[發明專利]用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法

在審

• 申請號: 201810383612.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN110406431A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 李偉;左彬;曹雙林;李驍
• 申請（專利權）人: 武漢眾宇動力系統科技有限公司
• 主分類號: B60L58/40
• 分類號: B60L58/40;B64D27/24;H02J7/00
• 代理公司: 寧波理文知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33244
• 代理人: 尹飛宇;孟湘明

本發明提供了一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法,其中用于無人機的燃料電池供電系統包括至少一燃料電池電堆、一電調能饋吸收利用電路和一備用可充電電池，其中所述電調能饋吸收利用電路的輸入端被電連接于所述燃料電池堆的輸出端，所述能饋吸收利用電路的輸出端電連接于所述被備用可充電電池，所述能饋吸收利用電路用于電連接一電調，監控所述電調能饋，并且將所述電調能饋吸收存儲至所述備用可充電電池，從而降低系統電壓至安全范圍。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，尤其涉及一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法。

背景技術

無人機系統中，當電機停轉或者轉速突然減小時，在電機的電源端會產生較大的瞬態能量，電調可以通過恰當的算法將該能量回饋到電調的輸入端，即電調能饋。但是，如果不能及時的對該能饋進行處理，它就會疊加在系統電壓上，使系統電壓不斷升高，回饋能量越大，系統電壓就會被抬升的越高，這樣當電壓超過系統內該電源線上其他元器件的最大使用電壓時，就可能導致元器件的損壞，以致于系統的崩潰。

傳統無人機系統大都采用鋰電池供電，當能饋產生時，鋰電池可以及時的吸收這些能饋，不存在系統電壓抬升過高的情況，同時還能提高系統效率，這也是為什么現在無人機電調算法都在向高能饋效率方向發展的原因。

但是，對于燃料電池供電的無人機系統，由于系統電壓輸出端沒有與之直接相連的鋰電池，當能饋發生時，就需要通過一種辦法去消除能饋，最好是將該能饋存儲起來再給系統使用，在保證電源可靠性的同時也提高了系統效率。

在電調的電機控制算法中，不對能饋方面進行處理，使電機在停轉或者轉速突然減小時，電調的輸入端不產生能饋。

電調的能饋如果存儲起來，時間長了將會是不小的能量，對于無人機這種飛行時長受限于系統功率的系統而言將會是一個很好的補充。同時，隨著無人機技術的發展，電調帶能饋功能將是一種技術方向，并且能饋的效率還會進一步提高，不帶能饋的電調勢必會被市場所淘汰。

有些無人機用燃料電池供電系統，為了消除電調能饋，在系統輸出端接一風扇或者電阻等較大功率的負載90P，如圖1所示，這樣，當電機94P的電源端產生較大的瞬態能量，電調93P將能量回饋到電調93P的輸入端，即有能饋產生時，能饋會導致系統電壓升高，當系統電壓高于某一值(燃料電池電堆91P的電壓和備用鋰電池92P的電壓的較高者)時，該負載90P的電源由能饋提供，這樣就可將能饋消耗，拉低升高的系統電壓至安全值。

但是，上述方法由于無法判斷能饋什么時候產生，因此負載90P需要一直掛接在系統電壓上，只要系統運行，負載90P就要受電。同時，由于不知道每次能饋的大小，只能按預估的最大能饋來設計，這樣，就需要一個較大的負載90P，負載90P小了只能消除部分能饋，系統電壓還是會升高，但是負載90P大了一直在消耗功率，對系統效率不利。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法，通過能饋吸收利用電路，可實時的監控能饋，并吸收能饋至可充電電池，從而拉低系統電壓至安全值，保證系統電壓的可靠性和安全性，同時，將能饋存儲起來再利用，提高系統的效率。

本發明的另一目的在于提供一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法，能夠控制電調能饋對系統電壓、元器件以及整個系統的影響，提高了系統的可靠性和效率。

本發明的另一目的在于提供一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法，能夠通過對系統電壓的采樣、比較來判斷是否發生能饋。

本發明的另一目的在于提供一種用于無人機的燃料電池供電系統及其電調能饋吸收利用電路和電調能饋吸收利用方法，能夠通過對系統電流的采樣、比較來判斷是否發生能饋。