一种快速充电的无人机机巢系统及其充电方法与流程

本发明涉及无人机，具体为一种快速充电的无人机机巢系统及其充电方法。

背景技术：

1、随着无人机技术的不断发展，它们被广泛应用在农业、测绘、监视、物流等领域。随之而来的是对于无人机充电效率和便捷性的需求增加。传统的充电方法通常涉及手动将电池从无人机中移除并连接到充电器上，这种方法不仅耗时，而且难以适应大规模无人机操作的需求，随着无人机商业应用的增加，对无人机运营的法规和标准化要求也越来越高，这影响了无人机充电站的设计和部署，快速充电的无人机机巢系统需要符合相关安全标准和电气规范，以确保充电过程的安全性和可靠性。

2、传统的充快速充电的无人机机巢系统通常缺乏智能管理系统，无法有效监控电池状态，导致电池损耗加速，缩短使用寿命的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种快速充电的无人机机巢系统及其充电方法，解决了传统的充快速充电的无人机机巢系统通常缺乏智能管理系统，导致电池损耗加速，缩短使用寿命的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种快速充电的无人机机巢系统，包括机巢系统，所述机巢系统包括电能质量检测模块，所述电能质量检测模块与多通道模块相连接，所述多通道模块与电池管理模块相连接，所述电池管理模块与能量转换模块相连接；

3、多通道模块与电能质量检测模块相连接，多通道模块设计用于支持多台无人机同时充电，它能够根据每个无人机电池的状态和充电需求，动态分配充电通道和电能，以实现快速且高效的充电；

4、电能质量检测模块：这个模块负责监测进入机巢系统的电能质量，包括电压、电流、频率、波形畸变等指标，这确保了为无人机充电的电能是稳定和可靠的，防止了电能波动可能对无人机电池造成的损伤；

5、所述电池管理模块：这个模块是多通道模块的下游，负责管理和监控连接到机巢系统中的每个无人机电池，它包括电池健康状态监测、充电状态监测、温度控制，确保电池在充电过程中的安全性和延长电池寿命。

6、优选的，所述电能质量检测模块包括电压稳定性单元、电联连续性单元和频率一致性单元，所述电能质量检测模块与电压稳定性单元相连接，所述电压稳定性单元与电联连续性单元相连接，所述电联连续性单元与频率一致性单元相连接；

7、电压稳定性单元：此单元包含高精度的电压传感器和微处理器，用于实时监测输出电压的稳定性，它能够检测电压的波动和偏差，并通过与逆变器模块的通信，指令其调整输出，以确保电压始终保持在无人机电池充电的安全范围内，此单元还能识别瞬时的电压跌落或尖峰，并触发保护机制以防止潜在的设备损害。

8、优选的，所述电能质量检测模块还包括波形纯净度单元和谐波含量单元，所述电能质量检测模块与波形纯净度单元相连接，所述波形纯净度单元与谐波含量单元相连接；

9、波形纯净度单元：波形纯净度单元负责监测和分析电能波形的纯净度，即电压和电流波形是否接近完美的正弦波；

10、谐波含量单元：连接到波形纯净度单元的是谐波含量单元，这个单元专注于监测和分析供电系统中的谐波水平。

11、优选的，所述能量转换模块包括逆变器单元、调机器单元和充电控制器单元，所述能量转换模块与逆变器单元相连接，所述变器单元与调机器单元相连接，所述调机器单元与充电控制器单元相连接；

12、逆变器单元：逆变器单元的主要功能是将直流电(dc)转换成交流电(ac)，或者将不同电压等级的直流电转换为适合无人机电池充电的直流电压等级；

13、调节器单元：逆变器单元输出的电能随后传递给调节器单元，调节器单元负责进一步稳定电压和电流，确保其在严格的容许范围内；

14、充电控制器单元：调节器单元的输出最终被送至充电控制器单元。

15、优选的，所述多通信模块包括wifi单元、蓝牙单元、以太网单元和can总线单元，所述多通信模块与wifi单元相连接，所述wifi单元与蓝牙单元相连接，所述蓝牙单元与以太网单元相连接，所述以太网单元与can总线单元相连接；

16、wifi单元：wifi单元提供无线网络连接功能，使得无人机充电系统能够接入局域网络或互联网；

17、蓝牙单元：蓝牙单元提供短距离无线通信能力，适合于快速配对和低功耗设备通信；

18、以太网单元：以太网单元提供有线网络连接，它通过标准的rj45接口实现与本地网络或直接与控制计算机的连接。

19、优选的，所述电池管理模块包括电池监控单元和状态评估单元，所述电池管理模块与电池监控单元相连接，所述电池监控单元与状态评估单元相连接；

20、电池监控单元还包括数据采集系统，它能够定期或连续地收集和记录电池的工作数据，为后续的状态评估提供依据；

21、状态评估单元可以基于电池的历史数据和当前性能来预测其未来的可用性和寿命，从而为维护和更换计划提供依据。

22、优选的，所述电池管理模块还包括均衡控制单元和温度控制单元，所述电池管理模块与均衡控制单元相连接，所述均衡控制单元与温度控制单元相连接；

23、均衡控制单元：均衡控制单元的主要职责是对电池组中的单个电池电芯进行电压均衡；

24、温度控制单元：温度控制单元负责监测和调节电池组的温度。

25、优选的，所述机巢系统还包括用户界面模块，所述用户界面模块与电池管理模块相连接，提供对充电过程和电池状态的实时监控，以及对充电策略的用户配置能力，所述机巢系统还包括一组光伏电池板，设计采用高效率的单晶硅或多晶硅材料，以最大化光电转换效率，光伏电池板配置有自动跟踪系统，该系统能够根据太阳的位置自动调整电池板的角度，确保全天候吸收最大量的太阳光。

26、一种快速充电的无人机机巢系统的充电方法，包括以下步骤；

27、步骤一、通过电能质量检测模块对进入机巢系统的电能进行质量检测；

28、步骤二、通过多通道模块根据每个无人机电池的状态和充电需求动态分配充电通道；

29、步骤三、通过电池管理模块对连接到机巢系统的无人机电池进行健康状况监测和充电状态管理；

30、步骤四、通过能量转换模块对电能进行适当的转换，以匹配无人机电池的充电需求；

31、步骤五、通过用户界面模块提供充电过程的实时反馈给操作人员，并允许进行充电策略的调整。

32、优选的，所述步骤一中，利用多通信模块与无人机进行无线或有线通信，实现充电前的信息交换，包括但不限于电池状态、充电历史和预期充电时间。

33、本发明提供了一种快速充电的无人机机巢系统及其充电方法。具备以下

34、有益效果：

35、1、本发明通过系统的多通道模块允许多架无人机同时接入充电，通过智能算法动态分配充电资源，根据每个无人机电池的状态和充电需求，优化充电通道的利用，大幅缩短充电时间，提高整个机队的作业效率。

36、2、本发明通过能量转换模块包括逆变器、调节器和充电控制器单元，它们协同工作，确保将电网电能转换为最适合无人机电池的电能形式，实现高效和精确的充电。

37、3、本发明通过多通信模块提供了包括wi f i、蓝牙、以太网和can总线在内的多种通信方式，这使得系统可以与无人机进行灵活的无线或有线通信，支持远程监控、数据上传下载和充电控制指令的发送。

38、4、本发明通过电能质量检测模块对输入电能进行全面监测，包括电压稳定性、电联连续性、频率一致性、波形纯净度和谐波含量，确保充电电能的高质量和稳定性，防止不稳定电源对无人机电池造成损害。