一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统的制作方法

1.本发明涉及无人机氢燃料电池技术领域，具体是一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统。


背景技术：

2.随着无人机发展迅猛，不论是民用、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、物力、财力和时间成本，还可以在关键场合起到不可替代的作用。以燃料电池为动力系统的无人机兼具内燃机无人机和电池无人机的优点，并彻底克服了两者的缺点，无人机用氢燃料电池发电系统的通用要求、技术要求、试验方法以及标志、包装和运输要求。该标准适用于以压缩氢气为燃料，为空载质量不超过116kg且最大起飞质量不超过150kg的无人机提供动力和非动力用电的燃料电池发电系统。
3.中国专利号cn202110716157.4提供一种工业级垂直起降固定翼无人机用氢燃料电池系统，包括无人机的机身、氢气瓶和氢燃料电池，所述机身的外部安装有固定环，固定环的外部设有多块弧形板，弧形板的外侧面上均安装有壳体，氢气瓶一部分放入第一槽体中，氢燃料电池一部分放入第二槽体中，第一槽体和第二槽体的内壁面上均设有多个插槽，氢气瓶和氢燃料电池的外壁面均安装有插块，固定环的外部设有固定杆，固定杆的两端均插入通道中，并均穿过插孔设置。本发明结构简单，通过固定杆实现氢气瓶和氢燃料电池的同步固定，并且在氢燃料电池或者氢气瓶其中一个与外界物体发生刮擦后，通过固定杆的连接能使两者同步的沿着环形槽转动，通过位移的方式抵消撞击力度。
4.现有的无人机氢燃料电池的热失控预测，不能实时对无人机氢燃料电池多种数据进行监测，当数据发生异常时不能相对较好的提前预测无人机氢燃料电池是否存在发生热失控，当无人机氢燃料电池出现异常时不具有断开对无人机供电功能，导致不能对无人机氢燃料电池起到保护作用，同时使用无人机氢燃料电池的安全性相对较差，在无人机氢燃料电池本体不能正常使用时，不具有对无人机临时供电功能，使得在飞行状态时直接断电，导致无人机不能持续供电返航的缺点，因此亟需研发一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统，以解决上述背景技术中提出的不能实时对无人机氢燃料电池多种数据进行监测，不能相对较好的提前预测无人机氢燃料电池是否存在发生热失控，不具有断开对无人机供电功能，导致不能对无人机氢燃料电池起到保护作用，不具有对无人机临时供电功能的问题。
6.本发明的技术方案是：一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统，包括电池壳，所述电池壳的顶部通过螺栓安装有储气壳，所述电池壳的内部开有电池仓一和电池仓二，所述电池仓一的内部安装有氢燃料电池本体，所述电池仓一的内部安装有压力传感器和烟雾传感器，所述氢燃料电池本体的顶部设置有温度传感器，所述电池仓一的内部通过螺栓安
装有电路板，所述电路板的底部焊接有主控芯片、电阻采集芯片、定位芯片和无线通信芯片，所述氢燃料电池本体的正面设置有电压采集模块，所述氢燃料电池本体的正面设置有继电器，所述电池仓二的内部设置有备用锂电池，所述储气壳的内部设置有储气罐，所述储气罐的一侧设置有气压检测传感器，所述储气壳的内部安装有氢气传感器。
7.进一步地，所述电池壳的正面通过螺栓安装有面板一，所述面板一的正面嵌入安装有操控面板，所述面板一的正面嵌入安装有数码管和蜂鸣器。
8.进一步地，所述储气壳的正面设置有阀门，所述阀门的一端连接有导气管，所述氢燃料电池本体的正面设置有连接座，所述导气管连接在连接座的一端，所述储气壳的正面设置有单向进气阀。
9.进一步地，所述储气壳的两侧均固定有固定板，所述固定板的顶部开有固定孔，所述电池壳两侧均焊接有安装块，所述安装块的顶部开有安装孔。
10.进一步地，所述电池壳和储气壳的内壁均固定有限位柱，所述限位柱的一端固定有缓冲垫。
11.进一步地，所述氢燃料电池本体的两侧均设置有散热片，所述电池壳的背面通过螺栓安装有散热机构，所述散热机构的内部安装有散热扇，所述散热机构的内部固定有防护网。
12.进一步地，所述电池壳的正面通过螺栓安装有面板二，所述电池壳的两侧均设置有透气栅，所述透气栅的内部固定有防尘网，所述面板二和面板一的正面安装有接线座。
13.进一步地，所述压力传感器、烟雾传感器和温度传感器的输出端均通过导电线与主控芯片的输入端形成电性连接，所述氢气传感器和气压检测传感器的输出端均通过导电线与主控芯片的输入端形成电性连接。
14.进一步地，所述操控面板的输出端通过导电线与主控芯片的输入端形成电性连接，所述电阻采集芯片和电压采集模块的输出端通过导电线与主控芯片的输入端形成电性连接，所述主控芯片的输出端和输入端均通过导电线分别与无线通信芯片的输入端形成电性连接，所述主控芯片的输出端和输入端均通过导电线分别与定位芯片的输入端形成电性连接。
15.进一步地，所述主控芯片的输出端通过导电线与继电器的输入端形成电性连接，所述主控芯片的输出端通过导电线与散热扇的输入端形成电性连接，所述主控芯片的输出端通过导电线与数码管的输入端形成电性连接，所述主控芯片的输出端通过导电线与蜂鸣器的输入端形成电性连接。
16.本发明通过改进在此提供一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
17.(1)采用的多种传感器和继电器，采用的压力传感器、烟雾传感器、温度传感器、电阻采集芯片和电压采集模块能分别对氢燃料电池本体受到挤压、是否存在烟雾、温度、是否短路和电压数值进行实时监控，采用多种传感器能实时对无人机氢燃料电池进行监测，当数据发生异常时能提前预测无人机氢燃料电池是否存在发生热失控，当无人机氢燃料电池出现异常时采用继电器断开对无人机供电，不仅能对无人机氢燃料电池起到保护作用，同时提高使用无人机氢燃料电池的安全性。
18.(2)通过设置的备用锂电池、氢气传感器和气压检测传感器，采用备用锂电池能在
无人机氢燃料电池本体不能正常使用时临时对无人机进行供电，满足在飞行状态时稳定供电返航，能对无人机起到保护作用，氢气传感器用于对氢气罐是否漏气进行监测，气压检测传感器能对氢气罐内的压强进行检测，提高使用氢气罐的安全性。
19.(3)通过设置的透气栅、散热片和散热扇，透气栅能使电池壳内的空气流通，从而减低电池壳内的无人机氢燃料电池本体的温度，散热片能增加无人机氢燃料电池本体散热的面积，提高无人机氢燃料电池本体散热的效率，散热扇能加快电池壳内的空气流通速度，从而进一步提高无人机氢燃料电池散热的效率。
20.(4)通过设置的操控面板、数码管、蜂鸣器、限位柱和缓冲垫，操控面板便于使用者操控调节无人机氢燃料电池的输出值，数码管便于显示无人机氢燃料电池的工作状态，蜂鸣器便于及时提醒使用者无人机氢燃料电池出现故障，限位柱能对无人机氢燃料电池本体起到限位作用，缓冲垫能对无人机氢燃料电池受到撞击时起到缓冲作用。
附图说明
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
22.图1是本发明的整体立体结构示意图；
23.图2是本发明的局部放大立体结构示意图；
24.图3是本发明的电池壳内部结构示意图；
25.图4是本发明的储气壳内部结构示意图；
26.图5是本发明的背面结构示意图；
27.图6是本发明的主控芯片连接示意图。
28.附图标记说明：
29.1电池壳、2储气壳、3散热机构、4面板一、5操控面板、6数码管、7蜂鸣器、8接线座、9阀门、10导气管、11连接座、12单向进气阀、13面板二、14透气栅、15防尘网、16固定板、17固定孔、18安装块、19安装孔、20电池仓一、21电池仓二、22氢燃料电池本体、23压力传感器、24烟雾传感器、25温度传感器、26电路板、27主控芯片、28电阻采集芯片、29定位芯片、30无线通信芯片、31电压采集模块、32继电器、33限位柱、34缓冲垫、35散热片、36备用锂电池、37氢气传感器、38气压检测传感器、39散热扇、40防护网、41氢气罐。
具体实施方式
30.下面将结合附图1至图6对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明通过改进在此提供一种无人机氢燃料电池的热失控预测系统，如图1-图6所示，包括电池壳1，电池壳1的顶部通过螺栓安装有储气壳2，电池壳1的内部开有电池仓一20和电池仓二21，电池仓一20的内部安装有氢燃料电池本体22，电池仓一20的内部安装有压力传感器23和烟雾传感器24，氢燃料电池本体22的顶部设置有温度传感器25，采用的压力传感器23、烟雾传感器24、温度传感器25、电阻采集芯片28和电压采集模块31能分别对氢燃料电池本体22受到挤压、是否存在烟雾、温度、是否短路和电压数值进行实时监控，采用
多种传感器能实时对无人机氢燃料电池进行监测，当数据发生异常时能提前预测无人机氢燃料电池是否存在发生热失控，电池仓一20的内部通过螺栓安装有电路板26，电路板26的底部焊接有主控芯片27、电阻采集芯片28、定位芯片29和无线通信芯片30，氢燃料电池本体22的正面设置有电压采集模块31，氢燃料电池本体22的正面设置有继电器32，当无人机氢燃料电池出现异常时采用继电器32断开对无人机供电，不仅能对无人机氢燃料电池起到保护作用，同时提高使用无人机氢燃料电池的安全性，电池仓二21的内部设置有备用锂电池36，采用备用锂电池36能在无人机氢燃料电池本体22不能正常使用时临时对无人机进行供电，满足在飞行状态时稳定供电返航，能对无人机起到保护作用，储气壳2的内部设置有氢气罐41，氢气罐41的一侧设置有气压检测传感器38，气压检测传感器38能对氢气罐41内的压强进行检测，提高使用氢气罐41的安全性，储气壳2的内部安装有氢气传感器37，氢气传感器37用于对氢气罐41是否漏气进行监测。
32.进一步地，电池壳1的正面通过螺栓安装有面板一4，面板一4的正面嵌入安装有操控面板5，操控面板5便于使用者操控调节无人机氢燃料电池的输出值，面板一4的正面嵌入安装有数码管6和蜂鸣器7，数码管6便于显示无人机氢燃料电池的工作状态，蜂鸣器7便于及时提醒使用者无人机氢燃料电池出现故障；储气壳2的正面设置有阀门9，阀门9的一端连接有导气管10，氢燃料电池本体22的正面设置有连接座11，导气管10连接在连接座11的一端，储气壳2的正面设置有单向进气阀12。
33.进一步地，储气壳2的两侧均固定有固定板16，固定板16的顶部开有固定孔17，电池壳1两侧均焊接有安装块18，安装块18的顶部开有安装孔19；电池壳1和储气壳2的内壁均固定有限位柱33，限位柱33能对无人机氢燃料电池本体22起到限位作用，限位柱33的一端固定有缓冲垫34，缓冲垫34能对无人机氢燃料电池受到撞击时起到缓冲作用。
34.进一步地，氢燃料电池本体22的两侧均设置有散热片35，散热片35能增加无人机氢燃料电池本体22散热的面积，提高无人机氢燃料电池本体22散热的效率，电池壳1的背面通过螺栓安装有散热机构3，散热机构3的内部安装有散热扇39，散热扇39能加快电池壳1内的空气流通速度，从而进一步提高无人机氢燃料电池散热的效率，散热机构3的内部固定有防护网40；电池壳1的正面通过螺栓安装有面板二13，电池壳1的两侧均设置有透气栅14，透气栅14能使电池壳1内的空气流通，从而减低电池壳1内的无人机氢燃料电池本体22的温度，透气栅14的内部固定有防尘网15，面板二13和面板一4的正面安装有接线座8。
35.进一步地，压力传感器23、烟雾传感器24和温度传感器25的输出端均通过导电线与主控芯片27的输入端形成电性连接，氢气传感器37和气压检测传感器38的输出端均通过导电线与主控芯片27的输入端形成电性连接；操控面板5的输出端通过导电线与主控芯片27的输入端形成电性连接，电阻采集芯片28和电压采集模块31的输出端通过导电线与主控芯片27的输入端形成电性连接，主控芯片27的输出端和输入端均通过导电线分别与无线通信芯片30的输入端形成电性连接，主控芯片27的输出端和输入端均通过导电线分别与定位芯片29的输入端形成电性连接；主控芯片27的输出端通过导电线与继电器32的输入端形成电性连接，主控芯片27的输出端通过导电线与散热扇39的输入端形成电性连接，主控芯片27的输出端通过导电线与数码管6的输入端形成电性连接，主控芯片27的输出端通过导电线与蜂鸣器7的输入端形成电性连接。
36.工作原理：将氢燃料电池本体22安装到电池仓一20内，将备用锂电池36安装到电
池仓二21内，采用备用锂电池36能在无人机氢燃料电池本体22不能正常使用时临时对无人机进行供电，满足在飞行状态时稳定供电返航，能对无人机起到保护作用，电池仓内部的限位柱33能对无人机氢燃料电池本体22和备用锂电池36起到限位作用，缓冲垫34能对无人机氢燃料电池受到撞击时起到缓冲作用，将储气壳2安装到电池壳1的顶部，将电池壳1通过螺栓固定安装到无人机上，无人机氢燃料电池本体22的电池仓一20设置多种传感器，采用的压力传感器23、烟雾传感器24、温度传感器25、电阻采集芯片28和电压采集模块31能分别对氢燃料电池本体22受到挤压、是否存在烟雾、温度、是否短路和电压数值进行实时监控，采用多种传感器能实时对无人机氢燃料电池进行监测，当数据发生异常时能提前预测无人机氢燃料电池是否存在发生热失控，当无人机氢燃料电池出现异常时采用继电器32断开对无人机供电，不仅能对无人机氢燃料电池起到保护作用，同时提高使用无人机氢燃料电池的安全性，设置的氢气传感器37用于对氢气罐41是否漏气进行监测，气压检测传感器38能对氢气罐41内的压强进行检测，提高使用氢气罐41的安全性，采用的透气栅14能使电池壳1内的空气流通，从而减低电池壳1内的无人机氢燃料电池本体22的温度，设置的散热片35能增加无人机氢燃料电池本体22散热的面积，提高无人机氢燃料电池本体22散热的效率，散热扇39能加快电池壳1内的空气流通速度，从而进一步提高无人机氢燃料电池散热的效率。
37.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。