CN115693898B - 一种无人机虚拟供电***及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无人机虚拟供电***及无人机，***包括不间断供电电源、供电通道和虚拟电池，不间断供电电源设置在地面，为基础供电设备；供电通道分别连接不间断供电电源和虚拟电池，用于不间断供电电源向虚拟电池供电，虚拟电池设置在无人机上，虚拟电池包括等效电阻，等效电阻连接供电通道，并通过等效电阻向无人机负载输出供电电压，等效电阻采用等值电阻模拟原电池电芯连接，在等效电阻的输入不变时，模拟原电池电芯进行稳压输出。本发明提出的虚拟电池供电***，从不间断电源获取电力并将其提供给无人机飞行***，无需实际电池，完全摆脱电池供电束缚，既解决了电池固有问题，又实现了无人机不间断飞行。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是一种无人机虚拟供电***及无人机。
背景技术
架空输电线路巡检无人机电池采用锂聚合物材料，具有功率密度高，放电性能良好等优点，因此得到在无人机中广泛应用。
但是无人机电池最大问题是电池续航时间短，增大电池容量会相应的增加电池重量和体积，因此锂聚合物电池达到了25分钟续航瓶颈，再怎么设计容积比，也突破不续航难题。且频繁更换电池进行多次起飞，耗费时间，巡检效率低下。此外，电池属于损耗品，随着电池飞行次数的增加，出现电池鼓包、漏液等问题，需要维保，更换电池的费用成本较大。
发明内容
本发明提供了一种无人机虚拟供电***及虚拟机，用于解决现有无人机采用电池供电，续航时间短的问题。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明第一方面提供了一种无人机虚拟供电***，所述***包括不间断供电电源、供电通道和虚拟电池，所述不间断供电电源设置在地面，为基础供电设备；所述供电通道分别连接所述不间断供电电源和虚拟电池，用于不间断供电电源向虚拟电池供电，所述虚拟电池设置在无人机上，虚拟电池包括等效电阻，所述等效电阻连接所述供电通道，并通过所述等效电阻向无人机负载输出供电电压；所述等效电阻采用等值电阻模拟原电池电芯连接，在等效电阻的输入不变时，模拟原电池电芯进行稳压输出。
进一步地，所述不间断供电电源为柴油发电机或蓄电池。
进一步地，所述供电通道为软导线、硬导体或无线传输通道。
进一步地，所述供电通道为无线传输通道时，所述供电***还包括设置在无人机上的定位模块，所述不间断供电电源包括电磁信号发射模块，所述定位模块用于接收所述电磁信号发射模块的第一电磁信号，并向所述不间断供电电源反馈应答信号，所述电磁信号发射模块基于所述应答信号，向所述虚拟电池发送第二电磁信号。
进一步地，所述第二电磁信号的功率大于所述第一电磁信号的功率。
进一步地，所述虚拟电池还包括开关电源和电池管理模块；
所述开关电源用于电压转换，将等效电阻的输出电压转换为无人机负载的供电电压，并保持输入功率不变；
所述电池管理模块用于所述等效电阻输出电压、电流的管理。
进一步地，所述外壳上设有散热片，所述散热片为若干条状散热片。
进一步地，所述等效电阻置于所述外壳内，所述外壳的形状与无人机内电池分区的结构相适应。
本发明第二方面提供了一种无人机，所述无人机上设有所述的虚拟供电***。
进一步地，所述无人机还包括飞控***和动力***，用于无人机飞行及作业控制。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、为了解决无人机电池续航和维护问题，本发明提出的虚拟电池供电***，从不间断电源获取电力并将其提供给无人机飞行***，无需实际电池，完全摆脱电池供电束缚，既解决了电池固有问题，又实现了无人机不间断飞行。
2、采用无线传输技术作为供电通道时，在无人机上设置定位模块，在进行无人机供电时，首先通过小功率信号实现无人机的定位，基于定位结果，发送电功率信号，用于无人机负载供电，避免不间断电源盲目的向外发射无线信号，减少供电成本，提供供电效率。
3、在虚拟电池内部增加与等效电阻连接的附加电阻，确保电压稍低于原电池电压，使得无人机供电***先由虚拟电池供电而不发生电量百分比跌落问题，否则，无人机将无差别识别原电池在损耗电能，从而发生电量降低实际电压不变的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述虚拟供电***的结构示意图；
图2是本发明所述虚拟电池的内部结构示意图；
图3是本发明所述虚拟电池外壳的结构示意图(一)；
图4示本发明所述虚拟电池外壳的结构示意图(二)。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种无人机虚拟供电***，包括不间断供电电源、供电通道和虚拟电池。
所述不间断供电电源设置在地面，为基础供电设备；所述供电通道分别连接所述不间断供电电源和虚拟电池，用于不间断供电电源向虚拟电池供电，所述虚拟电池设置在无人机上，虚拟电池包括等效电阻，所述等效电阻连接所述供电通道，并通过所述等效电阻向无人机负载输出供电电压，所述等效电阻采用等值电阻模拟原电池电芯连接，在等效电阻的输入不变时，模拟原电池电芯进行稳压输出。
本发明所述虚拟供电***的其一实现方式中，所述不间断供电电源为柴油发电机或蓄电池，具备交直流变换、自动稳压、断电保护等基础功能。
本发明所述虚拟供电***的其一实现方式中，所述供电通道提供不间断供电电源和无人机电力传输的媒介，所述供电通道为软导线、硬导体或无线传输通道。
所述供电通道为无线传输通道时，所述供电***还包括设置在无人机上的定位模块，所述不间断供电电源包括电磁信号发射模块，所述定位模块用于接收所述电磁信号发射模块的第一电磁信号，并向所述不间断供电电源反馈应答信号，所述电磁信号发射模块基于所述应答信号，向所述虚拟电池发送第二电磁信号。
所述第二电磁信号的功率大于所述第一电磁信号的功率。
本实现方式中，首先通过小功率信号实现无人机的定位，基于定位结果，发送电功率信号，用于无人机负载供电，避免不间断电源盲目的向外发射无线信号，减少供电成本，提供供电效率。
如图2所示，本发明所述虚拟供电***的其一实现方式中，所述虚拟电池还包括开关电源和附加电阻，开关电源、等效电阻和附加电阻依次连接。
所述开关电源用于电压转换，将等效电阻的输出电压转换为无人机负载的供电电压；开关电源为高压直流输入，低压直流输出。此电源输出电压具有远端补偿功能，可自动补偿输出引线上的电压跌落。具备电压调整率和负载调整率，可以满足不同型号无人机电池端电压模拟输入。
电池等效电阻模型采用等值电阻模拟原电池电芯串并联，当开关电源输出保持不变下，虚拟电池模拟原原电池电芯电压并保持平衡，实现稳压输出。
附加电阻的两端分别连接等效电阻和虚拟电池的输出端，确保电压稍低于原电池电压，使得无人机供电***先由虚拟电池供电而不发生电量百分比跌落问题，否则，无人机将无差别识别原电池在损耗电能，从而发生电量降低实际电压不变的问题。
所述虚拟电池***还包括电池管理模块用于所述等效电阻输出电压、电流的管理。
传统无人机电池由多个单体电池串并联组成，最后通过电池管理单元平衡控制后输出相适应电压。本发明虚拟电池可以对各种电压电池均适用，只需更改电阻串并联数量及阻值，即可一对一复制模拟电芯连接情况，同时用外部不间断电源施加到虚拟电阻上，等效电阻相当于虚拟电池，其电压不会随着电能消耗产生压降，因此无人机识别该电池一直满电状态，达到了不间断供电飞行目的。
如图3、4所示，所述虚拟电池还包括外壳，外壳上还设有电池槽1、散热片2、电源插口3、电池端子4和电池固定槽11。
所述等效电阻***所述电池槽1内并通过电池固定槽11固定；所述散热片2为若干条状散热片，设置在外壳的一面多多面；所述电源插口3用于连接供电通道；所述电池端子4用于等效电阻与无人机负载的连接。
为了不改变无人机现有的内部结构设计，所述外壳的形状与无人机内电池分区的结构相适应。
本发明实施例还提供了一种无人机，所述无人机上设有上述实施例所述的虚拟供电***。
所述无人机还包括飞控***和动力***，用于无人机飞行及作业控制。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种无人机虚拟供电***，其特征是，所述***包括不间断供电电源、供电通道和虚拟电池，所述不间断供电电源设置在地面，为基础供电设备；所述供电通道分别连接所述不间断供电电源和虚拟电池，用于不间断供电电源向虚拟电池供电，所述虚拟电池设置在无人机上，虚拟电池包括等效电阻，所述等效电阻连接所述供电通道，并通过所述等效电阻向无人机负载输出供电电压，所述等效电阻采用等值电阻模拟原电池电芯连接，在等效电阻的输入不变时，模拟原电池电芯进行稳压输出；
所述虚拟电池还包括开关电源、附加电阻和电池管理模块；
所述开关电源用于电压转换，将等效电阻的输出电压转换为无人机负载的供电电压；
所述附加电阻的两端分别连接所述等效电阻和虚拟电池的输出端，用于分压，使得虚拟电池的输出电压小于原电池输出电压；
所述电池管理模块用于所述等效电阻输出电压、电流的管理。
2.根据权利要求1所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述不间断供电电源为柴油发电机或蓄电池。
3.根据权利要求1所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述供电通道为软导线、硬导体或无线传输通道。
4.根据权利要求3所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述供电通道为无线传输通道时，所述供电***还包括设置在无人机上的定位模块，所述不间断供电电源包括电磁信号发射模块，所述定位模块用于接收所述电磁信号发射模块的第一电磁信号，并向所述不间断供电电源反馈应答信号，所述电磁信号发射模块基于所述应答信号，向所述虚拟电池发送第二电磁信号。
5.根据权利要求4所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述第二电磁信号的功率大于所述第一电磁信号的功率。
6.根据权利要求1所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述虚拟供电***还包括外壳，所述外壳上设有散热片，所述散热片为若干条状散热片。
7.根据权利要求1所述无人机虚拟供电***，其特征是，所述等效电阻置于所述外壳内，所述外壳的形状与无人机内电池分区的结构相适应。
8.一种无人机，其特征是，所述无人机上设有权利要求1-7任一项所述的虚拟供电***。
9.根据权利要求8所述无人机，其特征是，所述无人机还包括飞控***和动力***，用于无人机飞行及作业控制。
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