本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)充電的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)及其充電控制方法。

背景技術(shù)：

無(wú)人機(jī)本身便具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速、載荷豐富、任務(wù)用途廣泛等特點(diǎn)。但是由于蓄電池容量和傳統(tǒng)充電技術(shù)的限制，無(wú)人機(jī)面臨著續(xù)航能力低下、飛行時(shí)間過(guò)短的問(wèn)題。而無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)可以很好地解決無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力問(wèn)題，可是無(wú)線(xiàn)電能傳輸技術(shù)相比起有線(xiàn)充電效率有所下降，能量損耗較多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供了一種安全可靠的無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)及其充電控制方法，可以提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，同時(shí)通過(guò)合理的控制方法降低無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的損耗，提高能量利用率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一種無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)，包括：

充電平臺(tái)端，由電能發(fā)射模塊、第一通信模塊和第一控制模塊組成；

無(wú)人機(jī)端，由電池、電能接收模塊、第二通信模塊、第二控制模塊和電池管理模塊組成；

其中，所述電池管理模塊與電池連接，該電池管理模塊通過(guò)電流采樣電路和電壓采樣電路實(shí)時(shí)獲取電池電氣參數(shù)，所述電池電氣參數(shù)包括電池電壓和充電電流；所述第二控制模塊分別與電能接收模塊、第二通信模塊、電池管理模塊連接，該第二控制模塊將獲取的電池電氣參數(shù)與設(shè)定的閾值相判斷，選擇發(fā)送不同的控制信號(hào)，控制所述電能接收模塊選擇不同的工作模式；所述第二通信模塊與第一通信模塊建立無(wú)線(xiàn)連接，將所述控制信號(hào)發(fā)送至第一通信模塊；所述第一控制模塊分別與電能發(fā)射模塊、第一通信模塊連接，該第一控制模塊通過(guò)第一通信模塊接收并解碼所述控制信號(hào)，控制所述電能發(fā)射模塊選擇不同的工作模式；所述電能發(fā)射模塊和電能接收模塊按照無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)脑?，建立電磁關(guān)系，根據(jù)不同工作模式，電能由電能發(fā)射模塊傳輸?shù)诫娔芙邮漳K。

所述不同工作模式包括保護(hù)模式、充電模式和閉鎖模式三種；所述保護(hù)模式包括過(guò)流保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)，共2種保護(hù)模式；所述充電模式包括分段式充電和快充，共2種充電模式；所述閉鎖模式包括電量飽和閉鎖和通信中斷閉鎖，共2種閉鎖模式。

所述電流采樣電路采用采樣電阻及運(yùn)放和差分結(jié)構(gòu)，將所述采樣電阻上的電流放大至所需倍數(shù)，使其與充電電流相等。

所述電壓采樣電路采用采樣電阻及運(yùn)放和差分結(jié)構(gòu)，將所述采樣電阻上的電壓放大至所需倍數(shù)，使其與電池電壓相等。

上述無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的充電控制方法，包括以下步驟：

1)無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)進(jìn)行識(shí)別并連接：所述無(wú)人機(jī)識(shí)別充電平臺(tái)并降落，充電平臺(tái)檢測(cè)無(wú)人機(jī)距離，若該距離小于或等于預(yù)設(shè)的距離，則無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)建立連接，所述第一通信模塊與第二通信模塊進(jìn)入無(wú)線(xiàn)連接模式；

2)實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)電池電氣參數(shù)：所述電池管理模塊通過(guò)電流采樣電路和電壓采樣電路實(shí)時(shí)獲取電池電氣參數(shù)，所述電池電氣參數(shù)包括電池電壓和充電電流；

3)根據(jù)所述電池電氣參數(shù)確定不同的工作模式，對(duì)電池進(jìn)行充電：所述第二控制模塊將獲取的電池電氣參數(shù)與設(shè)定的閾值相判斷，選擇發(fā)送不同的控制信號(hào)，控制所述電能接收模塊選擇不同的工作模式，所述第二通信模塊與第一通信模塊建立無(wú)線(xiàn)連接，將所述控制信號(hào)發(fā)送至第一通信模塊，所述第一控制模塊通過(guò)第一通信模塊接收并解碼所述控制信號(hào)，控制所述電能發(fā)射模塊選擇不同的工作模式；

4)循環(huán)步驟2)、3)過(guò)程，即實(shí)時(shí)檢測(cè)電量和根據(jù)電池電氣參數(shù)確定不同的工作模式為循環(huán)過(guò)程，直至無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)斷開(kāi)連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果：

本發(fā)明的無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)利用電池管理模塊實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)電池電氣參數(shù)，通過(guò)第一通信模塊和第二通信模塊建立無(wú)線(xiàn)通信連接，利用第一控制模塊和第二控制模塊控制電能發(fā)射模塊和電能接收模塊選擇不同的工作模式。因此，本發(fā)明能根據(jù)不同情況選擇合適的充電模式，有效減小無(wú)線(xiàn)充電過(guò)程中的能量損失，提高無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)男?，增?qiáng)無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的電路示意圖。

圖2是本發(fā)明無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例所述的無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)，包括：

充電平臺(tái)端100，由第一通信模塊101、第一控制模塊102和電能發(fā)射模塊103組成；

無(wú)人機(jī)端200，由第二通信模塊201、第二控制模塊202、電能接收模塊203、電池管理模塊204和無(wú)人機(jī)電池205組成；

其中，所述電池管理模塊204與無(wú)人機(jī)電池205連接，該電池管理模塊204包括有電流采樣電路2041和電壓采樣電路2042,通過(guò)電流采樣電路2041和電壓采樣電路2042實(shí)時(shí)獲取電池電氣參數(shù)，所述電池電氣參數(shù)包括電池電壓和充電電流；所述第二控制模塊202分別與電能接收模塊203、第二通信模塊201、電池管理模塊204連接，該第二控制模塊202將獲取的電池電氣參數(shù)與設(shè)定的閾值相判斷(所述設(shè)定的閾值與電池容量大小有關(guān))，選擇發(fā)送不同的控制信號(hào)，控制所述電能接收模塊203選擇不同的工作模式，使無(wú)人機(jī)電池205開(kāi)始充電或停止充電；所述第二通信模塊201與第一通信模塊101建立無(wú)線(xiàn)連接(包括但不限于wifi、藍(lán)牙和zigbee等常見(jiàn)無(wú)線(xiàn)連接方式)，將所述控制信號(hào)發(fā)送至第一通信模塊101；所述第一控制模塊102分別與電能發(fā)射模塊103、第一通信模塊101連接，該第一控制模塊102通過(guò)第一通信模塊101接收并解碼所述控制信號(hào)，控制所述電能發(fā)射模塊103選擇不同的工作模式；所述電能發(fā)射模塊103和電能接收模塊203按照無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)脑?包括但不限于磁耦合式無(wú)線(xiàn)電能傳輸、電磁感應(yīng)式無(wú)線(xiàn)電能傳輸、電場(chǎng)耦合式無(wú)線(xiàn)電能傳輸、電磁輻射式無(wú)線(xiàn)電能傳輸和機(jī)械波耦合式無(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)瘸Ｓ脽o(wú)線(xiàn)電能傳輸?shù)脑?，建立某種電磁關(guān)系，根據(jù)不同工作模式，電能由電能發(fā)射模塊103傳輸?shù)诫娔芙邮漳K203。

所述電流采樣電路2041通過(guò)采樣電阻及運(yùn)放和差分等結(jié)構(gòu)，將所述采樣電阻上的電流放大至合適的倍數(shù)，使其與所述充電電流相等。

所述電壓采樣電路2042通過(guò)采樣電阻及運(yùn)放和差分等結(jié)構(gòu)，將所述采樣電阻上的電壓放大至合適的倍數(shù)，使其與所述電池電壓相等。

所述不同工作模式包括保護(hù)模式、充電模式和閉鎖模式三種。所述保護(hù)模式包括過(guò)流保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)，共2種充電模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205的充電電壓或充電電流超過(guò)設(shè)定的安全閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203關(guān)斷，使無(wú)人機(jī)電池205停止充電，保護(hù)電路，而第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103關(guān)斷，停止傳輸電能，保護(hù)電路。所述充電模式包括分段式充電和快充，共2種充電模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205剩余電量較多，高于設(shè)定閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入分段式充電模式，給電池進(jìn)行充電，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入分段式充電模式，給電池進(jìn)行充電；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205剩余電量較少，低于設(shè)定閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入快充模式，給電池進(jìn)行快速充電，縮短所需充電時(shí)間，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入快充模式，給電池進(jìn)行快速充電，縮短所需充電時(shí)間。所述閉鎖模式包括電量飽和閉鎖和通信中斷閉鎖，共2種閉鎖模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205充滿(mǎn)電后，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入電量飽和閉鎖模式，關(guān)斷電能接收模塊203，使電池停止充電，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能接收模塊103進(jìn)入電量飽和閉鎖模式，關(guān)斷電能發(fā)射模塊103，停止傳輸電能；當(dāng)無(wú)人機(jī)飛離充電平臺(tái)，第一通信模塊101與第二通信模塊201隨距離限制自動(dòng)斷開(kāi)無(wú)線(xiàn)連接時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入通信中斷閉鎖模式，關(guān)斷電能接收模塊203，使電池停止充電，第一控制模塊102控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入通信中斷閉鎖模式，關(guān)斷電能發(fā)射模塊103，停止傳輸電能。

參見(jiàn)圖2所示，本實(shí)施例上述的無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的充電控制方法，包括以下步驟：

s1、無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)進(jìn)行識(shí)別并連接：所述無(wú)人機(jī)識(shí)別充電平臺(tái)并降落，充電平臺(tái)檢測(cè)無(wú)人機(jī)距離，若該距離小于或等于預(yù)設(shè)的距離，則無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)建立連接，所述第一通信模塊101與第二通信模塊201進(jìn)入無(wú)線(xiàn)連接模式。

s2、實(shí)時(shí)獲取無(wú)人機(jī)電池電氣參數(shù)：所述電池管理模塊204通過(guò)電流采樣電路2041和電壓采樣電路2042實(shí)時(shí)獲取電池電氣參數(shù)，所述電池電氣參數(shù)包括電池電壓和充電電流。

s3、根據(jù)所述電池電氣參數(shù)確定不同的工作模式，對(duì)電池進(jìn)行充電：所述第二控制模塊202將獲取的電池電氣參數(shù)與設(shè)定的閾值相判斷，選擇發(fā)送不同的控制信號(hào)，控制所述電能接收模塊選擇不同的工作模式，所述第二通信模塊201與第一通信模塊101建立無(wú)線(xiàn)連接，將所述控制信號(hào)發(fā)送至第一通信模塊101，所述第一控制模塊102通過(guò)第一通信模塊101接收并解碼所述控制信號(hào)，控制所述電能發(fā)射模塊103選擇不同的工作模式。

其中，所述不同工作模式包括保護(hù)模式、充電模式和閉鎖模式三種。所述保護(hù)模式包括過(guò)流保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)，共2種充電模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205的充電電壓或充電電流超過(guò)設(shè)定的安全閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203關(guān)斷，使無(wú)人機(jī)電池205停止充電，保護(hù)電路，而第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103關(guān)斷，停止傳輸電能，保護(hù)電路。所述充電模式包括分段式充電和快充，共2種充電模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205剩余電量較多，高于設(shè)定閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入分段式充電模式，給電池進(jìn)行充電，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入分段式充電模式，給電池進(jìn)行充電；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205剩余電量較少，低于設(shè)定閾值時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入快充模式，給電池進(jìn)行快速充電，縮短所需充電時(shí)間，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入快充模式，給電池進(jìn)行快速充電，縮短所需充電時(shí)間。所述閉鎖模式包括電量飽和閉鎖和通信中斷閉鎖，共2種閉鎖模式；當(dāng)電池管理模塊204檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池205充滿(mǎn)電后，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入電量飽和閉鎖模式，關(guān)斷電能接收模塊203，使電池停止充電，第一控制模塊102接收控制信號(hào)，控制電能接收模塊103進(jìn)入電量飽和閉鎖模式，關(guān)斷電能發(fā)射模塊103，停止傳輸電能；當(dāng)無(wú)人機(jī)飛離充電平臺(tái)，第一通信模塊101與第二通信模塊201隨距離限制自動(dòng)斷開(kāi)無(wú)線(xiàn)連接時(shí)，第二控制模塊202控制電能接收模塊203進(jìn)入通信中斷閉鎖模式，關(guān)斷電能接收模塊203，使電池停止充電，第一控制模塊102控制電能發(fā)射模塊103進(jìn)入通信中斷閉鎖模式，關(guān)斷電能發(fā)射模塊103，停止傳輸電能。

s4、循環(huán)s2、s3過(guò)程，直至無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)斷開(kāi)連接，具體情況如下：

s2和s3為循環(huán)過(guò)程，第一控制模塊102和第二控制模塊202根據(jù)無(wú)人機(jī)電池205的實(shí)時(shí)電氣參數(shù)，不斷調(diào)整電能發(fā)射模塊103和電能接收模塊203進(jìn)入合適的工作模式，使整個(gè)無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)的效率達(dá)到最大值。

當(dāng)電能發(fā)射模塊103和電能接收模塊203進(jìn)入通信中斷閉鎖模式時(shí)，此時(shí)無(wú)人機(jī)已由于距離原因與充電平臺(tái)斷開(kāi)連接，因此系統(tǒng)跳過(guò)循環(huán)過(guò)程，進(jìn)入下面s5。

s5、無(wú)人機(jī)與充電平臺(tái)斷開(kāi)連接，無(wú)人機(jī)無(wú)線(xiàn)充電系統(tǒng)停止工作。

以上所述實(shí)施例只為本發(fā)明之較佳實(shí)施例，并非以此限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。