本發(fā)明屬于無人機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前多旋翼無人機供電系統(tǒng)的缺陷。

多旋翼無人機因為其具有的靈活方便和多用性獲得快速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，主要是在航拍領(lǐng)域應(yīng)用，但是其起飛重量和續(xù)航時間以及任務(wù)和通訊距離受限于機載蓄電池容量限制，通訊距離還受地形影響，超視距通訊傳送圖像信息受地形距離等因素影響較大，本質(zhì)是受限于機載蓄電池容量，目前的無人機只能應(yīng)用于輕起飛重量和短時滯空領(lǐng)域，不能用于工程、搶險、救災(zāi)、載人、監(jiān)控等長航時滯空、重載任務(wù)等領(lǐng)域。

一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)。

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)解決方案，在原有多旋翼無人機系統(tǒng)上，去掉小容量機載蓄電池，改由地面電源供電、拖拽電纜饋電，即可成為有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)。如圖3。

一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)，其具有如下特征：

1、由地面電源供電?？梢允侵绷麟姡部梢允墙涣麟?，經(jīng)拖拽電纜饋電至無人機系統(tǒng)；

2、續(xù)航滯空時間長。幾乎無時間限制；

3、起飛重量大?？梢陨a(chǎn)成系列、不同起飛重量的多旋翼無人機，根據(jù)任務(wù)性質(zhì)，搭載任務(wù)需要的任何設(shè)備；

4、升限高。升限僅受拖拽的電纜重量及電纜受風力所產(chǎn)生的對無人機飛行安全的影響；

5、應(yīng)用廣泛?？蓮V泛用于軍事偵測、邊境管控、國土檢測、城市安保、大型集會活動實時監(jiān)控、災(zāi)難實時監(jiān)控、救災(zāi)、重要目標的長航時無縫隙監(jiān)控、臨時照明、高層救火、物資器材裝備甚至人員的垂直傳遞，森林火情監(jiān)視、各種預(yù)警報警、視頻監(jiān)視及通訊中繼轉(zhuǎn)接等等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會管理、軍事國防、科學研究領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)是提供一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)解決方案。在原有多旋翼無人機系統(tǒng)上，去掉機載小容量蓄電池，改由地面電源經(jīng)由饋電電纜供電，即可成為有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)。

地面電源可以是交流電網(wǎng)、交流發(fā)電機、交-直流電源、蓄電池、直流發(fā)電機等，通過拖拽電纜向多旋翼無人機系統(tǒng)饋電，即可成為有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)。

無人機上的電源裝置，可以是：

1、如果地面電源是交流電。無人機上采用直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)電源，把經(jīng)過拖拽電纜饋電上來的交流電轉(zhuǎn)變成適應(yīng)該無人機系統(tǒng)對應(yīng)的直流電壓/電流；

2、如果地面電源是直流電源。①假如該直流電源的電壓/電流與該無人機系統(tǒng)所需的電壓/電流相一致，則經(jīng)拖拽電纜直接饋電即可；②如果該直流電壓高于該無人機所需的電壓，無人機上可以采用直流/直流(DC/DC)變換器，為無人機提供相應(yīng)的直流電壓/電流；

附圖說明

1、圖3是本發(fā)明專利一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)原理框圖；

2、圖1是采用交流供電的一種多旋翼無人機供電系統(tǒng)圖；

圖中：

1.①.1交流電源，1.①.2移動式交流發(fā)電機，1.②開關(guān)，1.③避雷器，1.④.1接地極，1.④.2接地線，1.⑤拖拽電纜，1.⑥電纜收放裝置，1.⑦無人機上直流電源，1.⑧照相/攝像機，1.⑨一種多旋翼無人機；

3、圖2.1是直流電源供電方式采用直流發(fā)電機供電的一種多旋翼無人機供電系統(tǒng)圖；

圖中：

2.1.①直流發(fā)電機；2.1.②開關(guān)，2.1.③避雷器，2.1.④.1接地極，2.1.④.2接地線，2.1.⑤拖拽電纜，2.1.⑥電纜收放裝置，2.1.⑦無人機上直流變換器，2.1.⑧照相/攝像機，2.1.⑨一種多旋翼無人機；

4、圖2.2是直流電源供電方式采用蓄電池串并聯(lián)供電的一種多旋翼無人機供電系統(tǒng)圖；

圖中：

2.2.①蓄電池，2.2.②開關(guān)，2.2.③避雷器，2.2.④.1接地極，2.2.④.2接地線，2.2.⑤拖拽電纜，2.2.⑥電纜收放裝置，2.2.⑦無人機上直流變換器，2.2.8照相/攝像機，2.2.⑨一種多旋翼無人機；

5、圖2.3是直流電源供電方式采用蓄電池直接供電的一種多旋翼無人機供電系統(tǒng)圖；

圖中：

2.3.①蓄電池，2.3.②開關(guān)，2.3.③避雷器，2.3.④.1接地極，2.3.④.2接地線，2.3.⑤拖拽電纜，2.3.⑥電纜收放裝置，2.3.8照相/攝像機，2.3.⑨一種多旋翼無人機；因為蓄電池電流電壓與無人機上所需電流/電壓一致，故不需要無人機上直流變換器。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明專利主要由地面供電電源、開關(guān)、避雷器接地裝置、電纜收放裝置、拖拽電纜、無人機上電源變換裝置六大部分功能結(jié)構(gòu)組成，各部分具體構(gòu)成和工作過程原理如下：

1、采用交流供電電源，饋電纜采用拖拽電纜。經(jīng)過交流電源-開關(guān)-避雷器接地裝置-拖拽電纜-電纜收放裝置-無人機上直流電源(交流/直流變換)-無人機系統(tǒng)；

其中：

①、交流電源。可以直接采用交流電源，也可采用移動式交流發(fā)電機；

②、開關(guān)。采用一般刀閘開關(guān)或者空氣自動開關(guān)；

③、避雷器。采用與交流電源相應(yīng)等級的氧化鋅閥型避雷器；

④、接地裝置。由接地極和接地線組成；

⑤、拖拽電纜?？梢圆捎密涀o套電纜或者超柔性軟護套電纜、拖拽電纜，根據(jù)無人機功率，按架空電纜敷設(shè)，選取相應(yīng)截面積的拖拽電纜；

⑥、電纜收放裝置。可以采用一個直徑適當?shù)拇罂诰幙蚴降娜萜?，讓電纜按順序散放在容器里，隨著無人機升空而拖拽升空，隨著無人機降落而收納入框；

⑦、無人機上直流電源。把拖拽電纜饋送來的交流電變?yōu)闊o人機需要的直流電壓/電流。根據(jù)不同的無人機選用不同直流輸出電壓/電流的電源。例如：某型無人機原配機上電源蓄電池是3S4860，起飛重量是1214g，滯空時間是20min，則3S4860＝3*3.7V/4860mah＝11.1V/4.86Ah，則該蓄電池能提供的視在功率簡略估算是11.1V*4.86Ah＝53.946Wh。根據(jù)能量守恒，該蓄電池在20分鐘飛行時間內(nèi)連續(xù)輸出4.86Ah＝3*4.86A60min/3＝14.58A/20min，考慮到起飛和上升階段電流增大，該直流電源電流輸出能力應(yīng)大于30A。

采用380V供電，同樣功率導(dǎo)線截面更小，拖拽電纜重量更輕；

2、采用直流電源供電，饋電纜采用拖拽電纜。經(jīng)過直流電源-開關(guān)-避雷器接地裝置-拖拽電纜-電纜收放裝置-無人機上直流電源(DC/DC直流變換器)-無人機系統(tǒng)；

其中：

2.1直流發(fā)電機供電。

①、直流發(fā)電機；

②、開關(guān)。采用一般刀閘開關(guān)或者空氣自動開關(guān)；

③、避雷器。采用相應(yīng)電壓等級的避雷器；

④、接地裝置。由接地極和接地線組成；

⑤、拖拽電纜。可以采用軟護套電纜或者超柔性軟護套電纜或者拖拽電纜，根據(jù)無人機功率，按架空敷設(shè)選擇相應(yīng)截面積的拖拽電纜；

⑥、電纜收放裝置?？梢圆捎靡粋€直徑適當?shù)拇罂诰幙蚴降娜萜鳎岆娎|按順序散放在容器里，隨著無人機升空而拖拽升空，隨著無人機降落而收納入框；

⑦、無人機上直流電源變換器。即DC/DV電源，根據(jù)無人機電機電壓/電流，選用相應(yīng)輸出的直流電壓/直流電流的電源變換器。例如：某型無人機原配機上電源蓄電池是3S4860，起飛重量是1214g，滯空時間是20min，則3S4860＝3*3.7V/4860mah＝11.1V/4.86Ah，則該蓄電池能提供的視在功率簡略估算是11.1V*4.86Ah＝53.946W。根據(jù)能量守恒，該蓄電池在20分鐘飛行時間內(nèi)連續(xù)輸出4.86Ah＝3*4.86A60min/3＝14.58A/20min，考慮到起飛和上升階段電流增大，該開關(guān)電源電流輸出能力應(yīng)大于30A。

⑧、假如該直流電源的電壓/電流能滿足該無人機所需的電壓/電流，則經(jīng)拖拽電纜直接饋電上該無人機即可；

2.2、蓄電池供電。

可以采用單個蓄電池，也可以采用并聯(lián)蓄電池組以獲得更大輸出電流，采用串聯(lián)蓄電池組，串聯(lián)蓄電池組電壓約高，饋電導(dǎo)線上的損耗更低，拖拽電纜截面積更小重量更輕。

①、蓄電池。

②、開關(guān)。采用一般刀閘開關(guān)或者空氣自動開關(guān)；

③、避雷器。采用相應(yīng)電壓等級的避雷器；

④、接地裝置。由接地極和接地線組成；

⑤、拖拽電纜?？梢圆捎密涀o套電纜或者超柔性軟護套電纜或者拖拽電纜，根據(jù)無人機功率，按架空敷設(shè)選擇相應(yīng)截面積的拖拽電纜；

⑥、電纜收放裝置?？梢圆捎靡粋€直徑適當?shù)拇罂诰幙蚴降娜萜?，讓電纜按順序散放在容器里，隨著無人機升空而拖拽升空，隨著無人機降落而收納入框；

⑦、無人機上直流電源。即DC/DV電源，根據(jù)無人機電機電壓/電流，選用相應(yīng)輸出的直流電壓/直流電流的電源變換器。例如：某型無人機原配機上電源蓄電池是3S4860，起飛重量是1214g，滯空時間是20min，則3S4860＝3*3.7V/4860mah＝11.1V/4.86Ah，則該蓄電池能提供的視在功率簡略估算是11.1V*4.86Ah＝53.946W。根據(jù)能量守恒，該蓄電池在20分鐘飛行時間內(nèi)連續(xù)輸出4.86Ah＝3*4.86A60min/3＝14.58A/20min，考慮到起飛和上升階段電流增大，該開關(guān)電源電流輸出能力應(yīng)大于30A。

⑧、假如該直流電源的電壓/電流能滿足該無人機所需的電壓/電流，則經(jīng)拖拽電纜直接饋電上該無人機即可；

地面所配蓄電池組的容量則根據(jù)無人機功率消耗和滯空時間來決定。

⑨、為滿足長滯空時間需求，并且減小拖拽電纜的重量，蓄電池可采用串/并聯(lián)方式；采用高電壓蓄電池組供電，同樣功率導(dǎo)線損耗更小，拖拽電纜重量更輕；

一種有源多旋翼無人機供電系統(tǒng)的操作注意事項

1、采用面地供電方式，電源是交流電源，經(jīng)拖拽電纜饋電送至無人機上的，無人機上應(yīng)該加裝直流穩(wěn)壓電源，注意電源正負極，并且該直流穩(wěn)壓電源所輸出的電壓/電流應(yīng)能滿足無人機及懸掛設(shè)備的電源需求，并留有足夠余量和短時過載能力；

2、采用地面地供電方式，電源是直流電源，經(jīng)拖拽電纜饋電送至無人機上的，無人機上應(yīng)該根據(jù)所饋送來的直流電壓/電流，結(jié)合無人機所需直流電壓/電流，考慮是否需要加裝直流電源變換器，注意電源正負極，并且該直流電源變換器所輸出的電壓/電流應(yīng)能滿足無人機及懸掛設(shè)備的電源需求，并留有足夠余量和短時過載能力；

3、采用地面供電方式，所饋送的電壓越高，導(dǎo)線損耗越低，則采用的拖拽電纜截面積越小，拖拽電纜的重量越輕；

4、之所以采用大口編框式的電纜收放裝置，讓電纜散放在容器里，而不采用卷筒方式收放電纜，是為了避免無人機工作電流在卷筒式收放裝置中形成電感線圈，增加饋電阻抗；

5、避雷器及接地裝置主要是為了避免無人機長時間滯空，可能產(chǎn)生的大氣靜電過電壓，從而可能影響無人機系統(tǒng)或地面人員。視季節(jié)天氣情況，并不是每次使用都必須的；接地極和接地線的使用，請根據(jù)國家相關(guān)標準執(zhí)行；

6、無人機上搭載的直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)電源、直流電源變換器等電源，通過一個輕薄的金屬底座，安裝在機腹底部，應(yīng)考慮重心平衡，不能影響無人機飛行平衡；

7、無人機上搭載的照相/攝影/其他設(shè)備，通過輕薄金屬底座安裝在電源的下方。