一种基于无线充电技术的无人机充电装置的制作方法

本实用新型涉及无线电能传输以及无人机充电领域，具体说是一种基于无线充电技术的无人机充电装置。

背景技术：

无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备将能量传送至用电装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电装置都可以做到无导电接点外露。

无人机，是指无人驾驶的飞行器，靠无线电进行遥控操作，在军用民用领域都拥有广阔的应用前景，但是续航能力不足是一大略势。

现有的无人机充电装置均是有线充电装置，在无人机降落之后需要人为进行电缆插拔为无人机进行充电，这对无人机使用十分不便。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于无线充电技术的无人机充电装置，该装置利用磁耦合共振方式实现无线能量传输，可以免去人为插拔电缆所带来的不便，可在无电气接触的情况下为无人机进行充电，可使无人机降落即可充电，充电完成即刻起飞，免去了现有的有线无人机充电装置插拔电缆以及受空间限制的麻烦。以无线充电的方式为无人机进行充电无疑会令无人机更容易为我们带来方便。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种无线充电技术的无人机充电装置，包括：

依次电连接的电源供电装置、逆变电路装置、和发射线圈装置；以及依次电连接的接收线圈装置和整流电路装置；

所述整流电路装置的输出端用于与无人机待充电电池电连接并为该电池充电；

所述电源供电装置包括一个幅值可调的直流电压源。

在上述充电装置中，所述电源供电装置包括一个信号电压输出端和一个电源电压输出端。

在上述充电装置中，所述逆变电路装置包括一个可调PWM方波发生器和一个MOS管双驱动的H桥，

所述可调PWM方波发生器的输入端与所述电源供电装置的信号电压输出端电连接，

所述可调PWM方波发生器的输出端与所述MOS管双驱动的H桥的信号电压输入端电连接，

所述电源供电装置的充电电压输出端与所述MOS管双驱动的H桥的充电电压输入端电连接。

所述可调PWM方波发生器可产生0到100kHz方波，所述MOS管双驱动的H桥，便于将直流电压逆变成方波交流电压，可以产生正负方向的方波交流电，可调PWM方波发生器可以产生50kHz的高频方波，为驱动提供信号。具体地，所述可调PWM方波发生器为5V直流电压供电，所述MOS管双驱动的H桥为5V电压为信号供电。

在上述充电装置中，所述发射线圈装置包括发射线圈以及可使该发射线圈产生谐振的无感电容Ⅰ。

在上述充电装置中，所述发射线圈与所述无感电容Ⅰ串联，并与所述MOS管双驱动的H桥和所述电源供电装置串联形成回路。

在上述充电装置中，所述接收线圈装置包括接收线圈以及可使该接收线圈产生谐振的无感电容Ⅱ。

在上述充电装置中，所述整流电路装置包括由四个二极管组成的全桥整流电路，可以使交流变成直流，为无人机待充电电池充电。

在上述充电装置中，所述接收线圈与所述无感电容Ⅱ串联，并与所述整流电路装置的交流引脚(即输入端)直接相连，所述整流电路装置的直流引脚(即输出端)用于与无人机待充电电池直接相连。

在上述充电装置中，所述发射线圈和所述接收线圈的材质为利兹线，圈数可为250圈。

所述发射线圈与所述接收线圈需要测量电感，经计算得到平衡电容的大小，并将无感电容Ⅰ和发射线圈串联，将无感电容Ⅱ与接收线圈串联。

所述发射线圈与所述接收线圈在使用时需进行电气隔离，并且中间不能有导体存在。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用无线充电技术，设计无线充电装置与无人机充电进行结合，无线充电技术作为一种新型的充电技术，可以使供电系统与用电系统之间实现电气隔离，更加方便地进行充电。将无线充电技术应用到无人机的充电领域中，将逆变电路与整流电路分别加入到供电装置和充电装置中，通过发射线圈与接收线圈的高频磁耦合形成能量通道，进行能量传输。本实用新型可以使无人机在降落后直接进行充电，省去了传统充电方式受电缆的限制，使得无人机在充电的准备时间和材料等方面，相比较于传统充电方式有所节约。

附图说明

本实用新型有如下附图：

图1为无人机充电装置的总体概念图；

图2为无人机充电装置的逆变电路部分；

图3为无人机充电装置的发射线圈装置与接收线圈装置；

附图标记：

1、直流电压源，11、直流电压源的5V信号电压输出端，12、直流电压源的充电电压输出端，2、逆变电路装置，21、可调PWM方波发生器，22、MOS管双驱动的H桥，3、发射线圈装置,4、接收线圈装置，31、发射线圈，32、无感电容Ⅰ，33、接收线圈，34、无感电容Ⅱ，5、整流电路装置，6、无人机待充电电池。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1、基于无线充电技术的无人机充电装置

如图1所示，本实施例提供的基于无线充电技术的无人机充电装置包括：依次电连接的电源供电装置、逆变电路装置2、和发射线圈装置3；以及依次电连接的接收线圈装置4和整流电路装置5；所述整流电路装置5的输出端用于与待充电电池6电连接并为该电池充电；

如图1所示，所述电源供电装置包括一个幅值可调的直流电压源1，方便提供幅值可调的直流电压，其中一个输出端11提供5V的信号电压，另一个输出端12提供充电电源电压。

如图1和2所示，所述逆变电路装置2包括一个可产生0到100kHz方波的可调PWM方波发生器21(本实施例中设定产生56.8kHz的方波信号)和一个MOS管双驱动的H桥22，便于将直流电压逆变成方波交流电压，所述MOS管双驱动H桥22的电压输入端与直流电压源的输出端12直接相连。所述可调PWM方波发生器21的电源部分和MOS管双驱动的H桥22的信号电源部分连接到一起接直流电压源1的5V信号电压输出端11，所述可调PWM方波发生器21的输出部分与所述MOS管双驱动的H桥22的信号控制部分进行连接。

所述发射线圈装置3包括由250股的利兹线所围成的发射线圈31(本实施例中设定其电感为36.6μH)以及可使发射线圈31产生谐振的无感电容Ⅰ32(本实施例中设定其电容为0.47μF)；

所述接收线圈装置4包括由250股的利兹线所围成的接收线圈41(本实施例中设定其电感为16.2μH)以及可使发射线圈42产生谐振的无感电容Ⅱ42(本实施例中设定其电容为0.22μF)；

所述发射线圈31与接收线圈41在使用时需进行电气隔离，并且中间不能有导体存在。

所述整流电路装置5包括用四个二极管进行连接的全桥整流电路，并且封装好，形成整流桥，将交流电变为直流电，为无人机待充电电池6进行充电。

如图3所示，所述发射线圈装置3与接收线圈装置4包括线圈与无感电容。所述发射线圈31与发射端无感电容Ⅰ32串联，并与MOS管双驱动的H桥22和直流电压电源1的充电电压输出端12同时串联形成回路，所述接收线圈41与无感电容Ⅱ42串联并且与整流电路装置5的交流引脚直接相连，所述整流电路装置5的直流引脚与无人机带充电电池6直接相连(在相连处的充电接口设置指示灯)，为无人机进行充电，充电时充电接口的指示灯会发光。

本实用新型的工作过程及使用方法如下：

1.无人机本身自带装有图1副边侧的待充电电池6和与待充电电池6电连接的整流电路装置5以及与整流电路装置5电连接的接收线圈装置4。

2.无人机进行降落到装有图1原边侧所示电源供电装置、与电源供电装置电连接的逆变电路装置2和与逆变电路装置2电连接的发射线圈装置3的停机坪上。

3.打开电源供电装置中直流电压源1开关，调节供电电压大小，直流电压源1提供的电压经过逆变电路装置2变为交流电，通过发射线圈3和接收线圈4的共振通道将能量从原边侧传到副边侧，经过整流电路装置5将交流电压整流为直流电压，并为无人机上的电池6进行充电。

4.充电完成后，关闭电压源，无人机直接起飞，完成充电。

本实施例通过模型制作实验得出：无人机大小为20*20*20的无人机模型，所需充电电压为5V，充电电流为0.5A，实现无线充电距离为20cm。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。