一种大载重无人机的动力系统

技术领域：

本发明涉及无人机技术领域，更具体地说是一种大载重无人机的动力系统。

背景技术：

大载重无人机的动力系统技术在最近几年得到了较大的进步，但在旋翼无人机品类中，大载重的无人机非常少，大部分载重都在5公斤以下，用于航拍、消防、农业等领域。

对于大载重无人机来说，最重要的要求是需要强大的动力，通常以电池组带动电机运转的形式，无法提供足够大的动力以产生足够大的升力。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种载重大、升力强、飞行稳定的大载重无人机的动力系统。

为实现上述目的，本发明提供的一种大载重无人机的动力系统，包括发动机、发电机、燃料供给系统和电力系统，燃料供给系统包括油缸，油缸中的燃料通过燃料供给系统提供至发动机；发动机与发电机连接，发动机驱动发电机产生电能，电力系统包括电池，电池用于储存发电机产生的电能，还包括驱动系统，驱动系统将发电机产生的电能转化为机械能。

进一步的，燃料供给系统包括油泵和控制组件，控制组件用于控制油泵是否工作，油泵用于向发动机提供油缸中的燃料。

进一步的，还包括第一整流器，第一整流器安装在发电机和电池之间，用于将发动机产生的交流电转化为直流电并储存在电池中。

进一步的，还包括第二整流器，第二整流器安装在发电机和驱动系统之间，用于将发动机产生的交流电转化为直流电，经过滤波传递给驱动系统的驱动电机。

进一步的，还包括混合动力控制模块，混合动力控制模块与发电机、电池、第一整流器和第二整流器电连接，用于控制动能切换，在正常飞行状态，切换至发电机与驱动系统直连，由发电机直接提供电能；在冷启动、低功率运转或发动机停机状态，切换至电机与驱动系统直连，由电池临时提供电能。

进一步的，还包括剩余油量监测组件和剩余电量检测组件，分别用于监测油缸内剩余油量和电池内剩余电量，当剩余油量低于安全界限，则发出报警信号；当剩余电量低于总电量的80%，则向电池进行充电，当剩余电量低于总电量的20%，则发出报警信号，当剩余电量为总电量的100%，则切断充电电路。

进一步的，油缸内的燃料为汽油。

进一步的，驱动系统包括电子调速器和驱动电机，电子调速器与混合动力控制模块电连接，当混合动力控制模块切换至发电机与驱动系统直连状态时，电子调速器切换至全功率状态，工作功率不低于总功率的70%，当混合动力控制模块切换至电池与驱动系统直连状态时，电子调速器切换至半功率状态，下调工作功率，但不低于总功率的30%。

进一步的，无人机包括八个驱动系统，分别安装在呈十字八轴状分布的八个机臂上，还包括总控制器，总控制器与混合动力控制模块和电子调速器电连接，由总控制器控制工作模式切换和各个驱动系统所分配的动能比例。

本发明的有益效果是：

本发明提供的大载重无人机的动力系统，具有载重大、升力强、飞行稳定的优点。

根据实际工况，选择切换至发电机通过第一整流器直连驱动系统，或者切换至电池直连驱动系统，同时根据电池剩余电量，控制是否向电池充电。在正常飞行状态，切换至发电机与驱动系统直连，混合动力控制模块切换至发电机与驱动系统直连状态时，电子调速器切换至全功率状态，工作功率不低于总功率的70%，由发电机直接提供电能，此时能够提供更强大的能量，提高无人机的载荷能力，满足各种工况需求；在冷启动、低功率运转或发动机停机状态，切换至电机与驱动系统直连，由电池临时提供电能，混合动力控制模块切换至电池与驱动系统直连状态时，电子调速器切换至半功率状态，下调工作功率，但不低于总功率的30%，此时发动机关闭，停止供油，节省燃料以提高续航能力，并且在紧急状态，比如燃料用尽导致发动机熄灭，可以依靠电池的电量维持低功率工作状态，维持飞行，不会摔机，并安全降落在附近区域。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图；

附图中：1、发动机，2、发电机，3、第一整流器，4、电池，5、第二整流器，6、驱动系统，7、混合动力控制模块。

具体实施方式：

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图1，对本发明进行更加详细的描述。

本发明提供的大载重无人机的动力系统，包括发动机1、发电机2、燃料供给系统和电力系统，燃料供给系统包括油缸，油缸中的燃料通过燃料供给系统提供至发动机1；发动机1与发电机2连接，发动机1驱动发电机2产生电能，电力系统包括电池4，电池4用于储存发电机2产生的电能，还包括驱动系统6，驱动系统6将发电机2产生的电能转化为机械能；燃料供给系统包括油泵和控制组件，控制组件用于控制油泵是否工作，油泵用于向发动机1提供油缸中的燃料；还包括第一整流器3，第一整流器3安装在发电机2和电池4之间，用于将发动机1产生的交流电转化为直流电并储存在电池4中；还包括第二整流器5，第二整流器5安装在发电机2和驱动系统6之间，用于将发动机1产生的交流电转化为直流电，经过滤波传递给驱动系统6的驱动电机；还包括混合动力控制模块7，混合动力控制模块7与发电机2、电池4、第一整流器3和第二整流器5电连接，用于控制动能切换，在正常飞行状态，切换至发电机2与驱动系统6直连，由发电机2直接提供电能；在冷启动、低功率运转或发动机1停机状态，切换至电机与驱动系统6直连，由电池4临时提供电能；还包括剩余油量监测组件和剩余电量检测组件，分别用于监测油缸内剩余油量和电池4内剩余电量，当剩余油量低于安全界限，则发出报警信号；当剩余电量低于总电量的80%，则向电池4进行充电，当剩余电量低于总电量的20%，则发出报警信号，当剩余电量为总电量的100%，则切断充电电路；油缸内的燃料为汽油；驱动系统6包括电子调速器和驱动电机，电子调速器与混合动力控制模块7电连接，当混合动力控制模块7切换至发电机2与驱动系统6直连状态时，电子调速器切换至全功率状态，工作功率不低于总功率的70%，当混合动力控制模块7切换至电池4与驱动系统6直连状态时，电子调速器切换至半功率状态，下调工作功率，但不低于总功率的30%；无人机包括八个驱动系统6，分别安装在呈十字八轴状分布的八个机臂上，还包括总控制器，总控制器与混合动力控制模块7和电子调速器电连接，由总控制器控制工作模式切换和各个驱动系统6所分配的动能比例。

本发明的其中一种实施例如下：

大载重无人机的动力系统，包括发动机1、发电机2、燃料供给系统和电力系统，燃料供给系统包括油缸，油缸中的燃料通过燃料供给系统提供至发动机1，该燃料为汽油，通过燃烧汽油驱动发动机1，发动机1的输出轴和发电机2的输入轴同轴固连，发动机1驱动发电机2产生电能，此电能通过混合动力控制模块7进行分配，根据实际工况，选择切换至发电机2通过第一整流器3直连驱动系统6，或者切换至电池4直连驱动系统6，同时根据电池4剩余电量，控制是否向电池4充电。

电力系统包括电池4，电池4用于储存发电机2产生的电能，设置电池4的作用，一方面是整机冷启动，以及待机模式下电子设备用电需求，另外一方面是低功耗情况下，可以关闭发动机1，通过电池4供电，以节省燃料，提高续航能力，还包括驱动系统6，驱动系统6将发电机2产生的电能转化为机械能，主要体现为带动驱动电机转动，使螺旋桨产生拉力。

燃料供给系统包括油泵和控制组件，控制组件用于控制油泵是否工作，油泵用于向发动机1提供油缸中的燃料，采用缸内直喷方式工作，通过总控制器根据遥控器指令，或者预设指令，选择是否关闭发动机1，以切换供能。

还包括第一整流器3，第一整流器3安装在发电机2和电池4之间，用于将发动机1产生的交流电转化为直流电并储存在电池4中，由剩余电量检测组件监测电池4剩余电量，当剩余电量低于总电量的80%，则向电池4进行充电，当剩余电量低于总电量的20%，则发出报警信号，当剩余电量为总电量的100%，则切断充电电路。

还包括第二整流器5，第二整流器5安装在发电机2和驱动系统6之间，用于将发动机1产生的交流电转化为直流电，经过滤波传递给驱动系统6的驱动电机，直接进行供能，保证全功率工作状态。

还包括混合动力控制模块7，混合动力控制模块7与发电机2、电池4、第一整流器3和第二整流器5电连接，用于控制动能切换，在正常飞行状态，切换至发电机2与驱动系统6直连，混合动力控制模块7切换至发电机2与驱动系统6直连状态时，电子调速器切换至全功率状态，工作功率不低于总功率的70%，由发电机2直接提供电能，此时能够提供更强大的能量，提高无人机的载荷能力，满足各种工况需求；在冷启动、低功率运转或发动机1停机状态，切换至电机与驱动系统6直连，由电池4临时提供电能，混合动力控制模块7切换至电池4与驱动系统6直连状态时，电子调速器切换至半功率状态，下调工作功率，但不低于总功率的30%，此时发动机1关闭，停止供油，节省燃料以提高续航能力，并且在紧急状态，比如燃料用尽导致发动机1熄灭，可以依靠电池4的电量维持低功率工作状态，维持飞行，不会摔机，并安全降落在附近区域。

还包括剩余油量监测组件，用于监测油缸内剩余油量，当剩余油量低于安全界限，则发出报警信号，提醒操作人员及时补充燃料。

驱动系统6包括电子调速器和驱动电机，电子调速器与混合动力控制模块7电连接，无人机包括八个驱动系统6，分别安装在呈十字八轴状分布的八个机臂上，还包括总控制器，总控制器与混合动力控制模块7和电子调速器电连接，由总控制器控制工作模式切换和各个驱动系统6所分配的动能比例，通过这种方式，能够调整各螺旋桨产生的拉力比例，从而调整无人机的空中姿态和飞行速度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。