供多旋翼無人機使用的充電樁的製作方法

2023-07-22 09:26:01 1

本發明涉及充電樁領域，尤其涉及一種供多旋翼無人機使用的充電樁。

背景技術：

目前，多旋翼無人機應用廣泛，應用場景豐富。但是多旋翼無人機續航時間短，使得多旋翼無人機在許多場景中的應用和發展都受到不同程度的限制。由於多旋翼無人機航程短，導致每工作一段距離，就需要進行一次降落，供地面人員為其更換電池，然後繼續起飛執行任務，減低了無人機的工作效率，同時消耗大量人力資源，不利於多旋翼無人機的發展和應用。

對此，國內外學者對無人機的空中充電進行了研究，國外有公司研發出一種無人機的充電箱，充電箱用氫燃料電池供電，無人機電量不足時可降落至充電箱的平臺上，然後無人機被收入充電箱中進行無線充電，該充電箱可被放置在野外，作為一個移動的無人機機場和機庫；而波音公司研發出一種配備了栓繩的無人機，可在空中懸停時與地面上的電源供應站進行連接和充電；此外，國內也有許多利用平臺降落方式為無人機充電的無人機充電平臺，但是建造充電平臺的成本高。

目前，多旋翼無人機主流的充電方式分為直接接觸式充電和無線充電兩種方式，現有的無線充電技術最高充電效率可達到70％至80％，但是技術還不夠完善，因此，直接接觸式充電更具優勢。而多旋翼無人機的停靠充電方式主要有降落在平臺上充電和懸停在空中進行充電兩種方式。其中，對於平臺充電，建設平臺成本高，而且平臺面積有限，對多旋翼無人機的降落精度要求較高，停靠難度和風險高，一旦降落失敗，多旋翼無人機從平臺下落，成本損失嚴重，而且充電平臺容易積灰，影響充電接觸，從而影響充電效率，同時，多旋翼無人機降落到平臺會受到地效的影響，使得多旋翼無人機的降落難度加大；此外，就目前的技術條件而言，多旋翼無人機在懸停時本身需要消耗大量電能，因此懸停充電效率最低。

鑑於此，有必要提供一種可解決上述缺陷的有利於延長續航時間、充電效率高、掛靠難度低且成本低的供多旋翼無人機使用的充電樁以供設有掛靠臂的多旋翼無人機掛靠和空中充電。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種可解決上述缺陷的有利於延長續航時間、充電效率高、掛靠難度低且成本低的供多旋翼無人機使用的充電樁，以實現設有掛靠臂的多旋翼無人機的掛靠與充電。

為了實現上述目的，本發明提供了一種供多旋翼無人機使用的充電樁，用於為設有掛靠臂的多旋翼無人機提供空中掛靠和充電場所，所述充電樁包括一充電樁樁體，所述充電樁樁體的上端部設有一發電裝置，所述充電樁樁體的中部兩相對側設有用於供多旋翼無人機充電的接觸導體片，所述充電樁樁體的下端部設有一配電箱，所述發電裝置和所述接觸導體片均與所述配電箱電連接。

基於上述設計，多旋翼無人機的充電模塊安裝在充電樁上，無需將充電模塊放置在多旋翼無人機上，減少了多旋翼無人機的負載，避免增加負載對多旋翼無人機續航時間的影響。而在充電樁樁體設有用於充電的接觸導體片，相應地配合掛靠臂的充電接觸裝置，通過將掛靠臂掛靠在充電樁上，實現充電接觸裝置與所述接觸導體片的對接，而且採用直接接觸式充電，有利於提高充電效率，縮短充電時間，可最大程度減少多旋翼無人機因掛靠充電而耽誤的飛行任務時間。此外，所述充電樁為柱狀結構，使得所述多旋翼無人機的掛靠無需受到地效影響，同時降低多旋翼無人機的掛靠難度和風險，且不會因積塵而影響充電效果。

其進一步技術方案為：兩所述接觸導體片上下錯位地平貼在所述充電樁樁體的表面。其中，根據掛靠臂的掛靠方式和充電接觸裝置的安裝位置，對應上下設置接觸導體片有利於掛靠臂與接觸導體片的充分接觸，從而有利於多旋翼無人機的充電，避免接觸不充分而降低充電效率。

其進一步技術方案為：所述充電樁樁體的中部還套設有一防滑落圓環，所述防滑落圓環位於所述接觸導體片的下方。其中，設置防滑落圓環可防止帶掛靠臂的多旋翼無人機掛靠不緊而導致多旋翼無人機順著所述充電樁下落至地面造成的損壞，以確保多旋翼無人機掛靠的安全。

其進一步技術方案為：所述配電箱包括一箱體以及設於箱體內的一蓄電池、一逆變器及一可調輸出電壓電源適配器，所述發電裝置與所述蓄電池電連接，所述逆變器電連接於所述蓄電池和所述可調輸出電壓電源適配器之間，所述可調輸出電壓電源適配器的正負極分別與兩所述接觸導體片電連接。

其中，多旋翼無人機的充電模塊安裝在充電樁上，充電模塊由所述發電裝置結合配電箱的蓄電池進行供電，避免了利用電網供電而線纜鋪設投資巨大的問題，同時，充電樁整體設計為封閉式，所有充電模塊的線纜均全部鋪設在充電樁樁體或配電箱中，有利於充電樁防水、防塵，延長充電樁的使用壽命和維護周期。所述發電裝置將電能儲存在蓄電池中，節能環保；當多旋翼無人機充電時，蓄電池的直流電通過逆變器轉變成交流電，再經由所述可調電壓電源適配器將電壓匹配成多旋翼無人機所需充電電壓並對多旋翼無人機進行充電。

其進一步技術方案為：所述發電裝置包括一風力發電機或至少一太陽能電池板，所述風力發電機或太陽能電池板與所述蓄電池電連接。其中，利用風力發電機或太陽能電池板進行發電可充分利用風能或光能資源，綠色環保，符合未來的發展趨勢。

其進一步技術方案為：所述發電裝置包括一風力發電機及至少一太陽能電池板；所述配電箱的箱體內還設有一風光互補控制器，所述風力發電機和太陽能電池板均通過所述風力互補控制器與所述蓄電池電連接。其中，充電樁的供能部分採用風光互補控制器控制所述風力發電機和太陽能電池板發電，並將電能儲存至蓄電池中，避免單獨太陽能電池板供電或單獨風力發電機供電導致電能供給不足的缺陷，也避免利用電網供電時線纜鋪設投資巨大的問題。同時，使用風光互補發電提供電能，綠色環保，充分利用風能和光能資源，符合未來的發展趨勢。

其進一步技術方案為：所述風力發電機固定安裝於所述充電樁樁體的頂部，所述太陽能電池板位於所述風力發電機和所述接觸導體片之間。其中，將所述風力發電機設於充電樁樁體的頂部有利於風能的採集，獲得更優的發電效果。

其進一步技術方案為：所述太陽能電池板的數量為兩個，兩所述太陽能電池板分別位於所述充電樁樁體的兩側。

其進一步技術方案為：所述蓄電池為膠體鉛酸蓄電池。其中，膠體鉛酸蓄電池採用凝膠狀電解質，內部無游離液體存在，較於普通蓄電池，膠體鉛酸蓄電池的安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命均有所改善。

其進一步技術方案為：所述供多旋翼無人機使用的充電樁還包括一底座，所述充電樁樁體的底部固定安裝於所述底座上。

本發明與現有技術相比的有益效果在於：本發明的供多旋翼無人機使用的充電樁為柱狀結構，便於為設有掛靠臂的多旋翼無人機提供空中掛靠和充電場所，實現多旋翼無人機的掛靠和充電同時進行，便於為多旋翼無人機續航，延長多旋翼無人機工作時間，同時降低多旋翼無人機的掛靠難度和風險，且可避免積灰對充電接觸的影響；在充電樁樁體設置發電裝置、接觸導體片及配電箱，通過發電裝置與蓄電池的配合，避免利用電網供電而線纜鋪設投資巨大的問題，節約成本；利用接觸導體片與掛靠臂的充電接觸裝置配合，採用直接接觸式充電，充電效率高，充電時間短。

通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本發明的實施例。

附圖說明

圖1為本發明供多旋翼無人機使用的充電樁的具體實施例的結構示意圖。

圖2為圖1所示實施例的具體應用結構示意圖。

圖3為圖2中A部分的放大示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，附圖中類似的組件標號代表類似的組件。顯然，以下將描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

參照圖1和圖2，本發明的供多旋翼無人機使用的充電樁10用於為設有掛靠臂的多旋翼無人機20提供空中掛靠和充電場所，所述充電樁10包括一充電樁樁體11，所述充電樁樁體11的上端部設有一發電裝置12，所述充電樁樁體11的中部兩相對側設有用於供多旋翼無人機20充電的接觸導體片13，所述充電樁樁體11的下端部設有一配電箱14，所述發電裝置12和所述接觸導體片13均與所述配電箱14電連接。

其中，基於上述設計，多旋翼無人機20的充電模塊安裝在充電樁10上，無需將充電模塊設置在多旋翼無人機20上，減少了多旋翼無人機20的負載，避免增加負載對多旋翼無人機20續航時間的影響。而在充電樁樁體11設有用於充電的接觸導體片13，相應地配合多旋翼無人機20的掛靠臂的充電接觸裝置，通過將掛靠臂掛靠在充電樁10上，實現充電接觸裝置與所述接觸導體片13的對接，採用直接接觸式充電，有利於提高充電效率，縮短充電時間，可最大程度減少多旋翼無人機20因充電而耽誤的飛行任務時間。此外，所述充電樁10為柱狀結構，使得所述多旋翼無人機20的掛靠無需受到地效影響，同時降低多旋翼無人機20的掛靠難度和風險，且不會因積塵而影響充電效果。

參照圖2，在某些實施例，例如本實施例中，兩所述接觸導體片13上下錯位地平貼在所述充電樁樁體11的表面。其中，根據掛靠臂的掛靠方式和充電接觸裝置的安裝位置，對應上下設置接觸導體片13有利於掛靠臂的充分接觸，從而對多旋翼無人機20充電，避免接觸不充分而降低充電效率。

繼續參照圖1和圖2，在某些實施例，例如本實施例中，所述充電樁樁體11的中部還套設有一防滑落圓環15，所述防滑落圓環15位於所述接觸導體片13的下方。其中，設置防滑落圓環15可防止帶掛靠臂的多旋翼無人機20掛靠不緊而導致多旋翼無人機20順著所述充電樁10下落至地面造成的損壞，以確保多旋翼無人機20掛靠的安全。

結合圖2和圖3，在某些實施例，例如本實施例中，所述配電箱14包括一箱體145以及設於箱體145內的一蓄電池141、一逆變器142及一可調輸出電壓電源適配器143，所述發電裝置12與所述蓄電池141電連接，所述逆變器142電連接於所述蓄電池141和所述可調輸出電壓電源適配器143之間，所述可調輸出電壓電源適配器143的正負極分別與兩所述接觸導體片13電連接。

其中，多旋翼無人機20的充電模塊安裝在充電樁10上，充電模塊由所述發電裝置12結合配電箱14的蓄電池141進行供電，避免了利用電網供電而線纜鋪設投資巨大的問題，同時充電樁10整體設計為封閉式，所有充電模塊的線纜均全部鋪設在充電樁樁體11或配電箱14中，有利於充電樁10防水、防塵，延長充電樁10的使用壽命和維護周期，便於所述充電樁10在野外的使用。所述發電裝置12將電能儲存在蓄電池141中，節能環保；當多旋翼無人機20充電時，蓄電池141的直流電通過逆變器142轉變成交流電，再經由所述可調電壓電源適配器143將電壓匹配成多旋翼無人機20所需充電電壓並對多旋翼無人機20進行充電。

繼續參照圖2，在某些實施例，例如本實施例中，所述發電裝置12包括一風力發電機121及兩太陽能電池板122，所述太陽能電池板122分別位於所述充電樁樁體11的兩側；所述配電箱14的箱體145內還設有一風光互補控制器144，所述風力發電機121和太陽能電池板122均通過所述風光互補控制器144與所述蓄電池141電連接。其中，充電樁10的供能部分採用風光互補控制器144控制所述風力發電機121和太陽能電池板122發電，並將電能儲存至蓄電池141中，避免單獨太陽能電池板122供電或單獨風力發電機121供電導致電能供給不足的缺陷，也避免利用電網供電時線纜鋪設投資巨大的問題。同時，使用風光互補發電提供電能，綠色環保，充分利用風能和光能資源，符合未來的發展趨勢。

在某些實施例，例如本實施例中，所述風力發電機121固定安裝於所述充電樁樁體11的頂部，所述太陽能電池板122位於所述風力發電機121和所述接觸導體片13之間。其中，將所述風力發電機121設於充電樁樁體11的頂部有利於風能的採集，獲得更優的發電效果。

在某些實施例，例如本實施例中，所述蓄電池141為膠體鉛酸蓄電池。其中，膠體鉛酸蓄電池採用凝膠狀電解質，內部無游離液體存在，較於普通蓄電池，膠體鉛酸蓄電池的安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命均有所改善。

繼續參照圖1和圖2，所述供多旋翼無人機使用的充電樁10還包括一底座16，所述充電樁樁體11的底部固定安裝於所述底座16上。

當然，在本發明的其他實施例中，所述供多旋翼無人機使用的充電樁10的充電樁樁體11可橫向設置，固定安裝於路燈等野外設施上，其與本實施例的不同之處在於，所述供多旋翼無人機使用的充電樁10的充電樁樁體11的底部無需固定安裝於底座16上，所述充電樁樁體11的底部垂直安裝於豎直的支撐物上，兩所述接觸導體片13相對設於所述充電樁樁體11的中部，其餘結構和功能均與本實施例相同。

在本發明的其他實施例中，所述發電裝置12為風力發電機121或至少一太陽能電池板122，所述風力發電機121或太陽能電池板122與所述蓄電池141電連接，所述配電箱14中無需設有所述風光互補控制器144，其餘結構和功能均與本實施例相同。

綜上所述，本發明所提供的供多旋翼無人機使用的充電樁為柱狀結構，便於為設有掛靠臂的多旋翼無人機提供空中掛靠和充電場所，實現多旋翼無人機的掛靠和充電同時進行，有利於為多旋翼無人機續航，延長多旋翼無人機的工作時間，同時降低多旋翼無人機的掛靠難度和風險，且可避免積灰對充電接觸的影響；在充電樁樁體設置發電裝置、接觸導體片及配電箱，通過發電裝置與蓄電池的配合，避免利用電網供電而線纜鋪設投資巨大的問題，節約成本；利用風光互補控制器與風力發電機及太陽能電池板之間的配合，避免單獨太陽能電池板供電或單獨風力發電機供電時電能供給不足的缺陷，綠色環保，更符合未來的發展趨勢；所有充電模塊的線纜均設於充電樁樁體或配電箱中，可以防水、防塵，有利於延長充電樁的使用壽命和維護周期；利用接觸導體片與掛靠臂的充電接觸裝置配合，採用直接接觸式充電，提高充電效率，縮短充電時間，減少多旋翼無人機因掛靠充電而耽誤的飛行任務時間。

以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。