[发明专利]一种航空混合动力系统的重载高速起动装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种航空混合动力系统的重载高速起动装置及其控制方法，包括起动机外壳、起动按钮、正反转二位开关、PCB驱动板、有刷电机、减速齿轮、起动头以及电池接口，起动按钮和正反转二位开关向PCB驱动板发送起动、停机和正反转指令请求，PCB驱动板根据相应的指令控制有刷电机的运转，有刷电机通过减速齿轮驱动起动头，实现减速增扭输出。本发明的优点在于起动开关无胶着风险，起动电流可控，具备正反向起动功能，和过载保护功能，寿命和可靠性高。

技术领域

本发明涉及小排量活塞发动机起动技术领域，具体涉及一种航空混合动力系统的重载高速起动装置及其控制方法。

背景技术

无人机用微型混合动力系统主要由小排量活塞机与发电机构成，受结构与重量限制，无人机用微型混合动力系统不单独配置起动电机，因此，其动力系统需单独起动。

微型混合动力系统相比于传统小排量活塞发动机，具有如下特点：其起动轴的转动惯量大幅增加，并且起动负载在一个机械周期内波动剧烈；所需起动转速是小排量活塞发动机的2-3倍。微小型航空混合动力系统若采用手拔式起动方式，不仅起动成功率低，而且存在安全隐患。现有的手持式起动器结构简单，无法满足大起动惯量以及高速装置的起动要求；而且这种起动器的起动开关一般为机械簧铜片，直接串联在功率回路，该构造还存在以下几点问题：1)长时间工作后，簧铜片两极容易胶着，造成无法断电的事故，使得起动器寿命短暂，可靠性低；2)无法同时具备正转和反转起动功能，使用不变，容易造成误操作；3)起动电流不可控，容易烧毁起动装置；4)只能匹配特定型号电池(一般为4S锂离子电池)，电机起动电流不可控，电池电压超过4S时，开关胶着现象加剧，电池电压低于4S时，起动扭矩不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种航空混合动力系统的重载高速起动装置及其控制方法，该起动装置可灵活匹配3S～6S锂离子电池工作，并具备正转和反转起动功能，起动扭矩稳定可控，结构紧凑，寿命长，可靠性高。

本发明提供了如下的技术方案：

一种航空混合动力系统的重载高速起动装置及其控制方法，包括起动机外壳、起动按钮、正反转二位开关、PCB驱动板、有刷电机、减速齿轮、起动头以及电池接口，所述起动按钮与所述正反转二位开关用于向所述PCB驱动板发送指令，所述PCB驱动板用于控制所述有刷电机运转，所述有刷电机通过所述减速齿轮驱动所述起动头；

所述PCB驱动板包括电源模块、控制芯片、PWM驱动模块、电机驱动桥路与电流采样电路，所述起动按钮、所述正反转二位开关、所述PWM驱动模块以及所述电流采样电路均与所述控制芯片连接，所述起动按钮用于向所述控制芯片发送工作或停机指令，所述正反转二位开关用于控制所述有刷电机的正反向运转，所述电流采样电路布置于所述电机驱动桥路的下桥臂，用于采集母线驱动电流并将其反馈至所述控制芯片，所述控制芯片根据驱动电流的反馈信号以及所述正反转二位开关的正反转指令向所述PWM驱动模块发送驱动信号，所述PWM驱动模块根据所述驱动信号对所述电机驱动桥路进行调制，所述电机驱动桥路用于调控所述有刷电机的起动电流与正反向运转，

优选的，所述启动按钮与所述正反转二位开关设于所述起动机外壳上，所述PCB驱动板，有刷电机和齿轮减速机构均设于所述起动器外壳内，所述起动头固定于所述起动器外壳的一端，所述有刷电机通过所述减速齿轮与所述起动头连接并向其输送扭矩，所述电池接口设于所述起动器外壳的另一端。

优选的，所述电机驱动桥路的输入端与输出端分别与所述PWN驱动模块以及所述电流采样电路连接，所述电机驱动桥路包括四个可控硅开关，四个所述可控硅开关均与所述PWN驱动模块连接并受其调制，四个所述可控硅开关分别包括开关Q1、开关Q2、开关Q3与开关Q4，所述PWM驱动模块，所述开关Q1与所述开关Q2依次串联，所述PWM驱动模块，所述开关Q3与所述开关Q4依次串联，所述开关Q1与所述开关Q3的输入端之间并联设置，所述有刷电机的两端分别与所述开关Q1与所述开关Q3的输出端连接。