试述无人机野外作业充电站

余勇军 张天祥 李长凯 吴风婷

摘 要 本项目采用三元锂电作为储能介质、采用高速同步数字电源转换，体积缩小50%，功率提升300%，存贮能量高达1554Wh采用拖拽式移动底盘，可轻松运输至外场作业。充电速度快，且同时兼容各种大型无人机电池。

关键词 数字电源;移动底盘;无人机电池

随着社会的进步，科技飞速的发展，自动化技术以及控制算法和传感器的进步催生了各种无人机产业，除了我们经常看到的消费级航拍无人机外还有各类我们所不熟悉的野外作业无人机，如质保无人机、消防无人机、林业无人机、勘探无人机、航测无人机和电力巡检无人机等等。自从多旋翼无人机兴起之后，这类无人机的结构大体和它们相同，而多旋翼结构很少有油动的，因为油动的需要采取变距结构控制，结构复杂，稳定性低，且技术不成熟，噪声污染性高，危险性较高，不适合大面积应用。因此多旋翼都是电动的，而电动的却都有一个弊端，那就是受限于电池技术的影响，一般的电动无人机续航都很低，稳定性差。

1无人机野外作业充电站

本项目的无人机野外作业充电站也由此应运而生，在野外作业的无人机大多数很难有持续的电力供应，小型发电机供电不足，而且成本很高，同时会产生噪音，不利于无人机的隐蔽性;而小型汽油发电机也不具备绿色环保、节能可持续的特点，所以本项目采用环保的三元锂电作为储能介质、经济性好可利用率高，而符合国家的可持续发展战略，同时未来还可升级为太阳能，集储能发电于一体[1]。

2功能介绍

2.1 成本低，无任何污染

本系统采用三元锂作为储能介质，持续放电倍率高，且整个转换过程只有电力转换，无污染，无噪音，在配合我们的能量管理系统基础上，能够让电芯寿命达到最大，可以达到600次循環，综合使用成本要远低于小型发电机。

2.2 转换效率高

三元锂能量密度高，目前所有的电动无人机几乎都采用锂电池供电，正因为锂电池能量密度高，而且放电倍率大，没有记忆效应，数字电源同步转换技术，能够让我们充电站的转换效率大大提升，使能量利用率更高。

2.3 加入能量管理系统

创新性的加入能量管理系统，记录每一次电芯组放电曲线，事实掌握电芯组健康状况，在提高效率和安全性的同时，还大大延长了电芯组寿命，是整个系统总体使用成本更低。

3功能模块的设计与实现

3.1 无人机野外作业充电站总体框图

3.2 电芯在不同放电倍率下放电曲线

3.3 能量管理系统设计思路图

4实物模块设计

4.1 电芯组设计

采用6s2p的组合方式，选用单片为3.7v，37AH的电芯，在采用6s串联时电压为22.2v使充电站输入电压比普通充电器提供的12v高一倍，在同样功率下电流热损耗更低，使充电效率更高，另外两组6s电芯组再进行2p连接使容量翻倍的同时稳定性更高，在一组电芯出问题时，另一组可正常工作。

4.2 底盘设计

底盘设计，使用方形铝合金管，纵向采用不同大小的方管使拉杆可以伸缩，底部以90度焊接承重底盘，在纵向拉杆底部安装两个硅胶承重轮，轮轴我们创新使用双列角轴承，占用更小的轴向空间。使底盘能够承受径向负荷和作用在两个方向的轴向负荷，它能限制轴或外壳双向轴向位移，并能承受倾覆力矩。让充电站在野外崎岖地形移动式能够更稳定耐用。

5结束语

在信息化的今天，野外作业无人机应用越来越广泛的特点，针对野外作业无人机的主要缺点设计出可方便移动的底盘，并采用充电储能一体的快速充电方案，具有操作简单应用方便的特点，也使野外作业无人机应用更广泛。

参考文献

[1] 李英.风光柴蓄混合发电系统在小型船舶上的应用[J].中国科技纵横，2014，（9）：62-63.

作者简介

余勇军（1997-），男，安徽宣城人;毕业院校：安徽新华学院，专业：电子信息工程，现就职单位：安徽新华学院。

张天祥（1997-），男，安徽亳州人;毕业院校：安徽新华学院，专业：电子信息工程，现就职单位：安徽新华学院。

李长凯（1982-），男，安徽怀远人;毕业院校：合肥工业大学，专业：信号与信息处理，学历：硕士，讲师，现就职单位：安徽新华学院，研究方向：数字图像处理。

吴风婷（1991-），女，安徽蚌埠人;毕业院校：安徽大学，专业：社会工作，学历：硕士，助教，现就职单位：安徽新华学院，研究方向：学校社会工作，家庭社会工作。