CN112193088B - 一种无人机无线充电方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种无人机无线充电方法以及装置，无人机无线充电方法包括以下步骤：依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通；在各个发射线圈与逆变模块接通，获取buck模块的输入电压，设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制工作发射线圈与逆变模块的接通，以使工作发射线圈向接收线圈输电。无人机停靠在充电台上时，通过判断buck模块的电压最大值，选择与接收线圈耦合效果最佳的发射线圈作为工作发射线圈，从而实现在不增加系统成本的情况下，保证无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。

Description

一种无人机无线充电方法以及装置
技术领域
本发明属于无线充电技术领域，尤其涉及一种无人机无线充电方法以及装置。
背景技术
无人驾驶飞机，简称无人机，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低、起飞无需跑道或其它辅助设备等优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、环境探测功能等，使用范围已扩宽至军事、科研、民用三大领域。但是，无人机携带的电池电量有限，为了解决无人机的续航能力不足的问题，需要对无人机进行充电操作。目前，对无人机的充电方式主要有有线充电和无线充电两种。
有线充电方式就是将电池拆卸下来对电池充电，或者直接通过接口对无人机进行充电，这种充电模式只能在无人机停止工作的时候进行，极大地限制了无人机的持续工作时间以及工作范围，特别是对于持续长时间户外工作，此种充电模式有很大的制约。
无线充电方式主要是无人机停靠在充电台内，再通过发射线圈与接收线圈的相互耦合实现无线充电。在无线充电之前，无人机需要控制自身的接收线圈跟充电台上的发射线圈进行对准，使无人机能在比较高的效率点上进行充电。目前是通过视觉导航系统，通过视觉导航方式进行降落来实现接收线圈与发射线圈之间的对准，或者在充电台上增加滑台，通过控制滑台的移动来实现接收线圈和发射线圈之间的对准。但是设置的视觉导航系统或者滑台会大大增加系统的成本。
发明内容
本发明提供一种无人机无线充电方法，旨在解决现有无人机充电方式需要设置视觉导航系统或者滑台，大大增加系统成本的技术问题。
本发明是这样实现的，一种无人机无线充电方法，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的多个发射线圈以及设置在无人机上的接收线圈，所述发射线圈连接逆变模块，所述接收线圈连接buck模块，所述无人机无线充电方法包括以下步骤：
依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
更进一步地，所述控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通的步骤之后，还包括以下步骤：
控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
更进一步地，所述控制所述逆变模块维持此时的开关频率的步骤之前，还包括以下步骤：
获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
若是，向所述无人机发送位置调整信号。
更进一步地，所述在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通时，获取所述buck模块的输入电压的步骤之前，还包括以下步骤：
判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
若否，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
更进一步地，所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
本发明还提供一种无人机无线充电装置，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的多个发射线圈以及设置在无人机上的接收线圈，所述发射线圈连接逆变模块，所述接收线圈连接buck模块，所述无人机无线充电装置包括：
依次接通单元，用于依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
选择接通单元，用于在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
更进一步地，所述无人机无线充电装置还包括：
开关频率控制单元，用于控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
更进一步地，所述选择接通单元包括：
电压判断模块，用于获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
若判断所述buck模块的输入电压低于开通电压，向所述无人机发送位置调整信号。
更进一步地，所述无人机无线充电装置还包括：
接收判断单元，用于判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
若判断未接收到所述buck模块的输入电压，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
更进一步地，所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
本发明的有益效果在于，依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，并在每个发射线圈与逆变模块接通时，调整逆变模块的开关频率，直至逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，才控制下一发射线圈与逆变模块接通，并且在各个发射线圈与逆变模块接通，且逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取buck模块的输入电压，相互比较后，设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制工作发射线圈与逆变模块的接通，以使工作发射线圈向接收线圈输电，无人机停靠在充电台上时，通过判断buck模块的电压最大值，选择与接收线圈耦合效果最佳的发射线圈作为工作发射线圈，从而实现在不增加系统成本的情况下，保证无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的无人机无线充电方法的流程框图；
图2是本发明实施例提供的无线充电系统的电路框图；
图3是本发明实施例二提供的无人机无线充电方法的流程框图；
图4是本发明实施例三提供的无人机无线充电方法的流程框图；
图5是本发明实施例四提供的无人机无线充电方法的流程框图；
图6是本发明实施例提供的发射线圈的布局图；
图7是本发明实施例六提供的无人机无线充电装置的结构框图；
图8是本发明实施例七提供的无人机无线充电装置的结构框图；
图9是本发明实施例八提供的无人机无线充电装置的结构框图；
图10是本发明实施例九提供的无人机无线充电装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，并在每个发射线圈与逆变模块接通时，调整逆变模块的开关频率，直至逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，才控制下一发射线圈与逆变模块接通，并且在各个发射线圈与逆变模块接通，且逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取buck模块的输入电压，相互比较后，设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制工作发射线圈与逆变模块的接通，以使工作发射线圈向接收线圈输电，无人机停靠在充电台上时，通过判断buck模块的电压最大值，选择与接收线圈耦合效果最佳的发射线圈作为工作发射线圈，从而实现在不增加系统成本的情况下，保证无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。
实施例一
参考图1，本实施例一提供一种无人机无线充电方法，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的发射单元，以及设置在无人机上的接收单元。
参考图2，发射单元包括多个发射线圈、逆变模块、整流模块以及控制模块，发射线圈连接逆变模块，逆变模块为高频逆变模块，逆变模块分别连接整流模块和控制模块，整流模块连接外部市电。接收单元包括接收线圈、整流模块、buck模块以及控制模块，接收线圈连接整流模块，整流模块连接buck模块，buck模块分别连接控制模块和无人机电池。发射单元还包括与控制模块连接的无线通信模块，接收单元还包括与控制模块连接的无线通信模块，两者的无线通信模块相互进行信号传输。
所述无人机无线充电方法包括以下步骤：
步骤100、依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
步骤200、在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
首先，通过继电器依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，而在依次控制接通的过程中，每个发射线圈与逆变模块接通后，控制逆变模块的开关频率逐渐降低，由于逆变模块的开关频率与发射线圈的实际电流呈反比，则随着逆变模块的开关频率的降低，使得发射线圈的实际电流逐渐升高，直至逆变模块的开关频率等于最低探测频率fmin_detect或者发射线圈的实际电流等于探测电流Idetect。其中，最低探测频率fmin_detect和探测电流Idetect根据线圈组的谐振参数和耦合系数进行设定。最低探测频率fmin_detect的设定能够使逆变模块的开关频率在不低于最低探测频率fmin_detect的情况下，保证无人机的发射线圈电流在充电台内的任何位置都能达到探测电流Idetect，防止发射线圈的谐振参数发生异常，从而导致探测频率过低。探测电流Idetect的设定能够保证无人机上的接收线圈在充电台内的任何位置都能耦合到电压，该耦合电压使接收端的辅助电源能够正常工作，从而使接收端的无线数据能够传输到发射端。逆变模块的开关频率等于最低探测频率fmin_detect或者发射线圈的实际电流等于探测电流Idetect之后，才控制下一发射线圈与逆变模块接通。需要说明的是，在每个发射线圈断开，并且下一发射线圈接通之前，逆变模块停止工作。
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，buck模块会建立电压，接收单元会将buck模块建立的输入电压发送到发射单元。发射单元设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。在多个发射线圈之间，必然会有某一个发射线圈与接收线圈的耦合系数是最大的，所以，随着各个发射线圈与逆变模块的接通，能够选择耦合系数最大，接收线圈能够接收到的能量最大，即buck模块的输入电压是最大的的发射线圈作为工作发射线圈，从而保证在多个发射线圈中选择最大耦合系数的发射线圈，与接收线圈进行无线充电。
通过上述方式，无人机只要降落在充电台中，随着各个发射线圈与逆变模块的依次接通，能够判断出与接收线圈耦合系数最大的发射线圈，并控制发射线圈进行工作，以此保证无人机在高效率点上进行充电，并且无法增加位置对准装置，则无需增加系统的硬件成本。
实施例二
参考图3，在实施例一的基础上，本实施例二的所述控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通的步骤之后，还包括以下步骤：
步骤300、控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
确定好工作发射线圈之后，控制工作发射线圈与逆变模块接通，再控制逆变模块的开关频率逐渐降低，使得发射线圈的实际电流逐渐升高，直至逆变模块的开关频率等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流等于工作电流Iwork，其中，工作最低频率fmin_work或者工作电流Iwork根据线圈组的谐振参数、耦合系数、输出功率大小进行设定。工作最低频率fmin_work的设定能够保证发射线圈组合不会进入容性工作区，避免逆变模块的开关器件发生损坏。工作电流Iwork的设定能够保证无人机上的接收线圈在充电台内的任何位置的耦合电压不能高于接收单元的buck模块的输入过压保护点，而且耦合电压能够高于接收单元的buck模块的开通电压从而使buck模块顺利开通。
在逆变模块的开关频率等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流等于工作电流Iwork时，控制逆变模块维持此时的开关频率，实现稳定运行，保证buck模块顺利开通，为无人机电池充电。
实施例三
参考图4，在实施例二的基础上，本实施例三的所述控制所述逆变模块维持此时的开关频率的步骤之前，还包括以下步骤：
步骤320、获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
步骤330、若是，向所述无人机发送位置调整信号。
在获取逆变模块最佳的开关频率，并控制逆变模块维持此时的开关频率之前，获取此时buck模块的输入电压，并判断buck模块的输入电压是否低于开通电压。
若判断buck模块的输入电压低于开通电压，但此时逆变模块的开关频率已经等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流已经等于工作电流Iwork，说明无人机停靠的位置不够理想，并未处于充电台中，此时buck模块不能开通，无法给无人机电池充电。因此，需要向无人机发送位置调整信号，无人机在接收到位置调整信号后，就会重新升起，再次调整位置后停靠。通过上述的判断方式，能够保证无人机停靠在充电台内时，buck模块才顺利开通，为无人机电池充电。
若判断buck模块的输入电压高于开通电压，buck模块能够顺利开通，判定无人机已停靠在充电台内，发射线圈和接收线圈的耦合比较好，无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。
实施例四
参考图5，在实施例三的基础上，本实施例四的所述在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压的步骤之前，还包括以下步骤：
步骤410、判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
步骤420、若否，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压之前，判断是否能够接收到buck模块的输入电压。
若能接收到buck模块的输入电压，判定发射单元的无线通信模块能够接收到数据，即判定充电台内停靠有无人机，可顺利进行无线充电。
若不能接收到buck模块的输入电压，判定发射单元的无线通信模块未能接收到数据，即判定充电台内未停靠有无人机，控制逆变模块进入重启模式，逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
实施例五
在实施例一至四的基础上，本实施例五的所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
参考图6，发射线圈共设有七个，且该七个发射线圈的大小、形状均一样，但感量不一样。发射线圈分为三层，第一层设有发射线圈1，位于充电台的正中间位置，第二层设有发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4，发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4间隔设置，第三层设有发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7，发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7分别设置在发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4的间隔位置，发射线圈2、发射线圈3、发射线圈4、发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7分别部分重叠，排列在充电台的周边位置，组成正六边形，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠，每个发射线圈由一个继电器控制其与逆变模块的接通和断开。在本发明实施例中，无人机停靠在充电台的任意位置，无人机的接收线圈会接收到发射线圈传输的能量。
当然，发射线圈不止上述这一种，其他数量和其他排列方式组成的发射线圈也可以实现，此处不一一赘述。
实施例六
参考图7，本实施例六提供一种无人机无线充电装置，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的发射单元，以及设置在无人机上的接收单元。
参考图2，发射单元包括多个发射线圈、逆变模块、整流模块以及控制模块，发射线圈连接逆变模块，逆变模块为高频逆变模块，逆变模块分别连接整流模块和控制模块，整流模块连接外部市电。接收单元包括接收线圈、整流模块、buck模块以及控制模块，接收线圈连接整流模块，整流模块连接buck模块，buck模块分别连接控制模块和无人机电池。发射单元还包括与控制模块连接的无线通信模块，接收单元还包括与控制模块连接的无线通信模块，两者的无线通信模块相互进行信号传输。
所述无人机无线充电装置包括：
依次接通单元100，用于依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
选择接通单元200，用于在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
首先，通过继电器依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，而在依次控制接通的过程中，每个发射线圈与逆变模块接通后，控制逆变模块的开关频率逐渐降低，由于逆变模块的开关频率与发射线圈的实际电流呈反比，则随着逆变模块的开关频率的降低，使得发射线圈的实际电流逐渐升高，直至逆变模块的开关频率等于最低探测频率fmin_detect或者发射线圈的实际电流等于探测电流Idetect。其中，最低探测频率fmin_detect和探测电流Idetect根据线圈组的谐振参数和耦合系数进行设定。最低探测频率fmin_detect的设定能够使逆变模块的开关频率在不低于最低探测频率fmin_detect的情况下，保证无人机的发射线圈电流在充电台内的任何位置都能达到探测电流Idetect，防止发射线圈的谐振参数发生异常，从而导致探测频率过低。探测电流Idetect的设定能够保证无人机上的接收线圈在充电台内的任何位置都能耦合到电压，该耦合电压使接收端的辅助电源能够正常工作，从而使接收端的无线数据能够传输到发射端。逆变模块的开关频率等于最低探测频率fmin_detect或者发射线圈的实际电流等于探测电流Idetect之后，才控制下一发射线圈与逆变模块接通。需要说明的是，在每个发射线圈断开，并且下一发射线圈接通之前，逆变模块停止工作。
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，buck模块会建立电压，接收单元会将buck模块建立的输入电压发送到发射单元。发射单元设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。在多个发射线圈之间，必然会有某一个发射线圈与接收线圈的耦合系数是最大的，所以，随着各个发射线圈与逆变模块的接通，能够选择耦合系数最大，接收线圈能够接收到的能量最大，即buck模块的输入电压是最大的的发射线圈作为工作发射线圈，从而保证在多个发射线圈中选择最大耦合系数的发射线圈，与接收线圈进行无线充电。
通过上述方式，无人机只要降落在充电台中，随着各个发射线圈与逆变模块的依次接通，能够判断出与接收线圈耦合系数最大的发射线圈，并控制发射线圈进行工作，以此保证无人机在高效率点上进行充电，并且无法增加位置对准装置，则无需增加系统的硬件成本。
实施例七
参考图8，在实施例六的基础上，本实施例七的所述无人机无线充电装置还包括：
开关频率控制单元300，用于控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
确定好工作发射线圈之后，控制工作发射线圈与逆变模块接通，再控制逆变模块的开关频率逐渐降低，使得发射线圈的实际电流逐渐升高，直至逆变模块的开关频率等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流等于工作电流Iwork，其中，工作最低频率fmin_work或者工作电流Iwork根据线圈组的谐振参数、耦合系数、输出功率大小进行设定。工作最低频率fmin_work的设定能够保证发射线圈组合不会进入容性工作区，避免逆变模块的开关器件发生损坏。工作电流Iwork的设定能够保证无人机上的接收线圈在充电台内的任何位置的耦合电压不能高于接收单元的buck模块的输入过压保护点，而且耦合电压能够高于接收单元的buck模块的开通电压从而使buck模块顺利开通。
在逆变模块的开关频率等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流等于工作电流Iwork时，控制逆变模块维持此时的开关频率，实现稳定运行，保证buck模块顺利开通，为无人机电池充电。
实施例八
参考图9，在实施例七的基础上，本实施例八的所述选择接通单元包括：
电压判断模块210，用于获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
若判断所述buck模块的输入电压低于开通电压，向所述无人机发送位置调整信号。
在获取逆变模块最佳的开关频率，并控制逆变模块维持此时的开关频率之前，获取此时buck模块的输入电压，并判断buck模块的输入电压是否低于开通电压。
若判断buck模块的输入电压低于开通电压，但此时逆变模块的开关频率已经等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流已经等于工作电流Iwork，说明无人机停靠的位置不够理想，并未处于充电台中，此时buck模块不能开通，无法给无人机电池充电。因此，需要向无人机发送位置调整信号，无人机在接收到位置调整信号后，就会重新升起，再次调整位置后停靠。通过上述的判断方式，能够保证无人机停靠在充电台内时，buck模块才顺利开通，为无人机电池充电。
若判断buck模块的输入电压高于开通电压，buck模块能够顺利开通，判定无人机已停靠在充电台内，发射线圈和接收线圈的耦合比较好，无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。
实施例九
参考图10，在实施例八的基础上，本实施例九的所述无人机无线充电装置还包括：
接收判断单元400，用于判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
若判断未接收到所述buck模块的输入电压，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压之前，判断是否能够接收到buck模块的输入电压。
若能接收到buck模块的输入电压，判定发射单元的无线通信模块能够接收到数据，即判定充电台内停靠有无人机，可顺利进行无线充电。
若不能接收到buck模块的输入电压，判定发射单元的无线通信模块未能接收到数据，即判定充电台内未停靠有无人机，控制逆变模块进入重启模式，逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
实施例十
在实施例六至实施例九的基础上，本实施例十的所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
参考图6，发射线圈共设有七个，且该七个发射线圈的大小、形状均一样，但感量不一样。发射线圈分为三层，第一层设有发射线圈1，位于充电台的正中间位置，第二层设有发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4，发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4间隔设置，第三层设有发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7，发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7分别设置在发射线圈2、发射线圈3和发射线圈4的间隔位置，发射线圈2、发射线圈3、发射线圈4、发射线圈5、发射线圈6和发射线圈7分别部分重叠，排列在充电台的周边位置，组成正六边形，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠，每个发射线圈由一个继电器控制其与逆变模块的接通和断开。在本发明实施例中，无人机停靠在充电台的任意位置，无人机的接收线圈会接收到发射线圈传输的能量。
当然，发射线圈不止上述这一种，其他数量和其他排列方式组成的发射线圈也可以实现，此处不一一赘述。
在本发明中，依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，并在每个发射线圈与逆变模块接通时，调整逆变模块的开关频率，直至逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，才控制下一发射线圈与逆变模块接通，并且在各个发射线圈与逆变模块接通，且逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取buck模块的输入电压，相互比较后，设定在buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制工作发射线圈与逆变模块的接通，以使工作发射线圈向接收线圈输电，无人机停靠在充电台上时，通过判断buck模块的电压最大值，选择与接收线圈耦合效果最佳的发射线圈作为工作发射线圈，从而实现在不增加系统成本的情况下，保证无人机能在比较高的效率点上进行无线充电。并且，在逆变模块的开关频率等于最低工作频率fmin_work或者工作发射线圈的实际电流等于工作电流Iwork时，控制逆变模块维持此时的开关频率，实现稳定运行，保证buck模块顺利开通，为无人机电池充电。另外，判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压，能够及时判断出无人机停靠的是否理想，若不理想的话，无人机能够及时调整位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机无线充电方法，其特征在于，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的多个发射线圈以及设置在无人机上的接收线圈，所述发射线圈连接逆变模块，所述接收线圈连接buck模块，所述无人机无线充电方法包括以下步骤：
依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
2.如权利要求1所述的无人机无线充电方法，其特征在于，所述控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通的步骤之后，还包括以下步骤：
控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
3.如权利要求2所述的无人机无线充电方法，其特征在于，所述控制所述逆变模块维持此时的开关频率的步骤之前，还包括以下步骤：
获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
若是，向所述无人机发送位置调整信号。
4.如权利要求3所述的无人机无线充电方法，其特征在于，所述在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压的步骤之前，还包括以下步骤：
判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
若否，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
5.如权利要求1至4任一项所述的无人机无线充电方法，其特征在于，所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
6.一种无人机无线充电装置，其特征在于，应用于无线充电系统，所述无线充电系统包括设置在充电台中的多个发射线圈以及设置在无人机上的接收线圈，所述发射线圈连接逆变模块，所述接收线圈连接buck模块，所述无人机无线充电装置包括：
依次接通单元，用于依次控制各个发射线圈与逆变模块的接通，其中，每个所述发射线圈与所述逆变模块接通后，控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流，控制下一发射线圈与所述逆变模块接通；
选择接通单元，用于在各个所述发射线圈与所述逆变模块接通，且所述逆变模块的开关频率等于最低探测频率或者所述发射线圈的实际电流等于探测电流时，获取所述buck模块的输入电压，设定在所述buck模块的输入电压最大时对应的发射线圈为工作发射线圈，并控制所述工作发射线圈与所述逆变模块的接通，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈输电。
7.如权利要求6所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述无人机无线充电装置还包括：
开关频率控制单元，用于控制所述逆变模块的开关频率逐渐降低，使得所述工作发射线圈的实际电流逐渐升高，直至所述逆变模块的开关频率等于最低工作频率或者所述工作发射线圈的实际电流等于工作电流，控制所述逆变模块维持此时的开关频率，以使所述工作发射线圈向所述接收线圈稳定输电。
8.如权利要求7所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述选择接通单元包括：
电压判断模块，用于获取此时所述buck模块的输入电压，并判断所述buck模块的输入电压是否低于开通电压；
若判断所述buck模块的输入电压低于开通电压，向所述无人机发送位置调整信号。
9.如权利要求8所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述无人机无线充电装置还包括：
接收判断单元，用于判断是否接收到所述buck模块的输入电压；
若判断未接收到所述buck模块的输入电压，判定所述无人机未停靠在所述充电台中，控制所述逆变模块进入重启模式，所述逆变模块的开关频率重新由高至低做调整。
10.如权利要求6至9任一项所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述发射线圈设有三层，第一层的发射线圈设有一个，位于所述充电台的中间位置，第二层和第三层的发射线圈分别设有三个，位于所述充电台的周边位置，第二层和第三层的发射线圈相互部分重叠，且第二层和第三层的发射线圈均与第一层的发射线圈部分重叠；当所述无人机停靠在所述充电台内部的任意位置时，所述接收线圈均能接收到所述发射线圈传输的电。
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