一种无人机供电系统技术方案

本说明书实施例公开一种无人机供电系统。该系统包括：地面供电装置、无线充电装置、无人机、地面总控平台以及恒温箱，其中：地面供电装置，用于将风能和太阳能转化为电能，并进行存储至储能蓄电池，通过储能蓄电池为无线充电装置供电；无线充电装置，用于通过发射电路对停靠在充电位上的无人机进行充电；无人机，用于接收地面总控平台发送的充电指令，根据充电指令，前往指定的无线充电装置上的充电位充电；所述地面总控平台，用于获取所述地面供电装置、无线充电装置以及无人机的状态信息，并根据所述状态信息，向所述无人机发送所述充电指令；所述恒温箱，用于根据正在充电的无人机的电池温度，将无人机的电池温度维持在预设的温度范围内。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机供电系统
本说明书涉及无人机
，具体而言，涉及一种无人机供电系统。
技术介绍
由于无人机能到达巡检人员无法或不便到达的地方，安全高效的完成原本耗时耗力的工作，把巡检人员从高风险环境、高强度体力劳动中解放出来，因此无人机逐渐用于完成一些侦察、巡检等预设任务。然而，有些无人机应用在偏僻的边防地区，这些地区交通不便，人烟稀少，环境恶劣。由于边防地区人烟稀少，且地理地势危险，工作人员难以给无人机更换电池，为此可以通过无人机供电系统来实现无人机的自主充电。但由于这些地区交通不便，地势复杂，电网的电力能源难以送达或者送达的电网电压不稳定，难以保证供电系统的电力能源稳定，从而难以保证无人机的电力及时补给，降低了无人机的巡检效率。因此，需要通过当地资源获取电力能源，但边防地区资源短缺，如何通过有限的资源实现边防供电系统的能量自给自足，保证无人机的电力补给，也是需解决的一大难题。除此之外，环境恶劣的边防地区，供电系统的运行和维护会受到环境极大的影响，导致无人机充电效率一再降低，保证供电系统的安全稳定运行是亟需解决另一难题。专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机供电系统，其特征在于，包括：地面供电装置、无线充电装置、无人机、地面总控平台以及恒温箱，其中：/n所述地面供电装置，用于将风能和太阳能转化为电能，并进行存储至储能蓄电池，通过所述储能蓄电池为所述无线充电装置供电，接收所述地面总控平台发送的切换指令，根据所述切换指令，将所述储能蓄电池切换至应急备用电源为所述无线充电装置供电；/n所述无线充电装置，用于通过发射电路对停靠在充电位上的无人机进行充电，并根据无人机的无线传能接收端的接收电路的电流、电压，调整发射电路；其中，所述充电位阵列式布置在所述无线充电装置的平台上，所述发射电路和所述接收电路分别为磁共振式无线充电电路的发射端和接收端；...

【技术特征摘要】
1.一种无人机供电系统，其特征在于，包括：地面供电装置、无线充电装置、无人机、地面总控平台以及恒温箱，其中：
所述地面供电装置，用于将风能和太阳能转化为电能，并进行存储至储能蓄电池，通过所述储能蓄电池为所述无线充电装置供电，接收所述地面总控平台发送的切换指令，根据所述切换指令，将所述储能蓄电池切换至应急备用电源为所述无线充电装置供电；
所述无线充电装置，用于通过发射电路对停靠在充电位上的无人机进行充电，并根据无人机的无线传能接收端的接收电路的电流、电压，调整发射电路；其中，所述充电位阵列式布置在所述无线充电装置的平台上，所述发射电路和所述接收电路分别为磁共振式无线充电电路的发射端和接收端；所述发射电路包括发射电路电源、发射侧附加谐振电感内阻、发射侧附加谐振电感、可调阻抗匹配电路、切换开关以及多个发射线圈，其中：所述发射电路电源串联所述附加谐振电感内阻和所述发射侧附加谐振电感，并与所述可调阻抗匹配电路的输入端并联；所述切换开关串联所述发射线圈，并与所述可调阻抗匹配电路的输出端并联；所述可调阻抗匹配电路包括电容、电阻以及可变电容器，所述电阻与所述可变电容器并联，所述电容分别串联所述电阻和所述可变电容器；所述发射侧附加谐振电感串联所述电容；所述切换开关串联所述发射线圈并与所述可变电容并联；
所述无人机，用于接收所述地面总控平台发送的充电指令，根据所述充电指令，前往指定的无线充电装置上的充电位充电，并在充电过程中，将所述接收电路的电流、电压发送至所述无线充电装置，将无人机电池的电池温度发送至所述恒温箱，在完成充电后，返回前往充电前的位置，继续执行飞行任务；
所述地面总控平台，用于获取所述地面供电装置、无线充电装置以及无人机的状态信息，并根据所述状态信息，向所述无人机发送所述充电指令，以及向所述地面供电装置发送所述切换指令；
所述恒温箱，用于根据正在充电的无人机的电池温度，将无人机的电池温度维持在预设的温度范围内。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面供电装置包括：发电装置、储能装置、应急备用电源、第一测量装置以及第一通信装置，其中：
所述发电装置，用于通过太阳能电池板和风力发电机，将太阳能和风能转换为电能，通过太阳能控制器将太阳能电池板产生的电能存储到所述储能装置中，以及通过第一整流电路将风力发电机产生的电能存储到所述储能装置中；
所述储能装置，用于将所述发电装置产生的电能存储到所述储能蓄电池中，并通过电池管理系统获取所述储能蓄电池的电量信息，通过第一DC-DC变换器将所述储能蓄电池中的电能转换成可用电能，向所述无线充电装置充电；
所述第一测量装置，用于测量所述发电装置周围的环境参数，获取环境信息；其中，所述环境信息包括风速、光辐强度、环境温度以及环境湿度；
所述应急备用电源，用于接收所述第一通信装置转发的所述切换指令，根据所述切换指令，向所述无线充电装置供电；
所述第一通信装置，用于向所述地面总控平台发送所述地面供电装置的状态信息，以及接收所述地面总控平台发送的所述切换指令，并将所述切换指令发送至所述应急备用电源；其中，所述地面供电装置的状态信息包括所述环境信息、所述电量信息以及应急备用电源状态信息，所述应急备用电源状态信息包括工作状态、总电池组以及可用电池组。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述应急备用电源包括：电解液槽、管道、电磁阀门以及金属空气电池单体，其中：
每个所述金属空气电池单体对应通过一个所述管道连接至所述电解液槽，每个所述管道上设有一个所述电磁阀门，所述电磁阀门与所述第一通信装置信号连接；其中，所述电磁阀门为常闭阀门。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线充电装置包括：重力传感器、所述高频逆变器、所述发射电路、第二测量装置、第二通信装置以及发射端控制电路，其中：
所述重力传感器，用于感应无人机的降落，从而获取降落的无人机在所述无线充电装置上的降落位置，并根据所述降落位置，向对应的充电位的发射电路发送启动信号，以及获取已用充电位的数量信息和已用充电位的编号信息；
所述高频逆变器，用于作为所述发射电路电源；
所述发射电路，用于接收所述重力传感器发送的启动信号，从而向停靠在对应充电位上的无人机的接收电路传递电能；一个充电位对应配置一个所述发射电路；
所述第二测量装置，用于通过电压传感器、电流传感器分别获取已用充电位对应的发射电路的电压和电流；
所述第二通信装置，用于向所述地面总控平台发送所述无线充电装置的状态信息，以及接收所述无人机发送的充电信息；其中，所述无线充电装置的状态信息包括所述第一位置信息和所述充电位信息，所述第一位置信息表征所述无线充电装置的地理位置，所述充电位信息包括已用充电位的数量信息、已用充电位的编号信息以及已用充电位的供电信息，所述已用充电位的供电信息包括已用充电位对应的发射电路的电压、电流；
发射端控制电路，用于根据无人机与所述发射线圈的位置关系，选取最优发射线圈，并将所述切换开关切换至所述最优发射线圈；根据所述接收电路的电流、电压，所述发射电路的电流、电压，获取传输功率；根据所述传输功率，调整所述可调阻抗匹配电路的可变电容器的电容值，当所述传输功率达到最大值时，停止调整。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述无线传能接收端设置在所述无人机机身，所述无线传能接收端包括接收电路、第二整流电路、第二DC-DC变换器以及第三测量装置，其中：
所述接收电路，用于接收所述发射电路传递的电能；其中，所述接收电路包括一个接收线圈；
所述第二整流电路，用于将所述接收电路接收到的电能传递给所述第二DC-DC变换器；
所述第二DC-DC变换器，用于将第二整流电路传递来的电能转换成可用电能，向无人机电池充电；
所述第三测量装置，用于获取所述无人机的充...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，王长富，鲁长波，徐万里，刘盼盼，周友杰，安高军，陈今茂，王耀辉，徐曦萌，孙彦丽，郑哲，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11