[0017]圖3為無刷發電機發電電壓5V輸出效率曲線；
[0018]圖4為無刷發電機發電電壓12V輸出效率曲線。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖並通過具體實施例對本實用新型作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實用新型的保護範圍。
[0020]一種無人機機載發電設備，包括無刷發電機、三相交流電整流器、5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊及磷酸鐵鋰電池(4Sbat)，無刷電機通過三相交流電整流器與DC-DC模塊連接，DC-DC模塊中的5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊與磷酸鐵鋰電池均為並聯連接，5VDC-DC模塊接舵機，12VDC-DC模塊接自駕儀、電臺及雲臺攝像設備等。
[0021]三相交流電整流器被使用在發電機和機載發電設備內部的DC-DC轉換模塊之間，參見圖2，因此DC-DC轉換模塊的DC電壓與發電機AC電壓的整流電壓相等，在這種情況下發電機的發電電壓一定在9-36V範圍之內。發電電壓值可以在發電機的任何兩個接頭之間測量。如果電壓在9V之下，機載發電設備將自動切換到備份電池來提供電能。
[0022]本實用新型的主要特徵參數:
[0023]重量輕，尺寸小；9_36V輸入範圍；150W持續負載；
[0024]?無刷發電機；籲5V和12V輸出；?負載電流最大6A; ?備份電池連接；?磷酸鐵鋰電池充電；
[0025]電子參數:
[0026]無刷發電機發電電壓範圍9-36V
[0027]電池類型磷酸鐵鋰
[0028]電池電壓13.2V
[0029]電池最大輸入電流3A
[0030]電池最大持續輸入電流IOA
[0031]輸出電壓5V和12V
[0032]持續負載電流，5V輸出3A
[0033]持續負載電流，12V輸出3A
[0034]最大峰值負載電流10秒8A[0035]5V輸出效率86%
[0036]12V輸出效率90%
[0037]發電機轉數12000_14000rpm
[0038]發電機轉數精確度200rpm
[0039]機械結構參數
[0040]尺寸90*86*43mm
[0041]重量360g
[0042]冷卻方法鋁製散熱片
[0043]最高附件溫度70°C
[0044]工作溫度-40V -+50 V。
[0045]實例:齒形皮帶驅動發電機，兩個齒輪之間的齒數比可以選擇來確保機載發電設備(AGPU)輸入電壓在36V限制。在許多情況下，低的發動機轉數導致發電電壓低於12V，這意味著備用電池將為無人飛行系統提供電能，在額外的時間低速飛行的無人機由備用電池提供電能。依據實際飛行任務，電池的容量需要計算。電池容量(Ah)=工作時間(h)*平均負載功率(W)/電池電壓(V)/0.8。
[0046]本實用新型中，機載發電設備(AGPU)有兩個電子航空接口。
【權利要求】
1.一種無人機機載發電設備，包括無刷發電機、三相交流電整流器、5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊及磷酸鐵鋰電池，其特徵在於:所述無刷電機通過三相交流電整流器與DC-DC模塊連接，DC-DC模塊中的5VDC-DC模塊、12VDC-DC模塊與磷酸鐵鋰電池均為並聯連接，5VDC-DC模塊接舵機，12VDC-DC模塊接自駕儀、電臺及雲臺攝像設備。
2.根據權利要求1所述的無人機機載發電設備，其特徵在於:所述三相交流電整流器被使用在無刷發電機和機載發電設備內部的DC-DC轉換模塊之間，DC-DC轉換模塊的DC電壓與發電機AC電壓的整流電壓相等，無刷發電機的發電電壓一定在9-36V範圍之內。
3.根據權利要求1所述的無人機機載發電設備，其特徵在於:所述無刷發電電壓值在發電機的任何兩個接頭之間測量，如果電壓在9V之下，將自動切換到磷酸鐵鋰電池來提供電能。
【文檔編號】H02J7/34GK203612222SQ201320804732
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】權軍 申請人:天津全華時代航天科技發展有限公司