一種無人機用燃料電池活化控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種無人機用燃料電池活化控制系統及控制方法，解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統成本。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及控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及無人機電池領域，尤其涉及一種無人機用燃料電池活化控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0002]為了優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(在規格要求內輸出更高的功率)。目前的產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。
【發明內容】
[0003]為了克服現有技術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，減少了無人機系統中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統成本。
[0004]本發明是通過以下技術方案來實現的:一種無人機用燃料電池活化控制系統，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]作為優選的技術方案，電壓、電流檢測電路輸出端分別接開關1、開關2與開關3，開關I電流輸出端接DC/DC模塊I，開關2電流輸出端接DC/DC模塊2，開關3電流輸出端接DC/DC模塊3。
[0008]作為優選的技術方案，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換為風扇、備用鋰電池及無人機電機所需電壓。
[0009]作為優選的技術方案，5路控制中的控制1、控制4用于控制開關I及風扇，控制2控制開關2，控制3及控制5分別控制開關3及無人機電機。
[0010]通過上述的控制系統，取消了阻性負載的使用，簡化了結構，降低了系統的成本，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；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，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，風扇持續工作一段時間，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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結束；
[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2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續一段時間，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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結束；
[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逐步增加電機轉速，直到達到預設轉速值。在電機轉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先設置范圍內，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態;如果在達到某一轉速后無法滿足電壓電流的預先設置值，則活化結束。
[0015]本發明的有益效果是:本發明解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統成本。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發明實施例的系統框圖。
【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為本發明的實施例1的系統框圖，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I及風扇，控制2控制開關2，控制3及控制5分別控制開關3及無人機電機；
[0022]圖1中，開關設置有3個，分別為開關1、開關以及開關3，開關為控制器件，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I輸出端接DC/DC模塊I，開關2輸出端接DC/DC模塊2，開關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換為無人機電機所需電壓。
[0024]每路開關均接一個DC/DC模塊，其好處是各個DC/DC模塊能夠獨立負責一路電路，能夠有效調節燃料電池堆的輸出電壓，而且每路開關設置獨立的DC/DC模塊，當其中一路DC/DC模塊出現問題，也不會影響其它路DC/DC模塊的正常轉換，更換時只要更換對應的損壞一路的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模塊轉換成對應的電壓。
[0026]通過上述的控制系統，取消了阻性負載的使用，簡化了結構，降低了系統的成本，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；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，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，風扇持續工作一段時間，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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結束；
[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2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續一段時間，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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結束；
[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逐步增加電機轉速，直到達到預設轉速值。在電機轉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先設置范圍內，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態;如果在達到某一轉速后無法滿足電壓電流的預先設置值，則活化結束。
[0031]本發明的有益效果是:本發明解決了無人機用燃料電池不用使用外部活化裝置，減少了無人機系統中的部件，方便了用戶操作，同時也降低了系統成本。
[0032]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種無人機用燃料電池活化控制系統，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.如權利要求1所述的無人機用燃料電池活化控制系統，其特征在于:電壓、電流檢測電路輸出端分別接開關1、開關2與開關3，開關I電流輸出端接DC/DC模塊I，開關2電流輸出端接DC/DC模塊2，開關3電流輸出端接DC/DC模塊3。3.如權利要求2所述的無人機用燃料電池活化控制系統，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換為風扇、備用鋰電池及無人機電機所需電壓。4.如權利要求1所述的無人機用燃料電池活化控制系統，其特征在于:5路控制中的控制1、控制4用于控制開關I及風扇，控制2控制開關2，控制3及控制5分別控制開關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；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，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，風扇持續工作一段時間，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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟3，否則活化結束； 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2，DC/DC模塊2開始為鋰電池供電，持續一段時間； 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先設置范圍，則燃料電池電堆活化通過，進入步驟4，否則活化結束； 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逐步增加電機轉速，直到達到預設轉速值； 在電機轉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先設置范圍內，則燃料電池電堆活化通過，無人機進入正常工作狀態；如果在達到某一轉速后無法滿足電壓電流的預先設置值，則活化結束。
【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