[发明专利]用于无人机动态无线续航的共振耦合系统及动态充电方法

权利要求书

1.用于无人机动态无线续航的共振耦合系统，包括电动汽车和无人机，电动汽车上设置有电动汽车发射单元，无人机上设置有无人机接收单元；电动汽车发射单元包括分布式能源供电模块，车体储能电池，功率控制电路，功率震荡模块，频率跟踪模块，车体GPS定位系统，射频识别阅读器，发射端通信线圈和功率发射线圈；无人机接收单元包括功率接收线圈，信息监测与调制单元，整流稳压模块，接收端通信线圈，RFID标签，机体GPS定位系统和机载电池；分布式能源供电模块连接车体储能电池，车体储能电池连接功率震荡模块，功率震荡模块分别连接功率发射线圈和功率控制电路，功率发射线圈连接频率跟踪模块，功率控制电路分别连接发射端通信线圈、射频识别阅读器和车体GPS定位系统；功率接收线圈连接整流稳压模块，整流稳压模块连接机载电池，机载电池连接信息监测与调制单元，信息监测与调制单元分别连接RFID标签、机体GPS定位系统和接收端通信线圈；射频识别阅读器与RFID标签无线连接，发射端通信线圈与接收端通信线圈无线连接，功率发射线圈与功率接收线圈之间进行能量传递；其特征在于，功率发射线圈采用组合型线圈矩阵，组合型线圈矩阵内每一线圈采用DD型结构；功率接收线圈采用线圈矩阵；

组合型线圈矩阵包括三行三列的4D组合型线圈，每一4D组合型线圈包括同一股导线绕制的双层DD线圈，每层DD线圈包括两个相同的D型线圈平行排列，两层DD线圈交叉放置，且4个D型线圈的磁场方向相同，功率发射线圈铺设在“田”字型铁氧体平面上；

功率接收线圈包括三行三列线圈矩阵，线圈矩阵正中央设置有可伸缩的中继线圈，伸出距离为5cm左右，中继线圈外径远小于线圈矩阵单个线圈的外径；单个线圈外径与4D组合型线圈的外径相同，功率接收线圈镶嵌有铁氧体磁芯。

2.如权利要求1所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统，其特征在于，功率发射线圈设置在电动汽车的顶部，功率接收线圈和中继线圈设置在无人机的底部。

3.如权利要求1所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统，其特征在于，分布式能源供电模块包括能量管理控制器连接风力发电机、太阳能电池板和市电装置。

4.如权利要求1所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统，其特征在于，频率跟踪模块包括双管谐振逆变器依次连接PWM驱动电路、锁相环电路、相位补偿比较电路、差分放大器和电阻，并在功率发射端构成反馈电路。

5.利用权利要求1所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统的动态充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、当无人机上信息监测与调制单元发出充电信号，电动汽车上的射频识别阅读器检测无人机上的RFID标签是否匹配；

步骤1.1、如果射频识别阅读器与RFID标签匹配，且无人机正在巡检，则无人机继续巡检，电动汽车以最佳线路靠近无人机正下方，直到功率发射线圈与功率接收线圈对齐，两者保持相对静止，且间距未超过充电设定值，电动汽车开始对无人机充电；若电动汽车与无人机间距超过充电设定值，无人机弹出中继线圈后电动汽车开始对无人机充电；

步骤1.2、如果射频识别阅读器与RFID标签匹配，且无人机处于未巡检状态，则电动汽车继续充电，无人机以最佳线路靠近电动汽车正上方，直到功率发射线圈与功率接收线圈对齐，两者保持相对静止，且间距未超过充电设定值，电动汽车开始对无人机充电；若电动汽车与无人机间距超过充电设定值，无人机弹出中继线圈后电动汽车开始对无人机充电；

步骤2、当电动汽车无需对无人机供电时，采用分布式能源供电模块对自身进行充电。

6.如权利要求5所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统的动态充电方法，其特征在于，步骤1.1的实现是通过机体GPS定位系统，控制电动汽车靠近无人机正下方，直至功率发射线圈与功率接收线圈对齐且保持相对静止。

7.如权利要求5所述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统的动态充电方法，其特征在于，步骤1.2的实现是通过车体GPS定位系统，控制无人机靠近电动汽车正上方，直至功率发射线圈与功率接收线圈对齐且保持相对静止。