CN106655400A - 供多旋翼无人机使用的充电桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供多旋翼无人机使用的充电桩，用于为设有挂靠臂的多旋翼无人机提供空中挂靠和充电场所，所述充电桩包括一充电桩桩体、一发电装置、两接触导体片及一配电箱，所述发电装置和所述接触导体片均与所述配电箱电连接，配合挂靠臂上相应的充电接触装置，以实现在多旋翼无人机挂靠的同时进行充电，延长续航时间。本发明所公开的柱状充电桩可使得多旋翼无人机在挂靠时不会受到地效影响，有利于提高多旋翼无人机挂靠降落的可控性，降低了挂靠的难度和风险，而且采用直接接触式充电，提高充电效率，缩短充电时间，同时利用发电装置、接触导体片及配电箱，避免利用电网供电时线缆铺设投资巨大的问题，节约成本，节省资源。

Description

供多旋翼无人机使用的充电桩
技术领域
本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种供多旋翼无人机使用的充电桩。
背景技术
目前，多旋翼无人机应用广泛，应用场景丰富。但是多旋翼无人机续航时间短，使得多旋翼无人机在许多场景中的应用和发展都受到不同程度的限制。由于多旋翼无人机航程短，导致每工作一段距离，就需要进行一次降落，供地面人员为其更换电池，然后继续起飞执行任务，减低了无人机的工作效率，同时消耗大量人力资源，不利于多旋翼无人机的发展和应用。
对此，国内外学者对无人机的空中充电进行了研究，国外有公司研发出一种无人机的充电箱，充电箱用氢燃料电池供电，无人机电量不足时可降落至充电箱的平台上，然后无人机被收入充电箱中进行无线充电，该充电箱可被放置在野外，作为一个移动的无人机机场和机库；而波音公司研发出一种配备了栓绳的无人机，可在空中悬停时与地面上的电源供应站进行连接和充电；此外，国内也有许多利用平台降落方式为无人机充电的无人机充电平台，但是建造充电平台的成本高。
目前，多旋翼无人机主流的充电方式分为直接接触式充电和无线充电两种方式，现有的无线充电技术最高充电效率可达到70％至80％，但是技术还不够完善，因此，直接接触式充电更具优势。而多旋翼无人机的停靠充电方式主要有降落在平台上充电和悬停在空中进行充电两种方式。其中，对于平台充电，建设平台成本高，而且平台面积有限，对多旋翼无人机的降落精度要求较高，停靠难度和风险高，一旦降落失败，多旋翼无人机从平台下落，成本损失严重，而且充电平台容易积灰，影响充电接触，从而影响充电效率，同时，多旋翼无人机降落到平台会受到地效的影响，使得多旋翼无人机的降落难度加大；此外，就目前的技术条件而言，多旋翼无人机在悬停时本身需要消耗大量电能，因此悬停充电效率最低。
鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的有利于延长续航时间、充电效率高、挂靠难度低且成本低的供多旋翼无人机使用的充电桩以供设有挂靠臂的多旋翼无人机挂靠和空中充电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可解决上述缺陷的有利于延长续航时间、充电效率高、挂靠难度低且成本低的供多旋翼无人机使用的充电桩，以实现设有挂靠臂的多旋翼无人机的挂靠与充电。
为了实现上述目的，本发明提供了一种供多旋翼无人机使用的充电桩，用于为设有挂靠臂的多旋翼无人机提供空中挂靠和充电场所，所述充电桩包括一充电桩桩体，所述充电桩桩体的上端部设有一发电装置，所述充电桩桩体的中部两相对侧设有用于供多旋翼无人机充电的接触导体片，所述充电桩桩体的下端部设有一配电箱，所述发电装置和所述接触导体片均与所述配电箱电连接。
基于上述设计，多旋翼无人机的充电模块安装在充电桩上，无需将充电模块放置在多旋翼无人机上，减少了多旋翼无人机的负载，避免增加负载对多旋翼无人机续航时间的影响。而在充电桩桩体设有用于充电的接触导体片，相应地配合挂靠臂的充电接触装置，通过将挂靠臂挂靠在充电桩上，实现充电接触装置与所述接触导体片的对接，而且采用直接接触式充电，有利于提高充电效率，缩短充电时间，可最大程度减少多旋翼无人机因挂靠充电而耽误的飞行任务时间。此外，所述充电桩为柱状结构，使得所述多旋翼无人机的挂靠无需受到地效影响，同时降低多旋翼无人机的挂靠难度和风险，且不会因积尘而影响充电效果。
其进一步技术方案为：两所述接触导体片上下错位地平贴在所述充电桩桩体的表面。其中，根据挂靠臂的挂靠方式和充电接触装置的安装位置，对应上下设置接触导体片有利于挂靠臂与接触导体片的充分接触，从而有利于多旋翼无人机的充电，避免接触不充分而降低充电效率。
其进一步技术方案为：所述充电桩桩体的中部还套设有一防滑落圆环，所述防滑落圆环位于所述接触导体片的下方。其中，设置防滑落圆环可防止带挂靠臂的多旋翼无人机挂靠不紧而导致多旋翼无人机顺着所述充电桩下落至地面造成的损坏，以确保多旋翼无人机挂靠的安全。
其进一步技术方案为：所述配电箱包括一箱体以及设于箱体内的一蓄电池、一逆变器及一可调输出电压电源适配器，所述发电装置与所述蓄电池电连接，所述逆变器电连接于所述蓄电池和所述可调输出电压电源适配器之间，所述可调输出电压电源适配器的正负极分别与两所述接触导体片电连接。
其中，多旋翼无人机的充电模块安装在充电桩上，充电模块由所述发电装置结合配电箱的蓄电池进行供电，避免了利用电网供电而线缆铺设投资巨大的问题，同时，充电桩整体设计为封闭式，所有充电模块的线缆均全部铺设在充电桩桩体或配电箱中，有利于充电桩防水、防尘，延长充电桩的使用寿命和维护周期。所述发电装置将电能储存在蓄电池中，节能环保；当多旋翼无人机充电时，蓄电池的直流电通过逆变器转变成交流电，再经由所述可调电压电源适配器将电压匹配成多旋翼无人机所需充电电压并对多旋翼无人机进行充电。
其进一步技术方案为：所述发电装置包括一风力发电机或至少一太阳能电池板，所述风力发电机或太阳能电池板与所述蓄电池电连接。其中，利用风力发电机或太阳能电池板进行发电可充分利用风能或光能资源，绿色环保，符合未来的发展趋势。
其进一步技术方案为：所述发电装置包括一风力发电机及至少一太阳能电池板；所述配电箱的箱体内还设有一风光互补控制器，所述风力发电机和太阳能电池板均通过所述风力互补控制器与所述蓄电池电连接。其中，充电桩的供能部分采用风光互补控制器控制所述风力发电机和太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，避免单独太阳能电池板供电或单独风力发电机供电导致电能供给不足的缺陷，也避免利用电网供电时线缆铺设投资巨大的问题。同时，使用风光互补发电提供电能，绿色环保，充分利用风能和光能资源，符合未来的发展趋势。
其进一步技术方案为：所述风力发电机固定安装于所述充电桩桩体的顶部，所述太阳能电池板位于所述风力发电机和所述接触导体片之间。其中，将所述风力发电机设于充电桩桩体的顶部有利于风能的采集，获得更优的发电效果。
其进一步技术方案为：所述太阳能电池板的数量为两个，两所述太阳能电池板分别位于所述充电桩桩体的两侧。
其进一步技术方案为：所述蓄电池为胶体铅酸蓄电池。其中，胶体铅酸蓄电池采用凝胶状电解质，内部无游离液体存在，较于普通蓄电池，胶体铅酸蓄电池的安全性、蓄电量、放电性能和使用寿命均有所改善。
其进一步技术方案为：所述供多旋翼无人机使用的充电桩还包括一底座，所述充电桩桩体的底部固定安装于所述底座上。
本发明与现有技术相比的有益效果在于：本发明的供多旋翼无人机使用的充电桩为柱状结构，便于为设有挂靠臂的多旋翼无人机提供空中挂靠和充电场所，实现多旋翼无人机的挂靠和充电同时进行，便于为多旋翼无人机续航，延长多旋翼无人机工作时间，同时降低多旋翼无人机的挂靠难度和风险，且可避免积灰对充电接触的影响；在充电桩桩体设置发电装置、接触导体片及配电箱，通过发电装置与蓄电池的配合，避免利用电网供电而线缆铺设投资巨大的问题，节约成本；利用接触导体片与挂靠臂的充电接触装置配合，采用直接接触式充电，充电效率高，充电时间短。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明供多旋翼无人机使用的充电桩的具体实施例的结构示意图。
图2为图1所示实施例的具体应用结构示意图。
图3为图2中A部分的放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1和图2，本发明的供多旋翼无人机使用的充电桩10用于为设有挂靠臂的多旋翼无人机20提供空中挂靠和充电场所，所述充电桩10包括一充电桩桩体11，所述充电桩桩体11的上端部设有一发电装置12，所述充电桩桩体11的中部两相对侧设有用于供多旋翼无人机20充电的接触导体片13，所述充电桩桩体11的下端部设有一配电箱14，所述发电装置12和所述接触导体片13均与所述配电箱14电连接。
其中，基于上述设计，多旋翼无人机20的充电模块安装在充电桩10上，无需将充电模块设置在多旋翼无人机20上，减少了多旋翼无人机20的负载，避免增加负载对多旋翼无人机20续航时间的影响。而在充电桩桩体11设有用于充电的接触导体片13，相应地配合多旋翼无人机20的挂靠臂的充电接触装置，通过将挂靠臂挂靠在充电桩10上，实现充电接触装置与所述接触导体片13的对接，采用直接接触式充电，有利于提高充电效率，缩短充电时间，可最大程度减少多旋翼无人机20因充电而耽误的飞行任务时间。此外，所述充电桩10为柱状结构，使得所述多旋翼无人机20的挂靠无需受到地效影响，同时降低多旋翼无人机20的挂靠难度和风险，且不会因积尘而影响充电效果。
参照图2，在某些实施例，例如本实施例中，两所述接触导体片13上下错位地平贴在所述充电桩桩体11的表面。其中，根据挂靠臂的挂靠方式和充电接触装置的安装位置，对应上下设置接触导体片13有利于挂靠臂的充分接触，从而对多旋翼无人机20充电，避免接触不充分而降低充电效率。
继续参照图1和图2，在某些实施例，例如本实施例中，所述充电桩桩体11的中部还套设有一防滑落圆环15，所述防滑落圆环15位于所述接触导体片13的下方。其中，设置防滑落圆环15可防止带挂靠臂的多旋翼无人机20挂靠不紧而导致多旋翼无人机20顺着所述充电桩10下落至地面造成的损坏，以确保多旋翼无人机20挂靠的安全。
结合图2和图3，在某些实施例，例如本实施例中，所述配电箱14包括一箱体145以及设于箱体145内的一蓄电池141、一逆变器142及一可调输出电压电源适配器143，所述发电装置12与所述蓄电池141电连接，所述逆变器142电连接于所述蓄电池141和所述可调输出电压电源适配器143之间，所述可调输出电压电源适配器143的正负极分别与两所述接触导体片13电连接。
其中，多旋翼无人机20的充电模块安装在充电桩10上，充电模块由所述发电装置12结合配电箱14的蓄电池141进行供电，避免了利用电网供电而线缆铺设投资巨大的问题，同时充电桩10整体设计为封闭式，所有充电模块的线缆均全部铺设在充电桩桩体11或配电箱14中，有利于充电桩10防水、防尘，延长充电桩10的使用寿命和维护周期，便于所述充电桩10在野外的使用。所述发电装置12将电能储存在蓄电池141中，节能环保；当多旋翼无人机20充电时，蓄电池141的直流电通过逆变器142转变成交流电，再经由所述可调电压电源适配器143将电压匹配成多旋翼无人机20所需充电电压并对多旋翼无人机20进行充电。
继续参照图2，在某些实施例，例如本实施例中，所述发电装置12包括一风力发电机121及两太阳能电池板122，所述太阳能电池板122分别位于所述充电桩桩体11的两侧；所述配电箱14的箱体145内还设有一风光互补控制器144，所述风力发电机121和太阳能电池板122均通过所述风光互补控制器144与所述蓄电池141电连接。其中，充电桩10的供能部分采用风光互补控制器144控制所述风力发电机121和太阳能电池板122发电，并将电能储存至蓄电池141中，避免单独太阳能电池板122供电或单独风力发电机121供电导致电能供给不足的缺陷，也避免利用电网供电时线缆铺设投资巨大的问题。同时，使用风光互补发电提供电能，绿色环保，充分利用风能和光能资源，符合未来的发展趋势。
在某些实施例，例如本实施例中，所述风力发电机121固定安装于所述充电桩桩体11的顶部，所述太阳能电池板122位于所述风力发电机121和所述接触导体片13之间。其中，将所述风力发电机121设于充电桩桩体11的顶部有利于风能的采集，获得更优的发电效果。
在某些实施例，例如本实施例中，所述蓄电池141为胶体铅酸蓄电池。其中，胶体铅酸蓄电池采用凝胶状电解质，内部无游离液体存在，较于普通蓄电池，胶体铅酸蓄电池的安全性、蓄电量、放电性能和使用寿命均有所改善。
继续参照图1和图2，所述供多旋翼无人机使用的充电桩10还包括一底座16，所述充电桩桩体11的底部固定安装于所述底座16上。
当然，在本发明的其他实施例中，所述供多旋翼无人机使用的充电桩10的充电桩桩体11可横向设置，固定安装于路灯等野外设施上，其与本实施例的不同之处在于，所述供多旋翼无人机使用的充电桩10的充电桩桩体11的底部无需固定安装于底座16上，所述充电桩桩体11的底部垂直安装于竖直的支撑物上，两所述接触导体片13相对设于所述充电桩桩体11的中部，其余结构和功能均与本实施例相同。
在本发明的其他实施例中，所述发电装置12为风力发电机121或至少一太阳能电池板122，所述风力发电机121或太阳能电池板122与所述蓄电池141电连接，所述配电箱14中无需设有所述风光互补控制器144，其余结构和功能均与本实施例相同。
综上所述，本发明所提供的供多旋翼无人机使用的充电桩为柱状结构，便于为设有挂靠臂的多旋翼无人机提供空中挂靠和充电场所，实现多旋翼无人机的挂靠和充电同时进行，有利于为多旋翼无人机续航，延长多旋翼无人机的工作时间，同时降低多旋翼无人机的挂靠难度和风险，且可避免积灰对充电接触的影响；在充电桩桩体设置发电装置、接触导体片及配电箱，通过发电装置与蓄电池的配合，避免利用电网供电而线缆铺设投资巨大的问题，节约成本；利用风光互补控制器与风力发电机及太阳能电池板之间的配合，避免单独太阳能电池板供电或单独风力发电机供电时电能供给不足的缺陷，绿色环保，更符合未来的发展趋势；所有充电模块的线缆均设于充电桩桩体或配电箱中，可以防水、防尘，有利于延长充电桩的使用寿命和维护周期；利用接触导体片与挂靠臂的充电接触装置配合，采用直接接触式充电，提高充电效率，缩短充电时间，减少多旋翼无人机因挂靠充电而耽误的飞行任务时间。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种供多旋翼无人机使用的充电桩，用于为设有挂靠臂的多旋翼无人机提供空中挂靠和充电场所，其特征在于，所述充电桩包括一充电桩桩体，所述充电桩桩体的上端部设有一发电装置，所述充电桩桩体的中部两相对侧设有用于供多旋翼无人机充电的接触导体片，所述充电桩桩体的下端部设有一配电箱，所述发电装置和所述接触导体片均与所述配电箱电连接。
2.如权利要求1所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，两所述接触导体片上下错位地平贴在所述充电桩桩体的表面。
3.如权利要求1所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述充电桩桩体的中部还套设有一防滑落圆环，所述防滑落圆环位于所述接触导体片的下方。
4.如权利要求1所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述配电箱包括一箱体以及设于箱体内的一蓄电池、一逆变器及一可调输出电压电源适配器，所述发电装置与所述蓄电池电连接，所述逆变器电连接于所述蓄电池和所述可调输出电压电源适配器之间，所述可调输出电压电源适配器的正负极分别与两所述接触导体片电连接。
5.如权利要求4所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述发电装置包括一风力发电机或至少一太阳能电池板，所述风力发电机或太阳能电池板与所述蓄电池电连接。
6.如权利要求4所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述发电装置包括一风力发电机及至少一太阳能电池板；所述配电箱的箱体内还设有一风光互补控制器，所述风力发电机和太阳能电池板均通过所述风光互补控制器与所述蓄电池电连接。
7.如权利要求6所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述风力发电机固定安装于所述充电桩桩体的顶部，所述太阳能电池板位于所述风力发电机和所述接触导体片之间。
8.如权利要求5-7任一项所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述太阳能电池板的数量为两个，两所述太阳能电池板分别位于所述充电桩桩体的两侧。
9.如权利要求4所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，所述蓄电池为胶体铅酸蓄电池。
10.如权利要求1所述的供多旋翼无人机使用的充电桩，其特征在于，还包括一底座，所述充电桩桩体的底部固定安装于所述底座上。
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