光储充一体式无线充电机巢制造技术

本发明专利技术公开了一种光储充一体式无线充电机巢

【技术实现步骤摘要】
光储充一体式无线充电机巢、系统和无人机


[0001]本专利技术涉及无人机无线充电
，尤其涉及一种光储充一体式无线充电机巢
、
系统和无人机
。

技术介绍

[0002]无人机目前被广泛应用于电力巡检
、
农林植保
、
地理测绘等领域，但续航时间仅有
30
分钟左右，需要人工频繁更换电池，不仅大大增加了作业成本，还无法实现无人机作业真正无人化
。
[0003]目前，主流的无人机无线充电方案使用磁场耦合技术，其具有功率大
、
效率高的特点，但充电设备的结构普遍较为简单，无法稳定控制储能和充电等过程，且充电过程中磁耦合发射线圈产生的强磁场会对无人机及充电设备的内部金属或电气结构等产生不良影响，造成设备过热甚至破坏电气结构等后果，使得充电稳定性差，效率不高
。
[0004]另外，无人机无线充电产品在户外条件下会受到雨雪等环境因素的影响，为了保证无人机长期稳定地无人化作业，必须优化产品设计以排除户外环境对产品的不良影响
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的第一个目的在于提供一种光储充一体式无线充电机巢，其能够实现无人机无人化工作，提高充电效能和稳定性
。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种无人机
。
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种光储充一体式无线充电系统
。
[0008]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0009]一种光储充一体式无线充电机巢，机巢自顶部至底部依次设置有巢盖
、
停机台
、
智能控制装置和蓄电池，所述巢盖的上表面铺设有太阳能板，所述停机台上铺设有磁耦合发射线圈，所述太阳能板
、
所述蓄电池和所述磁耦合发射线圈均分别与所述智能控制装置连接，所述机巢还设置有巢盖驱动装置，其中，所述巢盖驱动装置用于驱动巢盖开合，以便于无人机出入机巢，所述智能控制装置用于在无人机降落至所述停机台上时，控制通过太阳能板的光伏出力或者蓄电池的储能出力经所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电
。
[0010]优选的，所述智能控制装置包括光伏
DCDC
变换单元
、
直流母线和高频逆变单元，所述光伏
DCDC
变换单元用于将所述太阳能板输出的直流电升压后输出至所述直流母线，所述直流母线将升压后的直流电输送至所述高频逆变单元，所述高频逆变单元用于将升压后的直流电逆变为交流电，并通过所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电
。
[0011]优选的，所述智能控制装置还包括光储能量优化管理单元和储能双向
DCDC
变换单元，所述光储能量优化管理单元用于在所述太阳能板未提供光伏出力或者所述光伏出力不足时，控制所述储能双向
DCDC
变换单元中的开关管，以使所述储能双向
DCDC
变换单元的移相角小于零，以便通过所述储能双向
DCDC
变换单元提供所述储能出力至所述直流母线，并
经所述高频逆变单元和所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电；所述光储能量优化管理单元还用于在所述光伏出力充足时，控制所述储能双向
DCDC
变换单元中的开关管，以使所述储能双向
DCDC
变换单元的移相角大于零，以便通过所述储能双向
DCDC
变换单元将所述直流母线上多余的电能提供给所述蓄电池充电
。
[0012]优选的，所述光储能量优化管理单元包括：
[0013]第一信号采样电路，用于采样所述光伏
DCDC
变换单元的输出电压，以获取光伏出力信息；
[0014]第一控制单元，用于获取所述光伏出力信息，并根据所述光伏出力信息输出相应的驱动指令；
[0015]第一驱动电路，用于接收所述驱动指令，并驱动所述储能双向
DCDC
变换单元中的开关管工作在相应状态，以便对所述移相角进行相应控制
。
[0016]优选的，所述智能控制装置还包括充电功率智能调节单元，所述充电功率智能调节单元用于获取所述无人机中负载电池的充电状态，并根据所述充电状态实时调整充电策略
。
[0017]优选的，所述充电功率智能调节单元包括：
[0018]通信模块，用于与所述无人机的负载电池进行通信，并获取所述负载电池的充电电压和充电电流信息；
[0019]第二信号采样电路，用于采样获取所述高频逆变单元输出的输出电压和输出电流信息；
[0020]第二控制单元，用于分别接收所述通信模块和所述第二信号采样电路发送的电压和电流信息，并根据所述通信模块和所述第二信号采样电路发送的电压和电流信息确定所述负载电池的充电状态，并根据所述充电状态发送相应的控制指令；
[0021]第二驱动电路，用于接收所述控制指令，并驱动所述高频逆变单元相应调整自身输出电压值和输出电流值，以调节发射功率，与所述负载电池的充电状态相匹配
。
[0022]优选的，所述巢盖为中间高两边低的斜面结构，以用于所述机巢长期在户外环境中杂物的自动清理；所述停机台四周的巢壁与下部设置有隔磁装置，所述隔磁装置采用铁氧体隔磁材料制备
。
[0023]为达到上述目的，本专利技术第二方面提供了一种无人机，包括设置在无人机底部的磁耦合接收线圈和负载
BMS
通信单元，所述负载
BMS
通信单元用于获取所述负载电池的充电电压和充电电流信息，并发送至机巢中充电功率智能调节单元内的通信模块；所述磁耦合接收线圈用于接收上述所述的光储充一体式无线充电机巢内的磁耦合发射线圈所发送的电能，以给所述无人机充电
。
[0024]优选的，所述磁耦合接收线圈与所述无人机的机体之间设置有隔磁装置，所述隔磁装置采用铁氧体隔磁材料制备
。
[0025]为达到上述目的，本专利技术第三方面提供了一种光储充一体式无线充电系统，包括上述所述的光储充一体式无线充电机巢和上述所述的无人机
。
[0026]本专利技术至少具有以下技术效果：
[0027]本专利技术的无人机与光储充一体式无线充电机巢设置的通过铁氧体隔磁材料制备的隔磁装置可有效减弱强磁场对无人机与机巢内部结构的不良影响，提高无线充电稳定
性
。
机巢内部的智能控制装置的各个模块能够优化控制发电
、
输电
、
储能
、
充电各个环节，提高能量传输效率与稳定性
。
另外，机巢顶部设置有太阳能板的巢盖，可自发电为系统提供能量，有利于实现无人机无线充电的自动化工作，以及巢盖的斜面开合设计，可有效抵御户外环境的影响
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光储充一体式无线充电机巢，其特征在于，机巢自顶部至底部依次设置有巢盖
、
停机台
、
智能控制装置和蓄电池，所述巢盖的上表面铺设有太阳能板，所述停机台上铺设有磁耦合发射线圈，所述太阳能板
、
所述蓄电池和所述磁耦合发射线圈均分别与所述智能控制装置连接，所述机巢还设置有巢盖驱动装置，其中，所述巢盖驱动装置用于驱动巢盖开合，以便于无人机出入机巢，所述智能控制装置用于在无人机降落至所述停机台上时，控制通过太阳能板的光伏出力或者蓄电池的储能出力经所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电
。2.
如权利要求1所述的光储充一体式无线充电机巢，其特征在于，所述智能控制装置包括光伏
DCDC
变换单元
、
直流母线和高频逆变单元，所述光伏
DCDC
变换单元用于将所述太阳能板输出的直流电升压后输出至所述直流母线，所述直流母线将升压后的直流电输送至所述高频逆变单元，所述高频逆变单元用于将升压后的直流电逆变为交流电，并通过所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电
。3.
如权利要求2所述的光储充一体式无线充电机巢，其特征在于，所述智能控制装置还包括光储能量优化管理单元和储能双向
DCDC
变换单元，所述光储能量优化管理单元用于在所述太阳能板未提供光伏出力或者所述光伏出力不足时，控制所述储能双向
DCDC
变换单元中的开关管，以使所述储能双向
DCDC
变换单元的移相角小于零，以便通过所述储能双向
DCDC
变换单元提供所述储能出力至所述直流母线，并经所述高频逆变单元和所述磁耦合发射线圈向所述无人机无线充电；所述光储能量优化管理单元还用于在所述光伏出力充足时，控制所述储能双向
DCDC
变换单元中的开关管，以使所述储能双向
DCDC
变换单元的移相角大于零，以便通过所述储能双向
DCDC
变换单元将所述直流母线上多余的电能提供给所述蓄电池充电
。4.
如权利要求3所述的光储充一体式无线充电机巢，其特征在于，所述光储能量优化管理单元包括：第一信号采样电路，用于采样所述光伏
DCDC
变换单元的输出电压，以获取光伏出力信息；...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭宇轩，蔡昌松，王军华，张铮妍，罗阳，陈嫣然，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：