2.2电调的选择
    无刷电调是无刷电机的驱动和供电部件，它们之间最简单的关系就是，无刷电调能否满足电机的电力需求，无刷电机的功率是否超出无刷电调的工作范围。首先，通过四轴电机和桨叶的参数表进行分析，当供电电压为48 V，电机满负荷工作时的电流为65. 3 A，功率为3134. 9 W。此时，电调的选择应该满足供电电压为48 V、最大允许电流大于65. 3 A并留有余量，功率要求大于3134.9 W但不能超出过多，防止负载功率过大时对电机失去保护作用。最终，选取的电调型号为XRotor PROhV 80A FOC V3，其供电电压为12S，最大允许电流为80 A，最大允许峰值电流为100 A，且采用正弦波驱动，在电机减速时自主制动回收能量，而且具备更好的油门线性；与方波电调相比其为电流控制驱动，具有噪声小、温度低、效率高、相应快等特点。

     2.3电池的选择
    电池是电动无人机的动力来源，目前普遍采用锂聚合物电池，所以电池的选择，就是对电池电压、电池容量和放电倍数进行合理的选择。
    电池电压的选择，根据之前确定的电机和电调都是采用12S供电，所以电池的供电电压必须满足12S要求，通常考虑到电池体积和安装拆卸方便，我们采用两组6S的电池进行串联供电。
    电池容量的选择，根据植保无人机的续航时间计算电池容量，植保无人机续航时间通常是从无人机满载荷起飞到空载荷降落的时间，即一箱药喷洒作业的时间，就目前成熟的喷洒机构来说，10 kg药的喷洒作业时间不超过10 min，所以电池容量的选择即是计算植保无人机连续作业10 min所消耗的电量。以四旋翼植保机为例带药的起飞重量为24 kg，单轴的拉升力需要大于6 kg·N，由前面的四旋翼电机和桨叶参数表，我们可以看到其单轴电流不应小于15 A，四轴总电流不应小于60 A。考虑到在作业过程中，随着药量的减少，负荷会慢慢降低，所以可以选择60 A电流为工作的平均电流，那么60 A的电流工作10min所消耗的电量就是10 Ah，即为10 000 mAh。但是考虑到电池在阈值电压时，电量不可能100％使用。通过下面锂聚合物电池单电芯放电曲线可以看到（如图2所示），当电池阀值电压在3. 75 V左右时，消耗的电量曲线集中在70％左右，所以在电池的容量选择上至少应为10000/0.7= 14 286 mAh，最后通过计算根据常用电池容量选择16 000 mAh电池较为合理。

    电池放电倍数的选择，一般根据电机和电调实际工作的最大电流进行计算电池的放电倍数，通过上面电机和桨叶参数表可以看到，四旋翼单轴的最大工作电流在70 A左右。因而，四旋翼最大工作电流为280 A左右。通过公式：电池的放电电流二电池容量x放电倍数，可以求得四旋翼电池的理论放电倍数不应小于17. 5 C。从成本和电池标定放电倍数的综合考虑，选取电池的放电倍数为25 C。
    通过电池电压、电池容量和放电倍数分别进行计算分析，电池的选择为两组6 S/16 000 mAh/25 C锉聚合物电池。

3结论
    本设计以四旋翼植保无人机动力系统进行计算分析和论述，分别对各动力部件进行了选型。通过实际的安装调试、作业飞行测试，无人机作业运行稳定，作业时间满足设计要求，电池电量利用正常。因而，可以证明以上的动力匹配设计合理，同时此设计理论也可应用到六旋翼、八旋翼等多种机型。
 

上一页  [1] [2]