CN207028894U - 一种无人机无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机无线充电系统，由无人机端和充电平台端组成。充电平台端由电能发射模块、第一通信模块和第一控制模块组成，无人机端由电池、电能接收模块、第二通信模块、第二控制模块和电池管理模块组成；电池管理模块实时监测无人机电池，获取电池参数，并传输送至第二控制模块；第二控制模块根据电池参数判断并选择充电系统的工作方式，通过第二通信模块与第一通信模块传送控制信号至第一控制模块；充电系统根据控制信号选择工作方式，通过电能发射模块和电能接收模块给无人机电池进行充电。本实用新型可以根据无人机电池参数针对不同情况选择不同的工作方式，减小能量损耗，提高充电效率。

Description

一种无人机无线充电系统

技术领域

本实用新型涉及无线充电的技术领域，尤其是指一种无人机无线充电系统。

背景技术

无人机本身便具有携带方便、操作简单、反应迅速、载荷丰富、任务用途广泛等特点。但是由于蓄电池容量和传统充电技术的限制，无人机面临着续航能力低下、飞行时间过短的问题。而无线电能传输技术可以很好地解决无人机的续航能力问题，可是无线电能传输技术相比起有线充电效率有所下降，能量损耗较多。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种安全可靠的无人机无线充电系统，可以提高无人机的续航能力，降低损耗，提高能量利用率。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种无人机无线充电系统，包括：

充电平台端，由电能发射模块、第一通信模块和第一控制模块组成；

无人机端，由电池、电能接收模块、第二通信模块、第二控制模块和电池管理模块组成；

其中，所述电池管理模块与电池连接，该电池管理模块通过电流采样电路和电压采样电路实时获取电池电气参数，所述电池电气参数包括电池电压和充电电流；所述第二控制模块分别与电能接收模块、第二通信模块、电池管理模块连接，该第二控制模块将获取的电池电气参数与设定的阈值相判断，选择发送不同的控制信号，控制所述电能接收模块选择不同的工作模式；所述第二通信模块与第一通信模块建立无线连接，将所述控制信号发送至第一通信模块；所述第一控制模块分别与电能发射模块、第一通信模块连接，该第一控制模块通过第一通信模块接收并解码所述控制信号，控制所述电能发射模块选择不同的工作模式；所述电能发射模块和电能接收模块按照无线电能传输的原理，建立电磁关系，根据不同工作模式，电能由电能发射模块传输到电能接收模块。

所述不同工作模式包括保护模式、充电模式和闭锁模式三种；所述保护模式包括过流保护和过压保护，共2种保护模式；所述充电模式包括分段式充电和快充，共2种充电模式；所述闭锁模式包括电量饱和闭锁和通信中断闭锁，共2种闭锁模式。

所述电流采样电路采用采样电阻及运放和差分结构，将所述采样电阻上的电流放大至所需倍数，使其与充电电流相等。

所述电压采样电路采用采样电阻及运放和差分结构，将所述采样电阻上的电压放大至所需倍数，使其与电池电压相等。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：

本实用新型的无人机无线充电系统利用电池管理模块实时获取无人机电池电气参数，通过第一通信模块和第二通信模块建立无线通信连接，利用第一控制模块和第二控制模块控制电能发射模块和电能接收模块选择不同的工作模式。因此，本实用新型能根据不同情况选择合适的充电模式，有效减小无线充电过程中的能量损失，提高无线电能传输的效率，增强无人机的续航能力。

附图说明

图1是本实用新型无人机无线充电系统的电路示意图。

图2是本实用新型无人机无线充电系统的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图1所示，本实施例所述的无人机无线充电系统，包括：

充电平台端100，由第一通信模块101、第一控制模块102和电能发射模块103组成；

无人机端200，由第二通信模块201、第二控制模块202、电能接收模块203、电池管理模块204和无人机电池205组成；

其中，所述电池管理模块204与无人机电池205连接，该电池管理模块204包括有电流采样电路2041和电压采样电路2042,通过电流采样电路2041和电压采样电路2042实时获取电池电气参数，所述电池电气参数包括电池电压和充电电流；所述第二控制模块202分别与电能接收模块203、第二通信模块201、电池管理模块204连接，该第二控制模块202将获取的电池电气参数与设定的阈值相判断(所述设定的阈值与电池容量大小有关)，选择发送不同的控制信号，控制所述电能接收模块203选择不同的工作模式，使无人机电池205开始充电或停止充电；所述第二通信模块201与第一通信模块101建立无线连接(包括但不限于WIFI、蓝牙和Zigbee等常见无线连接方式)，将所述控制信号发送至第一通信模块101；所述第一控制模块102分别与电能发射模块103、第一通信模块101连接，该第一控制模块102通过第一通信模块101接收并解码所述控制信号，控制所述电能发射模块103选择不同的工作模式；所述电能发射模块103和电能接收模块203按照无线电能传输的原理(包括但不限于磁耦合式无线电能传输、电磁感应式无线电能传输、电场耦合式无线电能传输、电磁辐射式无线电能传输和机械波耦合式无线电能传输等常用无线电能传输的原理)，建立某种电磁关系，根据不同工作模式，电能由电能发射模块103传输到电能接收模块203。

所述电流采样电路2041通过采样电阻及运放和差分等结构，将所述采样电阻上的电流放大至合适的倍数，使其与所述充电电流相等。

所述电压采样电路2042通过采样电阻及运放和差分等结构，将所述采样电阻上的电压放大至合适的倍数，使其与所述电池电压相等。

所述不同工作模式包括保护模式、充电模式和闭锁模式三种。所述保护模式包括过流保护和过压保护，共2种充电模式；当电池管理模块204检测无人机电池205的充电电压或充电电流超过设定的安全阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203关断，使无人机电池205停止充电，保护电路，而第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103关断，停止传输电能，保护电路。所述充电模式包括分段式充电和快充，共2种充电模式；当电池管理模块204检测无人机电池205剩余电量较多，高于设定阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入分段式充电模式，给电池进行充电，第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103进入分段式充电模式，给电池进行充电；当电池管理模块204检测无人机电池205剩余电量较少，低于设定阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入快充模式，给电池进行快速充电，缩短所需充电时间，第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103进入快充模式，给电池进行快速充电，缩短所需充电时间。所述闭锁模式包括电量饱和闭锁和通信中断闭锁，共2种闭锁模式；当电池管理模块204检测无人机电池205充满电后，第二控制模块202控制电能接收模块203进入电量饱和闭锁模式，关断电能接收模块203，使电池停止充电，第一控制模块102接收控制信号，控制电能接收模块103进入电量饱和闭锁模式，关断电能发射模块103，停止传输电能；当无人机飞离充电平台，第一通信模块101与第二通信模块201随距离限制自动断开无线连接时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入通信中断闭锁模式，关断电能接收模块203，使电池停止充电，第一控制模块102控制电能发射模块103进入通信中断闭锁模式，关断电能发射模块103，停止传输电能。

参见图2所示，本实施例上述的无人机无线充电系统的充电控制方法，包括以下步骤：

S1、无人机与充电平台进行识别并连接：所述无人机识别充电平台并降落，充电平台检测无人机距离，若该距离小于或等于预设的距离，则无人机与充电平台建立连接，所述第一通信模块101与第二通信模块201进入无线连接模式。

S2、实时获取无人机电池电气参数：所述电池管理模块204通过电流采样电路2041和电压采样电路2042实时获取电池电气参数，所述电池电气参数包括电池电压和充电电流。

S3、根据所述电池电气参数确定不同的工作模式，对电池进行充电：所述第二控制模块202将获取的电池电气参数与设定的阈值相判断，选择发送不同的控制信号，控制所述电能接收模块选择不同的工作模式，所述第二通信模块201与第一通信模块101建立无线连接，将所述控制信号发送至第一通信模块101，所述第一控制模块102通过第一通信模块101接收并解码所述控制信号，控制所述电能发射模块103选择不同的工作模式。

其中，所述不同工作模式包括保护模式、充电模式和闭锁模式三种。所述保护模式包括过流保护和过压保护，共2种充电模式；当电池管理模块204检测无人机电池205的充电电压或充电电流超过设定的安全阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203关断，使无人机电池205停止充电，保护电路，而第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103关断，停止传输电能，保护电路。所述充电模式包括分段式充电和快充，共2种充电模式；当电池管理模块204检测无人机电池205剩余电量较多，高于设定阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入分段式充电模式，给电池进行充电，第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103进入分段式充电模式，给电池进行充电；当电池管理模块204检测无人机电池205剩余电量较少，低于设定阈值时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入快充模式，给电池进行快速充电，缩短所需充电时间，第一控制模块102接收控制信号，控制电能发射模块103进入快充模式，给电池进行快速充电，缩短所需充电时间。所述闭锁模式包括电量饱和闭锁和通信中断闭锁，共2种闭锁模式；当电池管理模块204检测无人机电池205充满电后，第二控制模块202控制电能接收模块203进入电量饱和闭锁模式，关断电能接收模块203，使电池停止充电，第一控制模块102接收控制信号，控制电能接收模块103进入电量饱和闭锁模式，关断电能发射模块103，停止传输电能；当无人机飞离充电平台，第一通信模块101与第二通信模块201随距离限制自动断开无线连接时，第二控制模块202控制电能接收模块203进入通信中断闭锁模式，关断电能接收模块203，使电池停止充电，第一控制模块102控制电能发射模块103进入通信中断闭锁模式，关断电能发射模块103，停止传输电能。

S4、循环S2、S3过程，直至无人机与充电平台断开连接，具体情况如下：

S2和S3为循环过程，第一控制模块102和第二控制模块202根据无人机电池205的实时电气参数，不断调整电能发射模块103和电能接收模块203进入合适的工作模式，使整个无人机无线充电系统的效率达到最大值。

当电能发射模块103和电能接收模块203进入通信中断闭锁模式时，此时无人机已由于距离原因与充电平台断开连接，因此系统跳过循环过程，进入下面S5。

S5、无人机与充电平台断开连接，无人机无线充电系统停止工作。

以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无人机无线充电系统，其特征在于，包括：

充电平台端，由电能发射模块、第一通信模块和第一控制模块组成；

无人机端，由电池、电能接收模块、第二通信模块、第二控制模块和电池管理模块组成；

其中，所述电池管理模块与电池连接，该电池管理模块通过电流采样电路和电压采样电路实时获取电池电气参数，所述电池电气参数包括电池电压和充电电流；所述第二控制模块分别与电能接收模块、第二通信模块、电池管理模块连接，该第二控制模块将获取的电池电气参数与设定的阈值相判断，选择发送不同的控制信号，控制所述电能接收模块选择不同的工作模式；所述第二通信模块与第一通信模块建立无线连接，将所述控制信号发送至第一通信模块；所述第一控制模块分别与电能发射模块、第一通信模块连接，该第一控制模块通过第一通信模块接收并解码所述控制信号，控制所述电能发射模块选择不同的工作模式；所述电能发射模块和电能接收模块按照无线电能传输的原理，建立电磁关系，根据不同工作模式，电能由电能发射模块传输到电能接收模块。

2.根据权利要求1所述的一种无人机无线充电系统，其特征在于：所述不同工作模式包括保护模式、充电模式和闭锁模式三种；所述保护模式包括过流保护和过压保护，共2种保护模式；所述充电模式包括分段式充电和快充，共2种充电模式；所述闭锁模式包括电量饱和闭锁和通信中断闭锁，共2种闭锁模式。

3.根据权利要求1所述的一种无人机无线充电系统，其特征在于：所述电流采样电路采用采样电阻及运放和差分结构，将所述采样电阻上的电流放大至所需倍数，使其与充电电流相等。

4.根据权利要求1所述的一种无人机无线充电系统，其特征在于：所述电压采样电路采用采样电阻及运放和差分结构，将所述采样电阻上的电压放大至所需倍数，使其与电池电压相等。