CN207410099U - 一种风光电互补的无人机无线充电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风光电互补的无人机无线充电系统。其包括充电基站和无人机，充电基站包括风力发电机、风能控制器、太阳能电池方阵、太阳能控制器、市电、市电互补控制器、控制电源、蓄电池组和能量发射装置；无人机包含能量接收装置、电池、电池检测模块、控制器、导航系统和无线通信模块，能量接收装置接收能量发射装置的信号，能量接收装置与电池连接，电池与电池检测模块连接，电池检测模块与控制器连接，控制器与导航系统连接，控制器与无线通信模块连接。本实用新型充分利用风能、太阳能和市电互补的优势，将无线电能传输技术与无人机充电技术相结合，使无人机不须停飞即可获取电能为自身充电，提高无人机续航能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于电池组的充电或用于由电池组向负载供电的装置，尤其是一种风光电互补的无人机无线充电系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，无人机目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等等的领域的应用，大大拓展了无人机本身的用途。
目前，普通的无人机的充电基本上是人工充电或者是建立充电基站，无人机需落入充电基站内才能充电，也就是说只有当无人机停飞后才能进行充电，导致了无人机飞行时间短暂，无人机的续航能力受到蓄电池性能的制约以及传统的直接接触式充电方法可靠性差、灵活性低和操作繁琐的问题。
发明内容
为了克服现有无人机只有停飞后才能充电的不足，本实用新型之目的在于提供一种操作简单、使用方便的风光点互补的无人机无线充电系统，
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种风光电互补的无人机无线充电系统，包括充电基站和无人机，所述充电基站包括风力发电机、风能控制器、太阳能电池方阵、太阳能控制器、市电、市电互补控制器、控制电源、蓄电池组和能量发射装置，所述风力发电机与风能控制器连接，所述太阳能电池方阵与太阳能控制器连接，所述市电与市电互补控制器连接，所述市电互补控制器与控制电源连接，所述风能控制器、太阳能控制器和控制电源均与蓄电池组连接，所述蓄电池组与能量发射装置连接；
所述无人机包含能量接收装置、电池、电池检测模块、控制器、导航系统和无线通信模块，所述能量接收装置接收能量发射装置的信号，所述能量接收装置与电池连接，所述电池与电池检测模块连接，所述电池检测模块与控制器连接，所述控制器与导航系统连接，所述控制器与无线通信模块连接。
优选地，所述充电基站至少为一个。
优选地，所述电能发射装置和电能接收装置采用电磁感应式无线电能传输。
优选地，所述电能发射装置包括第一功率变换器，所述电能接收装置包括第二功率变换器，通过耦合机构把电能由第一功率变换器无线传输至第二功率变换器。
优选地，所述耦合机构包括发射线圈、第一共振线圈、第二共振线圈和接收线圈。
优选地，所述电池采用锂聚合物电池。
优选地，所述控制器采用型号为CC2530的芯片。
优选地，所述电池检测模块包括电阻R1、电阻R2、型号为CD4052的芯片U1和型号为ADC0832的AD转换器U2，其中，所述电阻R1的一端与电池的正极、芯片U1的3引脚、芯片U1的5引脚连接，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端、芯片U1的16引脚连接，所述电阻R2的另一端与电池的负极、芯片U1的15引脚连接，所述芯片U1的7引脚、8引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的14引脚、13引脚连接，所述芯片U1的1引脚接电源VCC，所述芯片U1的4引脚、14引脚分别对应与AD转换器U2的3引脚、2引脚连接，所述AD转换器U2的1引脚、7引脚、5引脚、6引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的19引脚、18引脚、17引脚、16引脚连接，所述AD转换器U2的4引脚接地GND，所述AD转换器U2的8引脚接电源VCC。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本实用新型基于无线电能传输模式的无人机悬停无线充电技术，充分利用风能、太阳能和市电互补的优势，将无线电能传输技术与无人机充电技术相结合，使无人机可以获取电能为自身充电，提高了无人机的续航能力，也无需人为更换电池，提高了无人机的可靠性和灵活性，只需电池检测模块检测电池剩余电量，并由导航系统导航无人机飞入充电基站，操作简单，使用方便。
附图说明
下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的能量发射装置、耦合机构与能量接收装置的工作原理框图；
图3为本实用新型的电池检测模块的电路连接图。
图中标记：1.风能发电机，2.风能控制器，3.太阳能电池方阵，4.太阳能控制器，5.市电，6.市电互补控制器，7.控制电源，8.蓄电池组，9.电能发射装置，10.电能接收装置，11.电池，12.电池检测模块，13.控制器，14.导航系统，15.无线通信模块，16.第一功率变换器，17.第二功率变换器，18.耦合机构，19.发射端，20.第一共振线圈，21.第二共振线圈，22.接收线圈。
具体实施方式
在图1中，一种风光电互补的无人机无线充电系统，包括充电基站和无人机，其中，充电基站至少为一个。充电基站包括风力发电机1、风能控制器2、太阳能电池方阵3、太阳能控制器4、市电5、市电互补控制器6、控制电源7、蓄电池组8和能量发射装置9，风力发电机1与风能控制器2连接，太阳能电池方阵3与太阳能控制器4连接，市电5与市电互补控制器6连接，市电互补控制器6与控制电源7连接，风能控制器2、太阳能控制器4和控制电源7均与蓄电池组8连接，可实现风光电的互补发电，蓄电池组8与能量发射装置9连接。
在图1中，无人机包含能量接收装置10、电池11、电池检测模块12、控制器13、导航系统14和无线通信模块15，能量接收装置10接收能量发射装置9的信号，能量接收装置10与电池11连接，电池11与电池检测模块12连接，电池检测模块12检测电池11的剩余电量，并将电池11的剩余电量的信息上传至控制器13，控制器13判断电池11是否需要充电，当需要充当时，控制器13发送指令至导航系统14中，导航系统14定位离该无人机最近的充电基站，并通过无线通信模块15发送信息至充电基站，采用电磁感应式无线电能传输方式进行无线充电。
需要进一步说明的是，本实施例中，风能控制器2是为风能发电的智能控制器，能够高效率地转化风力发电机所发出的电能对蓄电池组8进行充电。太阳能控制器4是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵3对蓄电池组8充电的自动控制设备。市电互补控制器6在蓄电池组8的电压达到下限电压时，自动切换到市电供电，保护蓄电池组8。
本实施例中，电池11采用锂聚合物电池，控制器13采用型号为CC2530的芯片。
在图2中，给出了本实用新型电能发射装置9与电能接收装置10之间电能转换的工作原理图。
如图2所示，本实施例中，电能发射装置9包括第一功率变换器16，电能接收装置10包括第二功率变换器17，通过耦合机构18把电能由第一功率变换器16无线传输至第二功率变换器17。而耦合机构18包括发射线圈19、第一共振线圈20、第二共振线圈21和接收线圈22。耦合机构18的发射线圈19首先通过第一功率变换器16将蓄电池组8转换成高频交流电，该高频交流电经谐振补偿网络在发射线圈19周围产生高频交变高频感应电压，接收线圈22会拾取到部分高频交变磁场并产生高频感应电压，第二功率变换器17对该高频交流电压进行转换调节，即为电池11充电。
为了更清楚地说明，电池检测模块12是如何检测电池11的剩余电量的，给出图3的电池检测模块12的电路连接图，电池检测模块12包括电阻R1、电阻R2、型号为CD4052的芯片U1和型号为ADC0832的AD转换器U2，其中，电阻R1的一端与电池的正极、芯片U1的3引脚、芯片U1的5引脚连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、芯片U1的16引脚连接，电阻R2的另一端与电池的负极、芯片U1的15引脚连接，芯片U1的7引脚、8引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的14引脚、13引脚连接，芯片U1的1引脚接电源VCC，芯片U1的4引脚、14引脚分别对应与AD转换器U2的3引脚、2引脚连接， AD转换器U2的1引脚、7引脚、5引脚、6引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的19引脚、18引脚、17引脚、16引脚连接， AD转换器U2的4引脚接地GND，AD转换器U2的8引脚接电源VCC。
进一步说明的是，电阻R2为无人机负载，电阻R1位电压采样电阻，型号为CD4052的芯片U1为一个差分4通道数字控制模拟开关，由对型号为CD4052的芯片U1的7引脚、8引脚和11引脚的控制来选择输入X1通道还是Y1通道，通过多路模拟开关对电池11的初始电压及无人机运作中，采样电阻R1的电压进行切换采集，即可实时监控电池11的剩余电量。
本实施例基于无线电能传输模式的无人机悬停无线充电技术，充分利用风能、太阳能和市电互补的优势，将无线电能传输技术与无人机充电技术相结合，使无人机可以获取电能为自身充电，提高了无人机的续航能力，也无需人为更换电池，提高了无人机的可靠性和灵活性，只需电池检测模块检测电池剩余电量，并由导航系统导航无人机飞入充电基站，操作简单。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种风光电互补的无人机无线充电系统，包括充电基站和无人机，其特征在于：所述充电基站包括风力发电机、风能控制器、太阳能电池方阵、太阳能控制器、市电、市电互补控制器、控制电源、蓄电池组和能量发射装置，所述风力发电机与风能控制器连接，所述太阳能电池方阵与太阳能控制器连接，所述市电与市电互补控制器连接，所述市电互补控制器与控制电源连接，所述风能控制器、太阳能控制器和控制电源均与蓄电池组连接，所述蓄电池组与能量发射装置连接；
所述无人机包含能量接收装置、电池、电池检测模块、控制器、导航系统和无线通信模块，所述能量接收装置接收能量发射装置的信号，所述能量接收装置与电池连接，所述电池与电池检测模块连接，所述电池检测模块与控制器连接，所述控制器与导航系统连接，所述控制器与无线通信模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于：所述充电基站至少为一个。
3.根据权利要求1或2所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述能量发射装置和能量接收装置采用电磁感应式无线电能传输。
4.根据权利要求3所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述能量发射装置包括第一功率变换器，所述能量接收装置包括第二功率变换器，通过耦合机构把电能由第一功率变换器无线传输至第二功率变换器。
5.根据权利要求4所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述耦合机构包括发射线圈、第一共振线圈、第二共振线圈和接收线圈。
6.根据权利要求1所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述电池采用锂聚合物电池。
7.根据权利要求1所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述控制器采用型号为CC2530的芯片。
8.根据权利要求7所述的一种风光电互补的无人机无线充电系统，其特征在于，所述电池检测模块包括电阻R1、电阻R2、型号为CD4052的芯片U1和型号为ADC0832的AD转换器U2，其中，所述电阻R1的一端与电池的正极、芯片U1的3引脚、芯片U1的5引脚连接，所述电阻R1的另一端与电阻R2的一端、芯片U1的16引脚连接，所述电阻R2的另一端与电池的负极、芯片U1的15引脚连接，所述芯片U1的7引脚、8引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的14引脚、13引脚连接，所述芯片U1的1引脚接电源VCC，所述芯片U1的4引脚、14引脚分别对应与AD转换器U2的3引脚、2引脚连接，所述AD转换器U2的1引脚、7引脚、5引脚、6引脚分别对应与型号为CC2530的芯片的19引脚、18引脚、17引脚、16引脚连接，所述AD转换器U2的4引脚接地GND，所述AD转换器U2的8引脚接电源VCC。
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| RU221352U1 (ru) * | 2023-07-06 | 2023-11-01 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Беспилотный летательный аппарат с возможностью пополнения электроэнергии в полете |
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