CN220884858U - 一种氢锂混合电路控制系统及无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氢锂混合电路控制系统，包括氢燃料电池、锂电池组、二极管组、电压传感器组和变压器组；所述氢燃料电池依次与变压器Ⅰ、二极管Ⅰ、电压传感器Ⅰ和电机驱动系统串联；所述锂电池组依次与二极管Ⅱ和第一控制开关连接，所述第一控制开关的另一端连接在所述二极管Ⅰ与所述电压传感器Ⅰ之间；所述氢燃料电池与锂电池组之间依次连接有变压器Ⅱ、二极管Ⅲ、第二控制开关和电压传感器Ⅱ。本实用新型具有长航时，快速启动，降低坠毁风险等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，特别的涉及一种氢锂混合电路控制系统及无人机。
背景技术
无人驾驶飞机，简称无人机(UAV，UnmannedAerialVehicle)，是一种处在迅速发展中的新概念飞行器，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、救援、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。
然而在具体的一些实际运用中，如农业，防灾减灾中；采用锂电池作为负载电源的无人机，因为锂电池供电方式以及能量存储的原因，虽然可以满足无人机快速启动的需求，但是由于自身能量存储低、充电速度慢无法满足无人机长航时的需求；因此，在实际运用中由于氢能燃料电池能量密度大，充氢速度快且环保等原因成为无人机新的负载电源发展方向，在保证环保的同时以满足对无人机长航时的要求；但是由于氢能燃料电池在使用的过程中易受到温度、湿度等外部环境因素的影响，使得其产生的电压不稳定，不利于满足无人机负载正常工作电压易造成无人机出现故障坠毁等风险，且氢燃料在进行供电充能时需要一定的启动时间才能达到正常工作的电压，因此无法满足无人机快速启动的需求；为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种采用了氢锂混合控制系统的无人机。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种既能满足无人机长航时的要求又能快速启动并降低无人机坠毁风险的一种采用氢锂混合电路控制系统的无人机。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种氢锂混合电路控制系统，包括氢燃料电池、锂电池组、二极管组、电压传感器组和变压器组；所述氢燃料电池依次与变压器Ⅰ、二极管Ⅰ、电压传感器Ⅰ和电机驱动系统串联；所述锂电池组依次与二极管Ⅱ和第一控制开关连接，所述第一控制开关的另一端连接在所述二极管Ⅰ与所述电压传感器Ⅰ之间；所述氢燃料电池与锂电池组之间依次连接有变压器Ⅱ、二极管Ⅲ、第二控制开关和电压传感器Ⅱ。
采用上述结构，一方面由于氢燃料电池能量密度大，相同大小的电池产生的电能远远多于锂电池所产生的电能，而氢燃料电池充氢的速度也远远快于锂电池的充电速度，因此采用氢燃料电池可以进一步提升无人机对于长航时的使用需求，而氢燃料电池的生成物只有水，在使用过程中也更加环保；另一方面氢燃料电池在工作的过程中易受到温度湿度等外部环境的影响，在主电路之外还连接有一条由锂电池供电的支路，当燃料电池供电不稳定或故障时，电压传感器Ⅰ传递电压信号同时可以闭合第一控制开关，由锂电池供电补充不足的电力，以继续提供电能飞行；通过锂电池供能的信号传回，操作人员也能够做出反应，决定是否继续进行飞行或返回的，从而进一步保证无人机工作的稳定性降低无人机坠毁的风险；另外，由于锂电池供电无需像氢燃料电池那样需要启动时间，闭合开关就可以供应电能因此可以满足无人机快速启动的需求；此外正常工作状态下的氢燃料电池还可以通过电路为低于正常电压的锂电池充电补充，以保证锂电池的饱和状态，便于应对紧急情况的发生。
进一步的，所述二极管组包括所述二极管Ⅰ、二极管Ⅱ和二极管Ⅲ；所述电压传感器组包括电压传感器Ⅰ和电压传感器Ⅱ；所述变压器组包括变压器Ⅰ和变压器Ⅱ。
一种无人机，包括上述的氢锂混合电路控制系统。
进一步的，应用上述氢锂混合电路控制系统的无人机包括机身、起落架、机臂以及所述电机驱动系统；所述电机驱动系统包括设置在机臂另一端上的驱动电机和螺旋桨；所述驱动电机设置在机臂的内部并通过传动端与所述螺旋桨相连接。
进一步的，所述机身的底部贯穿设置的排水孔，所述排水孔通过导管与所述氢燃料电池的排水端相连接。
由于氢燃料电池在产生电能的过程中会不断的产生水，通过排水孔将产生的水排出有利于减轻无人机的飞行过程中的重量，减少电能的消耗，提升续航能力。
进一步的，所述起落架在所述机身的底部对称设置有两个，两个所述起落架之间可拆卸的设置有高压储氢瓶，所述高压储氢瓶通过电子控制泄压阀和导管与所述氢燃料电池相连接。
这样，高压储氢瓶可以为氢燃料电池提供氢气，进一步提升了无人机的续航能力，高压氢气瓶可拆卸方便更换氢气瓶节省了充氢时间，在需要长时间使用无人机时，可以更快的满足使用要求。
综上所述，本实用新型具有长航时，快速启动，降低坠毁风险等优点。
附图说明
图1为氢锂混合电路控制系统结构示意图。
图2为图1发生故障时功率变化示意图。
图3为图1氢电不稳定时功率变化示意图。
图4为图1中用到的二极管组合图。
图5为图1中用到的电压传感器组合图。
图6为图1中用到的变压器组合图。
图7为无人机立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
一种氢锂混合电路控制系统，如图1～图7所示，包括氢燃料电池1、锂电池组2、二极管组3、电压传感器组4和变压器组5；所述氢燃料电池1依次与变压器Ⅰ51、二极管Ⅰ31、电压传感器Ⅰ41和电机驱动系统6串联；所述锂电池组2依次与二极管Ⅱ32和第一控制开关7连接，所述第一控制开关7的另一端连接在所述二极管Ⅰ31与所述电压传感器Ⅰ41之间；所述氢燃料电池1与锂电池组2之间依次连接有变压器Ⅱ52、二极管Ⅲ33、第二控制开关8和电压传感器Ⅱ42。所述二极管组3包括所述二极管Ⅰ31、二极管Ⅱ32和二极管Ⅲ33；所述电压传感器组4包括电压传感器Ⅰ41和电压传感器Ⅱ42；所述变压器组5包括变压器Ⅰ51和变压器Ⅱ52。
实施时，闭合第一控制开关的同时启动氢燃料电池；由于氢燃料电池需要一定的启动时间才能达到无人机正常运行时所需要的工作功率，这一段时间内有锂电池为无人机的运行提供动力实现快速启动；当氢燃料电池所产生的功率能够达到所需功率时由电压传感器Ⅰ传递信号后关闭第一控制开关由氢燃料电池单独供电，氢燃料电池能量密度大，相同大小的氢燃料电池产生的电能远远多于锂电池所产生的电能，而氢燃料电池充氢的速度也远远快于锂电池的充电速度，因此采用氢燃料电池可以进一步提升无人机对于长航时的使用需求。随着氢燃料电池运行的时间增加反应电堆温度升高夏季运行温度攀升更快或在潮湿的环境或在雨季使用，氢燃料电池的工作功率容易收到温度或者湿度等外部环境的影响出现不稳定的状态，这时，操作人员可根据电压传感器Ⅰ信号闭合第一控制开关由氢电池和锂电池共同供电以维持无人机的稳定性；另外，在燃料电池正常工作时，电压传感器Ⅱ传递锂电池的电压信号，同时可以闭合控制开关Ⅱ实现氢燃料电池给锂电池充电补充，以便于应对紧急情况的发生。
一种无人机，包括上述的氢锂混合电路控制系统。具体的，采用了上述氢锂混合电路控制系统的无人机包括机身、起落架、机臂以及所述电机驱动系统6；所述电机驱动系统6包括设置在机臂另一端上的驱动电机和螺旋桨；所述驱动电机设置在机臂的内部并通过传动端与所述螺旋桨相连接。
为了方便排出氢燃料电池运行过程中产生的水，减轻无人机运行过程中的重量；所述机身的底部贯穿设置的排水孔，所述排水孔通过导管与所述氢燃料电池1的排水端相连接。
如图7所示，为了更快的满足无人机长航时的需求；节省氢气瓶充氢的时间，所述起落架在所述机身的底部对称设置有两个，两个所述起落架之间可拆卸的设置有高压储氢瓶9，所述高压储氢瓶9通过电子控制泄压阀和导管与所述氢燃料电池相连接。这样，高压储氢瓶可以为氢燃料电池提供氢气，进一步提升了无人机的续航能力。
具体实施时，所述高压储氢瓶可以焊接在所述机身的底部，这种方式无法更换高压储氢瓶，氢气用完之后就必须进行充氢补充，但是这种配合方式进一步提升了稳定性使得高压储氢瓶不会轻易脱落。
实施例二：两个所述机架之间固定设置有用于放置高压储氢瓶装载腔，所述装载腔的内部空间与所述高压储氢的体积相匹配；所述装载腔的开口处配合设置有盖板，所述盖板通过螺钉或螺栓配合在所述装载腔上；所述盖板上贯穿设置有供导管通过的通孔。
实施例三：所述机身的底部沿水平方向设置有一体成型的插槽，所述插槽一端开放另一端封闭；所述高压储氢瓶上对应设置有相匹配的插接块，所述高压储氢瓶9通过插接块插接在插槽中，所述插槽的开口端设置有螺纹孔，并在所述螺纹孔中旋紧配合有限位螺钉。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种氢锂混合电路控制系统，其特征在于，包括氢燃料电池(1)、锂电池组(2)、二极管组(3)、电压传感器组(4)和变压器组(5)；所述氢燃料电池(1)依次与变压器Ⅰ(51)、二极管Ⅰ(31)、电压传感器Ⅰ(41)和电机驱动系统(6)串联；所述锂电池组(2)依次与二极管Ⅱ(32)和第一控制开关(7)连接，所述第一控制开关(7)的另一端连接在所述二极管Ⅰ(31)与所述电压传感器Ⅰ(41)之间；所述氢燃料电池(1)与锂电池组(2)之间依次连接有变压器Ⅱ(52)、二极管Ⅲ(33)、第二控制开关(8)和电压传感器Ⅱ(42)。
2.如权利要求1所述的氢锂混合电路控制系统，其特征在于，所述二极管组(3)包括所述二极管Ⅰ(31)、二极管Ⅱ(32)和二极管Ⅲ(33)；所述电压传感器组(4)包括电压传感器Ⅰ(41)和电压传感器Ⅱ(42)；所述变压器组(5)包括变压器Ⅰ(51)和变压器Ⅱ(52)。
3.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1～2任一项所述的氢锂混合电路控制系统。
4.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，包括机身、起落架、机臂以及所述电机驱动系统(6)；所述电机驱动系统(6)包括设置在机臂另一端上的驱动电机和螺旋桨；所述驱动电机设置在机臂的内部并通过传动端与所述螺旋桨相连接。
5.如权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述机身的底部贯穿设置有排水孔，所述排水孔通过导管与所述氢燃料电池(1)的排水端相连接。
6.如权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述起落架在所述机身的底部对称设置有两个，两个所述起落架之间可拆卸的设置有高压储氢瓶(9)，所述高压储氢瓶(9)通过电子控制泄压阀和导管与所述氢燃料电池相连接。
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