一种无人机无线充电系统及其充电控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机无线充电系统及其充电控制方法，该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。本发明专利技术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。

Unmanned aerial vehicle wireless charging system and charging control method thereof

The invention discloses a wireless charging system for unmanned aerial vehicles and a charging control method thereof. The wireless charging system of the unmanned aerial vehicle consists of an unmanned terminal and a charging platform. By the end of the charging platform of power transmitting module, a first communication module and a first control module, unmanned terminal battery, power receiving module, a second communication module, second control module and battery management module; battery management module for real-time monitoring of UAV acquisition battery, battery parameters, and sent to the second transmission control module; second the control module and the charging system working mode according to the parameters of the battery judgment, through the second communication module and the first communication module transmits a control signal to the first control module; charging system according to the control signal selection mode, through the power transmitting module and receiving module of power battery for uav. According to the UAV battery parameters, the invention can select different working modes according to different situations, reduce the energy loss and improve the charging efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机无线充电系统及其充电控制方法
本专利技术涉及无线充电的
，尤其是指一种无人机无线充电系统及其充电控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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及其充电控制方法，可以提高无人机的续航能力，同时通过合理的控制方法降低无线充电系统的损耗，提高能量利用率。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：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。上述无人机无线充电系统的充电控制方法，包括以下步骤：1)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，所述第一通信模块与第二通信模块进入无线连接模式；2)实时获取无人机电池电气参数：所述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；3)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；4)循环步骤2)、3)过程，即实时检测电量和根据电池电气参数确定不同的工作模式为循环过程，直至无人机与充电平台断开连接。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：本专利技术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，本专利技术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是本专利技术无人机无线充电系统的电路示意图。图2是本专利技术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专利技术作进一步说明。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，第二控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪慎，刘雨铮，肖文勋，蒋宗祺，刘泽扬，刘达贤，王润鹏，周宇，欧抒昱，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44