燃料電池?zé)o人機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種燃料電池?zé)o人機(jī)，包括燃料電池系統(tǒng)、機(jī)架、飛行提升構(gòu)件和控制機(jī)構(gòu)，該燃料電池系統(tǒng)與氫氣源相連通并為燃料電池?zé)o人機(jī)提供動(dòng)力，以經(jīng)由控制機(jī)構(gòu)使飛行提升構(gòu)件旋轉(zhuǎn)從而飛行，該燃料電池?zé)o人機(jī)還包括至少一個(gè)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件，其也與氫氣源相連通，該可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件構(gòu)造成在需要增加升力時(shí)氫氣源向其供給氫氣以使其充脹，并在需要減少升力時(shí)位于內(nèi)部的氫氣被供給到燃料電池系統(tǒng)來(lái)消耗以使其收縮。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
燃料電池?zé)o人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及燃料電池?zé)o人機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕量化、多旋翼、具有長(zhǎng)續(xù)駛里程的燃料電池?zé)o人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)、即無(wú)人駕駛飛機(jī)(Unmanned aerial vehicle，縮寫(xiě)UAV)是利用無(wú)線(xiàn)電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無(wú)人機(jī)實(shí)際上是無(wú)人駕駛飛行器的統(tǒng)稱(chēng)，從技術(shù)角度定義可以分為:無(wú)人直升機(jī)、無(wú)人固定翼機(jī)、無(wú)人多旋翼飛行器、無(wú)人飛艇和無(wú)人傘翼機(jī)等。無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)是機(jī)上無(wú)駕駛艙，但安裝有自動(dòng)駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備。地面、艦艇上或母機(jī)遙控站人員通過(guò)雷達(dá)等設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行跟蹤、定位、遙控、遙測(cè)和數(shù)字傳輸。
[0003]在無(wú)人機(jī)的各種類(lèi)型中，多旋翼式無(wú)人機(jī)由于其操控簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)已逐步成為微小型無(wú)人機(jī)或航模的主流類(lèi)型。但是，多旋翼無(wú)人機(jī)的續(xù)航里程一直是其設(shè)計(jì)發(fā)展的軟肋。例如，以鋰電池為動(dòng)力的多旋翼無(wú)人機(jī)的普遍航時(shí)不足半小時(shí)，因而不能有效進(jìn)行超視距飛行，尤其難以克服山地、水域等復(fù)雜地形，因此無(wú)法完成專(zhuān)業(yè)復(fù)雜的飛行任務(wù)。
[0004]目前，已知采用燃料電池來(lái)作為無(wú)人機(jī)的動(dòng)力源之一。一般來(lái)說(shuō)，燃料電池包含陰陽(yáng)兩個(gè)電極，兩個(gè)電極間則為具有滲透性的薄膜所構(gòu)成。氫氣由燃料電池的陽(yáng)極進(jìn)入，氧氣(或空氣)則由陰極進(jìn)入燃料電池。經(jīng)由催化劑的作用，使得陽(yáng)極的氫分子分解成兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)電子，其中質(zhì)子被氧吸引到薄膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達(dá)陰極。在陰極催化劑之作用下，質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子。因此，燃料電池系統(tǒng)具有能量密度高、低噪音和零排放等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)被應(yīng)用于無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，從而使得無(wú)人機(jī)的續(xù)駛里程有長(zhǎng)足的提升，并能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中碳的零排放。
[0005]例如，研發(fā)制造無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的以色列宇航工業(yè)公司(IAI)和英國(guó)氫能源先進(jìn)新材料企業(yè)Cel la Energy公司嘗試?yán)肅elIa公司的固氫燃料系統(tǒng)技術(shù)為IAI旗下的一款“鳥(niǎo)目艮”微型無(wú)人機(jī)研發(fā)出一種燃料電池供能系統(tǒng)。Cella公司將氫能技術(shù)取代了現(xiàn)有的鋰聚合物電池，將其用作微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的能量來(lái)源。Cella研發(fā)的儲(chǔ)氫材料在加熱至O攝氏度以上時(shí)會(huì)在數(shù)分鐘內(nèi)釋放。每克材料的安全容量相當(dāng)于約一升的氣態(tài)氫。這款“鳥(niǎo)眼”無(wú)人機(jī)通過(guò)燃料電池搭載測(cè)試使續(xù)航能力從2小時(shí)提升至6小時(shí)。
[0006]又例如，市場(chǎng)上目前還存在由Horizon Unmanned Systems公司打造的Hycopter無(wú)人機(jī)凈重約5kg，其采用鋰電池與燃料電池作為混合動(dòng)力。Hycopter無(wú)人機(jī)在無(wú)負(fù)重的狀態(tài)下飛行四小時(shí)之久，續(xù)航力是目前同級(jí)機(jī)種的八到十倍，攜帶Ikg的飛行載荷實(shí)現(xiàn)2.5小時(shí)的飛行時(shí)間。
[0007]然而，為了進(jìn)一步增加續(xù)航里程，從飛行器設(shè)計(jì)的角度講，降低整個(gè)無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)重量是始終追求的目標(biāo)。因此，行業(yè)內(nèi)仍然存在對(duì)于燃料電池?zé)o人機(jī)的重量降低的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]目前市場(chǎng)上已有的燃料電池?zé)o人機(jī)存在多個(gè)問(wèn)題。首先，此類(lèi)無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尤其是額外需要?dú)淦績(jī)?chǔ)存燃料，并且需要風(fēng)扇來(lái)對(duì)燃料電池進(jìn)行散熱和為燃料電池供給空氣。這些輔助設(shè)備的存在與使用都與燃料電池堆的輕量化設(shè)計(jì)以及具有較高的集成度的設(shè)計(jì)方向相悖。其次，燃料電池系統(tǒng)的整體成本較高，其中，氫瓶不但重量大而且價(jià)格也一直居高不下。另外，與其配套使用的減壓閥技術(shù)難度高且僅能通過(guò)進(jìn)口方式購(gòu)買(mǎi)，因此成本十分高昂。
[0009]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型通過(guò)合理的設(shè)計(jì)在燃料電池?zé)o人機(jī)中安裝能夠向無(wú)人機(jī)提供升力的可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件，由此一方面可以降低燃料電池?zé)o人機(jī)在起飛階段和巡航階段對(duì)燃料電池功率的需求，另一方面也能儲(chǔ)存氫氣，減輕氫瓶的重量，以此減小燃料電池的功率和儲(chǔ)氫系統(tǒng)，從而降低燃料電池系統(tǒng)的成本，同時(shí)增加續(xù)航里程。
[0010]更進(jìn)一步，充脹構(gòu)件通常所具有的較大體積在燃料電池?zé)o人機(jī)的飛行過(guò)程中可能會(huì)受到空中氣流的影響而產(chǎn)生擺動(dòng)，因此，存在影響整機(jī)穩(wěn)定性的風(fēng)險(xiǎn)。為此，也需要對(duì)旋翼進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)、進(jìn)行相應(yīng)補(bǔ)償以實(shí)時(shí)地抵消由于充脹構(gòu)件所帶來(lái)的不利影響或不穩(wěn)定因素。
[0011]為此，本實(shí)用新型通過(guò)如下一種燃料電池?zé)o人機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該燃料電池?zé)o人機(jī)包括燃料電池系統(tǒng)、機(jī)架、飛行提升構(gòu)件和控制機(jī)構(gòu)，其中，燃料電池系統(tǒng)與供給氫氣的氫氣源相連通并為所述燃料電池?zé)o人機(jī)提供動(dòng)力，以經(jīng)由控制機(jī)構(gòu)使飛行提升構(gòu)件旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行飛行，其中，該燃料電池?zé)o人機(jī)還包括至少一個(gè)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件也與所述氫氣源相連通，在需要增加升力時(shí)，氫氣源向所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件供給氫氣，以使其充脹，在需要減少升力時(shí)，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件內(nèi)的氫氣被供給到燃料電池系統(tǒng)來(lái)消耗，以使其收縮。
[0012]較佳地，燃料電池?zé)o人機(jī)還包括:剛性中桿，所述剛性中桿的一端與所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件固定連接，另一端與所述機(jī)架相連;限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件包含開(kāi)口，所述剛性中桿穿過(guò)所述開(kāi)口，因而，限位構(gòu)件使得所述剛性中桿以及與其固定連接的可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的橫向運(yùn)動(dòng)限制在由所述開(kāi)口所限定的范圍內(nèi)。
[0013]此外，燃料電池?zé)o人機(jī)還可包括運(yùn)動(dòng)傳感器，該運(yùn)動(dòng)傳感器將所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)送給其運(yùn)動(dòng)控制模塊，以使得當(dāng)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)超過(guò)所述運(yùn)動(dòng)控制模塊內(nèi)預(yù)設(shè)定的閾值幅度時(shí)，借助執(zhí)行機(jī)構(gòu)且經(jīng)由剛性中桿來(lái)調(diào)節(jié)所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的橫向運(yùn)動(dòng)幅度。
[0014]較佳地，在燃料電池?zé)o人機(jī)的起飛階段，氫氣源可向可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件供給氫氣，以使其充脹到可充脹的最大體積，從而為燃料電池?zé)o人機(jī)提供最大升力。
[0015]較佳地，在燃料電池?zé)o人機(jī)的巡航階段，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件保持在充脹的狀態(tài)下，并切斷燃料電池系統(tǒng)的功率輸出。
[0016]較佳地，在燃料電池?zé)o人機(jī)的降落階段，燃料電池系統(tǒng)消耗儲(chǔ)存在所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件內(nèi)的氫氣以使其收縮，從而減小下降阻力。
[0017]有利地，氫氣源內(nèi)儲(chǔ)存的氫氣為經(jīng)加壓的壓縮氫氣，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件內(nèi)的氫氣為非壓縮的氫氣。
[0018]尤其是，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件與所述氫氣源之間布置有閥門(mén)，該閥門(mén)構(gòu)造成能打開(kāi)從而為所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件充氫氣。
[0019]特別是，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件可布置在燃料電池?zé)o人機(jī)的機(jī)架的頂部，并與飛行提升構(gòu)件間隔開(kāi)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1示意性地示出一種示例性多旋翼燃料電池?zé)o人機(jī)的結(jié)構(gòu)圖；以及
[0021]圖2示意性地示出根據(jù)本實(shí)用新型的燃料電池?zé)o人機(jī)的可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]參照?qǐng)D1，多旋翼燃料電池?zé)o人機(jī)可包括燃料電池系統(tǒng)1、機(jī)架2、飛行提升構(gòu)件3、控制機(jī)構(gòu)等。
[0023]所述機(jī)架2包括沿其向外伸出的多個(gè)、例如為四個(gè)機(jī)臂30，這些機(jī)臂30圍繞機(jī)架2大致等間隔地布置，以確保無(wú)人機(jī)飛行的穩(wěn)定性。每個(gè)機(jī)臂由第一機(jī)臂元件31和第二機(jī)臂元件33構(gòu)成。在第一機(jī)臂元件31的遠(yuǎn)離機(jī)架2的根部處設(shè)置有折疊件，以與第二機(jī)臂元件33連接。
[0024]然而，可以理解到第一機(jī)臂元件和第二機(jī)臂元件之間的連接不限于通過(guò)折疊件，而是可以是實(shí)現(xiàn)兩者穩(wěn)定連接的任何已知方式，例如鉸接、螺接等。
[0025]在各個(gè)機(jī)臂30的末端處設(shè)置有對(duì)應(yīng)的飛行提升構(gòu)件3。每個(gè)飛行提升構(gòu)件3可以例如包括電機(jī)41、螺旋槳43以及可選的電子調(diào)速器。電機(jī)41能控制螺旋槳43以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
[0026]控制機(jī)構(gòu)較佳地設(shè)置于無(wú)人機(jī)的機(jī)體內(nèi)部，以控制無(wú)人機(jī)飛行到指定高度及在高空懸停等操作。例如，控制機(jī)構(gòu)4包括主控制器、傳感器、導(dǎo)航系統(tǒng)等。
[0027]通常，多旋翼無(wú)人機(jī)以如下方式進(jìn)行工作:多個(gè)傳感器采集無(wú)人機(jī)當(dāng)前飛行姿態(tài)信息傳輸?shù)街骺刂破?，主控制器根?jù)PID運(yùn)算調(diào)整電子調(diào)速器的輸出，進(jìn)而調(diào)整電機(jī)41驅(qū)動(dòng)螺旋槳43的力矩，從而達(dá)到穩(wěn)定的飛行效果。
[0028]作為供電源，燃料電池系統(tǒng)I可置于無(wú)人機(jī)的機(jī)架2頂部，從而為無(wú)人機(jī)各機(jī)構(gòu)如主控制器、傳感器、電機(jī)以及其它輔助設(shè)備供電。燃料電池系統(tǒng)I 一方面與供給氫氣的氫氣源(例如，氫瓶)連接，另一方面還與供給空氣(氧氣)的裝置連接。氫氣源在此涉及為無(wú)人機(jī)提供氫氣的供給裝置。通常，氫氣源中的氫氣為經(jīng)加壓后的壓縮形式。
[0029]此外，在燃料電池系統(tǒng)附近還設(shè)有散熱裝置、例如散熱風(fēng)扇，以使燃料電池在容許溫度范圍內(nèi)可靠運(yùn)行。
[0030]在燃料電池?zé)o人機(jī)上設(shè)置有可以為無(wú)人機(jī)提供升力的至少一個(gè)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12。這種可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件可以實(shí)施成氫氣球，但形狀和構(gòu)造并不限于此，只要是能夠在加載氫氣的情況下能提供升力，且儲(chǔ)存氫氣而盡可能不向外泄漏的構(gòu)件皆可。
[0031]優(yōu)選地，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的材料為輕質(zhì)的，但又需要有一定剛度，以具備一定的承重能力。
[0032]可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12與氫氣源可以通過(guò)管路和閥門(mén)來(lái)連接。在無(wú)機(jī)人的主控制器判斷需要升力/浮力時(shí)，打開(kāi)儲(chǔ)氫構(gòu)件12與氫氣源之間的閥門(mén)，以使得經(jīng)加壓的氫氣從氫氣源以非壓縮的形式流入可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件內(nèi)，由此使儲(chǔ)氫構(gòu)件12膨脹。
[0033]反之，在無(wú)人機(jī)需要減少升力時(shí)，可以通過(guò)管路將可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件中的儲(chǔ)存的非壓縮形式的氫氣直接供給給燃料電池(或者也可以送回到氫氣源周?chē)闹虚g儲(chǔ)存設(shè)備)，從而使得可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件收縮，以減少升力/浮力。
[0034]可以設(shè)想，在無(wú)人機(jī)上構(gòu)造有多個(gè)上述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件，以進(jìn)一步提高升力/浮力。
[0035]此外，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件可以布置在除了無(wú)人機(jī)頂部的其它位置，只要不與其它裝置、特別是無(wú)人機(jī)的各個(gè)旋翼的正常運(yùn)行干涉即可。
[0036]另外，可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件應(yīng)經(jīng)由聯(lián)接件與無(wú)人機(jī)(例如，機(jī)架)可靠地固定(也可以是可移除地)連接。但也可理解到可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的充脹部分可以與無(wú)人機(jī)不接觸，以實(shí)現(xiàn)可靠的充脹和收縮。
[0037]現(xiàn)在，根據(jù)燃料電池?zé)o人機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的不同，可以對(duì)包含可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的燃料電池系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下操作:
[0038]在起飛階段，可以通過(guò)主控制器來(lái)計(jì)算燃料電池?zé)o人機(jī)需要的用于起飛的升力Pl(例如，借助存儲(chǔ)在控制器內(nèi)的特性曲線(xiàn)，該特性曲線(xiàn)可與起飛環(huán)境下的風(fēng)力、氣壓、溫度等相關(guān))。
[0039]其次，根據(jù)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的耐壓性和體積等特性，計(jì)算出可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件能夠向無(wú)人機(jī)提供的最大升力P2(例如，在最大可充脹體積下)。
[0040]然后，根據(jù)計(jì)算出的需要由燃料電池系統(tǒng)提供的升力(S卩，P1-P2)來(lái)計(jì)算對(duì)應(yīng)的燃料電池功率。
[0041]最后，根據(jù)該計(jì)算出的燃料電池功率來(lái)向燃料電池系統(tǒng)供給氫氣和氧氣(假設(shè)不考慮無(wú)人機(jī)質(zhì)量的實(shí)時(shí)變化)，產(chǎn)生所需的能量，以后續(xù)向控制旋翼的電機(jī)供給。
[0042]在高空巡航階段，本實(shí)用新型充分利用可可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的升力來(lái)維持無(wú)人機(jī)的巡航運(yùn)行，由此甚至可關(guān)閉燃料電池或者至少降低燃料電池的功率輸出，從而節(jié)約儲(chǔ)氫量，由此大幅提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航里程。
[0043]在降落階段，主控制可以?xún)?yōu)選使用可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12內(nèi)儲(chǔ)存的氫氣，即由燃料電池來(lái)優(yōu)選消耗可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件內(nèi)的氫氣，由此使可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12收縮，以減少無(wú)人機(jī)下降時(shí)的阻力，進(jìn)一步節(jié)約氫氣能源。
[0044]借助根據(jù)本實(shí)用新型的包含上述類(lèi)型的可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的無(wú)人機(jī)，可以降低燃料電池?zé)o人機(jī)尤其在起飛和高空巡航階段中對(duì)燃料電池的功率需求，從而減小燃料電池的規(guī)模和成本。
[0045]特別是，將氫氣源內(nèi)的氫氣用可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件來(lái)儲(chǔ)存，可以減小氫氣源(例如，氫瓶)的體積和重量要求，同時(shí)又向燃料電池?zé)o人機(jī)提供了可靠的升力需求。
[0046]尤其是，在定位巡航階段，可以充分利用可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的升力/浮力，達(dá)到不用或減少燃料電池功率輸出，由此提高了無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間和里程，總體上節(jié)約了能源以及飛行成本。
[0047]此外，還可優(yōu)選地設(shè)置有引導(dǎo)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的充脹和收縮的輔助機(jī)構(gòu)，以確?？沙涿浀膬?chǔ)氫構(gòu)件不與其它構(gòu)件發(fā)生干涉。
[0048]更進(jìn)一步說(shuō)，充脹構(gòu)件通常所具有的較大體積在燃料電池?zé)o人機(jī)的飛行過(guò)程中可能會(huì)受到空中氣流的影響而產(chǎn)生擺動(dòng)。因此，為了能夠?qū)崟r(shí)地抵消由于充脹構(gòu)件所帶來(lái)的不利影響或不穩(wěn)定因素，如圖2中示例性所示，該燃料電池?zé)o人機(jī)還包括用于可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的動(dòng)態(tài)控制機(jī)構(gòu)。
[0049]有利地，在可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的內(nèi)部布置有運(yùn)動(dòng)傳感器(在圖中未示出)，該運(yùn)動(dòng)傳感器可以與運(yùn)動(dòng)控制模塊相關(guān)聯(lián)(例如，以有線(xiàn)的方式或者無(wú)線(xiàn)通訊的方式)。該可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12可以通過(guò)與其固定相連的中桿14(其較佳地實(shí)施成中空的剛性細(xì)長(zhǎng)桿)直接或者間接地與氫氣源相連接。該中空的中桿14可以在其內(nèi)部包含用于雙向傳輸氫氣的氣體傳輸軟管以及用于運(yùn)動(dòng)傳感器的傳感器線(xiàn)束(未示出)。
[0050]沿中桿14長(zhǎng)度在其上還套裝有限位構(gòu)件，例如呈圖2中所示的限位面板16的形式。該限位構(gòu)件包含尺寸大于中桿的直徑的貫通的開(kāi)口 20，以使得中桿能穿過(guò)該開(kāi)口自由運(yùn)動(dòng)。該限位構(gòu)件可以安裝在無(wú)人機(jī)的機(jī)架上(例如，由機(jī)架構(gòu)成的中心平臺(tái)上)。較佳地，該限位構(gòu)件的開(kāi)口尺寸設(shè)計(jì)成使得與充脹構(gòu)件固定連接的中桿能夠在其開(kāi)口的范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即擺動(dòng)角度受到該限位構(gòu)件的限制，從而可以限制充脹構(gòu)件隨氣流擺動(dòng)的橫向范圍。
[0051 ]圖2中所示的附圖標(biāo)記18可以示意地表示為運(yùn)動(dòng)控制模塊，其例如可包含雙軸伺服電機(jī)。但運(yùn)動(dòng)控制模塊與中桿14的連接方式不限于此，甚至可以將運(yùn)動(dòng)控制模塊安裝在燃料電池?zé)o人機(jī)的其它部位、例如機(jī)架2的底部等，只要確保實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)傳感器之間的通信以及能夠操縱中桿14的運(yùn)動(dòng)即可。
[0052]在燃料電池?zé)o人機(jī)在空中受到氣流擾動(dòng)時(shí)，通過(guò)將可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的運(yùn)動(dòng)傳感器發(fā)出的信號(hào)發(fā)送給運(yùn)動(dòng)控制模塊18。當(dāng)運(yùn)動(dòng)控制模塊中預(yù)先設(shè)定的閾值被超過(guò)時(shí)，則可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)與可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12連接的中桿的擺動(dòng)位置，從而逐步將可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的運(yùn)動(dòng)限制在可控范圍內(nèi)，由此提高燃料電池?zé)o人機(jī)的飛行效率。
[0053]如果在飛行過(guò)程中突發(fā)狀況，由此導(dǎo)致可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12來(lái)不及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)而產(chǎn)生短時(shí)超大幅度的擺動(dòng)，則由于限位構(gòu)件16的存在，而使得可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12的橫向位置被限制在開(kāi)口20尺寸的范圍內(nèi)，由此不會(huì)使得可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件與燃料電池?zé)o人機(jī)的螺旋槳發(fā)生不可挽回的意外接觸/纏繞/干擾等。
[0054]另外，還可理解到中桿不一定是包含氣體輸送軟管的中空桿，而是可以附加于氣體輸送軟管和傳感器線(xiàn)路的另一專(zhuān)用于保持可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)范圍的桿件，其一端與可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件12固定連接，另一方面可擺動(dòng)地與機(jī)架2相連，但受到運(yùn)動(dòng)控制模塊18的上述類(lèi)似控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池?zé)o人機(jī)，包括燃料電池系統(tǒng)(I)、機(jī)架(2)、飛行提升構(gòu)件(3)、控制機(jī)構(gòu)(4)，其中，所述燃料電池系統(tǒng)(I)與供給氫氣的氫氣源相連通并為所述燃料電池?zé)o人機(jī)提供動(dòng)力，以經(jīng)由所述控制機(jī)構(gòu)(4)使所述飛行提升構(gòu)件(3)旋轉(zhuǎn)從而進(jìn)行飛行，其特征在于，所述燃料電池?zé)o人機(jī)還包括至少一個(gè)可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)，所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)也與所述氫氣源相連通，并且所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)構(gòu)造成在所述燃料電池?zé)o人機(jī)需要增加升力時(shí)使所述氫氣源向其供給氫氣，且所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)構(gòu)造成在需要減少升力時(shí)其內(nèi)部的氫氣被供給到燃料電池系統(tǒng)(I)來(lái)消耗。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，還包括: 剛性中桿，所述剛性中桿的一端與所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)固定連接，另一端與所述機(jī)架(2)相連； 限位構(gòu)件，所述限位構(gòu)件包含開(kāi)口，所述剛性中桿穿過(guò)所述開(kāi)口，因而，所述限位構(gòu)件使得所述剛性中桿及與其固定連接的所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)的橫向運(yùn)動(dòng)限制在由所述開(kāi)口所限定的范圍內(nèi)。3.如權(quán)利要求2所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，還包括運(yùn)動(dòng)傳感器，所述運(yùn)動(dòng)傳感器構(gòu)造成將所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)送給其運(yùn)動(dòng)控制模塊，以使得當(dāng)所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)超過(guò)所述運(yùn)動(dòng)控制模塊內(nèi)預(yù)設(shè)定的閾值幅度時(shí)，借助執(zhí)行機(jī)構(gòu)且經(jīng)由所述剛性中桿來(lái)調(diào)節(jié)所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)的橫向運(yùn)動(dòng)幅度。4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，在所述燃料電池?zé)o人機(jī)的起飛階段，所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)由所述氫氣源供給氫氣，以充脹至可充脹的最大體積。5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，在所述燃料電池?zé)o人機(jī)的降落階段，所述燃料電池系統(tǒng)(I)消耗儲(chǔ)存在所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)內(nèi)的氫氣以使其收縮，從而減小下降阻力。6.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，所述氫氣源內(nèi)儲(chǔ)存的氫氣為經(jīng)加壓的壓縮氫氣，所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)內(nèi)的氫氣為非壓縮的氫氣。7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)與所述氫氣源之間布置有閥門(mén)，所述閥門(mén)構(gòu)造成能打開(kāi)從而為所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)充氫Ho8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池?zé)o人機(jī)，其特征在于，所述可充脹的儲(chǔ)氫構(gòu)件(12)布置在所述燃料電池?zé)o人機(jī)的所述機(jī)架的頂部，并與所述飛行提升構(gòu)件(3)間隔開(kāi)。
【文檔編號(hào)】B64D37/00GK205524958SQ201620201772
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】林琦, 胡哲, 劉澍, 何凡, 何一凡
【申請(qǐng)人】上海重塑能源科技有限公司