[發(fā)明專利]一種用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610527680.1
• 申請(qǐng)日: 2016-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN107585316A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡曉晶;朱俊娥;賴平化
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京晟澤科技有限公司
• 主分類號(hào): B64D27/24
• 分類號(hào): B64D27/24;B64D41/00;H01M8/04089
• 代理公司: 北京知舟專利事務(wù)所(普通合伙)11550
• 代理人: 郭韞

1.一種用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)包括太陽能電池模塊、燃料電池模塊、蓄電池模塊、單向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器、雙向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器和無人機(jī)能源監(jiān)控模塊；

所述太陽能電池模塊、燃料電池模塊分別與單向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器連接；

所述蓄電池模塊與雙向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器連接，雙向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器再與單向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器連接；

所述單向DC/DC電源轉(zhuǎn)換器與高空無人機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其它用電設(shè)備連接；

所述太陽能電池模塊、燃料電池模塊、蓄電池模塊分別與無人機(jī)能源監(jiān)控模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述燃料電池模塊包括燃料電池反應(yīng)堆、供氫系統(tǒng)和供氧系統(tǒng)；

所述燃料電池模塊根據(jù)無人機(jī)的飛行高度進(jìn)行設(shè)置：

當(dāng)飛行高度為2km－5km時(shí)，所述燃料電池反應(yīng)堆采用開放式風(fēng)冷燃料電池反應(yīng)電堆，所述供氫系統(tǒng)采用高壓儲(chǔ)氫罐作為氫源，若不能滿足加氫條件，則采用固態(tài)儲(chǔ)氫方式供氫；所述供氧系統(tǒng)采用空氣作為氧源；

當(dāng)飛行高度為5km－8km時(shí)，所述燃料電池反應(yīng)堆采用封閉式風(fēng)冷燃料電池反應(yīng)電堆，所述供氫系統(tǒng)采用高壓儲(chǔ)氫罐作為氫源，若不能滿足加氫條件，則采用固態(tài)儲(chǔ)氫方式供氫；所述供氧系統(tǒng)采用空氣作為氧源，空氣經(jīng)過濾器過濾，由風(fēng)機(jī)鼓入燃料電池反應(yīng)堆陰極；

當(dāng)飛行高度在8km以上時(shí)，所述燃料電池反應(yīng)堆采用封閉式氫氧燃料電池反應(yīng)堆，根據(jù)環(huán)境條件選擇液冷型燃料電池反應(yīng)堆或風(fēng)冷型燃料電池反應(yīng)堆，所述供氫系統(tǒng)采用高壓儲(chǔ)氫罐作為氫源，若不能滿足加氫條件，則采用固態(tài)儲(chǔ)氫方式供氫；所述供氧系統(tǒng)采用液氧罐作為氧源，液氧經(jīng)充分氣化和加熱，然后進(jìn)入燃料電池反應(yīng)堆陰極。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述封閉式液冷氫氧燃料電池反應(yīng)堆冷卻液采用去離子水或50％(V/V)的乙二醇水溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述無人機(jī)能源監(jiān)控模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、數(shù)據(jù)收集器和控制電路板；

所述電壓傳感器、電流傳感器分別與太陽能電池模塊、燃料電池模塊和蓄電池模塊相連，獲得三者的電壓數(shù)值、電流數(shù)值，并將三者的電壓數(shù)值、電流數(shù)值傳遞給所述數(shù)據(jù)收集器，所述數(shù)據(jù)收集器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后反饋給所述控制電路板，所述控制電路板控制調(diào)節(jié)三者的供電狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電流、電壓、轉(zhuǎn)速數(shù)值傳遞給所述數(shù)據(jù)收集器，所述其它用電設(shè)備將電壓、電流數(shù)值傳遞給數(shù)據(jù)收集器，無人機(jī)能源監(jiān)控模塊根據(jù)獲得的數(shù)值實(shí)時(shí)監(jiān)控驅(qū)動(dòng)電機(jī)和其它用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)送指令給控制電路板并按需分配兩者的用電量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：所述太陽能電池模塊用作白天主供電源，所述燃料電池模塊用作夜間主供電源，蓄電池模塊用作輔助電源，所述單向DC/DC轉(zhuǎn)換器、雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器用作電壓調(diào)節(jié)裝置，所述無人機(jī)能源監(jiān)控模塊用作設(shè)備用電監(jiān)控及分配。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的用于高空無人機(jī)的新能源混合供電系統(tǒng)，其特征在于：當(dāng)太陽能電池模塊提供電量不足時(shí)，無人機(jī)能源監(jiān)控模塊啟動(dòng)燃料電池模塊補(bǔ)充剩余電量，以滿足無人機(jī)用電需求；

當(dāng)太陽能電池模塊發(fā)電量較高時(shí)，無人機(jī)能源監(jiān)控模塊控制太陽能電池模塊將多余電量通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器為所述蓄電池模塊充電；

當(dāng)太陽能電池模塊和燃料電池模塊的電壓傳感器、電流傳感器的顯示數(shù)值均較低時(shí)，無人機(jī)能源監(jiān)控模塊啟動(dòng)蓄電池模塊供電，并進(jìn)入應(yīng)急狀態(tài)。