一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)及控制方法，解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統(tǒng)中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統(tǒng)成本。燃料電池堆、無人機電機、備用鋰電池及用于為燃料電池堆提供散熱功能的風扇，燃料電池的電壓輸出端安裝有電壓檢測電路，燃料電池的電流輸出端安裝電流檢測電路；燃料電池堆為無人機電機、備用鋰電池及風扇提供所需電壓，管理模塊通過燃料電池堆供電，管理模塊設(shè)置5路控制；電壓、電路檢測電路用電壓及電流的信號采集。利用無人機的工作特性，通過控制電機轉(zhuǎn)速控制電堆的輸出功率，從而達到電堆活化的目的。
【專利說明】
一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機電池領(lǐng)域，尤其涉及一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了優(yōu)化燃料電池電堆的工作性能，燃料電池電堆在正常帶載工作前都需要對其進行活化，以提高其在正常工作時的性能(在規(guī)格要求內(nèi)輸出更高的功率)。目前的產(chǎn)品其實施方案基本為在燃料電池電堆的外部，為其輸出端直接加一阻性負載。使其在一定輸出功率的條件下工作一小段時間，從而達到活化燃料電池電堆的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中活化需要使用阻性負載的缺陷，利用無人機的工作特性，通過控制電機轉(zhuǎn)速控制電堆的輸出功率，從而達到電堆活化的目的，減少了無人機系統(tǒng)中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統(tǒng)成本。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)，包括燃料電池堆、無人機電機、備用鋰電池及用于為燃料電池堆提供散熱功能的風扇，其特征在于:燃料電池的電壓輸出端安裝有電壓檢測電路，燃料電池的電流輸出端安裝電流檢測電路；
[0005]燃料電池堆為無人機電機、備用鋰電池及風扇提供所需電壓，管理模塊通過燃料電池堆供電，管理模塊設(shè)置5路控制；
[0006]電壓、電路檢測電路用電壓及電流的信號采集，5路控制分別控制備用鋰電池、風扇及無人機電機，無人機電機為無人機提供所需機械能。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，電壓、電流檢測電路輸出端分別接開關(guān)1、開關(guān)2與開關(guān)3，開關(guān)I電流輸出端接DC/DC模塊I，開關(guān)2電流輸出端接DC/DC模塊2，開關(guān)3電流輸出端接DC/DC模塊3。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，DC/DC模塊1、DC/DC模塊2及DC/DC模塊3分別將燃料電池堆輸出電壓轉(zhuǎn)換為風扇、備用鋰電池及無人機電機所需電壓。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，5路控制中的控制1、控制4用于控制開關(guān)I及風扇，控制2控制開關(guān)2，控制3及控制5分別控制開關(guān)3及無人機電機。
[0010]通過上述的控制系統(tǒng)，取消了阻性負載的使用，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本，而且控制更加方便，其具體控制步驟如下:
[0011]步驟1、打開氫氣閥門，燃料電池電堆進入工作狀態(tài)；同時燃料電池電堆為管理模塊供電，管理模塊進入工作狀態(tài)，管理模塊實時檢測燃料電池電堆的輸出電壓和電流；
[0012]步驟2、管理模塊對風扇進行控制，管理模塊輸出控制I信號，打開開關(guān)I，DC/DC模塊I開始為風扇供電，同時管理模塊輸出控制信號4控制風扇保持全速工作狀態(tài)，風扇持續(xù)工作一段時間，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流，如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結(jié)束；
[0013]步驟3、管理模塊對鋰電池進行控制，在步驟2通過后，管理模塊輸出控制2信號，打開開關(guān)2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續(xù)一段時間，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流，如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結(jié)束；
[0014]步驟4、管理模塊對無人機電機進行控制，在步驟2、3通過后，管理模塊輸出控制3信號，打開開關(guān)3，DC/DC模塊3開始為無人機電機供電，通過控制信號5逐步增加電機轉(zhuǎn)速，直到達到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值。在電機轉(zhuǎn)速逐漸增加的過程中，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流:如果電壓電流一直在預(yù)先設(shè)置范圍內(nèi)，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態(tài);如果在達到某一轉(zhuǎn)速后無法滿足電壓電流的預(yù)先設(shè)置值，則活化結(jié)束。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統(tǒng)中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統(tǒng)成本。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0018]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0019]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0020]圖1為本發(fā)明的實施例1的系統(tǒng)框圖，如圖1所示，燃料電池堆提供整個無人機的電能，對燃料電池輸入氫氣和氧氣使其轉(zhuǎn)換為電能，電壓、電流檢測電路用于檢測燃料電池對的輸出電壓及輸出電流，管理模塊對燃料電池電堆的風扇、無人機電機和備用鋰電池進行管理，同時管理模塊檢測燃料電池電堆的電壓和電流，管理模塊通過對燃料電池電堆的風扇、無人機電機和備用鋰電池通過不同的接入順序并逐步增加電機的轉(zhuǎn)速(即功率)，達到控制燃料電池電堆輸出功率的目的，在此過程中，管理模塊通過監(jiān)控燃料電池電堆的輸出電壓和電流，以確定活化是否成功；
[0021 ]圖1中，管理模塊設(shè)置有5路控制，分別為控制1、控制2、控制3、控制4與控制5，控制
1、控制4用于控制開關(guān)I及風扇，控制2控制開關(guān)2，控制3及控制5分別控制開關(guān)3及無人機電機；
[0022]圖1中，開關(guān)設(shè)置有3個，分別為開關(guān)1、開關(guān)以及開關(guān)3，開關(guān)為控制器件，比如M0SFET，繼電器等，本實施例選用繼電器，用于分別開啟備用鋰電池、風扇以及無人機電機電源的接入情況。
[0023]實施例中，開關(guān)I輸出端接DC/DC模塊I，開關(guān)2輸出端接DC/DC模塊2，開關(guān)3輸出端接DC/DC模塊3，DC/DC模塊I用于將燃料電池輸出電壓轉(zhuǎn)換為風扇所需電壓;DC/DC模塊2用于將燃料電池輸出電壓轉(zhuǎn)換為鋰電池所需電壓;DC/DC模塊3用于將燃料電池輸出電壓轉(zhuǎn)換為無人機電機所需電壓。
[0024]每路開關(guān)均接一個DC/DC模塊，其好處是各個DC/DC模塊能夠獨立負責一路電路，能夠有效調(diào)節(jié)燃料電池堆的輸出電壓，而且每路開關(guān)設(shè)置獨立的DC/DC模塊，當其中一路DC/DC模塊出現(xiàn)問題，也不會影響其它路DC/DC模塊的正常轉(zhuǎn)換，更換時只要更換對應(yīng)的損壞一路的DC/DC模塊即可，分工明確，使得檢修更加的方便。
[0025]具體的說，風扇、無人機電機和備用鋰電池三者所需電壓不同，因此需要DC/DC模塊轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電壓。
[0026]通過上述的控制系統(tǒng)，取消了阻性負載的使用，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本，而且控制更加方便，其具體控制步驟如下:
[0027]步驟1、打開氫氣閥門，燃料電池電堆進入工作狀態(tài)；同時燃料電池電堆為管理模塊供電，管理模塊進入工作狀態(tài)，管理模塊實時檢測燃料電池電堆的輸出電壓和電流；
[0028]步驟2、管理模塊對風扇進行控制，管理模塊輸出控制I信號，打開開關(guān)I，DC/DC模塊I開始為風扇供電，同時管理模塊輸出控制信號4控制風扇保持全速工作狀態(tài)，風扇持續(xù)工作一段時間，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流，如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結(jié)束；
[0029]步驟3、管理模塊對鋰電池進行控制，在步驟2通過后，管理模塊輸出控制2信號，打開開關(guān)2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續(xù)一段時間，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流，如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結(jié)束；
[0030]步驟4、管理模塊對無人機電機進行控制，在步驟2、3通過后，管理模塊輸出控制3信號，打開開關(guān)3，DC/DC模塊3開始為無人機電機供電，通過控制信號5逐步增加電機轉(zhuǎn)速，直到達到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值。在電機轉(zhuǎn)速逐漸增加的過程中，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流:如果電壓電流一直在預(yù)先設(shè)置范圍內(nèi)，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態(tài);如果在達到某一轉(zhuǎn)速后無法滿足電壓電流的預(yù)先設(shè)置值，則活化結(jié)束。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統(tǒng)中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統(tǒng)成本。
[0032]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)，包括燃料電池堆、無人機電機、備用鋰電池及用于為燃料電池堆提供散熱功能的風扇，其特征在于:燃料電池的電壓輸出端安裝有電壓檢測電路，燃料電池的電流輸出端安裝電流檢測電路； 燃料電池堆為無人機電機、備用鋰電池及風扇提供所需電壓，管理模塊通過燃料電池堆供電，管理模塊設(shè)置5路控制； 電壓、電路檢測電路用電壓及電流的信號采集，5路控制分別控制備用鋰電池、風扇及無人機電機，無人機電機為無人機提供所需機械能。2.如權(quán)利要求1所述的無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)，其特征在于:電壓、電流檢測電路輸出端分別接開關(guān)1、開關(guān)2與開關(guān)3，開關(guān)I電流輸出端接DC/DC模塊I，開關(guān)2電流輸出端接DC/DC模塊2，開關(guān)3電流輸出端接DC/DC模塊3。3.如權(quán)利要求2所述的無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)，其特征在于:DC/DC模塊1、DC/DC模塊2及DC/DC模塊3分別將燃料電池堆輸出電壓轉(zhuǎn)換為風扇、備用鋰電池及無人機電機所需電壓。4.如權(quán)利要求1所述的無人機用燃料電池活化控制系統(tǒng)，其特征在于:5路控制中的控制1、控制4用于控制開關(guān)I及風扇，控制2控制開關(guān)2，控制3及控制5分別控制開關(guān)3及無人機電機。5.—種無人機燃料電池活化控制方法，其包括以下幾個控制步驟: 步驟1、打開氫氣閥門，燃料電池電堆進入工作狀態(tài)；同時燃料電池電堆為管理模塊供電，管理模塊進入工作狀態(tài)，管理模塊實時檢測燃料電池電堆的輸出電壓和電流； 步驟2、管理模塊對風扇進行控制，管理模塊輸出控ffjijl信號，打開開關(guān)I，DC/DC模塊I開始為風扇供電，同時管理模塊輸出控制信號4控制風扇保持全速工作狀態(tài)，風扇持續(xù)工作一段時間，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流； 如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結(jié)束； 步驟3、管理模塊對鋰電池進行控制，在步驟2通過后，管理模塊輸出控制2信號，打開開關(guān)2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續(xù)一段時間； 管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流，如果電壓電流滿足預(yù)先設(shè)置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結(jié)束； 步驟4、管理模塊對無人機電機進行控制，在步驟2、3通過后，管理模塊輸出控制3信號，打開開關(guān)3，DC/DC模塊3開始為無人機電機供電，通過控制信號5逐步增加電機轉(zhuǎn)速，直到達到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速值； 在電機轉(zhuǎn)速逐漸增加的過程中，管理模塊實時檢測燃料電池電堆輸出電壓和電流:如果電壓電流一直在預(yù)先設(shè)置范圍內(nèi)，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態(tài)；如果在達到某一轉(zhuǎn)速后無法滿足電壓電流的預(yù)先設(shè)置值，則活化結(jié)束。
【文檔編號】H01M8/04223GK106058285SQ201610658783
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月11日 公開號201610658783.1, CN 106058285 A, CN 106058285A, CN 201610658783, CN-A-106058285, CN106058285 A, CN106058285A, CN201610658783, CN201610658783.1
【發(fā)明人】盧致輝, 陳金穎, 馬廉攀
【申請人】深圳市科比特航空科技有限公司