无人机太阳能发电组件

238 编辑：中冶有色技术网来源：中国科学院自动化研究所

2024-02-22 10:55:13

权利要求书： 1.一种无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述发电组件包括：太阳能薄膜机壳、蓄电池和控制模块；

所述太阳能薄膜机壳包括无人机上壳基体以及粘附在所述无人机上壳基体上的太阳能薄膜电池，所述太阳能薄膜机壳设置于无人机上部，用作无人机的上侧机壳，并将太阳能转换为电能，所述太阳能薄膜电池为以柔性衬底制备的非晶硅太阳能薄膜电池；

所述蓄电池设置于无人机内部，用于存储所述太阳能薄膜机壳转换的电能，并给无人机电源充电；

所述控制模块设置于无人机内部，用于监测所述无人机电源的电量和所述蓄电池的电量，并根据监测结果控制所述蓄电池进行充电或放电；

所述控制模块包括电量监测装置、控制单元和充放电控制器；

所述电量监测装置用于监测所述无人机电源和所述蓄电池的电量；

所述控制单元用于根据所述电量监测装置的监测结果向所述充放电控制器发送充电或放电指令；

所述充放电控制器用于根据所述充电或放电指令控制所述蓄电池执行充电或放电操作；

所述控制单元具体配置为：

在所述无人机电源的电量小于预设的电源电量阈值的情况下，向所述充放电控制器发送放电指令，以使所述蓄电池对所述无人机电源进行充电；并在所述蓄电池的电量小于预设的蓄电池电量阈值的情况下，向所述充放电控制器发送充电指令，对所述蓄电池进行充电操作。

2.根据权利要求1所述的无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述无人机上壳基体经

3D打印而成，用作无人机的上侧机壳。

3.根据权利要求2所述的无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述柔性衬底的制作材料为不锈钢或高分子聚合物聚酰亚胺。

4.根据权利要求1所述的无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述控制单元采用SOC芯片实现。

5.根据权利要求1?4中任一项所述的无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述蓄电池设置在无人机内部所述太阳能薄膜机壳下方。

6.根据权利要求1?4中任一项所述的无人机太阳能发电组件，其特征在于，所述蓄电池还用于为所述控制模块供电。

说明书：无人机太阳能发电组件技术领域[0001] 本发明涉及无人机电源技术领域，具体涉及一种无人机太阳能发电组件。背景技术[0002] 多轴飞行器作为微型飞行器的一类，近年来越来越受到人们的关注，同时也承担起越来越多的野外作业任务，比如农药喷洒、森林火灾监测等等。

[0003] 目前的飞行器通常以更换电池的方式增加续航，这增加了操作人员的负担，同时续航能力也不强。因此，如何延长无人机的续航时间，提高无人机的有效作业时间，就成为

一个亟待解决的问题。

[0004] 柔性衬底太阳能电池是指在柔性材料(如不锈钢、聚酯膜)上制作的电池，与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相比，其最大的特点是重量轻、可折叠和不易破

碎，用于制作太阳能薄膜机壳不会增加多轴飞行器的自重。

[0005] 有鉴于此，特提出本发明。发明内容[0006] 为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种无人机太阳能发电组件，有效延长了无人机的续航时间，减轻了操作人员的负担。

[0007] 本发明提出了一种无人机太阳能发电组件，所述发电组件包括：太阳能薄膜机壳、蓄电池和控制模块；

[0008] 所述太阳能薄膜机壳设置于无人机上部，用作无人机的上侧机壳，并将太阳能转换为电能；

[0009] 所述蓄电池设置于无人机内部，用于存储所述太阳能薄膜机壳转换的电能，并给无人机电源充电；

[0010] 所述控制模块设置于无人机内部，用于监测所述无人机电源的电量和所述蓄电池的电量，并根据监测结果控制所述蓄电池进行充电或放电。

[0011] 优选地，所述太阳能薄膜机壳包括：无人机上壳基体以及粘附在所述无人机上壳基体上的太阳能薄膜电池。

[0012] 优选地，所述无人机上壳基体经3D打印而成，用作无人机的上侧机壳。[0013] 优选地，所述太阳能薄膜电池为以柔性衬底制备的非晶硅太阳能薄膜电池。[0014] 优选地，所述柔性衬底的制作材料为不锈钢或高分子聚合物聚酰亚胺。[0015] 优选地，所述控制模块包括：电量监测装置、控制单元和充放电控制器；[0016] 其中，[0017] 所述电量监测装置用于监测所述无人机电源和所述蓄电池的电量；[0018] 所述控制单元用于根据所述电量监测单元的监测结果向所述充放电控制器发送充电或放电指令；

[0019] 所述充放电控制器用于根据所述充电或放电指令控制所述蓄电池执行充电或放电操作。

[0020] 优选地，所述控制单元具体配置为：[0021] 在所述无人机电源的电量小于预设的电源电量阈值的情况下，向所述充放电控制器发送放电指令，以使所述蓄电池对所述无人机电源进行充电；并在所述蓄电池的电量小

于预设的蓄电池电量阈值的情况下，向所述充放电控制器发送充电指令，对所述蓄电池进

行充电操作。

[0022] 优选地，所述控制单元采用SOC芯片实现。[0023] 优选地，所述蓄电池设置在无人机内部所述太阳能薄膜机壳下方。[0024] 优选地，所述蓄电池还用于为所述控制模块供电。[0025] 与最接近的现有技术相比，本发明具有如下有益效果：[0026] 本发明提出的无人机太阳能发电组件，包括太阳能薄膜机壳、蓄电池和控制模块。其中，太阳能薄膜机壳设置于无人机上部，用作无人机的上侧机壳，并将太阳能转换为电

能；蓄电池设置于无人机内部，用于存储太阳能薄膜机壳转换的电能，并给无人机电源充

电；控制模块设置于无人机内部，用于监测无人机电源的电量和蓄电池的电量，并根据监测

结果控制蓄电池进行充电或放电。此外，本发明在3D打印的无人机上壳基体上粘附以柔性

衬底制备的非晶硅太阳能薄膜电池从而构成太阳能薄膜机壳，其重量相对现有的无人机上

壳不变或减轻。本发明利用自然清洁可再生的太阳能作为电力来源，基于3D打印技术制作

重量轻的太阳能无人机外壳，在不破坏无人机空气动力设计和增加无人机自重的前提下，

提高了无人机续航能力和有效作业时间，可应用于大范围、长距离的野外作业。

附图说明[0027] 图1是本发明的无人机太阳能发电组件实施例的主要构成示意图；[0028] 图2是本发明实施例中太阳能薄膜机壳的剖面结构示意图；[0029] 图3是本发明实施例中控制模块的结构示意图。具体实施方式[0030] 下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

[0031] 需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置、元件或参数的相对重要性，因此不能理解为对本发明的限制。

[0032] 图1是本发明的无人机太阳能发电组件实施例的主要构成示意图。如图1所示，本实施例的发电组件包括：太阳能薄膜机壳1、蓄电池2和控制模块3。

[0033] 其中，太阳能薄膜机壳1设置于无人机上部，用作无人机的上侧机壳，并将太阳能转换为电能；蓄电池2设置于无人机内部，用于存储太阳能薄膜机壳转换的电能，并给无人

机电源充电；控制模块3设置于无人机内部，用于监测无人机电源的电量和蓄电池2的电量，

并根据监测结果控制蓄电池2进行充电或放电。

[0034] 图2是本发明实施例中太阳能薄膜机壳的剖面结构示意图。如图2所示，本实施例中太阳能薄膜机壳1包括：无人机上壳基体11以及粘附在无人机上壳基体上的太阳能薄膜

电池12。

[0035] 其中，无人机上壳基体11经3D打印而成，用作无人机的上侧机壳；太阳能薄膜电池12为以柔性衬底制备的非晶硅太阳能薄膜电池，柔性衬底的制作材料为不锈钢或高分子聚

合物聚酰亚胺等。

[0036] 具体地，可以通过3D扫描仪扫描无人机外壳的形状，并对其作适应性修饰，给太阳能薄膜电池留出适当的空位，用以保证太阳能薄膜电池粘附后表面平滑且重量相对原机壳

不变或减轻，基于此，通过3D打印机运用利于太阳能薄膜电池粘附的材料打印出该外壳，并

将柔性衬底太阳能薄膜电池粘附在该外壳上，用以替换原无人机上壳，以做到不改变原无

人机自重和空气动力设计的要求。

[0037] 图3是本发明实施例中控制模块的结构示意图。如图3所示，本实施例中控制模块3包括：电量监测装置31、控制单元32和充放电控制器33。

[0038] 其中，电量监测装置用于监测无人机电源和蓄电池的电量；控制单元用于根据电量监测单元的监测结果向充放电控制器发送充电或放电指令；充放电控制器用于根据充电

或放电指令控制蓄电池执行充电或放电操作。

[0039] 具体地，控制单元可以配置为：在无人机电源的电量小于预设的电源电量阈值的情况下，向充放电控制器发送放电指令，以使蓄电池对无人机电源进行充电；并在蓄电池的

电量小于预设的蓄电池电量阈值的情况下，向充放电控制器发送充电指令，对蓄电池进行

充电操作。

[0040] 本实施例中的控制单元可以采用SOC芯片实现，也可以采用其他能够实现上述功能的芯片。

[0041] 在一种可选的实施例中，蓄电池2可以具体设置在无人机内部，处于太阳能薄膜机壳1的下方。

[0042] 在另一种可选的实施例中，蓄电池2除了用于对电能进行储存并为无人机电源充电以外，还用于为控制模块3供电。

[0043] 本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明电子硬件

和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这

些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条

件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这

种实现不应认为超出本发明的范围。

[0044] 至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本

发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些

更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。