[发明专利]太阳能无人机能源管理系统及具有其的太阳能无人机

说明书

本发明提供了一种太阳能无人机能源管理系统及具有其的太阳能无人机，能源管理系统包括：分线盒、储能电池、多个太阳能电池子阵、多个MPPT控制器、DC‑DC变换器和能源管理单元EMU，储能电池与分线盒连接，各个太阳能电池子阵均由多个太阳能电池片组成，多个太阳能电池子阵与储能电池并联连接在分线盒上，太阳能电池子阵用于为储能电池和用电设备供电，各个太阳能电池子阵之间的功率差值范围为0W至10W，多个MPPT控制器与多个太阳能电池子阵一一对应连接，DC‑DC变换器与分线盒连接，能源管理单元EMU分别与储能电池、多个MPPT控制器以及DC‑DC变换器连接。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中太阳能电池阵的整体发电效率低以及能源系统可靠性差的技术问题。

技术领域

本发明涉及航空航天能源系统技术领域，尤其涉及一种太阳能无人机能源管理系统及具有其的太阳能无人机。

背景技术

目前，在太阳能飞行器的相关研究中，以高空长航时太阳能无人机的研究最为广泛。太阳能无人机以太阳能为能源，理论上可以永久飞行，且对环境无污染，使用灵活、成本低，有着广阔的应用前景。在民用上，太阳能无人机可用于大气研究、天气预报、环境及灾害监测、农作物遥测、交通管制、电信和电视服务、自然保护区监控、外星球探测等。在军事上，太阳能无人机可用于边境巡逻、侦察、通信中继、电子对抗等任务。

但受制于现有技术发展水平，高空长航时太阳能无人机目前还处于理论研究以及试验验证阶段。为了实现高空长航时飞行，高效高可靠性的能源管理系统设计是关键之一。太阳能无人机能源管理系统能够实现对能源获取、储存和传输变换环节进行有效协调，以满足平台昼夜循环工作的能源需求。目前，对太阳能无人机而言，比较成熟的能源系统方案是使用太阳能电池与储能电池协同供能。能源系统拓扑结构和管理策略的设计关系到平台能否实现能源闭环。

然而，现有的太阳能无人机能源管理系统通过将多个太阳能电池片并联在一起以对负载和储能电池供电，由于不同的太阳能电池片之间所获取的光照存在差异，因此导致不同的太阳能电池片间的输出特性存在较大差异，从而多个太阳能电池片的输出特性曲线会存在多个功率峰值。由于多功率峰值的存在，由多个太阳能电池片构成的太阳能电池阵所产生的功率将低于实际最大可能值，降低了太阳能电池阵的整体发电效率。

发明内容

本发明提供了一种太阳能无人机能源管理系统及具有其的太阳能无人机，能够解决现有技术中太阳能电池阵的整体发电效率低以及能源系统可靠性差的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种太阳能无人机能源管理系统，能源管理系统包括：分线盒，分线盒用于实现能源管理系统的能源的输入和输出；储能电池，储能电池与分线盒连接，储能电池用于为用电设备供电；多个太阳能电池子阵，各个太阳能电池子阵均由多个太阳能电池片组成，多个太阳能电池子阵与储能电池并联连接在分线盒上，太阳能电池子阵用于为储能电池和用电设备供电，各个太阳能电池子阵之间的功率差值范围为0W至10W；多个MPPT控制器，多个MPPT控制器与多个太阳能电池子阵一一对应连接；DC-DC变换器，DC-DC变换器与分线盒连接，DC-DC变换器用于调节电压；能源管理单元EMU，能源管理单元EMU分别与储能电池、多个MPPT控制器以及DC-DC变换器连接。

进一步地，多个太阳能电池子阵设置在太阳能无人机机翼表面的不同位置，各个太阳能电池子阵所在的机翼表面的弧度不同，构成太阳能电池子阵的多个太阳能电池片在机翼表面的倾角的差值范围为0°至5°。

进一步地，多个太阳能电池子阵分为至少两个并联设置在分线盒上的太阳能电池阵组，各个太阳能电池阵组包括至少两个串联设置的太阳能电池子阵，至少两个太阳能电池子阵分别与相对应的MPPT控制器连接后串联设置。