試述無人機野外作業(yè)充電站

余勇軍 張?zhí)煜? 李長凱 吳風婷

摘 要 本項目采用三元鋰電作為儲能介質、采用高速同步數字電源轉換，體積縮小50%，功率提升300%，存貯能量高達1554Wh采用拖拽式移動底盤，可輕松運輸至外場作業(yè)。充電速度快，且同時兼容各種大型無人機電池。

關鍵詞 數字電源;移動底盤;無人機電池

隨著社會的進步，科技飛速的發(fā)展，自動化技術以及控制算法和傳感器的進步催生了各種無人機產業(yè)，除了我們經?？吹降南M級航拍無人機外還有各類我們所不熟悉的野外作業(yè)無人機，如質保無人機、消防無人機、林業(yè)無人機、勘探無人機、航測無人機和電力巡檢無人機等等。自從多旋翼無人機興起之后，這類無人機的結構大體和它們相同，而多旋翼結構很少有油動的，因為油動的需要采取變距結構控制，結構復雜，穩(wěn)定性低，且技術不成熟，噪聲污染性高，危險性較高，不適合大面積應用。因此多旋翼都是電動的，而電動的卻都有一個弊端，那就是受限于電池技術的影響，一般的電動無人機續(xù)航都很低，穩(wěn)定性差。

1無人機野外作業(yè)充電站

本項目的無人機野外作業(yè)充電站也由此應運而生，在野外作業(yè)的無人機大多數很難有持續(xù)的電力供應，小型發(fā)電機供電不足，而且成本很高，同時會產生噪音，不利于無人機的隱蔽性;而小型汽油發(fā)電機也不具備綠色環(huán)保、節(jié)能可持續(xù)的特點，所以本項目采用環(huán)保的三元鋰電作為儲能介質、經濟性好可利用率高，而符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，同時未來還可升級為太陽能，集儲能發(fā)電于一體[1]。

2功能介紹

2.1 成本低，無任何污染

本系統(tǒng)采用三元鋰作為儲能介質，持續(xù)放電倍率高，且整個轉換過程只有電力轉換，無污染，無噪音，在配合我們的能量管理系統(tǒng)基礎上，能夠讓電芯壽命達到最大，可以達到600次循環(huán)，綜合使用成本要遠低于小型發(fā)電機。

2.2 轉換效率高

三元鋰能量密度高，目前所有的電動無人機幾乎都采用鋰電池供電，正因為鋰電池能量密度高，而且放電倍率大，沒有記憶效應，數字電源同步轉換技術，能夠讓我們充電站的轉換效率大大提升，使能量利用率更高。

2.3 加入能量管理系統(tǒng)

創(chuàng)新性的加入能量管理系統(tǒng)，記錄每一次電芯組放電曲線，事實掌握電芯組健康狀況，在提高效率和安全性的同時，還大大延長了電芯組壽命，是整個系統(tǒng)總體使用成本更低。

3功能模塊的設計與實現

3.1 無人機野外作業(yè)充電站總體框圖

3.2 電芯在不同放電倍率下放電曲線

3.3 能量管理系統(tǒng)設計思路圖

4實物模塊設計

4.1 電芯組設計

采用6s2p的組合方式，選用單片為3.7v，37AH的電芯，在采用6s串聯(lián)時電壓為22.2v使充電站輸入電壓比普通充電器提供的12v高一倍，在同樣功率下電流熱損耗更低，使充電效率更高，另外兩組6s電芯組再進行2p連接使容量翻倍的同時穩(wěn)定性更高，在一組電芯出問題時，另一組可正常工作。

4.2 底盤設計

底盤設計，使用方形鋁合金管，縱向采用不同大小的方管使拉桿可以伸縮，底部以90度焊接承重底盤，在縱向拉桿底部安裝兩個硅膠承重輪，輪軸我們創(chuàng)新使用雙列角軸承，占用更小的軸向空間。使底盤能夠承受徑向負荷和作用在兩個方向的軸向負荷，它能限制軸或外殼雙向軸向位移，并能承受傾覆力矩。讓充電站在野外崎嶇地形移動式能夠更穩(wěn)定耐用。

5結束語

在信息化的今天，野外作業(yè)無人機應用越來越廣泛的特點，針對野外作業(yè)無人機的主要缺點設計出可方便移動的底盤，并采用充電儲能一體的快速充電方案，具有操作簡單應用方便的特點，也使野外作業(yè)無人機應用更廣泛。

參考文獻

[1] 李英.風光柴蓄混合發(fā)電系統(tǒng)在小型船舶上的應用[J].中國科技縱橫，2014，（9）：62-63.

作者簡介

余勇軍（1997-），男，安徽宣城人;畢業(yè)院校：安徽新華學院，專業(yè)：電子信息工程，現就職單位：安徽新華學院。

張?zhí)煜椋?997-），男，安徽亳州人;畢業(yè)院校：安徽新華學院，專業(yè)：電子信息工程，現就職單位：安徽新華學院。

李長凱（1982-），男，安徽懷遠人;畢業(yè)院校：合肥工業(yè)大學，專業(yè)：信號與信息處理，學歷：碩士，講師，現就職單位：安徽新華學院，研究方向：數字圖像處理。

吳風婷（1991-），女，安徽蚌埠人;畢業(yè)院校：安徽大學，專業(yè)：社會工作，學歷：碩士，助教，現就職單位：安徽新華學院，研究方向：學校社會工作，家庭社會工作。