集群化無人機(jī)自主無線補(bǔ)能系統(tǒng)
2023-12-31
8TH CAIEC · 新星獎 · 山東大學(xué) · 航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計研究院
1. 公司簡介:
山東大學(xué)(Shandong University),位于山東省濟(jì)南市,是中華人民共和國教育部直屬全國重點大學(xué),中央直管副部級建制,位列國家“雙一流”、 “985工程”、“211工程”。
航空工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計研究院是我國目前集殲擊轟炸機(jī)、轟炸機(jī)、民用飛機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和特種飛機(jī)設(shè)計研究于一體的國家級大中型軍民用飛機(jī)設(shè)計研究院,是航空工業(yè)及陜西省首家獲得國家認(rèn)證的“國家級工業(yè)設(shè)計中心”、“國家國際聯(lián)合研究中心”,隸屬于中國航空工業(yè)集團(tuán)有限公司。
2. 項目簡介:
無人機(jī)的廣泛應(yīng)用受制于充電時間長、充電效率低的問題,影響其自主作業(yè)時間并阻礙無人機(jī)長周期、遠(yuǎn)距離自動化作業(yè)。為解決這些挑戰(zhàn),本項目設(shè)計了一種基于無人機(jī)的新型動態(tài)無線充電系統(tǒng),可實現(xiàn)多架無人機(jī)同時高效動態(tài)能量補(bǔ)給。該系統(tǒng)采用高功率發(fā)射端和空間全向線圈結(jié)構(gòu),發(fā)射端最高可實現(xiàn)30kW的能量輸出,大幅擴(kuò)展了無人機(jī)的作業(yè)區(qū)域和自動化水平。此外,本項目采用的能量與信息同步傳輸技術(shù),可靠的實現(xiàn)了系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)控,確保了傳輸過程的安全可靠。
3. 核心優(yōu)勢:
項目優(yōu)勢主要有四個部分,首先是中繼補(bǔ)能增程的模式,可以大大提升巡檢效率拓寬巡檢范圍。第二是我們的空間磁場均勻,可以降低懸停充電過程中的精度。第三是通過電路結(jié)構(gòu)設(shè)計,使得系統(tǒng)具有發(fā)射線圈電流恒定和輸出電壓恒定的固有電路特性,也就是說充電區(qū)域內(nèi)磁場強(qiáng)度是恒定的,多架飛機(jī)同時充電時可以做到互不干擾。并且采用分布式的控制技術(shù),可靠的實現(xiàn)恒流電池充電控制。同時,我們引入無源諧波抑制單元來提高動態(tài)充電的效率,目前我們樣機(jī)的實測功率1kw,單機(jī)充電時效率為74%,雙機(jī)同時充電的效率為82%。第四是懸停的補(bǔ)能方式可以不依賴著陸點進(jìn)行快速補(bǔ)能,有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。