一种无人机系统及无人机的充电控制方法与流程

本发明属于无人机充电，尤其涉及一种无人机系统及无人机的充电控制方法。

背景技术：

1、无人机用电池一般放置在无人机的机舱内，电池充电方式包括座充或通过无人机上具有的type c接口进行充电。上述充电方式需要将电池从机舱中取出，当充电完成后，需要再次将电池放回机舱。如此设置，存在充电不方便或灵活性低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述充电不方便或灵活性低的问题，提出了一种无人机系统及无人机的充电控制方法。

2、第一方面，本发明提供一种无人机系统，包括：

3、机体，机体上设置有机舱；

4、电池，电池容置在机舱内，从电池上引出第一正极充电线、第一负极充电线和第一开关机线，第一正极充电线、第一负极充电线和第一开关机线贯穿机舱后引出；

5、起落架，起落架可拆卸的设置在机体上；

6、脚架触电板，脚架触电板设置在起落架上，从脚架触电板上引出第二正极充电线、第二负极充电线和第二开关机线；第二正极充电线与第一正极充电线连接，第二负极充电线与第一负极充电线连接，第二开关机线与第一开关机线连接；

7、停机坪，停机坪上设置机巢触电板，充电状态下，机巢触电板与脚架触电板接触；停机坪上还设置有充电管理模块，充电管理模块的输出端与机巢触电板电连接，用于控制电池的开机、关机或充电。

8、作为一种可能的实现方式，起落架为基于仿生学和/或空气动力学设计的起落架。

9、作为一种可能的实现方式，起落架为仿鸟类骨骼起落架。

10、作为一种可能的实现方式，起落架包括：安装托，安装托用于连接机体，采用类船龙骨式减重结构；多个支撑杆，多个支撑杆向外倾斜且均匀安装在安装托的四周；每一支撑杆均为仿生低阻异形异径不等壁厚中空结构；两个脚架，两个脚架相对分布，每一脚架均与位于安装托同侧的支撑杆的底端连接；其中一个脚架的侧面连接脚架触电板；以及加强架，每一加强架均位于两个脚架之间且与支撑杆的底端连接；每一加强架均为低风阻异形中空镂空结构。

11、作为一种可能的实现方式，充电管理模块包括开关机控制电路和充电控制电路；其中，开关机控制电路的输出端与第二开关机线连接，开关机控制电路接收开关机控制时序信号，以控制电池开机或关机；开关机控制时序信号包括按时序发射的高电平信号和低电平信号；当电池的初始状态为关机状态时，高电平信号保持第一预设时间且低电平信号保持第二预设时间时，电池开机；当电池的初始状态为开机状态且需要将电池的状态更改为关机状态时，高电平信号保持第一预设时间且低电平信号保持第二预设时间时，电池关机；

12、充电控制电路与第二正极充电线和负极充电线连接，充电控制电路配置有处理器，处理器采用恒定频率同步pwm控制器为电池提供充电电流的调整，以使得电池在充电电压未达到电压阈值之前保持充电功率恒定。

13、作为一种可能的实现方式，充电控制电路包括：

14、处理器，处理器中配置恒功率值，接收充电电流反馈和充电电压反馈，并基于反馈的充电电流和充电电压计算确定功率实测值，比较功率实测值与恒功率值，基于比较结果设置充电电流值；

15、充电电流设置电路，与处理器的输出端连接，用于设置充电电流的控制电压，还与充电管理芯片的引脚连接，使充电管理芯片的充电电流的实际值与处理器输出的充电电流值在预设偏差范围内；

16、充电管理芯片，与充电电流设置电路的输出端连接，通过控制充电管理芯片的充电电流引脚电压，达到控制充电电流的目的，充电电流引脚电压为控制电压；

17、同步整流开关电路，接收充电管理芯片的控制信号，以控制两个功率开关元件在同一时刻分别处于开启和关断状态。两个功率开关元件分别定义为第一功率开关元件和第二功率开关元件，当第一功率开关元件开启而第二功率开关元件关断时，以直冲的方式向所述电池充电，当所述第一功率开关元件关断而第二功率开关元件开始时，以续流充电的方式向所述电池充电；

18、充电电流反馈电路，用于采集同步整流开关电路输出端的电流实测值，且反馈至处理器；

19、充电电压反馈电路，用于采集同步整流开关电路输出端的电压实测值，且反馈至处理器；

20、处理器接收并根据电流实测值和电压实测值确定功率实测值，根据功率实测值与功率预设值的偏差，调整充电电流的实际值，以使所述电池在充电电压未达到电压阈值之前保持充电功率恒定。

21、作为一种可能的实现方式，处理器中配置电压阈值，当所述电压实测值小于或等于所述电压阈值时，保持充电电流的实际值变小以使所述电池处于恒功率充电模式；

22、当所述电压实测值大于所述电压阈值时，保持电压实测值缓慢升高，控制所述充电电流的实际值变小，以使所述电池处于涓流充电模式。

23、所述电压阈值为16.8～17.2v。

24、第二方面，本发明还提供一种充电控制方法，包括如下步骤：

25、无人机降落至停机坪，脚架触电板与机巢触电板电接触；

26、充电管理模块检测电池的电压状态；

27、在电池处于亏电状态下，开关机控制电路控制电池开机；

28、同步整流开关电路接收充电管理芯片的充电控制信号，以控制功率开关元件开启，向电池充电；

29、充电电流反馈电路采集同步整流开关电路输出端的电流实测值，且反馈至处理器；

30、充电电压反馈电路采集同步整流开关电路输出端的电压实测值，且反馈至处理器；

31、所述处理器接收并根据所述电流实测值和电压实测值确定功率实测值，根据功率实测值与功率预设值的偏差，调整充电电流的实际值，以使所述电池的充电电压小于或等于电压阈值时处于恒功率充电模式。

32、作为一种可能的实现方式，同步整流开关电路接收处理器的充电控制信号，以控制功率开关元件开启，向电池充电，包括如下步骤：

33、所述处理器中配置电压阈值，当所述电压实测值小于或等于所述电压阈值时，保持充电电流的实际值变小以使所述电池处于恒功率充电模式；

34、当所述电压实测值大于所述电压阈值时，保持电压实测值缓慢升高，控制所述充电电流的实际值变小，以使所述电池处于涓流充电模式。

35、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

36、1. 改变了无人机的充电方式，即由座充或者是type c接口插拔充电变更为接触式充电，即电池位于机舱内，从电池上引出第一正极充电线、第一负极充电线和第一开关机线，并进一步将上述充电线和开关机线从机舱中引出后，与脚架触电板上引出的第二正极充电线、第二负极充电线和第二开关机线电连接在一起。当无人机需要充电时，无需从机舱中取出电池，也无需对充电线以及开关机线进行插拔作业，直接控制脚架触电板和机巢触电板接触，利用设置在停机坪内且与脚架触电板连接的充电管理模块实现对电池的开关机以及充电，具有充电方便和灵活性高的优点。

37、2. 与充电电流设置电路配置充电电流设置电路（外围电路），具体加入了模数转换电路以实现对充电电流设置电路中电压值的控制，从而可以保证充电电流在设定值所允许的偏差范围内充电，以提高充电精度。

38、3. 在标准的充电控制电路中增加了充电电流反馈电路和充电电压反馈电路，并将电流实测值和电压实测值实时反馈至处理器，处理器根据电流实测值和电压实测值调整充电控制信号，即处理器中配置电压阈值，当所述电压实测值小于或等于所述电压阈值时，保持电流实测值减小，电压实测值被动的持续增大，以使所述电池在充电初期始终保持充电功率恒定；当所述电压实测值大于所述电压阈值时，保持电压实测值缓慢升高，控制所述电流实测值变小，以使所述电池在充电后期保持涓流充电模式。