CN106058283A - 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法 - Google Patents

一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106058283A
CN106058283A CN201610664458.6A CN201610664458A CN106058283A CN 106058283 A CN106058283 A CN 106058283A CN 201610664458 A CN201610664458 A CN 201610664458A CN 106058283 A CN106058283 A CN 106058283A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
fuel cell
unmanned plane
management module
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610664458.6A
Other languages
English (en)
Inventor
卢致辉
陈金颖
马廉攀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Micromulticopter Aero Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Micromulticopter Aero Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Micromulticopter Aero Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Micromulticopter Aero Technology Co Ltd
Priority to CN201610664458.6A priority Critical patent/CN106058283A/zh
Publication of CN106058283A publication Critical patent/CN106058283A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D37/00—Arrangements in connection with fuel supply for power plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

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***、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。

Description

一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法
技术领域
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
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。
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
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。
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***、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。
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。
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。
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。
作为优选的技术方案，所述控制***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1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。
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。
无人机驱动方法：
(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1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1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1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1信号关闭电机a。
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***，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。
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
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。
图1为本发明的***方框图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
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。
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。
图1为本发明的***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。
驱动方法如下：
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；
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1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；
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；
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1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
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1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1信号关闭电机a。
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。
安装顺序往下依次是：多孔外罩2、电机、桨叶。
多孔外罩的侧壁与燃料电池电堆1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。
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。
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。
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。

Claims (7)

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***、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***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1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1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1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1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1信号关闭电机a。
CN201610664458.6A 2016-08-11 2016-08-11 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法 Pending CN106058283A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610664458.6A CN106058283A (zh) 2016-08-11 2016-08-11 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610664458.6A CN106058283A (zh) 2016-08-11 2016-08-11 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106058283A true CN106058283A (zh) 2016-10-26

Family

ID=57481242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610664458.6A Pending CN106058283A (zh) 2016-08-11 2016-08-11 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106058283A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111372854A (zh) * 2017-11-24 2020-07-03 斗山摩拜创新株式会社 无人机用燃料电池电源组及其的状态信息监控方法
CN112038665A (zh) * 2020-09-17 2020-12-04 广州鼎奥科技有限公司 一种可控制电压的无人机用燃料电池组
CN113193208A (zh) * 2021-04-25 2021-07-30 电子科技大学 一种固定翼无人机空冷型燃料电池动力***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105000183A (zh) * 2015-06-29 2015-10-28 中国气象局气象探测中心 自航式下投探空***
CN105015756A (zh) * 2015-07-23 2015-11-04 北京天航华创科技股份有限公司 一种平流层飞艇用风能发电-散热降温一体化结构
WO2016116902A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Zodiac Aerotechnics Aircraft fuel cell heat usages
CN205900703U (zh) * 2016-08-11 2017-01-18 深圳市科比特航空科技有限公司 一种用于无人机燃料电池的散热结构

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016116902A1 (en) * 2015-01-22 2016-07-28 Zodiac Aerotechnics Aircraft fuel cell heat usages
CN105000183A (zh) * 2015-06-29 2015-10-28 中国气象局气象探测中心 自航式下投探空***
CN105015756A (zh) * 2015-07-23 2015-11-04 北京天航华创科技股份有限公司 一种平流层飞艇用风能发电-散热降温一体化结构
CN205900703U (zh) * 2016-08-11 2017-01-18 深圳市科比特航空科技有限公司 一种用于无人机燃料电池的散热结构

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111372854A (zh) * 2017-11-24 2020-07-03 斗山摩拜创新株式会社 无人机用燃料电池电源组及其的状态信息监控方法
US11952141B2 (en) 2017-11-24 2024-04-09 Doosan Mobility Innovation Inc. Fuel cell power pack for drone and state information monitoring method thereof
CN112038665A (zh) * 2020-09-17 2020-12-04 广州鼎奥科技有限公司 一种可控制电压的无人机用燃料电池组
CN113193208A (zh) * 2021-04-25 2021-07-30 电子科技大学 一种固定翼无人机空冷型燃料电池动力***
CN113193208B (zh) * 2021-04-25 2022-10-14 电子科技大学 一种固定翼无人机空冷型燃料电池动力***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101615486B1 (ko) 하이브리드 전기 추진시스템을 이용하는 수직이착륙 항공기
CN108016623B (zh) 用于增强主动力装置的***和方法
CN103692873B (zh) 一种水陆飞行汽车
CN206520748U (zh) 一种油电混合动力多旋翼无人机
JP2015137092A (ja) パラレルハイブリット方式によるマルチローター航空機
CN106058283A (zh) 一种用于无人机燃料电池的散热结构及方法
CN204776011U (zh) 一种可入水的多旋翼无人机
CN102602540A (zh) 一种使用太阳能的电动直升机
CN205900703U (zh) 一种用于无人机燃料电池的散热结构
KR20170010295A (ko) 하이브리드 전기 추진시스템을 이용하는 수직이착륙 항공기
CN205293073U (zh) 一种油动直驱多旋翼飞行器
CN207190692U (zh) 一种四涵道垂直起降飞行汽车
CN206465717U (zh) 利用风能和太阳能发电的水陆两栖移动房
CN205050960U (zh) 一种新能源电动汽车上的电池散热装置
CN105035328A (zh) 一种混合动力飞行器
CN206704550U (zh) 一种涡轮轴发动机后向布置的无人直升机机身内部结构
CN208393039U (zh) 一种汽车驾驶舱散热***
CN102267568A (zh) 一种线路飞行器
CN104139858A (zh) 碟式飞行器
CN106930899A (zh) 一种风机内的偏航电机的供电***及供电方法
KR102490173B1 (ko) 하이브리드 추진시스템을 이용하는 수직 이착륙 항공기 및 그 제어 방법
CN106150682A (zh) 一种移动式循环发电机组
CN207141405U (zh) 一种油电混合长续航多旋翼无人机动力***
CN105857600A (zh) 一种动力与控制相分离的高机动多功能无人飞行器
CN206336422U (zh) 电力巡线无人飞艇下垂尾涵道转向驱动机构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20161026

RJ01 Rejection of invention patent application after publication