[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

说明书

本发明涉及无人机无线充电技术领域，具体涉及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，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；电动汽车射频识别阅读器与无人机上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；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。该共振耦合系统使用便捷、运行可靠、维护成本低、安全高效的供无人机进行动态稳定续航，对恶劣天气与环境的适应性较强，能量利用率高。

技术领域

本发明属于无人机无线充电技术领域，尤其涉及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。

背景技术

无线供电技术（无线传能装置）不需要用电缆将设备与供电系统连接，便可以直接对其进行快速充电。加之非接触快速充电能够布置在多种场所，又可以为各种类型的设备提供充电服务，使随时随地充电变为可能。

现有的无线传能技术至少包括以下五种方式：电磁感应式、电磁共振式、微波式、超声波式及激光式。

其中，电磁共振式无线电能传输技术的原理是与音叉的共振原理相同。排列在一个磁场中的有相同振动频率的线圈，由于其振动频率特性相同也可以实现能量从一个线圈向另一个线圈的电能传输。特点是传输距离较远、可实现一对多传能，但传输效率偏低，适用于中等功率的中等距离传输。

采用无线充电的方式对无人机进行充电，对当今迅速发展的无人机产业具有重要意义。而无人机动态无线续航的供电技术，可以减少无人机搭载的电池，甚至无需搭载电池组。因此，无人机动态无线续航技术不仅能够的降低无人机电池成本，还大大降低了无人机的成本，简化了无人机动态充电。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用便捷、运行可靠、维护成本低、安全高效的供无人机进行动态稳定续航的无线充电系统。有效避免传统有线电能传输过程中产生火花与触电的危险，同时减少器件接触损耗和相应的机械磨损，对恶劣天气与环境的适应性较强，能量利用率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：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；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。

在上述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统中，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。

在上述的用于无人机动态无线续航的共振耦合系统中，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。