CN111498121A - 一种飞行电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞行电源，包括无人机外部壳体，所述无人机外部壳体顶部后侧的内部固定安装有质子交换膜燃料电池，所述无人机外部壳体顶部前侧的内部且位于质子交换膜燃料电池前方固定安装有高压储氢瓶，所述无人机外部壳体的外边缘固定连接有无人机机臂，所述高压储氢瓶的一侧固定连接有空气开关断路器，该无人机完全可以充当飞行电源的角色，为脱离电网并且需要用电的用电器提供持续的电力输出，除此之外，本飞行电源也可用作户外用电，可为户外用电设备提供清洁，无噪音，高效的电力。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机领域，具体是一种飞行电源。
背景技术
地质灾害或者是气象灾害发生时，往往伴随着电力线路的崩溃，灾区停电会严重影响到抢险救灾的工作进度，一些地区也许会在较重要的场所配备固定式备用电源应急，例如医院等地方，但是这也不能确保万无一失，一是时间一长，备用电源也会有用完的时候，二是备用电源自身也无法完全确保在灾害发生时完好无损，在意外灾害发生时也可能会出现供电故障的问题，例如火灾的发生就有可能会导致备用电源烧毁。
除了地区本身配备的应急电源外，实际在使用时还有专用的抢险发电车，在灾害发生时可开赴有需求的地区进行应急供电，道路畅通时可自行前往，如遇道路受阻，需要由直升机吊装至受灾地区，使用条件将会比较受限。
传统的无人机上采用的是锂电池或者化石燃料作为主要能源，锂电池本身存在能量密度低的缺点，实际投入市场使用的锂电池的能量密度不超过180wh/kg，受限于这个数值，锂电池也仅能够满足无人机半小时左右的续航时间，将其又作为电源为其他用电设备供电显得不切实际；而化石燃料能量密度较高，但在使用时会产生剧烈的震动并伴随强烈的噪声和污染气体的排放，使用条件受限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种飞行电源，包括无人机外部壳体，所述无人机外部壳体顶部后侧的内部固定安装有质子交换膜燃料电池，所述无人机外部壳体顶部前侧的内部且位于质子交换膜燃料电池前方固定安装有高压储氢瓶，所述无人机外部壳体的外边缘固定连接有无人机机臂，所述高压储氢瓶的一侧固定连接有空气开关断路器。
作为本发明的进一步方案：所述无人机外部壳体表面的一侧从左至右依次设置有无人机动力系统输出指示灯、逆变器前端电压LED显示、逆变器输出电压LED显示屏、三孔插座电力输出指示灯和三孔插座。
作为本发明的再进一步方案：所述无人机机臂远离无人机外部壳体的一端固定连接有电机座，且电机座的一侧设置有电机调速器，所述电机座的顶部固定连接有无刷电机。
作为本发明的再进一步方案：所述无刷电机的顶部转动连接有螺旋桨。
作为本发明的再进一步方案：所述无人机机臂靠近无人机外部壳体的外表面通过连接件固定连接有无人机起落架。
作为本发明的再进一步方案：所述质子交换膜燃料电池的顶部固定安装有电源逆变器。
作为本发明的再进一步方案：所述空气开关断路器的一侧通过空气开关断开锁死插销与无人机外部壳体的一侧固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本设计的目的是提供一种可便捷使用的飞行电源，该飞行电源采用先进的质子交换膜氢燃料电池技术，利用清洁高效的氢能作为无人机的飞行电力源并兼作其余需要供电的设备的能量源。氢气是目前气体燃料中比能量的上限，而氢燃料电池是一种能量转化装置，将存储在氢气中的化学能转化为电能，转化效率大于50％，远高于受制于卡诺循环的热机效率，因此，对于某些持续留空时间要求不长的场合及应用，该无人机完全可以充当飞行电源的角色，为脱离电网并且需要用电的用电器提供持续的电力输出，除此之外，本飞行电源也可用作户外用电，可为户外用电设备提供清洁，无噪音，高效的电力。
附图说明
图1为一种飞行电源的结构示意图。
图2为一种飞行电源的结构俯视图。
图3为一种飞行电源的外部结构示意图。
图4为一种飞行电源中电源管理方案示意图。
图中：1、螺旋桨；2、无刷电机；3、电机座；4、质子交换膜燃料电池；5、电源逆变器；6、无人机机臂；7、高压储氢瓶；8、无人机外部壳体；9、起落架；10、三孔插座；11、三孔插座电力输出指示灯；12、逆变器输出电压LED显示屏；13、逆变器前端电压LED显示；14、空气开关断路器；15、电源逆变器；16、无人机动力系统输出指示灯。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1-4，一种飞行电源，包括无人机外部壳体8，无人机外部壳体8表面的一侧从左至右依次设置有无人机动力系统输出指示灯16、逆变器前端电压LED显示13、逆变器输出电压LED显示屏12、三孔插座电力输出指示灯11和三孔插座10，无人机外部壳体8顶部后侧的内部固定安装有质子交换膜燃料电池4，质子交换膜燃料电池4的顶部固定安装有电源逆变器5，无人机外部壳体8顶部前侧的内部且位于质子交换膜燃料电池4前方固定安装有高压储氢瓶7，无人机外部壳体8的外边缘固定连接有无人机机臂6，无人机机臂6远离无人机外部壳体8的一端固定连接有电机座3，且电机座3的一侧设置有电机调速器，电机座3的顶部固定连接有无刷电机2，无刷电机2的顶部转动连接有螺旋桨1，无人机机臂6靠近无人机外部壳体8的外表面通过连接件固定连接有无人机起落架9，高压储氢瓶7的一侧固定连接有空气开关断路器14，开关断路器14属于机械开关，结构简单可靠，空气开关断路器14的一侧通过空气开关断开锁死插销15与无人机外部壳体8的一侧固定连接。
本发明的工作原理是：本设计中涉及的能量均来源于氢气的化学能，高压氢气存储在存储压力为35Mpa的无人机专用氢气瓶内，通过安装于瓶口的减压阀将氢气压力降为0.05-0.07MPa后输送给燃料电池系统，燃料电池将氢气的化学能转化为电能和热能，产生的热能一部分用于维持燃料电池适宜的工作环境，另一部分被空气带走，为废热，产生的电能输送给外电路的用电器，在本设计中，当无人机于空中飞行时，空气开关闭合，主动力源(燃料电池)为无人机的动力系统供电，此时无人机动力系统输出指示灯16呈亮起状态，三孔插座11电力输出指示灯呈熄灭状态；当无人机飞抵用电器所在地点，需掰动空气开关断路器14，断开输出给无人机动力系统的供电回路，并用断开锁死插销15将开关位置锁死，避免因不可控因素导致开关断路器14自动闭合，此时无人机动力系统输出指示灯16熄灭；燃料电池直接输出的是直流电，安装于无人机上的电源逆变器15可将燃料电池输出的直流电变为220V交流电通过三孔插头提供给外电路，无人机上自带的三孔插座可用于接插用电器的插线板，或直连用电器，当三孔插座上有外电路接通时，三孔插座电力输出指示灯11亮起，电源逆变器15开始工作；燃料电池的输出电压和逆变器的输出电压将会显示在各自的LED显示屏上，便于用户检测电力系统的工作状态。
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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种飞行电源，包括无人机外部壳体(8)，所述无人机外部壳体(8)顶部后侧的内部固定安装有质子交换膜燃料电池(4)，其特征在于，所述无人机外部壳体(8)顶部前侧的内部且位于质子交换膜燃料电池(4)前方固定安装有高压储氢瓶(7)，所述无人机外部壳体(8)的外边缘固定连接有无人机机臂(6)，所述高压储氢瓶(7)的一侧固定连接有空气开关断路器(14)。
2.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述无人机外部壳体(8)表面的一侧从左至右依次设置有无人机动力系统输出指示灯(16)、逆变器前端电压LED显示(13)、逆变器输出电压LED显示屏(12)、三孔插座电力输出指示灯(11)和三孔插座(10)。
3.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述无人机机臂(6)远离无人机外部壳体(8)的一端固定连接有电机座(3)，且电机座(3)的一侧设置有电机调速器，所述电机座(3)的顶部固定连接有无刷电机(2)。
4.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述无刷电机(2)的顶部转动连接有螺旋桨(1)。
5.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述无人机机臂(6)靠近无人机外部壳体(8)的外表面通过连接件固定连接有无人机起落架(9)。
6.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述质子交换膜燃料电池(4)的顶部固定安装有电源逆变器(5)。
7.根据权利要求1所述的一种飞行电源，其特征在于，所述空气开关断路器(14)的一侧通过空气开关断开锁死插销(15)与无人机外部壳体(8)的一侧固定连接。
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