CN112531238A - 一种高空电驱动飞机电池温度控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高空电驱动飞机电池温度控制系统和方法,该系统位于飞机前设备舱内,包括进气道、温度传感器和空气控制阀门;进气道由自然风进气道、动力电机热源进气道和温度调节进气道构成;空气控制阀门位于自然风进气道和动力电机热源进气道与温度调节进气道之间;温度传感器采集电池的实时温度,将温度信号传至所述空气控制阀门;空气控制阀门根据电池系统温度,通过控制阀门开合,控制自然风和动力电机热源空气的流量。本发明克服现有系统中高低空飞行工况散热和加温功能不兼顾的不足,并节省飞机电池电能,延长续航时间。
Description
技术领域
本发明涉及电驱动飞机技术领域,尤其涉及一种高空电驱动飞机电池温度控制系统和方法。
背景技术
高空电驱动飞机电池温度控制系统的技术难点在于如何兼顾高低空飞行工况,即同一系统具有散热和加温两种功能,且不消耗或少消耗飞机的储能。高空电驱动飞机的生存环境恶劣,尤其是高空中环境温度低,电驱动飞机的电池系统需要一定的加温措施。现有技术多采用被动保温方法,如电池外包保温材料,但该方法未顾及低空飞行工况,此时环境温度较高,电池系统需要散热,而保温材料不利于热量散发。同时,现有技术中的主动加温方法多为加装电热装置,存在消耗飞机电能多,缩短飞机的航程等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足,提供一种高空电驱动飞机电池温度控制系统和方法,能够解决现有系统中高低空飞行工况散热和加温功能不兼顾,以及电能浪费的问题。
本发明的技术解决方案:
一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,该系统位于飞机前设备舱内,包括进气道、温度传感器和空气控制阀门;所述进气道由自然风进气道、动力电机热源进气道和温度调节进气道构成;所述空气控制阀门位于所述自然风进气道和所述动力电机热源进气道与所述温度调节进气道之间;所述温度传感器采集电池的实时温度,将温度信号传至所述空气控制阀门;所述空气控制阀门根据电池系统温度,通过控制阀门开合,控制自然风和动力电机热源空气的流量;所述自然风进气道将环境中的自然风导入系统中,所述动力电机热源进气道将由动力电机运行时产热的热量加热后的空气导入系统中;所述温度调节进气道将由所述空气控制阀门调节后的空气导入电池系统设备空间。
进一步的,所述自然风进气道和所述动力电机热源进气道位于飞机前设备舱前端,所述动力电机热源进气道包围动力电机,所述温度调节进气道位于飞机前设备舱后端,包围电池系统。
优选的,所述的自然风进气道、所述的动力电机热源进气道与所述的温度调节进气道形成连续、密闭的腔体。
进一步的,所述空气控制阀门通过控制阀门开合,控制所述自然风进气道出口大小和所述动力电机热源进气道出口大小。
进一步的,所述的空气控制阀门控制方法为:按分段温度控制方法,根据设定电池温度的分段范围,调节所述空气控制阀门的开合程度,控制自然风或动力电机热源空气的流量。
优选的,所述电池温度范围分为低温段、过渡段和高温段,当电池温度处于过渡段,所述空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入所述温度调节进气道,当电池温度处于低温段,所述空气控制阀门控制所述动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入所述温度调节进气道,当电池温度处于高温段,所述空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,将自然风引入所述温度调节进气道。
优选的,所述的自然风与动力电机热源空气的比例由自然风与动力电机热源空气的温度确定,以满足所需的设定温度为目的。
优选的,所述的低温段、过渡段和高温段的设置根据电池系统的性能确定。
根据本发明的另一方面,一种高空电驱动飞机电池温度控制方法,包括以下步骤:
步骤一,设定温度控制的范围;
步骤二,测量电池的实时温度;
步骤三,根据步骤一测量到的电池温度信号与温度控制的范围做比较,根据电池温度信号与设定温度范围的关系,进行步骤四;
步骤四,当电池温度处于过渡段,所述空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入所述温度调节进气道,当电池温度处于低温段,所述空气控制阀门控制所述动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入所述温度调节进气道,当电池温度处于高温段,所述空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,自然风引入所述温度调节进气道;
步骤五,重复步骤二到步骤四。
本发明的有益效果:
(1)本发明通过使用空气控制阀门按照电池温度来确定自然风与动力电机热源空气的比例,电池温度低时,使温度调节进气道中的气体升温,对电池加热,当电池温度高时,使温度调节进气道中的气体降温,对电池降温散热,通过此设置,克服现有系统中高低空飞行工况散热和加温功能不兼顾的不足。
(2)本发明通过自然风进气道将外界自然温度的空气导入系统,动力电机热源进气道将动力电机发热加热的空气导入系统,然后通过温度调节进气道混合成合适的温度,不需要电池对空气进行加热,节省飞机电池电能,延长续航时间。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解,其构成了说明书的一部分,用于例示本发明的实施例,并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统纵向侧剖面示意图;
图2为本发明实施例提供的一种高空电驱动飞机电池温度控制方法步骤示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中,出于解释而非限制性的目的,阐述了具体细节,以帮助全面地理解本发明。然而,对本领域技术人员来说显而易见的是,也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明实施例提供了一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,能够解决现有系统中高低空飞行工况散热和加温功能不兼顾,以及电能浪费的问题。
参见图1,该系统位于飞机前设备舱内,包括进气道、电池温度传感器和空气控制阀门,系统利用环境空气作为传热媒介,调节进入电池系统设备空间的空气温度;
进一步的在一个实施例中,进气道由自然风进气道、动力电机热源进气道和温度调节进气道构成,自然风进气道和动力电机热源进气道位于飞机前设备舱前端,包围动力电机,温度调节进气道位于飞机前设备舱后端,包围电池系统;
进一步的在一个实施例中,在飞机飞行过程中,自然风进气道将环境中的自然风被导入电池温度控制系统中,同时,动力电机运行时的产热将加热进入动力电机热源进气道的空气,加热后的空气被导入电池温度控制系统中;
进一步的在一个实施例中,空气控制阀门位于自然风进气道和所述动力电机热源进气道与所述温度调节进气道之间,形成连续、密闭的腔体;
进一步的在一个实施例中,温度传感器采集电池的实时温度,将温度信号传至空气控制阀门;
进一步的在一个实施例中,空气控制阀门是温度控制器与空气调节阀的总成,根据温度传感器采集的温度,按分段温度控制方法,控制空气调节阀开合;
进一步的在一个实施例中,空气控制阀门控制方法为:按分段温度控制方法,根据设定电池温度的分段范围,调节所述空气控制阀门的开合程度,控制自然风或动力电机热源空气的流量。
优选的在一个实施例中,电池温度范围分为低温段、过渡段和高温段,当电池温度处于过渡段,空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入温度调节进气道,当电池温度处于低温段,空气控制阀门控制动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入温度调节进气道,当电池温度处于高温段,空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,将自然风引入所述温度调节进气道。进一步的,在一个实施例中,因为温度控制的延后性,温度控制可以提前进行,如温度在一定时间内上升的温度过快,可以在未达到温度的低温段或高温段时就提前开始对空气阀门的控制,将自然风或动力电机热源空气引入系统中。
进一步的在一个实施例中,温度调节进气道将由空气控制阀门调节后的空气导入电池系统设备空间,当电池温度高于设定温度,为电池系统加温,当电池温度低于设定温度,为电池系统降温。
在本发明可获得的有益效果为:温度控制系统利用动力电机的散热为电池系统加温,节省飞机的电能,延长续航时间并且亦可利用自然风为所述电池系统降温,兼顾飞机高低空飞行工况,根据外界的环境和发动机的工作情况调节自然风和动力电机加热空气的引入量,达到最好的降温和加温的效果。
为了便于读者理解,下面详述一具体实例:
参见图1,该高空电驱动飞机电池温度控制系统9位于飞机前设备舱1内,包括进气道、电池温度传感器3和空气控制阀门8,与该系统安装于前设备舱的装置还有动力电机系统5和电池系统2;
进气道由自然风进气道6、动力电机热源进气道7和温度调节进气道4构成,动力电机热源进气道7包围动力电机系统,自然风进气道6位于动力电机热源进气道外测,温度调节进气道4包围电池系统;
自然风进气道6将环境中的自然风导入系统中,动力电机热源进气道7将由动力电机运行时的产热加热后的空气导入系统中,系统利用空气作为传热媒介,调整传导至电池系统的热量;
空气控制阀门位于自然风进气道6和动力电机热源进气道7与温度调节进气道4之间,调节自然风与动力电机热源空气的流量和比例;
电池温度传感器位于电池系统中,采集其实时温度,为空气控制阀门提供温度控制参考信号;
温度调节进气道将由空气控制阀门调节后的空气导入电池系统设备空间,为电池系统降温或升温。
电池温度范围分为低温段、过渡段和高温段,当电池温度处于过渡段,空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入温度调节进气道,当电池温度处于低温段,空气控制阀门控制动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入温度调节进气道,当电池温度处于高温段,空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,将自然风引入所述温度调节进气道。
本发明的系统运行过程中仅消耗部分电能用于空气控制阀门和电池温度传感器运行,与直接利用电能产热相比,能量消耗少,且系统具有散热和加温两种功能。
如图2所示,在一个实施例中,一种高空电驱动飞机电池温度控制方法,包括以下步骤:
步骤一,设定温度控制的范围;
步骤二,测量电池的实时温度;
步骤三,根据步骤一测量到的电池温度信号与温度控制的范围做比较,根据电池温度信号与设定温度范围的关系,进行步骤四;
步骤四,当电池温度处于过渡段,所述空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入所述温度调节进气道,当电池温度处于低温段,所述空气控制阀门控制所述动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入所述温度调节进气道,当电池温度处于高温段,所述空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,自然风引入所述温度调节进气道;
步骤五,重复步骤二到步骤四。
在一个实施例中,自然风与动力电机热源空气的比例由自然风与动力电机热源空气的温度确定,以满足所需的设定温度为目的。
在一个实施例中,低温段、过渡段和高温段的设置根据电池系统的性能确定。
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用,和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的,因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外,由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变,因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作,而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (9)
1.一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,该系统位于飞机前设备舱内,其特征在于,包括进气道、温度传感器和空气控制阀门;所述进气道由自然风进气道、动力电机热源进气道和温度调节进气道构成;所述空气控制阀门位于所述自然风进气道和所述动力电机热源进气道与所述温度调节进气道之间;所述温度传感器采集电池的实时温度,将温度信号传至所述空气控制阀门;所述空气控制阀门根据电池系统温度,通过控制阀门开合,控制自然风和动力电机热源空气的流量;所述自然风进气道将环境中的自然风导入系统中,所述动力电机热源进气道将由动力电机运行时产热的热量加热后的空气导入系统中;所述温度调节进气道将由所述空气控制阀门调节后的空气导入电池系统设备空间。
2.根据权利要求1所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述自然风进气道和所述动力电机热源进气道位于飞机前设备舱前端,所述动力电机热源进气道包围动力电机,所述温度调节进气道位于飞机前设备舱后端,包围电池系统。
3.根据权利要求2所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述的自然风进气道、所述的动力电机热源进气道与所述的温度调节进气道形成连续、密闭的腔体。
4.根据权利要求2或3所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述空气控制阀门通过控制阀门开合,控制所述自然风进气道出口大小和所述动力电机热源进气道出口大小。
5.根据权利要求4所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述的空气控制阀门控制方法为:按分段温度控制方法,根据设定电池温度的分段范围,调节所述空气控制阀门的开合程度,控制自然风或动力电机热源空气的流量。
6.根据权利要求5所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述电池温度范围分为低温段、过渡段和高温段,当电池温度处于过渡段,所述空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入所述温度调节进气道,当电池温度处于低温段,所述空气控制阀门控制所述动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入所述温度调节进气道,当电池温度处于高温段,所述空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,将自然风引入所述温度调节进气道。
7.根据权利要求6所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述的自然风与动力电机热源空气的比例由自然风与动力电机热源空气的温度确定,以满足所需的设定温度为目的。
8.根据权利要求6或7所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制系统,其特征在于,所述的低温段、过渡段和高温段的设置根据电池系统的性能确定。
9.如权利要求1-8所述的一种高空电驱动飞机电池温度控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤一,设定温度控制的范围;
步骤二,测量电池的实时温度;
步骤三,根据步骤一测量到的电池温度信号与温度控制的范围做比较,根据电池温度信号与设定温度范围的关系,进行步骤四;
步骤四,当电池温度处于过渡段,所述空气控制阀门关闭,自然风和动力电机热源空气均不引入所述温度调节进气道,当电池温度处于低温段,所述空气控制阀门控制所述动力电机热源进气道出口打开程度,动力电机热源空气引入所述温度调节进气道,当电池温度处于高温段,所述空气控制阀门控制所述自然风进气道出口打开程度,自然风引入所述温度调节进气道;
步骤五,重复步骤二到步骤四。
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