一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法，属于无人机领域，包括设置于无人机内的控制系统、安装于无人机底部的燃料电池堆、电机以及桨叶，其特征在于：所述电机安装于燃料电池的下方，电机产生的气流为燃料电池堆散热以及提供飞行动力，所述燃料电池堆的下端安装有一个多孔外罩，电机安装于多孔外罩的下端，桨叶安装于电机的电机轴上。本发明将风扇功耗转移到电机上，而电机不仅能为电堆提供散热功能，同时为可为无人机的飞行提供动力，从而达到能源的有效利用。
【专利说明】
一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法
技术领域
[0001]本发明属于燃料电池在无人机领域的应用，具体涉及一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法。
【背景技术】
[0002]现有的燃料电池电堆使用风扇进行散热，风扇工作需要消耗大量的能量，而在无人机领域，风扇除消耗能量外，还增加整机重量和体积，从而缩短无人机续航时间。
[0003]因此，现有技术中的无人采用风扇散热的技术方式，无疑会增加无人机的负担。
【发明内容】
[0004]本发明克服现有技术中无人机需要使用风扇进行散热而增加整机重量和体积，从而缩短无人机续航时间，提供一种将电机安装在燃料电池电堆下方，取消风扇的使用，不仅能为电堆提供散热功能，同时为可为无人机的飞行提供动力，从而达到能源的有效利用的用于无人机燃料电池的散热结构及方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现的:一种用于无人机燃料电池的散热结构，包括设置于无人机内的控制系统、安装于无人机底部的燃料电池堆、电机以及桨叶，其特征在于:所述电机安装于燃料电池的下方，电机产生的气流为燃料电池堆散热以及提供飞行动力，所述燃料电池堆的下端安装有一个多孔外罩，电机安装于多孔外罩的下端，桨叶安装于电机的电机轴上。
[0006]作为优选的技术方案，所述燃料电池堆通过螺栓连接到无人机底部并留间隙。
[0007]作为优选的技术方案，所述多孔外罩的侧壁与燃料电池堆紧贴并密封，下方通过螺钉连接电机。
[0008]作为优选的技术方案，所述多孔外罩上设置有一个以上的气流通孔。
[0009]作为优选的技术方案，所述控制系统包括管理模块、燃料电池堆、无人机电机以及电机a，管理模块形成两路控制，控制I连接电机a，用于控制管理电机a，控制2控制无人电机，燃料电池堆为无人机电机、电机a以及管理模块提供电能。
[0010]作为优选的技术方案，所述管理模块检测燃料电池堆温度，温度检测元件采用温度传感器，温度传感器安装于燃料电池堆上。
[0011]无人机驱动方法:
[0012](— )管理模块通过温度传感器实时检测燃料电池电堆温度，并根据燃料电池电堆温度通过控制I信号管理电机a转速，以确保燃料电池电堆工作在安全范围内；
[0013](二)管理模块实时监控并通过控制2信号管理无人机电机转速，无人机电机转速由无人机飞行状态确定；
[0014](三)当无人机在将要攀升时，管理模块首先通过控制I信号使电机a加速到全速状态，管理模块监控无人机攀升速度是否达到要求:如果达到，则管理模块保持电机a和无人机电机的转速不变；
[0015]如果未达到，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步加速，直到其满足攀升速度要求;如果超过，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步减速，直到其满足攀升速度要求；
[0016](四)当无人机在将要下降时，管理模块通过控制I信号维持电机a当前的转速不变，同时管理模块通过控制2信号逐步降低无人机电机转速直到满足下降速度；
[0017]如果无人机要着陆，则管理模块通过预先设定的下降速度控制控制2信号逐步降低无人机电机速度直到转速为0，无人机着陆后，管理模块通过实时的温度传感器检测燃料电池电堆温度，当燃料电池电堆温度降到安全温度后，管理模块通过控制I信号关闭电机a。
[0018]将电机安装在燃料电池电堆下方，使用管理模块对其进行控制和管理。对于燃料电池电堆，管理模块实时监控其温度，根据温度控制电机的转速，从而将燃料电池电堆的温度控制在要求范围内；对于无人机系统，管理模块接收外部指令，从而控制燃料电池电堆的电机与无人机其它电机在无人机飞行过程中协调工作。
[0019]本发明的有益效果是:本发明将风扇功耗转移到电机上，而电机不仅能为电堆提供散热功能，同时为可为无人机的飞行提供动力，从而达到能源的有效利用。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021 ]图1为本发明的系统方框图；
[0022]图2为本发明的结构不意图。
【具体实施方式】
[0023]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0024]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0025]图1为本发明的系统方框图，图1中，取消了风扇的使用，直接将电机安装于燃料电池堆的下部，电机工作产生的气流既能为电堆散热，也能为无人机的飞行提供动力。
[0026]驱动方法如下:
[0027]首先需要启动燃料电池电堆，通过燃料电池电堆为管理模块供电，以及燃料电池电堆为电机a和无人机电机提供动力；
[0028]管理模块通过温度传感器实时检测燃料电池电堆温度，并根据燃料电池电堆温度通过控制I信号管理电机a转速，以确保燃料电池电堆工作在安全范围内；
[0029]管理模块实时监控并通过控制2信号管理无人机电机转速，无人机电机转速由无人机飞行状态确定；
[0030]无人机在攀升过程中管理:当无人机在将要攀升时，管理模块首先通过控制I信号使电机a加速到全速状态。管理模块监控无人机攀升速度是否达到要求:如果达到，则管理模块保持电机a和无人机电机的转速不变;如果未达到，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步加速，直到其满足攀升速度要求;如果超过，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步减速，直到其满足攀升速度要求
[0031]无人机在下降过程中管理:当无人机在将要下降时，管理模块通过控制I信号维持电机a当前的转速不变，同时管理模块通过控制2信号逐步降低无人机电机转速直到满足下降速度;如果无人机要着陆，则管理模块通过预先设定的下降速度控制控制2信号逐步降低无人机电机速度直到转速为0，无人机着陆后，管理模块通过实时的温度传感器检测燃料电池电堆温度，当燃料电池电堆温度降到安全温度后，管理模块通过控制I信号关闭电机a。
[0032]图2为本发明的无人机的散热结构安装示意图，图2中，燃料电池电堆通过螺栓连接到无人机底部并保持一定距离，该距离可根据散热要求安装，留有空隙、距离的目的是不让燃料电池堆直接与无人机的底面接触，从而避免燃料电池堆的热量对无人机本体造成的影响。
[0033]安装顺序往下依次是:多孔外罩2、电机、桨叶。
[0034]多孔外罩的侧壁与燃料电池电堆I紧贴并密封，下方螺钉连接电机3。电机主轴上固定一个桨叶4，桨叶用于无人机升降使用，使其获得足够的上升气流。
[0035]当燃料电池堆工作而为无人机供电时，需要周围的空气形成气流，通过内部气孔从下方多孔外罩的气孔流出，以此实现燃料电池底部的散热，而桨叶的旋转驱动空气形成这样的流动方式，因此将电机安装于燃料电池堆的下端，通过桨叶旋转实现气流的形成，这些气流能够正好供燃料电池堆的散热使用，因此取消了散热风扇在无人机中的使用。
[0036]本发明的有益效果是:本发明将风扇功耗转移到电机上，而电机不仅能为电堆提供散热功能，同时为可为无人机的飞行提供动力，从而达到能源的有效利用。
[0037]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种用于无人机燃料电池的散热结构，包括设置于无人机内的控制系统、安装于无人机底部的燃料电池堆、电机以及桨叶，其特征在于:所述电机安装于燃料电池的下方，电机产生的气流为燃料电池堆散热以及提供飞行动力，所述燃料电池堆的下端安装有一个多孔外罩，电机安装于多孔外罩的下端，桨叶安装于电机的电机轴上。2.如权利要求1所述的用于无人机燃料电池的散热结构，其特征在于:所述燃料电池堆通过螺栓连接到无人机底部并留间隙。3.如权利要求1所述的用于无人机燃料电池的散热结构，其特征在于:所述多孔外罩的侧壁与燃料电池堆紧贴并密封，下方通过螺钉连接电机。4.根据权利要求1所述的多孔外罩，其特征在于:所述多孔外罩上设置有一个以上的气流通孔。5.根据权利要求2所述的用于无人机燃料电池的散热结构，其特征在于:所述控制系统包括管理模块、燃料电池堆、无人机电机以及电机a，管理模块形成两路控制，控制I连接电机a，用于控制管理电机a，控制2控制无人电机，燃料电池堆为无人机电机、电机a以及管理模块提供电能。6.根据权利要求5所述的用于无人机燃料电池的散热结构，其特征在于:所述管理模块检测燃料电池堆温度，温度检测元件采用温度传感器，温度传感器安装于燃料电池堆上。7.一种无人机驱动方法，具体方法如下: (一)管理模块通过温度传感器实时检测燃料电池电堆温度，并根据燃料电池电堆温度通过控制I信号管理电机a转速，以确保燃料电池电堆工作在安全范围内； (二)管理模块实时监控并通过控制2信号管理无人机电机转速，无人机电机转速由无人机飞行状态确定； (三)当无人机在将要攀升时，管理模块首先通过控制I信号使电机a加速到全速状态，管理模块监控无人机攀升速度是否达到要求:如果达到，则管理模块保持电机a和无人机电机的转速不变； 如果未达到，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步加速，直到其满足攀升速度要求;如果超过，则管理模块通过控制2信号使无人机电机逐步减速，直到其满足攀升速度要求； (四)当无人机在将要下降时，管理模块通过控制I信号维持电机a当前的转速不变，同时管理模块通过控制2信号逐步降低无人机电机转速直到满足下降速度； 如果无人机要着陆，则管理模块通过预先设定的下降速度控制控制2信号逐步降低无人机电机速度直到转速为O，无人机着陆后，管理模块通过实时的温度传感器检测燃料电池电堆温度，当燃料电池电堆温度降到安全温度后，管理模块通过控制I信号关闭电机a。
【文档编号】H01M8/04014GK106058283SQ201610664458
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月11日 公开号201610664458.6, CN 106058283 A, CN 106058283A, CN 201610664458, CN-A-106058283, CN106058283 A, CN106058283A, CN201610664458, CN201610664458.6
【发明人】卢致辉, 陈金颖, 马廉攀
【申请人】深圳市科比特航空科技有限公司