[发明专利]一种电动无人机组合供电装置、方法及系统

说明书

本发明公开一种电动无人机组合供电装置、方法及系统。该方法包括：获取无人机的功率需求信号；根据功率需求信号判断需求功率是否大于金属空气电池的额定输出功率，得到第一判断结果；若第一判断结果表示是，则获取超级电容的剩余电量；判断超级电容的剩余电量是否大于电容电量最低阈值，得到第二判断结果；若第二判断结果表示是，则向超级电容充电管理模块发出控制超级电容放电的控制信号；若第二判断结果表示否，则发出功率不足告警信号；若第一判断结果表示否，则控制金属空气电池按照功率需求信号输出功率。本发明的电动无人机组合供电装置、方法及系统，能够满足无人机瞬时大功率的需求。

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是涉及一种电动无人机组合供电装置、方法及系统。

背景技术

无人机发展至今已有百年历史，目前已经广泛应用于军事和民用领域。军用无人机改变了传统的作战模式，向中继通讯、情报搜集、电子对抗和空中打击四大职能转变；民用无人机也在农林植保、电力巡检、消防救灾、气象监测、包裹派送等领域发挥着举足轻重的作用。无人机作为一种利用无线电设备或自带程序控制、可重复使用的不载人航天器，按照飞行平台构型可以分为固定翼、旋翼、伞翼、扑翼、直升飞机和无人飞艇等类型。其中电动多旋翼无人机因其操纵简单、成本低、机动性高等优点，已经成为国内外研究的热点。但采用传统锂电池作为动力的多旋翼无人机，续航时间普遍不超过半小时，限制了该类型无人机的进一步发展，续航时间短的难题亟待解决。

在航天航空领域，氢氧燃料电池、太阳能电池等新型能源已经开始取代传统的燃油燃气，新能源飞行器成为未来发展的一个重要趋势。氢氧燃料电池无人机采用氢气作为燃料，将氢气的化学能直接转化为电能，为无人机飞行提供能量，反应过程不受卡诺循环的限制，因此转化效率高，且具有零污染、能量密度大等优点。由于氢氧燃料电池所需氢气携带储氢罐，体积大，储氢量少，续航里程短，同时氢氧燃料电池动态性能比较软，难以满足无人机在需要抗湍流、变换飞行姿势等工况下需要的较大瞬时功率。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动无人机组合供电装置、方法及系统，满足无人机瞬时大功率的需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电动无人机组合供电装置，包括：金属空气电池、超级电容、信号检测模块、金属空气电池控制模块、超级电容充电管理模块、组合电源控制器和并流器；

所述金属空气电池以及所述超级电容的电能输出端与所述并流器的电能输入端连接；所述并流器的电能输出端与无人机负载的电能输入端连接；

所述金属空气电池的控制输入端与所述金属空气电池控制模块的控制输出端连接，所述超级电容充电管理模块的控制输出端与所述超级电容的控制输入端连接；

所述信号检测模块的信号输入端分别与所述金属空气电池和所述超级电容连接；所述信号检测模块的信号输出端与所述组合电源控制器的信号输入端连接；所述组合电源控制器的信号输入端还与无人机飞行控制系统的信号输出端连接，用于获取所述无人机飞行控制系统发送的功率需求信号；所述组合电源控制器的控制输出端与所述金属空气电池控制模块以及所述超级电容充电管理模块的控制输入端连接；

所述信号检测模块用于检测所述金属空气电池以及所述超级电容的荷电状态，所述组合电源控制器用于在需求功率超过所述金属空气电池的额定输出功率时向所述超级电容充电管理模块发出功率不足信号；所述超级电容充电管理模块在接收到所述功率不足信号时控制所述超级电容放电补充功率；所述并流器用于将所述金属空气电池输出的电能和所述超级电容输出的电能进行并流。

可选的，所述金属空气电池为铝空气电池、镁空气电池、锂空气电池或锌空气电池。

可选的，所述超级电容为2500F/2.7V的超级电容。

本发明还公开一种电动无人机组合供电方法，应用于上述电动无人机组合供电装置，所述组合供电方法包括：