CN111416177A - 动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备 - Google Patents

动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及散热技术领域，公开了一种动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备，该动力电源设备自冷却装置，包括：储液箱、喷液头以及中空的冷板；冷板与动力电源的发热端相贴合，储液箱通过出液通道与冷板的进液口连通，冷板的出液口通过供液通道与储液箱连通，冷板的出液口通过给液通道与喷液头连通。本发明提供的动力电源设备自冷却装置，通过液冷技术对大功率动力电源设备进行冷却，可以有效解决传统风冷技术无法应对的高热功率冷却需求，冷却效果好，可有效防止动力电源过热损坏，解决无人机频繁降落停机散热的问题；采用喷药无人机自身携带的药液对发热设备进行冷却，实现药液供给和冷却的双重功能，不额外增加无人机体积和重量。

Description

动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备
技术领域
本发明涉及散热技术领域，特别是涉及一种动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备。
背景技术
近年来，无人机在航拍、空中物资运输、测绘、安防、信息情报收集、农业药物喷洒、空中表演等领域得到广泛应用。无人机的飞行作业主要依赖动力电池包提供电能，对其动力电池包进行高效的散热是确保无人机正常工作的重要前提。随着无人机功能的增多，其体积和重量也越来越大，动力电源的功率也随之增加，相应的发热问题也愈发严重。
特别地，用于农业药物喷洒或营养液供给的喷药无人机因其需要携带一定量的药液，其体积和重量往往较大，相应的动力系统的功率也较高，发热问题十分严重。实际运行数据表明，装载10kg药物的喷药无人机，每工作15分钟左右就会因电池包发热问题而被迫降落停机散热，严重影响了无人机的工作效率，急需采取有效的冷却措施。
针对用于农业药物喷洒或营养液供给的喷药无人机对动力电源高效散热的迫切需求，传统的风冷方案已无法满足其大功率散热要求。
发明内容
本发明实施例提供一种动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备，用以解决或部分解决现有的风冷方案已无法满足动力电源的散热要求的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种动力电源设备自冷却装置，包括：储液箱、喷液头以及中空的冷板；
所述冷板与动力电源的发热端相贴合，所述储液箱通过出液通道与所述冷板的进液口连通，所述冷板的出液口通过供液通道与所述储液箱连通，所述冷板的出液口通过给液通道与所述喷液头连通。
在上述技术方案的基础上，所述冷板包括本体，所述本体的内部设有多条相间布置的液体流道。
在上述技术方案的基础上，所述液体流道的形状呈S形，所述出液通道与所述液体流道的进液口连通，所述供液通道和所述给液通道均与所述液体流道的出液口连通。
在上述技术方案的基础上，所述本体由金属材料制备而成。
在上述技术方案的基础上，所述冷板与所述动力电源一体成型。
在上述技术方案的基础上，所述动力电源设备自冷却装置还包括安装于所述出液通道上的水泵。
在上述技术方案的基础上，所述供液通道上设置有第一阀门。
在上述技术方案的基础上，所述给液通道上设置有第二阀门。
第二方面，本发明实施例提供一种喷液飞行设备，包括上述各技术方案所述的动力电源设备自冷却装置。
本发明实施例提供的一种动力电源设备自冷却装置及喷液飞行设备，在无人机起飞暂未喷洒药物阶段和停止喷药准备降落阶段，储液箱中的工作液通过出液通道流向冷板，之后由冷板通过供液通道流向储液箱，以实现此阶段对动力电源的循环对流液冷，此阶段持续时间一般比较短，可以充分利用工作液自身热容来保持动力电源不出现过热；在无人机执行喷药工作时，储液箱中的工作液通过出液通道流向冷板，之后由冷板通过给液通道流向喷液头，以实现冷却和给药的双重功能。本发明实施例提供的动力电源设备自冷却装置，通过液冷技术对喷药无人机大功率动力电源设备进行冷却，可以有效解决传统风冷技术无法应对的高热功率冷却需求，冷却效果好，可有效防止动力电源过热损坏，解决无人机频繁降落停机散热的问题；采用喷药无人机自身携带的药液对发热设备进行冷却，实现药液供给和冷却的双重功能，不额外增加无人机体积和重量；相比于单独配备专门的液冷系统而言，额外增加的体积和重量大幅减小，可保证无人机的有效负载能力不受影响。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例的一种动力电源设备自冷却装置的结构示意图。
附图标记：
1、储液箱；2、工作液；3、水泵；4、冷板；5、动力电源；6、第一阀门；7、喷液头；8、出液通道；9、供液通道；10、给液通道；11、第二阀门。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
电池作为一种紧凑便携的电源设备，广泛应用于动力系统和电力电子设备中。电池在工作过程中会产生大量的热量，这些热量若不能及时散出，将会导致电池过热，降低电池效率和寿命，严重的还会导致电池损坏甚至起火爆炸。因此，合理的散热措施是保障电池安全高效工作的重要前提。
针对无人机动力电源的冷却，一般会专门设计相应的散热装置，主要散热方案包括：第一种：热传导冷却，利用高导热结构材料将热源热量传递到无人机机体表面，通过机体表面将热量散失到外界环境当中；第二种：直接风冷，直接引入机外对流空气对发热设备进行空气强制对流冷却；第三种：循环液冷，利用循环冷却水对热源进行冷却，循环液冷系统包括冷却液、储液箱、循环管路、泵、翅片、风扇等，由泵驱动冷却液循环流动带走发热设备的热量，并最终由风冷翅片将热量散失到外界环境。
第一种散热方案一般适用于发热设备发热功率较小的情形，对大功率发热情形则难以应对；第二种散热方案冷却能力比第一种散热方案强，但是需要避免雨水或外界杂物进入无人机体内部，影响其安全性和可靠性。第三种散热方案的冷却能力最强，可以应对高热功率冷却需求，但是整个冷却装置比较复杂，且需要额外配备冷却液、储液箱、循环管路、泵、散热翅片组以及风扇，导致无人机体积和重量大幅增加，影响其有效负载能力。
为此，本发明实施例提供了动力电源设备自冷却装置，图1为本发明实施例的一种动力电源设备自冷却装置的结构示意图，如图1所示，本发明实施例的动力电源设备自冷却装置，包括：储液箱1、喷液头7以及中空的冷板4；
储液箱1用于储放工作液2；工作液2可以为农药液或营养液，在无人机起飞作业前，将调配好的工作液2注入储液箱1中；
冷板4与动力电源5的发热端相贴合，储液箱1通过出液通道8与冷板4的进液口连通，冷板4的出液口通过供液通道9与储液箱1连通，冷板4的出液口通过给液通道10与喷液头7连通。
需要说明的是，动力电源5包括电池或电池包。
在本发明实施例中，在无人机起飞暂未喷洒药物阶段和停止喷药准备降落阶段，储液箱1中的工作液2通过出液通道8流向冷板4，之后由冷板4通过供液通道9流向储液箱1，以实现此阶段对动力电源5的循环对流液冷，此阶段持续时间一般比较短，可以充分利用工作液2自身热容来保持动力电源5不出现过热；在无人机执行喷药工作时，储液箱1中的工作液2通过出液通道8流向冷板4，之后由冷板4通过给液通道10流向喷液头7，以实现冷却和给药的双重功能。本发明实施例提供的动力电源设备自冷却装置，通过液冷技术对喷药无人机大功率动力电源设备进行冷却，可以有效解决传统风冷技术无法应对的高热功率冷却需求，冷却效果好，可有效防止动力电源过热损坏，解决无人机频繁降落停机散热的问题；采用喷药无人机自身携带的药液对发热设备进行冷却，实现药液供给和冷却的双重功能，不额外增加无人机体积和重量；相比于单独配备专门的液冷系统而言，额外增加的体积和重量大幅减小，可保证无人机的有效负载能力不受影响。
在上述实施例的基础上，冷板4包括本体，本体的内部设有多条相间布置的液体流道。出液通道8与液体流道的进液口连通，供液通道9和给液通道10均与液体流道的出液口连通。
需要说明的是，液体流道的形状可以为S形、螺旋形或者圆柱形。
在本发明实施例中，以本体的形状为矩形为例进行说明，本体的内部设有多条液体流道，液体流道的长度方向与本体的长度方向相一致，多条液体流道沿本体的宽度方向均匀布置。本体的内部的第一高度设置有多条液体流道和/或本体的内部的第二高度设置有多条液体流道。
可以理解的是，为了提高传热效率，本体可以由金属材料制备而成。
需要说明的是，冷板4与动力电源5可以一体成型。
在上述实施例的基础上，动力电源设备自冷却装置还包括安装于出液通道上的水泵3。
需要说明的是，水泵3用于驱动工作液2在出液通道中流动，以使工作液2由储液箱1运动至冷板4。
在上述实施例的基础上，供液通道上设置有第一阀门6，给液通道上设置有第二阀门11。
需要说明的是，在喷药阶段，开启第二阀门11，关闭第一阀门6，工作液2通过喷液头7喷出；在无人机起飞暂未喷洒药物阶段和停止喷药准备降落阶段，关闭第二阀门11，开启第一阀门6，工作液2流回储液箱1。
本发明实施例提供的动力电源设备自冷却装置，在无人机起飞暂未喷洒药物阶段和停止喷药准备降落阶段，关闭第二阀门11，开启第一阀门6，储液箱1中的工作液2通过出液通道8流向冷板4，之后由冷板4通过供液通道9流向储液箱1，以实现此阶段对动力电源5的循环对流液冷，此阶段持续时间一般比较短，可以充分利用工作液2自身热容来保持动力电源5不出现过热；在无人机执行喷药工作时，开启第二阀门11，关闭第一阀门6，储液箱1中的工作液2通过出液通道8流向冷板4，之后由冷板4通过给液通道10流向喷液头7，以实现冷却和给药的双重功能。该动力电源设备自冷却装置，通过液冷技术对喷药无人机大功率动力电源设备进行冷却，可以有效解决传统风冷技术无法应对的高热功率冷却需求，冷却效果好，可有效防止动力电源过热损坏，解决无人机频繁降落停机散热的问题；采用喷药无人机自身携带的药液对发热设备进行冷却，实现药液供给和冷却的双重功能，不额外增加无人机体积和重量；储液箱、工作液、水泵以及喷液头均是喷药无人机已经自身配备的部件，相比于单独配备专门的液冷系统而言，额外增加的体积和重量大幅减小，可保证无人机的有效负载能力不受影响。
本发明实施例还提供一种喷液飞行设备，包括上述各实施例提供的动力电源设备自冷却装置。
需要说明的是，喷液飞行设备可以是喷药无人机或者喷药飞机，但并不局限于此。
本发明实施例提供的喷液飞行设备，通过液冷技术对大功率动力电源设备进行冷却，可以有效解决传统风冷技术无法应对的高热功率冷却需求，冷却效果好，可有效防止动力电源过热损坏，解决喷液飞行设备频繁降落停机散热的问题；采用喷液飞行设备自身携带的药液对发热设备进行冷却，实现药液供给和冷却的双重功能，不额外增加无人机体积和重量；相比于单独配备专门的液冷系统而言，额外增加的体积和重量大幅减小，可保证无人机的有效负载能力不受影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电源设备自冷却装置，其特征在于，包括：储液箱、喷液头以及中空的冷板；
所述冷板与动力电源的发热端相贴合，所述储液箱通过出液通道与所述冷板的进液口连通，所述冷板的出液口通过供液通道与所述储液箱连通，所述冷板的出液口通过给液通道与所述喷液头连通。
2.根据权利要求1所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述冷板包括本体，所述本体的内部设有多条相间布置的液体流道。
3.根据权利要求2所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述液体流道的形状呈S形，所述出液通道与所述液体流道的进液口连通，所述供液通道和所述给液通道均与所述液体流道的出液口连通。
4.根据权利要求2所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述本体由金属材料制备而成。
5.根据权利要求1所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述冷板与所述动力电源一体成型。
6.根据权利要求1所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述动力电源设备自冷却装置还包括安装于所述出液通道上的水泵。
7.根据权利要求1所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述供液通道上设置有第一阀门。
8.根据权利要求1所述的动力电源设备自冷却装置，其特征在于，所述给液通道上设置有第二阀门。
9.一种喷液飞行设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的动力电源设备自冷却装置。
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