CN112895926A - 一种电动飞机无线充电系统及充电对位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动飞机无线充电系统及充电对位方法。它包括内置有电池和接受主机的电动飞机以及能够给电动飞机进行充电的无线充电发射装置，电动飞机上安装有接收线盘，无线充电发射装置包括能够输入交流电的发射主机以及能够向接收线盘传输能量的发射线盘，发射主机能够通过发射线盘谐振式无线传输能量给接收线盘，接收线盘与接收主机连接，接收主机与电池连接并能够通过接收主机给电池充电。其优点是：实现了电动飞机的无线充电，不会存在漏电和接触不良现象，防护等级高，可在室外进行充电，不受天气影响；实现了充电对位全过程的自动化，保证了无线充电发射线盘和接收线盘的精确定位并且使充电效率达到最高，而且不需要人工进行干预。

Description

一种电动飞机无线充电系统及充电对位方法
技术领域
本发明涉及一种电动飞机充电技术，具体的说是一种电动飞机无线充电系统及充电对位方法。
背景技术
随着清洁能源的大力推广，各国大力发展低碳排放的交通工具，比如电动车和电动飞机，近几年来欧美、日本和中国相继推出了各类电动飞机，由于飞机耗能大，相应的电池容量大，充电时间也久，目前大部分电动飞机采用人工有线充电或者接触式充电。
CN104734294A公布了一种电动旋翼飞机充电系统，该系统充电部分包括充电平台及防风墙，机载部分包括电能接收装置及机载电池。其中，充电平台上所设置的导电性良好的导电接触面，电动旋翼飞机通过导电体与该接触面直接接触，实现传导式充电；现有的这种接触式充电虽然可以实现自动化充电，但是存在容易漏电、接触不良和防护等级低等问题，而常规的有线充电需要人工干预，过程繁琐，无法实现自动化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不但不存在漏电和接触不良现象，同时防护等级高，而且无需人工干预且充电效率高的电动飞机无线充电系统及充电对位方法。
为了解决上述技术问题，本发明的电动飞机无线充电系统，包括内置有电池和接受主机的电动飞机以及能够给电动飞机进行充电的无线充电发射装置，电动飞机上安装有接收线盘，无线充电发射装置包括能够输入交流电的发射主机以及能够向接收线盘传输能量的发射线盘，发射主机能够通过发射线盘谐振式无线传输能量给接收线盘，接收线盘与接收主机连接，接收主机与电池连接并能够通过接收主机给电池充电。
所述无线充电发射装置还包括有对位装置，所述发射线盘安装在对位装置上并能够通过对位装置使其与接收线盘之间进行位置对正。
所述无线充电发射装置安装在地面的下方，所述接收线盘安装在电动飞机的腹部上，所述电池和接受主机在电动飞机内。
所述对位装置包括安装在底座上的位置调整机构以及能够对接收线盘位置进行检测的测距装置，所述发射线盘通过发射线盘底座固定安装在位置调整机构上，所述测距装置固定安装在发射线盘底座上。
所述测距装置为四个安装在发射线盘底座的四条边缘中点处的激光测距传感器。
所述位置调整机构包括横向设置的横向丝杆移动机构以及安装在横向丝杆移动机构的第一丝杆滑块上的纵向丝杆移动机构，所述接收线盘通过发射线盘底座固定安装在纵向丝杆移动机构上。
所述横向丝杆移动机构包括固定安装在底座上的第一滑块底座、固定安装在第一滑块底座上的第一丝杆支撑座、固定安装在第一丝杆支撑座上的第一电机、与第一电机连接的第一丝杆以及通过第一丝杆支撑座固定安装的第一导杆，所述第一丝杆滑块安装在第一丝杆和第一导杆上并能够在第一导杆的导向下由第一丝杆驱动横向移动。
所述纵向丝杆移动机构包括固定安装在第一丝杆滑块上的第二滑块底座、固定安装在第二滑块底座上的第二丝杆支撑座、固定安装在第二丝杆支撑座上的第二电机、与第二电机连接的第二丝杆以及通过第二丝杆支撑座固定安装的第二导杆，所述第二丝杆和第二导杆上安装有能够在第二导杆的导向下由第二丝杆驱动纵向移动的第二丝杆滑块，所述发射线盘底座固定于第二丝杆滑块上。
一种电动飞机的充电对位方法，包括以下步骤：
A、电动飞机开往充电位置并打开充电口露出接收线盘，安装在发射线盘底座的激光测距传感器X1和激光测距传感器X2测量距离并返回测距数值DX1和DX2，然后判断DX1和DX2是否相等，若相等则进入下一步流程，若DX1>DX2,则第一电机驱动第一丝杆进行转动，第一丝杆带动安装在发射线盘往向X2方向移动，若DX1<DX2,则第一电机驱动第一丝杆进行转动，第一丝杆带动发射线盘向X1方向移动，当DX1=DX2时，完成X方向的发射线盘和接收线盘的精确定位；
B、安装在发射线盘底座的激光测距传感器Y1和激光测距传感器Y2测量距离并返回测距数值DY1和DY2，然后判断DY1和DY2是否相等，若相等则进入下一步流程，
若DY1>DY2,则第二电机驱动第二丝杆进行转动，第二丝杆带动发射线盘往向Y2方向移动，若DY1<DY2,则第二电机驱动第二丝杆进行转动，第二丝杆带动发射线盘向Y1方向移动，当DY1=DY2时，完成Y方向的发射线盘和接收线盘的精确定位；
C、完成对位流程后，开始充电。
本发明的优点在于：
（1）该无线充电系统将交流电输入发射主机通过发射线盘谐振式无线传输能量给接收线盘，最后通过接收主机给电动飞机的电池充电，实现了电动飞机的无线充电，其采用非接触式充电，不会存在漏电和接触不良现象，防护等级高，可在室外进行充电，不受天气影响。
（2）通过激光测距传感器和位置调整机构来实现发射线盘与接收线盘在X和Y方向的精确定位，实现了充电对位全过程的自动化，对位精度高和对位速度快，保证了无线充电发射线盘和接收线盘的精确定位并且使充电效率达到最高，而且不需要人工进行干预，自动化程度高。
（3）其整体结构设计巧妙，加工制造成本低，使用方便并且运行可靠且安全性好、充电防护等级高，解决了现有电动飞机有线充电需要人工干预和接触式充电存在容易漏电、接触不良和防护等级低的问题。
附图说明
图1为本发明电动飞机无线充电系统的无线充电状态示意图；
图2为本发明中无线充电发射装置示意图；
图3为本发明中激光测距传感器的安装状态结构示意图；
图4为本发明中电动飞机无线充电系统的原理框图；
图5为本发明中电动飞机无线充电对位方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的电动飞机无线充电系统及充电对位方法作进一步详细说明。
本实施例的电动飞机无线充电系统，包括内置有电池和接受主机的电动飞机21以及能够给电动飞机进行充电的无线充电发射装置，电动飞机21的底部设置有行走轮19，电动飞机21上安装有接收线盘20，由图1可见，无线充电发射装置安装在地面22的下方，接收线盘20安装在电动飞机21的腹部上，电池和接受主机在电动飞机内，无线充电发射装置包括能够输入交流电的发射主机2、能够向接收线盘20传输能量的发射线盘12以及用于对发射线盘12和接收线盘20之间进行位置对正的对位装置，当然还包括用于对整个系统进行控制的控制电路板7，发射线盘12安装在对位装置上，由图2可见，对位装置包括安装在底座1上的位置调整机构以及能够对接收线盘20位置进行检测的测距装置，发射主机2、控制电路板7也可以安装在底座1上，发射线盘12通过发射线盘底座14固定安装在位置调整机构上，测距装置固定安装在发射线盘底座14上，由图3可见，测距装置为四个安装在发射线盘底座14的四条边缘中点处的激光测距传感器12，具体安装位置如图3所示，由图3可见，激光测距传感器12具体包括有激光测距传感器X1、激光测距传感器X2、激光测距传感器Y1以及激光测距传感器Y2，通过激光测距传感器X1、激光测距传感器X2、激光测距传感器Y1以及激光测距传感器Y2配合能够进行测距，从而能够利用位置调整机构使发射线盘12与接收线盘20之间进行位置对正，发射主机2能够通过发射线盘12谐振式无线传输能量给接收线盘20，接收线盘20与接收主机连接，接收主机与电池连接并能够通过接收主机给电池充电，其工作原理为：如图4所示，交流电输入发射主机2，通过发射主机2成高频方波交流电流，最后由发射线盘通过谐振式能量传输到接收线盘，并通过接收主机变成直流电流给飞机电池充电。
进一步地，所说的位置调整机构包括横向设置的横向丝杆移动机构以及安装在横向丝杆移动机构的第一丝杆滑块8上的纵向丝杆移动机构，接收线盘20通过发射线盘底座14固定安装在纵向丝杆移动机构上，其中，对于横向丝杆移动机构来说，它包括固定安装在底座1上的第一滑块底座3、固定安装在第一滑块底座3上的第一丝杆支撑座6、固定安装在第一丝杆支撑座6上的第一电机17、与第一电机17连接的第一丝杆5以及通过第一丝杆支撑座6固定安装的第一导杆4，第一丝杆滑块8安装在第一丝杆5和第一导杆4上并能够在第一导杆4的导向下由第一丝杆5驱动横向移动；对于纵向丝杆移动机构来说，它包括固定安装在第一丝杆滑块8上的第二滑块底座9、固定安装在第二滑块底座9上的第二丝杆支撑座11、固定安装在第二丝杆支撑座11上的第二电机10、与第二电机10连接的第二丝杆16以及通过第二丝杆支撑座11固定安装的第二导杆15，第二丝杆16和第二导杆15上安装有能够在第二导杆15的导向下由第二丝杆16驱动纵向移动的第二丝杆滑块18，所述发射线盘底座14固定于第二丝杆滑块18上。
实施例二：
如图5所示，当电动飞机电池低电量时，电动飞机自动开往充电位置，发射线盘与接收线盘的垂直距离为固定的，由于电动飞机在地面运动时误差较大，无法满足无线充电在X方向和Y方向上的对位精度要求，因此当电动飞机到达充电位置，通过发射盘在X方向的激光测距传感器X1和激光测距传感器X2和Y方向的激光测距传感器Y1和激光测距传感器Y2进行定位，定位原理为发射线盘和接收线盘面积为1:1，由于飞机腹部的接收线盘距离发射线盘最近，当接收线盘相对发射线盘在X和Y方向有偏移时，发射线盘内嵌的四个激光测距传感器测出来的距离D不相等，具体地说，本实施例的电动飞机的充电对位方法，包括以下步骤：
A、电动飞机21开往充电位置并打开充电口露出接收线盘20，安装在发射线盘底座14的激光测距传感器X1和激光测距传感器X2测量距离并返回测距数值DX1和DX2，然后判断DX1和DX2是否相等，若相等则进入下一步流程，若DX1>DX2,则第一电机17驱动第一丝杆5进行转动，第一丝杆5带动安装在发射线盘12往向X2方向移动，若DX1<DX2,则第一电机17驱动第一丝杆5进行转动，第一丝杆5带动发射线盘向X1方向移动，当DX1=DX2时，完成X方向的发射线盘12和接收线盘20的精确定位；
B、安装在发射线盘底座14的激光测距传感器Y1和激光测距传感器Y2测量距离并返回测距数值DY1和DY2，然后判断DY1和DY2是否相等，若相等则进入下一步流程，
若DY1>DY2,则第二电机10驱动第二丝杆16进行转动，第二丝杆16带动发射线盘12往向Y2方向移动，若DY1<DY2,则第二电机10驱动第二丝杆16进行转动，第二丝杆16带动发射线盘12向Y1方向移动，当DY1=DY2时，完成Y方向的发射线盘12和接收线盘20的精确定位；
C、完成对位流程后，开始充电。

Claims (9)

1.一种电动飞机无线充电系统，其特征在于：包括内置有电池和接受主机的电动飞机（21）以及能够给电动飞机进行充电的无线充电发射装置，所述电动飞机（21）上安装有接收线盘（20），所述无线充电发射装置包括能够输入交流电的发射主机（2）以及能够向接收线盘（20）传输能量的发射线盘（12），所述发射主机（2）能够通过发射线盘（12）谐振式无线传输能量给接收线盘（20），所述接收线盘（20）与接收主机连接，所述接收主机与电池连接并能够通过接收主机给电池充电。
2.按照权利要求1所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述无线充电发射装置还包括有对位装置，所述发射线盘安装在对位装置上并能够通过对位装置使其与接收线盘（20）之间进行位置对正。
3.按照权利要求1或2所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述无线充电发射装置安装在地面（22）的下方，所述接收线盘（20）安装在电动飞机（21）的腹部上，所述电池和接受主机在电动飞机内。
4.按照权利要求3所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述对位装置包括安装在底座（1）上的位置调整机构以及能够对接收线盘（20）位置进行检测的测距装置，所述发射线盘（12）通过发射线盘底座（14）固定安装在位置调整机构上，所述测距装置固定安装在发射线盘底座（14）上。
5.按照权利要求4所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述测距装置为四个安装在发射线盘底座（14）的四条边缘中点处的激光测距传感器（12）。
6.按照权利要求4或5所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述位置调整机构包括横向设置的横向丝杆移动机构以及安装在横向丝杆移动机构的第一丝杆滑块（8）上的纵向丝杆移动机构，所述接收线盘（20）通过发射线盘底座（14）固定安装在纵向丝杆移动机构上。
7.按照权利要求6所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述横向丝杆移动机构包括固定安装在底座（1）上的第一滑块底座（3）、固定安装在第一滑块底座（3）上的第一丝杆支撑座（6）、固定安装在第一丝杆支撑座（6）上的第一电机（17）、与第一电机（17）连接的第一丝杆（5）以及通过第一丝杆支撑座（6）固定安装的第一导杆（4），所述第一丝杆滑块（8）安装在第一丝杆（5）和第一导杆（4）上并能够在第一导杆（4）的导向下由第一丝杆（5）驱动横向移动。
8.按照权利要求7所述的电动飞机无线充电系统，其特征在于：所述纵向丝杆移动机构包括固定安装在第一丝杆滑块（8）上的第二滑块底座（9）、固定安装在第二滑块底座（9）上的第二丝杆支撑座（11）、固定安装在第二丝杆支撑座（11）上的第二电机（10）、与第二电机（10）连接的第二丝杆（16）以及通过第二丝杆支撑座（11）固定安装的第二导杆（15），所述第二丝杆（16）和第二导杆（15）上安装有能够在第二导杆（15）的导向下由第二丝杆（16）驱动纵向移动的第二丝杆滑块（18），所述发射线盘底座（14）固定于第二丝杆滑块（18）上。
9.一种电动飞机的充电对位方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、电动飞机（21）开往充电位置并打开充电口露出接收线盘（20），安装在发射线盘底座（14）的激光测距传感器X1和激光测距传感器X2测量距离并返回测距数值DX1和DX2，然后判断DX1和DX2是否相等，若相等则进入下一步流程，若DX1>DX2,则第一电机（17）驱动第一丝杆（5）进行转动，第一丝杆（5）带动安装在发射线盘（12）往向X2方向移动，若DX1<DX2,则第一电机（17）驱动第一丝杆（5）进行转动，第一丝杆（5）带动发射线盘向X1方向移动，当DX1=DX2时，完成X方向的发射线盘（12）和接收线盘（20）的精确定位；
B、安装在发射线盘底座（14）的激光测距传感器Y1和激光测距传感器Y2测量距离并返回测距数值DY1和DY2，然后判断DY1和DY2是否相等，若相等则进入下一步流程，
若DY1>DY2,则第二电机（10）驱动第二丝杆（16）进行转动，第二丝杆（16）带动发射线盘（12）往向Y2方向移动，若DY1<DY2,则第二电机（10）驱动第二丝杆（16）进行转动，第二丝杆（16）带动发射线盘（12）向Y1方向移动，当DY1=DY2时，完成Y方向的发射线盘（12）和接收线盘（20）的精确定位；
C、完成对位流程后，开始充电。
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