CN104485725A - 无人机热能回收系统 - Google Patents

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尤延铖
郑云隆
潘成剑
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Xiamen University
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Xiamen University
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed

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Abstract

无人机热能回收系统，涉及一种无人机。设有机身、热电模块、电子负载、主蓄电池组、副蓄电池组、稳压电路、检测控制电路；热电模块设于活塞发动机上，热电模块连接稳压电路，热电模块经检测控制电路与主、副蓄电池组连接，热电模块经检测控制电路接入电子负载；电子负载设于机身内，主、副蓄电池组分别与电子负载连接；热电模块设有活塞气缸、塞贝克温差发电片、气缸散热片、上下端盖，发电片热端紧贴于活塞气缸外壁，发电片的冷端与气缸散热片固定；发电片安装在活塞气缸上相邻两键间，气缸散热片底部设有键槽与活塞气缸上的键连接，发电片和气缸散热片通过固定的上端盖和螺纹旋紧的下端盖固定。

Description

无人机热能回收系统
技术领域
本发明涉及一种无人机，尤其是涉及一种无人机热能回收系统。
背景技术
无人驾驶飞机是一种由遥控设备或机上程序控制设备控制飞行的不载人飞机，亦称无人机或遥控飞行器，它由机体、动力装置、飞行控制系统、有效载荷以及起飞和回收装置组成。无人机的特点是结构简单、体积小、质量轻、机动性好、飞行时间长、成本低、无需机场跑道、可多次回收重复使用。由于无人机具有上述这些优点，使得无人机在民用领域和军事领域都有很大的应用前景(李磊，熊涛，胡湘阳，熊俊.浅论无人机应用领域及前景[J].地理空间信息,2010，8(5)：7-9)。
无论是电力驱动还是油气驱动，无人机都需要为控制和通讯提供独立的电力系统。由于无人机在空中需不间断地与地面进行通讯获取方位和控制信号，所以其耗电量极大。特别是航拍系列的无人机，需要进行实时图像传输，电池的电量往往不足以维持无人机的长时间续航，使得无人机的使用受到限制。
采用活塞式发动机的无人机，其发动机在提供动力的同时产生大量的热能，这些热能可通过热电模块(许志建,徐行.塞贝克效应与温差发电[J].现代物理知识，1994，16(1)：41-42)转换为电能，例如用于为电池或其它蓄电装置充电和/或直接将必要的能量提供给电消费产品。从而增加可用于无人机操作的能量，提高无人机的续航里程和时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效提高无人机的续航里程和时间的无人机热能回收系统。
本发明设有机身、热电模块、电子负载、主蓄电池组、副蓄电池组、稳压电路、检测控制电路；所述热电模块设于活塞发动机上，所述热电模块连接稳压电路，热电模块经检测控制电路与主蓄电池组和副蓄电池组连接，热电模块经检测控制电路接入电子负载；电子负载设于机身内，主蓄电池组和副蓄电池组分别与电子负载连接；
所述热电模块设有活塞气缸、塞贝克温差发电片、气缸散热片、上端盖和下端盖，塞贝克温差发电片的热端紧贴于活塞气缸外壁，塞贝克温差发电片的冷端与气缸散热片固定；塞贝克温差发电片安装在活塞气缸上相邻两键间，气缸散热片底部设有键槽与活塞气缸上的键连接，塞贝克温差发电片和气缸散热片通过固定的上端盖和螺纹旋紧的下端盖固定。
所述活塞气缸的外壁可设有12片塞贝克温差发电片，各塞贝克温差发电片的上下表面均设有电极，各电极采用并联方式连接。
所述检测控制电路可设有电量检测模块、充电切换模块和供电切换模块；充电切换模块和供电切换模块同时切换，充电和供电的蓄电池组刚好相反。当主蓄电池组处于供电状态时，副蓄电池组处于充电状态；若电量检测模块检测到主蓄电池组电量低于预设阀值，会触发充电切换模块和供电切换模块同时切换；切换后，主蓄电池组处于充电状态，而副蓄电池组处于供电状态。本发明主要应用于采用活塞式发动机为动力装置的无人机。本发明可高效地将无人机飞行过程中产生的热能转化为电能，用于蓄电池组的充电，从而增加可用于无人机操作的能量，提高无人机的续航里程和时间。
本发明工作原理及有益效果如下：
工作时，活塞式发动机产生推力，带动无人机飞行。发动机活塞气缸的高温加热作用与飞行时气流对气缸散热片的冷却作用，使塞贝克温差发电片热端与冷端形成较高的温差，从而使发电片产生电荷。电荷由电极导线输入稳压电路，经过稳压处理后接入检测控制电路。检测控制电路对充电/供电的蓄电池组的电量进行检测，实现充电/供电的蓄电池组的切换，保证电子负载的电力供应。
附图说明
图1是本发明实施例的使用状态示意图。
图2是本发明实施例的总体电路模块结构示意图。
图3是本发明实施例的检测控制电路模块结构示意图。
图4是本发明实施例电热模块的布局与安装示意图。
图5是本发明实施例热点模块中气缸散热片示意图
图6是本发明实施例塞贝克温差发电片的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1～4所示，本发明实施例设有机身1、热电模块2、电子负载3、主蓄电池组4、副蓄电池组5、稳压电路6、检测控制电路7；所述热电模块2设于活塞发动机上，所述热电模块2连接稳压电路6，热电模块2经检测控制电路7与主蓄电池组4和副蓄电池组5连接，热电模块2经检测控制电路7接入电子负载3；电子负载3设于机身1内，主蓄电池组4和副蓄电池组5分别与电子负载3连接。
所述热电模块2设有活塞气缸20、塞贝克温差发电片21、气缸散热片22、上端盖23和下端盖24，塞贝克温差发电片21的热端212紧贴于活塞气缸20外壁，塞贝克温差发电片21的冷端210与气缸散热片22固定；塞贝克温差发电片21安装在活塞气缸20上相邻两键间，气缸散热片22底部设有键槽与活塞气缸20上的键连接，塞贝克温差发电片21和气缸散热片22通过固定的上端盖23和螺纹旋紧的下端盖24固定。
所述活塞气缸20的外壁可设有12片塞贝克温差发电片，各塞贝克温差发电片的上下表面均设有电极，各电极采用并联方式连接。
所述检测控制电路7可设有电量检测模块70、充电切换模块71和供电切换模块72；充电切换模块71和供电切换模块72同时切换，充电和供电的蓄电池组刚好相反。例如，某一时刻主蓄电池组4处于供电状态，副蓄电池组5处于充电状态；若电量检测模块70检测到主蓄电池组4电量低于预设阀值，会触发充电切换模块71和供电切换模块72同时切换；切换后，主蓄电池组4处于充电状态，而副蓄电池组5处于供电状态。
工作时，发动机活塞气缸20的高温加热作用与飞行时气流对气缸散热片22的冷却作用，使塞贝克温差发电片21热端212与冷端210形成较高的温差，从而使发电片21的温差发电材料211产生电荷。电荷由电极导线输入稳压电路6，经过稳压处理后存储于副蓄电池组5中，蓄满电后对电子负载3进行供电，电量不足后通过检测控制电路7切换主蓄电池4供电，此时，第二蓄电池5继续充电，如此循环。
具体的，本实施例中，所述检测控制电路7包括电量检测模块70、充电切换模块71和供电切换模块72。工作时，充电切换模块71和供电切换模块72同时切换，充电和供电的蓄电池组刚好相反。例如，某一时刻主蓄电池组4处于供电状态，副蓄电池组5处于充电状态；若电量检测模块70检测到主蓄电池组4电量低于预设阀值，会触发充电切换模块71和供电切换模块72同时切换；切换后，主蓄电池组4处于充电状态，而副蓄电池组5处于供电状态。
采用上述结构，本实施例高效地将无人机飞行过程中产生的热能转化为电能，用于蓄电池组的充电。从而增加可用于无人机操作的能量，提高无人机的续航里程和时间。

Claims (3)

1.无人机热能回收系统，其特征在于设有热电模块、电子负载、主蓄电池组、副蓄电池组、稳压电路、检测控制电路；所述热电模块设于活塞发动机上，所述热电模块连接稳压电路，热电模块经检测控制电路与主蓄电池组和副蓄电池组连接，热电模块经检测控制电路接入电子负载；电子负载设于机身内，主蓄电池组和副蓄电池组分别与电子负载连接；
所述热电模块设有活塞气缸、塞贝克温差发电片、气缸散热片、上端盖和下端盖，塞贝克温差发电片的热端紧贴于活塞气缸外壁，塞贝克温差发电片的冷端与气缸散热片固定；塞贝克温差发电片安装在活塞气缸上相邻两键间，气缸散热片底部设有键槽与活塞气缸上的键连接，塞贝克温差发电片和气缸散热片通过固定的上端盖和螺纹旋紧的下端盖固定。
2.如权利要求1所述无人机热能回收系统，其特征在于所述活塞气缸的外壁设有12片塞贝克温差发电片，各塞贝克温差发电片的上下表面均设有电极，各电极采用并联方式连接。
3.如权利要求1所述无人机热能回收系统，其特征在于所述检测控制电路设有电量检测模块、充电切换模块和供电切换模块。
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