中大型無人機(jī)電源管理機(jī)由EMI濾波電路、SSPC智能功率控制開關(guān)、MCU電源管理控制電路、通訊電路、檢測電路、殼體以及航空連接器等組成。
無人機(jī)電源管理機(jī)作為無人機(jī)的一個(gè)重要的組成部分，其工作的可靠性對(duì)無人機(jī)的安全自主飛行具有非常重要的意義。通過電源管理機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)全機(jī)電源的智能控制和管理，合理分配無人機(jī)的電能，提高無人機(jī)的飛行可靠性。電源管理機(jī)負(fù)責(zé)所需電源的切換功能管理、狀態(tài)監(jiān)控等。
BPMS3000系列無人機(jī)配電管理機(jī)將飛機(jī)高壓直流電源轉(zhuǎn)換為DC28V低壓直流電源，為飛機(jī)航電設(shè)備供電，是飛機(jī)低壓母線主要電力來源。應(yīng)急電源負(fù)責(zé)在高壓電源故障時(shí)的整機(jī)應(yīng)急系統(tǒng)供電，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的應(yīng)急返航和著陸。應(yīng)急電源與高壓電源和地面電源進(jìn)行并網(wǎng)使用，電源輸入和輸出經(jīng)由SSPC智能功率開關(guān)進(jìn)行切換和控制，滿足飛機(jī)不同工作模式下的供電要求。地面調(diào)試由地面電源供電，正常飛行時(shí)由高壓電源經(jīng)DC-DC轉(zhuǎn)換模塊變換成DC28V對(duì)全機(jī)供電，DC-DC轉(zhuǎn)換模塊故障時(shí)由低壓鋰電池組供電。MCU電源管理控制電路負(fù)責(zé)接收飛控計(jì)算機(jī)的指令，電源管理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，電源系統(tǒng)控制、保護(hù)和顯示，并對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行處理以及數(shù)據(jù)傳輸以及功能切換等，以滿足飛機(jī)各種負(fù)載條件下的用電需求。
二、工作原理介紹
電源管理機(jī)組成及原理框圖如圖4 所示，由DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊，SSPC智能功率開關(guān)，MCU控制單元，通訊電路，檢測電路，殼體以及航空連接器等組成。
圖4 電源管理器原理框圖
三、電源管理機(jī)功能
3.1飛機(jī)地面供電
a)
將飛機(jī)地面電源接入飛機(jī)電網(wǎng)。
b)
當(dāng)?shù)孛骐娫礃O性接反時(shí)，能防止地面電源接入飛機(jī)電網(wǎng)，對(duì)機(jī)上電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。
c)
接通地面電源時(shí)自動(dòng)關(guān)閉高壓電源與飛機(jī)電網(wǎng)的連接，同時(shí)切換到地面電源供電，防止地面電源與機(jī)上電源并聯(lián)供電。
3.2 高壓電源轉(zhuǎn)換及并網(wǎng)
a)
在機(jī)載高壓電源供電時(shí)，由DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出28V直流電壓供電接入飛機(jī)電網(wǎng)，此時(shí)將地面電源從飛機(jī)電網(wǎng)斷開。
b)
在機(jī)載高壓電源供電期間，電源管理機(jī)具有輸入反接保護(hù)，輸入/輸出過/欠壓保護(hù)，負(fù)載短路保護(hù)，過流保護(hù)等保護(hù)功能。在機(jī)載高壓電源發(fā)生故障時(shí)，電源管理機(jī)將故障狀態(tài)向飛控計(jì)算機(jī)上報(bào)，并將機(jī)載鋰電池組（應(yīng)急電源）自動(dòng)接入飛機(jī)電網(wǎng)，斷開正常匯流條供電。
c)
在機(jī)載高壓電源恢復(fù)正常供電時(shí)，斷開機(jī)載低壓鋰電池組（應(yīng)急電源）供電狀態(tài)，恢復(fù)到機(jī)載高壓電源供電狀態(tài)。通過MCU控制電路將機(jī)載高壓電源供電再次接入飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行供電。
3.3 低壓鋰電池組應(yīng)急供電
a)
在地面工作狀態(tài)，地面電源未向飛機(jī)供電，機(jī)載高壓電源未工作時(shí)，可用機(jī)載低壓鋰電池組向飛機(jī)電網(wǎng)供電。
b)
在空中，機(jī)載高壓電源供電發(fā)生故障時(shí)，機(jī)載低壓鋰電池組作為應(yīng)急電源自動(dòng)接入飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行應(yīng)急匯流條供電，同時(shí)斷開正常匯流條供電。
3.4 電源轉(zhuǎn)換
a)
當(dāng)?shù)孛?8V電源供電正常時(shí)，電源管理機(jī)優(yōu)先將地面28V電源接入飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行供電。
b)
當(dāng)?shù)孛?8V電源斷開時(shí)，電源管理機(jī)將輸入的DC650V直流高壓電源轉(zhuǎn)換成28V直流電壓，同時(shí)向飛機(jī)電網(wǎng)供電。
c)
當(dāng)DC750V直流高壓電源發(fā)生故障時(shí)，電源管理機(jī)通過模塊的使能端自動(dòng)將高壓電源關(guān)閉，同時(shí)自動(dòng)將低壓鋰電池組接入飛機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行供電，斷開可卸載的設(shè)備供電（正常匯流條），以保障常開負(fù)載（應(yīng)急匯流條）的用電需求，保證飛機(jī)安全回收。
d)
以上電源切換是在電源管理機(jī)接收到飛控計(jì)算機(jī)發(fā)出的運(yùn)行命令后實(shí)現(xiàn)電源的優(yōu)先級(jí)切換功能，在飛控計(jì)算機(jī)未發(fā)送啟動(dòng)命令時(shí)，電源管理機(jī)將關(guān)閉所有供電。
e)
當(dāng)電源管理機(jī)控制電路MCU失效后，低壓電源管理器自動(dòng)接通28V鋰電池組為后級(jí)設(shè)備供電。
3.5 電源保護(hù)及故障處理
a)
電源管理機(jī)在后級(jí)用電設(shè)備出現(xiàn)過流或是短路故障時(shí)，電源管理機(jī)將通過SSPC智能功率開關(guān)進(jìn)行保護(hù)，避免由于負(fù)載短路或長時(shí)間過載損壞電源管理器。
b)
電源管理機(jī)在內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換電路故障時(shí)，通過電源管理器將應(yīng)急電源轉(zhuǎn)換至飛機(jī)28V電網(wǎng)供電，以維持應(yīng)急系統(tǒng)供電。
