[發明專利]無人機的無線充電系統及方法、無線充電系統的充電方法

在審

• 申請號: 202110263518.4
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112959904A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 王華云;李瓊;蔡志超
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;南昌航空大學;華東交通大學
• 主分類號: B60L53/12
• 分類號: B60L53/12;B64F1/00
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

本申請提供了無人機的無線充電系統及方法、無線充電系統的充電方法，系統包括充電平臺和無人機功率接收單元，充電平臺包括用于的發射高頻震蕩電磁波的功率發射單元以及與功率發射單元連接的受能儲能單元；無人機功率接收單元包括無人機鋰電池、用于接收高頻震蕩電磁波的無人機接收線圈、用于將接收到的交流電轉化為直流電并輸入至無人機鋰電池的整流穩壓模塊、用于與充電平臺無線通信的無人機通信模塊、用于定位某一充電平臺的GPS定位模塊以及用于監測無人機鋰電池剩余電量的電量監測模塊。充電平臺采用將地鐵再生制動能量的一部分收集起來，通過整流、DC?DC變換給蓄電池組充電，實現電能的儲存。

技術領域

本發明涉及無線電能傳輸領域，特別涉及一種無人機的無線充電系統及方法、無線充電系統的充電方法。

背景技術

隨著無人機技術的快速發展，無人機的使用已經滲透到各行各業，特別是在地鐵巡檢方面，無人機擁有獨一無二的優勢。使用無人機進行巡檢可以節省大量的人力物力，無人機攜帶的攝像頭可以準確地檢測到人眼難以察覺的故障。還可以利用無人機在地鐵運行的間隔區間進行巡檢，達到巡檢與運營的準同步，做到實時巡檢。在運營過程中遇到突發事故時，還可以利用無人機對事故區域進行快速檢測識別，比人工更迅捷高效，有助于工作人員快速制定措施。因此無人機巡檢方式正在逐漸代替人工巡檢方式。

然而，目前大多數無人機均是攜帶固定容量的鋰電池為其供電，因此不可避免的，無人機的續航能力勢必受到鋰電池容量的限制。最簡單的解決辦法是攜帶更大容量的鋰電池，但是就目前的鋰電池技術而言，更大的容量意味著更大的重量，無人機的續航時間并不隨著電池容量的提升而呈現明顯線性上升的趨勢。另一種解決辦法是無人機飛回充電，但這種方法限制了無人機的巡檢距離。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是解決地鐵巡檢無人機續航時間短、巡檢距離近的問題。

本發明提供一種無人機的無線充電系統，包括充電平臺和無人機功率接收單元，所述充電平臺包括用于的發射高頻震蕩電磁波的功率發射單元以及與所述功率發射單元連接的受能儲能單元；其中，所述受能儲能單元包括：用于接收地鐵再生制動能量的地鐵再生制動能量受能電路；與所述地鐵再生制動能量受能電路連接的整流電路，所述整流電路用于將接收的交流電轉化為直流電并輸出；與所述整流電路連接的DC-DC電路，所述DC-DC電路用于對接收的直流電進行降壓或升壓并輸出；以及與所述DC-DC電路連接的蓄電池組，所述蓄電池組用于對所述功率發射單元供電和無人機供電；所述無人機功率接收單元包括無人機鋰電池、用于接收高頻震蕩電磁波的無人機接收線圈、用于將接收到的交流電轉化為直流電并輸入至所述無人機鋰電池的整流穩壓模塊、用于與所述充電平臺無線通信的無人機通信模塊、用于定位某一充電平臺的GPS定位模塊以及用于監測所述無人機鋰電池剩余電量的電量監測模塊。

在本發明的一些實施方式中，所述功率發射單元包括：與所述蓄電池組連接的穩壓模塊，所述穩壓模塊用于對接收的所述蓄電池組傳輸的電壓進行穩壓并輸出；與所述穩壓模塊連接的位置檢測模塊，所述位置檢測模塊用于檢測無人機是否降落在某一充電平臺上；與所述位置檢測模塊連接的功率控制模塊；所述功率控制模塊用于接收所述位置檢測模塊的充電指令，并輸出導通指令；與所述功率控制模塊連接的功率震蕩模塊，所述功率震蕩模塊用于在接收導通指令后，將所述蓄電池組輸入的功率震蕩為高頻震蕩電磁波；以及與所述功率震蕩模塊連接的電磁發射線圈，所述電磁發射線圈用于發射高頻震蕩電磁波。

在本發明的一些實施方式中，所述功率發射單元還包括與所述穩壓模塊連接的平臺通信模塊，所述平臺通信模塊用于發送斷電指令至所述功率控制模塊，以使所述功率控制模塊控制斷開所述功率震蕩模塊。

在本發明的一些實施方式中，所述電磁發射線圈采用方形繞制，匝數為20匝，所述電磁發射線圈外邊長為40cm，內邊長為20cm，且所述電磁發射線圈的中部為空心結構。

在本發明的一些實施方式中，所述電磁發射線圈的底部設置有磁芯。