CN107972513A - 一种无人机智能充电方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机智能充电方法和装置，充电装置包括平台端、机载端；平台端包括供电模块、智能控制模块以及限流保护模块，机载端包括受电模块、充电模块、切换模块、飞控及负载模块以及消延时模块；受电模块与供电模块连接，接收平台端供电模块传输的电源，为无人机充电；切换模块用于切换工作模式，在工作模式下无人机电池放电为飞控及负载模块供电；在充电模式下，充电模块为无人机电池充电，且由接收到的直流电为飞控及负载模块供电；消延时模块连接切换模块，用于消除切换模块进行电路切换时产生的延时，保证对飞控及负载模块的不间断供电。本发明充电系统能够切换电路以同时为无人机电池充电、为无人机飞控及负载模块供电。

Description

一种无人机智能充电方法和装置

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机智能充电方法和装置。

背景技术

由于无人机续航时间较短，停稳后取出电池充电太过麻烦的因素，现可考虑在无人机不取出电池的条件下对其进行充电，但目前无人机电池不能在充电的同时为无人机飞控、负载等供电，导致无人机无法在充电时执行数据传输、信息通信等功能，极大地制约了无人机充电技术的应用与发展。

因此，设计一种无人机智能充电装置，能够使得无人机电池正常充电的同时无人机飞控及负载保持正常工作，是本领域技术人员待解决的技术难题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种无人机智能充电装置，切换电路以同时为无人机电池充电、为无人机负载供电。

本发明提供的支持飞行状态充电的无人机智能充电装置包括平台端和机载端。

平台端包括供电模块(包括但不限于磁性连接方式)。还可以包括智能控制模块(包括但不限于远程控制方式)、限流保护模块。

机载端应包括受电模块(包括但不限于磁性连接方式)、充电模块、切换模块、消延时模块、电池、飞控及负载模块。还可以包括降压模块。

1、供电模块

1)位于平台端，可与机载端的受电模块连接。

2)向受电模块传输安全稳定的直流电。

2、受电模块

1)位于机载端，可与平台端的供电模块连接。

2)接收平台端提供的直流电，并传输至各模块。

3、充电模块

1)位于机载端，与无人机电池连接可为其平衡充电。

2)检测到电池充满电后停止充电。

4、切换模块

1)切换模块位于机载端，与电池、充电模块和飞控以及其他负载三部分连接。

2)无人机飞行时切换模块处于工作模式。工作模式下无人机电池放电为飞控和其他负载供电。此时无人机电池与充电模块间为断路，无人机电池与飞控及其他负载间为通路。

3)机载端接收到直流电后，切换模块立刻切换到充电模式。充电模式下充电模块为无人机电池充电，且由接收到的直流电为飞控及其他负载供电。此时切换模块在无人机电池与充电模块间形成通路，在无人机电池与飞控及其他负载间形成断路。平台端直流电传输断开后，立刻切换回工作模式。

5、消延时模块

1)位于机载端，与飞控或其它需要工作的负载连接。

2)消除切换模块进行电路切换时产生的延时，保证对飞控、负载的不间断供电。

本发明是这样实现的：

1、机载端的受电模块与平台端的供电模块进行连接，包括但不限于利用磁性原理、图像识别等方式。供电模块向受电模块输出直流电，可以利用限流保护模块保护电路安全。

2、机载端接收到的直流电一部分触发切换模块，使其切换为充电模式，在电池与充电模块间形成通路进行平衡充电，在电池与飞控及其他负载间形成断路，由另一部分直流电为飞控、负载供电。

3、使用消延时模块消除切换产生的延时，保证无人机飞控和负载正常工作。

4、充电完成后充电模块停止工作，供电电路断开不再供电，切换模块切换为工作模式，在电池与充电模块间形成断路，在电池与飞控及其他负载间形成通路，由无人机电池为飞控、负载供电，使用消延时模块消除产生的延时。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

现有技术不能做到给无人机电池充电的同时，无人机电池给飞控、负载等供电，制约其充电技术发展。本发明利用电路切换的方法，能在不取出电池的情况下为无人机电池平衡充电，并使得无人机飞控及负载可保持正常工作，大大提高了无人机的充电安全和使用效率。

本发明使无人机在不取出电池的情况下实现对其电池的平衡充电，并为飞控和负载无间断供电，从而保证无人机的不间断通信，使得无人机执行任务的连续性大大增强，在无人机的应用推广上具备深远的效益和价值。

附图说明

图1为本发明一种无人机智能充电装置的整体示意图；

图2为本发明一种无人机智能充电装置的装置流程图；

其中，1-智能控制模块，2-限流保护模块，3-供电模块，4-受电模块，5-降压模块，6-充电模块，7-切换模块，8-消延时模块，9-飞控及负载模块，10-电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明提供一种无人机智能充电装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当指出此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，为本发明一种无人机智能充电装置的整体示意图，包括机载端和平台端。机载端位于平台端的上方。白色箭头指向工作模式下电流的走向，黑色箭头指向充电模式下电流的走向。

平台端包括：智能控制模块1、限流保护模块2、供电模块3。

机载端包括：受电模块4、降压模块5、充电模块6、切换模块7、消延时模块8、无人机飞控及负载模块9(后简称飞控)、电池10。

所述智能控制模块1为复杂可编程逻辑器件，可通过wifi等方式进行远程控制，可输出直流电。

所述限流保护模块2为单片机芯片，检测到电流超过限定值立即断开电路，防止其他元件损坏，保护电路。

所述供电模块3为带圆形磁吸母端接口的连接线，嵌于充电平台上，上表面与充电平台齐平。

所述受电模块4为带圆形磁吸公端接口的连接线，位于机载端，可与供电模块3连接导电。

所述降压模块5为集成芯片，将受电模块4传来的直流电转成低压直流电，传输给切换模块和飞控及负载。

所述充电模块6利用受电模块4传来的直流电、连接电池对其进行充电。

所述切换模块7为现场可编程门阵列芯片，触发后可进行电路切换。

所述消延时模块8为集成芯片，可在断电时迅速为飞控及负载提供短时间的电能，以消除切换电路产生的时延。

所述无人机飞控9需要保持工作状态。

所述无人机电池10可为飞控、负载提供直流电，由充电模块输出直流电进行充电。

如图2所示，为本发明无人机智能充放电装置运作的流程图，具体充电步骤如下：

1、无人机充电前为工作模式，在电池10与充电模块6间为断路，在电池10与飞控9间为通路，由电池10为飞控9供电。

2、无人机平稳降落于充电平台上，机载端的受电模块4与平台端的供电模块3磁吸式对接，利用wifi等方式远程控制智能控制模块1控制平台端输出电路开启，通过限流保护模块2限制电流不超过限定值，防止电流过高以保护电路，平台端供电模块3向机载端受电模块4传送直流电。

3、无人机受电模块4将接收到的直流电一路通过降压模块5降压，触发切换模块7切换为充电模式，在电池10与充电模块6间形成通路，在电池10与飞控9间形成断路。同时，该路直流电为飞控9供电，消延时模块8为飞控9消除切换产生的延时，保证不间断供电。

3、无人机受电模块4将接收到的直流电一路通过降压模块5转成低压直流电，触发切换模块7切换为充电模式，在电池10的电力线和平衡线与充电模块6间分别形成通路，在电池10的电力线与飞控9间形成断路。同时，该路直流电为飞控9供电。通电时消延时模块8存储部分电能，在断电时迅速为飞控9短时供电，以消除切换产生的延时，保证不间断供电

4、充电模块6为电池10进行平衡充电。

5、充电完成后，远程控制智能控制模块1断开供电电路，切换模块7切换为工作模式，在电池10与充电模块6间形成断路，在电池10与飞控9间形成通路，由电池10放电为飞控9供电，消延时模块8为飞控9消除切换产生的延时。

6、断开受电模块4与供电模块3的磁吸连接，无人机可离开充电平台继续工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无人机智能充电装置，其特征在于，所述充电装置包括平台端、机载端；

所述平台端包括供电模块、智能控制模块以及限流保护模块，所述智能控制模块依次连接限流保护模块、供电模块；

所述机载端包括受电模块、充电模块、切换模块、电池、飞控及负载模块以及消延时模块；所述受电模块与供电模块连接，用于接收平台端供电模块传输的电源，为所述无人机充电；所述切换模块与无人机电池、充电模块、飞控及负载模块以及消延时模块相连，用于切换工作模式，在工作模式下无人机电池放电为飞控及负载模块供电；在充电模式下，充电模块为无人机电池充电，且由接收到的直流电为飞控及负载模块供电；所述消延时模块连接切换模块，用于消除切换模块进行电路切换时产生的延时，保证对飞控、负载的不间断供电。

2.根据权利要求1所述的一种无人机智能充电装置，其特征在于，所述平台端为无人机提供直接外部充电。

3.根据权利要求2所述的一种无人机智能充电装置，其特征在于，平台端上设有电磁充电接口，所述机载端的受电模块通过磁性装置使无人机与电磁充电接口相接触，使平台端为无人机充电。

4.根据权利要求2所述的一种无人机智能充电装置，其特征在于，所述切换模块用于切换电路工作模式，所述电路工作模式具体包括充电模式和飞行模式，

在无人机降落在充电平台上并连接后，平台端的供电模块传输的直流电安全触发切换模块切换成充电模式，电池通过切换模块与飞控间形成断路，与充电模块间形成通路，电池进行充电并不再给无人机飞控以及其他负载供电；

无人机准备离开执行任务时，平台端的供电模块不再向切换模块传输直流电，切换模块便切换成工作模式，电池通过切换模块与飞控间形成通路，与充电模块形成断路，电池不进行充电，由电池给无人机飞控及其他负载供电。

5.根据权利要求2所述的一种无人机智能充电装置，其特征在于，所述机载端还设有降压模块，所述降压模块接收无人机受电模块输出的一路直流电，将该路直流电进行降压，使得输出的直流电可以安全触发切换模块切换为充电模式，在电池与充电模块间形成通路，在电池与飞控间形成断路，同时，输出的直流电为飞控及负载供电。

6.一种无人机智能充电方法，其特征在于，该方法通过在无人机上设置一个可以切换充电与飞行状态的切换模块，利用充电平台端对无人机进行外部充电，在充电过程中，直接将平台端输出的充电电源为无人机的飞控及负载模块供电，充电完成后再切换回无人机自身的电池供电。

7.根据权利要求6所述的一种无人机智能充电方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤1、机载端的受电模块与平台端的供电模块进行连接，平台端将无人机的充电连接装置固定，供电模块向受电模块输出直流电；

步骤2、机载端接收到的直流电首先触发切换模块，使所述切换模块切换为充电模式，在电池与充电模块间形成通路进行平衡充电，在电池与飞控及负载间形成断路，由接收到的直流电为飞控、负载供电；

步骤3、使用消延时模块消除切换产生的延时，保证无人机飞控和负载正常工作；

步骤4、充电完成后充电模块停止工作，供电电路断开不再供电，切换模块切换为工作模式，在电池与充电模块间形成断路，在电池与飞控及其他负载间形成通路，由无人机电池为飞控、负载供电；

步骤5、平台端解开充电连接装置。

8.根据权利要求7所述的一种无人机智能充电方法，其特征在于，所述机载端的受电模块与平台端的供电模块进行连接，其连接方式为磁性连接。

9.根据权利要求7所述的一种无人机智能充电方法，其特征在于，所述平台端上设有智能控制模块，所述智能控制模块控制电流输出，接受远程开启或关闭信号，接收到开启信号则输出电流，接收到关闭信号则断开电流；

所述智能控制模块还感应到无人机受电装置与供电装置连接后输出电流，充电完成或受电装置与供电装置断开连接后断开电流。

10.根据权利要求7所述的一种无人机智能充电方法，其特征在于，所述消延时模块通电时存储电能，在断电时迅速供电，以填补切换电路产生的延时区间，确保不间断供电。