四軸飛行器，又稱四旋翼飛行器、四旋翼直升機(jī)，簡(jiǎn)稱四軸、四旋翼。四軸飛行器的四個(gè)螺旋槳都是電機(jī)直聯(lián)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，是自行的布局允許飛行器通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速獲得旋轉(zhuǎn)機(jī)身的力，從而調(diào)整自身姿態(tài)。小型的四軸飛行器可以自由地實(shí)現(xiàn)懸停和空間中的自由移動(dòng)，具有很大的靈活性。此外，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械穩(wěn)定性好，所以成本低，性價(jià)比很高。主要應(yīng)用于玩具，航模以及航拍。而其飛行時(shí)間一直都是個(gè)難題。 

德州儀器(TI)近日推出了兩款基于電路的子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)，可幫助制造商延長(zhǎng)四軸飛行器和其它非軍用消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間和電池續(xù)航時(shí)間，主要用于包裹運(yùn)送以及遠(yuǎn)程監(jiān)控、通信和協(xié)助。

IHS Markit數(shù)據(jù)傳輸和管理服務(wù)高級(jí)分析師Stelios Kotakis表示：“飛行時(shí)間一直是娛樂(lè)型四軸飛行器和專業(yè)無(wú)人機(jī)在設(shè)計(jì)方面所面臨的最大挑戰(zhàn)，尤其對(duì)于那些被公司用于超視距操作的飛行器而言更是如此。快遞公司希望無(wú)人機(jī)具有更長(zhǎng)的電池續(xù)航時(shí)間，并且正在進(jìn)行無(wú)人機(jī)運(yùn)送包裹的測(cè)試，以確定無(wú)人機(jī)的使用效果。”根據(jù)IHS Markit一份最近的研究顯示*，在沒(méi)有額外負(fù)載的理想條件下飛行，市場(chǎng)上近50%無(wú)人機(jī)的預(yù)期電池續(xù)航時(shí)間不足30分鐘，35%無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間為31~60分鐘，其余15%和更少的無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間能超過(guò)1小時(shí)。

突破性電池管理設(shè)計(jì)

TI的2S1P電池管理系統(tǒng)(BMS)參考設(shè)計(jì)將無(wú)人機(jī)電池組轉(zhuǎn)換為智能診斷黑匣子記錄儀，可精確監(jiān)控剩余電量，并在整個(gè)生命周期內(nèi)保護(hù)鋰離子電池。設(shè)計(jì)人員可以使用無(wú)人機(jī)BMS參考設(shè)計(jì)為任何現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)添加測(cè)量、保護(hù)、平衡和充電功能，并延長(zhǎng)飛行時(shí)間。利用bq4050多電池鋰離子電量計(jì)精確測(cè)量電池的整個(gè)生命周期內(nèi)的剩余電量，該設(shè)計(jì)還采用bq24600電池充電控制器和高效率DC/DC轉(zhuǎn)換器，以實(shí)現(xiàn)高效率功率轉(zhuǎn)換。

適用于高效率電機(jī)的高速性能

延長(zhǎng)飛行時(shí)間的另一個(gè)障礙是無(wú)人機(jī)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng)效率較低。TI針對(duì)無(wú)人機(jī)電子調(diào)速器(ESC)的新參考設(shè)計(jì)將幫助制造商研制出飛行時(shí)間更長(zhǎng)、更平穩(wěn)和性能穩(wěn)定的無(wú)人機(jī)。用于無(wú)人機(jī)無(wú)感FOC高速電子調(diào)速器參考設(shè)計(jì)有助于提升電子調(diào)速器的效率，最高轉(zhuǎn)速速度可達(dá)到12,000 rpm以上(> 1.2kHz電動(dòng))，包括快速反轉(zhuǎn)功能，可提高翻滾運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

該設(shè)計(jì)采用TI的C2000 MCU InstaSPIN-FOC™解決方案，包括用于電機(jī)精確控制的F28027F微控制器及能夠預(yù)估轉(zhuǎn)子磁通、轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的FAST磁場(chǎng)觀察器專有軟件算法。電機(jī)參數(shù)信息用于調(diào)整電流控制帶寬。不同于其他技術(shù)，F(xiàn)AST無(wú)傳感器觀測(cè)器算法是完全自調(diào)諧的，無(wú)需調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)正確運(yùn)行和螺旋槳控制。該設(shè)計(jì)還包括一個(gè)具有超低靜態(tài)電流的60 V LMR16006 SIMPLE SWITCHER® DC/DC轉(zhuǎn)換器，可有效管理無(wú)人機(jī)的鋰聚合物(LiPo)電池。