[发明专利]一种用于高空无人机的新能源混合供电系统

权利要求书

1.一种用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述用于高空无人机的新能源混合供电系统包括太阳能电池模块、燃料电池模块、蓄电池模块、单向DC/DC电源转换器、双向DC/DC电源转换器和无人机能源监控模块；

所述太阳能电池模块、燃料电池模块分别与单向DC/DC电源转换器连接；

所述蓄电池模块与双向DC/DC电源转换器连接，双向DC/DC电源转换器再与单向DC/DC电源转换器连接；

所述单向DC/DC电源转换器与高空无人机的驱动电机和其它用电设备连接；

所述太阳能电池模块、燃料电池模块、蓄电池模块分别与无人机能源监控模块连接。

2.根据权利要求1所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述燃料电池模块包括燃料电池反应堆、供氢系统和供氧系统；

所述燃料电池模块根据无人机的飞行高度进行设置：

当飞行高度为2km－5km时，所述燃料电池反应堆采用开放式风冷燃料电池反应电堆，所述供氢系统采用高压储氢罐作为氢源，若不能满足加氢条件，则采用固态储氢方式供氢；所述供氧系统采用空气作为氧源；

当飞行高度为5km－8km时，所述燃料电池反应堆采用封闭式风冷燃料电池反应电堆，所述供氢系统采用高压储氢罐作为氢源，若不能满足加氢条件，则采用固态储氢方式供氢；所述供氧系统采用空气作为氧源，空气经过滤器过滤，由风机鼓入燃料电池反应堆阴极；

当飞行高度在8km以上时，所述燃料电池反应堆采用封闭式氢氧燃料电池反应堆，根据环境条件选择液冷型燃料电池反应堆或风冷型燃料电池反应堆，所述供氢系统采用高压储氢罐作为氢源，若不能满足加氢条件，则采用固态储氢方式供氢；所述供氧系统采用液氧罐作为氧源，液氧经充分气化和加热，然后进入燃料电池反应堆阴极。

3.根据权利要求2所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述封闭式液冷氢氧燃料电池反应堆冷却液采用去离子水或50％(V/V)的乙二醇水溶液。

4.根据权利要求3所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述无人机能源监控模块包括电压传感器、电流传感器、数据收集器和控制电路板；

所述电压传感器、电流传感器分别与太阳能电池模块、燃料电池模块和蓄电池模块相连，获得三者的电压数值、电流数值，并将三者的电压数值、电流数值传递给所述数据收集器，所述数据收集器对数据进行分析后反馈给所述控制电路板，所述控制电路板控制调节三者的供电状态和运行状态。

5.根据权利要求4所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述驱动电机将电流、电压、转速数值传递给所述数据收集器，所述其它用电设备将电压、电流数值传递给数据收集器，无人机能源监控模块根据获得的数值实时监控驱动电机和其它用电设备的运行状态，发送指令给控制电路板并按需分配两者的用电量。

6.根据权利要求1至5任一所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：所述太阳能电池模块用作白天主供电源，所述燃料电池模块用作夜间主供电源，蓄电池模块用作辅助电源，所述单向DC/DC转换器、双向DC/DC转换器用作电压调节装置，所述无人机能源监控模块用作设备用电监控及分配。

7.根据权利要求1至5任一所述的用于高空无人机的新能源混合供电系统，其特征在于：当太阳能电池模块提供电量不足时，无人机能源监控模块启动燃料电池模块补充剩余电量，以满足无人机用电需求；

当太阳能电池模块发电量较高时，无人机能源监控模块控制太阳能电池模块将多余电量通过双向DC/DC转换器为所述蓄电池模块充电；

当太阳能电池模块和燃料电池模块的电压传感器、电流传感器的显示数值均较低时，无人机能源监控模块启动蓄电池模块供电，并进入应急状态。