CN205986293U - 用于无人机的太阳能无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于无人机的太阳能无线充电装置，包括柔性太阳能电池能源***和无线充电平台，柔性太阳能电池能源***包括柔性光伏组件、MPPT模块、能源控制器和蓄电池，柔性光伏组件与MPPT模块相连、用于将太阳能转化为电能并经MPPT模块进行汇流并以最大功率输出；能源控制器与MPPT模块和蓄电池相连、用于根据MPPT模块的实时发电功率和蓄电池的实时电量决定无线充电平台的供电；无线充电平台包括无线充电面板和无线充电发射装置，无线充电发射装置与能源控制器相连、用于接收供电并传递至无人机上对其进行无线充电。本实用新型的用于无人机的太阳能无线充电装置具有结构简单、布置合理、提高无人机续航能力等优点。

Description

用于无人机的太阳能无线充电装置

技术领域

本实用新型主要涉及无人机技术领域，特指一种用于无人机的太阳能无线充电装置。

背景技术

随着无人机作为一个新兴热门行业的迅速崛起，全球无人机市场的规模也在急剧攀升，比如无人机航拍、无人机送货（快递、外卖）、无人机光伏电站巡检、无人机超低空喷洒农药、无人机空投钻戒求婚等等，工农业、服务业乃至日常生活中，都可以看到或即将看到无人机的身影。无人机在野外或飞行过程中，如果电量不足要返回充电会直接降低工作效率，而且在野外飞行距离充点电较远，也会加大充电的难度，影响其在野外的使用效果。因此无人机电池的续航能力一直是制约其发展的一个重要因素。由于无人机本身条件的限制，利用增加电池容量的方法来提高其续航能力势必会削减其有效载荷，这会影响到无人机本身的工作性能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、方便布置、提高无人机续航能力的用于无人机的太阳能无线充电装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于无人机的太阳能无线充电装置，包括柔性太阳能电池能源***和无线充电平台，所述柔性太阳能电池能源***包括柔性光伏组件、MPPT模块、能源控制器和蓄电池，所述柔性光伏组件与MPPT模块相连、用于将太阳能转化为电能并经MPPT模块进行汇流并以最大功率输出；所述能源控制器分别与MPPT模块和蓄电池相连、用于根据MPPT模块的实时发电功率和蓄电池的实时电量决定无线充电平台的供电电源；所述无线充电平台包括无线充电面板和无线充电发射装置，所述无线充电发射装置与所述能源控制器相连、用于接收供电并传递至无人机的无线充电接收装置上对无人机进行无线充电。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述无线充电发射装置位于所述无线充电面板的下方，所述无人机的无线充电接收装置位于所述无线充电面板的上方，所述无线充电发射装置和无线充电接收装置在同一振动频率上共振，实现能量的传递。

所述无线充电发射装置为送电线圈，所述无线充电接收装置为受电线圈，所述送电线圈与受电线圈位于同一振动频率上。

所述无线充电发射装置包括多个位于所述无线充电面板下方的发射端线圈，所述无人机的无线充电接收装置包括位于所述无线充电面板的上方的接收端线圈，多个发射端线圈的磁场覆盖所述无线充电面板的上方区域以电磁感应方式将电能传递至接收端线圈，实现无人机的无线充电。

多个所述发射端线圈包括中心线圈以及均匀分布在中心线圈周侧的周边线圈。

还包括安装于屋顶的棚架，所述柔性光伏组件平铺于所述棚架上，所述MPPT模块、能源控制器和蓄电池安装于棚架的下方，所述无线充电平台安装于棚架的一侧。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的用于无人机的太阳能无线充电装置，采用柔性光伏组件，易于铺设于屋顶或野外，同时配置无线充电平台，解决了无人机在执行任务途中或者野外的续航问题，延伸了无人机的使用范围，降低了无人机的运输成本。

附图说明

图1为本实用新型的方框结构图。

图2为本实用新型的安装结构图。

图3为无线充电平台电磁共振充电时的结构示意图之一。

图4为无线充电平台电磁共振充电时的结构示意图之二。

图5为无线充电平台电磁感应的结构示意图之一。

图6为无线充电平台电磁感应的结构示意图之二。

图7为无线充电平台中无线充电发射装置的分布图。

图中标号表示：1、柔性太阳能电池能源***；11、柔性光伏组件；12、MPPT模块；13、能源控制器；14、蓄电池；15、棚架；2、无线充电平台；21、无线充电面板；22、无线充电发射装置；23、无线充电接收装置。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1至图6所示，本实施例的用于无人机的太阳能无线充电装置，包括柔性太阳能电池能源***1和无线充电平台2，柔性太阳能电池能源***1包括柔性光伏组件11、MPPT模块12、能源控制器13和蓄电池14，柔性光伏组件11与MPPT模块12相连、用于将太阳能转化为电能并经MPPT模块12进行汇流并以最大功率输出；能源控制器13分别与MPPT模块12和蓄电池14相连、用于根据MPPT模块12的实时发电功率和蓄电池14的实时电量决定无线充电平台2的供电电源；无线充电平台2包括无线充电面板21和无线充电发射装置22，无线充电发射装置22与能源控制器13相连、用于接收供电并传递至无人机的无线充电接收装置23上对无人机进行无线充电。本实用新型的用于无人机的太阳能无线充电装置，利用柔性光伏组件11具有柔性、可弯曲、轻质的特性，可根据需要安装于各种曲面上，即易于铺设于屋顶或野外，同时配置无线充电平台2，解决了无人机在执行任务途中或者野外的续航问题，延伸了无人机的使用范围，降低了无人机的运输成本。

如图2所示，本实施例中，还包括安装于屋顶的棚架15，考虑到不同地理位置上太阳光的照射角度不同，棚架15顶部的角度根据当地最佳照射角度设计，柔性光伏组件11平铺于棚架15上，MPPT模块12、能源控制器13和蓄电池14安装于棚架15的下方中间位置，便于线路连接，无线充电平台2安装于棚架15的一侧，用于给无人机提供充电场所。本实施例中，在屋顶的棚架15上铺设15块60W柔性光伏组件11，共计900W，可为5架无人机（每架120-200W）同时以最大功率进行充电。每五块柔性光伏组件11按具体要求串联后连接一个MPPT模块12，共计安装三个MPPT模块12，蓄电池14（锂电池）容量根据实际需求确定，本实施例中为10kWh锂电池。在太阳能充足的情况下，柔性光伏组件11发电后分别经过三个MPPT模块12汇流，然后经由各自母线给无线充电平台2供电；能源控制器13采集MPPT模块12输出的电压电流信息，同时采集蓄电池14的电压信息，判断柔性光伏组件11实时发电功率大小和储能电池的实时电量情况，来决定供电情况。如果柔性光伏组件11实时发电功率充足，则由柔性光伏组件11直接对无线充电平台2供电，余电存储至蓄电池14中；如果柔性光伏组件11实时发电功率不足，需依靠蓄电池14补充供电，则由柔性光伏组件11与蓄电池14联合对无线充电平台2供电；而在没有光照的条件下，则直接由蓄电池14对无线充电平台2供电。在无线充电平台2检测到附近的无人机，并接收到无人机发出的充电请求，即分析当前停机位使用情况，将其分配到最近的停机位进行充电，然后无人机充电完毕后起飞，继续完成航拍或送货等任务。

本实施例中，由于柔性光伏组件11（太阳能电池板）的输出具有非线性特性，而且输出受光照强度、温度和负载特性影响，实时调节太阳能电池板输出电压，使之工作在最大功率点电压处以使其输出功率达到最大值（即最大功率点跟踪），是光伏发电***所必需采取的措施。本发明的MPPT模块12能快速准确地跟踪光伏电池板的最大功率点，最大程度地利用太阳能。在柔性光伏组件11最大功率点随环境条件而变化时，MPPT模块12自动跟踪阵列最大功率点，根据负载端电压可实现升压或者降压输出，确保从柔性光伏组件11阵列中获取一天中最大的能量，给蓄电池14进行充电。

本实施例中，无线充电发射装置22位于无线充电面板21的下方，无人机的无线充电接收装置23位于无线充电面板21的上方，无线充电发射装置22通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等非接触方式经由空气介质实现电能的传输，其中各种无线传输的原理均为现有技术，在此不再赘述。如图3和图4所示，本实施例中，无线充电发射装置22为送电线圈，无线充电接收装置23为受电线圈，送电线圈安装于无线充电面板21的下方，受电线圈则安装于无线充电面板21上方的无人机内，能源***储存的电能给送电线圈供电，通过调整送电线圈和受电线圈在相同频率，使其在同一频率上共振，实现能量的传递。采用电磁共振方式的无线充电不需要使各线圈的位置完全吻合，而且一个送电线圈振动源可以引发多个受电线圈共振，从而可以实现电能的多通道传递。在另一实施例中，如图5至图7所示，无线充电发射装置22包括多个位于无线充电面板21下方的发射端线圈，无人机的无线充电接收装置23包括位于无线充电面板21的上方的接收端线圈，多个发射端线圈的磁场覆盖无线充电面板21的上方区域以电磁感应方式将电能传递至接收端线圈，实现无人机的无线充电。由于电磁感应现象对于磁场及各线圈的相对位置要求较高，在无线充电平台2下安装了不同形状分布排列的发射端线圈，如多个发射端线圈包括中心线圈以及均匀分布在中心线圈周侧的周边线圈，整体呈梅花状，以便在各个方向上都建立磁场，从而使无人机在无线充电面板21上的任意位置都能进行无线充电。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，包括柔性太阳能电池能源***（1）和无线充电平台（2），所述柔性太阳能电池能源***（1）包括柔性光伏组件（11）、MPPT模块（12）、能源控制器（13）和蓄电池（14），所述柔性光伏组件（11）与MPPT模块（12）相连、用于将太阳能转化为电能并经MPPT模块（12）进行汇流并以最大功率输出；所述能源控制器（13）分别与MPPT模块（12）和蓄电池（14）相连、用于根据MPPT模块（12）的实时发电功率和蓄电池（14）的实时电量决定无线充电平台（2）的供电电源；所述无线充电平台（2）包括无线充电面板（21）和无线充电发射装置（22），所述无线充电发射装置（22）与所述能源控制器（13）相连、用于接收供电并传递至无人机的无线充电接收装置（23）上对无人机进行无线充电。

2.根据权利要求1所述的用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，所述无线充电发射装置（22）位于所述无线充电面板（21）的下方，所述无人机的无线充电接收装置（23）位于所述无线充电面板（21）的上方，所述无线充电发射装置（22）和无线充电接收装置（23）在同一振动频率上共振，实现能量的传递。

3.根据权利要求2所述的用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，所述无线充电发射装置（22）为送电线圈，所述无线充电接收装置（23）为受电线圈，所述送电线圈与受电线圈位于同一振动频率上。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，所述无线充电发射装置（22）包括多个位于所述无线充电面板（21）下方的发射端线圈，所述无人机的无线充电接收装置（23）包括位于所述无线充电面板（21）的上方的接收端线圈，多个发射端线圈的磁场覆盖所述无线充电面板（21）的上方区域以电磁感应方式将电能传递至接收端线圈，实现无人机的无线充电。

5.根据权利要求4所述的用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，多个所述发射端线圈包括中心线圈以及均匀分布在中心线圈周侧的周边线圈。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于无人机的太阳能无线充电装置，其特征在于，还包括安装于屋顶的棚架（15），所述柔性光伏组件（11）平铺于所述棚架（15）上，所述MPPT模块（12）、能源控制器（13）和蓄电池（14）安装于棚架（15）的下方，所述无线充电平台（2）安装于棚架（15）的一侧。