一种无人机车载快速充电平台的制作方法

1.本发明涉及充电设备与充电技术领域，具体涉及一种无人机车载快速充电平台。


背景技术：

2.现有车载无人机充电平台，主要包括磁场耦合式无人机无线充电和电场耦合式无人机无线充电，两种无线充电平台原理均基于近场的磁场耦合原理，典型系统构成主要包含高频逆变、补偿、耦合机构、整流及功率调节等部分。上述充电平台虽然实现了不插线充电，但由于近场耦合的传输距离较近(厘米级)且范围较小，小的磁场作用范围为确保耦合线圈之间建立强耦合关系，故充电过程需要将无人机收入车厢内部或将无人机定点降落或悬停在平台上方进行充电不仅自由度小、智能化程度低，而且需消耗车载能源。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：克服现有无人机车载充电方式需要收回无人机、无人机起降及近距离悬停等充电条件限制，提供一种无人机车载快速充电平台，其无需将无人机收入车厢或在车顶起降或悬停，通过将储蓄电能转化为微波向无人机巡航路线进行发射，通过机载充电板进行能量接收，并高效的转化为电能完成机载电池充电，同时利用无人机指挥车的室外使用环境，太阳能接收效果好的优势进行蓄能，进而实现了无接触、无靠近形式的无人机车外的满足大功率快速、便捷充电。
4.本无人机车载快速充电平台包括安装在车顶的太阳能光伏板和充电平台，安装在车厢内的蓄电池和电源处理装置，其中，太阳能光伏板经蓄电池和电源处理装置连接充电平台，其中，所述充电平台内部设有微波驱动器和控制器，充电平台外部设有微波发射天线和天线基座，所述微波发射天线通过驱动机械臂连接在天线基座上；所述控制器上集成有gps接收模块、主控板和继电器模组；所述主控板输入端连接gps接收模块，主控板输出端经继电器模组连接所述驱动机械臂的舵机，所述微波驱动器与微波发射天线连接；所述电源处理装置包括继电开关、电源变换器、稳压器、逆变器和mcu单片机；所述mcu单片机的输入端与所述主控板连接，mcu单片机的输出端与所述继电开关的线圈相连接；所述蓄电池经继电开关与所述电源变换器相连接，所述电源处理装置自所述蓄电池采电，一路经电源变换器变压直流输出为所述驱动机械臂供电，另一路升压后经稳压器、逆变器变换为高压交流为所述微波驱动器供电。
5.具体的，为实现gps位置信号接收，并根据接收信号对微波发射天线朝向进行控制调整，所述主控板采用stm32f105r最小模块处理电路开发板，所述继电器模组采用ysa-ss-112d六联继电器；为在接收到主控板无人机进入充电范围的输出信号信号，并控制电源进行微波驱动生成和发射供电，以及机械臂驱动供电，所述mcu单片机采用at89c51最小模块处理电路。
6.与上述充电平台相匹配的，作为无人机机载端设备，本无人机车载快速充电平台还包括设置在车载无人机上的机载微波接收天线和充电板，所述充电板上集成有gps发射
模块、整流电路、功率调节模块，所述机载微波接收天线经整流模块、功率调节模块连接所述车载无人机的机载电池。
7.具体的，所述机载微波接收天线为带有四个环形接收天线的蝶形全向loop天线。该天线天线没有明显朝向方向性，收集射频能量效率更高。
8.具体的，所述整流电路包括lc谐振电路电路和栅交联差动驱动桥式整流电路。桥式整流器可以得到更高的灵敏度和能量收集效率。
9.具体的，所述充电板采用双面pcb板，所述微波接收天线设置在pcb板下表面，所述整流电路、功率调节模块印制/安装在pcb板上表面，所述微波接收天线通过中央过板孔与所述整流电路连接，整流电路输出端与所述功率调节模块输入端连接。使用将全部元件及线路集成于pcb单块充电板上，形成功能模块，便于在无人机内部布局组装。
10.本发明一种无人机车载快速充电平台，克服了现有无人机车载充电方式需要收回无人机、无人机起降及近距离悬停等充电条件限制，其无需将无人机收入车厢或在车顶起降或悬停，通过将储蓄电能转化为微波向无人机巡航路线进行发射，通过机载充电板进行能量接收，并高效的转化为电能完成机载电池充电，同时利用无人机指挥车的室外使用环境，太阳能接收效果好的优势进行蓄能，进而实现了无接触、无靠近形式的无人机车外的满足大功率快速、便捷充电。
附图说明
11.下面结合附图对本发明一种无人机车载快速充电平台作进一步说明：
12.图1是本无人机车载快速充电平台的逻辑结构连接原理线框图
13.图2是本无人机车载快速充电平台所述整流电路的电路图。
14.图中：
15.1-太阳能光伏板、2-充电平台、3-蓄电池、4-电源处理装置、5-驱动机械臂、6-机载微波接收天线、7-充电板；
16.21-微波驱动器、22-控制器、23-微波发射天线、24-天线基座；41-继电开关、42-电源变换器、43-稳压器、44-逆变器、45-mcu单片机；71-gps发射模块、72-整流模块、73-功率调节模块；
17.221-gps接收模块、222-主控板、223-继电器模组；721-lc谐振电路电路、722-栅交联差动驱动桥式整流电路。
具体实施方式
18.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，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方
位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
20.以下用具体实施例对本发明技术方案做进一步描述，但本发明的保护范围不限制于下列实施例。
21.实施方式1：如图1、2所示，本无人机车载快速充电平台包括安装在车顶的太阳能光伏板1和充电平台2，安装在车厢内的蓄电池3和电源处理装置4，其中，太阳能光伏板1经蓄电池3和电源处理装置4连接充电平台2，其中，所述充电平台2内部设有微波驱动器21和控制器22，充电平台2外部设有微波发射天线23和天线基座24，所述微波发射天线23通过驱动机械臂5连接在天线基座24上；所述控制器22上集成有gps接收模块221、主控板222和继电器模组223；所述主控板222输入端连接gps接收模块221，主控板222输出端经继电器模组223连接所述驱动机械臂5的舵机，所述微波驱动器21与微波发射天线23连接；所述电源处理装置4包括继电开关41、电源变换器42、稳压器43、逆变器44和mcu单片机45；所述mcu单片机45的输入端与所述主控板222连接，mcu单片机45的输出端与所述继电开关41的线圈相连接；所述蓄电池3经继电开关41与所述电源变换器42相连接，所述电源处理装置4自所述蓄电池3采电，一路经电源变换器42变压直流输出为所述驱动机械臂5供电，另一路升压后经稳压器42、逆变器43变换为高压交流为所述微波驱动器21供电。与上述充电平台相匹配的，作为无人机机载端设备，本无人机车载快速充电平台还包括设置在车载无人机上的机载微波接收天线6和充电板7，所述充电板7上集成有gps发射模块71、整流电路72、功率调节模块73，所述机载微波接收天线6经整流模块72、功率调节模块73连接所述车载无人机的机载电池。
22.实施方式2：本无人机车载快速充电平台所述主控板222采用stm32f105r最小模块处理电路开发板，所述继电器模组223采用ysa-ss-112d六联继电器；为在接收到主控板无人机进入充电范围的输出信号信号，并控制电源进行微波驱动生成和发射供电，以及机械臂驱动供电，所述mcu单片机45采用at89c51最小模块处理电路。用于实现gps位置信号接收，并根据接收信号对微波发射天线朝向进行控制调整。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。
23.实施方式3：本无人机车载快速充电平台所述机载微波接收天线6为带有四个环形接收天线的蝶形全向loop天线。该天线天线没有明显朝向方向性，收集射频能量效率更高。所述整流电路72包括lc谐振电路电路721和栅交联差动驱动桥式整流电路722。桥式整流器可以得到更高的灵敏度和能量收集效率。所述充电板7采用双面pcb板，所述微波接收天线6设置在pcb板下表面，所述整流电路72、功率调节模块73印制/安装在pcb板上表面，所述微波接收天线6通过中央过板孔与所述整流电路72连接，整流电路72输出端与所述功率调节模块73输入端连接。使用将全部元件及线路集成于pcb单块充电板上，形成功能模块，便于在无人机内部布局组装。其余结构和部件如实施方式1所述，不再重复描述。
24.运行时：所述微波发射天线利用充电板上gps发射和控制板上gps接收信号进行发射方向、强度确定，聚焦天线向特定空域发射微波束，无人机在距离发射天线15米处利用阵列loop接收天线拾取电能，可对进入发射区域且带有充电板的无人机进行临时电能补给。
25.本无人机车载快速充电平台克服了现有无人机车载充电方式需要收回无人机、无人机起降及近距离悬停等充电条件限制，其无需将无人机收入车厢或在车顶起降或悬停，通过将储蓄电能转化为微波向无人机巡航路线进行发射，通过机载充电板进行能量接收，
并高效的转化为电能完成机载电池充电，同时利用无人机指挥车的室外使用环境，太阳能接收效果好的优势进行蓄能，进而实现了无接触、无靠近形式的无人机车外的满足大功率快速、便捷充电。
26.以上描述显示了本发明的主要特征、基本原理，以及本发明的优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
27.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种无人机车载快速充电平台，其特征是：包括安装在车顶的太阳能光伏板(1)和充电平台(2)，安装在车厢内的蓄电池(3)和电源处理装置(4)，其中，太阳能光伏板(1)经蓄电池(3)和电源处理装置(4)连接充电平台(2)，其中，所述充电平台(2)内部设有微波驱动器(21)和控制器(22)，充电平台(2)外部设有微波发射天线(23)和天线基座(24)，所述微波发射天线(23)通过驱动机械臂(5)连接在天线基座(24)上；所述控制器(22)上集成有gps接收模块(221)、主控板(222)和继电器模组(223)；所述主控板(222)输入端连接gps接收模块(221)，主控板(222)输出端经继电器模组(223)连接所述驱动机械臂(5)的舵机，所述微波驱动器(21)与微波发射天线(23)连接；所述电源处理装置(4)包括继电开关(41)、电源变换器(42)、稳压器(43)、逆变器(44)和mcu单片机(45)；所述mcu单片机(45)的输入端与所述主控板(222)连接，mcu单片机(45)的输出端与所述继电开关(41)的线圈相连接；所述蓄电池(3)经继电开关(41)与所述电源变换器(42)相连接，所述电源处理装置(4)自所述蓄电池(3)采电，一路经电源变换器(42)变压直流输出为所述驱动机械臂(5)供电，另一路升压后经稳压器(42)、逆变器(43)变换为高压交流为所述微波驱动器(21)供电。2.根据权利要求3所述的无人机车载快速充电平台，其特征是：所述主控板(222)采用stm32f105r最小模块处理电路开发板，所述继电器模组(223)采用ysa-ss-112d六联继电器；所述mcu单片机(45)采用at89c51最小模块处理电路。3.根据权利要求2所述的无人机车载快速充电平台，其特征是：还包括设置在车载无人机上的机载微波接收天线(6)和充电板(7)，所述充电板(7)上集成有gps发射模块(71)、整流电路(72)、功率调节模块(73)，所述机载微波接收天线(6)经整流模块(72)、功率调节模块(73)连接所述车载无人机的机载电池。4.根据权利要求3所述的无人机车载快速充电平台，其特征是：所述机载微波接收天线(6)为带有四个环形接收天线的蝶形全向loop天线。5.根据权利要求4所述的无人机车载快速充电平台，其特征是：所述整流电路(72)包括lc谐振电路电路(721)和栅交联差动驱动桥式整流电路(722)。6.根据权利要求5所述的无人机车载快速充电平台，其特征是：所述充电板(7)采用双面pcb板，所述微波接收天线(6)设置在pcb板下表面，所述整流电路(72)、功率调节模块(73)印制/安装在pcb板上表面，所述微波接收天线(6)通过中央过板孔与所述整流电路(72)连接，整流电路(72)输出端与所述功率调节模块(73)输入端连接。

技术总结
本发明涉及一种无人机车载快速充电平台，其包括太阳能光伏板和充电平台，蓄电池和电源处理装置，充电平台内部设有微波驱动器和控制器，充电平台外部设有微波发射天线和天线基座，微波发射天线通过驱动机械臂连接在天线基座上；控制器上集成有GPS接收模块、主控板和继电器模组；电源处理装置包括继电开关、电源变换器、稳压器、逆变器和MCU单片机；蓄电池经继电开关与电源变换器相连接。本无人机车载快速充电平台通过将储蓄电能转化为微波向无人机巡航路线进行发射，通过机载充电板进行能量接收，并高效的转化为电能完成机载电池充电，进而实现了无接触、无靠近形式的无人机车外的满足大功率快速、便捷充电。便捷充电。便捷充电。


技术研发人员：范之兵 甘宜才 刘伟
受保护的技术使用者：青岛九瑞汽车有限公司
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/4/17