一種無人機地面綜合電源集成系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于無人機地面供電、供電特性檢測和蓄電池充放電維護的綜合電源集成系統(tǒng)及方法，屬于無人機供電保障領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]地面電源和蓄電池是無人機電源系統(tǒng)的重要組成部分。地面電源是無人機的保障設(shè)備，用于機載設(shè)備的通電檢查，其供電品質(zhì)的優(yōu)劣關(guān)系著無人機的安全運行。蓄電池常用作無人機的主電源或應(yīng)急電源，正確合理地使用和維護蓄電池可以有效延長蓄電池的使用壽命，防止安全性事故的發(fā)生。因此，設(shè)計一種集成飛機供電、供電特性檢測和蓄電池充放電維護功能的無人機保障設(shè)備是十分必要的。
[0003]目前常用的無人機地面電源并不具備供電特性在線檢測功能，無法檢驗地面電源與飛機供電系統(tǒng)的適應(yīng)性。目前雖已有飛機地面電源供電品質(zhì)在線檢測的測試系統(tǒng)，但該類測試系統(tǒng)為獨立的設(shè)備，不便于隨飛機和地面電源使用，且成本較高。
[0004]目前大多無人機地面保障系統(tǒng)中配備了機載蓄電池專用充電器，保障了蓄電池的充電安全，但并未解決蓄電池放電和充放電維護的問題。操作人員常采用錯誤的方法對蓄電池進行放電處理，致使蓄電池性能下降、壽命縮短或損壞，甚至造成安全事故。
[0005]為解決目前所存在問題，從提高無人機系統(tǒng)的保障性、測試性和維護性考慮，研制一種性能優(yōu)異、集成度高、成本低、易擴展的地面綜合電源集成系統(tǒng)及方法是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題:為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，以提高無人機系統(tǒng)的保障性、測試性和維護性，提出一種地面綜合電源集成系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)集成了地面電源、電源監(jiān)測、蓄電池充電器功能，可以實現(xiàn)無人機地面供電、無人機蓄電池充放電維護和無人機供電系統(tǒng)特性在線檢測，有效地解決無人機機載蓄電池維護和供電系統(tǒng)特性在線檢測的不便。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案:一種無人機地面綜合電源集成系統(tǒng)，包括無人機供電模塊、供電特性檢測模塊、蓄電池維護模塊和綜合管理模塊，
[0008]其中綜合管理模塊向無人機供電模塊發(fā)送電源通斷控制指令，向供電特性檢測模塊發(fā)送采集參數(shù)設(shè)置指令和采集控制指令，向蓄電池維護模塊發(fā)送工作模式選擇指令和充放電參數(shù)設(shè)置指令；
[0009]用于給外界無人機提供直流電的無人機供電模塊通過串行接口接收綜合管理模塊發(fā)出的電源通斷控制指令，執(zhí)行電源通、斷操作，并向綜合管理模塊發(fā)送無人機供電模塊的運行參數(shù)、故障狀態(tài)信息，供綜合管理模塊監(jiān)測運行狀況;無人機供電模塊將內(nèi)部電壓和電流信號引出給供電特性檢測模塊，用于供電特性檢測模塊采集無人機供電模塊的輸出信號；
[0010]供電特性檢測模塊從綜合管理模塊接收采集參數(shù)設(shè)置指令和采集控制指令，啟動采集操作后，從無人機供電模塊采集電壓和電流信號，發(fā)送至綜合管理模塊，由綜合管理模塊實現(xiàn)電壓和電流的數(shù)據(jù)及波形的顯示、存儲，用于分析無人機供電模塊的供電特性以及無人機供電模塊與外部無人機供電系統(tǒng)的匹配情況，當無人機供電模塊輸出超差時，綜合管理模塊控制切斷無人機供電模塊對無人機的供電，對無人機進行有效的外部保護；
[0011]蓄電池維護模塊從綜合管理模塊接收工作模式選擇指令和充放電參數(shù)設(shè)置指令，選擇充電模式、放電模式或充放電維護模式，設(shè)置充放電參數(shù)，啟動相應(yīng)工作模式，向綜合管理模塊發(fā)送蓄電池維護模塊內(nèi)部采集的電壓、電流參數(shù)，綜合管理模塊根據(jù)接收到的電壓、電流參數(shù)，一方面實時繪制蓄電池充放電曲線，并對曲線和參數(shù)進行存儲，另一方面計算蓄電池的充放電安時數(shù)，判斷蓄電池性能是否良好。
[0012 ] 設(shè)置充放電的參數(shù)包括充電截止電壓、充電電流、放電截止電壓、放電電流和充放電維護擱置時間參數(shù)，針對不同的工作模式，設(shè)置相應(yīng)的充放電參數(shù)。
[0013]給外界無人機提供直流電的方法為:將220V交流電通過線路濾波器，濾除電網(wǎng)中的干擾后，經(jīng)一次整流和一次濾波變?yōu)椴环€(wěn)定的直流電，經(jīng)全橋軟開關(guān)變換將直流電變成高頻交流電，然后經(jīng)二次整流和二次濾波輸出穩(wěn)定的直流電。
[0014]無人機供電模塊還可對其自身進行內(nèi)部保護，方法為:其內(nèi)部CPU板通過實時采集無人機供電模塊輸出的電壓與電流，并與程序設(shè)定值比較，當采集值和設(shè)定值之間的誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，無人機供電模塊不對其自身進行內(nèi)部保護；當采集值和設(shè)定值之間的誤差超出規(guī)定范圍，通過控制板控制電源關(guān)斷，對無人機供電模塊自身進行內(nèi)部保護。
[0015]供電特性檢測模塊采集無人機供電模塊的輸出信號包括穩(wěn)態(tài)電壓、瞬態(tài)電壓、紋波電壓、穩(wěn)態(tài)電流和瞬態(tài)電流信號，并通過切換不同的電壓電流信號接口和電壓電流采集方式，監(jiān)測不同的電壓或電流狀態(tài)參數(shù)。
[0016]蓄電池維護模塊可對無人機上的蓄電池進行保護，方法為:蓄電池維護模塊內(nèi)部CPU板實時采集無人機蓄電池電壓和電流，并與程序設(shè)定值比較，當采集值和設(shè)定值之間的誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，蓄電池維護模塊不執(zhí)行過充電、過放電、過流保護；當采集值和設(shè)定值之間的誤差超出規(guī)定范圍，通過控制板控制電源關(guān)斷，對無人機上的蓄電池進行保護。
[0017]蓄電池維護模塊具有充放電維護模式，該模式為充電-擱置-放電，綜合管理模塊設(shè)置充放電參數(shù)，蓄電池維護模塊啟動工作后，蓄電池維護模塊啟動內(nèi)部CHJ板自動執(zhí)行蓄電池充電；蓄電池充滿后，蓄電池維護模塊自動進入擱置狀態(tài)，擱置時間達到設(shè)定值后，蓄電池維護模塊自動啟動蓄電池放電；放電結(jié)束即完成一次充放電維護，以提高蓄電池的維護性。
[0018]綜合管理模塊還可對蓄電池的每次充放電信息進行存儲，實現(xiàn)蓄電池履歷管理。
[0019]—種無人機地面綜合電源集成方法，具體步驟為:
[0020](I)由綜合管理模塊向無人機供電模塊發(fā)送電源通斷控制指令，向供電特性檢測模塊發(fā)送采集參數(shù)設(shè)置指令和采集控制指令，向蓄電池維護模塊發(fā)送工作模式選擇指令和充放電參數(shù)設(shè)置指令；
[0021](2)無人機供電模塊通過串行接口接收綜合管理模塊發(fā)出的電源通斷控制指令，執(zhí)行電源通、斷操作，并向綜合管理模塊發(fā)送無人機供電模塊的運行參數(shù)、故障狀態(tài)信息，供綜合管理模塊監(jiān)測運行狀況；
[0022](3)無人機供電模塊將內(nèi)部電壓和電流信號引出給供電特性檢測模塊，用于供電特性檢測模塊采集無人機供電模塊的輸出信號；
[0023](4)供電特性檢測模塊從綜合管理模塊接收采集參數(shù)設(shè)置指令和采集控制指令，啟動采集操作后，從無人機供電模塊采集電壓和電流信號，發(fā)送至綜合管理模塊，由綜合管理模塊實現(xiàn)電壓和電流的數(shù)據(jù)及波形的顯示、存儲；
[0024](5)綜合管理模塊對接收到的電壓和電流的數(shù)據(jù)及波形信息進行分析，判斷無人機供電模塊的供電特性以及無人機供電模塊與外部無人機供電系統(tǒng)的匹配情況，當無人機供電模塊輸出超差時，綜合管理模塊控制切斷無人機供電模塊對無人機的供電，對無人機進行有效的外部保護；
[0025](6)蓄電池維護模塊從綜合管理模塊接收工作模式選擇指令和充放電參數(shù)設(shè)置指令，選擇充電模式、放電模式或充放電維護模式，設(shè)置充放電參數(shù)，啟動相應(yīng)工作模式；
[0026](7)蓄電池維護模塊向綜合管理模塊發(fā)送蓄電池維護模塊內(nèi)部采集的電壓、電流參數(shù)，綜合管理模塊根據(jù)接收到的電壓、電流參數(shù)，一方面實時繪制蓄電池充放電曲線，并對曲線和參數(shù)進行存儲，另一方面計算蓄電池的充放電安時數(shù)，判斷蓄電池性能是否良好。
[0027]綜合管理模塊還可對蓄電池的每次充放電信息進行存儲，實現(xiàn)蓄電池履歷管理。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點如下:
[0029](I)與現(xiàn)有的飛機保障系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)集成了無人機供電模塊、供電特性檢測模塊、蓄電池維護模塊，可以實現(xiàn)無人機地面供電、無人機供電系統(tǒng)特性在線檢測和無人機蓄電池充放電維護，有效地解決無人機機載蓄電池維護和供電系統(tǒng)特性在線檢測的不便，提高了無人機系統(tǒng)的保障性；
[0030](2)與現(xiàn)有的飛機地面電源供電品質(zhì)在線檢測系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的供電特性檢測模塊具有技術(shù)成熟、操作簡單、成本低等優(yōu)勢。檢測模塊與供電模塊的配合使用更便于實時監(jiān)測供電模塊的供電品質(zhì)，并且能夠檢測供電模塊與飛機供電系統(tǒng)的適應(yīng)性，提高了無人機系統(tǒng)的測試性；
[0031](3)與現(xiàn)有的飛機蓄電池充電器相比，該系統(tǒng)具有對電池進行自動充放電管理的功能，便于地勤人員對蓄電池的進行維護，有效地延長蓄電池壽命。該系統(tǒng)還能夠存儲蓄電池充放電數(shù)據(jù)和曲線，便于地勤人員為蓄電池建立檔案，有效地對批量蓄電池進行管理，提高了無人機系統(tǒng)的維護性。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)組