一种系留多旋翼无人机备用电源系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114400730A(43)申请公布日2022.04.26(21)申请号202111525089.XH02J9/06(2006.01)(22)申请日2021.12.14H02J7/34(2006.01)(71)申请人中国兵器装备集团自动化研究所有限公司地址621000四川省绵阳市游仙区仙人路二段7号31栋申请人中国北方工业有限公司(72)发明人胡俊章百宝孙春然董丰光李恒罗志豪雷超张春华(74)专利代理机构成都行之专利代理事务所(普通合伙)51220代理人喻英(51)Int.Cl.H02J7/00(2006.01)H02J13/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种系留多旋翼无人机备用电源系统(57)摘要本发明公开了一种系留多旋翼无人机备用电源系统，备用电源装置采用串联超级电容组作为储能器件，有效地解决系留多旋翼无人机后备电源的低温环境适应性问题，拓宽其应用场景，以便多旋翼无人机备电自降过程出现异常情况下遥控器介入操控，确保平台和载荷的安全；主控单元实时监控串联超级电容组的运行状态，并通过均衡单元对超级电容器进行电压均衡，有效地解决串联超级电容器组内各超级电容器的电压均衡问题，避免因个体差异影响备用电源的性能和使用寿命，降低维护成本。CN114400730ACN114400730A权利要求书1/3页1.一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，包括：充电单元、主控单元、电源模块、均衡单元、放电单元和串联超级电容组；所述电源模块通过充电单元向串联超级电容组充电，串联超级电容组通过放电单元向系留多旋翼无人机放电；所述均衡单元对串联超级电容组进行电压均衡；所述主控单元实时获取串联超级电容组的运行状态并依据监控结果控制充电单元、放电单元和均衡单元。2.根据权利要求1所述的一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，所述串联超级电容组由至少5个超级电容器单体串联构成。3.根据权利要求2所述的一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，所述超级电容器单体结构为：超级电容器CAP的第一负极端、第二负极端、第三负极端和第四负极端连接芯片IMP809SEUR的GND端；电阻R1一端连接芯片IMP809SEUR的VCC端，电阻R1另一端连接场效应管Q的漏极；电阻R2和电阻R3分别并联在电阻R1两侧；第一场效应管K的源极连接芯片IMP809SEUR的GND端，第一场效应管K的栅极连接芯片IMP809SEUR的RESET端；超级电容器CAP的正极和芯片IMP809SEUR的VCC端均连接至下一超级电容器单体结构中超级电容器CAP的任意负极端。4.根据权利要求3所述的一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，所述均衡单元包括超级电容管理芯片和外围均衡电路，每个超级电容器单体结构匹配一个外围均衡电路；所述外围均衡电路包括：电阻R4一端连接第二场效应管Q的源极，另一端连接第二场效应管Q的栅极；电容C1一端连接第二场效应管Q的源极，另一端接地；电阻R5一端连接第二场效应管Q的漏极，另一端接地或连接上一超级电容器单体结构匹配的外围均衡电路；第二场效应管Q的源极连接超级电容管理芯片。5.根据权利要求4所述的一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，所述超级电容管理芯片用于监测串联超级电容组的运行状态信息并通过I2C总线方式上报给主控单元，所述串联超级电容组的运行状态信息包括串联超级电容组的电流、串联超级电容组的电压和串联超级电容组的温度信息。6.根据权利要求1所述的一种系留多旋翼无人机备用电源系统，其特征在于，所述放电单元包括电源管理芯片TPS54320及其外围电路构成；所述外围电路包括：电阻R8一端接地，另一端连接芯片TPS54320的RT引脚，芯片TPS54320的VIN引脚、PVIN1引脚和PVIN2引脚连接在一起后与电阻R9连接，电阻R9另一端连接芯片TPS54320的EN引脚；电阻R10一端连接芯片TPS54320的EN引脚，另一端接地；电容C2一端接地，另一端连接芯片TPS54320的PVIN2引脚；电容C3并联在电容C2两端；芯片TPS54320的GND1引脚、GND2引脚和ETPad引脚均接地；电容C4一端连接芯片TPS54320的BOOT引脚，另一端连接电感L后连接至电源VDD，电容C7一端连接电源VDD，另一端接地；电容C8并联在电容C7两侧；芯片TPS54320的PH1引脚和PH2引脚连接在一起后接至电容C4和电感L之间，电容C9一端连接电源VDD，另一端连接芯片TPS54320的VSENSE引脚，电阻R12并联在电容C9两侧；电阻R13一端连接芯片TPS54320的VSENSE引脚，另一端接地；2CN114400