基于氢燃料电池的无人机电源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于氢燃料电池的无人机电源系统，包括安装在无人机内的电堆，电堆分别连接氢气生成装置和能量管理系统；电堆和能量管理系统间连接电池控制系统；电堆通过能量管理系统连接负载。本系统航时较长，可达4小时；其次本系统的动力可靠，动态响应较快，有效解决了传统氢燃料电池中动态响应较慢，机动性较差的问题；最后，本系统安全可靠，无氢气爆炸现象，性价比较高。性价比较高。性价比较高。

【技术实现步骤摘要】
基于氢燃料电池的无人机电源系统


[0001]本技术属于无人机供电设备
，涉及一种基于氢燃料电池的无人机电源系统。

技术介绍

[0002]随着能源科技的发展，氢燃料电池技术逐渐成熟，相比其他常用电池，具有以下优点：高能量转化效率，最高可达60％；能量/质量密度比是常规锂电池3倍左右；低辐射、低排放；运行噪声低；水、热量可在一定条件下形成闭环循环系统；储能快速补充，更换方便；高可靠性，易于模块化。
[0003]而采用氢化镁/硼氢化钠储氢方式的燃料电池，相比采用高压储氢、液氢具备如下特点：氢化镁储存简单；储氢量更大；能量/体积比更大；氢化镁在室温下即可反应。
[0004]目前，无人机常用电池动力系统为锂电池、燃油系统或氢燃料电池。采用锂电池，常规无人机只能飞行1小时左右，且挂载能力较差。采用燃油系统供电，只能在大型无人机使用，而对于中小型无人机，因挂载能力的问题，无法挂载使用。采用氢燃料电池供电，体积较大，破坏无人机气动外形，且氢气极易造成泄漏，严重的将会造成人员伤害，同时动态响应较慢，机动性较差。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种基于氢燃料电池的无人机电源系统，解决了现有技术中存在的飞行时长短，快速动态响应的问题。
[0006]本技术所采用的技术方案是，基于氢燃料电池的无人机电源系统，包括安装在无人机内的电堆，电堆分别连接氢气生成装置和能量管理系统；电堆和能量管理系统间连接电池控制系统；电堆通过能量管理系统连接负载。
[0007]氢气生成装置包括水箱，水箱通过管路连通水泵，水泵的排水端连接加热器后连通至反应腔；反应腔反应后的氢气通过管路连通至电堆。
[0008]氢气生成装置还带有排气管路，排气管路上安装有排气阀，电堆反应后的氢气通过排气管路，经排气阀排出。
[0009]能量管理系统包括能量管理器和锂电池；所述能量管理器一端连接电堆，另一端连接负载；锂电池一端连接能量管理器，另一端连接电池控制系统。
[0010]能量管理器和锂电池之间还带有锂电池充电器。
[0011]电池控制系统包括电池系统控制器和电堆节电压巡检；电池系统控制器分别连接电堆和锂电池；电堆节电压巡检一端连接电堆，另一端连接电池系统控制器。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]本系统航时较长，可达4小时；其次本系统的动力可靠，动态响应较快，有效解决了传统氢燃料电池中动态响应较慢，机动性较差的问题；最后，本系统安全可靠，无氢气爆炸现象，性价比较高。
附图说明
[0014]图1是本技术基于氢燃料电池的无人机电源系统的系统组成结构图；
[0015]图2是本技术基于氢燃料电池的无人机电源系统的原理功能框图；
[0016]图中，1.水箱，2.水泵，3.加热器，4.反应腔，5.电堆，6.负载，7.能量管理系统，8.电池系统控制器，9.电堆节电压巡检，10.氢气生成装置。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。
[0018]如图1
‑
2所示，基于氢燃料电池的无人机电源系统，包括安装在无人机内的电堆5，所述电堆5分别连接氢气生成装置10和能量管理系统7；所述电堆5和能量管理系统7间连接电池控制系统；所述电堆5通过能量管理系统7连接负载6。
[0019]氢气生成装置10包括水箱1，水箱1通过管路连通水泵2，水泵2的排水端连接加热器3后连通至反应腔4；反应腔4反应后的氢气通过管路连通至电堆5。
[0020]氢气生成装置10还带有排气管路，排气管路上安装有排气阀，电堆5反应后的氢气通过排气管路，经排气阀排出。
[0021]能量管理系统7包括能量管理器和锂电池；所述能量管理器一端连接电堆5，另一端连接负载6；所述锂电池一端连接能量管理器，另一端连接电池控制系统，能量管理器和锂电池之间还带有锂电池充电器。
[0022]电池控制系统包括电池系统控制器8和电堆节电压巡检9；所述电池系统控制器8分别连接电堆5和锂电池；电堆节电压巡检9一端连接电堆5，另一端连接电池系统控制器8。
[0023]本申请中基于氢燃料电池的无人机电源系统，其输出功率：500W～4800W；峰值功率：4800W；输出电压：24V
±
0.5V；额定功率运行时间：≥4h；电堆启动后稳定输出时间：≤5min；能量密度：≥350Wh/Kg；动态响应时间：≤20s。
[0024]本系统航时较长，可达4小时；其次本系统的动力可靠，动态响应较快，有效解决了传统氢燃料电池中动态响应较慢，机动性较差的问题；最后，本系统安全可靠，无氢气爆炸现象，性价比较高。
[0025]本系统原理为：
[0026]无人机需供电时，通过氢气生成装置10产生氢气输送至电堆5，同时引入空气进行反应，产生的电能通过能量管理器输送至负载6，机无人机上需要电能的元器件；电池系统控制器8还可以控制锂电池通过能量管理器输送至负载6，通过增减锂电池或氢燃料电池的功率输出比例，实现功率输出、动态响应的动态调节。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于氢燃料电池的无人机电源系统，其特征在于，包括安装在无人机内的电堆(5)，所述电堆(5)分别连接氢气生成装置(10)和能量管理系统(7)；所述电堆(5)和能量管理系统(7)间连接电池控制系统；所述电堆(5)通过能量管理系统(7)连接负载(6)。2.根据权利要求1所述的基于氢燃料电池的无人机电源系统，其特征在于，所述氢气生成装置(10)包括水箱(1)，所述水箱(1)通过管路连通水泵(2)，水泵(2)的排水端连接加热器(3)后连通至反应腔(4)；所述反应腔(4)反应后的氢气通过管路连通至电堆(5)。3.根据权利要求2所述的基于氢燃料电池的无人机电源系统，其特征在于，所述氢气生成装置(10)还带有排气管路，排气管路上安装有排气阀，电堆(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成林，杨攀，郭宏选，
申请(专利权)人：西安羚控电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：