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一种分布式发电无人机无线充电装置及方法

阅读:138发布:2020-05-20

专利汇可以提供一种分布式发电无人机无线充电装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种分布式发电无人机无线充电装置及方法,是以 风 力 发 电机 、 太阳能 电池 和 蓄电池 为核心的风光互补储能装置,将 风能 、太阳能转换为蓄电池的 电能 ,通过GPS 定位 模 块 , 位置 检测模块为无人机进行精确定位,使电磁发射线圈正对无人机接 收线 圈,提高无线充电的传输效率。 能量 通过电磁发射线圈传递到无人机接收线圈,进行无线充电,应用整流 电路 、DCDC电路、功率震荡电路、整流稳压电路等电力 电子 装置使能量在该系统内高效地流动,该系统采用风光互补的储能技术,使其分布更加灵活、输出更稳定,采用无线充电的技术,有效地提高无人机的续航能力和自动化程度,具有广阔的应用前景和市场价值。,下面是一种分布式发电无人机无线充电装置及方法专利的具体信息内容。

1.一种分布式发电无人机无线充电站装置,包括充电站光互补充电单元(1)、功率发射单元(2)、无人机功率接收单元(3),充电站风光互补充电单元(1)包括电机(11)、太阳能电池(12)、风光互补控制器(13)、DCDC电路(14)、整流电路(15)、蓄电池组(16)、假负载(17),其特征在于:风光互补控制器(13)控制DCDC电路(14)、整流电路(15),为蓄电池组(16)充电;蓄电池组(16)与功率发射单元(2)中的电源模(21)相接,蓄电池组(16)通过电源模块(21)稳压后给功率发射单元(2)的模块供电,功率发射单元(2)的位置检测模块(22)检测无人机的停靠位置,位置检测模块(22)检测到无人机时,发指令给功率控制模块(24),功率控制模块(24)导通功率震荡模块(25),功率震荡模块(25)将蓄电池组(16)输入的功率震荡为高频震荡电磁场,并电磁发射线圈(27)发射出功率震荡模块(25)震荡出的高频震荡电磁波;信息解调模块(23)用于与无人机进行无线电信息交互,交互无人机充电状况,无人机充电完成,信息解调模块(23)通过功率控制模块(24)断开功率震荡模块(25)。
2.根据权利要求1所述的一种分布式发电无人机无线充电站装置,其特征在于:发射线圈调整模块(26)用于移动电磁发射线圈(27)于无人机下方。
3.一种分布式发电无人机无线充电站充电方法,其特征在于:首先测量蓄电池电压,当蓄电池电压高于设定值上限时,切断太阳能电池,并利用假负载消耗风力发电机发出的电能;当蓄电池电压小于设定值时,启动太阳能电池及风力发电机;蓄电池组给功率发射单元的模块供电,功率发射单元的位置检测模块检测到无人机时,立即发指令给功率控制模块,功率控制模块导通功率震荡模块,功率震荡模块震荡出高频震荡电磁场,并通过电磁发射线圈发射高频震荡电磁波供无人机充电;充电完成后。
4.一种基于分布式无线充电的无人机装置,包括无人机功率接收单元(3),其特征在于:所述无人机功率接收单元(1)包括无人机接收线圈(31)、监测、控制电路(32)、整流稳压模块(33)、信息调制模块(34)、GPS定位模块(35)、无人机电池(36), GPS定位模块(35)用于定位及寻找分布式无线充电站,监测、控制电路(32)实时检测无人机电池(36)电量信息,无人机通过信息调制模块(34)与分布式无线充电站进行无线电信息交互,无人机接收线圈(31)接收分布式无线充电站所发射的能量,整流稳压模块(33)将接收的能量整流稳压成恒定的直流电向无人机电池(36)供电。
5.一种基于分布式无线充电的无人机充电方法,其特征在于:无人机在飞行过程中通过监测、控制电路(32)不断检测无人机电池(36)电量情况,当电池电量小于设定值时,无人机通过GPS定位模(35)块寻找最近的分布式无线充电站,根据找到的GPS坐标定点停机,无人机停机后,无人机接收线圈(31)接收分布式无线充电站发射出的能量,经整流稳压模块(33)将接收的能量整流稳压成恒定的直流电,向无人机电池(36)供电,充电完成后,信息调制模块(34)发送停止充电信息给分布式无线充电站,停止充电,无人机继续飞行。

说明书全文

一种分布式发电无人机无线充电装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分布式发电无人机无线充电装置及方法。

背景技术

[0002] 无人机可以利用于电网巡检、环境检测等场景,具有广泛的应用价值。但是目前无人机续航能过分的受制于电池容量,一般无人机的续航能力只有二十分钟,电量耗尽后需要人为更换电池,影响无人机的自动化运行,因此提高无人机的续航能力尤为关键。利用无线充电的方式,可以保证能量的持续供应,提高无人机的续航能力。无线充电装置是一种在不依赖电线的情况下,能对电子设备等远距离充电的特殊装置。由于充电不需要物理上的连接,无线供电装置可以布置在各种场所,有效地保证了充电及时性,使其实用性和便利性大大增强。自动巡航的无人机,在电池电量将要耗尽时,可以通过GPS定位寻找最近的无线充电装置,自动降落进行充电,来以此延长其续航时间。
[0003] 无人机若应用于电网巡检、环境检测等场合,附近通常缺少市电供应,这给无线充电装置的供电带来了困难。能、太阳能都是取之不尽、用之不竭的可再生能源,可以利用可再生能源为无线充电装置提供电能。但太阳能、风能都是不稳定的、不连续的能源,若将它们单独应用于无电网地区,需要配备相当大的储能设备,或者采取多能互补的办法,以保证稳定的供电。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是提供一种稳定性好、可靠性强的分布式发电无人机无线充电装置及方法,该装置及方法可以有效提升系统的自动化程度,最大程度提高无人机的续航能力。
[0005] 本发明的分布式发电无人机无线充电装置,包括充电站风光互补充电单元、功率发射单元、无人机功率接收单元,充电站风光互补充电单元包括风力电机太阳能电池、风光互补控制器、DCDC电路、整流电路、蓄电池组、假负载,风力发电机将风能转换成电能,太阳能电池将太阳能转变成电能,风光互补控制器控制DCDC电路、整流电路,为蓄电池组充电,蓄电池组充电完成时,假负载消耗风力发电机发出的电量;蓄电池组与功率发射单元中的电源模相接,蓄电池组通过电源模块稳压后给功率发射单元的模块供电,功率发射单元的位置检测模块检测无人机的停止位置,判断无人机是否在充电范围,功率发射单元的信息解调模块与无人机功率接收单元的信息调制模块无线电信息交互,交互放无人机充电状况,并控制功率控制模块,功率控制模块控制功率震荡模块的通断,功率震荡模块将蓄电池组输入的功率震荡为高频震荡电磁场,发射线圈调整模块调整移动电磁发射线圈于无人机接收线圈正下方,并发射出功率震荡模块震荡出的高频震荡电磁波;无人机功率接收单元的无人机接收线圈接收电磁发射线圈所发射的能量,整流稳压模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电向无人机电池供电,监测、控制电路检测无人机电池电量信息,信息调制模块调制监测、控制电路所检测得到的电池电量信息,并发送至信息调制模块,信息调制模块发送充电的电池电量信息给功率发射单元的信息解调模块,无人机电池储存无人机电能。
[0006] 本发明的分布式发电无人机无线充电方法是,无人机在飞行过程中通过监测、控制电路不断检测无人机电池电量情况,当电池电量小于设定值时,无人机通过GPS定位模块寻找最近的充电站,根据GPS坐标定点停机;无人机停机后,电磁发射线圈被发射线圈调整模块调整移动到无人机接收线圈正下方,功率震荡模块将蓄电池组输入的功率震荡为高频震荡电磁场,电磁发射线圈发射高频震荡电磁波;无人机接收线圈模块接收电磁发射线圈所发射的能量,整流稳压成恒定的直流电,向无人机电池供电;监测、控制电路实时检测电池电量信息,充电完成后,通过信息调制模块发送充电完成信息给信息解调模块,功率控制模块控制发射单元,停止充电。
[0007] 本发明的基于分布式无线充电的无人机装置,包括无人机功率接收单元,所述无人机功率接收单元包括无人机接收线圈、监测、控制电路、整流稳压模块、信息调制模块、GPS定位模块、无人机电池, GPS定位模块用于定位及寻找分布式无线充电站,监测、控制电路实时检测无人机电池电量信息,无人机通过信息调制模块与分布式无线充电站进行无线电信息交互,无人机接收线圈接收分布式无线充电站所发射的能量,整流稳压模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电向无人机电池供电。
[0008] 本发明的基于分布式无线充电的无人机充电方法是,无人机在飞行过程中通过监测、控制电路不断检测无人机电池电量情况,当电池电量小于设定值时,无人机通过GPS定位模块寻找最近的分布式无线充电站,根据找到的GPS坐标定点停机,无人机停机后,无人机接收线圈接收分布式无线充电站发射出的能量,经整流稳压模块将接收的能量整流稳压成恒定的直流电,向无人机电池供电,充电完成后,信息调制模块发送停止充电信息给分布式无线充电站,停止充电,无人机继续飞行。
[0009] 本发明的分布式发电无人机无线充电装置及方法,能够在自然环境中脱离电网工作,工作运行时对人工操控要求较低,能高效地为无人机充电,有利于提高无人机的续航能力和自动化程度,该装置能智能检测无人机的停靠位置,移动发射端,提升电能传输效率。附图说明
[0010] 图1是本发明的结构方框图;图2是本发明风光互补储能系统的控制流程图
图3是本发明无线充电系统的电能功率传输通道图;
图4是本发明无人机充电方案流程图;
其中:
1:充电站风光互补充电单元
11:风力发电机
12:太阳能电池
13:风光互补控制器
14:DCDC电路
15:整流电路
16:蓄电池组
17:假负载
2:功率发射单元
21:电源模块
22:位置检测模块
23:信息解调模块
24:功率控制模块
25:功率震荡模块
26:发射线圈调整模块
27:电磁发射线圈
3:无人机功率接收单元
31:无人机接收线圈
32:监测、控制电路
33:整流稳压模块
34:信息调制模块
35:GPS定位模块
36:无人机电池。

具体实施方式

[0011] 一种分布式发电无人机无线充电站装置,包括充电站风光互补充电单元1、功率发射单元2,充电站风光互补充电单元1包括风力发电机11、太阳能电池12、风光互补控制器13、DCDC电路14、整流电路15、蓄电池组16、假负载17,风力发电机11将风能转换成电能,太阳能电池12将太阳能转变成电能,风光互补控制器13控制DCDC电路14、整流电路15,为蓄电池组16充电,蓄电池组16充电完成时,假负载17消耗风力发电机11发出的电量;蓄电池组16与功率发射单元2中的电源模块21相接,蓄电池组16通过电源模块21稳压后给功率发射单元2的模块供电,功率发射单元2的位置检测模块22检测无人机的停靠位置,位置检测模块
22检测到无人机时,立即发指令给功率控制模块24,功率控制模块24导通功率震荡模块25,功率震荡模块25将蓄电池组16输入的功率震荡为高频震荡电磁场,并发射出功率震荡模块
25震荡出的高频震荡电磁波,与此同时发射线圈调整模块26移动电磁发射线圈27于无人机下方;信息解调模块23用于与无人机进行无线电信息交互,交互无人机充电状况,无人机充电完成,信息解调模块23通过功率控制模块24断开功率震荡模块25,停止震荡出高频震荡电磁波。整体结构如示意图1所示。
[0012] 本发明的充电站风光互补充电单元1的原理如图2所示,风力发电机11发出交流电,通过整流电路15向蓄电池组16充电;太阳能电池12光照后产生直流电,通过DCDC电路14向蓄电池组16充电。通过检测电池电压判断电池当前电量——如果蓄电池的电压大于上限的设定值,就逐级切断太阳能电池12并通过假负载17消耗风力发电机11的能量,直到蓄电池电压低于设定值。如果蓄电池的电压低于下限值时,将风力发电机11和太阳能电池12同时接入充电电路。
[0013] 本发明的无线充电系统的电能功率传输通道如图3所示。主要由以下几个部分组成:充电站风光互补充电单元1、功率震荡模块25、电磁发射线圈27。充电站风光互补充电单元1就地将太阳能与风能转化为电能储存在其蓄电池组16内。蓄电池组16的输出功率经功率震荡模块25震荡高频震荡磁场,给无人机进行电能的无线传输,供无人机电池36充电。
[0014] 一种基于分布式无线充电的无人机装置,包括无人机功率接收单元3,其特征在于,所述无人机功率接收单元3包括无人机接收线圈31、监测、控制电路32、整流稳压模块33、信息调制模块34、GPS定位模块35、无人机电池36,GPS定位模块35用于定位及寻找分布式无线充电站,监测、控制电路32实时检测无人机电池36电量信息,无人机通过信息调制模块34与分布式无线充电站进行无线电信息交互,无人机接收线圈31接收分布式无线充电站所发射的能量,整流稳压模块33将接收的能量整流稳压成恒定的直流电向无人机电池36供电。整体结构如示意图1所示。
[0015] 一种基于分布式无线充电的无人机充电方法是,无人机在飞行过程中通过监测、控制电路32不断检测无人机电池36电量情况,当电池电量小于设定值时,无人机通过GPS定位模35块寻找最近的分布式无线充电站,根据找到的GPS坐标定点停机,无人机停机后,无人机接收线圈31接收分布式无线充电站发射出的能量,经整流稳压模块33将接收的能量整流稳压成恒定的直流电,向无人机电池36供电,充电完成后,信息调制模块34发送停止充电信息给分布式无线充电站,停止充电,无人机继续飞行。
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