研究 \\ 一种新型无人机电池热管理系统

tangxin

来源 | Journal of Power Sources原文 | https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233726

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背景介绍

无人驾驶飞行器正在民用和军用领域得到广泛应用。由于电池功率密度高、寿命长、周期稳定，因此被普遍用作无人机的主要能源。高功率密度的电池会在巡航过程中产生巨大的化学热反应。一旦电池的最高温度超过其安全运行温度，将导致电池退化，容量减小、热失控和爆炸。因此，提高无人机高功率密度电池的散热能力具有重要意义。

02成果掠影



近期，西北工业大学汪辉老师团队提出了一种新型轻质便携式无人机电池散热定向换热结构。高导热石墨烯纸将电池产生的热量定向传递到紧凑的铝翅片上，然后在巡航过程中通过冷却空气对流带走传递的热量。研究结果表明，与无定向传热结构的电池相比，有定向传热结构的电池最高温度降低34.00 %，无人机巡航时间可延长253.33 %。随着巡航速度从10 m/s增加到50 m/s，海拔高度从0m增加到8000 m，定向传热结构电池的最高温度分别降低了15.13 K和11.42 K。上述结果为无人机电池冷却装置的设计提供了指导。研究成果以“A novel battery thermal management system for an unmanned aerial vehicle using the graphene directional heat transfer structure”为题发表于《Journal of Power Sources》。

03
图文导读



图1 无人机的主要零部件及散热结构。



图2 实验过程示意图。(a)实验方案，(b)实验仪器。



图3 模拟无人机模型的边界条件。



图4 巡航高度对定向散热结构无人机电池散热性能的影响。(a)无人机在不同巡航高度和电池在不同巡航高度的温度分布，(b)无人机的最高温度随巡航高度的变化，在不同巡航高度的(c)流轮廓。

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