CN112490531A - 无人机电池充电散热方法与结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机电池充电散热方法与结构,包括电池模块和架体，所述电池模块包括片状锂电池，金属导热固定板的两侧与导热板的内侧接触，架体上设置有两块相对移动的散热模块，散热模块包括用于与导热板外侧接触的冷却板。通过在壳体上设置有金属导热固定板和导热板将电池模块内的温度直接向壳体外部传递，散热面积更大，无需通过导热性能较差的外壳，最后与充电架上的冷却板接触，在外界冷源的作用下，加速电池的冷却，解决大电流充电过程中的散热问题；同时采用了半导体制冷片，风扇主要作用在半导体制冷片上，使半导体制冷片能够迅速的降温至‑30度，提高散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及无人机充电领域，特别涉及一种无人机电池充电散热方法与结构。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，无人机按应用领域，可分为军用与民用。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
在植保无人机的充电过程中，由于植保无人机具有高载重、高续航的要求，因此植保无人机需要较大的电池模块，同时需要对电池进行高电流的快速充电，由于充电电流较大，所以带来了电池发热量较大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机电池充电散热方法，具有散热效果好的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无人机电池充电散热方法,包括电池模块和架体，所述电池模块包括片状锂电池，相邻片状锂电池之间通过金属导热固定板间隔，片状锂电池与金属导热固定板的侧面间隔，电池模块面积最大的相对侧面设置有导热板，金属导热固定板的两侧与导热板的内侧接触，架体上设置有两块相对移动的散热模块，散热模块包括用于与导热板外侧接触的冷却板；通过驱动散热模块向电池模块移动，使导热板与冷却板接触，固定电池模块；通过驱动散热模块远离电池模块移动，使导热板与冷却板分离，解除电池模块的固定。
通过采用上述技术方案，即克服了电池模块安装过程中的不便，同时由于两侧冷却装置可以相互移动，可以满足不同尺寸厚度的电池模块；同时采用金属导热固定板环绕电池设置，提高热量的传导效果，然后通过在壳体上设置有金属导热固定板和导热板将电池模块内的温度直接向壳体外部传递，散热面积更大，无需通过导热性能较差的外壳，最后与充电架上的冷却板接触，在外界冷源的作用下，加速电池的冷却，解决大电流充电过程中的散热问题。
作为优选，所述冷却板通过风冷和/或水冷散热。
作为优选，所述片状锂电池于导热板呈垂直设置。
本发明的另一技术目的是提供一种无人机电池充电散热结构,具有固定牢固，散热效果好的优点。
本发明的另一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无人机电池充电散热结构，包括机架和电池模块,所述机架内的长度方向两侧分别设置有散热模块，所述散热模块包括固定端与移动端，所述固定端和移动端之间形成供电池模块放置的行程腔，所述机架的上方设置有供电池模块放置入行程腔的开口，所述移动端与机架之间设置有推动机构，所述推动机构驱动移动端向固定端移动并夹持位于行程腔内的电池模块,所述电池模块包括壳体，所述壳体宽度方向的两侧分别设置有第一导热板和第二导热板，所述壳体内设置有片状电池，所述片状电池沿壳体的长度方向均匀分布，相邻所述片状电池之间设置有金属导热固定板，所述金属导热固定板设置在相邻的片状电池之间，所述金属导热固定板包括第一接触段、第二接触段和第三接触段，所述第一接触段的一侧与片状电池的端部接触，所述第一接触段的另一侧与第一导热板接触，所述二接触段的一侧与片状电池的侧面接触，所述第二接触段的另一侧与相邻片状电池的侧面接触，所述第三接触段的一侧与片状电池片状电视的端部接触，所述第三接触段的另一端与第二导热板接触。
作为优选，所述推动模块包括固定座、滑移孔、滑移杆、转动片和转动手柄，所述固定座与机架连接，所述滑移孔设置在固定座内，所述滑移杆的一端与移动端连接，所述滑移杆的另一端与转动片的一端转动连接，所述滑移杆滑移连接在滑移孔内，所述转动片的另一端与转动手柄的中部转动连接，所述转动手柄的末端与固定座转动连接。
通过采用上述技术方案，固定座起到固定转动手柄的作用，当转动手柄向前转动时，推动转动片向前移动，使滑移杆在滑移孔内移动，使移动端靠近电池模块，并将电池抵接在固定端位置，完成电池模块的固定。
作为优选，相对所述散热模块之间形成有供电池模块插入的放置腔，所述散热模块包括固定板、冷却板、散热板和风冷单元，所述固定板与机架连接，所述冷却板设置在固定板的一侧，所述散热板设置在固定板的另一侧，所述散热板上设置有风冷通道，所述风冷单元设置在散热板背离固定板的一侧，所述风冷单元加速空气向风冷通道内流动。
通过采用上述技术方案，在使用过程中，电池模块位于行程腔内，冷却板与电池模块的表面接触，电池模块的热量通过冷却板向固定板传递，然后被传输至散热板上，散热板上连接有风冷单元，通过风冷单元将流动空气向风冷通道内吹动，加快散热板的降温，提高对充电架对电池模块的散热，散热效果更好。
作为优选，所述风冷单元包括散热风机，所述散热风机包括壳体、扇叶、进气口和出气口，所述壳体与散热板连接，所述出气口朝向散热板设置。
通过采用上述技术方案，散热风机的出气口朝向散热板设置，即空气向散热板方向流动，加速散热板的热交换速度，提高散热效果。
作为优选，所述滑移杆与移动端之间设置有连接板，所述连接板的一侧与滑移杆的末端连接，所述连接板的另一侧与散热风机连接。
通过采用上述技术方案，起到连接和固定散热风机的作用。
作为优选，所述冷却板包括基板、半导体制冷片和接触板，所述半导体制冷片设置在基板与接触板之间基板和接触板之间，所述接触板与基板连接，所述基板与散热板连接。
通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，半导体制冷片提高热交换速度，提高冷却板和散热板的散热效果，同时接触板与电池模块进而接触，通过接触实现热量的交换；采用了半导体制冷片，因为风扇作用在半导体制冷片上，使半导体制冷片能够迅速的降温至-30度，提高散热散热效果。
综上所述，在安装过程中，第一导热板和第二导热板位于电池模块的两侧，内部片状电池与金属导热固定板呈间隔设置,片状电池通过金属导热固定板实现限位，避免片状电池在金属导热固定板内晃动；在使用过程中，电池模块通过机架上方的开口放入机架，此时电池模块位于机架的行程腔内，然后通过推动机构将移动端向固定端移动，电池模块的一侧与移动端抵接，电池模块的另一端与固定端抵接，实现电池模块在机架内的固定，使电池模块的固定效果更好，同时将推动机构驱动移动端反向移动时，使得电池模块在水平方向上松脱，方便电池模块在高度方向上从开口位置取出；在推动过程中，使得片状电池的侧面均与金属导热固定板接触，能够更好地通过金属导热固定板的第一接触段和第三接触段将热量传递给第一导热板和第二导热板，进而实现将热量传递给电池模块的外壳，冷却板与电池模块的表面接触，电池模块的热量通过冷却板向固定板传递，然后被传输至散热板上，散热板上连接有风冷单元，通过风冷单元将流动空气向风冷通道内吹动，加快散热板的降温，提高对充电架对电池模块的散热。
附图说明
图1是实施例的结构示意图；
图2是实施例去除部分机架后的结构示意图；
图3是实施例的固定端的结构示意图；
图4是试试的接触板的剖面示意图；
图5是实施例去除顶盖后的俯视图；
图6是图5所示A部放大示意图；
图7是实施例的电池模块的结构示意图；
图中，1、机架；11、移动端；12、固定端；13、行程腔；14、开口；15、连接横杆；16、抵接柱；17、弯折杆；18、加强肋板；191、把手；192、橡胶脚垫；2、推动机构；21、固定座；22、滑移孔；23、滑移杆；24、转动片；25、转动手柄；3、电池模块；311、第一导热板；312、第二导热板；313、第一容纳腔；314、第二容纳腔；315、卡嵌槽；316、抵接板；317、导向面；32、片状电池；33、金属导热固定板；331、第一接触段；332、第二接触段；333、第三接触段；341、底盖；3411、加强筋；342、侧壳；343、顶盖；344、第一螺栓孔；345、第二螺栓孔；42、连接板；5、散热模块；51、固定板；511、弯折片；512、冷却腔；52、冷却板；521、基板；522、半导体制冷片；523、接触板；524、冷却槽；53、散热板；531、风冷通道；532、第一冷却区；533、第二冷却区；534、第三冷却区；535、冷却片；6、风冷单元；61、散热风机；62、壳体；63、进气口；64、出气口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
一种无人机电池充电散热方法,包括电池模块3和架体，电池模块3包括片状锂电池，相邻片状锂电池之间通过金属导热固定板33间隔，片状锂电池与金属导热固定板33的侧面间隔，片状锂电池于导热板呈垂直设置，电池模块3面积最大的相对侧面设置有导热板，金属导热固定板33的两侧与导热板的内侧接触，架体上设置有两块相对移动的散热模块5，散热模块5包括用于与导热板外侧接触的冷却板52，冷却板52通过风冷和/或水冷散热；通过驱动散热模块5向电池模块3移动，使导热板与冷却板52接触，固定电池模块3；通过驱动散热模块5远离电池模块3移动，使导热板与冷却板52分离，解除电池模块3的固定。
实施例2：一种无人机电池充电散热结构，包括电池模块3部分与充电架部分。
如图1、图5、图6和图7所示，一种无人机电池散热固定结构，包括电源模块，电源模块包括壳体62,壳体62由塑料制成，壳体62包括底盖341、侧壳342和顶盖343，底盖341的内侧设置有加强筋3411，加强筋3411均匀分布在底盖341的内侧，侧壳342的四角位置设置有第一螺栓孔344，底盖341和顶盖343上设置有与第一螺栓孔344对应的第二螺栓孔345。
如图5和图6所示，壳体62宽度方向的两侧分别设置有第一导热板311和第二导热板312，第一导热板311和第二导热板312由金属制成，具有较好的散热效果，为了更好地固定第一导热板311和第二导热板312，侧壳342的宽度方向的两侧分别设置有容纳第一导热板311的第一容纳腔313和容纳第二导热板312的第二容纳腔314，第一容纳腔313和第二容纳腔314呈镜像设置，第一容纳腔313和第二容纳腔314侧壳342的宽度方向上贯穿设置，第一容纳腔313长度方向的端部设置有卡嵌槽315，卡嵌槽315与第一导热板311的棱边卡嵌，卡嵌槽315呈凹陷设置，卡嵌槽315沿侧壳342的高度方向延伸，卡嵌槽315与第一导热板311的侧面对应，侧壳342上设置有与第一导热板311另一侧面抵接的抵接板316，抵接板316沿侧壳342的高度方向延伸，抵接板316相背的一侧设置有导向面317，同时第一容纳腔313和第二容纳腔314的结构呈镜像设置，即抵接板316和导向面317等结构相同。
如图7所示，壳体62内设置有片状电池32，片状电池32为锂电池，片状电池32沿壳体62的长度方向均匀分布且垂直第一导热板311和第二导热板312设置，相邻片状电池32之间设置有金属导热固定板33，金属导热固定板33设置在相邻的片状电池32之间，金属导热固定板33包括第一接触段331、第二接触段332和第三接触段333，即金属导热固定板33的水平方向截面呈Z型，第一接触段331的一侧与片状电池32的端部接触，第一接触段331的另一侧与第一导热板311接触，二接触段的一侧与片状电池32的侧面接触，第二接触段332的另一侧与相邻片状电池32的侧面接触，第三接触段333的一侧与片状电池32片状电视的端部接触，第三接触段333的另一端与第二导热板312接触。
无人机充电架由两部分组成，其一为进而散热的散热结构，其二为快速连接固定的固定结构：
如图1、图2和图3所示，一种无人机充电架散热结构，包括机架1，机架1上相对设置有散热模块5，相对散热模块5之间形成有供电池模块3插入的行程腔13，散热模块5包括固定板51、冷却板52、散热板53和风冷单元6，固定板51与机架1连接，冷却板52设置在固定板51的一侧,冷却板52用于与电池模块3接触，实现温度的传递，散热板53设置在固定板51的另一侧，散热板53上设置有风冷通道531，风冷单元6设置在散热板53背离固定板51的一侧，风冷单元6加速空气向风冷通道531内流动，进而加速空气与散热板53之间的热交换。
如图2和图3所示，散热板53沿宽度方向依次包括第一冷却区532、第二冷却区533和第三冷却区534，风冷通道531设置在第二冷却区533两侧，风冷通道531即由上至下延伸的槽状结构，风冷通道531的宽度较宽，第一冷却区532、第二冷却区533和第三冷却区534均包括冷却片535，即第一冷却区532、第二冷却区533与第三冷却区534通过散热片实现，相邻的冷却片535呈间隔设置，进而提高表面积，加速降温，冷却片535沿固定板51高度方向延伸。
如图2所示，固定板51宽度方向的两侧设置有弯折片511，弯折片511之间形成供冷却片535设置的冷却腔512，弯折片511实现了固定板51的连接和固定。
如图2和图3所示，风冷单元6包括散热风机61，散热风机61包括壳体62、扇叶、进气口63和出气口64，出气口64、扇叶和进气口63同轴设置，壳体62与散热板53连接，出气口64朝向散热板53设置，进气口63朝外设置，当扇叶旋转时，将空气向出气口64位置排出；同时散热风机61在散热板53的高度方向上设置有两个。
如图3和图4所示，冷却板52包括基板521、半导体制冷片522和接触板523，半导体制冷片522设置在基板521与接触板523之间基板521和接触板523之间，半导体制冷片522的原理属于现有技术，在此不做赘述，接触板523与基板521连接，基板521与散热板53连接，接触板523上设置有冷却槽524，半导体制冷片522位于冷却槽524内。
另一方面是无人机的快速连接固定的固定结构，如图1、图2和图3所示，一种无人机充电架，包括机架1，机架1为框体结构，即通过铝合金异性管连接而成的长方体框架，机架1的顶部的长度方向的两侧设置有把手191，把手191朝上设置，方便机架1的移动，机架1的底部设置有橡胶脚垫192，橡胶脚垫192设置在机架1底部的四角位置，方便机架1的固定。
如图2和图3所示，机架1内的长度方向两侧分别设置有固定端12与移动端11，其中固定端12和移动端11均为散热模块5，固定端12和移动端11之间形成供电池模块3放置的行程腔13，电池模块3即无人机的充电电池，同时无人机的充电电池在实施例2中通过上方的接口外接线缆充电，充电架不包含充电底座，机架1的上方设置有供电池模块3放置入行程腔13的开口14，开口14由机架1连接过程中形成，移动端11与机架1之间设置有推动机构2，推动机构2驱动移动端11向固定端12移动并夹持位于行程腔13内的电池模块3。
如图2和图3所示，推动机构2包括多种方案，例如非人力驱动和人力驱动型；其中非人力驱动的推动机构2可以采用包括直线导轨或气缸或线性电机，推动机构2的动作端与移动端11连接即可实现移动端11的移动，具体连接结构在此不做赘述；其中人力驱动的推动模块包括固定座21、滑移孔22、滑移杆23、转动片24和转动手柄25，固定座21与机架1连接，滑移孔22设置在固定座21内，滑移杆23的一端与移动端11连接，滑移杆23的另一端与转动片24的一端转动连接，滑移杆23滑移连接在滑移孔22内，滑移杆23与移动端11之间设置有连接板42，转动片24的另一端与转动手柄25的中部转动连接，转动手柄25的末端与固定座21转动连接，转动手柄25呈折角设置，转动手柄25的中部位于转动手柄25的折角设置，转动手柄25的末端呈水平设置时，滑移杆23呈锁死状态。
如图2和图3所示，固定端12和移动端11的宽度方向的两侧均设置有弯折片511，弯折片511沿高度方向延伸，机架1在移动端11位置设置有连接横杆15，固定座21连接在连接横杆15的上方，连接横杆15上设置有与弯折片511抵接的抵接柱16，机架1在固定端12位置设置有弯折杆17，弯折杆17分别位于固定端12宽度方向的两侧，弯折杆17的弯折位置设置有加强肋板18，弯折杆17的一端机架1连接，弯折杆17的另一端与固定端12连接。
工作原理：
在安装过程中，第一导热板311和第二导热板312位于电池模块3的两侧，内部片状电池32与金属导热固定板33呈间隔设置,片状电池32通过金属导热固定板33实现限位，避免片状电池32在金属导热固定板33内晃动；在使用过程中，电池模块3通过机架1上方的开口14放入机架1，此时电池模块3位于机架1的行程腔13内，然后通过推动机构2将移动端11向固定端12移动，电池模块3的一侧与移动端11抵接，电池模块3的另一端与固定端12抵接，实现电池模块3在机架1内的固定，使电池模块3的固定效果更好，同时将推动机构2驱动移动端11反向移动时，使得电池模块3在水平方向上松脱，方便电池模块3在高度方向上从开口14位置取出；在推动过程中，使得片状电池32的侧面均与金属导热固定板33接触，能够更好地通过金属导热固定板33的第一接触段331和第三接触段333将热量传递给第一导热板311和第二导热板312，进而实现将热量传递给电池模块3的外壳，冷却板52与电池模块3的表面接触，电池模块3的热量通过冷却板52向固定板51传递，然后被传输至散热板53上，散热板53上连接有风冷单元6，通过风冷单元6将流动空气向风冷通道531内吹动，加快散热板53的降温，提高对充电架对电池模块3的散热。
Claims (9)
1.一种无人机电池充电散热方法,其特征在于：包括电池模块(3)和架体，所述电池模块(3)包括片状锂电池，相邻片状锂电池之间通过金属导热固定板(33)间隔，片状锂电池与金属导热固定板(33)的侧面间隔，电池模块(3)面积最大的相对侧面设置有导热板，金属导热固定板(33)的两侧与导热板的内侧接触，架体上设置有两块相对移动的散热模块(5)，散热模块(5)包括用于与导热板外侧接触的冷却板(52)；通过驱动散热模块(5)向电池模块(3)移动，使导热板与冷却板(52)接触，固定电池模块(3)；通过驱动散热模块(5)远离电池模块(3)移动，使导热板与冷却板(52)分离，解除电池模块(3)的固定。
2.根据权利要求1所述的无人机电池充电散热方法,其特征在于：所述冷却板(52)通过风冷和/或水冷散热。
3.根据权利要求1所述的无人机电池充电散热方法,其特征在于：所述片状锂电池于导热板呈垂直设置。
4.一种根据权利要求1-3任一项方法制造的无人机电池充电散热结构，包括机架(1)和电池模块(3),其特征在于：所述机架(1)内的长度方向两侧分别设置有散热模块(5)，所述散热模块(5)包括固定端(12)与移动端(11)，所述固定端(12)和移动端(11)之间形成供电池模块(3)放置的行程腔(13)，所述机架(1)的上方设置有供电池模块(3)放置入行程腔(13)的开口(14)，所述移动端(11)与机架(1)之间设置有推动机构(2)，所述推动机构(2)驱动移动端(11)向固定端(12)移动并夹持位于行程腔(13)内的电池模块(3),所述电池模块(3)包括壳体(62)，所述壳体(62)宽度方向的两侧分别设置有第一导热板(311)和第二导热板(312)，所述壳体(62)内设置有片状电池(32)，所述片状电池(32)沿壳体(62)的长度方向均匀分布，相邻所述片状电池(32)之间设置有金属导热固定板(33)，所述金属导热固定板(33)设置在相邻的片状电池(32)之间，所述金属导热固定板(33)包括第一接触段(331)、第二接触段(332)和第三接触段(333)，所述第一接触段(331)的一侧与片状电池(32)的端部接触，所述第一接触段(331)的另一侧与第一导热板(311)接触，所述二接触段的一侧与片状电池(32)的侧面接触，所述第二接触段(332)的另一侧与相邻片状电池(32)的侧面接触，所述第三接触段(333)的一侧与片状电池(32)片状电视的端部接触，所述第三接触段(333)的另一端与第二导热板(312)接触。
5.根据权利要求4所述的无人机电池充电散热结构，其特征在于：所述推动模块包括固定座(21)、滑移孔(22)、滑移杆(23)、转动片(24)和转动手柄(25)，所述固定座(21)与机架(1)连接，所述滑移孔(22)设置在固定座(21)内，所述滑移杆(23)的一端与移动端(11)连接，所述滑移杆(23)的另一端与转动片(24)的一端转动连接，所述滑移杆(23)滑移连接在滑移孔(22)内，所述转动片(24)的另一端与转动手柄(25)的中部转动连接，所述转动手柄(25)的末端与固定座(21)转动连接。
6.根据权利要求5所述的无人机电池充电散热结构，其特征在于：相对所述散热模块(5)之间形成有供电池模块(3)插入的放置腔，所述散热模块(5)包括固定板(51)、冷却板(52)、散热板(53)和风冷单元(6)，所述固定板(51)与机架(1)连接，所述冷却板(52)设置在固定板(51)的一侧，所述散热板(53)设置在固定板(51)的另一侧，所述散热板(53)上设置有风冷通道(531)，所述风冷单元(6)设置在散热板(53)背离固定板(51)的一侧，所述风冷单元(6)加速空气向风冷通道(531)内流动。
7.根据权利要求6所述的无人机电池充电散热结构，其特征在于：所述风冷单元(6)包括散热风机(61)，所述散热风机(61)包括壳体(62)、扇叶、进气口(63)和出气口(64)，所述壳体(62)与散热板(53)连接，所述出气口(64)朝向散热板(53)设置。
8.根据权利要求7所述的无人机电池充电散热结构，其特征在于：所述滑移杆(23)与移动端(11)之间设置有连接板(42)，所述连接板(42)的一侧与滑移杆(23)的末端连接，所述连接板(42)的另一侧与散热风机(61)连接。
9.根据权利要求6所述的无人机电池充电散热结构，其特征在于：所述冷却板(52)包括基板(521)、半导体制冷片(522)和接触板(523)，所述半导体制冷片(522)设置在基板(521)与接触板(523)之间基板(521)和接触板(523)之间，所述接触板(523)与基板(521)连接，所述基板(521)与散热板(53)连接。
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