无人机的氢燃料电池发电系统以及无人机的制作方法

1.本实用新型涉燃料电池技术领域，尤其涉及一种无人机的氢燃料电池发电系统以及无人机。


背景技术：

2.随着无人机的发展，民用、警用还是军用无人机的重要性日渐明显。无人机的使用不仅可以节约大量的人力、财力以及时间成本，在特定的关键场合也能起到不可替代的作用。以燃料电池作为动力系统的无人机，同时兼具内燃机无人机以及电池无人机的优点。
3.然而，现有技术中氢燃料电池系统通常采用高压电源以及dc-dc(direct current-direct current，电压转换器)等配置，造成无人机的配载过重。例如，dc-dc转换器的存在，增长了布局空间的面积，增加了系统重量和体积。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中氢燃料电池系统的集成度低、布局空间大以及重量沉的缺陷，提供一种无人机的氢燃料电池发电系统以及无人机。
5.本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.第一方面，本实用新型提供一种无人机的氢燃料电池发电系统，所述氢燃料电池发电系统包括：氢燃料电池系统、供氧系统以及供氢系统；
7.所述供氧系统、所述供氢系统分别与所述氢燃料电池系统通过管道连接；
8.所述供氧系统包括鼓风机，利用所述鼓风机将空气输送至所述氢燃料电池系统；
9.所述供氢系统用于将氢气源输送至所述氢燃料电池系统。
10.较佳地，所述供氧系统还包括空气过滤器、空压机、中冷器、第一节气门以及第二节气门；
11.所述鼓风机一端与所述第一节气门通过管道连接；
12.所述空压机一端与所述第二节气门的一端通过管道连接，所述空压机的另一端与所述中冷器的一端通过管道连接，所述中冷器的另一端与增湿器通过管道连接；
13.所述空气过滤器的一端与所述鼓风机的另一端以及所述第二节气门的另一端通过管道连接。
14.较佳地，所述供氢系统包括换热器。
15.较佳地，所述氢燃料电池系统包括氢燃料电池电堆以及冷却系统，所述氢燃料电池电堆与所述冷却系统通过管道连接。
16.较佳地，所述冷却系统包括第一散热器、第二散热器、水过滤器、去离子仪、补水箱、第一水泵以及第二水泵；
17.所述第一水泵的一端与所述第一散热器的一端通过管道连接，所述第一水泵的另一端与所述补水箱通过管道连接，所述第一散热器的另一端与所述水过滤器的一端通过管道连接；
18.所述第二水泵的一端与所述第二散热器的一端通过管道连接，所述第二水泵的另一端以及所述第二散热器的另一端与所述空压机通过管道连接；
19.所述去离子仪的一端与所述补水箱通过管道连接，所述去离子仪的另一端与所述第一散热器通过管道连接。
20.较佳地，所述冷却系统还包括温控阀，所述温控阀的一端与所述水过滤器的另一端通过管道连接，所述温控阀的另一端与所述氢燃料电池电堆通过管道连接。
21.较佳地，所述第一水泵以及所述第二水泵为低压水泵。
22.较佳地，所述冷却系统还包括第一传感器，所述第一传感器包括温度传感器以及压力传感器中的至少一种。
23.较佳地，所述供氧系统还包括第二传感器，所述第二传感器包括温度传感器、压力传感器以及湿度传感器中的至少一种。
24.第二方面，本实用新型还提供一种无人机，所述无人机安装有如第一方面所述的无人机的氢燃料电池发电系统。
25.本实用新型的积极进步效果在于：提供一种无人机的氢燃料电池发电系统，该氢燃料电池发电系统包括：氢燃料电池系统、供氧系统以及供氢系统；供氧系统包括鼓风机，利用鼓风机将空气输送至氢燃料电池系统；供氢系统用于将氢气源输送至氢燃料电池系统。本实用新型利用鼓风机启动装置来代替传统的高压电源启动装置，集成度高、布局空间小以及重量轻，提高了燃料电池无人机地续航时间。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例1的无人机的氢燃料电池发电系统的第一模块示意图。
27.图2为本实用新型实施例1的无人机的氢燃料电池发电系统的第二模块示意图。
28.图3为本实用新型实施例2的无人机的模块示意图。
具体实施方式
29.下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
30.实施例1
31.本实用新型中，如图1所示，提供一种无人机的氢燃料电池发电系统100，该氢燃料电池发电系统100包括：氢燃料电池系统103、供氧系统102以及供氢系统101。
32.供氧系统102、供氢系统101分别与氢燃料电池系统103通过管道连接；
33.供氧系统102包括鼓风机1，利用鼓风机1将空气输送至氢燃料电池系统103；
34.供氢系统101用于将氢气源输送至氢燃料电池系统103。
35.其中，氢燃料电池系统103包括氢燃料电池电堆以及冷却系统，氢燃料电池电堆与冷却系统通过管道连接。
36.在具体实施时，氢燃料电池电堆启动，供氢系统101的阀门打开，供氧系统102中的鼓风机1启动，氢气和氧气进入氢燃料电池系统103后，在氢燃料电池电堆里面进行反应，整个无人机的氢燃料电池发电系统100开始正常运行。氢气和氧气在氢燃料电池系统103反应后生成水、电以及热量，反应产生的热量由散热器散热，产生的电通过升压后与无人机的电
压匹配，直接给无人机上的电器部件供电，或者也可以给动力电池进行充电。
37.本实施例中，如图2所示，较之图1，提供更为详细的发电系统模块示意图。
38.供氧系统102还包括空气过滤器2、空压机3、中冷器4、第一节气门5以及第二节气门6；
39.鼓风机1一端与第一节气门5通过管道连接；
40.空压机3一端与第二节气门6的一端通过管道连接，空压机3的另一端与中冷器4的一端通过管道连接，中冷器4的另一端与增湿器通过管道连接；
41.空气过滤器2的一端与鼓风机1的另一端以及第二节气门6的另一端通过管道连接。
42.在具体实施时，外部空气通过供氧系统102对应的管道进入空气过滤器2后，净化提炼出符合预设正常燃料电池指标的氧气，再经过空压机3、中冷器4以及增湿器等设备进入氢燃料电池系统103，通过鼓风机1方式启动供氧系统102的运行，减轻了供氧系统102的重量以及体积，进一步减轻了无人机的氢燃料电池发电系统100的重量，提高了燃料电池无人机的续航时间。
43.较佳地，供氢系统101包括换热器7。
44.本实施例中，氢气存储可以在供氢系统101的储氢罐中，经过减压装置，进入换热器7，换热器7的存在提高了供氢系统101的管道中氢气的温度，从而促进了进入氢燃料电池系统103中氢气与氧气的反应速度。
45.较佳地，冷却系统包括第一散热器8、第二散热器9、水过滤器10、去离子仪11、补水箱12、第一水泵13以及第二水泵14；
46.第一水泵13的一端与第一散热器8的一端通过管道连接，第一水泵13的另一端与补水箱12通过管道连接，第一散热器8的另一端与水过滤器10的一端通过管道连接；
47.第二水泵14的一端与第二散热器9的一端通过管道连接，第二水泵14的另一端以及第二散热器9的另一端与空压机3通过管道连接；
48.去离子仪11的一端与补水箱12通过管道连接，去离子仪11的另一端与第一散热器8通过管道连接。
49.在具体实施时，冷却系统中集成了水泵、加热器、换热器、控阀以及各类传感器，从而相互配合使得补水箱12补入无人机的氢燃料电池发电系统100的液体的温度控制在正常范围，从而保证发电系统的正常运转。
50.较佳地，冷却系统还包括温控阀15，温控阀15的一端与水过滤器10的另一端通过管道连接，温控阀15的另一端与氢燃料电池电堆通过管道连接。
51.本实施例中，该温控阀15用于调节冷却系统所在的管道的温度，平衡水压，以保证进入氢燃料电池系统103的水压大小在预设的正常范围内，防止压力过大或者压力过小带来的不良影响。
52.较佳地，第一水泵13以及第二水泵14为低压水泵。
53.本实施例中，第一水泵13以及第二水泵14为高压水泵的低压版，换言之，为350v的水泵，或者电压范围为320-420v的水泵。需要说明的是，无人机的燃料电池可以采用250-550v的水泵，当氢燃料电池电堆提供的电压达到250v时，第一水泵13以及第二水泵14可以启动。
54.较佳地，冷却系统还包括第一传感器，第一传感器包括温度传感器以及压力传感器中的至少一种。
55.本实施例中，冷却系统可以设置多个温度传感器以及多个压力传感器，探测冷却系统对应的管道，在不同位置处的压力值以及温度值。需要说明的是，温度传感器以及压力传感器的数量、规格以及安装位置不作具体限制。
56.较佳地，供氧系统102还包括第二传感器，第二传感器包括温度传感器、压力传感器以及湿度传感器中的至少一种。
57.本实施例中，供氧系统102可以设置一个或者多个温度传感器、一个或者多个压力传感器以及多个湿度传感器，例如，在空气过滤器2的一端可以安装一个压力传感器，用于对供氧系统102对应的管道的入口处的压力值进行监测，防止意外发生。例如，可以在中冷器4的一端可以安装一个或者多个温度传感器，用于对中冷器4出口处的管道的温度进行监测，保证管道的温度处于正常范围。例如，可以在供氧系统102与氢燃料电池系统103的管道连接处设置一个或者多个湿度传感器，用于监测进入氢燃料电池系统的空气湿度。需要说明的是，温度传感器、压力传感器以及压力传感器的数量、规格以及安装位置不作具体限制。
58.本实施例提供一种无人机的氢燃料电池发电系统，该氢燃料电池发电系统包括：氢燃料电池系统、供氧系统以及供氢系统；供氧系统包括鼓风机，利用鼓风机将空气输送至氢燃料电池系统；供氢系统用于将氢气源输送至氢燃料电池系统。本实用新型利用鼓风机启动装置来代替传统的高压电源启动装置，集成度高、布局空间小并且以及重量轻，提高了燃料电池无人机地续航时间。
59.实施例2
60.本实用新型中，还提供一种无人机200，如图3所示，该无人机的包括如实施例1中的氢燃料电池发电系统100。
61.本实施例中，该无人机200可以为无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器以及无人伞翼机等。该无人机200可以安装一个氢燃料电池发电系统100，也可以安装多个氢燃料电池发电系统100，当其中某个氢燃料电池发电系统100发生故障的时候，可以更换其他的氢燃料电池发电系统100作为备用。需要说明的是，每次可以只启动一个氢燃料电池发电系统100进行工作。
62.安装有氢燃料电池发电系统100的无人机将会有更多的飞行时间，在多旋翼无人机中，常规电池可以持续20分钟，但是基于氢燃料电池发电系统100制成的燃料电池可以持续90分钟或者更长时间。在固定翼无人机中，常规电池可以运行4小时，但是基于氢燃料电池发电系统100制成的燃料电池可以持续12-15小时。
63.本实施例中，提供一种安装有氢燃料电池发电系统的无人机，可有效的解决大型氢燃料电池无人机因配载重量过重而造成的能源消耗问题，优化了布局空间的同时提高了续航里程。
64.虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。