[发明专利]无人机混合动力系统与飞控系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无人机混合动力系统与飞控系统的控制方法。

背景技术

现代中小型电动无人机一般采用锂电池或氢燃料电池供电，两种电池的输出特性有较大差异：

a.氢燃料电池：能量密度很高，功率密度较小，响应较慢，不适宜瞬时大功率放电，但能够在一定功率下长时间放电；

b.锂电池：能量密度较低，功率密度很高，响应快，适合功率变化较大及瞬时大功率放电的情况。

由此可以看出，如果只采取锂电池供电，受电池能量密度的限制，无人机的续航时间较短，在牺牲平台机动性的前提下，采用滑翔机设计的锂离子电池驱动无人机最长也只能达到约2h的续航时间。如果只采取氢燃料电池供电，虽然可以大大增加续航时间，但是氢燃料电池给电子调速器供电存在一个弊端，即氢燃料电池的供电响应慢。当无人机需要增加或减小拉力时，只能通过增加或减少供氢量来间接实现，对于氢燃料电池内的制氢系统，还涉及到水解反应的控制、氢气流的输送、燃料电池的控制等多个存在延时的中间环节，供电响应会更加迟缓，在遭遇气流等不可预料的突发情形时可能会产生严重后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种无人机混合动力系统与飞控系统的控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无人机混合动力系统与飞控系统的控制方法，包括无人机的飞控系统和动力系统，飞控系统和动力系统集成，所述的动力系统包括氢燃料电池、电子调速器以及无人机的无刷电机；

氢燃料电池与飞控系统连接，用于接受飞控系统输出的信号；

电子调速器与无刷电机连接，用于驱动无人机工作；

所述的动力系统还包括锂电池和供电转换模块，所述的供电转换模块分别与锂电池、氢燃料电池以及电子调速器连接；

无人机工作时，飞控系统计算整机工作所需的功率，并根据所需的功率控制动力系统的输出功率，使动力系统的总得输出功率与无人机的需求功率相等；

当无人机处于巡航模式时，飞控系统控制控制氢燃料电池功率输出，由氢燃料电池经供电转换模块单独向电子调速器供电；

当无人机加速时，飞控系统控制氢燃料电池和锂电池的功率输出，氢燃料电池和锂电池同时经供电转换模块向电子调速器供电。

进一步的，所述的飞控系统与锂电池对锂电池进行电压监控；

当无人机处于巡航模式时，飞控系统实时监测锂电池的电压，当锂电池的电压不足时，飞控系统控制氢燃料电池的输出功率，由氢燃料电池向锂电池充电。

本发明的有益效果是：通过动力系统与飞控系统的集成，控制两种电池的工作状态及输出功率，使总的输出功率满足无人机的需求功率，从而使无人机具有更长的续航时间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是氢燃料电池、锂电池混合动力系统与飞控系统集成方法拓扑图；

图2是飞控系统控制氢燃料电池、锂电池工作流程图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1图2所示，一种无人机混合动力系统与飞控系统的控制方法，包括无人机的飞控系统和动力系统，飞控系统和动力系统集成，动力系统包括氢燃料电池、电子调速器以及无人机的无刷电机和螺旋桨。

氢燃料电池与飞控系统连接，用于接受飞控系统输出的信号。

电子调速器与无刷电机连接，无刷电机连接螺旋桨，然后驱动无人机工作。

动力系统还包括锂电池和供电转换模块，供电转换模块分别与锂电池、氢燃料电池以及电子调速器连接。

无人机工作时，飞控系统计算整机工作所需的功率，并根据所需的功率控制动力系统的输出功率，使动力系统的总得输出功率与无人机的需求功率相等。

当无人机处于巡航模式时，飞控系统控制控制氢燃料电池功率输出，由氢燃料电池经供电转换模块单独向电子调速器供电。

当无人机加速时，飞控系统控制氢燃料电池和锂电池的功率输出，氢燃料电池和锂电池同时经供电转换模块向电子调速器供电。

为保证锂电池具有足够的电压，飞控系统与锂电池对锂电池进行电压监控；并且当无人机处于巡航模式时，飞控系统实时监测锂电池的电压，当锂电池的电压不足时，飞控系统控制氢燃料电池的输出功率，由氢燃料电池向锂电池充电。