无人机的启动和发电装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201921664334.3 (22)申请日 2019.09.30 (73)专利权人 珠海天晴航空航天科技有限公司 地址 519000 广东省珠海市金湾区红旗镇 珠海大道6898号3#厂房1层102室 (72)发明人 贺军房佳琦曲长征杨鹏 张秋豪熊灿松许兴 (74)专利代理机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 44205 代理人 叶琦炜 (51)Int.Cl. B64D 31/02(2006.01) B64D 27/24(2006.01) B60L 15/00(2006.01)。

2、 B60L 58/12(2019.01) (54)实用新型名称 无人机的启动和发电装置 (57)摘要 本实用新型涉及无人机技术领域， 公开了一 种无人机的启动和发电装置， 可实现控制无人机 的发动机启动或在空中二次启动的功能。 本实用 新型包括： 发动机； 螺旋桨， 与发动机的驱动端传 动连接； 电机， 设有通过电机安装座与发动机无 减速连接的电机定子； 电池组， 用于提供或存储 电能； 启动及发电控制系统， 分别与电机以及电 池组电性连接； 飞行控制系统， 分别与启动及发 电控制系统以及电池组电性连接。 本实用新型通 过飞行控制系统和启动及发电控制系统则可改 变电机处于发电状态或输出动能的状。

3、态， 则可实 现无人机的发动机快速启动和空中二次启动功 能； 利用发动机驱动电机发电， 并将电能储存到 电池组内， 电池组可重复充放电， 则可增加无人 机的巡航时间。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 210971555 U 2020.07.10 CN 210971555 U 1.一种无人机的启动和发电装置， 其特征在于， 包括： 发动机； 螺旋桨， 与所述发动机的驱动端传动连接； 电机， 设有通过电机安装座与发动机无减速连接的电机定子； 电池组， 用于提供或存储电能； 启动及发电控制系统， 分别与所述电机以及所述电池组电性连接， 用于切换所述电机 的工作状态、 及将所述电机产生的交。

4、流电转换为直流电后输送给所述电池组； 飞行控制系统， 分别与所述启动及发电控制系统以及所述电池组电性连接， 用于向所 述启动及发电控制系统发送信号指令、 及采集所述电池组电量状态的信号。 2.根据权利要求1所述的无人机的启动和发电装置， 其特征在于： 所述启动及发电控制 系统包括依次电性连接的发电开关模块、 整流模块、 保护模块以及启动模块， 所述启动模块 和所述发电开关模块分别与所述电机电性连接， 所述保护模块还与所述电池组电性连接。 3.根据权利要求2所述的无人机的启动和发电装置， 其特征在于： 所述启动模块包括启 动器， 所述启动器的控制端与所述飞行控制系统电性连接， 所述启动器的输入端。

5、与所述保 护模块电性连接， 所述启动器的输出端与所述电机的输入端电性连接。 4.根据权利要求2所述的无人机的启动和发电装置， 其特征在于： 所述发电开关模块包 括开关元件， 所述开关元件的控制端与所述飞行控制系统电性连接， 所述开关元件的输入 端与所述电机的输出端电性连接， 所述开关元件的输出端与所述整流模块的输入端电性连 接。 5.根据权利要求1所述的无人机的启动和发电装置， 其特征在于： 所述飞行控制系统至 少包括： 控制单元， 与所述启动及发电控制系统电性连接； 电量采集单元， 分别与所述电池组和所述控制单元电性连接； 存储单元， 与所述控制单元电性连接。 6.根据权利要求5所述的无人机。

6、的启动和发电装置， 其特征在于： 所述飞行控制系统还 包括与所述控制单元电性连接的无线单元。 权利要求书 1/1 页 2 CN 210971555 U 2 无人机的启动和发电装置 技术领域 0001 本实用新型涉及无人机技术领域， 特别是一种无人机的启动和发电装置。 背景技术 0002 随着航空技术的发展， 无人机技术日益成熟， 民用的无人机通常作为玩具、 航模， 同时也用于航拍、 测绘及货物投递运输等领域， 具有广阔的应用前景。 目前， 市场上无人机 使用的发动机大多采用手动点火， 在无人机起飞之前， 由操作者通过无人机发动机配套的 点火装置手动开启， 需发动机启动后操作者才能远离， 然后加。

7、大油门加速控制无人机起飞； 另外如果无人机发动机出现空中熄火现象， 无法进行二次启动； 而且无人机的电气系统工 作时间取决于有限的电池电力， 这也限制了无人机的巡航航时间。 上述的人工操作形式， 使 用时费时费力、 操作规范性差、 容易出现误操作， 在人为操作中由于点火装置距离高速旋转 的发动机螺旋桨较近存在安全隐患， 直接危害操作者的人身安全； 发动机不能二次启动和 发电， 直接影响无人机的飞行安全和巡航航时间。 发明内容 0003 本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。 为此， 本实用新型提 出一种无人机的启动和发电装置， 可实现控制无人机的发动机启动或在空中二次启动的功 能。

8、。 0004 根据本实用新型的第一方面实施例的无人机的启动和发电装置， 包括： 0005 发动机； 0006 螺旋桨， 与所述发动机的驱动端传动连接； 0007 电机， 设有通过电机安装座与发动机无减速连接的电机定子； 0008 电池组， 用于提供或存储电能； 0009 启动及发电控制系统， 分别与所述电机以及所述电池组电性连接， 用于切换所述 电机的工作状态、 及将所述电机产生的交流电转换为直流电后输送给所述电池组； 0010 飞行控制系统， 分别与所述启动及发电控制系统以及所述电池组电性连接， 用于 向所述启动及发电控制系统发送信号指令、 及采集所述电池组电量状态的信号。 0011 根据本。

9、实用新型实施例的无人机的启动和发电装置， 至少具有如下有益效果： 通 过飞行控制系统和启动及发电控制系统则可改变电机处于发电状态或输出动能的状态， 则 可实现无人机的发动机快速启动和空中二次启动功能； 发动机启动后， 可使电机发电， 并将 所产生的交流电经启动及发电控制系统的转换后， 可储存到电池组内， 避免电池组电量过 低， 电池组可重复充放电则可增加无人机的巡航时间。 根据不同的发动机、 电机、 启动及发 电控制系统以及电池组的型号参数相互配合， 可使本实用新型应用于各种型号的无人机 上。 0012 根据本实用新型的一些实施例， 所述启动及发电控制系统包括依次电性连接的发 电开关模块、 整。

10、流模块、 保护模块以及启动模块， 所述启动模块和所述发电开关模块分别与 说明书 1/4 页 3 CN 210971555 U 3 所述电机电性连接， 所述保护模块还与所述电池组电性连接。 设置发电开关模块和启动模 块， 则可通过启动及发电控制系统控制电机在发电状态和驱动状态之间转换； 利用整流模 块则可将电机的交流电转换为直流电， 从而可储存到电池组内； 利用保护模块则可实现启 动及发电控制系统具备电路保护的功能， 提高了本装置的可靠性。 0013 根据本实用新型的一些实施例， 所述启动模块包括启动器， 所述启动器的控制端 与所述飞行控制系统电性连接， 所述启动器的输入端与所述保护模块电性连接。

11、， 所述启动 器的输出端与所述电机的输入端电性连接。 采用启动器， 则可实现电机的稳定启动， 确保电 机在稳定的状态下被启动， 从而提高整个装置的可靠性。 0014 根据本实用新型的一些实施例， 所述发电开关模块包括开关元件， 所述开关元件 的控制端与所述飞行控制系统电性连接， 所述开关元件的输入端与所述电机的输出端电性 连接， 所述开关元件的输出端与所述整流模块的输入端电性连接。 设置开关元件， 通过控制 开关元件的通断状态则可实现电机的发电状态的控制， 提高了安全性。 0015 根据本实用新型的一些实施例， 所述飞行控制系统至少包括： 控制单元， 与所述启 动及发电控制系统； 电量采集单元。

12、， 分别与所述电池组和所述控制单元电性连接； 存储单 元， 与所述控制单元电性连接。 设置电量采集单元可实时对电池组的电量进行采集， 并利用 控制单元对电量采样结果进行判断， 可及时在电池组电量不足之前对启动及发电控制系统 的工作状态进行切换， 可实现及时对电池组进行充电、 或在电池组充满时切断电路、 或使电 池组向电机提供启动电流的三种状态。 0016 根据本实用新型的一些实施例， 所述飞行控制系统还包括与所述控制单元电性连 接的无线单元。 利用无线单元， 可实现远程向飞行控制系统发生控制指令或数据传输。 附图说明 0017 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 0018 图1是本实。

13、用新型的一种较优实施例的结构示意图； 0019 图2是图1的爆炸图； 0020 图3是本实用新型的一种较优实施例的电路原理示意图。 0021 附图标记： 发动机100、 螺旋桨200、 电机300、 电机定子310、 电机安装座320、 电机 330、 电池组400、 启动及发电控制系统500、 发电开关模块510、 整流模块520、 保护模块530、 启动模块540、 飞行控制系统600、 控制单元610、 电量采集单元620、 存储单元630、 无线单元 640。 具体实施方式 0022 本部分将详细描述本实用新型的具体实施例， 本实用新型之较佳实施例在附图中 示出， 附图的作用在于用图形。

14、补充说明书文字部分的描述， 使人能够直观地、 形象地理解本 实用新型的每个技术特征和整体技术方案， 但其不能理解为对本实用新型保护范围的限 制。 0023 在本实用新型的描述中， 若干的含义是一个或者多个， 多个的含义是两个以上， 大 于、 小于、 超过等理解为不包括本数， 以上、 以下、 以内等理解为包括本数。 0024 本实用新型的描述中， 除非另有明确的限定， 设置、 安装、 连接等词语应做广义理 说明书 2/4 页 4 CN 210971555 U 4 解， 所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型 中的具体含义。 0025 参照图1至图3， 为一种较。

15、优的实施方式， 一种无人机的启动和发电装置， 包括： 发 动机100、 螺旋桨200、 电机300、 电池组400、 启动及发电控制系统 500以及飞行控制系统 600； 其中， 螺旋桨200与发动机100的驱动端传动连接， 发动机100驱动螺旋桨200转动； 电机 300包括电机电子310以及安装在电机定子310上的端盖330， 电机定子310通过电机安装座 320与发动机100无减速连接， 电机300用于启动发动机100以及用于发电； 电池组400可用于 存储电能或为整个无人机电气系统提供电能， 可以想到的是， 电池组400可采用蓄电池； 启 动及发电控制系统500分别与电机300以及电池。

16、组400电性连接， 用于切换电机300的工作状 态、 及将电机300产生的交流电转换为直流电后输送给电池组400； 飞行控制系统600分别与 启动及发电控制系统500以及电池组 400电性连接， 用于向启动及发电控制系统500发送信 号指令、 及采集电池组 400电量状态的信号。 0026 发动机100启动时， 可在飞行控制系统600预设启动时间， 在预设时间后向启动及 发电控制系统500发送启动指令， 启动及发电控制系统500则会使电池组400向电机300提供 电能， 以启动电机300， 由于电机300的电机定子310 通过电机300安装与发动机100实现无 减速连接， 则可直接启动发动机1。

17、00， 使发动机100的点火器点火， 则发动机100的启动过程 完成； 0027 在发动机100启动后， 发动机100则驱动螺旋桨200转动， 使无人机上升， 在无人机 巡航时， 若飞行控制系统600检测到电池组400电量过低， 则会向启动及发电控制系统500发 送发电指令， 则向启动及发电控制系统500则会将电机300切换到发电状态， 同时向启动及 发电控制系统500会将电机300产生的交流电转换为直流电， 并将直流电输送给电池组400 进行充电， 在充电过程中， 若飞行控制系统600检测到电池组400已充满电， 飞行控制系统 600则会向启动及发电控制系统500发送停止发电指令， 使启动及。

18、发电控制系统500切换电 机300的工作状态， 使电机300停止发电。 在发动机100启动后， 若出现熄火的状态， 飞行控制 系统600则会向启动及发电控制系统500发送指令， 使电池组400可向电机300提供驱动电 流， 电机300启动后则会再次启动发动机100； 因此使飞行控制系统600、 启动及发电控制系 统500、 电机300以及电池组400 相互配合， 则可实现无人机的发动机100快速启动和空中二 次启动功能； 还可避免电池组400电量过低， 有效地增加了无人机的巡航时间。 可以想到的 是， 根据不同的发动机100、 电机300、 启动及发电控制系统500以及电池组400的型号参数相。

19、 互配合， 则可使本实用新型应用于各种型号的无人机上。 0028 在本实用新型的一些实施例中， 启动及发电控制系统500包括依次电性连接的发 电开关模块510、 整流模块520、 保护模块530以及启动模块540， 启动模块540和发电开关模 块510分别与电机300电性连接， 保护模块还与电池组 400电性连接。 设置发电开关模块510 和启动模块540， 则可通过启动及发电控制系统500控制电机300在发电状态和驱动状态之 间转换； 利用整流模块520 则可将电机300的交流电转换为直流电， 从而可储存到电池组 400内； 利用保护模块530则可实现启动及发电控制系统500具备电路保护的功。

20、能， 提高了本 装置的可靠性。 可以想到的是， 保护模块可以采用滤波电路、 过压保护模块、 脉冲保护模块、 过流保护模块中的一种或几种相互配合使用的模式， 根据电路系统的设计要求以及结合本 领域技术人员熟知的保护模块即可设计出对应的保护模块530， 此处不再赘述。 可以想到的 说明书 3/4 页 5 CN 210971555 U 5 是， 整流模块520可以整流桥结构， 以实现交流电转换为直流电。 0029 在本实用新型的一些实施例中， 启动模块540包括启动器， 启动器的控制端与飞行 控制系统600电性连接， 启动器的输入端与保护模块530电性连接， 启动器的输出端与电机 300的输入端电性。

21、连接。 采用启动器， 则可实现电机300 的稳定启动， 确保电机300在稳定的 状态下被启动， 从而提高整个装置的可靠性。 可以想到的是， 启动器可以采用工业常用于启 动电机300的结构， 如采用全桥MOS管组和继电器组的搭配， 全桥MOS管组的驱动端与飞行控 制系统600 电性连接， 全桥MOS管组的输出端与继电器组的控制端电性连接， 继电器组则用 于连通或切断电池组400和电机300之间的连接状态， 飞行控制系统600 通过控制全桥MOS 管组的通断状态， 则可控制继电器组的通断状态， 从而控制电池组400是否向电机300提供 驱动电流。 0030 在本实用新型的一些实施例中， 发电开关模。

22、块510包括开关元件， 开关元件的控制 端与飞行控制系统600电性连接， 开关元件的输入端与电机300的输出端电性连接， 开关元 件的输出端与整流模块的输入端电性连接。 设置开关元件， 通过控制开关元件的通断状态 则可实现电机300的发电状态的控制， 提高了安全性。 可以想到的是， 开关元件可以采用继 电器或由晶体管组成的驱动电路等常用的电量控制结构， 即可实现电机300是否进行发电 状态的控制。 0031 在本实用新型的一些实施例中， 飞行控制系统600至少包括： 控制单元610， 分别与 启动模块540和发电开关模块510电性连接； 电量采集单元620， 分别与电池组400和控制单 元61。

23、0电性连接； 存储单元630， 与控制单元610电性连接。 设置电量采集单元620可实时对电 池组400的电量进行采集， 并利用控制单元610对电量采样结果进行判断， 可及时在电池组 400电量不足之前对启动及发电控制系统500的工作状态进行切换， 可实现及时对电池组 400进行充电、 或在电池组400充满时切断充电电路的回路、 或使电池组400向电机300 提供 启动电流的三种状态。 可以想到的是， 控制单元610可以采用可采用但不限于单片机、 DSP、 ARM等处理器作为控制单元610， 而电量采集单元620可以采用常用的电流采样电路和电压 采样电路的两种电路相配合配合， 电量采集单元62。

24、0通过采取实时的电池组400的输出电流 值和电压值并向控制单元610 反馈， 控制单元610则可结合常规的电量算法进行运算即可 得出电池组400的电量是否低于预定只以及是否处于满值状态， 其中， 关于计算电量的算 法、 对启动及发电控制系统500的控制相关程序均存储在存储单元630内， 控制单元 610需 要时即可向存储单元630读取相关程序， 其中， 控制程序以及计算电量的算法也均属于常规 的程序和算法， 可以想到是， 存储单元630可以采用常用的存储器作为存储元件。 0032 在本实用新型的一些实施例中， 飞行控制系统600还包括与控制单元610 电性连 接的无线单元640。 利用无线单元。

25、640， 可实现远程向飞行控制系统600 发生控制指令或数 据传输。 可以想到的是， 无线单元640可以采用WIFI、 蓝牙、 FM或GPS等常用的无线传输方式 中的一种或几种同时配合使用， 从而可使飞行控制系统600实时向后台终端或移动终端发 送电池组400实时的电量数据， 还可通过远程向飞行控制系统600发送控制指令， 实现远程 控制。 0033 上面结合附图对本发明实施例作了详细说明， 但是本发明不限于上述实施例， 在 技术领域普通技术人员所具备的知识范围内， 还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各 种变化。 说明书 4/4 页 6 CN 210971555 U 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 210971555 U 7 图2 说明书附图 2/3 页 8 CN 210971555 U 8 图3 说明书附图 3/3 页 9 CN 210971555 U 9 。