CN210309952U - 无人机及无人机无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机及无人机无线充电装置，其中，无人机包括本体、电池模块及接收模块；电池模块及接收模块均设置于本体上，本体设置有驱动电机，电池模块与驱动电机电连接；接收模块包括接收线圈、整流模块及稳压模块；接收线圈用于与发射线圈耦合，接收线圈与整流模块的输入端连接，整流模块的输出端与稳压模块的输入端连接，稳压模块的输出端与电池模块连接，通过将接收模块设置于无人机上，只需将无人机控制在发射线圈附近，根据电磁感应原理，接收线圈将磁能转换成电能，以供电池模块充电，即可以实现无线充电功能，无需插拔充电连接器，并且无需人值守充电，降低人工成本。

Description

无人机及无人机无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及无线充电技术领域，特别是涉及无人机及无人机无线充电装置。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机技术越来越成熟，广泛应用于各个领域，例如，将无人机应用到电力巡线方面，即电力巡线无人机，可大大提高电力维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的环境下迅速完成，确保了用电安全；采用无人机进行常规输电线路巡查，可降低劳动强度，与有人直升机巡线相比，可提高巡线作业人员的安全性，并且降低了成本；且无人机巡线速度快、应急瞬速，能及时发现缺陷，及时提供信息，避免了线路事故停电，挽回了高额的停电费用损失。

但传统的电力巡线无人机，和普通无人飞行器一样，通常都是采用可反复充电的锂电池作为驱动的能量来工作，虽然目前使用的可充电锂电池的续航能力有了很大的提升，但电力巡线无人机在实际使用中仍需要频繁充电，用户需频繁的插拔充电连接器，容易造成连接器部位的端子磨损氧化从而导致充电不良，并且充电时需要有人值守充电，浪费人力物力。

实用新型内容

基于此，有必要针对无人机充电时需频繁的插拔充电连接器，容易造成连接器部位的端子磨损氧化从而导致充电不良，并且充电时需要有人值守充电，浪费人力物力的问题，提供一种无人机及无人机无线充电装置。

在其中一个实施例中，提供一种无人机，包括本体、电池模块及接收模块；所述电池模块及所述接收模块均设置于所述本体上，所述本体设置有驱动电机，所述电池模块与所述驱动电机电连接；所述接收模块包括接收线圈、整流模块及稳压模块；所述接收线圈用于与发射线圈耦合，所述接收线圈与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与所述稳压模块的输入端连接，所述稳压模块的输出端与所述电池模块连接。

在其中一个实施例中，所述接收模块还包括补偿电容C1，所述补偿电容C1的两端分别与所述接收线圈的两端连接。

在其中一个实施例中，所述接收模块还包括场效应管Q1、场效应管Q2及第一控制芯片，所述场效应管Q1的栅极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述场效应管Q1的源极用于接地，所述场效应管Q1的漏极与所述接收线圈的第一端连接，所述场效应管Q2的栅极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述场效应管Q2的源极用于接地，所述场效应管Q2的漏极与所述接收线圈的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述接收模块还包括芯片供电稳压器；所述芯片供电稳压器的输入端与所述整流模块的输出端连接，所述芯片供电稳压器的输出端与所述第一控制芯片的电源端连接。

在其中一个实施例中，所述电池模块为锂电池。

在其中一个实施例中，所述整流模块为桥式整流模块。

在其中一个实施例中，提供一种无人机无线充电装置，包括：发射模块及上述任一实施例中所述的无人机；所述发射模块包括逆变升频子模块及发射线圈，所述逆变升频子模块的输入端用于连接电源，所述逆变升频子模块的输出端与所述发射线圈连接，所述发射线圈与所述接收线圈耦合。

在其中一个实施例中，所述逆变升频子模块包括场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、第二控制芯片及第三控制芯片，所述场效应管Q3的栅极与第二控制芯片的第一输出端连接，所述场效应管Q3的源极用于连接电源，所述场效应管Q3的漏极与所述场效应管Q4的源极连接，所述场效应管Q4的漏极用于接地，所述场效应管Q4的栅极与所述第二控制芯片的第二输出端连接，所述场效应管Q5的漏极用于连接电源，所述场效应管Q5的栅极与第三控制芯片的第一输出端连接，所述场效应管Q5的源极与所述场效应管Q6的漏极连接，所述场效应管Q6的栅极与所述第三控制芯片的第二输出端连接，所述场效应管Q6的源极用于接地。

在其中一个实施例中，所述无人机无线充电装置还包括至少一个感应电容，各所述感应电容的第一端与所述发射线圈连接，各所述感应电容的第二端与所述第二控制芯片的输入端连接。

在其中一个实施例中，所述场效应管Q3、所述场效应管Q4、所述场效应管Q5及场效应管Q6均为MOS管。

上述的无人机，通过设置接收线圈，接收线圈用于接收发射线圈产生的磁能，并根据电磁感应原理，将磁能转化成对应的电能，接收线圈产生的电能通过整流模块及稳压模块后转换成稳定的直流电，从而为电池模块提供稳定的直流电，实现无线充电的效果，如此，只需将无人机控制在发射线圈附近，接收线圈将磁能转换成电能，以供电池模块充电，即可以实现无线充电功能，无需插拔充电连接器，并且无需人值守充电，降低人工成本。

附图说明

图1为一个实施例中的无人机的结构框图；

图2为一个实施例中的无人机的电路原理图；

图3为一个实施中的发射模块的电路原理图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

例如，一种无人机，包括本体、电池模块及接收模块；所述电池模块及所述接收模块均设置于所述本体上，所述本体设置有驱动电机，所述电池模块与所述驱动电机电连接，所述接收模块包括接收线圈、整流模块及稳压模块；所述接收线圈用于与发射线圈耦合，所述接收线圈与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与所述稳压模块的输入端连接，所述稳压模块的输出端与所述电池模块连接。

上述的无人机，通过设置接收线圈，接收线圈用于接收发射线圈产生的磁能，并根据电磁感应原理，将磁能转化成对应的电能，接收线圈产生的电能通过整流模块及稳压模块后转换成稳定的直流电，从而为电池模块提供稳定的直流电，实现无线充电的效果，如此，只需将无人机控制在发射线圈附近，即将无人机停靠在所述发射线圈附近，接收线圈将磁能转换成电能，以供电池模块充电，即可以实现无线充电功能，无需插拔充电连接器，并且无需人值守充电，降低人工成本。

在其中一个实施例中，请参阅图1，提供一种无人机10，包括本体、电池模块200及接收模块100；所述电池模块200及所述接收模块100均设置于所述本体上，所述本体设置有驱动电机300，所述电池模块200与所述驱动电机300电连接，所述接收模块100包括接收线圈110、整流模块120及稳压模块130；所述接收线圈110用于与发射线圈耦合，所述接收线圈110与所述整流模块120的输入端连接，所述整流模块120的输出端与所述稳压模块130的输入端连接，所述稳压模块130的输出端与所述电池模块200连接。

具体的，根据电磁感应原理，所述接收线圈接收发射线圈发射的电磁能，并将电磁能转换成电能，即将电磁能转化成交流电，发射线圈与接收线圈无需物理连接，即可以实现电能的传输，如此，用户需要对无人机充电时，只需控制无人机降落在发射线圈附近，就可以实现对无人机充电，即对无人机的电池模块充电。

具体的，所述本体上设置有驱动机翼，所述驱动电机用于驱动所述驱动机翼，驱动机翼用于无人机飞行。在一个实施例中，所述无人机为电力系统巡线无人机，所述无人机还包括摄像模块，所述摄像模块与所述电池模块连接，所述电池模块用于给摄像模块提供电能，值得一提的，电池模块作为无人机上电源来源，所述电池模块用于给无人机上所有需要用电的模块供电。

上述的无人机，通过设置接收线圈，接收线圈用于接收发射线圈产生的磁能，并根据电磁感应原理，将磁能转化成对应的电能，接收线圈产生的电能通过整流模块及稳压模块后转换成稳定的直流电，从而为电池模块提供稳定的直流电，实现无线充电的效果，如此，只需将无人机控制在发射线圈附近，接收线圈将磁能转换成电能，以供电池模块充电，即可以实现无线充电功能，无需插拔充电连接器，并且无需人值守充电，降低人工成本。

为了提高接收模块将电磁能转换成电能的效率，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述接收模块100还包括补偿电容C1，所述补偿电容C1的两端分别与所述接收线圈L1的两端连接。通过将所述补偿电容的两端分别与所述接收线圈的两端连接，即将所述接收线圈与所述补偿电容并联，从而起到并联谐振补偿作用，值得一提的，传统谐振补偿通常在接收线圈中连接电感或电阻，但由于电感体积大，占用较大空间，电阻会造成能量的损耗，本申请通过设置补偿电容，补偿电容与所述接收线圈连接，可以减少产品的体积及降低能量损耗，从而提高接收线圈将电磁能转化成电能的效率。

为了用户控制接收模块停止给电池模块充电，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述接收模块还包括场效应管Q1、场效应管Q2及第一控制芯片U2，所述场效应管Q1的栅极与所述第一控制芯片U2的输出端连接，所述场效应管Q1的源极用于接地，所述场效应管Q1的漏极与接收线圈的第一端连接，所述场效应管Q2的栅极与所述第一控制芯片U2的输出端连接，所述场效应管Q2的源极用于接地，所述场效应管Q2的漏极与所述接收线圈110的第二端连接。在一个实施例中，所述接收模块还包括电容C6及电容C10，所述场效应管Q1的漏极通过所述电容C6与所述接收线圈的第一端连接，所述场效应管Q2的漏极通过所述电容C10与所述接收线圈的第二端连接。本实施例中，所述场效应管Q1的栅极与所述第一控制芯片U2的第一输出端连接，述场效应管Q2的栅极与所述第一控制芯片U2的第二输出端连接，具体的，通过设置场效应管Q1和场效应管Q2，当用户不需要为电池模块充电时，通过控制第一控制芯片输出控制信号，以使所述场效应管Q1及场效应管Q2的漏极与源极导通，以使的接收线圈的两端接地，从而使得接收线圈的电能被吸收，以停止对电池模块的供电。在一个实施例中，所述第一控制芯片为单片机。在一个实施例中，所述第一控制芯片的型号为PWS-600-DC-48。在一个实施例中，所述接收模块还包括检测子模块，所述检测子模块与所述电池模块连接，所述检测模块还与所述第一控制芯片连接，当所述检测子模块检测到所述电池模块电充满后，发出对应的控制信号，以使第一控制模块控制场效应管Q1及场效应管Q2的源极与漏极导通，从而防止电池模块出现过充现象。

为了使所述第一控制芯片能正常工作，在其中一个实施例中，请参阅图2，所述接收模块100还包括芯片供电稳压器U3；所述芯片供电稳压器U3的输入端与所述整流模块120的输出端连接，所述芯片供电稳压器U3的输出端与所述第一控制芯片U2的电源端连接。通过设置芯片供电稳压器，使得整流模块输出的直流电经过芯片供电稳压器处理后，输出稳定的直流电，芯片供电稳压器的输出端与所述第一控制芯片的电源端连接，从而给第一控制芯片提供稳定电压，以使第一控制芯片正常工作。

在其中一个实施例中，所述电池模块为锂电池。具体的，所述电池模块为可充电的锂电池。可以理解的，锂电池的能量密度高，具有高存储能量密度，即锂电池可存储的电荷量更高，且锂电池具有使用寿命长的优点，通过设置锂电池，可以使无人机的电池模块反复充电，使用寿命更长，续航能力更久。

在其中一个实施例中，所述整流模块为桥式整流模块。

在其中一个实施例中，所述本体上设置有第一散热风扇，所述第一散热风扇与所述电池模块连接，所述第一散热风扇的出风口朝向所述整流模块。具体的，所述整流模块在工作时会产生热量，如果热量过高，会影响电池模块的充电效率及使用安全，通过设置第一散热风扇，第一散热风扇的出风口朝向所述整流模块，则在电池模块充电的过程中，第一散热风扇用于给整流模块散热，以提升无人机的使用安全。

在其中一个实施例中，请参阅图2和图3，提供一种无人机无线充电装置，包括：发射模块及上述任一实施例中所述的无人机；所述发射模块包括逆变升频子模块400及发射线圈L2，所述逆变升频子模块400的输入端用于连接电源，所述逆变升频子模块400的输出端与所述发射线圈L2连接，所述发射线圈L2与所述接收线圈110耦合。

具体的，所述电源为直流电，所述逆变升频子模块用于将所述直流电转化成高频交流电，并将高频交流电发送至发射线圈，发射线圈接收到高频交流电后，产生电磁能，接收线圈接收到电磁能后，将所述电磁能转换成电能，以实现无线充电。在一个实施例中，所述逆变升频子模块为全桥逆变升频子模块。

可以理解的，应用在电网的电力巡线无人机时，将所述发射模块设置于塔上充电站附近，形成无人机的充电站点，塔上充电站用于给发射模块提供电能，用户只需将无人机控制降落在发射模块即可以实现对无人机的充电，进一步的，可以在无人机的充电站点设置特殊标识，以便于与用户发现充电站点，并且，可以根据需求设置多个无人机的充电站点，每个站点设置发射模块，以便于电力巡线无人机充电。

一个实施例中，无人机无线充电装置，包括至少一个发射模块以及任一实施例中所述的无人机，例如，发射模块的数量为多个，且各发射模块分布设置于输电网的传输塔上。

上述的无人机，通过接收线圈用于接收发射线圈产生的磁能，并根据电磁感应原理，将磁能转化成对应的电能，接收线圈产生的电能通过整流模块及稳压模块后转换成稳定的直流电，从而为电池模块提供稳定的直流电，实现无线充电的效果，如此，只需将无人机控制在发射线圈附近，接收线圈将磁能转换成电能，以供电池模块充电，即可以实现无线充电功能，无需插拔充电连接器，并且无需人值守充电，降低人工成本。

为了使逆变升频子模块产生高频交流电，在其中一个实施例中，请参阅图3，所述逆变升频子模块400包括场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、第二控制芯片U4及第三控制芯片U5，所述场效应管Q3的栅极与第二控制芯片U4的第一输出端连接，所述场效应管Q3的源极用于连接电源，所述场效应管Q3的漏极与所述场效应管Q4的源极连接，所述场效应管Q4的漏极用于接地，所述场效应管Q4的栅极与所述第二控制芯片U4的第二输出端连接，所述场效应管Q5的漏极用于连接电源，所述场效应管Q5的栅极与第三控制芯片U5的第一输出端连接，所述场效应管Q5的源极与所述场效应管Q6的漏极连接，所述场效应管Q6的栅极与所述第三控制芯片U5的第二输出端连接，所述场效应管Q6的源极用于接地。在一个实施例中，所述场效应管Q3、所述场效应管Q4、所述场效应管Q5及场效应管Q6均为MOS管。在一个实施例中，所述第二控制芯片及第三控制芯片均为单片机。在一个实施例中，所述第二控制芯片U4及第三控制芯片的型号均为PWS-600-DC-48。

具体的，场效应管Q3及场效应管Q4形成一组开关管，场效应管Q5及场效应管Q6形成另一组开关管，第二控制芯片及第三控制芯片输出高频PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，以使两组开关管交替工作，从而输出高频方波，通过将两组开关管并联设置，可以增大输出功率，使得输入电路具有更大的耐流值，以使逆变升频子模块输出高频交流电。

为了减少电能损耗，在其中一个实施例中，所述无人机无线充电装置还包括至少一个感应电容，各所述感应电容的第一端与所述发射线圈连接，各所述感应电容的第二端与所述第二控制芯片的输入端连接。例如，请参阅图3，例如所述感应电容的数量有四个，分别为电容C2、电容C3、电容C4及电容C5，所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4及所述电容C5相互并联设置，电容C2、电容C3、电容C4及电容C5并联形成电容电路，电容电路的的第一端与所述发射线圈连接，电容电路的的第二端与所述第二控制芯片U4连接，通过设置感应电容，感应电容可以感应线圈的电容值是否发生变化，即所述无人机是否降落在无人机的充电站点，以控制逆变升频子模块是否工作，即控制是否给发射线圈供电，从而减少无人机无线充电装置未对无人机充电时的电能损耗。

为了便于用户快速找到无人机充电站点，在其中一个实施例中，所述无人机无线充电装置还包括第一GPS(Global Positioning System，全球定位系统)定位模块及第二GPS定位模块，所述第一GPS定位模块设置于所述本体上，所述第二GPS定位模块设置于所述发射模块上，即所述第二GPS定位模块设置于无人机的无线充电站点上，通过设置第一GPS定位模块设置于所述本体上，及第二GPS定位模块设置于所述发射模块上，则用户需要对无人机进行充电时，通过GPS定位，从而可以得知无人机及无线充电站点的位置，从而便于用户快速找到无人机充电站点，以为无人机充电。

在其中一个实施例中，所述无人机无线充电装置还包括第二散热风扇，所述第二散热风扇的出风口朝向逆变升频子模块，具体的，所述逆变升频子模块在工作时会产生热量，如果热量过高，会使无线充电装置存在安全隐患，通过设置第二散热风扇，第二散热风扇的出风口朝向所述逆变升频子模块，以对逆变升频子模块散热，从而提高的无线充电装置的安全性能。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无人机，其特征在于，包括本体、电池模块及接收模块；

所述电池模块及所述接收模块均设置于所述本体上，所述本体设置有驱动电机，所述电池模块与所述驱动电机电连接；

所述接收模块包括接收线圈、整流模块及稳压模块；所述接收线圈用于与发射线圈耦合，所述接收线圈与所述整流模块的输入端连接，所述整流模块的输出端与所述稳压模块的输入端连接，所述稳压模块的输出端与所述电池模块连接。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述接收模块还包括补偿电容C1，所述补偿电容C1的两端分别与所述接收线圈的两端连接。

3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述接收模块还包括场效应管Q1、场效应管Q2及第一控制芯片，所述场效应管Q1的栅极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述场效应管Q1的源极用于接地，所述场效应管Q1的漏极与所述接收线圈的第一端连接，所述场效应管Q2的栅极与所述第一控制芯片的输出端连接，所述场效应管Q2的源极用于接地，所述场效应管Q2的漏极与所述接收线圈的第二端连接。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述接收模块还包括芯片供电稳压器；

所述芯片供电稳压器的输入端与所述整流模块的输出端连接，所述芯片供电稳压器的输出端与所述第一控制芯片的电源端连接。

5.根据权利要求1至4任一项中所述的无人机，其特征在于，所述电池模块为锂电池。

6.根据权利要求1至4任一项中所述的无人机，其特征在于，所述整流模块为桥式整流模块。

7.一种无人机无线充电装置，其特征在于，包括：发射模块及如权利要求1至6任一项中所述的无人机；

所述发射模块包括逆变升频子模块及发射线圈，所述逆变升频子模块的输入端用于连接电源，所述逆变升频子模块的输出端与所述发射线圈连接，所述发射线圈与所述接收线圈耦合。

8.根据权利要求7所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述逆变升频子模块包括场效应管Q3、场效应管Q4、场效应管Q5、场效应管Q6、第二控制芯片及第三控制芯片，所述场效应管Q3的栅极与第二控制芯片的第一输出端连接，所述场效应管Q3的源极用于连接电源，所述场效应管Q3的漏极与所述场效应管Q4的源极连接，所述场效应管Q4的漏极用于接地，所述场效应管Q4的栅极与所述第二控制芯片的第二输出端连接，所述场效应管Q5的漏极用于连接电源，所述场效应管Q5的栅极与第三控制芯片的第一输出端连接，所述场效应管Q5的源极与所述场效应管Q6的漏极连接，所述场效应管Q6的栅极与所述第三控制芯片的第二输出端连接，所述场效应管Q6的源极用于接地。

9.根据权利要求8所述的无人机无线充电装置，其特征在于，还包括至少一个感应电容，各所述感应电容的第一端与所述发射线圈连接，各所述感应电容的第二端与所述第二控制芯片的输入端连接。

10.根据权利要求8所述的无人机无线充电装置，其特征在于，所述场效应管Q3、所述场效应管Q4、所述场效应管Q5及所述场效应管Q6均为MOS管。

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