CN108454864A - 通用飞机串联式混合动力系统 - Google Patents

通用飞机串联式混合动力系统 Download PDF

Info

Publication number
CN108454864A
CN108454864A CN201810336753.8A CN201810336753A CN108454864A CN 108454864 A CN108454864 A CN 108454864A CN 201810336753 A CN201810336753 A CN 201810336753A CN 108454864 A CN108454864 A CN 108454864A
Authority
CN
China
Prior art keywords
general
series connection
connection type
type hybrid
power system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810336753.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李慧颖
平丽浩
曾锐
周义
程靖
贾雪倩
杨蕊姣
魏峰
赵新新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhu Dianke In General Industrial Technology Research Institute Of Aviation Co Ltd
Original Assignee
Wuhu Dianke In General Industrial Technology Research Institute Of Aviation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhu Dianke In General Industrial Technology Research Institute Of Aviation Co Ltd filed Critical Wuhu Dianke In General Industrial Technology Research Institute Of Aviation Co Ltd
Priority to CN201810336753.8A priority Critical patent/CN108454864A/zh
Publication of CN108454864A publication Critical patent/CN108454864A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/026—Aircraft characterised by the type or position of power plants comprising different types of power plants, e.g. combination of a piston engine and a gas-turbine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种通用飞机串联式混合动力系统，包括发电机、与发电机连接且带动发电机进行发电的转子发动机、为螺旋桨提供驱动力的驱动电机和为驱动电机提供电能的动力电池。本发明的通用飞机串联式混合动力系统，有效的满足了通用飞机各项性能指标，同时节约能源消耗，降低环境污染，缓解能源危机。

Description

通用飞机串联式混合动力系统
技术领域
本发明属于飞机技术领域，具体地说，本发明涉及一种通用飞机串联式混合动力系统。
背景技术
随着人类对保护环境的意识不断提高，及能源危机越来越严重，全球多个国家出台了禁售燃油车的新政，虽然航空业尚未有这样的禁令，但发展新能源飞机是大势所趋。目前电能获取的方式较多，使用时不会对环境造成污染，为清洁能源的首选方案，现阶段电池的能量密度相对较低，而飞机的载荷对重量要求十分严苛，就现状而言要想增加续航里程就必须增加电池的重量与体积，这是飞机无法接受的。动力源如何在油与电之间找到一个平衡点，油电混合动力系统很好的解决了这个问题。
目前油电混合动力系统飞机国外处于起步阶段，实际应用还没有，国内在通用航空领域还处于空白，国内多集中在小型的无人机上。
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，本发明提供一种通用飞机串联式混合动力系统，目的是节约能源消耗，降低环境污染，缓解能源危机。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：通用飞机串联式混合动力系统，包括发电机、与发电机连接且带动发电机进行发电的转子发动机、为螺旋桨提供驱动力的驱动电机和为驱动电机提供电能的动力电池。
所述的通用飞机串联式混合动力系统还包括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。
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。
所述集成控制器将所述发电机产生的三相交流电整流成直流电，为所述驱动电机供电。
所述的通用飞机串联式混合动力系统还包括混动控制模块，混动控制模块根据动力电池的SOC值进行判断，控制所述集成控制器启动所述转子发动机。
所述的通用飞机串联式混合动力系统还包括混动控制模块，混动控制模块根据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。
本发明的通用飞机串联式混合动力系统，实现的油与电的自由切换，动力电池能够单独的为驱动电机供电，同时可以利用地面充电机为其补充能量，这样飞机可以在起飞阶段时利用电网对动力电池补充的能量完成起飞，实现了环保需求，减少了机场周边噪音及尾气污染；当飞机到达预定高度时开始巡航，集成控制器启动转子发动机开始发电，巡航速度取适中，确保发电机发的电能够保证巡航的需求，将转子发动机定在恒定的功率段，此时转子发动机油耗较低，如电量有得多还可以给动力电池充电，大大降低了转子发动机的油耗。
本发明的通用飞机串联式混合动力系统，有效的满足了通用飞机各项性能指标，同时节约能源消耗，降低环境污染，缓解能源危机。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明通用飞机串联式混合动力系统的原理示意图；
图中标记为：1、发电机；2、电子风门；3、转子发动机；4、启动电机；5、ECU；6、油门推杆；7、混动控制模块；8、集成控制器；9、驱动电机控制器；10、指示系统；11、驱动电机；12、螺旋桨；13、飞机低压供电系统；14、DC/DC转换器；15、动力电池；16、充电机；17、BMS。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，本发明提供了一种通用飞机串联式混合动力系统，包括螺旋桨12、发电机1、与发电机1连接且带动发电机1进行发电的转子发动机3、为螺旋桨12提供驱动力的驱动电机11和为驱动电机11提供电能的动力电池15。
具体地说，如图1所示，本发明的通用飞机串联式混合动力系统还包括集成控制器8、驱动电机控制器9和混动控制模块7(HCU)，集成控制器8与动力电池15、驱动电机控制器9和发电机1电连接，驱动电机11与驱动电机控制器9电连接。集成控制器8将发电机1产生的三相交流电整流成直流电，为驱动电机11供电。螺旋桨12与驱动电机11通过传动轴连接，动力电池15通过集成控制器8到驱动电机控制器9，驱动电机控制器9将动力电池15提供的直流电逆变成交流电为驱动电机11供电。转子发动机3带动发电机1发电，电能通过集成控制器8为驱动电机11供电和为动力电池15补充能量，动力电池15还可以通过外部设备充电机16为其充电。
如图1所示，驱动电机11的能量获取可直接由动力电池15供电，另一种为转子发动机3带动发电机1发的电。驱动电机11为飞机提供动力源，驱动电机11带动螺旋桨12以产生拉力，为飞机提供前进的动能；驱动电机11优选为高功重比的永磁同步交流电机，达到航空要求。螺旋桨12的高效区间与驱动电机11的高效区间重合(螺旋桨的效率是分区间的，螺旋桨在不同转速下的效率是不一样的，一般在定巡航时效率最高，大于0.8即可；驱动电机也有效率区间，在飞机巡航时驱动电机的转速保持恒定，此时将驱动电机与螺旋桨的高效率区间重合，提高能量利用率，减少无用功)，以最大程度的提高能量的利用率，匹配以满足巡航需求为基本原则。
作为优选的，动力电池15为锂电池且为高能量密度锂电池，动力电池15是由单体锂电池通过串并联的形式组成包，再将若干个包进行串联组成动力电池组，动力电池15通过BMS17(电池管理系统)对其进行管理，BMS17实时监测动力电池15电压、电流、温升等，动力电池15为飞机低压系统提供电力，动力电池15的高压经DC/DC转换器14转化成低压后，提供至飞机低压供电系统13。动力电池15可通过充电机16对其进行能量补充，通过集成控制器8到驱动电机控制器9进行逆变成交流电。BMS17对动力电池15进行管理，混动控制模块7可根据动力电池15的电量SOC值判断是否要启动转子发动机3，指示系统10采集动力电池15相关信息在显示屏上显示出来。
如图1所示，发电机1由转子发动机3带动进行发电，集成控制器8控制转子发动机3启动及电子风门2的开度，以保证转子发动机3的功率能够稳定的输出，发动机控制单元(ECU)控制转子发动机3的点火及喷油，并采集发动机转速信息共享到CAN网络中去。
混动控制模块7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6的变化情况控制驱动电机11的输出功率。混动控制模块7可根据动力电池15的SOC值(即动力电池的剩余电量)或由高度传感器采集的当前飞机飞行高度数据进行判断，控制集成控制器8启动转子发动机3。集成控制器8根据负载的需求情况调整电子风门2的大小，以控制发电机1的输出功率。混动控制模块7根据油门推杆6的变化情况对各个系统进行能量分配管理，指示系统10收集处理转速，电量，温度等信息，通过显示屏显示相关参数，为飞行员提供判断依据。
混动控制模块7通过集成控制器8控制驱动电机控制器9，以调整驱动电机11的输出转速及功率。混动控制模块7通过监测各个系统工作情况，及时调整控制策略，确保各个系统安全可靠，如驱动电机控制器9的温度高于设定值时，混动控制模块7通过集成控制器8开始限制输出功率，以降低驱动电机11的动能，从而降低飞机的飞行速度。
如图1所示，指示系统10通过CAN网络收集处理各分系统共享的数据，通过显示屏将转速、电量、温度等信息显示出来，为飞行员提供判断依据，如BMS17将动力电池15的电压、温度、电量信息发送到CAN网络中，指示系统10采集处理后在显示屏上显示出动力电池15的电压、温度、电量具体数值；驱动电机控制器9将驱动电机11的转速、功率、温度信息发送到CAN网络中，指示系统10采集处理后在显示屏上显示出驱动电机11的转速、功率、温度具体数值。
本发明的通用飞机串联式混合动力系统，在飞机的起飞与降落阶段，由动力电池15单独为驱动电机11供电，实现了环保需求，减少了机场周边噪音及尾气污染；当飞机到达预定高度时开始巡航，集成控制器8启动转子发动机3，带动发电机1开始发电，为驱动电机11及动力电池15提供电能，有效的增加了飞机的续航里程及续航时间。混动控制模块7控制转子发动机3始终工作在高效的区间，节约了燃油消耗。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：包括发电机、与发电机连接且带动发电机进行发电的转子发动机、为螺旋桨提供驱动力的驱动电机和为驱动电机提供电能的动力电池。
2.根据权利要求1所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：还包括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。
3.根据权利要求1或2所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：所述驱动电机为永磁同步交流电机。
4.根据权利要求1至3任一所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：所述动力电池为锂电池。
5.根据权利要求2至4任一所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：所述集成控制器将所述发电机产生的三相交流电整流成直流电，为所述驱动电机供电。
6.根据权利要求2至5任一所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：还包括混动控制模块，混动控制模块根据动力电池的SOC值进行判断，控制所述集成控制器启动所述转子发动机。
7.根据权利要求2至5任一所述的通用飞机串联式混合动力系统，其特征在于：还包括混动控制模块，混动控制模块根据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。
CN201810336753.8A 2018-04-16 2018-04-16 通用飞机串联式混合动力系统 Pending CN108454864A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810336753.8A CN108454864A (zh) 2018-04-16 2018-04-16 通用飞机串联式混合动力系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810336753.8A CN108454864A (zh) 2018-04-16 2018-04-16 通用飞机串联式混合动力系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108454864A true CN108454864A (zh) 2018-08-28

Family

ID=63235853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810336753.8A Pending CN108454864A (zh) 2018-04-16 2018-04-16 通用飞机串联式混合动力系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108454864A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111003189A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 湖南纵横空天能源科技有限公司 一种混动无人机的动力控制系统及方法
CN112046763A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 南京航空航天大学 一种多动力源串联式混合动力无人机及其控制方法
CN112046762A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 南京航空航天大学 基于涡桨发动机的混合动力无人机及其起降控制方法
CN113277095A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 南京航空航天大学 一种串联式油电混动无人机能量管理系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106314809A (zh) * 2016-09-19 2017-01-11 中电科芜湖钻石飞机设计研究院有限公司 一种固定翼式混合动力飞机
US20170029131A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Airbus Defence and Space GmbH Hybrid Electric Drive Train For VTOL Drones
CN106564603A (zh) * 2016-11-02 2017-04-19 沈阳航空航天大学 一种串联式通用飞机气电混合动力系统
US20170291712A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Hamilton Sundstrand Corporation Hybrid electric aircraft propulsion incorporating a recuperated prime mover
CN107878762A (zh) * 2017-11-28 2018-04-06 北京正兴弘业科技有限公司 一种长航时无人机油电混合动力系统及控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170029131A1 (en) * 2015-07-29 2017-02-02 Airbus Defence and Space GmbH Hybrid Electric Drive Train For VTOL Drones
US20170291712A1 (en) * 2016-04-08 2017-10-12 Hamilton Sundstrand Corporation Hybrid electric aircraft propulsion incorporating a recuperated prime mover
CN106314809A (zh) * 2016-09-19 2017-01-11 中电科芜湖钻石飞机设计研究院有限公司 一种固定翼式混合动力飞机
CN106564603A (zh) * 2016-11-02 2017-04-19 沈阳航空航天大学 一种串联式通用飞机气电混合动力系统
CN107878762A (zh) * 2017-11-28 2018-04-06 北京正兴弘业科技有限公司 一种长航时无人机油电混合动力系统及控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111003189A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 湖南纵横空天能源科技有限公司 一种混动无人机的动力控制系统及方法
CN112046763A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 南京航空航天大学 一种多动力源串联式混合动力无人机及其控制方法
CN112046762A (zh) * 2020-09-07 2020-12-08 南京航空航天大学 基于涡桨发动机的混合动力无人机及其起降控制方法
CN113277095A (zh) * 2021-05-25 2021-08-20 南京航空航天大学 一种串联式油电混动无人机能量管理系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103332284B (zh) 一种混合动力船舶电力推进系统的能量管理与控制方法
CN105691610B (zh) 用于直升机的混合动力系统及具有其的直升机
CN108454864A (zh) 通用飞机串联式混合动力系统
CN106985653A (zh) 车辆复合能源供给系统及方法、复合能源汽车
CN105711826A (zh) 一种串联式油电混合动力无人飞行器
CN101570146B (zh) 一种电动汽车驱动系统及其控制方法
CN109094790A (zh) 一种用于直升机的混合动力系统的功率配置方案及控制方法
CN206068172U (zh) 固定翼式混合动力飞机
CN108528735B (zh) 串联式混合动力飞机及其控制方法
CA2702721A1 (en) A hybrid powertrain
CN109733621A (zh) 一种多推进模式的混合动力无人机
CN203713586U (zh) 电动客车增程器的集成控制系统
CN109334472A (zh) 一种电动汽车增程供电系统及控制方法、增程电动汽车
CN106275457A (zh) 一种混合动力飞机增程器
CN204928334U (zh) 一种多旋翼飞行器并联混合动力模块
CN108545199A (zh) 并联式混合动力飞机动力系统
CN103283403A (zh) 一种混合动力割草机
CN117585170A (zh) 一种分布式多桨垂直起降飞行器混合动力系统及管理方法
CN106741794A (zh) 船舶混合动力系统
CN111003189A (zh) 一种混动无人机的动力控制系统及方法
CN203293890U (zh) 混合动力汽车传动系统
CN202557277U (zh) 新型多能源混合动力汽车
CN205097966U (zh) 非插电式纯电动车载发电站运输车
CN204349695U (zh) 多功能发电机组
CN104129314B (zh) 一种采用开关磁阻电机作为功率变压器的动力系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180828