一种增强无人机续航能力系统、方法和无人机与流程

【技术领域】

本发明涉及无人机续航能力领域，尤其涉及一种增强无人机续航能力系统、方法和无人机。

背景技术：

在民用无人机行业中，逐渐兴起的无人机吸引了不少人的目光，目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、测绘、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。

但是在目前的无人机行业中，现有的无人机大多采用普通的蓄电池来为无人机进行供电，因为普通的蓄电池蓄电能量有限，所以无人机的续航里程就会被大大的限制，并且在普通的蓄电池废弃以后，废弃的电池还会造成严重的环境污染。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种增强无人机续航能力系统、方法和无人机，用以增强无人机续航能力，保护环境。

一方面，本发明提供了一种增强无人机续航能力系统，包括：微控制器、mppt控制器、太阳能发电模块、电路转换模块、储能电池模块、执行器模块、功率监测模块；

微控制器，用于接收所述mppt控制器发送的太阳能发电功率信息，接收所述功率监测模块发送的执行器器用电功率信息，向所述电路转换模块发送控制信号；

mppt控制器，用于接收所述太阳能电池发电模块的太阳能发电功率信息；

太阳能发电模块，用于将太阳能转化为电能，并通过所述电路转换模块向所述用电器模块和所述储能电池模块供电；

电路转换模块，用于对所述太阳能发电模块发送至所述储能电池模块和所述用电器模块的功率进行控制；

储能电池模块，用于将接收到的所述太阳能发电模块发送的电能进行存储，通过所述电路转换模块为所述执行器模块供电；

执行器模块，用于执行对应指令；

功率监测模块，用于接收所述执行模块耗电功率信息。

可选地，所述太阳能发电模块包括单晶硅光伏电池板。

可选地，所述单晶硅光伏电池板安装在所述无人机的机翼和所述无人机的脚架上。

可选地，所述执行器模块包括无刷电机、远光灯。

可选地，所述无刷电机有四个，设置在无人机上方四个边角处，用于驱动所述机翼进行旋转运动。

可选地，所述远光灯有四个，设置在无人机下方的四个边角处。

可选地，所述储能电池模块包括石墨烯蓄电池。

另一方面，本发明提供一种无人机，包括：权利要求1-7任一所述的增强无人机续航能力系统。

另一方面，本发明提供一种增强无人机续航能力的方法，包括：

接收所述mppt控制器发送的所述太阳能发电功率信息；

接收所述功率监测模块发送的所述执行器用电功率信息；

对所述太阳能发电功能功率信息和所述执行器用电功率信息进行判断；

若太阳能发电功率低于执行器用电功率，控制所述电路转换模块使所述太阳能发电模块与所述储能电池模块为所述执行器模块供电。

可选地，所述方法还包括：

若太阳能发电功率高于执行器用电功率，控制所述电路转换模块使所述太阳能发电模块为执行器模块和所述储能电池模块供电。

本发明提供的技术方案中，通过微控制器接收mppt控制器获取的太阳能发电模块的发电功率信息，接收功率监测模块获取的执行器模块耗电功率信息，并根据上述信息向电路转换模块发送控制指令，实现了将所述储能电池模块和所述用电器模块的功率进行控制，从而实现了增强无人机的续航能力，并对环境进行了保护。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种增强无人机续航能力系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的一种增强无人机续航能力的方法的流程示意图；

图3为本发明又一实施例提供的一种增强无人机续航能力的方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种增强无人机续航能力系统的太阳能发电模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种无人机的左视图；

图6为本发明实施例提供的一种无人机的右视图；

图7为本发明实施例提供的一种无人机的前视图；

图8为本发明实施例提供的一种无人机的后视图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1为本发明实施例提供的一种增强无人机续航能力系统的结构示意图，如图1和图4所示，该系统包括：微控制器1、最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking，mppt)控制器、太阳能发电模块3、电路转换模块4、储能电池模块5、执行器模块6、功率监测模块7，微控制器1接收mppt控制器2发送的太阳能发电功率信息，接收功率监测模块7发送的执行器用电功率信息，向电路转换模块4发送控制信号，mppt控制器2接收太阳能发电模块3的太阳能发电功率信息，太阳能发电模块3将太阳能转化为电能，并通过电路转换模块4向用电器模块和储能电池模块5供电，电路转换模块4对太阳能发电模块3发送至储能电池模块5和用电器模块的功率进行控制，储能电池模块5将接收到的所述太阳能发电模块3发送的电能进行存储，通过电路转换模块4为执行器模块6供电，执行器模块6执行对应指令，功率监测模块7接收执行模块耗电功率信息。

本发明实施例中，太阳能发电模块3包括单晶硅光伏电池板42，单晶硅光伏电池板42应用广泛，成本较低。

本发明实施例中，单晶硅光伏电池板42安装在无人机的机翼43和无人机的脚架41上，如图4所示单晶硅光伏电池板42，安装在无人机的机翼43和脚架41上增大了单晶硅光伏电池板42的面积，有利于提高电能转化的功率。

本发明实施例中，执行器模块6包括无刷电机、远光灯。

本发明实施例中，无刷电机有四个，设置在无人机上方四个边角处，用于驱动所述机翼43进行旋转运动。无刷电机由于其高速、高效的特点，在多旋翼飞机上得到了广泛的应用。和有刷直流电机一样，无刷电机的工作原理也是改变电机内部绕组的极性，线圈通电产生时产生的磁场对壳体外部的永磁体施加推力或拉力。在无刷电机上，转动的不是电机轴，而是外壳。由于与绕组相连的中心轴是静止的，因此可以直接将电源输送到绕组上，从而也就不需要电刷了。没有了电刷，无刷电机的磨损速度要比有刷电机要慢得多，运行时的噪音也要小得多，速度也要快得多。与其他类型的电机相比，无刷电机的运行效率非常高，这意味着在相同的功率输出下，与有刷电机相比，其功耗更低。远光灯保证在光线暗淡时能够对周围地形明亮的展现出来。

本发明实施例中，远光灯有四个，设置在无人机下方的四个边角处，保证在光线暗淡时能够对周围地形明亮的展现出来。

本发明实施例中，储能电池模块5包括石墨烯蓄电池，石墨烯的轻、薄、透及导电性能好，的确是解决目前能量储存密度及快速充电等问题的比较好的材料。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光；导热系数高达5300w/m·k，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/v·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。

本发明实施例提供的增强无人机续航能力系统中，通过微控制器接收mppt控制器获取的太阳能发电模块的发电功率信息，接收功率监测模块获取的执行器模块耗电功率信息，并根据上述信息向电路转换模块发送控制指令，实现将所述储能电池模块和所述用电器模块的功率进行控制，从而实现了增强无人机的续航能力，并对环境进行了保护。

本发明实施例还提供了一种无人机，该无人机包括增强无人机续航能力系统，对增强无人机续航能力系统的描述可参见图1和图4中的实施例此处不再重复描述。

如图5至图8所示，本发明实施例中无人机还包括电池仓44、螺旋桨45、远光灯46、摄像头47。

本发明一实施例还提供一种增强无人机续航能力的方法，该方法基于图2提供的实施例中的一种增强无人机续航能力系统，该方法包括：

步骤201、接收mppt控制器发送的所述太阳能发电功率信息。

步骤202、接收功率监测模块发送的执行器用电功率信息。

步骤203、对太阳能发电功能功率信息和执行器用电功率信息进行判断。

步骤204、若太阳能发电功率低于执行器用电功率，控制电路转换模块使太阳能发电模块与储能电池模块为执行器模块供电。

本发明实施例中，当受外界环境因素影响使得太阳能发电功率低于执行器用电功率，此时若只靠太阳能发电模块，发送的电能则难以保证执行器进行正常的工作。此时微控制器控制电路转换模块，使得储能电池模块与太阳能发电模块一同为执行器模块供电。

本发明实施例中，电路转换模为常规模块，此处不再赘述。

本发明一实施例提供的一种增强无人机续航能力的方法中，通过微控制器接收mppt控制器获取的太阳能发电模块的发电功率信息，接收功率监测模块获取的执行器模块耗电功率信息，并根据上述信息向电路转换模块发送控制指令，实现将所述储能电池模块和所述用电器模块的功率进行控制，从而实现了增强无人机的续航能力，并对环境进行了保护。

图3为本发明又一实施例提供的一种增强无人机续航能力的方法，该方法基于图3提供的实施例的一种增强无人机续航能力系统，该方法包括：

步骤301、接收mppt控制器发送的所述太阳能发电功率信息。

步骤302、接收功率监测模块发送的执行器用电功率信息。

步骤303、对太阳能发电功能功率信息和执行器用电功率信息进行判断。

步骤304、控制电路转换模块使太阳能发电模块与储能电池模块为执行器模块供电。

步骤305、控制电路转换模块使太阳能发电模块为执行器模块和储能电池模块供电。

本发明实施例中，mppt控制器检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。扰动电阻r和mosfet串连在一起，在输出电压基本稳定的条件下，通过改变mosfet的占空比，来改变通过电阻的平均电流，因此产生了电流的扰动。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。

本发明实施例中，太阳能发电模块通过转换电路模块在满足执行器模块正常工作时，将多余的电能输入到储能电池模块，储能电池模块将电能进行存储，在太阳能发电模块发电功率低于执行器模块用电功率时，储能电池模块向执行器模块输出电能，以保证执行器模块正常工作。

本发明又一实施例提供的一种增强无人机续航能力的方法中，通过微控制器接收mppt控制器获取的太阳能发电模块的发电功率信息，接收功率监测模块获取的执行器模块耗电功率信息，并根据上述信息向电路转换模块发送控制指令，实现将所述储能电池模块和所述用电器模块的功率进行控制，从而实现了增强无人机的续航能力，并对环境进行了保护。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

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