CN117393902A - 电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统，涉及电池散热技术领域。该电池冷却装置包括箱体、雾化器和风扇，箱体设有气流加速仓和用于存放电池的电池仓，气流加速仓的内壁限定出气流通道，气流通道的入口大于气流通道的出口，雾化器设置在箱体，雾化器用于将液体雾化成雾滴，风扇设置在箱体，其中，风扇吹出的气流依次经过气流通道的入口和气流通道的出口，且风扇用于将雾滴吹向电池仓，以使电池仓中的电池冷却，该电池冷却装置提高了对电池的散热效果。

Description

电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统

技术领域

本发明涉及电池散热技术领域，具体而言，涉及一种电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统。

背景技术

在无人机充电站频繁作业的应用场景中，使用者需要等待电池冷却后才可以进行充电，这降低了循环作业的效率。

现有技术中，无人机的电池采用风冷或水冷的办法来加速电池的散热。由于风冷受到环境温度的限制，往往在炎热的夏天没办法进行很好的散热，而水冷的方式通常是将电池泡进水池内，由于电池大部分零件不可接触水，电池仅有一部分泡入水中，这导致电池另一部分仍然无法得到有效的散热，也就是说，目前对无人机电池的散热效果并不理想。

发明内容

本发明提供了一种电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统，其能够提高对电池的散热效果。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种电池冷却装置，包括：

箱体，所述箱体设有气流加速仓和用于存放电池的电池仓，所述气流加速仓的内壁限定出气流通道，所述气流通道的入口大于所述气流通道的出口；

雾化器，所述雾化器设置在所述箱体，所述雾化器用于将液体雾化成雾滴；以及

风扇，所述风扇设置在所述箱体；

其中，所述风扇吹出的气流依次经过所述气流通道的入口和所述气流通道的出口，且所述风扇用于将所述雾滴吹向所述电池仓，以使所述电池仓中的电池冷却。

在可选的实施方式中，所述箱体设有用于储液的水箱仓，所述雾化器用于将所述水箱仓内的液体雾化成雾滴。

在可选的实施方式中，所述箱体包括壳体、第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板设置在所述壳体中，所述第一隔板和所述壳体共同限定出电池仓，所述第二隔板和所述壳体共同限定出水箱仓和所述气流加速仓。

在可选的实施方式中，所述第二隔板包括第一曲形板和第二曲形板，所述水箱仓包括第一仓室和第二仓室，所述第一仓室和所述第二仓室间隔分布，所述第一曲形板和所述第二曲形板间隔设置在所述壳体中，所述第一曲形板、所述第二曲形板和所述壳体共同限定出第一仓室、第二仓室和气流加速仓，所述雾化器用于将所述第一仓室或所述第二仓室内的液体雾化成雾滴。

在可选的实施方式中，所述箱体还包括第三隔板，所述第一隔板和所述第三隔板间隔设置在所述壳体中，所述第三隔板和所述壳体共同限定出风扇仓，所述风扇设置在所述风扇仓中，所述第一曲形板和所述第二曲形板均位于所述第一隔板和所述第二隔板之间。

在可选的实施方式中，所述箱体设有风扇仓，所述风扇设置在所述风扇仓中。

在可选的实施方式中，所述箱体设有进风口和出风口，所述进风口、所述风扇仓、所述气流加速仓、所述电池仓以及所述出风口依次连通。

在可选的实施方式中，所述气流通道的入口至所述气流通道的出口方向上，所述气流通道的横截面积逐步减小。

在可选的实施方式中，所述雾化器包括依次连接的吸水软管、水泵以及雾化管道，所述雾化管道上设有雾化孔。

在可选的实施方式中，所述雾化管道呈蜿蜒状。

在可选的实施方式中，所述箱体设有用于储液的水箱仓，所述雾化器用于将所述水箱仓内的液体雾化成雾滴；所述水泵和所述吸水软管均位于所述水箱仓中，所述雾化管道位于所述气流通道的出口处。

在可选的实施方式中，所述电池冷却装置还包括盖板，所述盖板盖合于所述箱体，以遮盖所述气流加速仓。

第二方面，本发明提供一种无人机充电站，包括电池、充电装置以及前述实施方式任一项所述的电池冷却装置，所述电池用于放置在所述电池冷却装置的所述电池仓的情况下，所述充电装置和所述电池电连接，以对所述电池充电。

第三方面，本发明提供一种无人机系统，包括无人机和前述实施方式所述的无人机充电站，所述电池用于安装在所述无人机。

本发明实施例的电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统的有益效果包括，例如：

本发明提供一种电池冷却装置，电池冷却装置包括箱体、雾化器和风扇，箱体设有气流加速仓和用于存放电池的电池仓，气流加速仓的内壁限定出气流通道，气流通道的入口大于气流通道的出口，雾化器设置在箱体，雾化器用于将液体雾化成雾滴，风扇设置在箱体，其中，风扇吹出的气流依次经过气流通道的入口和气流通道的出口，且风扇用于将雾滴吹向电池仓，以使电池仓中的电池冷却，由于雾滴接触到电池仓内的电池后，发生汽化，即，利用水蒸气蒸发吸热，并通过风扇吹风，结合风冷来带走高温电池的热量，同时，由于气流通道的入口大于气流通道的出口，气流进入缩小的气流通道出口时，气流流速升高，使电池在快速流动的雾滴下加速散热，提高了对电池的散热效果。

本发明提供一种无人机充电站，无人机充电站包括电池、充电装置以及上述的电池冷却装置，电池用于放置在电池冷却装置的电池仓的情况下，充电装置和电池电连接，以对电池充电，该无人机充电站具有上述电池冷却装置的全部功能。

本发明提供一种无人机系统，无人机系统包括无人机和上述的无人机充电站，电池用于安装在无人机，该无人机系统具有上述无人机充电站的全部功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图。

图1为本发明的实施例中提供的电池冷却装置的分解图；

图2为本发明的实施例中提供的电池冷却装置的部分结构的示意图；

图3为本发明的实施例中提供的电池冷却装置部分结构的俯视图；

图4为本发明的实施例中提供的电池冷却装置部分结构的后视图；

图5为本发明的实施例中提供的雾化器的结构示意图。

图标：100-箱体；110-壳体；120-第一隔板；131-第一曲形板；132-第二曲形板；140-第三隔板；101-气流加速仓；1011-入口；1012-出口；102-电池仓；1031-第一仓室；1032-第二仓室；104-风扇仓；105-进风口；106-出风口；200-雾化器；210-吸水软管；220-水泵；230-雾化管道；231-雾化孔；300-风扇；400-盖板。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

正如背景技术中所提及的，在无人机充电站频繁作业的应用场景中，使用者需要等待电池冷却后才可以进行充电，这降低了循环作业的效率。

例如，动力电池电芯在大倍率放电或充电的情况下，会释放大量的热量。在大倍率放电的使用过程中，电芯温度将达到七十五度以上。

但是电池充电温度仅可以支持在六十度以下进行充电，由于电芯温度决定其化学特性，也影响其充电性能，电芯在高温情况下无法充电，需等待电芯温度降低至一定条件才允许充电，否则将严重影响电池使用寿命。

在频繁的大倍率充放电的情况下，快速将放电后的电芯恢复到充电允许的温度范围内将显著地提高作业效率，同时保护电芯不受高温影响，处于正常工作范围内，提升使用寿命。

现有技术中，无人机的电池采用风冷或水冷的办法来加速电池的散热。由于风冷受到环境温度的限制，往往在炎热的夏天没办法进行很好的散热，而水冷的方式通常是将电池泡进水池内，由于电池大部分零件不可接触水，电池仅有一部分泡入水中，这导致电池另一部分仍然无法得到有效的散热，也就是说，目前对无人机电池的散热效果并不理想。

具体来说，目前常见的电池水冷解决方案是将电芯浸泡在水里，由于无人机充电站动力电池需考虑轻量化设计，电池往往采用浸泡的方式来进行散热。然而，由于插头，主板等位置不可接触水，一般浸泡电芯的水位不可超过电芯高度的三分之二，这导致极耳，主板的热量附近无法通过浸泡电芯的方法来散热，极耳与主板位置的高温会影响电池充放电性能与充电效率。

有鉴于此，请参考图1-图5，本发明的实施例中提供的电池冷却装置、无人机充电站及无人机系统可以解决这一问题，接下来将对其进行详细的描述。

本发明的实施例中提供了一种无人机系统，无人机系统包括无人机(图未示)和无人机充电站，无人机充电站的电池用于安装在无人机。

此处的，该无人机为旋翼无人机，具体地为四旋翼无人机，当然了，也可以是单旋翼无人机、双旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机等。该无人机可以按照预设的路径、飞行速度、姿态等自动运行，或，操作人员手动控制。

请参考图1-图3，该无人机充电站包括电池、充电装置以及电池冷却装置，该电池可以理解为动力电池，用于安装在无人机上，为无人机供能。

电池用于放置在电池冷却装置的电池仓102的情况下，充电装置和电池电连接，以对电池充电，具体来说，在无人机需要充电的情况下，可以将电池放置到电池冷却装置中，快速对电池散热，使电池温度降低到可充电温度，充电装置就可以对电池充电，降低等待电池冷却的时间，提高无人机作业效率。

其中，电池冷却装置包括箱体100、雾化器200和风扇300，箱体100设有气流加速仓101和用于存放电池的电池仓102，气流加速仓101的内壁限定出气流通道，气流通道的入口1011大于气流通道的出口1012，雾化器200设置在箱体100，雾化器200用于将液体雾化成雾滴，风扇300设置在箱体100，其中，风扇300吹出的气流依次经过气流通道的入口1011和气流通道的出口1012，且风扇300用于将雾滴吹向电池仓102，以使电池仓102中的电池冷却。

由于雾滴接触到电池仓102内的电池后，发生汽化，即，利用水蒸气蒸发吸热，并通过风扇300吹风，结合风冷来带走高温电池的热量，同时，由于气流通道的入口1011大于气流通道的出口1012，气流进入缩小的气流通道出口1012时，气流流速升高，使电池在快速流动的雾滴下加速散热，即，电池可以在更冷，更快，更均匀的雾化气体吹动下，高温电池的热量将迅速被带走，提高了对电池的散热效果。

此处，气流通道的入口1011大于气流通道的出口1012可以理解为，在风扇300吹出的气流经过气流通道时，气流通道的气流流动方向上，气流通道的入口1011的横截面积大于气流通道的出口1012的横截面积。

为了方便雾化器200吸水，该箱体100设有用于储液的水箱仓，雾化器200用于将水箱仓内的液体雾化成雾滴，此处，水箱仓内的液体可以理解为冷却水。

具体来说，箱体100包括壳体110、第一隔板120和第二隔板，第一隔板120和第二隔板设置在壳体110中，第一隔板120和壳体110共同限定出电池仓102，第二隔板和壳体110共同限定出水箱仓和气流加速仓101。

其中，第二隔板包括第一曲形板131和第二曲形板132，在本实施例中，第一曲形板131和第二曲形板132的形状一致，且第一曲形板131和第二曲形板132关于风扇300的旋转轴线对称分布。

水箱仓包括第一仓室1031和第二仓室1032，第一仓室1031和第二仓室1032间隔分布，第一曲形板131和第二曲形板132间隔设置在壳体110中，第一曲形板131、第二曲形板132和壳体110共同限定出第一仓室1031、第二仓室1032和气流加速仓101，第一仓室1031和第二仓室1032关于风扇300的旋转轴线对称分布。

雾化器200用于将第一仓室1031或第二仓室1032内的液体雾化成雾滴，具体来说，在本实施例中，雾化器200用于将第二仓室1032内的液体雾化成雾滴，即，第一仓室1031可以不储存液体。

当然了，在其他实施例中，也可以是第二仓室1032可以不储存液体，雾化器200用于将第一仓室1031内的液体雾化成雾滴。

其中，为了方便放置风扇300，箱体100设有风扇仓104，风扇300设置在风扇仓104中，风扇300可以通过紧固件(例如螺钉)安装在风扇仓104内，具体来说，箱体100还包括第三隔板140，第一隔板120和第三隔板140间隔设置在壳体110中，第一隔板120和第三隔板140平行，第三隔板140和壳体110共同限定出风扇仓104，第一曲形板131和第二曲形板132均位于第一隔板120和第二隔板之间。

为了方便气流通过气流通道进入电池仓102中，再从电池仓102中流出，在本实施例中，箱体100设有进风口105和出风口106(图4所示)，进风口105位于风扇仓104处，出风口106位于电池仓102处，且，第一隔板120和第三隔板140均具有镂空区域，镂空区域呈蜂窝状，且，进风口105和出风口106也为蜂窝状的镂空结构。

其中，进风口105、风扇仓104、气流加速仓101、电池仓102以及出风口106依次连通。

需要说明的是，在本实施例中，气流通道的入口1011至气流通道的出口1012方向上，气流通道的横截面积逐步减小，这样可以使气流的流速增加，加快对电池的冷却。

请参考图5，该雾化器200包括依次连接的吸水软管210、水泵220以及雾化管道230，雾化管道230呈蜿蜒状，雾化管道230上设有多个冷却水，雾化孔231用于将液体雾化呈雾滴，即，水泵220通过吸水软管210吸上来的冷却水推入带有雾化孔231的雾化管道230，在压力的作用下，冷却水从冷却水中流出并雾化。

其中，吸水软管210和水泵220均设置在水箱仓的第二储水箱中，雾化管道230位于气流加速仓101中，且位于气流通道的出口1012处。

需要说明的是，该雾化器200可以通过紧固件固定安装在箱体100，例如水泵220以及雾化管道230均可以通过螺钉分别固定在壳体110以及第一隔板120。

为了方便气流加速效果，同时使水雾经过第一隔板120的镂空区域进入到电池仓102内，电池冷却装置还包括盖板400，盖板400盖合于箱体100，以遮盖气流加速仓101和风扇仓104，盖板400可以通过紧固件连接在箱体100上，例如通过螺钉连接在箱体100的壳体110。

具体来说，该电池冷却装置的工作原理是：

在需要对电池进行快速散热的情况下，将电池放置进电池仓102内，同时启动风扇300和雾化器200的水泵220，气流加速仓101内开始产生雾化形成的雾滴，在风扇300吹出的气流的作用下，气流和雾滴混合，并通过第一隔板120的镂空区域进入到电池仓102内，通过雾滴在电池表面蒸发气化，带走电池表面的温度，且风扇300吹出的气流经过气流通道，风速提高，加快了蒸发速度，同时空气温度降低，最终，空气与少量水雾将由出风口106排出，快速完成了电池的降温。

之后，充电装置就可以对电池充电，降低等待电池冷却的时间，提高无人机作业效率。

综上所述，该电池冷却装置包括箱体100、雾化器200和风扇300，箱体100设有气流加速仓101和用于存放电池的电池仓102，气流加速仓101的内壁限定出气流通道，气流通道的入口1011大于气流通道的出口1012，雾化器200设置在箱体100，雾化器200用于将液体雾化成雾滴，风扇300设置在箱体100，其中，风扇300吹出的气流依次经过气流通道的入口1011和气流通道的出口1012，且风扇300用于将雾滴吹向电池仓102，以使电池仓102中的电池冷却。

由于雾滴接触到电池仓102内的电池后，发生汽化，即，利用水蒸气蒸发吸热，并通过风扇300吹风，结合风冷来带走高温电池的热量，同时，由于气流通道的入口1011大于气流通道的出口1012，气流进入缩小的气流通道出口1012时，气流流速升高，使电池在快速流动的雾滴下加速散热，提高了对电池的散热效果。

即，通过水雾快速气化与快速气流相结合的方式，最大化提升吸热效率，让电池短时间内进行降温。

该电池冷却装置散热将不受外界气温影响，在炎热的夏天也可以稳定的进行工作，且针对电池极耳与主板的高温，将极大地提升散热效率，让电池可以在短时间内进行更频繁的大倍率的放电与充电。

该无人机充电站包括电池、充电装置以及上述的电池冷却装置，电池用于放置在电池冷却装置的电池仓102的情况下，充电装置和电池电连接，以对电池充电，该无人机充电站具有上述电池冷却装置的全部功能。

该无人机系统包括无人机和上述的无人机充电站，电池用于安装在无人机，该无人机系统具有上述无人机充电站的全部功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种电池冷却装置，其特征在于，包括：

箱体(100)，所述箱体(100)设有气流加速仓(101)和用于存放电池的电池仓(102)，所述气流加速仓(101)的内壁限定出气流通道，所述气流通道的入口(1011)大于所述气流通道的出口(1012)；

雾化器(200)，所述雾化器(200)设置在所述箱体(100)，所述雾化器(200)用于将液体雾化成雾滴；以及

风扇(300)，所述风扇(300)设置在所述箱体(100)；

其中，所述风扇(300)吹出的气流依次经过所述气流通道的入口(1011)和所述气流通道的出口(1012)，且所述风扇(300)用于将所述雾滴吹向所述电池仓(102)，以使所述电池仓(102)中的电池冷却。

2.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)设有用于储液的水箱仓，所述雾化器(200)用于将所述水箱仓内的液体雾化成雾滴。

3.根据权利要求2所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)包括壳体(110)、第一隔板(120)和第二隔板，所述第一隔板(120)和所述第二隔板设置在所述壳体(110)中，所述第一隔板(120)和所述壳体(110)共同限定出电池仓(102)，所述第二隔板和所述壳体(110)共同限定出水箱仓和所述气流加速仓(101)。

4.根据权利要求3所述的电池冷却装置，其特征在于，所述第二隔板包括第一曲形板(131)和第二曲形板(132)，所述水箱仓包括第一仓室(1031)和第二仓室(1032)，所述第一仓室(1031)和所述第二仓室(1032)间隔分布，所述第一曲形板(131)和所述第二曲形板(132)间隔设置在所述壳体(110)中，所述第一曲形板(131)、所述第二曲形板(132)和所述壳体(110)共同限定出第一仓室(1031)、第二仓室(1032)和气流加速仓(101)，所述雾化器(200)用于将所述第一仓室(1031)或所述第二仓室(1032)内的液体雾化成雾滴。

5.根据权利要求4所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)还包括第三隔板(140)，所述第一隔板(120)和所述第三隔板(140)间隔设置在所述壳体(110)中，所述第三隔板(140)和所述壳体(110)共同限定出风扇仓(104)，所述风扇(300)设置在所述风扇仓(104)中，所述第一曲形板(131)和所述第二曲形板(132)均位于所述第一隔板(120)和所述第二隔板之间。

6.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)设有风扇仓(104)，所述风扇(300)设置在所述风扇仓(104)中。

7.根据权利要求6所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)设有进风口(105)和出风口(106)，所述进风口(105)、所述风扇仓(104)、所述气流加速仓(101)、所述电池仓(102)以及所述出风口(106)依次连通。

8.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述气流通道的入口(1011)至所述气流通道的出口(1012)方向上，所述气流通道的横截面积逐步减小。

9.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述雾化器(200)包括依次连接的吸水软管(210)、水泵(220)以及雾化管道(230)，所述雾化管道(230)上设有雾化孔(231)。

10.根据权利要求9所述的电池冷却装置，其特征在于，所述雾化管道(230)呈蜿蜒状。

11.根据权利要求9所述的电池冷却装置，其特征在于，所述箱体(100)设有用于储液的水箱仓，所述雾化器(200)用于将所述水箱仓内的液体雾化成雾滴；所述水泵(220)和所述吸水软管(210)均位于所述水箱仓中，所述雾化管道(230)位于所述气流通道的出口(1012)处。

12.根据权利要求1所述的电池冷却装置，其特征在于，所述电池冷却装置还包括盖板(400)，所述盖板(400)盖合于所述箱体(100)，以遮盖所述气流加速仓(101)。

13.一种无人机充电站，其特征在于，包括电池、充电装置以及权利要求1-12任一项所述的电池冷却装置，所述电池用于放置在所述电池冷却装置的所述电池仓(102)的情况下，所述充电装置和所述电池电连接，以对所述电池充电。

14.一种无人机系统，其特征在于，包括无人机和权利要求13所述的无人机充电站，所述电池用于安装在所述无人机。