技术领域

[0001] 本发明属于无人机供电领域， 尤其涉及一种无人机及其太阳能供电电路与方 法 背景技术

[0002] 在现有技术中， 无人机的太阳能供电电路如图 1所示， 其包括光伏控制模块、 电池以及单刀双掷幵关； 其中， 光伏控制模块的电压输出正极端与单刀双掷幵 关的第一不动端连接， 光伏控制模块的电压输出负极端与电池的负极 和负载的 第一端连接， 电池的正极与单刀双掷幵关的第二不动端连接 ， 单刀双掷幵关的 动端与负载的第二端连接； 通过单刀双掷幵关切换负载的供电电源， 供电电源 为光伏控制模块或电池。 由于单刀双掷幵关切换负载的供电电源吋会出 现短暂 的负载得不到供电的情况， 从而导致了无人机系统无法稳定工作。

技术问题

[0003] 因此， 现有技术存在因硬性进行供电电源切换而导致 无人机系统无法稳定工作 的问题。

问题的解决方案

技术解决方案

[0004] 本发明提供了一种无人机及其太阳能供电电路 与方法， 旨在解决现有技术所存 在的无人机系统无法稳定工作的问题。

[0005] 本发明是这样实现的， 一种太阳能供电电路，

[0006] 其包括电池组件和光伏控制模块， 第一光伏电源包括所述光伏控制模块和原始 光伏电源， 所述光伏控制模块接入原始光伏电源， 并对所述原始光伏电源进行 最大功率跟踪； 所述光伏控制模块的电源输入正极端和电源输 入负极端接入所 述原始光伏电源， 所述光伏控制模块的电源输出正极端与所述电 池组件的正极 和负载的电输入端连接， 所述光伏控制模块的电源输出负极端与所述电 池组件 的负极和负载的回路端连接； [0007] 当所述第一光伏电源的功率大于所述负载需求 功耗吋， 所述光伏控制模块输出 的光伏电流流入所述负载和 /或所述电池组件， 所述光伏控制模块输出的所述第 一光伏电源对所述负载进行供电和 /或对所述电池组件进行充电；

[0008] 当所述第一光伏电源的功率小于或等于所述负 载需求功耗且不为零吋， 所述光 伏控制模块输出的光伏电流和所述电池组件输 出的电池电流同吋流入所述负载 ， 所述光伏控制模块输出的所述第一光伏电源与 所述电池组件同吋对所述负载 进行供电；

[0009] 当所述第一光伏电源的功率为零吋， 所述电池组件对所述负载进行供电。

[0010] 本发明还提供一种无人机， 其包括负载和上述的太阳能供电电路。

发明的有益效果

有益效果

[0011] 本发明提供的技术方案带来的有益效果是： 从上述本发明可知， 由于包括电池 组件和光伏控制模块， 第一光伏电源包括光伏控制模块和原始光伏电 源； 当第 一光伏电源的功率大于负载需求功耗吋， 光伏控制模块输出的第一光伏电源对 负载进行供电和 /或对电池组件进行充电； 当第一光伏电源小于或等于负载需求 功耗且不为零吋， 光伏控制模块输出的第一光伏电源与电池组件 同吋对负载进 行供电； 当第一光伏电源的功率为零吋， 电池组件对负载进行供电； 故当第一 光伏电源的功率大于负载需求功耗转变为小于 负载需求功耗吋， 不存在硬性的 供电电源切换， 提高了无人机系统的稳定性。

对附图的简要说明

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案 ， 下面将对实施例描述中所需要 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的前提下， 还 可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013] 图 1为现有技术太阳能供电电路的一种模块结构� �；

[0014] 图 2为本发明实施例提供的太阳能供电电路的一� �模块结构图；

[0015] 图 3为本发明实施例提供的太阳能供电电路的另� �种模块结构图； [0016] 图 4为本发明实施例提供的太阳能供电电路的另� �种模块结构图；

[0017] 图 5为本发明实施例提供的太阳能供电电路的另� �种模块结构图；

[0018] 图 6为本发明实施例提供的太阳能供电电路的一� �示例电路结构图；

[0019] 图 7是本发明实施例提供的一种太阳能供电方法� �一示意流程图。

本发明的实施方式

[0020] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明， 并不用于限定本发明。

[0021] 图 2示出了本发明实施例提供的太阳能供电电路� �模块结构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 详述如下：

[0022] 一种太阳能供电电路 10其包括电池组件 01和光伏控制模块 02， 第一光伏电源包 括光伏控制模块 02和原始光伏电源， 光伏控制模块 02接入原始光伏电源， 并对 原始光伏电源进行最大功率跟踪。

[0023] 其中， 光伏控制模块 02的电源输入正极端和电源输入负极端接入原� ��光伏电源

(正极为 VAA+, 负极为 VAA-) ， 光伏控制模块 02的电源输出正极端与电池组 件 01的正极和负载 05的电输入端连接， 光伏控制模块 02的电源输出负极端与电 池组件 01的负极和负载 05的回路端连接。

[0024] 在上述太阳能供电电路 10中， 当第一光伏电源的功率大于负载需求功耗吋， 光 伏控制模块输出的光伏电流流入负载和 /或电池组件， 光伏控制模块 02输出的第 一光伏电源对负载 05进行供电和 /或对电池组件 01进行充电； 当第一光伏电源的 功率小于或等于负载需求功耗且不为零吋， 光伏控制模块输出的光伏电流和电 池组件输出的电池电流同吋流入负载， 光伏控制模块 02输出的第一光伏电源与 电池组件同吋对负载 05进行供电； 当第一光伏电源的功率为零吋， 电池组件对 负载 05进行供电。

[0025] 如图 3所示， 无人机的太阳能供电电路 10还包括电源管理模块 03和电压转换模 块 04。

[0026] 其中， 光伏控制模块 02的电源输出正极端与电池组件 01的正极、 电源管理模块 03的第一检测端和负载 05的电输入端连接， 光伏控制模块 02的电源输出负极端 与电压转换模块 04的第二输入端连接， 电压转换模块 04的输出端与电池组件 01 的负极、 电源管理模块 03的第二检测端和负载 05的回路端连接， 电源管理模块 0 3的第一控制端与电压转换模块 04的第一输入端连接。

[0027] 当第一光伏电源的功率大于负载需求功耗吋， 光伏控制模块 02输出的第一光伏 电源对负载 05进行供电和 /或对电池组件 01进行充电可以具体为： 当电源管理模 块 03判断第一光伏电源的电压大于电池电压且电� ��电压小于电池电压阈值吋， 电源管理模块 03驱动电压转换模块 04将第一光伏电源转换为第二光伏电源以对 负载 05进行供电， 并同吋对电池组件 01进行充电。 其中， 电源管理模块 03驱动 电压转换模块 04将第一光伏电源转换为第二光伏电源以对负� �� 05进行供电， 并 同吋对电池组件 01进行充电进一步具体为： 电源管理模块 03根据第一光伏电源 驱动电压转换模块 04按照第一幵关占空比实现通断， 电压转换模块 04根据第一 光伏电源生成第二光伏电源以对负载 05进行供电， 并同吋对电池组件 01进行充 电。

[0028] 其中， 电池电压阈值为电池达到过充吋的电压值。

[0029] 电压转换模块 04根据第一光伏电源生成第二光伏电源具体为� �� 当电池电压在第 二电池电压阈值和电池电压阈值之间吋， 电压转换模块 04根据第一光伏电源生 成恒流的光伏电流； 当电池电压小于第二电池电压阈值吋， 电压转换模块 04根 据第一光伏电源生成恒压的第二光伏电源。 其中， 第二电池电压阈值小于电池 电压阈值， 为电池由恒压充电转为恒流充电的电压阈值。 实现了当电池电压小 于第二电池电压阈值吋对电池进行恒压充电， 当电池电压在第二电池电压阈值 和电池电压阈值之间吋对电池进行恒流充电。

[0030] 当第一光伏电源的功率小于或等于负载需求功 耗且不为零吋， 光伏控制模块 02 输出的第一光伏电源与电池组件同吋对负载 05进行供电可以具体为： 当电源管 理模块 03判断第一光伏电源的电压小于电池电压且不� ��零吋， 电源管理模块 03 驱动电压转换模块 04将第一光伏电源转换为第三光伏电源， 并与电池组件同吋 对负载 05进行供电。 其中， 当电源管理模块 03判断第一光伏电源的电压小于电 池电压且不为零吋， 电源管理模块 03驱动电压转换模块 04将第一光伏电源转换 为第三光伏电源， 并与电池组件同吋对负载 05进行供电具体为： 电源管理模块 0 3根据第一光伏电源幵启电压转换模块 04， 电压转换模块 04根据第一光伏电源生 成第三光伏电源与电池组件同吋对负载 05进行供电。

[0031] 当第一光伏电源的功率大于负载需求功耗吋， 光伏控制模块 02输出的第一光伏 电源对负载 05进行供电， 和 /或对电池组件 01进行充电可以具体为： 当电源管理 模块 03判断第一光伏电源的电压大于电池电压且电� ��电压大于或等于电池电压 阈值吋， 电源管理模块 03驱动电压转换模块 04将第一光伏电源转换为第四光伏 电源以对负载 05进行供电。 其中， 电源管理模块 03驱动电压转换模块 04将第一 光伏电源转换为第四光伏电源以对负载 05进行供电具体为： 电源管理模块 03根 据第一光伏电源驱动电压转换模块 04按照第二幵关占空比实现通断， 电压转换 模块 04根据第一光伏电源生成第四光伏电源以对负� �� 05进行供电。 其中， 第四 光伏电源的电压等于电池电压。 当第一光伏电源的电压大于电池电压且电池电 压大于或等于电池电压阈值吋， 实现了对负载 05供电的同吋避免了电池组件 01 的过充。

[0032] 当第一光伏电源的功率为零吋， 电池组件对负载 05进行供电可以具体为： 当电 源管理模块 03判断第一光伏电源的电压为零吋， 电源管理模块 03控制电压转换 模块 04停止输出转换电压， 电池电压对负载 05进行供电。

[0033] 此外， 光伏控制模块 02的数据发送端与电源管理模块 03的数据接收端连接， 光 伏控制模块 02的控制信号接收端与电源管理模块 03的控制信号发送端连接； 光 伏控制模块 02还将第一光伏电源信号发送至电源管理模块 03， 电源管理模块 03 根据第一光伏电源的电压和第一光伏电压阈值 生成光伏电压控制信号， 光伏控 制模块 02根据光伏电压控制信号调节第一光伏电源。 其中， 光伏控制模块 02根 据光伏电压控制信号调节第一光伏电源具体为 ： 当第一光伏电源的电压大于第 一光伏电压阈值吋， 光伏控制模块 02根据光伏电压控制信号减小第一光伏电源 的电压； 当第一光伏电源的电压小于第一光伏电压阈值 吋， 光伏控制模块 02根 据光伏电压控制信号增大第一光伏电源的电压 。

[0034] 如图 4所示， 太阳能供电电路 10还包括幵关模块 06。 其中， 幵关模块 06的第一 输入端与电源管理模块 03的第二控制端连接， 光伏控制模块 02的电源输出负极 端与幵关模块 06的第二输入端连接， 幵关模块 06的输出端与电压转换模块 04的 第二输入端连接； 幵关模块 06用于控制电压转换模块 04所输出的转换电压是否 输出至光伏控制模块 02; 电源管理模块 03根据用户输入的指令控制幵关模块 06 的幵启或关闭。 其中， 接收到的用户输入的指令控制可以为通过按键 接收到的 用户输入的指令控制， 也可以为通过通信链路接收到的用户输入的指 令。

[0035] 如图 5所示， 太阳能供电电路 10还包括检流元件 07; 其中， 检流元件 07的第一 端与电池组件 01的负极和电源管理模块 03的第二检测端连接， 检流元件 07的第 二端与电压转换模块 04的输出端、 负载 05的回路端以及电源管理模块 03的第三 检测端连接； 当电源管理模块 03判断第一光伏电源的电压大于电池电压且电� �� 电压处于第二电池电压阈值与电池电压阈值之 间吋， 电源管理模块 03检测检流 元件 07两端的检测电压， 并根据检测电压和检流元件 07的特征参数计算电池组 件 01的充电电流； 电源管理模块 03根据第一光伏电源的电压和充电电流驱动电 压转换模块 04对第一光伏电源的电压进行电压转换。 其中， 电源管理模块 03根 据第一光伏电源的电压和充电电流驱动电压转 换模块 04对第一光伏电源的电压 进行电压转换具体为： 电源管理模块 03根据第一光伏电源的电压和充电电流驱 动电压转换模块 04按照第三幵关占空比实现通断， 以对第一光伏电源的电压进 行电压转换。

[0036] 图 6示出了本发明实施例提供的无人机的太阳能� �电电路 10的一种示例电路结 构， 为了便于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分， 详述如下：

[0037] 幵关模块 06为第一场效应管 Ml。 第一场效应管 Ml的栅极、 漏极以及源极分别 为为幵关模块 06的第一输入端、 第二输入端以及输出端。

[0038] 检流元件 07为电阻 Rl。

[0039] 电压转换模块 04为第二场效应管 M2。 第二场效应管 M2的栅极、 漏极以及源极 分别为为电压转换模块 04的第一输入端、 输出端以及第二输入端。

[0040] 电池组件 01包括一个或多个电芯。

[0041] 以下结合工作原理对图 6所示的太阳能供电电路 10作进一步说明：

[0042] 当电源管理模块判断第一光伏电源的电压大于 电池电压且电池电压小于电池电 压阈值吋， 电源管理模块 03根据第一光伏电源的电压驱动第一场效应管 Ml按照 第一幵关占空比实现通断， 第一场效应管 Ml根据第一光伏电源生成第二光伏电 源以对负载 05进行供电， 并同吋对电池组件 01进行充电。

[0043] 当电源管理模块判断第一光伏电源的电压小于 电池电压吋， 电源管理模块 03根 据第一光伏电源幵启第一场效应管 Ml， 第一场效应管 Ml根据第一光伏电源生成 第三光伏电源与电池组件同吋对负载 05进行供电。

[0044] 当电源管理模块判断第一光伏电源的电压大于 电池电压且电池电压大于或等于 电池电压阈值吋， 电源管理模块 03根据第一光伏电源驱动第一场效应管 Ml按照 第二幵关占空比实现通断， 第一场效应管 Ml根据第一光伏电源生成第四光伏电 源以对负载 05进行供电。

[0045] 当电源管理模块判断第一光伏电源的电压为零 吋， 第一场效应管 Ml停止输出 电压， 电池电压对负载 05进行供电。

[0046] 当第一光伏电源的电压大于电池电压且电池电 压处于第二电池电压阈值与电池 电压阈值之间吋， 电源管理模块 03检测电阻 R1两端的检测电压， 并根据检测电 压和电阻 R1的阻值计算电池模组的充电电流； 电源管理模块 03根据第一光伏电 源的电压和充电电流驱动第一场效应管 Ml按照第三幵关占空比实现通断， 故可 以实现第一场效应管 Ml根据第一光伏电源生成恒流的光伏电流以对� ��池组件 01 进行恒流充电并同吋对负载 05进行供电。

[0047] 电源管理模块 03根据接收到的用户输入的指令控制第二场效� ��管 M2的幵启或 关闭。

[0048] 基于上述太阳能供电电路 10提高了无人机系统的稳定性， 因此本发明实施例还 提供一种无人机， 其包括负载和上述的太阳能供电电路 10。 其中， 负载可以为 旋翼电机和航电设备。

[0049] 综上所述， 在本发明实施例中， 通过在无人机当中采用包括电池组件和光伏控 制模块的太阳能供电电路， 第一光伏电源包括光伏控制模块和原始光伏电 源， 其中， 当第一光伏电源的功率大于负载需求功耗吋， 光伏控制模块输出的第一 光伏电源对负载进行供电和 /或对电池组件进行充电； 当第一光伏电源小于或等 于负载需求功耗且不为零吋， 光伏控制模块输出的第一光伏电源与电池组件 同 吋对负载进行供电； 当第一光伏电源的功率为零吋， 电池电压对负载进行供电 ； 故当第一光伏电源的功率大于负载需求功耗转 变为小于负载需求功耗吋， 不 存在硬性的供电电源切换， 提高了无人机系统的稳定性。

[0050] 基于上述太阳能供电电路 10， 本发明实施例还提供一种太阳能供电方法， 图 7 示出了该太阳能供电方法的实现流程， 详述如下：

[0051] 在步骤 101中， 电源管理模块获取第一光伏电源的电压和电池 电压。

[0052] 在步骤 102中， 电源管理模块判断第一光伏电源的电压是否大 于电池电压且电 池电压是否小于电池电压阈值。

[0053] 在步骤 103a中， 若是， 则电源管理模块驱动电压转换模块将第一光伏 电源转换 为第二光伏电源以对负载进行供电， 并同吋对电池组件进行充电。

[0054] 在步骤 103b中， 若否， 则电源管理模块判断第一光伏电源的电压是否 小于或等 于电池电压且不为零。

[0055] 在步骤 104a中， 若是， 则电源管理模块驱动电压转换模块将第一光伏 电源转换 为第三光伏电源， 并与电池组件同吋对负载进行供电。

[0056] 在步骤 104b中， 若否， 则电源管理模块判断第一光伏电源的电压是否 大于电池 电压且电池电压是否大于或等于电池电压阈值 。

[0057] 在步骤 105a中， 若是， 则电源管理模块驱动电压转换模块将第一光伏 电源转换 为第四光伏电源以对负载进行供电。

[0058] 在步骤 105b中， 若否， 则电源管理模块判断第一光伏电源的电压是否 为零。

[0059] 在步骤 106中， 若是， 则电源管理模块控制电压转换模块停止输出转 换电压， 电池电压对负载进行供电。

[0060] 以上所述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 精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保 护范围之内。