无人机无线充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机无线充电系统，包括无人机和充电平台，在无人机上安装有无线充电的接收模组，充电平台具有承载无人机的承载面，在承载面上安装有无线充电的发射模组；接收模组包括：接收端极板、接收端控制电路、接收端通信器和电池组；发射模组包括：发射端极板、发射端控制电路和发射端通信器；在无线充电过程中，接收端极板和发射端极板处于形成电容的工作范围内。接收端极板制作的制作简易，而且重量轻，无人机停泊在充电平台上，极板之间的间隙很小，对周围环境的电磁干扰很小，当接收端极板与发射端极板之间或周围存在金属导体时，也不会因为导体产生涡流效应而引起损耗和发热，非常适合无人机的充电应用。

【技术实现步骤摘要】
无人机无线充电系统
本专利技术涉及无线充电领域，尤其涉及无人机无线充电系统。
技术介绍
无线能量传输目前常用的分为两种方式——基于磁场耦合的方式，以及基于电场耦合的方式。其中磁场耦合方式已经在消费电子、AGV机器人(AutomatedGuidedVehicle)和电动汽车等领域得到了广泛应用和关注。磁场耦合所采用的耦合机构一般由利兹线圈、铁氧体、屏蔽层等多层结构组成，存在成本高、重量重等问题，磁场耦合方式在无线传输的过程中也会产生一些磁场泄露和电磁干扰，在传输空间中如有金属异物不能被识别时，会因为涡流效应导致异物温度升高，甚至可能会点燃易燃物而引起火灾，在无人机充电等无人值守场合仍存在着一些安全隐患问题需要克服。
技术实现思路
本专利技术提供一种无人机无线充电系统，具有低成本、低重量的优势，同时能够降低金属异物带来的安全隐患。本专利技术的无人机无线充电系统，包括无人机和充电平台，在所述无人机上安装有无线充电的接收模组，所述充电平台具有承载所述无人机的承载面，在所述承载面上安装有无线充电的发射模组；所述接收模组包括：接收端极板、接收端控制电路、接收端通信器和电池组；所述发射模组包括：发射端极板、发射端控制电路和发射端通信器；在无线充电过程中，所述接收端极板和所述发射端极板处于工作范围内，所述工作范围是指所述接收端极板和所述发射端极板能够形成电容的范围。优选的，所述承载面覆盖所述发射端极板，且至少在所述发射端极板所在区域内的所述承载面为绝缘电介质层。优选的，所述接收端极板设置在所述无人机的着陆架底部，朝向所述充电平台的方向设置；所述接收端极板外覆盖有绝缘电介质层。优选的，接收端极板和所述发射端极板均呈圆筒形，其中一个套设在另一个之中，且靠内的圆筒形的外壁与靠外的圆筒形的内壁之间有间隔。优选的，接收端极板和所述发射端极板均由多块极板阵列组成。优选的，接收端极板分为两部分，分别是第一中心部，和环绕所述第一中心部设置的第一外环部；发射端极板分为两部分，分别是第二中心部，和环绕所述第二中心部设置的第二外环部；在无线充电过程中，所述第一中心部和所述第二中心部处于形成电容的工作范围内；所述第一外环部和所述第二外环部处于形成电容的工作范围内。所述接收端控制电路包括：接收端补偿电路、接收端整流电路、接收端滤波电路和接收端控制器。优选的，所述发射端控制电路包括:发射端补偿电路、发射端逆变电路和发射端控制器；所述发射端控制电路与供电电源连通。优选的，所述发射端控制电路还包括:发射端整流电路和发射端滤波电路。优选的，发射端极板具有多组，并且通过控制开关有选择地使至少一组所述发射端极板工作。本专利技术无人机无线充电系统工作时，接收端极板制作的制作简易，而而且重量轻，其形状也不受限制，不会使无人机更多地增加额外的载荷负担，其整体的成本与磁耦合线圈相比也是非常小的量级。无人机停泊在充电平台上，极板之间的间隙很小，无线充电时绝大部分的交变电场分布于极板之间，对周围环境的电磁干扰很小。特别是当接收端极板与发射端极板之间或周围存在金属导体时，也不会因为导体产生涡流效应而引起损耗和发热，非常适合无人机的充电应用。附图说明图1为本专利技术无人机无线充电系统的整体结构示意图。图2为本专利技术无人机无线充电系统中接收模组和发射模组的示意图。图3为本专利技术无人机无线充电系统中接收端极板和发射端极板一种实施例示意图。图4为本专利技术无人机无线充电系统中接收端极板和发射端极板另一种实施例示意图。图5为本专利技术无人机无线充电系统中控制开关的示意图。图6为本专利技术无人机无线充电系统中无人机侧部分电路结构。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术的无人机无线充电系统，包括无人机4和充电平台3两部分。充电平台3一方面能够为无人提供无线充电，同时还能作为无人机4的停放平台。下面主要针对无线充电进行说明。需要注意，既然是无线充电系统，那么显然需要无人机4和充电平台3两个部分都需要支持无线充电功能。参见图1，在无人机4上安装有无线充电的接收模组1，对应的，在承载平台上应该具有无线充电的发射模组2，具体的，因为充电平台3还有承载无人机4的功能，因此，充电平台3上具有承载面31，以支承无人机4用，将无线充电的发射模组2安装在承载面31上就更易于无线充电的工作。结合,图1和图2，接收模组1，其包括接收端极板11、接收端控制电路12、接收端通信器13和电池组14。发射模组2包括发射端极板21、发射端控制电路22和发射端通信器23。在一些优选实施例中，接收端控制电路12包括：接收端补偿电路、接收端整流电路、接收端滤波电路和接收端控制器。发射端控制电路22包括:发射端补偿电路、发射端逆变电路和发射端控制器；发射端控制电路22与供电电源连通。需要注意的是，接收端补偿电路和发射端补偿电路可以同时设置，也可以只设置一个。一般来说，双端补偿比较常见(双端补偿即同时设置接收端补偿电路和发射端补偿电路)，因为可以获得更好的传输特性。但是，只设置接收端补偿电路或者只设置发射端补偿电路同样可以用于本申请。也就是说，射模组2和接收模组1至少一侧包含补偿电路即可。下文为了方便说明，将接收端补偿电路和发射端补偿电路统称为补偿电路。接收端极板11和发射端极板21构成了无线充电时的两个基本器件，需要充电时，二者需要处于合适的工作范围，该工作范围中，接收端极板11和发射端极板21可以形成电容，并以电容的特性，实现电能的无线传递。该工作范围的具体数值，需要根据接收端极板11和发射端极板21的材料、尺寸等特性差异化设置，一般可以满足无人机4停放到充电平台3时，能够满足工作距离即可。一般的，充电平台3的承载面31覆盖发射端极板21，也就是一般不会使发射端极板21直接暴露在外，且至少在发射端极板21所在区域内的承载面31为绝缘电介质层。即，至少在发射端极板21上覆盖有电介质层，可以是承载平台本身，也可可以是额外设置的电介质层。接收端极板11设置在无人机4上，并且是朝向充电平台3方向设置的，其设置的初衷就是为了能够和发射端极板21在工作范围内形成电容，保证无线充电工作的进行。优选的，该接收端极板11设置在着陆架41底部，朝向充电平台3的方向设置。当然，接收端极板11直接设置在无人机4本体的底部也可以的，只要不影响和发射端极板21的形成电容即可。同时，接收端极板11外覆盖有绝缘的电介质层。在接收端极板11和发射端极板21之间的电介质层可有效增大耦合电容值，并保持接收端极板11和发射端极板21之间的良好绝缘，提高系统电能传递的能力。作为一种实施例，可以将电介质层可以直接粘接或涂覆在接收端极板11和发射端极板21相面对的一面上。电介质层可以为：玻璃、陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机无线充电系统，包括无人机(4)和充电平台(3)，其特征在于，/n在所述无人机(4)上安装有无线充电的接收模组(1)，所述充电平台(3)具有用来承载所述无人机(4)的承载面(31)，在所述承载面(31)上安装有无线充电的发射模组(2)；/n所述接收模组(1)包括：接收端极板(11)、接收端控制电路(12)、接收端通信器(13)和电池组(14)；/n所述发射模组(2)包括：发射端极板(21)、发射端控制电路(22)和发射端通信器(23)；/n在无线充电过程中，所述接收端极板(11)和所述发射端极板(21)处于工作范围内，所述工作范围是指所述接收端极板(11)和所述发射端极板(21)能够形成电容的范围。/n

【技术特征摘要】
1.一种无人机无线充电系统，包括无人机(4)和充电平台(3)，其特征在于，
在所述无人机(4)上安装有无线充电的接收模组(1)，所述充电平台(3)具有用来承载所述无人机(4)的承载面(31)，在所述承载面(31)上安装有无线充电的发射模组(2)；
所述接收模组(1)包括：接收端极板(11)、接收端控制电路(12)、接收端通信器(13)和电池组(14)；
所述发射模组(2)包括：发射端极板(21)、发射端控制电路(22)和发射端通信器(23)；
在无线充电过程中，所述接收端极板(11)和所述发射端极板(21)处于工作范围内，所述工作范围是指所述接收端极板(11)和所述发射端极板(21)能够形成电容的范围。


2.根据权利要求1所述的无人机无线充电系统，其特征在于，
所述承载面(31)覆盖所述发射端极板(21)，且至少在所述发射端极板(21)所在区域内的所述承载面(31)为绝缘电介质层。


3.根据权利要求1所述的无人机无线充电系统，其特征在于，
所述接收端极板(11)设置在所述无人机(4)的着陆架(41)底部，朝向所述充电平台(3)的方向设置；
所述接收端极板(11)外覆盖有绝缘电介质层。


4.根据权利要求1所述的无人机无线充电系统，其特征在于，
接收端极板(11)和所述发射端极板(21)均呈圆筒形，其中一个套设在另一个之中，且靠内的圆筒形的外壁与靠外的圆筒形的内壁之间有间隔。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，陆钧，贺凡波，葛俊杰，马俊超，
申请(专利权)人：北京有感科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11