[发明专利]一种无人机地面综合电源集成系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于无人机地面供电、供电特性检测和蓄电池充放电维护的综合电源集成系统及方法，属于无人机供电保障领域。

背景技术

地面电源和蓄电池是无人机电源系统的重要组成部分。地面电源是无人机的保障设备，用于机载设备的通电检查，其供电品质的优劣关系着无人机的安全运行。蓄电池常用作无人机的主电源或应急电源，正确合理地使用和维护蓄电池可以有效延长蓄电池的使用寿命，防止安全性事故的发生。因此，设计一种集成飞机供电、供电特性检测和蓄电池充放电维护功能的无人机保障设备是十分必要的。

目前常用的无人机地面电源并不具备供电特性在线检测功能，无法检验地面电源与飞机供电系统的适应性。目前虽已有飞机地面电源供电品质在线检测的测试系统，但该类测试系统为独立的设备，不便于随飞机和地面电源使用，且成本较高。

目前大多无人机地面保障系统中配备了机载蓄电池专用充电器，保障了蓄电池的充电安全，但并未解决蓄电池放电和充放电维护的问题。操作人员常采用错误的方法对蓄电池进行放电处理，致使蓄电池性能下降、寿命缩短或损坏，甚至造成安全事故。

为解决目前所存在问题，从提高无人机系统的保障性、测试性和维护性考虑，研制一种性能优异、集成度高、成本低、易扩展的地面综合电源集成系统及方法是十分必要的。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，以提高无人机系统的保障性、测试性和维护性，提出一种地面综合电源集成系统及方法，该系统集成了地面电源、电源监测、蓄电池充电器功能，可以实现无人机地面供电、无人机蓄电池充放电维护和无人机供电系统特性在线检测，有效地解决无人机机载蓄电池维护和供电系统特性在线检测的不便。

本发明的技术解决方案：一种无人机地面综合电源集成系统，包括无人机供电模块、供电特性检测模块、蓄电池维护模块和综合管理模块，

其中综合管理模块向无人机供电模块发送电源通断控制指令，向供电特性检测模块发送采集参数设置指令和采集控制指令，向蓄电池维护模块发送工作模式选择指令和充放电参数设置指令；

用于给外界无人机提供直流电的无人机供电模块通过串行接口接收综合管理模块发出的电源通断控制指令，执行电源通、断操作，并向综合管理模块发送无人机供电模块的运行参数、故障状态信息，供综合管理模块监测运行状况；无人机供电模块将内部电压和电流信号引出给供电特性检测模块，用于供电特性检测模块采集无人机供电模块的输出信号；

供电特性检测模块从综合管理模块接收采集参数设置指令和采集控制指令，启动采集操作后，从无人机供电模块采集电压和电流信号，发送至综合管理模块，由综合管理模块实现电压和电流的数据及波形的显示、存储，用于分析无人机供电模块的供电特性以及无人机供电模块与外部无人机供电系统的匹配情况，当无人机供电模块输出超差时，综合管理模块控制切断无人机供电模块对无人机的供电，对无人机进行有效的外部保护；

蓄电池维护模块从综合管理模块接收工作模式选择指令和充放电参数设置指令，选择充电模式、放电模式或充放电维护模式，设置充放电参数，启动相应工作模式，向综合管理模块发送蓄电池维护模块内部采集的电压、电流参数，综合管理模块根据接收到的电压、电流参数，一方面实时绘制蓄电池充放电曲线，并对曲线和参数进行存储，另一方面计算蓄电池的充放电安时数，判断蓄电池性能是否良好。

设置充放电的参数包括充电截止电压、充电电流、放电截止电压、放电电流和充放电维护搁置时间参数，针对不同的工作模式，设置相应的充放电参数。

给外界无人机提供直流电的方法为：将220V交流电通过线路滤波器，滤除电网中的干扰后，经一次整流和一次滤波变为不稳定的直流电，经全桥软开关变换将直流电变成高频交流电，然后经二次整流和二次滤波输出稳定的直流电。

无人机供电模块还可对其自身进行内部保护，方法为：其内部CPU板通过实时采集无人机供电模块输出的电压与电流，并与程序设定值比较，当采集值和设定值之间的误差在规定范围内，无人机供电模块不对其自身进行内部保护；当采集值和设定值之间的误差超出规定范围，通过控制板控制电源关断，对无人机供电模块自身进行内部保护。

供电特性检测模块采集无人机供电模块的输出信号包括稳态电压、瞬态电压、纹波电压、稳态电流和瞬态电流信号，并通过切换不同的电压电流信号接口和电压电流采集方式，监测不同的电压或电流状态参数。