CN110901426A - 一种充电装置、无人机、充电板及无人机充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种充电装置、无人机、充电板及无人机充电系统，所述充电装置包括：充电控制模块和至少两个导电触点，所述导电触点设置于无人机的起落架的支撑面上；所述充电控制模块，用于检测所述各导电触点之间的导通状态，并根据导电触点之间的导通状态连通所述导电触点与无人机电池之间的充电回路。本发明实施例提供的充电装置实现了无人机无需精确定位即可实现无人机的充电，同时减轻了充电无人机的重量，提高了无人机的承载能力。

Description

一种充电装置、无人机、充电板及无人机充电系统

技术领域

本发明实施例涉及无人机技术领域，尤其涉及一种充电装置、无人机、充电板及无人机充电系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机用于物流成为新趋势，然而受动力电池储电能力及能量密度所限，需要频繁充电。目前，无人机的充电方式主要为：在无人机上设置归正机构和设置线圈的无线充电装置，通过归正机构实现无人机充电接口和充电接头的对准，实现无人机的无线充电。在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下技术问题：归正机构会增加系统的复杂程度，增加了无人机的重量和成本，无线充电装置中的线圈增加了无人机的重量，降低了无人机的承载能力。

发明内容

本发明实施例提供了一种充电装置、无人机、充电板及无人机充电系统，以实现无需精确定位即可实现无人机的充电，减轻充电无人机的重量，提高无人机的承载能力。

第一方面，本发明实施例提供了一种充电装置，包括：充电控制模块和至少两个导电触点，所述导电触点设置于无人机的起落架的支撑面上；

所述充电控制模块，用于检测所述各导电触点之间的导通状态，并根据导电触点之间的导通状态连通所述导电触点与无人机电池之间的充电回路。

第二方面，本发明实施例还提供了一种无人机，包括如本发明任意实施例所提供的充电装置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种充电板，用于为如本发明任意实施例所提供的充电装置提供电源，所述充电板包括多个电极板单元，各电极板单元之间设置有绝缘框，至少两个所述电极板单元的电极极性不同，用于为至少两个导电触点提供不同的电极极性。

第四方面，本发明实施例还提供了一种无人机充电系统，包括如本发明任意实施例所提供的无人机和如本发明任意实施例所提供的充电板。

本发明实施例提供的充电装置包括：充电控制模块和至少两个导电触点，所述导电触点设置于无人机的起落架的支撑面上；所述充电控制模块，用于检测所述各导电触点之间的导通状态，并根据导电触点之间的导通状态连通所述导电触点与无人机电池之间的充电回路。本发明实施例提供的充电装置通过充电控制模块根据各导电触点之间的导通状态连通导电触点与无人机电池之间的充电回路，实现了无人机无需精确定位即可实现无人机的充电，同时减轻了充电无人机的重量，提高了无人机的承载能力。

附图说明

图1a是本发明实施例一所提供的一种充电装置的结构示意图；

图1b是本发明实施例一所提供的一种无人机充电的示意图；

图1c是本发明实施例一所提供的一种导电触点设置方式的剖视图；

图1d是本发明实施例一所提供的一种电极检测电路的连接示意图；

图1e是本发明实施例一所提供的一种充电电路的连接示意图；

图2a是本发明实施例三所提供的一种充电板的结构示意图；

图2b是本发明实施例三所提供的另一种充电板的结构示意图；

图2c是本发明实施例三所提供的又一种充电板的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1a是本发明实施例一所提供的一种充电装置的结构示意图。本发明实施例所提供的充电装置可用于为无人机充电。如图1a所示，该充电装置包括：充电控制模块110和至少两个导电触点120，其中：

所述导电触点120，设置于无人机的起落架210的支撑面上；

所述充电控制模块110，用于检测所述各导电触点120之间的导通状态，并根据导电触点120之间的导通状态连通所述导电触点120与无人机电池之间的充电回路。

在本实施例中，将导电触点设置在无人机的起落架的支撑面上，使得无人机降落到充电板上时，导电触点能够直接与充电板接触，为无人机充电。在本实施例中，为充电装置提供电源的充电板由通过绝缘框隔离开的多个电极板单元组成，各电极板单元的极性不同。

图1b是本发明实施例一所提供的一种无人机充电的示意图，如图1b所示，无人机降落在充电板上时，无人机起落架与充电板上的电极板单元相接触。可以理解的是，当无人机降落到充电板上时，设置于无人机起落架与充电板接触面上的导电触点的极性与和导电触点相接触的电极板单元的极性相同。考虑到无人机降落至充电板上的位置不定，可以在无人机的每个起落架上均设置导电触点，以使无人机降落到充电板上时较大概率的存在至少两个导电触点分别与正极电极板和负极电极板相接触，当存在任意两个导电触点分别为正极和负极时，则上述两个导电触点之间的正向电路导通，则将正极的导电触点与无人机电池的正极相连，将负极的导电触点与无人机电池的负极相连，即可连通导电触点与无人机电池之间的充电回路，实现无人机的充电。

示例性的，若无人机包括起落架A、起落架B、起落架C和起落架D，则可以在起落架A上设置导电触点A，在起落架B上设置导电触点B，在起落架C上设置导电触点C，在起落架D上设置导电触点D，假设无人机降落时起落架A与电极板单元A相接触，起落架B与电极板单元B相接触，起落架C与电极板单元C相接触，起落架D与电极板单元D相接触，则导电触点A与电极板单元A的极性相同，起落架B与电极板单元B的极性相同，起落架C与电极板单元C的极性相同，起落架D与电极板单元D的极性相同。若电极板单元A的极性为正极，电极板单元B的极性为负极，则导电触点A的极性为正极，导电触点B的极性为负极，导电触点A至导电触点B之间的电路为导通状态，则将导电触点A与无人机电池正极相连，导电触点B与无人机电池负极相连，即可连通导电触点与无人机电池之间的充电回路，实现无人机的充电。

本发明实施例提供的充电装置通过充电控制模块根据各导电触点之间的导通状态连通导电触点与无人机电池之间的充电回路，实现了无人机无需精确定位即可实现无人机的充电，同时减轻了充电无人机的重量，提高了无人机的承载能力。

在本发明的一种实施方式中，所述导电触点包括第一电极、第二电极和绝缘垫，所述绝缘垫位于所述无人机起落架的支撑面上，所述第一电极和所述第二电极通过所述绝缘垫固定在所述无人机起落架的支撑面上。图1c是本发明实施例一所提供的一种导电触点设置方式的剖视图。如图1c所示，绝缘垫121位于起落架的支撑面上，第一电极122和第二电极123较绝缘垫凸出，从而保证第一电极122和第二电极123能够与充电板的电极板单元充分接触，实现充电。可选的，绝缘垫为柔性材料制成，使得无人机降落时，能够保证第一电极、第二电极与充电板充分接触。可选的，第一电极可以用于检测导电触点的电极极性，第二电极可以用于组成与无人机电池之间的充电回路，为无人机充电。可选的，第一电极可以为内电极，第二电极可以为外电极。

在本发明的一种实施方式中，所述充电控制模块包括电极检测电路和主控制模块，其中：所述电极检测电路，设置于各所述导电触点的第一电极之间，用于检测各所述导电触点之间的导通状态；所述主控制模块，用于根据所述导通状态确定所述导电触点与无人机电池的连接方式，并根据所述连接方式连通所述电池的充电电路。可选的，在各个导电触点的第一电极之间，可以设置双向的电极检测电路，用于检测导电触点之间的导通状态，主控制模块根据导电触点之间的导通状态将确定导电触点与无人机电池的正负极之间的连接方式，并根据确定的连接方式连通充电电路。

示例性的，假设在导电触点1和导电触点2之间设置了双向的电极检测电路，检测结果为导电触点1至导电触点2的方向不导通，导电触点2至导电触点1的方向导通，表明导电触点2的极性为正极，导电触点1的极性为负极，则主控制模块确定导电触点与无人机电池正负极之间的连接方式为：导电触点2连接至无人机电池正极，导电触点1连接至无人机电池负极，并根据上述连接方式连通充电电路，为无人机充电。

在本发明的一种实施方式中，所述电极检测电路包括电阻、发光二极管和光敏检测元件，所述光敏检测元件根据所述发光二极管的亮灭确定所述电极检测电路两端导电触点之间的导通状态。可选的，可以通过单向导电的二极管和限流电阻连接，通过判断二极管的导电方向，以判断触点的正负极性。图1d是本发明实施例一所提供的一种电极检测电路的连接示意图。图1d中以导电触点的个数为4个为例，示意性的示出了导电触点之间导通状态的检测方式。如图1d所示，任意两个导电触点之间均设置有双向的电极检测电路，各电极检测电路均包括限流电阻、发光二极管和光敏检测元件(图中未示出)。根据12个发光二极管的亮灭，即可判断4个触点的极性。发光二极管的亮和灭，可以由控制器通过光敏二极管等感光元件检测，并控制4个触点与电池的通断。示例性的，当触点1与极性为正极的电极板单元接触，触点2与极性为负极的电极板单元接触时，触点1至触点2方向的电极检测电路中发光二极管导通并发光，光敏检测元件检测到发光二极管的发光状态确定触点1至触点2之间的电路为导通状态。

在本发明的一种实施方式中，各所述导电触点的第二电极与所述电池各端之间设置有继电器，所述主控制模块通过控制所述导电触点与所述电池各端之间继电器的开闭控制所述充电电路的连通方式。可选的，导电触点的第二电极通过开关与电池连接，根据触点的极性控制开关的通断，实现电池的充电。

图1e是本发明实施例一所提供的一种充电电路的连接示意图，图1e中以导电触点的个数为4个为例，示意性的示出了导电触点与无人机电池之间的连接方式。如图1e所示，导电触点1与电池正极之间设置有继电器k1，与电池负极之间设置有继电器k2；导电触点2与电池正极之间设置有继电器k3，与电池负极之间设置有继电器k4；导电触点3与电池正极之间设置有继电器k5，与电池负极之间设置有继电器k6；导电触点4与电池正极之间设置有继电器k7，与电池负极之间设置有继电器k8。一般情况下，继电器k1-k8均为断开状态，当需要连通导电触点与电池之间的充电电路时，闭合相应的继电器。示例性的，若导电触点1的极性为正极，导电触点2的极性为负极，则闭合导电触点1与无人机电池正极之间的继电器K1，以及导电触点2与无人机电池负极之间的继电器K4，以连通无人机电池的充电电路。

实施例二

本发明实施例还提供了一种无人机，包括本发明任意实施例所提供的充电装置，具备相应的功能和有益效果，此处不再赘述。

实施例三

图2a是本发明实施例三所提供的一种充电板的结构示意图。本发明实施例所提供的充电板可用于为本发明任意实施例所提供的充电装置提供电源。如图2a所示，所述充电板包括多个电极板单元310，各电极板单元310之间设置有绝缘框320，至少两个所述电极板单元310的电极极性不同，用于为至少两个导电触点提供不同的电极极性。

在本实施例中，充电板由电极板单元和绝缘框组成，充电板由绝缘框架分割为不同的单元窗口，电极板单元布置在绝缘框架内，其中电极板单元可以为铜质或者铝质的导电板，绝缘框架使得各电极板单元直接绝缘。

一个实施例中，所述电极板单元为多边形结构，所述电极板单元的内切圆直径与各所述无人机起落架触点连接形成的多边形的内切圆直径相同。为了能够保证无人机至少两个导电触点最大可能性的接触到不同极性的电极板单元，可以将无人机降落至充电板上时各起落架触点连接形成的多边形的内切圆直径作为电极板单元内切圆的直径，且设置电极板单元的极性为交替分布。示例性的，若无人机起落架的个数为4个，无人机起落架降落至充电板上时，4个触点连接形成的正方形的内切圆直径与电极板单元的内切圆直径相同。

在本实施例中，充电板中电极板单元的分布方式可以根据需求设置。示例性的，可以计算不同分布方式时，无人机降落至充电板单元上两个导电触点接触到的电极板单元极性不同的概率值，根据概率值确定电极板单元的分布方式(如电极板单元的形状、尺寸等信息)。

在本发明的一种实施方式中，所述充电板包括阵列排布的电极板单元，所述电极板单元为六边形结构，相邻所述电极板单元的极性不同；和/或

所述电极板单元包括基础四边形电极板单元和叠加电极板单元，所述基础四边形电极板单元为四边形结构，所述充电板包括沿竖直方向排布的第一电极板单元阵列，所述第一电极板单元阵列包括第一电极板单元行和第二电极板单元行，所述第一电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性相同，所述第二电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性相同，且所述第一电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性与所述第二电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性不同，相邻所述基础四边形电极板单元的共用顶点位置处设置有叠加电极板单元，位于同一水平方向上的所述叠加电极板单元组成叠加电极板行，每个所述叠加电极板行内所述叠加电极板单元的极性相同，相邻所述叠加电极板行中的电极板单元的极性不同；和/或

所述电极板单元包括基础八边形电极板单元和间隙电极板单元，所述基础八边形电极板单元为八边形结构，所述充电板包括沿竖直方向排布的第二电极板单元阵列，所述第二电极板单元阵列包括第三电极板单元行和第四电极板单元行，所述第三电极板单元行中的基础八边形电极板单元与所述第四电极板单元行中的基础八边形电极板单元交错排列，且所述第三电极板单元行中的基础八边形电极板单元与所述第四电极板单元行中的基础八边形电极板单元极性相同，所述第二电极板单元阵列中相邻基础八边形电极板单元之间的区域设置有间隙电极板单元，所述间隙电极板单元的极性与和所述间隙电极板单元位于同一水平方向上的基础八边形电极板单元的极性相反。

图2a中示意性的示出了充电板的一种结构，如图2a所示，充电板包括阵列排布的电极板单元310，电极板单元为六边形结构，相邻电极板单元310的极性不同。为了保证无人机降落至充电板上时，最大概率的有不同极性的电极板单元与4个起落架接触，充电板单元的极性设置可以如图2a所示，电极板单元外形的内切圆直径与无人机起落架触点形成的多方形的内切圆直径相同，这样能够保证无人机4个导电触点最大可能性的接触到不同极性的电极板单元。

图2b是本发明实施例三所提供的另一种充电板的结构示意图。如图2b所示，电极板单元包括基础四边形电极板单元410和叠加电极板单元420，基础四边形电极板单元410的基础形状为四边形结构，充电板包括沿竖直方向排布的第一电极板单元阵列，第一电极板单元阵列包括第一电极板单元行430和第二电极板单元行440，第一电极板单元行430中的基础四边形电极板单元的极性相同，第二电极板单元行440中的基础四边形电极板单元410的极性相同，且第一电极板单元行430中的基础四边形电极板单元410的极性与第二电极板单元行440中的基础四边形电极板单元410的极性不同，相邻基础四边形电极板单元410的共用顶点位置处设置有叠加电极板单元420，位于同一水平方向上的叠加电极板单元420组成叠加电极板行450，每个叠加电极板行450内叠加电极板单元420的极性相同，相邻叠加电极板行450中的叠加电极板单元420的极性不同。如图2b所示的充电板结构中，叠加电极板单元420的内切圆直径以及叠加电极板单元后的基础四边形电极板单元410结构的内切圆直径均与各无人机起落架触点连接形成的多边形的内切圆直径相同，以保证无人机降落至充电板上时，一定有不同极性的电极板单元与4个起落架接触，各充电板单元的极性设置可以如图2b所示。

图2c是本发明实施例三所提供的又一种充电板的结构示意图。如图2c所示，电极板单元包括基础八边形电极板单元510和间隙电极板单元520，基础八边形电极板单元510为八边形结构，充电板包括沿竖直方向排布的第二电极板单元阵列，第二电极板单元阵列包括第三电极板单元行530和第四电极板单元行540，第三电极板单元行530中的基础八边形电极板单元510与第四电极板单元行540中的基础八边形电极板单元510交错排列，且第三电极板单元行530中的基础八边形电极板单元510与第四电极板单元行540中的基础八边形电极板单元510极性相同，第二电极板单元阵列中相邻基础八边形电极板单元510之间的区域设置有间隙电极板单元520，间隙电极板单元520的极性与和间隙电极板单元520位于同一水平方向上的基础八边形电极板单元510的极性相反。且基础八边形电极板单元510的内切圆直径以及间隙电极板单元520的内切圆直径均与各无人机起落架触点连接形成的多边形的内切圆直径相同，以保证无人机降落至充电板上时，一定有不同极性的电极板单元与4个起落架接触，各充电板单元的极性设置可以如图2c所示。

本发明实施例所提供的充电板包括多个由绝缘板隔开的电极板单元，电极板单元极性交替分布，且电极板单元的内切圆与所述无人机起落架触点形成的多边形的内切圆相同，使得无人机降落至充电板上时无人机各个导电触点最大可能性的接触到不同极性的电极板单元，实现了无需精确定位即可实现无人机的充电。

实施例四

本发明实施例还提供了一种无人机充电系统，包括本发明任意实施例所提供的无人机和本发明任意实施例所提供的充电板，具备相应的功能和有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种充电装置，其特征在于，包括：充电控制模块和至少两个导电触点，所述导电触点设置于无人机的起落架的支撑面上；

所述充电控制模块，用于检测所述各导电触点之间的导通状态，并根据导电触点之间的导通状态连通所述导电触点与无人机电池之间的充电回路。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，

所述导电触点包括第一电极、第二电极和绝缘垫，所述绝缘垫位于所述无人机起落架的支撑面上，所述第一电极和所述第二电极通过所述绝缘垫固定在所述无人机起落架的支撑面上。

3.根据权利要求2所述的充电装置，其特征在于，所述充电控制模块包括电极检测电路和主控制模块，其中：

所述电极检测电路，设置于各所述导电触点的第一电极之间，用于检测各所述导电触点之间的导通状态；

所述主控制模块，用于根据所述导通状态确定所述导电触点与无人机电池的连接方式，并根据所述连接方式连通所述电池的充电电路。

4.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，各所述导电触点的第二电极与所述电池各端之间设置有继电器，所述主控制模块通过控制所述导电触点与所述电池各端之间继电器的开闭控制所述充电电路的连通方式。

5.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述电极检测电路包括电阻、发光二极管和光敏检测元件，所述光敏检测元件根据所述发光二极管的亮灭确定所述电极检测电路两端导电触点之间的导通状态。

6.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的充电装置。

7.一种充电板，其特征在于，用于为如权利要求1-5任一项所述的充电装置提供电源，所述充电板包括多个电极板单元，各电极板单元之间设置有绝缘框，至少两个所述电极板单元的电极极性不同，用于为至少两个导电触点提供不同的电极极性。

8.根据权利要求7所述的充电板，其特征在于，所述电极板单元为多边形结构，所述电极板单元的内切圆直径与各所述无人机起落架触点连接形成的多边形的内切圆直径相同。

9.根据权利要求7所述的充电板，其特征在于，所述充电板包括阵列排布的电极板单元，所述电极板单元为六边形结构，相邻所述电极板单元的极性不同；和/或

所述电极板单元包括基础四边形电极板单元和叠加电极板单元，所述基础四边形电极板单元为四边形结构，所述充电板包括沿竖直方向排布的第一电极板单元阵列，所述第一电极板单元阵列包括第一电极板单元行和第二电极板单元行，所述第一电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性相同，所述第二电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性相同，且所述第一电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性与所述第二电极板单元行中的基础四边形电极板单元的极性不同，相邻所述基础四边形电极板单元的共用顶点位置处设置有叠加电极板单元，位于同一水平方向上的所述叠加电极板单元组成叠加电极板行，每个所述叠加电极板行内所述叠加电极板单元的极性相同，相邻所述叠加电极板行中的所述叠加电极板单元的极性不同；和/或

所述电极板单元包括基础八边形电极板单元和间隙电极板单元，所述基础八边形电极板单元为八边形结构，所述充电板包括沿竖直方向排布的第二电极板单元阵列，所述第二电极板单元阵列包括第三电极板单元行和第四电极板单元行，所述第三电极板单元行中的基础八边形电极板单元与所述第四电极板单元行中的基础八边形电极板单元交错排列，且所述第三电极板单元行中的基础八边形电极板单元与所述第四电极板单元行中的基础八边形电极板单元极性相同，所述第二电极板单元阵列中相邻基础八边形电极板单元之间的区域设置有间隙电极板单元，所述间隙电极板单元的极性与和所述间隙电极板单元位于同一水平方向上的基础八边形电极板单元的极性相反。

10.一种无人机充电系统，其特征在于，包括如权利要求6所述的无人机和如权利要求7-9任一项所述的充电板。

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