一种无人机供氢系统及方法与流程

本发明涉及无人机，更具体地说，涉及一种无人机供氢系统及方法。

背景技术：

1、氢燃料电池具有高能量密度、长续航时间、零排放等优点，使得氢燃料电池无人机在军事侦察、环境监测、物流配送等领域具有广阔的应用前景。同时，随着无人机技术的不断发展，市场对高效、环保的无人机需求也在不断增加，为氢燃料电池无人机的研发提供了巨大的市场空间。

2、在氢燃料电池无人机中，利用高压气瓶对氢气进行存储是常见的做法。为了确保燃料电池能够获得稳定的气压氢气供应，需要通过减压阀将高压气瓶内的氢气气压控制在安全且稳定的低压范围内，以满足燃料电池系统的需求；通过减压阀控制氢气气压，可以有效保护燃料电池系统不受过高或不稳定气压的影响，延长其使用寿命并提高安全性。

3、例如公开号为cn205837210u的专利文献提供一种无人机氢供应系统，该装置通过在高压气瓶出口设置组合阀，实现对高压氢气与气瓶以外的组件的导通，并将气瓶中的气体调整为低压，为燃料电池提供恒定气压的气体。

4、由于无人机的使用场景与环境不固定，而存储有氢气的高压气瓶属于易燃易爆物，在无人机因主动或被动处于高温环境中作业时，高压气瓶内的气压会逐渐上升，高压气瓶内的气压可能会大于设计的安全范围，造成安全隐患。上述技术方案提供的无人机氢供应系统，缺乏必要的保护措施，无法在高压气瓶内气压上升大于设计的安全范围时，主动采取措施，降低高压气瓶内的气压。

5、鉴于此，我们提出一种无人机供氢系统及方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种无人机供氢系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种无人机供氢系统，包括第一高压气瓶、第二高压气瓶、第一气压传感器、第二气压传感器、连通管、连通阀、供气管路、控制器、速度传感器；

4、所述第一高压气瓶设置在第二高压气瓶内部，所述第一高压气瓶内部气压大于第二高压气瓶内部气压，所述第一高压气瓶通过连通管与第二高压气瓶连通，所述第二高压气瓶固定安装在无人机机体上；

5、所述第一气压传感器用于监测第一高压气瓶内的气压，所述第二气压传感器用于监测第二高压气瓶内的气压；

6、所述连通阀安装在连通管上，用于控制连通管的导通；

7、所述供气管路一端与第一高压气瓶连通，另一端与无人机燃料电池连接；

8、所述控制器用于接收第一气压传感器、第二气压传感器的信号，并控制连通阀开启或关闭；

9、所述速度传感器用于获取无人机当前速度信息，所述速度传感器与控制器电连接。

10、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述供气管路上安装有截止阀、过滤器与减压阀。

11、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述减压阀采用pid算法控制。

12、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述连通管上安装有充气接口与单向阀。

13、一种无人机供氢方法，包括以下步骤：

14、s1、将第二高压气瓶内的氢气通过供气管路输送给无人机燃料电池，并持续获取第一高压气瓶与第二高压气瓶内部气压信息；

15、s2、在第一高压气瓶内部气压大于设定的第一泄压阈值时，控制连通阀开启；在第一高压气瓶内部气压小于等于设定的第一泄压阈值时，控制连通阀关闭；

16、s3、获取无人机当前的速度信息，根据无人机当前的速度信息确定第二泄压阈值；

17、s4、在第二高压气瓶内部气压大于第二泄压阈值时，控制泄压阀开启；在第二高压气瓶内部气压小于第二泄压阈值时，控制泄压阀关闭。

18、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，所述s1包括以下子步骤：

19、s101、在第二高压气瓶内部气压小于等于第一稳压阈值时，控制连通阀开启，将第一高压气瓶内的氢气充入第二高压气瓶内；

20、s102、在第二高压气瓶内部气压大于第二稳压阈值时，控制连通阀关闭。

21、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，在s3中，无人机的速度小于等于5m/s时，第二泄压阈值为87mpa；在无人机的速度大于5m/s时，第二泄压阈值为75mpa。

22、作为本申请文件技术方案的一种可选方案，在s4中，无人机的速度超过设定的巡航速度时，将泄压阀的开度下调至50%。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、1.本申请通过在第二高压气瓶内部设置第一高压气瓶，控制第一高压气瓶内的气压大于第二高压气瓶内部气压，在无人机处于高温环境中时，第一高压气瓶能够向第二高压气瓶充气，降低第一高压气瓶内部气压，此种泄压方式不会造成能源的浪费，也不会对无人机的正常飞行造成影响，并能够延长无人机在高温环境中的运行时长；此外，第二高压气瓶与第一高压气瓶之间的空腔，能够起到隔热的作用，降低第一高压气瓶与外部环境的换热速率。

25、2.本申请利用第二高压气瓶作为缓冲，对第一高压气瓶内的气体进行一次减压，并将第二高压气瓶内的气压控制在一个较小的范围内，降低供气管路输入的气压波动，有利于供气管路输出端气压的稳定。

26、3.本申请利用泄压阀对第二高压气瓶内部的气压进行控制，在外部环境温度上升，导致第二高压气瓶内部气压过高时，能够主动将气体向外排出，避免第二高压气瓶受损，造成安全隐患。

27、4.本申请通过采集无人机当前的速度，对泄压阀开启时的压力进行控制，能够在无人机飞行速度超过5m/s时，降低泄压阀开启时的压力，增加无人机高速飞行时的安全性，同时避免第二高压气瓶与高温空气之间因对流速度上升，造成换热效率增加，第二高压气瓶内气体压强迅速增大，导致泄压阀无法及时的排出第二高压气瓶内的高压气体，造成安全隐患。

28、5.本申请通过采集无人机当前的速度，对泄压阀的开度进行调节，在无人机的飞行速度超过设定的巡航速度时，降低泄压阀的开度，降低泄压策略对无人机正常飞行造成的干扰，以保持无人机飞行的稳定性和控制性。

技术特征：

1.一种无人机供氢系统，其特征在于：包括第一高压气瓶（1）、第二高压气瓶（2）、第一气压传感器（3）、第二气压传感器（4）、连通管（5）、连通阀（6）、供气管路（7）、控制器、速度传感器；

2.根据权利要求1所述的无人机供氢系统，其特征在于：所述供气管路（7）上安装有截止阀（9）、过滤器（10）与减压阀。

3.根据权利要求2所述的无人机供氢系统，其特征在于：所述减压阀采用pid算法控制。

4.根据权利要求1所述的无人机供氢系统，其特征在于：所述连通管（5）上安装有充气接口（13）与单向阀（14）。

5.一种无人机供氢方法，其特征在于：采用如权利要求1-4任一所述的一种无人机供氢系统，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的无人机供氢方法，其特征在于：所述s1包括以下子步骤：

7.根据权利要求5所述的无人机供氢方法，其特征在于：在s3中，无人机的速度小于等于5m/s时，第二泄压阈值为87mpa；在无人机的速度大于5m/s时，第二泄压阈值为75mpa。

8.根据权利要求5所述的无人机供氢方法，其特征在于：在s4中，无人机的速度超过设定的巡航速度时，将泄压阀的开度下调至50%。

技术总结本发明公开了一种无人机供氢系统及方法，属于无人机技术领域。一种无人机供氢系统，包括第一高压气瓶、第二高压气瓶、第一气压传感器、第二气压传感器、连通管、连通阀、供气管路、控制器；第一高压气瓶设置在第二高压气瓶内部，第一高压气瓶通过连通管与第二高压气瓶连通；第一气压传感器用于监测第一高压气瓶内的气压，第二气压传感器用于监测第二高压气瓶内的气压；连通阀安装在连通管上，用于控制连通管的导通；在无人机处于高温环境中时，第一高压气瓶能够向第二高压气瓶充气，降低第一高压气瓶内部气压，此种泄压方式不会造成能源的浪费，并能够延长无人机在高温环境中的运行时长。技术研发人员：呼江勇,张曼玉,陈文,王达受保护的技术使用者：蓝海星网装备科技（青岛）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27