CN210734514U - 一种无人机的电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极的电池本体，铝板极设置于电池本体上，配合于空气正电极产生电流；电解液循环流动于电解液储存箱和电池本体之间，用于传递铝板极产生的离子，电解液储存箱固定设置于无人机的机翼内；控制装置设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液的流通。本实用新型，充分利用无人机内部空间，方便各个装置、组件的安装与布置，体积小，重量轻，成本低，且电池能力密度高，续航能力强，铝空气电池的材料不是易燃易爆材料，避免了发生爆炸起火的问题，存储携带方便，有利于提升无人机的电池的安全性，而反应物与废弃电解液可回收循环使用，环保无污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种无人机的电池。
背景技术
随着科技的发展，无人机不仅应用于军事方面，现越来越多应用于民用，如公安侦查、环保监察、森林防火、消防救援、影视拍摄、电力巡查、气象监测等多个方面；无人机携带精密贵重设备工作，自身飞行和专用设备工作均需消耗巨大能量，目前安全性和续航能力已制约无人机的发展，而影响安全和续航能力的关键因素就是动力能源。
现有无人机的能源具有多种形式，其中：
(1)小型无人机一般由锂电池提供动力，锂电池的缺点是安全性能差，容易爆炸起火，体积比功率小，能量密度低，续航能力差，续航时间不足 60分钟，而且锂电池充电时间长，野外工作无处充电，不利于连续作业，同时锂电池的回收处理过程对环保不利影响较大；
(2)大型无人机一般由汽油内燃机发电机组提供动力，汽油机发电机组的缺点是体积大，质量重，体积比功率小，能量转换效率低，安全性差，汽油容易爆炸起火；汽油机尾气排放对空气会造成严重污染。
有鉴于此，急需对现有无人机的电池进行改进，以提升电池体积比功率，保证无人机续航能力，提高安全性的效果。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有的无人机电池体积比功率低、无人机续航能力差和安全性差的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极的电池本体，还包括：
铝板极，设置于所述电池本体上，配合于所述空气正电极产生电流；
电解液，循环流动于电解液储存箱和电池本体之间，用于传递所述铝板极产生的离子，所述电解液储存箱固定设置于无人机的机翼内；
控制装置，设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液的流通。
在上述技术方案中，所述铝板极包括：
金属铝板，其侧面设置上扣耳，与所述电池本体上的下扣耳相适配，用于固定所述铝板极；
铝板负电极，插入电池本体内与对应的所述空气正电极相对平行设置，配合所述空气正电极产生电流，上端与所述金属铝板相连接，下端抵靠于所述电池本体的非金属的电池壳体上，所述电池壳体上设置有多个空气通道，用于向所述空气正电极提供空气。
在上述技术方案中，所述控制装置还包括：
DC/DC电源管理装置，用于稳定电池的输出电压，与电池的输出端电连接；
电解液循环装置，设置于所述电池本体的一个侧面，用于控制电解液在所述电池本体内的循环；
电解液存放装置，相对于所述电解液循环装置设置于所述电池本体的另一个侧面，用于电解液在所述电池本体与所述电解液储存箱之间的流动。
在上述技术方案中，所述电解液循环装置包括沿第一电解液管路依次连接的左侧多路器、电解液循环泵和右侧多路器，配合所述电池本体形成闭合回路，所述电池本体设置于所述左侧多路器和所述右侧多路器之间。
在上述技术方案中，所述电解液存放装置包括沿第二电解液管路依次设置的电解液加注泵、加注阀、右侧多路器、左侧多路器、抽离阀、电解液抽离泵，配合于所述电解液储存箱、所述电池本体形成闭合回路，所述电解液储存箱设置于所述电解液加注泵及与所述电解液抽离泵之间。
在上述技术方案中，所述控制装置与辅助电池电连接，所述铝板极与所述电池本体之间设置有密封垫。
在上述技术方案中，所述电解液循环装置和所述电解液存放装置之间的管路上，设置有电解液注入口和电解液抽出口，所述电解液注入口用于向电池内注入电解液，所述电解液抽出口用于从电池内抽出电解液。
在上述技术方案中，所述空气正电极为一个，对应的所述铝板负电极为一个，所述空气正电极的上端为电池的正极，所述铝板负电极的顶端为负极。
在上述技术方案中，所述空气正电极为多个，所述铝板负电极与所述空气正电极数量相同，一个所述铝板负电极的下端与下一所述空气正电极的下端相连，一个所述空气正电极的上端与上一所述铝板负电极的上端相连，首个所述空气正电极为电池的正极，最末尾的所述铝板负电极为电池的负极，所述空气正电极的一端设置有凹槽，所述铝板负电极的一端设置有与所述凹槽相适配的凸台。
在上述技术方案中，所述控制装置与辅助电池电连接，所述DC/DC电源管理装置与所述电解液循环泵并联后，通过电池启动开关接入所述辅助电池；所述电解液抽离泵与所述抽离阀并联后，通过电解液抽离开关接入所述辅助电池；所述电解液加注泵与所述加注阀并联后，通过电解液加注开关接入所述辅助电池
与现有技术相比，本实用新型的一种无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极的电池本体，还包括：铝板极，设置于所述电池本体上，配合于所述空气正电极产生电流；电解液，循环流动于电解液储存箱和电池本体之间，用于传递所述铝板极产生的离子，所述电解液储存箱固定设置于无人机的机翼内；控制装置，设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液的流通，从而充分利用无人机内部空间，方便各个装置、组件的安装与布置，电池与控制装置高度集成在一起，体积小，重量轻，成本低，且电池能力密度高，续航能力强，铝空气电池的材料不是易燃易爆材料，避免了发生爆炸起火的问题，存储携带方便，有利于提升无人机的电池的安全性，而反应物与废弃电解液可回收循环使用，环保无污染。
附图说明
图1为本实用新型中无人机的电池的俯视图；
图2为本实用新型中无人机的电池的剖视图；
图3为本实用新型中无人机电池的电解液循环装置和电解液存放装置连接示意图；
图4为本实用新型中无人机电池的空气正电极与铝板负电极的连接示意图；
图5为本实用新型中无人机的电池及控制电气原理图；
图6为本实用新型中无人机的电池空气正电极与铝板负电极连接结构示意图；
图7为本实用新型中无人机上扣耳与下扣耳连接结构示意图。
其中，图1至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100电池本体，101空气正电极，200铝板极，300电解液，301电解液储存箱，400控制装置，201金属铝板，202上扣耳，102下扣耳，203铝板负电极，103电池壳体，104空气通道，401DC/DC电源管理装置，402电解液循环装置，403电解液存放装置，304第一电解液管路，405左侧多路器，406电解液循环泵，407右侧多路器，408第二电解液管路，409电解液加注泵，410加注阀，411抽离阀，412电解液抽离泵，413辅助电池，105密封垫，414电解液注入口，415电解液抽出口，106正极，107负极， 108凹槽，204凸台。
具体实施方式
本实用新型提供了一种无人机的电池，能够实现提升电池体积比功率，保证无人机续航能力，提高安全性。下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做出详细说明。
如图1至图7所示，本实用新型提供的无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极101的电池本体100，还包括：
铝板极200，设置于电池本体100上，配合于空气正电极101产生电流；
电解液300，循环流动于电解液储存箱301和电池本体100之间，用于传递铝板极200产生的离子，电解液储存箱301固定设置于无人机的机翼内；
控制装置400，设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液300的流通。
在该实施例中,通过设置铝板极200、空气正电极101和电解液300的配合产生电流，形成铝空气电池，而电解液300循环流动于电解液储存箱 301和电池本体100之间，电解液储存箱301设置于无人机的机翼内，使得控制装置400、电池本体100和无人机部件构成整体装置，充分利用无人机内部空间，方便各个装置、组件的安装与布置，电池与控制装置400高度集成在一起，体积小，重量轻，成本低，且电池能力密度高，续航能力强，铝空气电池的材料不是易燃易爆材料，避免了发生爆炸起火的问题，存储携带方便，有利于提升无人机的电池的安全性，而反应物与废弃电解液300 可回收循环使用，环保无污染。
具体地说，电池本体100内设置有空气正电极101，铝板在电解液300 中发生电化学反应，释放电子和离子，离子通过电解液300被另一边空气电极消耗，电子则通过外部导线，从一个电极流向另一个电极，产生电流；控制装置400是控制电解液300在电池本体100内的流动，同时，也能够控制电解液300在电池本体100与电解液储存箱301之间的流通。
值得特别指出的是，目前较好的三元锂电池能量密度仅为150Wh/kg，而本电池系统能量密度可达400Wh/kg；本实用新型的无人机的电池是个发电装置，无须充电，只消耗铝板极200上的铝和少量电解液300，电池电量耗尽时可通过更换铝板极200和电解液300来重新获得电能，使用成本低。
其中，电解液300是一种碱性水溶液或海水，使铝板发生电化学反应，促进离子交换。
如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，优选地，铝板极200包括：
金属铝板201，其侧面设置上扣耳202，与电池本体100上的下扣耳102 相适配，用于固定铝板极200；
铝板负电极203，插入电池本体100内与对应的空气正电极101相对平行设置，配合空气正电极101产生电流，上端与金属铝板201相连接，下端抵靠于电池本体100的非金属的电池壳体103上，电池壳体103上设置有多个空气通道104，用于向空气正电极101提供空气。
在该实施例中,通过在金属铝板201上设置有与电池本体100上的下扣耳102相适配的上扣耳202，上扣耳202与下扣耳102扣合形成锁扣装置，有利于铝板极200的安装拆卸，便于更换，以保证无人机的电量供应；铝板负电极203与对应的空气正电极101正对平行设置，有利于铝空气电池产生电流。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，控制装置400还包括：
DC/DC电源管理装置401，用于稳定电池的输出电压，与电池的输出端电连接；
电解液循环装置402，设置于电池本体100的一个侧面，用于控制电解液300在电池本体100内的循环；
电解液存放装置403，相对于电解液循环装置402设置于电池本体100 的另一个侧面，用于电解液300在电池本体100与电解液储存箱301之间的流动。
在该实施例中,DC/DC电源管理装置401能将铝空气电池输出的不稳定的直流电压稳定为恒定的直流电压输出，供无人机使用，具有高低温、欠电压、过电压报警功能；电解液循环装置402能使电解液300在封闭的回路内保持循环，以带走电化学反应生成物氢氧化铝，不使生成物沉淀堆积；电解液存放装置403能够使电解液300在电池本体100与电解液储存箱301 之间的流动，有利于更换电解液300以维持无人机的电量供应。
如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，优选地，电解液循环装置402包括沿第一电解液管路304依次连接的左侧多路器405、电解液循环泵406和右侧多路器407，配合电池本体100形成闭合回路，电池本体 100设置于左侧多路器405和右侧多路器407之间。
在该实施例中,铝空气电池工作时会产生反应物氢氧化铝，氢氧化铝会沉淀堆积在铝板和空气电极之间，影响铝空气电池放电，通过设置沿第一电解液管路304依次连接的左侧多路器405、电解液循环泵406和右侧多路器407，配合电池本体100形成闭合回路，电解液300就会循环流动，反应物氢氧化铝将均匀分布在电解液300中循环，不会沉淀堆积在铝板和空气电极之间，保证铝空气电池正常工作，持续放电。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电解液存放装置403包括沿第二电解液管路408依次设置的电解液加注泵409、加注阀410、右侧多路器407、左侧多路器405、抽离阀411、电解液抽离泵412，配合于电解液储存箱301、电池本体100形成闭合回路，电解液储存箱301设置于电解液加注泵409及与电解液抽离泵412之间。
在该实施例中,当无人机停飞，铝空气电池不要求工作时，若电池铝板长时间浸泡在电解液300中，铝板将发生自腐蚀反应，从而消耗铝板，通过设置电解液存放装置403，能够有效地避免自腐蚀现象发生。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，控制装置400与辅助电池413 电连接，铝板极200与电池本体100之间设置有密封垫105。
在该实施例中,通过设置辅助电池413，使得控制装置400由辅助电池 413供应电量，以保证无人机的正常工作，而密封垫105的设置能够防止电解液300泄漏。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，电解液循环装置402和电解液存放装置403之间的管路上，设置有电解液注入口414和电解液抽出口 415，电解液注入口414用于向电池内注入电解液300，电解液抽出口415 用于从电池内抽出电解液300。
在该实施例中,通过设置电解液注入口414和电解液抽出口415，在更换电极液时，能够通过电解液抽出口415从电池内抽出电解液300，再通过电解液注入口414向电池内注入电解液300。
如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，优选地，空气正电极101 为一个，对应的铝板负电极203为一个，空气正电极101的上端为电池的正极106，铝板负电极203的顶端为负极107。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，空气正电极101为多个，铝板负电极203与空气正电极101数量相同，一个铝板负电极203的下端与下一空气正电极101的下端相连，一个空气正电极101的上端与上一铝板负电极203的上端相连，首个空气正电极101为电池的正极106，最末尾的铝板负电极203为电池的负极107，空气正电极101的一端设置有凹槽108，铝板负电极203的一端设置有与凹槽108相适配的凸台204。
在本实用新型的一个实施例中，优选地，控制装置400与辅助电池413 电连接，DC/DC电源管理装置401与电解液循环泵406并联后，通过电池启动开关接入辅助电池413；电解液抽离泵412与抽离阀411并联后，通过电解液300抽离开关接入辅助电池413；电解液加注泵409与加注阀410并联后，通过电解液300加注开关接入辅助电池413。
本实用新型的控制方法(工作过程)如下：
铝空气电池的输出电压及功率大小与电解液300浓度、空气正电极101 或铝板负电极203和电解液300接触面积有关，电池工作期间不同时段内电解液300浓度不同，铝板的腐蚀程度、电解液300的量以及电池工作时产生的反应物氢氧化铝的浓度都将影响空气电极或铝板和电解液300接触面，负载后铝空气电池电压波动很大，所以本电池控制装置400设置了DC/DC 电源管理装置401，以保证输出电压稳定，铝空气电池输出电源给DC/DC电源管理装置401，经过DC/DC电源管理装置401稳压后再供给负载。DC/DC 电源管理装置401能对铝空气电池的输出电压进行监控，当铝空气电池输出电压异常，DC/DC电源管理装置401将发出报警，控制无人机返航；DC/DC 电源管理装置401可以预设电池工作时长，当电池工作时长超过预设工作时长时，DC/DC电源管理装置401发出报警，控制无人机返航；本电池控制系统预置了电解液300温度传感器，可监测电解液300温度，DC/DC电源管理装置401可以接收和处理电解液300温度传感器信号，当电解液300温度超出预设范围时，DC/DC电源管理装置401发出报警，控制无人机返航； DC/DC电源管理装置401由辅助电池413供电工作；DC/DC电源管理装置401 还能输出一路辅助电源给辅助电池413补充电能。
如图5所示，当需要启动铝空气电池时，可按下铝空气电池启动按钮开关SB1，开关自锁闭合，DC/DC电源管理装置401和电解液循环泵406接通电源，DC/DC电源管理装置401工作将铝空气电池电源稳压后输出给负载，同时DC/DC电源管理装置401输出一路辅助电源给辅助电池413补充电量，电解液循环泵406工作后，电解液300就会循环流动，反应物氢氧化铝将均匀分布在电解液300中循环，不会沉淀堆积在铝板和空气电极之间，保证铝空气电池正常工作，持续放电，当再次按下空气电池启动按钮开关SB1，开关复位断开，DC/DC电源管理装置401和电解液循环泵406断电停止工作；当确定铝空气电池将长时间不用，可长按电解液300抽离按钮开关SB2，电解液抽离泵412和电解液300抽离阀411通电工作，铝空气电池内的电解液300将被抽离送到电解液储存箱301内，当松手释放电解液300抽离按钮开关SB2后，电解液抽离泵412和电解液300抽离阀411断电，停止工作，电解液300抽离阀411关闭，电解液300被存储在电解液储存箱301 内，不会回流回铝空气电池内；当确定铝空气电池需要工作后，可长按电解液300加注按钮开关SB3，电解液加注泵409和电解液300加注阀410通电工作，电解液储存箱301内的电解液300将被加注到铝空气电池内，电解液300加注完毕，松手释放电解液300加注按钮开关SB3，电解液加注泵 409和电解液300加注阀410断电，停止工作，电解液300加注阀410关闭，电解液300被加注到铝空气电池内，不会回流回电解液储存箱301。
本实用新型提供的一种无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极的电池本体，还包括：铝板极，设置于电池本体上，配合于空气正电极产生电流；电解液，循环流动于电解液储存箱和电池本体之间，用于传递铝板极产生的离子，电解液储存箱固定设置于无人机的机翼内；控制装置，设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液的流通。通过设置铝板极、空气正电极和电解液的配合产生电流，形成铝空气电池，而电解液循环流动于电解液储存箱和电池本体之间，电解液储存箱设置于无人机的机翼内，使得控制装置、电池本体和无人机部件构成整体装置，充分利用无人机内部空间，方便各个装置、组件的安装与布置，电池与控制装置高度集成在一起，体积小，重量轻，成本低，且电池能力密度高，续航能力强，铝空气电池的材料不是易燃易爆材料，避免了发生爆炸起火的问题，存储携带方便，有利于提升无人机的电池的安全性，而反应物与废弃电解液可回收循环使用，环保无污染。
在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机的电池，包括内部设有至少一个空气正电极的电池本体，其特征在于，还包括：
铝板极，设置于所述电池本体上，配合于所述空气正电极产生电流；
电解液，循环流动于电解液储存箱和所述电池本体之间，用于传递所述铝板极产生的离子，所述电解液储存箱固定设置于无人机的机翼内；
控制装置，设置于无人机的主体上，用于稳定输出电压和/或控制电解液的流通。
2.根据权利要求1所述的无人机的电池，其特征在于，所述铝板极包括：
金属铝板，其侧面设置上扣耳，与所述电池本体上的下扣耳相适配，用于固定所述铝板极；
铝板负电极，插入设置于所述电池本体内与对应的所述空气正电极相对平行设置，配合所述空气正电极产生电流，上端与所述金属铝板相连接，下端抵靠于所述电池本体的非金属的电池壳体上，所述电池壳体上设置有多个空气通道，用于向所述空气正电极提供空气。
3.根据权利要求1所述的无人机的电池，其特征在于，所述控制装置还包括：
DC/DC电源管理装置，用于稳定电池的输出电压，与电池的输出端电连接；
电解液循环装置，设置于所述电池本体的一个侧面，用于控制电解液在所述电池本体内的循环；
电解液存放装置，相对于所述电解液循环装置设置于所述电池本体的另一个侧面，用于电解液在所述电池本体与所述电解液储存箱之间的流动。
4.根据权利要求3所述的无人机的电池，其特征在于，所述电解液循环装置包括沿第一电解液管路依次连接的左侧多路器、电解液循环泵和右侧多路器，配合所述电池本体形成闭合回路，所述电池本体设置于所述左侧多路器和所述右侧多路器之间。
5.根据权利要求4所述的无人机的电池，其特征在于，所述电解液存放装置包括沿第二电解液管路依次设置的电解液加注泵、加注阀、所述右侧多路器、所述左侧多路器、抽离阀、电解液抽离泵，配合于所述电解液储存箱、所述电池本体形成闭合回路，所述电解液储存箱设置于所述电解液加注泵及与所述电解液抽离泵之间。
6.根据权利要求1所述的无人机的电池，其特征在于，所述控制装置与辅助电池电连接，所述铝板极与所述电池本体之间设置有密封垫。
7.根据权利要求3所述的无人机的电池，其特征在于，所述电解液循环装置和所述电解液存放装置之间的管路上，设置有电解液注入口和电解液抽出口，所述电解液注入口用于向电池内注入电解液，所述电解液抽出口用于从电池内抽出电解液。
8.根据权利要求2所述的无人机的电池，其特征在于，所述空气正电极为一个，对应的所述铝板负电极为一个，所述空气正电极的上端为电池的正极，所述铝板负电极的顶端为负极。
9.根据权利要求2所述的无人机的电池，其特征在于，所述空气正电极为多个，所述铝板负电极与所述空气正电极数量相同，一个所述铝板负电极的下端与下一所述空气正电极的下端相连，一个所述空气正电极的上端与上一所述铝板负电极的上端相连，首个所述空气正电极为电池的正极，最末尾的所述铝板负电极为电池的负极，所述空气正电极的一端设置有凹槽，所述铝板负电极的一端设置有与所述凹槽相适配的凸台。
10.根据权利要求5所述的无人机的电池，其特征在于，所述控制装置与辅助电池电连接，所述DC/DC电源管理装置与所述电解液循环泵并联后，通过电池启动开关接入所述辅助电池；所述电解液抽离泵与所述抽离阀并联后，通过电解液抽离开关接入所述辅助电池；所述电解液加注泵与所述加注阀并联后，通过电解液加注开关接入所述辅助电池。
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| CN201921751282.3U CN210734514U (zh) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | 一种无人机的电池 |
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Family Applications (1)
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2019
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