[发明专利]一种用于长续航无人机的电源管理系统

说明书

本发明提出了一种用于长续航无人机的电源管理系统，能够实现自主均衡控制，并且确保电源管理系统实际输出电压和/或电流恒定不变。本发明电源管理系统包括电源输入模块、电源变送模块、电源输出模块以及电源检测与控制模块，其中所述电源变送模块包括一级变送单元和二级变送单元，在确保电源管理系统实际输出电压和/或电流恒定不变的前提下自主均衡各电池组的放电量，输出恒定电流和/或电压到二级变送单元，避免电量较低的电池组因过度放电而造成损坏，提高电池组的使用效率，延长了各电池组的使用寿命，同时最大程度上提高无人机的有效续航飞行时间。

技术领域

本发明涉及无人机电源管理技术领域，具体涉及一种用于长续航无人机的电源管理系统。

背景技术

近年来，随着计算机技术，通讯技术，微机电技术及嵌入式技术的不断发展，采用纯电力驱动的无人机已逐步走进人们的视野并被广泛应用于诸如航拍摄影、物流运输、地理测绘、生物监测、环境保护、灾害救援、精准农业、治安维护以及气象检测等领域。但是受到电池组储能技术的限制，目前无人机的续航飞行时间普遍较短，仅能在不影响无人机机身重心的前提下，以牺牲有效载荷重量为代价，增加一定数量的电池组来尽可能提高无人机的续航飞行时间。在实际使用过程中，通常将数个电池组以串联或并联等方式进行交叉组合后为无人机系统提供电能。这种方式虽然操作简单，但极有可能导致电池组的寿命降低甚至造成无人机电子系统损坏。

授权公告号为CN106542102B的中国发明专利公开了一种无人机电源管理系统及其控制方法，该系统中利用电流电压采样模块对电池中若干个电芯的电压值和电池放电电流值进行采样，计算任意两个电芯之间的电压差值。通过电芯电压均衡电路将电池中电压值高的电芯进行放电，对电压值低的电芯进行充电，从而实现电池中各电芯的电压均衡控制。然而，由于电池中各电芯采用的是串连方式，相邻电芯之间的电磁耦合特性会直接影响各电芯的电压采样精度，且针对某一特定电芯执行放电或充电等均衡控制操作时都会对其它相邻电芯造成一定的电磁影响。授权公告号为CN213832130U的中国实用新型公开了一种无人机电源管理装置，该装置可在电池仓内同时存放多个子蓄电池，且多个子蓄电池通过并联方式与电源输出母线连接。当某个子蓄电池电量耗尽或者发生故障时，电源管理装置可通过断路器自动切换至下一个子蓄电池继续为电源输出母线提供电能。然而，该管理装置中并未考虑子蓄电池切换过程对电源输出母线所产生的电压跳变问题。电源输出母线中的瞬间电压跳变现象将在电源回路中产生一个较大的瞬时浪涌电流，该浪涌电流极有可能会损毁无人机所搭载的电子设备甚至将造成无人机坠毁事故。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种用于长续航无人机的电源管理系统，能够实现自主均衡控制，并且确保电源管理系统实际输出电压和/或电流恒定不变。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明的一种用于长续航无人机的电源管理系统，包括：包括电源输入模块、电源变送模块、电源输出模块以及电源检测与控制模块；

其中，所述电源变送模块包括一级变送单元和二级变送单元，其中，所述一级变送单元包括一级高频逆变电路阵列、一级高频变压器阵列、一级整流电路阵列以及一级滤波电路；所述一级高频逆变电路阵列在多路脉宽调制信号的驱动作用下分别将各电池组所提供的直流电逆变为高频交流电并经由一级高频变压器阵列隔离输出；所述一级整流电路阵列将所述一级高频变压器阵列输出的高频交流电分别整流至直流电，串行连接叠加后经所述一级滤波电路输出至所述二级变送单元；所述二级变送单元包括二级高频逆变电路、二级高频变压器、二级整流电路以及二级滤波电路；所述二级高频逆变电路在脉宽调制信号的驱动作用下将所述一级滤波电路输出的直流电逆变为具有特定幅值的高频交流电并经由二级高频变压器隔离输出；所述二级整流电路将所述二级高频变压器输出的高频交流电整流为直流电并经由二级滤波电路输出至所述电源输出模块；所述电源输出模块为电源管理系统的实际输出电源端口；所述电源检测与控制模块用于根据所述电源输入模块和电源输出模块对所述电源变送模块进行控制。

其中，所述电源输入模块包含至少两组电池组。