[发明专利]一种混动无人机的动力控制系统及方法

说明书

本发明提供一种混动无人机的动力控制系统，包括燃油发电系统、锂电池、充放电电路和控制器，所述燃油发电系统通过燃烧油气提供三相交流电，并通过AC/DC整流电路输出稳定的直流电，直流母线连接电动机作为无人机主要动力源；所述锂电池通过充放电电路连接直流母线，用于实现锂电池充电蓄能或放电作为无人机辅助动力源，所述锂电池还向控制器供电；所述控制器用于判定无人机的动力运行模式并发出控制信号改变无人机的动力来源：小于2kW时，仅锂电池向电动机供电，2～5kW时，燃油发电系统向电动机供电并向锂电池充电，大于5kW时，燃油发电系统和锂电池同时向电动机供电。本发明提高了无人机的动力稳定性和动力系统反应速度。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，特别地，涉及一种采用混合动力的无人机的动力控制系统，以及基于该系统的动力控制方法。

背景技术

目前市场上保有量大的无人机大多为纯电动产品，其次是通过燃烧油汽作为动力源的产品。纯电动无人机的优点是体积小、重量轻，方便携带，并且充放电性能稳定，缺点则是电池容量小，续航能力严重不足，考虑到纯电动无人机本身的体积和重量受限，如果为了提升续航能力而增加锂电池组的数量，就不得不降低可携带任务设备的重量，牺牲产品性能。相反，燃油无人机的优点是载重大和续航能力强，缺点则是结构复杂，维护和使用成本高，而且由于燃油无人机的动力产生是通过机械传动将内能转化为机械能，所以在控制的反应上有延迟，尤其是在刚起飞阶段，存在动力响应不足、操作难度大的问题。

由于稳定可靠的动力来源是无人机能完成任务的根本保障，因此近年来，随着油电混合动力技术的不断发展，无人机的动力供应方式也由单一动力来源供应逐渐发展成多动力来源供应，基于混合动力推进的无人机设计与应用必将得到迅猛发展。

现有的油电混动无人机在动力系统的设计上并不完善，大多采用燃油动力和电池动力并联的形式，且包含机械传动结构，结构复杂，且燃油动力和纯电池动力的配合难度大，不利于无人机轻量化设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混动无人机的动力控制系统和动力控制方法，具体方案如下：

一种混动无人机的动力控制系统，包括燃油发电系统、AC/DC整流电路、电动机、辅助动力模块和控制器；

所述燃油发电系统包括燃油发动机和发电机，用于通过燃烧油气提供三相交流电，所述发电机通过AC/DC整流电路输出稳定的直流电，直流母线连接电动机作为无人机的主要动力源；

所述辅助动力模块包括锂电池和充放电电路，所述锂电池通过充放电电路连接直流母线，用于实现锂电池充电蓄能或放电作为无人机的辅助动力源，所述锂电池还通过充放电电路向所述控制器供电；

所述控制器用于判定无人机的动力运行模式，并根据判定结果向燃油发电系统、AC/DC整流电路和充放电电路发出控制信号以改变无人机的动力来源。

优选地，所述控制器还包括信号调理模块和无线通信模块，所述信号调理模块用于采集无人机飞行过程中各部件的运行数据，所述无线通信模块用于实现地面与无人机之间的信号传输。

优选地，所述电动机的输入侧设有调速器，所述调速器连接所述信号调理模块和直流母线。

优选地，所述锂电池带有BMS电池管理系统。

一种基于上述系统的混动无人机的动力控制方法，包括如下过程：

1)所述控制器通过无线通信模块接收来自地面的控制指令；

2)对无人机的动力需求进行判定：

当动力需求小于第一功率且锂电池电量充足时，判定无人机进入纯电模式，燃油发电系统处于怠速工作状态，锂电池通过充放电电路和直流母线向电动机供电；