汽油发动机无线遥控一键启动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及无线遥控技术，特别涉及一种无人机汽油发动机无线遥控一键启动装置及其控制方法。

背景技术

油电混合无人机是相较于传统锂电池为无人机提供能量储备的基础上增加燃油发电机，飞行过程中可为飞机上的锂电池充电，再通过锂电池为无人机上的动力装置提供电能，汽油的能量密度比锂电池高，通过油电混合的方式解决无人机锂电池能量储备的短板，从而增加无人机的续航时间，油电混合的无人机相较于常见的锂电池无人机，具有长续航、大载重等优势，以及增长留空的作业时间。

传统的油电混合的打火方式是通过在起飞前进行地面打火，通过拉绳驱动发动机转动实现启动（类似常见的割草机、油锯的启动方式），发动机再驱动发电机开始工作为电池供电后，然后开始执行飞行任务。这种启动方式必须人为靠近飞机，再通过用力拉动启动装置才能启动，并且飞机在执行飞行任务的过程中，不能随意的开启和关闭发电机设备（关闭发电设备是通过控制发动机又阀实现关闭）。在飞行过程中如果电池已经充满电，由于不能关闭汽油发电机，还会在满电的过程中一直为电池充电工作，也造成了能量的浪费。

油电混合无人机自动悬停、垂直起降、大载重、长续航、结构简单等特点，应用越来越广泛。然而由于发动机传统的拉盘式，外接启动器式启动方式不方便，启动困难，重量重、容易损坏。

发明内容

本发明提供一种汽油发动机无线遥控一键启动装置及其控制方法，解决传统油电混合无人机在物理控制发电机启动上存在的短板，让油电混合无人机的启动方式更加的安全、灵活、方便。实现无人机在空中关闭发电机，降低能量的损耗，实现油电混合无人机的长续航能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。一种汽油发动机无线遥控一键启动装置，无人机内安装有汽油发动机，汽油发动机连接有启动/发电机，启动/发电机分别与整流桥和四通控制开关连接，锂电池分别连接整流桥、电子调速器和无人机驱动系统，四通控制开关分别连接汽油发动机和电子调速器，接收机分别与四通控制开关和电子调速器连接；遥控器与接收机信号连接。

进一步，所述汽油发动机用于驱动启动/发电机。

进一步，所述启动/发电机为汽油发动机提供驱动动能。

进一步，所述整流桥为启动/发电机产生的电能进行整流。

进一步，所述锂电池为接收机、电子调速器以及无人机动力系统和用电设备供电。

进一步，所述接收机用于接收遥控器地面操作指令的无线信号，并将接收到的遥控器器信号传输到电子调速器和四通控制开关。

进一步，所述电子调速器用于控制启动/发电机的转速。

进一步，所述四通控制开关通过接收机控制四条通道的开关装置；四通控制开关装置的四个通道的通和断，四通控制开关一个通道是控制汽油发动机的点火开关的通断，另外三个通道控制电子调速器和启动/发电机连接的三个导线的通断。

一种汽油发动机无线遥控一键启动装置的控制方法，其过程如下：启动时，将遥控器上的通道控制开关拨到“ON”档位，遥控器与四通控制开关通讯需要通过接收机实现。遥控器将指令通过无线电发送到接收机；接收机将指令解码成pwm信号，并发送给电子调速器和四通控制开关，四通控制开关接通电子调速器与启动/发电机的三相通路；电子调速器接收到信号后，将锂电池输入的直流电转为三相电输至启动/发电机开始转动；启动/发电机转动后，将遥控器的档位拨到“OFF”；接收机收到无线电信号后，将指令发送到电子调速器和四通控制开关；四通控制开关断开电子调速器和启动/发电机的三相电，开启四通控制开关与汽油发动机的点火通道，启动/发电机点火；汽油发动机点火成功后，驱动启动/发电机发电；驱动启动/发电机产生的三相电通过整流桥输出匹配锂电池的直流电并为锂电池供电；锂电池为无人机的负载提供电能；当需要关闭汽油发动机时，通过遥控器控制四通控制开关与汽油发动机的点火通道。

本发明解决了传统油电混合无人机在物理控制发电机启动上需要人为操纵的问题，使油电混合无人机的启动方式更加的安全、灵活、方便。同时，在锂电池充满电之后，可实现无人机在空中关闭发电机，降低能量的损耗。当电量过低后，可以远程遥控启动发电机，继续为无人机的锂电池充电，无需将无人机降落到地面启动发电装置，实现油电混合无人机的长续航能力。具有结构简单、操作方便、可靠、使用寿命长等优点，可以遥控一键启动。

附图说明

图1是本发明的结构原理图;

图中：1.汽油发动机，2.启动/发电机，3.整流桥，4.无人机，5.锂电池，6.接收机，7.电子调速器，8.四通控制开关，9.遥控器。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。参见图1，一种汽油发动机无线遥控一键启动装置，无人机4内安装有汽油发动机1，汽油发动机1用于驱动启动/发电机2。汽油发动机1连接有启动/发电机2，启动/发电机2为汽油发动机1提供驱动动能，电子调速器7为启动/发电机2驱动提供三相电流。启动/发电机2分别与整流桥3和四通控制开关8连接，整流桥3为启动/发电机2产生的电能进行整流并给无人机4供电。锂电池5为接收机6、电子调速器7以及无人机4动力系统和用电设备供电。锂电池5分别连接整流桥3、电子调速器7和无人机驱动系统，四通控制开关8分别连接汽油发动机1和电子调速器7。四通控制开关8通过接收机6控制四条通道的开关装置；四条通道分别为，一个通道用于控制汽油发动机1点火，另外三个通道用于控制电子调速器7和启动/发电机2的三相电路通断。电子调速器7用于控制启动/发电机2的转速。接收机6用于遥控器9的无线信号。接收机6分别与四通控制开关8和电子调速器7连接；遥控器9与接收机6信号连接，遥控器9将地面操作指令通过无线信号发送给接收机6。

一种汽油发动机无线遥控一键启动装置的控制方法，其过程如下：启动时，将遥控器9预先设置的四通控制开关8上的两档开关拨到“ON”档位；遥控器9将指令通过无线电发送到接收机6；接收机6将指令解码成pwm信号，并发送给电子调速器7和四通控制开关8，四通控制开关8接通电子调速器7与启动/发电机2的三相通路；电子调速器7接收到信号后，将锂电池5输入的直流电转为三相电输至启动/发电机2开始转动；启动/发电机2转动后，将遥控器9的档位拨到“OFF”；接收机6收到无线电信号后，将指令发送到电子调速器7和四通控制开关8；四通控制开关8断开电子调速器7和启动/发电机2的三相电，开启四通控制开关8与汽油发动机1的点火通道，启动/发电机2点火；汽油发动机1点火成功后，驱动启动/发电机2发电；驱动启动/发电机2产生的三相电通过整流桥3输出匹配锂电池5的直流电并为锂电池5供电；锂电池5为无人机4的负载提供电能；当需要关闭汽油发动机1时，通过遥控器9控制四通控制开关8与汽油发动机1的点火通道。

实施例：

本发明中的锂电池5（用于直接给无人机动力供电系统）、无人机动力系统（无人机飞行升力的发生系统）、飞控系统等组成的无人机部分（与电池功能的无人机相似）。

1、为锂电池5进行充电的汽油发动机1，这部分包括了汽油发动机1（燃烧汽油产生发电机所需的动能）、启动/发电机2（将汽油发动机1产生的动能变成电能、还能通过反向供电使其作为一个电动机使用）、整流桥3（用于将启动/发电机2的产生的电流整流之后给锂电池5充电的装置）

2、启动/发电机2装置：该装置包括了四通道控制开关8（四通控制开关8有四个通道，其中三个通道是与汽油发动机1连接，启动/发电机2是三相无刷电机。剩余一个通道控制汽油发动机1点火线，汽油发动机1的点火线有断开、连通两种状态，当点火线断开时汽油发动机1处于启动状态，才能启动，当点火线连通时汽油发动机1处于熄火状态，汽油发动机1无法启动）、电子调速器7（同接收机6给出的pwm信号控制电流的一种元器件）、接收机6（为用于接收地面遥控器9的信号从而控制电子调速器7的装置）、锂电池（为接收机6以及电子调速器7供电、也作为驱动汽油发动机1进行做功的能量装置）。

结合下图1结构原理图：发动机1和启动/发电机2是通过螺丝刚性连接为一整体的部件，启动/发电机2和整流桥3通过三根导线连接用来通三相电流，整流桥3和锂电池5是由两根导线连接用于给锂电池5充电，锂电池5与无人机4通过两根导线连接，用于为无人机4及其负载设备供电，锂电池5与电子调速器7是通过两根导线连接用于给电子调速器7供电，电子调速器7与启动/发电机2（此时作为启动电机用）是通过三根导线连接（三相电）中间连接了一个四通控制开关8用于控制电路通断，四通控制开关8剩余一个通道用于控制发动机1的点火功能，另外四通控制开关8与接收机6通过信号线连接，用于接收遥控器9对四通控制开关8的指令，接收机6与电子调速器7也通过信号线连接，用于调节电子调速器7输出给启动/发电机2的三相电压，遥控器9与接收机6的连接通过无线电来实现。

启动/发电机2在发动机启动时刻汽油发电机1充当启动电机用，也就是说在汽油发动机1启动时是通过启动/发电机2的发电机功能来带动汽油发动机1。

四通控制开关8有四个通道，其中三个通道是与汽油发电机1连接，汽油发电机1是三相无刷电机。剩余一个通道控制汽油发动机1的点火线，汽油发动机1的点火线有断开或连通的两种状态，当点火线断开时，汽油发动机1处于启动状态，才能启动汽油发动机1，而当点火线连通时汽油发动机1处于熄火状态时，汽油发动机1无法启动。

本发明的启动步骤如下：

1.启动时，将遥控器9上预先设置的四通控制开关8上的两档开关（遥控器9本身具有的功能，两个档位分别可以给接收机6不同的高低电平），拨到“ON”档位；

2.遥控器9将指令通过无线电发送到接收机6；

3.接收机6将指令解码成pwm信号发送给电子调速器7和四通控制开关8，四通控制开关8会接通电调与启动/发电机2的三相通路；

4.电子调速器7接收到信号将锂电池5输入的直流电输出为三相电，为启动/发电机2供电；

5.启动/发电机2输入了三相电开始转动；

6.启动/发电机2转动后，将遥控器9档位的拨到“OFF”；

7.接收机6收到无线电信号后，将指令发送到电子调速器7和四通控制开关8；

8.四通控制开关8断开电子调速器7与启动/发电机2的三相电，开启四通控制开关8与汽油发动机1的点火通道；

9.启动/发电机2由于惯性实现点火；

10.汽油发动机1点火成功后驱动启动/发电机2发电；

11.启动/发电机2产生的三相电通过整流桥3输出匹配锂电池5电压的直流电；

12.直流电为锂电池5供电；

13.锂电池5为无人机4及其负载提供电能；

14.需要关闭汽油发动机1时，通过遥控器9控制四通控制开关8与汽油发动机1的点火通道。

本发明中的汽油发动机1将汽油的化学能转化成动能的装置。启动/发电机2当汽油发动机1驱动时可产生电能，当电调驱动是可作为电动机使用。整流桥用于整流发电机产生的电能，给无人机供电。无人机4是产生无人机本体升力的系统装置。锂电池用于给接收机、电调、动力系统以及其他用电设备供电。接收机用于接收地面端的无线信号。电子调速器控制电机转速的装置。四通控制开关可通过接收机控制四条通道的开和关装置。遥控器将指令通过无线电方式发送给接收机。

如图1所示，启动时，把无线遥控器9上的一个两档开关（一个档位“ON”，另一个档位“OFF”）拨到“ON”档位，遥控器9发射指令给接收机6，接收机6接收到指令控制四通控制开关8闭合，同时电子调速器7输出电压给启动/发电机2，此时四通控制开关8闭合。电子调速器7与启动/发电机2之间连通，点火线连通，处于熄火状态，启动/发电机2转动，带动汽油发动机1（由于启动/发电机2与汽油发动机1之间由螺丝刚性连接，两者的速度一致）。当启动/发电机2转速达到额定值时（转速额定值由接收机6给出信号控制电子调速器7给出的电压、遥控器9档位开关行程决定），把无线遥控器9上两档开关拨到“OFF”位置，此时四通控制开关8处于断开状态，启动/发电机2与电子调速器7之间断开，汽油发动机1点火线断开（断开为点火状态），利用启动/发电机2转动惯量带动汽油发动机1。因为四通控制开关8刚断开时，启动/发电机2不会马上停止，由于惯性会继续转动一段时间，就是利用这段启动/发电机2转动时间来启动汽油发动机1。

上述操作过程中，由于汽油发动机1启动成功后，启动/发电机2处于发电状态（能量由汽油的内能转化为发动机的动能，动能带动发电机再转化为电能），电能直接输出到电子调速器7上，备用电池组的电压也输出在此，会烧毁电子调速器7。因此需要断开电子调速器7与启动/发电机2之间的连接。