CN111987382A - 一种无人机地面基站的电池散热组件及无人机地面基站 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机技术领域，提供一种电池散热组件及无人机地面基站，所述无人机地面基站包括电池散热组件、电池组件以及电池仓，所述电池散热组件用于为所述电池仓内的所述电池组件散热。所述电池散热组件包括至少两层导热件，所述至少两层导热件包括第一导热件和第二导热件，所述第二导热件设置于所述电池组件与所述第一导热件之间，所述第一导热件用于将所述电池组件产生的热量传导至所述仓门排至外部环境，实现所述电池组件的导热和散热，消除所述电池组件的局部热点，保证所述电池组件各部分的温度始终控制在一个合适的温度区间。

Description

一种无人机地面基站的电池散热组件及无人机地面基站
【技术领域】
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机地面基站的电池散热组件及无人机地面基站。
【背景技术】
随着无人机技术的不断发展，无人机的应用领域也越来越广泛。目前，无人机地面基站可通过更换电池或者自动充电的方式进行换能。在野外作业条件下太阳辐射对基站外壳加热，加上内部功率元件对电池温升的影响，导致基站内部环境包括电池结温的急剧增高，因此需要快速高效地消除无人机地面基站电池的局部热点，将锂电池温度始终控制在一个合适的温度区间。
【发明内容】
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无人机地面基站的电池散热组件及无人机地面基站，可以实现电池组件导热和散热。
本发明实施例解决其技术问题采用以下技术方案：
第一方面，提供一种无人机地面基站的电池散热组件，应用于无人机地面基站，所述无人机地面基站包括电池仓，所述电池仓包括仓体以及与所述仓体可拆卸连接的仓门，所述仓体用于收容已封装的电池组件，所述仓门为所述无人机地面基站的部分外壳体，其特征在于，所述电池散热组件包括：
至少两层导热件，用于将所述电池组件产生的热量传导至所述仓门，并通过所述仓门传导至所述无人机地面基站所处的外部环境中；
其中，所述至少两层导热件包括热沉材料的第一导热件，所述至少两层导热件还包括第二导热件，所述第二导热件设置于所述电池组件与所述第一导热件之间；
所述第二导热件至少包括以下之一：
石墨件、热管散热器、相变材料件。
可选地，所述第二导热件为板状或片状。
可选地，所述第二导热件包覆于所述电池组件的至少两个面，所述至少两个面朝向所述仓体的不同方向。
可选地，所述至少两个面中的其中一个面为所述电池组件朝向所述第一导热件的一面，所述至少两个面中的另一个面为所述电池组件背离所述第一导热件的一面。
可选地，所述第二导热件和所述电池组件之间设有导热硅脂或导热垫。
可选地，所述第一导热件和所述第二导热件之间设有导热硅脂或导热垫。
可选地，所述第一导热件的表面做阳极氧化处理或喷涂石墨粉。
可选地，所述电池散热组件还包括隔热棉，所述隔热棉贴附于所述电池仓的内壁。
可选地，所述隔热棉与所述电池组件之间设有空气层。
第二方面，提供一种无人机地面基站，其特征在于，包括：
电池仓；
电池组件，所述电池组件收容与所述电池仓；以及
上述任一项所述的电池散热组件，所述电池散热组件收容于所述电池仓，用于为所述电池组件散热。
与现有技术相比较，本发明实施例中，至少两层导热件包括第一导热件和第二导热件，所述第一导热件设置于电池仓的仓门处，所述第二导热件设置于所述电池组件与所述第一导热件之间，至少两层导热件可以将所述电池组件产生的热量传导至所述仓门，并通过所述仓门传导至所述无人机地面基站所处的外部环境中，实现所述电池组件的导热和散热，消除所述电池组件的局部热点，保证所述电池组件各部分的温度始终控制在一个合适的温度区间。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明其中一实施例提供的一种电池散热组件、电池组件以及电池仓的结构示意图；
图2为图1所示的电池散热组件、电池组件以及电池仓的结构示意图，其中部分元件被省略；
图3为本发明另一实施例提供的一种电池散热组件、电池组件以及电池仓的结构示意图，其中部分元件被省略；
图4为图3所示的电池散热组件的热管散热器的结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的一种电池散热组件、电池组件以及电池仓的结构示意图，其中部分元件被省略；
图6为本发明其中一实施例提供的一种无人机地面基站的剖视图；
图7为图6所示的无人机地面基站的分解图；
图8为图7所示的无人机地面基站的下壳体的结构示意图；
图9为图7所示的无人机地面基站的硬件散热组件的爆炸图；
图10为图9所示的硬件散热组件的硬件热沉的结构示意图。
【具体实施方式】
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
请参阅图1，本发明其中一实施例提供一种电池散热组件100，应用于无人机地面基站，所述无人机地面基站包括电池仓300以及电池仓300内的电池组件200，所述散热组件100为所述电池组件200散热。所述电池仓300包括仓体以及与所述仓体可拆卸连接的仓门，所述仓门设于所述仓体的仓口处，用于封闭所述仓体。所述仓体用于收容已封装的所述电池组件200，所述仓门为所述无人机地面基站的部分外壳体。其中，所述电池组件200的尺寸小于所述电池仓300的所述仓体的尺寸，所述电池组件200不与所述电池仓300的内壁接触，所述电池组件200与所述电池仓300的内壁之间存在空气层，通过所述空气层隔绝外部的热传递作用，从而避免所述电池仓300外部的高温传递给所述电池组件200。
请参阅图2，所述电池散热组件10包括至少两层导热件，所述至少两层导热件设置与所述仓门与所述电池组件200之间，所述至少两层导热件用于将所述电池组件200产生的热量传导至所述仓门，并通过所述仓门传导至所述无人机地面基站所处的外部环境中。
所述至少两层导热件包括第一导热件10，所述第一导热件10为热沉材料制成，具有高导热率、能够快速散热。所述第一导热件10设置于所述电池组件200和所述电池仓300的所述仓门之间，所述第一导热件10可将所述电池组件200产生的热量传导至所述仓门，并通过所述仓门传导至外部环境，从而使得所述电池组件200能够工作稳定。可以理解的是，在一些实施例中，所述电池仓300的所述仓门也可以被省略，比如，通过将所述第一导热件10设置于所述电池仓300的所述仓体的仓口处，且所述第一导热件10与外部环境连通，所述电池组件200产生的热量通过所述第一导热件10直接排至外部环境。
具体地，所述第一导热件10安装于所述电池仓300的仓口，以封闭所述电池仓300的所述仓体。所述第一导热件10连接于所述电池组件200，所述电池组件200产生的热量传导于所述第一导热件10上，并通过外部的强制对流或自然对流散热。所述第一导热件10与所述电池组件200之间设有高热导率的填充材料，例如导热硅脂、导热垫等，用以填充所述第一导热件10与所述电池组件200之间不平整以及微小的间隙，从而使得第一导热件10与所述电池组件200之间能更好地导热。较优地，所述第一导热件10采用高热导率的材料，例如铝合金、铜合金等。所述第一导热件10的表面还可做阳极氧化处理或喷涂石墨粉，用以增加辐射换热。
所述至少两层导热件包括还包括第二导热件，所述第二导热件连接于所述电池组件200和第一导热件10。所述电池组件200本身具有一定的厚度而出现各个部位温度不均匀的情况，且所述电池组件200抵接所述第一导热件10的一端具有较低的热阻从而更利于热量的传递，所述电池组件200背离所述第一导热件10的一端热阻较高从而热量不易排出，所述第二导热件用于将所述电池组件200高温部位的热量快速传导至所述第一导热件10。所述第二导热件为板状或片状结构，且所述第二导热件包覆于所述电池组件200的至少两个面，所述至少两面朝向所述仓体的不同方向。
在一些实施例中，所述第二导热件包括石墨件30a，所述石墨件30a包覆于所述电池组件200的外侧，且所述石墨件30a与所述第一导热件10接触，将所述电池组件200的高温部位的热量快速传导至所述第一导热件10，将热量散发至外部环境。
具体地，所述石墨件30a为片状，是在极高温度环境下，通过石墨合成方法制得的一种碳分子高结晶态石墨膜，是可以用于消除局部热点的理想均热材料。所述石墨件30a沿着平面方向有极高的热导率(约为纯铜的3-5倍)，有助于利用有限的空间快速导出热量，可以成为良好的导热均温材料，并且，所述石墨件30a的柔性特征使其可以被加工成各种形状，弯曲性能良好，可贴于曲面上。可以理解的是，在一些其他实施例中，所述石墨件30a也可以通过其他材质替换，比如为纳米碳铜箔或普通铜箔，只需可以可以实现导热即可。
请一并参阅图3和图4，在另一实施例中，所述第二导热件包括热管散热器30b，所述热管散热器30b的整体形状大致呈U型，所述热管散热器30b卡设于所述电池组件200上，所述热管散热器30b的一端抵接所述电池组件200背离所述第一导热件10的一端，所述热管散热器30b的另一端设于所述电池组件200朝向所述第一导热件10的一端。
所述热管散热器30b包括导热板31和热管32，所述导热板31设于所述热管散热器32的一端，所述热管32的数量为两个，两个所述热管32分别连接所述导热板31。较优地，所述导热板31采用铜板，具有较高的热导率。所述热管32呈弯折状，所述热管32的一端于所述导热板31连接，所述热管32的另一端相对弯折。所述热管32为封闭的中空金属管件，内部充入适量的可以发生相变的冷媒。所述热管32的两端分别为蒸发端和冷凝端，当所述热管32的蒸发端受热，冷媒蒸发汽化，气态冷媒在微小的压差下流向所述冷凝端放出热量，重新凝结成液体，液体靠毛细力作用流回所述蒸发端，如此不断循环，热量由所述热管32的蒸发端传导至冷凝端。可以理解的是，所述热管32的数量可以根据实际需求增加或减少，比如设置为一个、三个均可，只需所述热管32的数量为至少一个即可。
所述导热板31抵接所述电池组件200背离所述第一导热件10的一端，所述热管32的蒸发端与所述导热板31连接，所述热管32的所述冷凝端设于所述电池组件200朝向所述第一导热件10的一端，且所述冷凝端与所述第一导热件10抵接。所述导热板31吸收电池组件200高温部位的热量，通过所述热管32的蒸发端传导至冷凝端，再由所述第一导热件10散发至外部环境。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述热管散热器30b也可以为板状，且在所述热管散热器30b的内部设置封闭的管道，在所述管道内部填充适量的可以发生相变的冷媒，以使得所述管道的两端分别形成蒸发端和冷凝端，所述热管散热器30b贴附于所述电池组件200的一侧，且所述热管散热器30抵接于所述第一导热件10，所述电池组件200热量可以由管道的蒸发端传导至冷凝端并通过所述第一导热件10排出。
请参阅图5，在另一实施例中，所述第二导热件包括相变材料件30c，所述相变材料件30c包覆所述电池组件200。所述电池组件200内包括至少一个电芯203，至少一个所述电芯203排列分布于所述电池仓300内。所述相变材料件30c填充于至少一个所述电芯203之间，每个所述电芯203分别被所述相变材料件30c包覆，所述相变材料件30c抵接所述第一导热件10，将所述电芯203产生的热量及时传导至所述第一导热件10。所述相变材料件30c可以有效提高被动能量吸收，提供热缓冲，增加受热的均匀性、稳定性和安全性，可为电池和电子设备提供热保护，具有低密度、大比热容等独特优势，可以满足高集成散热环境的要求。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述相变材料件30c也可以为片状，所述相变材料件30c包覆于所述电池组件200的外部，且所述相变材料件30c与所述第一导热件10接触，将所述电池组件200的高温部位的热量快速传导至所述第一导热件10，将热量散发至外部环境。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述石墨件30a、所述热管散热器30b以及所述相变材料件30c三者中的其中两者可以结合使用，比如，可以所述石墨件30a包覆于所述电池组件200的外部，再将所述热管散热器30b卡设于所述被石墨件30a包覆的所述电池组件200上；也可以在所述电池组件200的所述电芯203之间填充所述相变材料件30c，再使用所述石墨件30a包覆填充有所述相变材料件30c的所述电池组件200；也可以在所述电池组件200的所述电芯203之间填充所述相变材料件30c，再将所述热管散热器30b卡设于填充有所述相变材料件30c的所述电池组件200。通过两者结合使用，可以达到更好的散热效果。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述石墨件30a、所述热管散热器30b和所述相变材料件30c三者可以同时结合使用，在所述电池组件200的电芯203之间填充所述相变材料件30c，使用所述石墨件30a包覆填充有所述相变材料件30c的所述电池组件200，再将热管散热器30b卡设于所述被石墨件30a包覆的所述电池组件200，以达到更好的散热效果。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述第二导热件与所述第一导热件10之间设有高热导率的填充材料，例如导热硅脂、导热垫等，用以填充所述第一导热件10与所述第二导热件之间不平整以及微小的间隙，从而使得第一导热件10与所述第二导热件之间能更好地导热。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述第二导热件与所述电池组件200之间也设有高热导率的填充材料，例如导热硅脂、导热垫等，用以填充所述第二导热件与所述电池组件200之间不平整以及微小的间隙，从而使得所述第二导热件与所述电池组件200之间能更好地导热。
可以理解的是，在一些其他实施例中，所述电池散热组件100还包括隔热棉50，所述隔热棉50贴附于所述电池仓300的内壁。所述隔热棉50的热导率极低，可以抑制所述电池仓300外部的热传递，且所述隔热棉50可以有效阻隔温差产生的空气自然对流对热量的传递。所述隔热棉50的主体材料为发泡海绵，该材料是一种有高开孔率的三维网格结构的新型泡沫塑料，有优异的阻燃性、隔热性、耐湿热稳定性等。其中，所述隔热棉50与所述电池组件200之间设有所述空气层，可以通过所述空气层隔绝外部的热传递作用，从而进一步避免所述电池仓300外部的高温传递给所述电池组件200。
相较于现有技术，本发明实施例中，所述第一导热件10安装于所述电池仓300的仓口，所述第二导热件连接所述电池组件200和第一导热件10之间，可以将所述电池组件200高热部分的热量快速传导至第一导热件10，通过所述第一导热件10传递至外部环境，实现所述电池组件200的导热和散热，消除所述电池组件200的局部热点，保证所述电池组件200各部分的温度始终控制在一个合适的温度区间。其次，所述电池仓300内设有隔热棉50，可以有效外部的热量传递至所述电池仓300内，进一步保证所述电池组件200的结温。
请一并参阅图6和图7，本发明的另一实施例提供一种无人机地面基站900，包括：电池组件200、电池仓300、壳体400、天线500、功能组件600以及上述实施例中的电池散热组件100。所述天线500和所述功能组件600分别收容于所述壳体400内，所述电池仓300设于所述壳体400，所述电池散热组件100和所述电池组件200收容于所述电池仓300。
所述壳体400包括上壳体401和下壳体402，所述上壳体401安装于所述下壳体402的上端，所述上壳体401和所述下壳体402拼合围成收容空间。所述天线500和所述功能组件600分别收容于所述收容空间内。所述天线500固定安装于所述上壳体401，所述电池组件200和所述功能组件600均设于所述天线500的下方。所述天线500可以采用RTK天线，具有定位、导航等功能。所述功能组件600包括电路板以及集成于电路板上的电子元件，所述电子元件包括例如图传模块、RTK模块、WI F I模块、单片机及充电电路等。
所述上壳体401可以采用不会屏蔽信号的塑料材质，表面做高反射率处理，同时尽量降低其吸收率和发射率，从而降低户外环境下太阳辐射对所述上壳体401及其内部的环境温度的影响。
请一并参阅图8，所述下壳体402包括底板4020和环形板4022，所述底板4020设于所述环形板4022的一端，所述环形板4022的另一端与所述上壳体401连接。所述底板4020上设有所述电池仓300，所述电池仓300自所述底板4020朝向所述上壳体401的方向延伸，所述电池仓300的仓口设于所述底板4020上，所述电池仓300的仓底设于其背离所述底板4020的一端。所述电池仓300位于所述天线500的下方，所述电池仓300与所述收容空间互不连通。所述电池组件200收容于所述电池仓300内，所述功能组件600收容于所述收容空间内，可以避免所述电池组件200与所述功能组件600直接接触而产生热传导。较优地，所述下壳体402可以采用低热导率的材质，如塑料、橡胶等，使得所述收容空间的温度与所述电池仓300的温度不会互相传导。在本实施例中，所述电池仓300与所述底板4020为一体结构。可以理解的是，在一些其他实施例中，所述电池仓300也可以为独立结构并固定于所述底板4020上。
所述底板4020上设有出风口4021和出风格栅4023，所述出风口4021和所述出风格栅4023均设于所述电池仓23的一侧，所述出风口4021和所述出风格栅4023分别贯通所述底板4020。所述出风口4021包括四个扇形的通孔，四个所述通孔呈环状分布。所述出风格栅4023包括多个并列的条状通槽，多个所述通槽分布于所述出风口4021的周围。所述出风口4021和所述出风格栅4023的位置与所述功能组件600的位置相对应，所述功能组件600产生的热量通过所述出风口4021和所述出风格栅4023排出，所述出风口4021与所述出风格栅4023用于为所述功能组件600散热。可以理解的是，所述出风口4021的所述通孔的数量和形状均可根据实际需求设置，比如数量可以设置为一个、两个、五个均可，形状可设置为圆形、矩形均可，只需所述出风口4021能实现通风散热即可。可以理解的是，所述出风格栅4023的通槽的形状也可根据实际需求设置，比如设置为圆形、扇形或者相互交叉的条状均可，只需所述出风格栅4023能实现通风散热即可。
请一并参阅图9和图10，所述无人机地面基站900还包括硬件散热组件700，所述硬件散热组件700设于所述功能组件600的下方，所述硬件散热组件700分别抵接所述功能组件600和所述下壳体402。所述硬件散热组件700包括硬件热沉701、风扇702以及格栅板703。所述硬件热沉701设于所述功能组件600的下方，所述硬件热沉701的一表面抵接所述功能组件600，所述风扇702和所述格栅板703安装于所述硬件热沉701的另一表面。
所述硬件热沉701朝向所述功能组件600的表面设有若干个凸台7010，若干个所述凸台7010的位置和形状分别与所述功能组件600的所述电子元件相对应，每个所述凸台7010抵接对应的一个所述电子元件。所述电子元件与所述凸台7010之间的间隙用导热硅脂或导热垫填充，且所述功能组件600的所述电路板与所述硬件热沉701之间利用螺栓预紧的方式压紧，以使得所述功能组件600的所述电子元件产生的热量能传导到所述硬件热沉701上。
所述硬件热沉701的下表面上设有安装槽7012，所述安装槽7012的位置与所述出风口4021的位置相对应。所述硬件热沉701的下表面上还设有多条散热筋7014，多条所述散热筋7014的位置与所述出风格栅4023的位置相对应，所述散热筋7014与所述出风格栅4023的通槽相互垂直设置。多条所述散热筋7014并排地分布于所述安装槽7012的周围，每相邻的两个散热筋7014之间设有间槽，每条所述间槽均与所述安装槽7012连通。较优地，多条所述散热筋7014对称分布于所述安装槽7012相对的两侧，所述安装槽7012位于所述硬件热沉701的中部。
所述风扇702安装于所述安装槽7012内，所述安装槽7012的形状与所述风扇702的形状相适配。所述格栅板703安装于所述安装槽7012的槽口，所述格栅板703通过紧固件固定于所述硬件热沉701上，所述格栅板703用于保护所述风扇702，避免异物进入而影响所述风扇702工作。所述格栅板703上设有多个贯通孔，使得所述风扇702能与外部连通。所述风扇702转动时，使所述间槽内的空气受迫对流，从而使得所述硬件热沉701上的热量能快速导出，并通过所述出风格栅4023排到外部环境。在本实施例中，所述风扇702采用轴流风扇，结构简单并且风量较大。可以理解的是，在一些其他实施例中，所述风扇702可通过径向出风的鼓风机替代，所述鼓风机安装于所述安装槽7012内，用于朝向所述间槽内吹风形成对流换热。使用鼓风机替代所述风扇702时，所述安装槽7012偏置于所述硬件热沉701的一侧。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无人机地面基站的电池散热组件，应用于无人机地面基站，所述无人机地面基站包括电池仓，所述电池仓包括仓体以及与所述仓体可拆卸连接的仓门，所述仓体用于收容已封装的电池组件，所述仓门为所述无人机地面基站的部分外壳体，其特征在于，所述电池散热组件包括：
至少两层导热件，用于将所述电池组件产生的热量传导至所述仓门，并通过所述仓门传导至所述无人机地面基站所处的外部环境中；
其中，所述至少两层导热件包括热沉材料的第一导热件，所述至少两层导热件还包括第二导热件，所述第二导热件设置于所述电池组件与所述第一导热件之间；
所述第二导热件至少包括以下之一：
石墨件、热管散热器、相变材料件。
2.根据权利要求1所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述第二导热件为板状或片状。
3.根据权利要求1所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述第二导热件包覆于所述电池组件的至少两个面，所述至少两个面朝向所述仓体的不同方向。
4.根据权利要求3所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述至少两个面中的其中一个面为所述电池组件朝向所述第一导热件的一面，所述至少两个面中的另一个面为所述电池组件背离所述第一导热件的一面。
5.根据权利要求1所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述第二导热件和所述电池组件之间设有导热硅脂或导热垫。
6.根据权利要求1所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述第一导热件和所述第二导热件之间设有导热硅脂或导热垫。
7.根据权利要求1所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述第一导热件的表面做阳极氧化处理或喷涂石墨粉。
8.根据权利要求1-7任一项所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述电池散热组件还包括隔热棉，所述隔热棉贴附于所述电池仓的内壁。
9.根据权利要求8所述的无人机地面基站的电池散热组件，其特征在于，所述隔热棉与所述电池组件之间设有空气层。
10.一种无人机地面基站，其特征在于，包括：
电池仓；
电池组件，所述电池组件收容与所述电池仓；以及
权利要求1-9任一项所述的电池散热组件，所述电池散热组件收容于所述电池仓，用于为所述电池组件散热。
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