无线充电线圈对位方法、无线充电装置及无人机充电方法与流程

本发明涉及无线充电技术领域，特别涉及一种无线充电线圈对位方法、无线充电装置及无人机充电方法。

背景技术：

目前市场比较主流的无线充电技术主要通过以下三种方式：电磁感应、无线电波、以及共振式无线充电。消费型电子产品常采用电磁感应式无线充电技术。

电磁感应式无线充电技术利用的是电磁感应原理，在发送端和接受端各有一个线圈，在送电线圈上，变化的电场产生变化的磁场，然后磁场又在受电线圈上感应出电场，从而实现能量传输。电磁感应式无线充电的效率跟送电线圈与受电线圈的对位准确性密切相关，对位越准，充电效率越高，受电线圈与送电线圈位置偏移量越大，充电效率越低。为解决准确对位的问题，现有的解决方案大多是将送电线圈设置成可移动的结构，通过将送电线圈移动至受电线圈正下方，从而实现二者精准对位。

中国发明专利CN105914811A公开了一种无线充电的方法与装置，其通过移动送电线圈获得多个电流数据和与电流数据对应的位置数据，然后从多个电流数据中确定最大的电流数据，将最大的电流数据对应的第一位置数据发送给移动控制单元，最后由移动控制单元控制送电线圈移动到第一位置数据所对应的位置。实际上，这样的线圈自动对位方式存在一定的盲目性，因为其并不能一次找到最佳充电位置，而是在运动过程中不断往当前状态下最大电流数据对应的第一位置移动，然而线圈在往该第一位置移动的过程中，又有可能会出现更大的电流，此时又出现了新的第一位置，如此不断更新多次，方可确定最佳充电位置，故该方案虽然最终可以保证较高的充电效率，但其仍存在对位过程耗时较长的缺点。

近年来，消费级无人机市场极为火爆，续航时间短是目前消费级无人机的通病，消费级无人机在连续飞行20-30分钟就需要更换电池或充电，无人机自主执行工作任务的能力严重受续航能力的限制，当前的解决方案大多是在飞行路线上设置电磁感应式无线充电平台，然而这些无线充电平台同样存在难以快速实现送电线圈与受电线圈准确对位的问题，因此当前的无人机无线充电解决方案普遍存在充电效率低或线圈对位耗时长的缺点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可快速完成送电线圈与受电线圈准确对位的方法。基于上述方法，本发明还提供一种无线充电装置，基于上述无线充电装置，本发明再提供一种对无人机进行无线充电的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，一种无线充电线圈对位方法，包括以下步骤：

在送电线圈上方设置触控面板并确定送电线圈在触控面板的初始正投影位置；

用三个以上与受电线圈存在固定位置关系的触碰件碰触触控面板以获取各触碰件与触控面板接触点所在位置；

根据各触碰件与触控面板接触点所在位置以及所述受电线圈与各触碰件之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板的正投影位置；

移动所述送电线圈和/或受电线圈，使得所述送电线圈与受电线圈在触控面板的正投影位置重叠，从而完成送电线圈与受电线圈对位。

优选的，所述触控面板为电阻式触控面板。

作为本发明的另一方面，一种无线充电装置，包括送电线圈、触控面板、用于带动所述送电线圈和/或触控面板在平面内移动的驱动装置以及对所述驱动装置进行控制的控制器，所述控制器中存储有送电线圈在触控面板的初始正投影位置信息；

所述触控面板用于承托受电设备、接受受电设备三个以上触碰件的碰触并将碰触信息发送至控制器；

所述控制器用于根据所述碰触信息计算出受电设备各触碰件与触控面板接触点所在位置，再结合所述受电设备的受电线圈与各触碰件之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板的正投影位置，然后控制所述驱动装置驱动送电线圈和/或触控面板移动，使得所述送电线圈与受电线圈在触控面板的正投影位置重叠以实现送电线圈与受电线圈对位。

进一步地，所述驱动装置包括一根第一导轨、两根平行设置的第二导轨、一个用于安放送电线圈的线圈座以及两个电机，所述送电线圈固定设置在线圈座上，所述第一导轨垂直于第二导轨设置，所述线圈座通过滑块滑动连接于第一导轨，所述第一导轨的两端通过滑块滑动连接于第二导轨，所述两个电机中，一个电机用于驱动所述线圈座沿第一导轨来回滑动，另一个电机用于驱动所述第一导轨沿第二导轨来回滑动。

更进一步地，所述电机与滑块之间均通过丝杠副传动连接。

优选的，所述触控面板为电阻式触控面板。

进一步地，所述无线充电装置包括一顶端开口的壳体，所述送电线圈、控制器及驱动装置均设于壳体的内腔中，所述触控面板固定安装在壳体的顶部并封堵住壳体顶端的开口。

作为本发明的另一方面，一种无人机充电方法，采用上述任意一种无线充电装置给所述无人机的蓄电池补充电量，所述无人机设有三条以上的支撑腿；

所述无人机降落至触控面板上，所述触控面板接受无人机三个以上支撑腿碰触并将碰触信息发送至控制器，所述控制器根据所述碰触信息计算出无人机各支撑腿与触控面板接触点所在位置，再结合所述无人机的受电线圈与各支撑腿之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板的正投影位置，然后控制所述驱动装置驱动送电线圈和/或触控面板移动，使得所述送电线圈与受电线圈在触控面板的正投影位置重叠，从而实现送电线圈与受电线圈对位；

充电开始前，所述控制器先发出断电指令切断对触控面板的供电，之后再发出通电指令给送电线圈通电；

所述送电线圈与受电线圈之间利用电磁感应实现能量传输，从而实现给所述无人机的蓄电池补充电量。

在本发明的一个实施例中，所述触控面板接受无人机三个以上支撑腿触碰并将触碰信息发送至控制器后，所述控制器立即发出断电指令切断对触控面板的供电。

进一步地，所述送电线圈对位在受电线圈下方后，所述控制器再发出通电指令给送电线圈通电。

在本发明提供的无线充电线圈对位方法中，通过在送电线圈上方设置触控面板，当受电设备上的触碰件压到触控面板上时，控制器可以准确确定触碰件的位置，再通过受电线圈与触碰件的位置关系即可精确计算出受电线圈的位置，最后只需将送电线圈对应移动至受电线圈的正下方（或者通过移动触控面板带动受电设备移动使得受电线圈移动至送电线圈正上方）对齐即可，对位速度快而精准。基于上述线圈对位方法，本发明提供的无线充电装置同样具有对位速度快且精准的优点。此外，本发明提供的无人机充电方法利用无人机自带的支撑腿作为确定受电线圈位置的参照物，实现了无线充电平台的送电线圈与无人机受电线圈的快速、精准对位，有力保障了无人机无线充电效率。

附图说明

图1为无线充电装置的内部结构示意图。

图2为无线充电装置的俯视结构示意图。

图中：

1——送电线圈 2——触控面板 4——控制器

5——壳体 31——第一导轨 32——第二导轨

33——线圈座。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例与附图对本发明作进一步的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、 “顶”、“底”、“内”、 “外”、 “高于”、“低于”等指示的方位或位置关系均是基于附图所示的方位或位置关系。另外，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定” 等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种无线充电线圈对位方法，包括以下步骤：

在送电线圈上方设置触控面板并确定送电线圈在触控面板的初始正投影位置；

用三个以上与受电线圈存在固定位置关系的触碰件碰触触控面板以获取各触碰件与触控面板接触点所在位置；

根据各触碰件与触控面板接触点所在位置以及所述受电线圈与各触碰件之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板的正投影位置；

移动所述送电线圈和/或受电线圈，使得所述送电线圈与受电线圈在触控面板的正投影位置重叠，从而完成送电线圈与受电线圈对位。

本实施例通过在送电线圈上方设置触控面板，当受电设备上的触碰件压到触控面板上时，控制器可以准确确定触碰件的位置，再通过受电线圈与触碰件的位置关系即可精确计算出受电线圈的位置，最后只需将送电线圈对应移动至受电线圈的正下方（或者通过移动触控面板带动受电设备移动使得受电线圈移动至送电线圈正上方）对齐即可，对位速度快而精准。

需要说明的是，在本实施例中，触控面板可以选择电容式触控面板、声波式触控面板或电阻式触控面板，其中电阻式触控面板耐脏污、不易受外部环境干扰，故优选采用电阻式触控面板。

实施例2：

基于实施例1中的线圈对位方法，见图1-2所示，本实施例提供一种无线充电装置，其包括送电线圈1、触控面板2、用于带动送电线圈1和/或触控面板2在平面内移动的驱动装置以及对驱动装置进行控制的控制器4，控制器4中存储有送电线圈1在触控面板2的初始正投影位置信息；

触控面板2用于承托受电设备、接受受电设备三个以上触碰件的碰触并将碰触信息发送至控制器4；

控制器4用于根据上述碰触信息计算出受电设备各触碰件与触控面板2接触点所在位置，再结合受电设备的受电线圈与各触碰件之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板2的正投影位置，然后控制驱动装置驱动送电线圈1和/或触控面板2移动，使得送电线圈1与受电线圈在触控面板2的正投影位置重叠以实现送电线圈1与受电线圈对位。

由于本实施例的无线充电装置是基于实施例1中线圈对位方法，故其具备与实施例1一样对位速度快且精准的优点。需要说明的是，在本实施例中，驱动装置的结构可以采用与现有技术中机床工作台驱动装置类似的结构，本发明并不涉及驱动装置方面的改进。

例如图1所示，驱动装置包括一根第一导轨31、两根平行设置的第二导轨32、一个用于安放送电线圈1的线圈座33以及两个电机（电机在附图中未示出），送电线圈1固定设置在线圈座33上，第一导轨31垂直于第二导轨32设置，线圈座33通过滑块（所有滑块在附图中均未示出）滑动连接于第一导轨31，第一导轨31的两端通过滑块滑动连接于第二导轨32，上述两个电机中，一个电机用于驱动线圈座33沿第一导轨31来回滑动，另一个电机用于驱动第一导轨31沿第二导轨32来回滑动。

进一步地，上述电机与滑块之间均可以通过丝杠副（丝杠副在附图中未示出）传动连接。

优选的，触控面板2为电阻式触控面板。与实施例1一样，在本实施例中，触控面板也可以选择电容式触控面板、声波式触控面板或电阻式触控面板，其中电阻式触控面板耐脏污、不易受外部环境干扰，故优选采用电阻式触控面板。

进一步地，在本实施例中，如图1和2所示，该无线充电装置包括一顶端开口的壳体5，上述送电线圈1、控制器4及驱动装置均设于壳体的内腔中，触控面板2固定安装在壳体5的顶部并封堵住壳体5顶端的开口。

实施例3：

在上述实施例1和2的基础上，本发明还提供一种无人机充电方法，具体地，本实施例采用权利要求3-7中任意一项所述的无线充电装置给所述无人机的蓄电池补充电量，充电涉及的无人机设有三条以上的支撑腿；

无人机降落至触控面板2上，触控面板2接受无人机三个以上支撑腿碰触并将碰触信息发送至控制器4，控制器4根据所述碰触信息计算出无人机各支撑腿与触控面板2接触点所在位置，再结合无人机的受电线圈1与各支撑腿之间的位置关系计算出受电线圈在触控面板2的正投影位置，然后控制驱动装置驱动送电线圈1和/或触控面板2移动，使得送电线圈1与受电线圈在触控面板2的正投影位置重叠，从而实现送电线圈1与受电线圈对位；

充电开始前，控制器4先发出断电指令切断对触控面板2的供电，之后再发出通电指令给送电线圈1通电；

送电线圈1与受电线圈之间利用电磁感应实现能量传输，从而实现给所述无人机的蓄电池补充电量。

其中，触控面板2接受无人机三个以上支撑腿触碰并将触碰信息发送至控制器4后，控制器4立即发出断电指令切断对触控面板2的供电（需要说明的是，也可以在完成送电线圈1与受电线圈对位后在切断对触控面板2的供电，实际上只要在充电开始前，即送电线圈1通电之前切断对触控面板2的供电即可）。

进一步，送电线圈1对位在受电线圈下方后，控制器4再发出通电指令给送电线圈1通电（需要说明的是，也可以在控制器4计算出受电线圈在触控面板2的正投影位置并切断对触控面板2的供电后即让送电线圈1通电）。

本实施例利用无人机自带的支撑腿作为确定受电线圈位置的参照物，通过先确定支腿位置在计算出受电线圈位置，由于送电线圈位置已知，又准确及时出了受电线圈位置，故可实现送电线圈与无人机受电线圈的快速、精准对位，从而避免因线圈对位不准导致充电效率降低的情况，有力保障了无人机无线充电效率。

最后需要强调的是，为了让本领域普通技术人员更方便地理解本发明相对于现有技术的改进之处，本发明的一些附图和描述已经被简化，并且为了清楚起见，本申请文件还省略了一些其它元素，本领域普通技术人员应该意识到这些省略的元素也可构成本发明的内容。