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原文传递一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法

专利名称：	一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法
摘要：	本发明公开一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法，包包括航标平台、能量收集模块、储能模块、无线充电模块、无人机平台以及管理系统，所述能量收集模块包括太阳能发电模块、风力发电模块、燃料电池模块和水流能发电模块；无人机平台设置在航标平台的顶部，无人机平台中设置有用于为无人机充电的无线充电模块；电池模块的蓄电池与无线充电模块相连，为无人机提供充电服务；能减少基站和无人机母船的建造成本，同时有效解决了无人机续航问题；使用太阳能‑风能‑水流能联合供电的方式，解决航标供电稳定性和容量的问题；同时申请的热管理设计可显著提高电池模块的环境适应性；本发明所述运行方法，能够确保航标平台安全可靠和高效运行。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	陈磊;张阳;杨晨东;王璐;徐浩铭;刁兆炜;傅贵玲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-08T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910731612.0
公开号：	CN110435470A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	王艾华
分类号：	B60L53/50(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	710049陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，包括航标平台、能量收集模块(1)、储能模块(2)、无线充电模块(3)、燃料电池模块(23)、无人机平台(8)以及管理系统(4)，所述能量收集模块(1)包括太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)和水流能发电模块(7)；无人机平台(8)设置在航标平台的顶部，无人机平台(8)中设置有用于为无人机充电的无线充电模块(3)；所述储能模块(2)包括蓄电池(14)、热传导结构(13)以及加热器件(12)，热传导结构(13)设置在蓄电池(14)的外侧，加热器件(12)与蓄电池(14)电连接，加热器件(12)与蓄电池(14)之间设置有加热器件开关；无线充电模块(3)包括逆变器(15)、发射线圈(9)和无线充电开关，所述逆变器(15)的输入端与蓄电池(14)的输出端连接，发射线圈(9)与逆变器(15)的输出端连接；所述管理系统(4)包括控制器(22)、电压电流传感器(19)、温度传感器(20)、压力传感器(21)以及电压调理电路(17)；加热开关(18)、逆变器(15)、电压电流传感器(19)、温度传感器(20)、压力传感器(21)以及电压调理电路(17)均连接控制器(22)；太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)和燃料电池模块(23)的电能输出端连接电压调理电路(17)的输入端，电压调理电路(17)的输出端连接蓄电池(14)的充电端口；燃料电池模块(23)中设置有燃料电池控制器(27)，燃料电池控制器(27)的输入端连接控制器(22)的输出端；电压电流传感器(19)用于监测蓄电池(14)和电压调理电路(17)的输出电压，温度传感器(20)用于监测热传导结构(13)的温度，压力传感器(21)用于监测无人机平台(8)是否有无人机(10)停靠；控制器(22)通过控制电压调理电路(17)控制电能的输出。 2.根据权利要求1所述多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，储能模块(2)中设置有多个蓄电池(14)，蓄电池(14)嵌入热传导结构(13)，蓄电池(14)与热传导结构(13)紧密贴合，加热器件(12)与热传导结构(13)紧密贴合，加热器件(12)用于加热所述热传导结构(13)；所述蓄电池(14)为磷酸锂电池。 3.根据权利要求2所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，加热器件(12)采用PTC加热片，热传导结构(13)铝材制成。 4.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，燃料电池模块(23)包括光能制氢模块(24)、储氢模块(25)和氢燃料电池(26)，光能制氢模块(24)产生氢气存储于储氢模块(25)，储氢模块(25)为氢燃料电池(26)提供燃料，氢燃料电池(26)通过电压调理电路(17)连接蓄电池(14)的充电端口；燃料电池(26)中设置有燃料电池控制器(27)控制燃料电池燃料供给和排水工作，控制器(22)通过控制燃料电池控制器(27)控制燃料电池工作。 5.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，所述发射线圈(9)采用平面螺旋线圈，设置在无人机平台(8)内，发射线圈(9)与无人机平台(8)上表面的距离小于10cm。 6.根据权利要求1所述的航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，压力传感器(21)安装于无人机平台(8)上，压力传感器(21)设置有多个。 7.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，太阳能发电模块(5)和风力发电模块(6)设置在航标平台顶部，所述水流能发电模块(7)位于航标平台吃水线以下；风力发电模块(6)采用垂直轴风力发电机；所述水流能发电模块(7)采用达里厄型垂直轴式水流能发电装置。 8.一种权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于， (1)电压电流传感器(19)监测蓄电池(14)的电压，并将所述电压值发送至控制器(22)；当蓄电池(14)的电压低于蓄电池(14)充满电状态的电压时，控制器(22)控制电压调理电路(17)输出电流对蓄电池(14)进行充电，蓄电池(14)充满电时控制器(22)控制电压调理电路(17)切断；当电压调理电路(17)输出的电压在蓄电池充电安全电压范围内，控制器(22)控制电压调理电路(17)输出并向蓄电池(14)充电；当电压调理电路(17)输出电压过高时，控制器(22)控制电压调理电路(17)降低输出电压到蓄电池(14)充电安全电压范围内，或阻断电压调理电路(17)输出；当蓄电池(14)电压小于充满电状态的电压时，且太阳能发电模块(5)，风力发电模块(6)，水流能发电模块(7)均不能正常工作时，控制器(22)通过控制燃料电池模块(23)开始工作，为蓄电池(14)供电； (2)当温度传感器(20)监测热传导结构(13)的温度，在蓄电池(14)进行充电或放电工作时，控制器(22)先确认蓄电池温度是否在蓄电池正常工作的温度范围；当测量值低于0℃时，控制器(22)控制加热开关(18)闭合，加热器件(12)对热传导结构加热，进而加热蓄电池； (3)当压力传感器(21)感应到有无人机(10)停靠，压力传感器(21)向控制器(22)发送需要充电信号；控制器(22)判断蓄电池(14)电压高于设定值时，控制器(22)控制无线充电模块(3)的逆变器(15)工作，对无人机(10)进行无线充电；控制器(22)判断蓄电池(14)的电压低于设定值时，则控制器(22)向无人机(10)发送等待充电指令，蓄电池(14)的电压达到输出设定值后，控制器(22)控制无线充电模块(3)向无人机(10)充电。 9.根据权利要求8所述的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于，当太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)以及燃料电池模块(23)四种发电模块同时工作，且四种发电模块的输出不平衡时，将供电过高的供电模块电压调理电路(17)向降低其开路电压方向调整，或将供电过低的供电模块电压调理电路向增高其开路电压方向调整，或同时进行上述两种调整，使供电电压达到蓄电池(14)合理的充电范围内。 10.根据权利要求8所述的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于，当太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)和燃料电池模块(23)中一个或多个发电模块输出不稳定时，将与所述发电模块相连的电压调理电路向降低开路电压的方向调整或切断其压调理电路(17)，限制其输出。
所属类别：	发明专利