[发明专利]串联式混合动力飞机及其控制方法

说明书

本发明公开了一种串联式混合动力飞机及其控制方法，串联式混合动力飞机包括混合动力系统，混合动力系统包括动力电池、增程系统和电驱动系统，增程系统包括发电机和与发电机连接且带动发电机进行发电的转子发动机，电驱动系统包括螺旋桨和为螺旋桨提供驱动力的驱动电机，动力电池为驱动电机提供电能。本发明的串联式混合动力飞机，采用串联式混合动力系统，实现以节能环保为控制策略的设计理念、以整机系统功率为控制参量实时切换整机控制策略，改善混合动力系统在不同工作模式和工况下的能量需求分配状况，节约能源消耗，降低环境污染，缓解能源危机。

技术领域

本发明属于飞机技术领域，具体地说，本发明涉及一种串联式混合动力飞机及其控制方法。

背景技术

随着新能源电动汽车、电动自行车、电动飞机等等电动产品的快速发展，对电动产品控制策略的研究也逐渐走向成熟，但受限于动力电池技术、充电桩快充技术的发展，电动产品的续航能力难以得到极大改善，为此混合动力的控制模式成为提高电动产品续航的必经之路，同时考虑到控制策略的简易型，混合动力系统采用串联式。结合目前混合动力飞机的快速发展，在国家节能环保的理念下，考虑串联式混合动力飞机的整机控制策略。

结合混合动力飞机的动力模式，即电控模式和油控模式，将混合动力飞机的工作模式分为：纯电动模式、传统内燃油控模式、油电混合模式。现有串联式混合动力飞机的控制方法，对于整机不同工作模式下、工况下的能量需求分配效果较差，不能实现整机系统功率的最佳分配。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种串联式混合动力飞机及其控制方法，目的是改善混合动力系统在不同工作模式和工况下的能量需求分配状况。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：串联式混合动力飞机，

增程系统包括发电机和转子发动机，电驱动系统包括螺旋桨和驱动电机，动力电池为驱动电机提供电能；

所述混合动力系统还包括功率管理控制模块、集成控制器和驱动电机控制器，集成控制器与所述动力电池、驱动电机控制器和所述发电机电连接，所述驱动电机与驱动电机控制器电连接；集成控制器控制转子发动机的启动及电子风门的开度，转子发动机带动发电机发电，电能通过集成控制器为驱动电机供电和为动力电池补充能量；

功率管理控制模块根据动力电池的存储电量或由高度传感器采集的当前飞机飞行高度数据进行判断，控制所述集成控制器启动所述转子发动机；集成控制器根据负载的需求情况调整电子风门的大小，以控制发电机的输出功率；

功率管理控制模块根据油门推杆的变化情况对整个动力系统进行能量分配管理，，监测与故障诊断，通过油门推杆的变化情况控制驱动电机的输出功率；

功率管理控制模块通过集成控制器控制驱动电机控制器，以调整驱动电机的输出转速及功率；

所述冷却系统包括散热器、控制装置、将散热器中的冷却液输送至转子发动机以用于转子发动机冷却的第一冷却回路、将散热器中的冷却液输送至动力电池以用于动力电池冷却的第二冷却回路以及将散热器中的冷却液输送至发电机、集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器以用于发电机、集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器冷却的第三冷却回路，第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路为并联设置。

所述驱动电机为永磁同步交流电机，所述动力电池为锂电池。

所述第一冷却回路包括用于将散热器连接中的冷却液输送至转子发动机的第一水泵和用于检测转子发动机的出水口处的冷却液温度的第一温度传感器；在第一冷却回路中，第一水泵位于散热器和转子发动机之间，第一水泵的进水口通过管路与散热器的出水口连接，第一水泵的出水口通过管路与转子发动机的进水口连接，转子发动机的出水口通过管路与散热器的进水口连接，对转子发动机进行冷却后的冷却液回流至散热器中，实现冷却液的循环。