一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块

1.本实用新型属于燃料电池飞行器技术领域，具体涉及一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块。


背景技术：

2.电动飞行器包括各种电动无人机、电动载人飞机等，电动飞行器飞行过程中，需要经过起飞、爬升、巡航、机动飞行、降落等不同飞行阶段。飞行器的不同飞行阶段之间的功率需求相差巨大，最大的功率需求是在起飞工况和降落工况，而在巡航工况下所需求的功率并不大。
3.众所周知，采用纯锂电池作为动力的飞行器，其续航里程较短，所以经济成本较高；而燃料电池具有输出特性软的特点，仅采用燃料电池为飞行器供电又难以满足无人机高频变化的功率需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，以解决目前纯锂电池或燃料电池单独为飞行器供电时利用率不高的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，所述管理模块包括氢气瓶、氢燃料电池、控制器、电源管理模块、用于供电的锂电池以及输出电机，氢气瓶与氢燃料电池通过供氧管路连接，氢燃料电池与控制器电连接，控制器与电源管理模块电连接，电源管理模块与锂电池连接，电源管理模块还与输出电机连接。
6.进一步地，所述电源管理模块包括稳压dc模块，所述稳压dc模块与氢燃料电池的输出端连接，稳压dc模块的输出端还与锂电池的输出端并联。
7.进一步地，所述电源管理模块还包括降压dc模块；所述降压dc模块的输出端与氢燃料电池的输入端连接。
8.进一步地，所述电源管理模块还包括可调电压dc模块；所述可调电压dc模块的输出端与锂电池的输入端连接。
9.本实用新型的有益效果在于：
10.本实用新型通过氢燃料电池和锂电池组成混合动力系统为无人机供电，通过电源管理模块对电源系统进行实时监控与能量流管理，电源管理模块需要使燃料电池为飞行器提供久航动力同时使锂电池为飞行器提供机动飞行时的大功率供电，需要在锂电池电量较低时通过燃料电池为锂电池进行补能，动态平衡燃料电池和锂电池功率输出，提高系统能量利用效率，发挥混合动力系统能量控制的核心作用。
11.本实用新型的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
12.为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
13.图1为本实用新型的电路连接示意图；
14.图2为电源管理模块的结构示意图。
15.附图中标记如下：氢气瓶1、供氢管路2、氢燃料电池3、控制器4、电源管理模块5、稳压dc模块51、降压dc模块52、可调电压dc模块53、锂电池6、输出电机7。
具体实施方式
16.如图1～2所示，本实用新型提供一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，所述管理模块包括氢气瓶1、氢燃料电池3、控制器4、电源管理模块5、用于供电的锂电池6以及输出电机7，氢气瓶1与氢燃料电池3通过供氧管路连接，氢燃料电池3与控制器4电连接，控制器4与电源管理模块5电连接，电源管理模块5与锂电池6连接，电源管理模块5还与输出电机7连接，氢燃料电池3内设有进气道。
17.在本方案中，启动氢燃料电池3后空气通过进气道进入氢燃料电池3的内部，同时氢气瓶1里的氢气通过供氢管路2也进入氢燃料电池3内部，空气与氢气结合后进行反应发电，产生的电能进入燃料电池控制器4，再由燃料电池控制器4进入电源管理模块5，锂电池6的输出端与电源管理模块5的输出端进行并联，最后通过并联总线给输出电机7供电，最终实现燃料电池航空器的飞行目的。
18.所述电源管理模块5包括，氢燃料电池3的输出端与稳压dc模块51连接，稳压dc模块51的输出端还与锂电池6的输出端并联；稳压dc模块51与并联点、锂电池6与并联点之间均设有二极管；所述电源管理模块5还包括降压dc模块52，所述降压dc模块52的输出端与氢燃料电池3的输入端连接，使得整个系统成为一个闭环，降压dc模块52采用隔离电源dc模块。
19.在本方案中，由于氢燃料电池3的性质导致了其输出电压会发生变化，输出端连接稳压dc模块51可以对氢燃料电池3的输出电压进行稳定，二极管可以达到进一步的保护效果；降压dc模块52设置为隔离电源dc模块消除了整个系统对氢燃料电池3的电磁干扰，避免出现纹波现象，使得整个系统更加稳定。
20.所述电源管理模块5还包括可调电压dc模块53；可调电压dc模块53的输出端接入锂电池6的输入端，可调电压dc模块53的输出电压高于锂电池6的电压且低于并联总线的输出电压；可调电压dc模块53的输出端与锂电池6之间也接入有二极管。
21.在本方案中，可调电压dc模块53可以给锂电池6充电，接入二极管可以起到消除环流和保护系统的效果。
22.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。


技术特征：
1.一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，其特征在于：所述管理模块包括氢气瓶、氢燃料电池、控制器、电源管理模块、用于供电的锂电池以及输出电机，氢气瓶与氢燃料电池通过供氧管路连接，氢燃料电池与控制器电连接，控制器与电源管理模块电连接，电源管理模块与锂电池连接，电源管理模块还与输出电机连接。2.根据权利要求1所述的一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，其特征在于：所述电源管理模块包括稳压dc模块，所述稳压dc模块与氢燃料电池的输出端连接，稳压dc模块的输出端还与锂电池的输出端并联。3.根据权利要求2所述的一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，其特征在于：所述电源管理模块还包括降压dc模块；所述降压dc模块的输出端与氢燃料电池的输入端连接。4.根据权利要求3所述的一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，其特征在于：所述电源管理模块还包括可调电压dc模块；所述可调电压dc模块的输出端与锂电池的输入端连接。

技术总结
本实用新型公开了一种用于燃料电池飞行器的新型电源管理模块，属于燃料电池飞行器技术领域，管理模块包括氢气瓶、氢燃料电池、控制器、电源管理模块、用于供电的锂电池以及输出电机，氢气瓶与氢燃料电池通过供氧管路连接，氢燃料电池与控制器电连接，控制器与电源管理模块电连接，电源管理模块与锂电池连接，电源管理模块还与输出电机连接，氢燃料电池内设有进气道。氢燃料电池启动后空气进入氢燃料电池内部，氢气瓶里的氢气通过也进入氢燃料电池内部，空气与氢气结合反应发电，产生的电能进入燃料电池控制器、电源管理模块，锂电池的输出端与电源管理模块的输出端进行并联，电能通过并联总线给输出电机供电，实现燃料电池航空器的飞行目的。的飞行目的。的飞行目的。


技术研发人员：沈轶岭 刘海东 胡练 田野
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学重庆研究院
技术研发日：2023.02.16
技术公布日：2023/4/20