CN112421071B - 一种用于无人机燃料电池的散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无人机燃料电池的散热系统，包括吸热单元、放热单元以及连通吸热单元和放热单元单元之间的传热传质通路；所述吸热单元用于吸收燃料电池放出的热量，经过传热传质通路传递到放热单元；所述放热单元单元用于与无人机的壳体相连接，以进行热量传递。利用无人机的金属壳体与散热系统的散热单元相结合，增大散热单元与周围环境的对流换热面积，在不显著增加无人机的重量和体积的条件下增强散热系统的散热能力，保障燃料电池在安全温度范围内运行。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池无人机技术领域，尤其涉及一种用于无人机燃料电池的散热系统。
背景技术
无人机是一种利用无线电技术远程操控或内置程序控制的飞行器。燃料电池是一种将化学能转化为电能的发电装置，具有功率密度高、运行稳定、清洁环保等优点。随着燃料电池技术的发展成熟，无人机以燃料电池作为主动力装置的应用日趋普遍。燃料电池在运行过程中会产生大量的热量，如果不及时散出，将会导致燃料电池工作温度超过安全范围，造成燃料电池及无人机的损坏。
现有的大部分无人机利用风扇对燃料电池进行散热，或者没有专门考虑燃料电池的散热需求，总的来说散热效果较差，具有较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种应用于无人机的燃料电池散热系统，该系统将燃料电池产生的热量及时排放到周围环境，保证燃料电池在一个安全的温度范围内运行。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于无人机燃料电池的散热系统，包括吸热单元、放热单元以及连通吸热单元和放热单元单元之间的传热传质通路；
所述吸热单元用于吸收燃料电池放出的热量，经过传热传质通路传递到放热单元；
所述放热单元单元用于与无人机的壳体相连接，以进行热量传递。
进一步地，所述的用于无人机燃料电池的散热系统还包括流体工质，流体工质通过传热传质通路在吸热单元和散热单元之间循环流动，所述流体工质为汽相或液相单相流体或者包含相变过程的汽液两相流体。
进一步地，所述吸热单元与燃料电池表面接触或者嵌入到燃料电池内部，或者就是燃料电池内部冷却流道本身。
进一步地，所述散热系统为环路热管式散热系统，包括作为吸热单元的蒸发器、作为发热单元的冷凝器以及作为传热传质通路的连接管路；所述蒸发器贴合在燃料电池的表面，蒸发器中包含多孔结构的毛细芯；所冷凝器连接在无人机的壳体上；连接管路中所含有的流体工质为可相变的汽液两相态工质。
进一步地，所述蒸发器和燃料电池之间设置有导热材料。
进一步地，所述无人机的壳体为金属壳体，冷凝器与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
进一步地，所述散热系统为热管式散热系统，包含多个热管，热管的一端为蒸发端并作为吸热单元，另一端为冷凝端并作为放热单元单元，热管两端之间的管路作为传热传质通路；热管中所含有的流体工质为可相变的汽液两相态工质；热管的蒸发端嵌入到燃料电池内部或者贴合在燃料电池表面，热管的冷凝端连接在无人机的壳体上。
进一步地，所述无人机的壳体为金属壳体，热管的冷凝端与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
进一步地，所述吸热单元为燃料电池内部的冷却流道；所述放热单元为散热器，散热器连接在无人机的壳体上；所述传热传质通路包括连接管路和驱动泵，驱动泵驱动流体工质在散热系统中循环流动。
进一步地，所述无人机的壳体为金属壳体，散热器与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
利用无人机的金属壳体与散热系统的散热单元相结合，增大散热单元与周围环境的对流换热面积，在不显著增加无人机的重量和体积的条件下增强散热系统的散热能力，保障燃料电池在安全温度范围内运行。
附图说明
图1为本发明的系统原理图；
图2为本发明的实施例1的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的结构示意图；
图4为本发明的实施例3的结构示意图；
图中：1、吸热单元；2、放热单元；3、传热传质通路；4、无人机的金属壳体；5、燃料电池；6、热管；11、蒸发器；21、冷凝器；22、散热器；31、连接管路；32、驱动泵；61、蒸发端；62、冷凝端。
具体实施方式
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”、“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、信号连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说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的具体含义。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
参阅图1所示，本发明提供的用于无人机燃料电池的散热系统主要包括吸热单元1、放热单元2和连通两个单元之间的传热传质通路3；该吸热单元1吸收燃料电池5放出的热量，经过传热传质通路3传递到放热单元2，该放热单元3与无人机的金属壳体4结合进行热量传递，利用无人机的金属壳体4增大散热系统与空气的热交换面积，增强散热效果
如此，利用无人机的金属壳体与散热系统的散热单元相结合，增大散热单元与周围环境的对流换热面积，在不显著增加无人机的重量和体积的条件下增强散热系统的散热能力，保障燃料电池在安全温度范围内运行。下面结合3个实施例来对本发明的方案进行进一步地详细说明。
实施例1
参阅图2，为一种用于无人机燃料电池的环路热管式散热系统，包括蒸发器11、冷凝器21和连接管路31。连接管路31包含蒸汽管路和液体管路两种，系统内部含有的流体工质为可相变的汽液两相态工质，蒸发器11中包含多孔结构的毛细芯。蒸发器11紧密贴合在燃料电池5的表面，吸收燃料电池5在工作过程中产生的热量，蒸发器11和燃料电池5表面之间可以通过涂抹导热材料以减小热阻。冷凝器21与无人机的金属壳体4通过焊接或一体成型的方式紧密固定，使无人机的金属壳体4作为环路热管冷凝器的延展散热面。蒸发器11中的液体工质吸收热量蒸发成蒸汽，通过蒸汽管路传输到冷凝器21中，释放热量之后冷凝成液体，通过液体管路返回到蒸发器11，实现流动循环和热量传递。
实施例2
参阅图3，为一种用于无人机燃料电池的热管式散热系统，包含多个独立的热管6。热管内部含有可相变的汽液两相态工质，内壁是光滑表面或者多孔结构。热管6的蒸发端61插入到燃料电池5的内部，靠近化学反应的热源，吸收燃料电池5在工作过程中产生的热量。热管6的冷凝端62与无人机的金属壳体4通过焊接或一体成型的方式紧密固定，使无人机3金属壳体4作为热管冷凝端62的延展散热面。蒸发端61中的液体工质吸收热量蒸发成蒸汽，流动到冷凝端释放热量冷凝成液体，在重力或毛细力作用下返回到蒸发端，实现流动循环和热量传递。
实施例3
参阅图4，为一种用于无人机燃料电池的液冷式散热系统，包含吸热单元、散热器22、驱动泵32和连接管路31。吸热单元是燃料电池双极板上的冷却流道本身，散热器22与无人机的金属壳体4通过焊接或一体成型的方式紧密固定，使无人机金属的壳体4作为散热器22的延展散热面。在驱动泵32的驱动下，液体工质流经冷却流道，吸收燃料电池产生的热量，经过连接管路31流动到散热器22释放热量，再经过另一端连接管路返回到冷却流道，实现流动循环和热量传递。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于无人机燃料电池的散热系统，其特征在于，
所述散热系统为环路热管式散热系统，包括作为吸热单元的蒸发器、作为发热单元的冷凝器以及作为传热传质通路的连接管路；所述蒸发器贴合在燃料电池的表面，蒸发器中包含多孔结构的毛细芯；所述冷凝器连接在无人机的壳体上；可相变的汽液两相态工质作为流体工质，流体工质通过传热传质通路在吸热单元和散热单元之间循环流动；
或：
所述散热系统为热管式散热系统，包含多个热管，热管的一端为蒸发端并作为吸热单元，另一端为冷凝端并作为放热单元单元，热管两端之间的管路作为传热传质通路；可相变的汽液两相态工质作为流体工质，流体工质通过传热传质通路在吸热单元和散热单元之间循环流动；热管的蒸发端嵌入到燃料电池内部或者贴合在燃料电池表面，热管的冷凝端连接在无人机的壳体上；
或：
所述散热系统包括吸热单元、放热单元以及连通吸热单元和放热单元单元之间的传热传质通路；所述吸热单元为燃料电池内部的冷却流道；放热单元为散热器，散热器连接在无人机的壳体上；传热传质通路包括连接管路和驱动泵，驱动泵驱动流体工质在散热系统中循环流动。
2.如权利要求 1所述的用于无人机燃料电池的散热系统，其特征在于，所述蒸发器和燃料电池之间设置有导热材料。
3.如权利要求 1或2所述的用于无人机燃料电池的散热系统，其特征在于，所述无人机的壳体为金属壳体，冷凝器与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
4.如权利要求1所述的用于无人机燃料电池的散热系统，其特征在于，所述无人机的壳体为金属壳体，热管的冷凝端与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
5.如权利要求1所述的用于无人机燃料电池的散热系统，其特征在于，所述无人机的壳体为金属壳体，散热器与无人机的金属壳体通过焊接或一体成型的方式连接固定。
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|---|---|---|---|---|
| CN114364204B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-08-22 | 西安交通大学 | 一种电子设备的相变散热系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101378131A (zh) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | 联想(北京)有限公司 | 一种内嵌于便携设备的燃料电池供电散热装置和方法 |
| CN104154787A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-11-19 | 电子科技大学 | 多级蒸发微通道热管传热散热装置 |
| CN205900702U (zh) * | 2016-07-02 | 2017-01-18 | 江西联博科技有限公司 | 具有散热元件的无人机燃料电池 |
| 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 |
| CN206098550U (zh) * | 2016-09-26 | 2017-04-12 | 深圳市科比特航空科技有限公司 | 一种轻便的氢燃料电池电堆散热器 |
| CN207426023U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-05-29 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种船用燃料电池散热系统 |
| CN109088128A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-12-25 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种基于热管原理的电池两相散热装置及其散热方法 |
| CN109560306A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-02 | 东南大学 | 一种基于泡沫金属的质子交换膜燃料电池相变储能系统 |
| CN111051200A (zh) * | 2017-08-29 | 2020-04-21 | 高通股份有限公司 | 带有热能量收集的多旋翼空中无人机 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6916568B2 (en) * | 2002-08-28 | 2005-07-12 | Hsu-Yang Technologies Co., Ltd. | Fuel cell module with heat exchange and electricity exchange functions |
| CN209929410U (zh) * | 2019-07-04 | 2020-01-10 | 湖南理工燃料电池有限公司 | 一种电池堆电极块的散热装置及燃料电池堆 |
-
2020
- 2020-11-10 CN CN202011247915.4A patent/CN112421071B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101378131A (zh) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | 联想(北京)有限公司 | 一种内嵌于便携设备的燃料电池供电散热装置和方法 |
| CN104154787A (zh) * | 2014-08-29 | 2014-11-19 | 电子科技大学 | 多级蒸发微通道热管传热散热装置 |
| CN205900702U (zh) * | 2016-07-02 | 2017-01-18 | 江西联博科技有限公司 | 具有散热元件的无人机燃料电池 |
| 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 |
| CN206098550U (zh) * | 2016-09-26 | 2017-04-12 | 深圳市科比特航空科技有限公司 | 一种轻便的氢燃料电池电堆散热器 |
| CN111051200A (zh) * | 2017-08-29 | 2020-04-21 | 高通股份有限公司 | 带有热能量收集的多旋翼空中无人机 |
| CN207426023U (zh) * | 2018-01-31 | 2018-05-29 | 安徽明天氢能科技股份有限公司 | 一种船用燃料电池散热系统 |
| CN109088128A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-12-25 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种基于热管原理的电池两相散热装置及其散热方法 |
| CN109560306A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-04-02 | 东南大学 | 一种基于泡沫金属的质子交换膜燃料电池相变储能系统 |
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