[发明专利]一种基于事件触发控制的无人机悬停式无线充电装置

说明书

本发明公开了一种基于事件触发控制的无人机悬停式无线充电装置。本发明包括无线充电发射机构与无线充电接收机构；其中，无线充电发射机构包括谐振式发射线圈、事件触发控制器、输出功率控制器；无线充电接收机构中包括谐振式接收线圈、输出状态采样传输模块。本发明在保证无人机悬停功率供给的同时，将富余的能量传输给电池，从而实现无人机的悬停式无线充电。本发明将功率调整机构设置于无线充电发射机构中，从而减少接收机构的重量，降低了无人机的负担；采用电池电流软变化控制方案，避免出现可能的电池电流瞬间大幅度变化导致的电池工作异常；通过事件触发控制方法减少了发射功率的高次谐波，有效提高了无线功率传输的效率。

技术领域

本发明涉及无线充电领域的无人机无线充电装置，具体涉及了一种基于事件触发控制的无人机悬停式无线充电装置。

背景技术

随着科技的进步，多旋翼无人机的应用越来越广泛，从农业播种到国防军工都有它们的身影，其中，多旋翼无人机在疫情防控中所承担的物流运输职能更是体现了它们在后疫情时代中的重要性。随着我国现代化水平的稳步提升，多旋翼无人机也必然在我们的生产生活中扮演越来越重要的角色。

然而在现阶段多旋翼无人机在技术上还存许多瓶颈，如空域冲突、感知防撞技术等，这些问题阻碍了多旋翼无人机在多领域的深入应用，本发明主要关注其中的多旋翼无人机续航能力及活动范围相关问题。相比于摄影用无人机，农业领域中的植保无人机对续航能力及活动范围有更高的需求，当前，市面上普遍使用的植保机空载悬停时间多为15-30分钟，载重悬停时间往往低于10分钟。虽然通过增加电池占机身重量比或采用混合动力等方式能提高飞行器的续航时间，但当前飞行能源的能量密度限制了多旋翼无人机的飞行时间，多旋翼无人机单次飞行时间在短时间内无法快速增加，由此，给多旋翼无人机快速补充能源的方案得到了众多学者的关注。目前市场上的多旋翼无人机以电池供电为主，少数采用化石能源或混合动力，而针对以电池作为能量来源的多旋翼无人机，无线充电成为了其在复杂环境中，多次补充能量的重要方式。

现阶段，无人机无线充电多数需要将无人机停到特定的充电平台上，该方案需要占用较多的地面空间资源，且限制了无人机无线充电接收机构中接收线圈的布置位置，无法适用于无人机携带货物的场景，对无人机多构型的适应性也较差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题和需求，本发明的目的在于提供一种基于事件触发控制的无人机悬停式无线充电装置，无线充电过程中，无线充电发射线圈位于无人机正上方，无线充电接收线圈位于无人机上表面，且无线充电接收机构的输出功率控制工作集成于无线充电发射端，降低无人机所需增加的配重。

另外本发明能够在无人机悬停飞行时对无人机进行充电；本发明在正式充电开始前将给定低发射功率，并通过读取谐振式接收线圈的输出电压对线圈耦合度进行检测，以避免出现低耦合情况下的低功率或无功率充电现象；本发明在充电起始过程中，采用电池电流软变化控制方案，避免出现可能的电池电流瞬间大幅度变化导致的电池工作异常；本发明通过事件触发控制方法降低了发射端功率调整过程中所产生的高次谐波，有效地提高了无线功率传输的效率；本发明通过事件触发控制方法规避了由于耦合系数变化(即悬停时无人机的姿态扰动)所致的无线充电接收机构输出功率失调；本发明能够适用于LCC型、LCC-S型无线充电线圈拓扑，无法适用于S-S型无线充电线圈拓扑。

为实现上述目的，本发明采用的方案如下：

本发明包括无线充电发射机构和无线充电接收机构；无线充电接收机构固定安装在无人机的上表面，无人机悬停式无线充电过程中，无线充电发射机构设置在无人机的无线充电接收机构的正上方。