無線充電線圈對位方法、無線充電裝置及無人機充電方法與流程

本發明涉及無線充電技術領域，特別涉及一種無線充電線圈對位方法、無線充電裝置及無人機充電方法。

背景技術：

目前市場比較主流的無線充電技術主要通過以下三種方式：電磁感應、無線電波、以及共振式無線充電。消費型電子產品常采用電磁感應式無線充電技術。

電磁感應式無線充電技術利用的是電磁感應原理，在發送端和接受端各有一個線圈，在送電線圈上，變化的電場產生變化的磁場，然后磁場又在受電線圈上感應出電場，從而實現能量傳輸。電磁感應式無線充電的效率跟送電線圈與受電線圈的對位準確性密切相關，對位越準，充電效率越高，受電線圈與送電線圈位置偏移量越大，充電效率越低。為解決準確對位的問題，現有的解決方案大多是將送電線圈設置成可移動的結構，通過將送電線圈移動至受電線圈正下方，從而實現二者精準對位。

中國發明專利CN105914811A公開了一種無線充電的方法與裝置，其通過移動送電線圈獲得多個電流數據和與電流數據對應的位置數據，然后從多個電流數據中確定最大的電流數據，將最大的電流數據對應的第一位置數據發送給移動控制單元，最后由移動控制單元控制送電線圈移動到第一位置數據所對應的位置。實際上，這樣的線圈自動對位方式存在一定的盲目性，因為其并不能一次找到最佳充電位置，而是在運動過程中不斷往當前狀態下最大電流數據對應的第一位置移動，然而線圈在往該第一位置移動的過程中，又有可能會出現更大的電流，此時又出現了新的第一位置，如此不斷更新多次，方可確定最佳充電位置，故該方案雖然最終可以保證較高的充電效率，但其仍存在對位過程耗時較長的缺點。

近年來，消費級無人機市場極為火爆，續航時間短是目前消費級無人機的通病，消費級無人機在連續飛行20-30分鐘就需要更換電池或充電，無人機自主執行工作任務的能力嚴重受續航能力的限制，當前的解決方案大多是在飛行路線上設置電磁感應式無線充電平臺，然而這些無線充電平臺同樣存在難以快速實現送電線圈與受電線圈準確對位的問題，因此當前的無人機無線充電解決方案普遍存在充電效率低或線圈對位耗時長的缺點。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種可快速完成送電線圈與受電線圈準確對位的方法。基于上述方法，本發明還提供一種無線充電裝置，基于上述無線充電裝置，本發明再提供一種對無人機進行無線充電的方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案，一種無線充電線圈對位方法，包括以下步驟：

在送電線圈上方設置觸控面板并確定送電線圈在觸控面板的初始正投影位置；

用三個以上與受電線圈存在固定位置關系的觸碰件碰觸觸控面板以獲取各觸碰件與觸控面板接觸點所在位置；

根據各觸碰件與觸控面板接觸點所在位置以及所述受電線圈與各觸碰件之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板的正投影位置；

移動所述送電線圈和/或受電線圈，使得所述送電線圈與受電線圈在觸控面板的正投影位置重疊，從而完成送電線圈與受電線圈對位。

優選的，所述觸控面板為電阻式觸控面板。

作為本發明的另一方面，一種無線充電裝置，包括送電線圈、觸控面板、用于帶動所述送電線圈和/或觸控面板在平面內移動的驅動裝置以及對所述驅動裝置進行控制的控制器，所述控制器中存儲有送電線圈在觸控面板的初始正投影位置信息；

所述觸控面板用于承托受電設備、接受受電設備三個以上觸碰件的碰觸并將碰觸信息發送至控制器；

所述控制器用于根據所述碰觸信息計算出受電設備各觸碰件與觸控面板接觸點所在位置，再結合所述受電設備的受電線圈與各觸碰件之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板的正投影位置，然后控制所述驅動裝置驅動送電線圈和/或觸控面板移動，使得所述送電線圈與受電線圈在觸控面板的正投影位置重疊以實現送電線圈與受電線圈對位。

進一步地，所述驅動裝置包括一根第一導軌、兩根平行設置的第二導軌、一個用于安放送電線圈的線圈座以及兩個電機，所述送電線圈固定設置在線圈座上，所述第一導軌垂直于第二導軌設置，所述線圈座通過滑塊滑動連接于第一導軌，所述第一導軌的兩端通過滑塊滑動連接于第二導軌，所述兩個電機中，一個電機用于驅動所述線圈座沿第一導軌來回滑動，另一個電機用于驅動所述第一導軌沿第二導軌來回滑動。

更進一步地，所述電機與滑塊之間均通過絲杠副傳動連接。

優選的，所述觸控面板為電阻式觸控面板。

進一步地，所述無線充電裝置包括一頂端開口的殼體，所述送電線圈、控制器及驅動裝置均設于殼體的內腔中，所述觸控面板固定安裝在殼體的頂部并封堵住殼體頂端的開口。

作為本發明的另一方面，一種無人機充電方法，采用上述任意一種無線充電裝置給所述無人機的蓄電池補充電量，所述無人機設有三條以上的支撐腿；

所述無人機降落至觸控面板上，所述觸控面板接受無人機三個以上支撐腿碰觸并將碰觸信息發送至控制器，所述控制器根據所述碰觸信息計算出無人機各支撐腿與觸控面板接觸點所在位置，再結合所述無人機的受電線圈與各支撐腿之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板的正投影位置，然后控制所述驅動裝置驅動送電線圈和/或觸控面板移動，使得所述送電線圈與受電線圈在觸控面板的正投影位置重疊，從而實現送電線圈與受電線圈對位；

充電開始前，所述控制器先發出斷電指令切斷對觸控面板的供電，之后再發出通電指令給送電線圈通電；

所述送電線圈與受電線圈之間利用電磁感應實現能量傳輸，從而實現給所述無人機的蓄電池補充電量。

在本發明的一個實施例中，所述觸控面板接受無人機三個以上支撐腿觸碰并將觸碰信息發送至控制器后，所述控制器立即發出斷電指令切斷對觸控面板的供電。

進一步地，所述送電線圈對位在受電線圈下方后，所述控制器再發出通電指令給送電線圈通電。

在本發明提供的無線充電線圈對位方法中，通過在送電線圈上方設置觸控面板，當受電設備上的觸碰件壓到觸控面板上時，控制器可以準確確定觸碰件的位置，再通過受電線圈與觸碰件的位置關系即可精確計算出受電線圈的位置，最后只需將送電線圈對應移動至受電線圈的正下方（或者通過移動觸控面板帶動受電設備移動使得受電線圈移動至送電線圈正上方）對齊即可，對位速度快而精準。基于上述線圈對位方法，本發明提供的無線充電裝置同樣具有對位速度快且精準的優點。此外，本發明提供的無人機充電方法利用無人機自帶的支撐腿作為確定受電線圈位置的參照物，實現了無線充電平臺的送電線圈與無人機受電線圈的快速、精準對位，有力保障了無人機無線充電效率。

附圖說明

圖1為無線充電裝置的內部結構示意圖。

圖2為無線充電裝置的俯視結構示意圖。

圖中：

1——送電線圈 2——觸控面板 4——控制器

5——殼體 31——第一導軌 32——第二導軌

33——線圈座。

具體實施方式

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合具體實施例與附圖對本發明作進一步的說明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語 “上”、“下”、 “頂”、“底”、“內”、 “外”、 “高于”、“低于”等指示的方位或位置關系均是基于附圖所示的方位或位置關系。另外，在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定” 等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

實施例1：

一種無線充電線圈對位方法，包括以下步驟：

在送電線圈上方設置觸控面板并確定送電線圈在觸控面板的初始正投影位置；

用三個以上與受電線圈存在固定位置關系的觸碰件碰觸觸控面板以獲取各觸碰件與觸控面板接觸點所在位置；

根據各觸碰件與觸控面板接觸點所在位置以及所述受電線圈與各觸碰件之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板的正投影位置；

移動所述送電線圈和/或受電線圈，使得所述送電線圈與受電線圈在觸控面板的正投影位置重疊，從而完成送電線圈與受電線圈對位。

本實施例通過在送電線圈上方設置觸控面板，當受電設備上的觸碰件壓到觸控面板上時，控制器可以準確確定觸碰件的位置，再通過受電線圈與觸碰件的位置關系即可精確計算出受電線圈的位置，最后只需將送電線圈對應移動至受電線圈的正下方（或者通過移動觸控面板帶動受電設備移動使得受電線圈移動至送電線圈正上方）對齊即可，對位速度快而精準。

需要說明的是，在本實施例中，觸控面板可以選擇電容式觸控面板、聲波式觸控面板或電阻式觸控面板，其中電阻式觸控面板耐臟污、不易受外部環境干擾，故優選采用電阻式觸控面板。

實施例2：

基于實施例1中的線圈對位方法，見圖1-2所示，本實施例提供一種無線充電裝置，其包括送電線圈1、觸控面板2、用于帶動送電線圈1和/或觸控面板2在平面內移動的驅動裝置以及對驅動裝置進行控制的控制器4，控制器4中存儲有送電線圈1在觸控面板2的初始正投影位置信息；

觸控面板2用于承托受電設備、接受受電設備三個以上觸碰件的碰觸并將碰觸信息發送至控制器4；

控制器4用于根據上述碰觸信息計算出受電設備各觸碰件與觸控面板2接觸點所在位置，再結合受電設備的受電線圈與各觸碰件之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板2的正投影位置，然后控制驅動裝置驅動送電線圈1和/或觸控面板2移動，使得送電線圈1與受電線圈在觸控面板2的正投影位置重疊以實現送電線圈1與受電線圈對位。

由于本實施例的無線充電裝置是基于實施例1中線圈對位方法，故其具備與實施例1一樣對位速度快且精準的優點。需要說明的是，在本實施例中，驅動裝置的結構可以采用與現有技術中機床工作臺驅動裝置類似的結構，本發明并不涉及驅動裝置方面的改進。

例如圖1所示，驅動裝置包括一根第一導軌31、兩根平行設置的第二導軌32、一個用于安放送電線圈1的線圈座33以及兩個電機（電機在附圖中未示出），送電線圈1固定設置在線圈座33上，第一導軌31垂直于第二導軌32設置，線圈座33通過滑塊（所有滑塊在附圖中均未示出）滑動連接于第一導軌31，第一導軌31的兩端通過滑塊滑動連接于第二導軌32，上述兩個電機中，一個電機用于驅動線圈座33沿第一導軌31來回滑動，另一個電機用于驅動第一導軌31沿第二導軌32來回滑動。

進一步地，上述電機與滑塊之間均可以通過絲杠副（絲杠副在附圖中未示出）傳動連接。

優選的，觸控面板2為電阻式觸控面板。與實施例1一樣，在本實施例中，觸控面板也可以選擇電容式觸控面板、聲波式觸控面板或電阻式觸控面板，其中電阻式觸控面板耐臟污、不易受外部環境干擾，故優選采用電阻式觸控面板。

進一步地，在本實施例中，如圖1和2所示，該無線充電裝置包括一頂端開口的殼體5，上述送電線圈1、控制器4及驅動裝置均設于殼體的內腔中，觸控面板2固定安裝在殼體5的頂部并封堵住殼體5頂端的開口。

實施例3：

在上述實施例1和2的基礎上，本發明還提供一種無人機充電方法，具體地，本實施例采用權利要求3-7中任意一項所述的無線充電裝置給所述無人機的蓄電池補充電量，充電涉及的無人機設有三條以上的支撐腿；

無人機降落至觸控面板2上，觸控面板2接受無人機三個以上支撐腿碰觸并將碰觸信息發送至控制器4，控制器4根據所述碰觸信息計算出無人機各支撐腿與觸控面板2接觸點所在位置，再結合無人機的受電線圈1與各支撐腿之間的位置關系計算出受電線圈在觸控面板2的正投影位置，然后控制驅動裝置驅動送電線圈1和/或觸控面板2移動，使得送電線圈1與受電線圈在觸控面板2的正投影位置重疊，從而實現送電線圈1與受電線圈對位；

充電開始前，控制器4先發出斷電指令切斷對觸控面板2的供電，之后再發出通電指令給送電線圈1通電；

送電線圈1與受電線圈之間利用電磁感應實現能量傳輸，從而實現給所述無人機的蓄電池補充電量。

其中，觸控面板2接受無人機三個以上支撐腿觸碰并將觸碰信息發送至控制器4后，控制器4立即發出斷電指令切斷對觸控面板2的供電（需要說明的是，也可以在完成送電線圈1與受電線圈對位后在切斷對觸控面板2的供電，實際上只要在充電開始前，即送電線圈1通電之前切斷對觸控面板2的供電即可）。

進一步，送電線圈1對位在受電線圈下方后，控制器4再發出通電指令給送電線圈1通電（需要說明的是，也可以在控制器4計算出受電線圈在觸控面板2的正投影位置并切斷對觸控面板2的供電后即讓送電線圈1通電）。

本實施例利用無人機自帶的支撐腿作為確定受電線圈位置的參照物，通過先確定支腿位置在計算出受電線圈位置，由于送電線圈位置已知，又準確及時出了受電線圈位置，故可實現送電線圈與無人機受電線圈的快速、精準對位，從而避免因線圈對位不準導致充電效率降低的情況，有力保障了無人機無線充電效率。

最后需要強調的是，為了讓本領域普通技術人員更方便地理解本發明相對于現有技術的改進之處，本發明的一些附圖和描述已經被簡化，并且為了清楚起見，本申請文件還省略了一些其它元素，本領域普通技術人員應該意識到這些省略的元素也可構成本發明的內容。