[发明专利]一种安全高效的长航时无人机氢燃料电池动力装置

权利要求书

1.一种安全高效的长航时无人机氢燃料电池动力装置，由供气系统（101）、氢燃料电池模块（102）、水电解模块（103）、氢气回收系统（104）、控制器模块（105）和直流电机（21）组成，其特征在于，氢燃料电池模块（102）通过管道分别连接供气系统（101）、水电解模块（103）和氢气回收系统（104）；氢气回收系统（104）通过管道连接氢燃料电池模块（102），控制器模块（105）通过导线将全系统中的用电设备和蓄电池（20）连接，控制器模块（105）通过CAN总线（18）与氢燃料电池模块（102）相连接；蓄电池（20）的电能为供气系统供电，并启动氢燃料电池（7），氢燃料电池（7）开始产生电能并稳定运行后，控制器（19）为所有用电设备分配电能，供气系统（101）供气系统分为氢气供气和空气供气，氢气供气由碳纤维气瓶（1）、减压阀（2）、氢气流量计（3）、增压空气泵（5）和空气流量计（6）组成，碳纤维气瓶（1）通过管道依次连接减压阀（2）和氢气流量计（3）再与氢燃料电池模块（102）中的氢气进口（22）相连，空气供气则通过管道连接增压空气泵（5）和空气流量计（6），再与氢燃料电池模块（102）中的空气进口（23）相连，氢燃料电池模块（102）由氢燃料电池（7）、氢气进口（22）、空气进口（23）、氢气出口（24）和空气出口（25）组成，氢气由氢气进口（22）进入到氢燃料电池（7）参与化学反应，产生的水和未反应的氢气则通过氢气出口（24）排放到水电解模块（103）进行水气分离和氢气回收；空气由空气进口（23）进入到氢燃料电池（7）参与化学反应，产生的水和未反应的空气则通过空气出口（25）排放到水电解模块（103）进行水气分离，氢燃料电池（7）参数通过CAN总线连接到控制器（19）上，进行进一步的电能分配和供气状态调整。

2.根据权利要求1所述的电池动力装置，其特征在于，水电解模块（103）由空气端水气分离器（8）、氢气端水气分离器（9）、储水罐（10）、水电解器（11）和水气分离器（12）组成，所述的空气端水气分离器（8）通过管路将分离的水排入储水罐（10），分离出的空气排出；所述的氢气端水气分离器（9）通过管路将分离的水排入储水罐（10），分离出的氢气沿管道流向氢气回收系统（104）；所述的水电解器（11）和储水罐（10）相连，水电解器（11）电解制得的氧气排出，制得的氢气沿管道流向水气分离器（12），水气分离器（12）将分离的水排出，分离出的氢气沿管道流向氢气回收系统（104）。

3.根据权利要求1所述的电池动力装置，其特征在于，氢气回收系统（104）由第一止逆阀（13）、第一流量计（14）、第二止逆阀（15）、第二流量计（16）和辅助增压泵（17）组成，水气分离器（12）通过制得的氢气依次经由第一止逆阀（13）和第一流量计（14）到达辅助增压泵（17），氢燃料电池（7）未反应的氢气通过氢气端水气分离器（9）处理后，依次经由第二止逆阀（15）和第二流量计（16）到达辅助增压泵（17）辅助增压泵（17）再将两股氢气通过程序控制增压后，优先通过氢气进口（22）进入到氢燃料电池（7）中。

4.根据权利要求1所述的电池动力装置，其特征在于，控制器模块（105）由CAN总线（18）、控制器（19）和蓄电池（20）组成。

5.根据权利要求4所述的电池动力装置，其特征在于，所述CAN总线（18）用于向控制器（19）传输氢燃料电池（7）的温度、气体压力、电压、电流、湿度参数和电能。

6.根据权利要求5所述的电池动力装置，其特征在于，所述的控制器（19）为PLC控制器，通过CAN总线（18）连接氢燃料电池（7），通过导线分别连接减压阀（2）、增压空气泵（5）、水电解器（11）、辅助增压泵（17）和直流电机（21），根据测量的参数，通过内置控制程序，调控分配减压阀（2）、增压空气泵（5）、水电解器（11）、辅助增压泵（17）和直流电机（21）的电能。