CN117360783A - 一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统 - Google Patents

一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统 Download PDF

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CN117360783A CN202311394054.6A CN202311394054A CN117360783A CN 117360783 A CN117360783 A CN 117360783A CN 202311394054 A CN202311394054 A CN 202311394054A CN 117360783 A CN117360783 A CN 117360783A
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张力
钟兴宇
杨效嘉
王怡
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贾倩
段晓丽
吴东华
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Abstract

本发明实施例公开了一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，系统的每个通道中，蓄电池组通过主通道接触器与汇流条连接，蓄电池组向汇流条供电，主通道接触器控制蓄电池组与汇流条的通断状态；4个汇流条通过4个转换通道接触器依次连接，形成供电环路，通过转换通道接触器控制汇流条之间的通断状态；系统控制单元分别与蓄电池组、汇流条、主通道接触器、转换通道接触器相连接，用于监控系统状态以及执行系统供电转换控制、驱动电机控制。本发明实施例提供的技术方案解决了现有电推进飞机主要针对通航用小功率集中式电推进，难以实现对分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的工程应用的问题。

Description

一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统
技术领域
本申请涉及但不限于分布式电推进飞机的电力系统技术领域，尤指一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统。
背景技术
长期以来，因航空运输规模的持续增长，航空排放的碳氧化物、氮氧化物、噪音排放一直在增长，为了实现我国在2030年碳达峰、2060年碳中和的气候目标，需要新的动力方式。
采用电推进技术可大大降低碳氧化物、氮氧化物、噪音排放，促进绿色环保的发展目标实现。另外，采用电推进技术可以提升能源利用效率，提高飞行经济性。目前涡轮风扇发动机对燃料能量的利用效率仅约40％，而电推进系统对电能的利用率能够超过70％，这意味着采用电推进技术具备提高系统整体效率的潜力，能够达到降低燃油消耗，也即提高飞行经济性。同时，得益于“尺度无关”性(即一个大功率电动机分解为数个小功率电动机后，整个系统的功率密度和效率基本不变)，分布式电推进电力系统可将飞机动力系统融入飞机气动布局，实现气动、结构、动力的最佳融合，以减少重量和阻力，从而提高全机效率。
目前对电推进飞机的研究主要集中在通航用小功率集中式电推进，在分布式电推进系统方面研究尚处于前期理论和缩比地面试验探索阶段。
发明内容
本发明的目的：为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，以解决现有电推进飞机主要针对通航用小功率集中式电推进，难以实现对分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的工程应用的问题。
本发明的技术方案：本发明实施例提供一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，包括：位于分布式电推进飞机两侧对称分布的两个A通道和两个B通道，且4个通道中包括4个汇流条，4个蓄电池组，4个主通道接触器，4个转换通道接触器，4n个推进电机、4n个推进电机控制器、4n个断路器和4n个螺旋桨，以及系统控制单元；所述n为大于等于1的正整数；
其中，每个通道中分别设置有相连接的1个汇流条和1个蓄电池组，每个蓄电池组用于向与其连接的汇流条供电；
每个通道中的蓄电池组通过1个主通道接触器与汇流条连接，用于通过每个主通道接触器控制其两端连接的蓄电池组与汇流条的通断状态；
4个汇流条通过4个转换通道接触器依次连接，形成4个汇流条之间的供电环路，用于通过每个转换通道接触器控制其两端汇流条之间的通断状态；
每个通道中的汇流条通过至少n个断路器对应连接至少n个推进系统，每个推进系统包括依次连接的1个推进电机控制器、1个推进电机和1个螺旋桨，通过每个断路器控制汇流条与本断路器连接的推进系统之间的通断状态；
所述系统控制单元分别与每个蓄电池组、每个汇流条、每个主通道接触器、每个转换通道接触器、每个断路器和每个推进电机控制器相连接，用于监控系统状态以及执行系统供电转换控制、驱动电机控制。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，
所述高压直流电推进系统配置有2套通信网络，包括：以系统控制单元为核心的CAN通信网络，以两个推进电机控制器为一组形成的各控制器组内的485通信网络；
采用所述2套通信网络，使得系统控制单元产生的控制命令通过非相似冗余方式发送给推进电机。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述CAN通信网络的网络配置形式为：
所述系统控制单元通过CAN通信与每个蓄电池组分别连接，用于向各蓄电池组发送控制命令和工作模式，还用于接收各蓄电池组发送的蓄电池组状态参数；
所述系统控制单元通过CAN通信与每个推进电机控制器分别连接，接收每个推进电机控制器发送的推进系统状态参数，并发送系统控制命令给推进电机控制器。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述485通信网络的网络配置形式为：
所述高压直流电推进系统，以2个推进电机控制器为一组形成2n个控制器组，每个控制器组中的2个推进电机控制器通过485通信相连接；每个控制器组内的485通信形式取决于：系统控制单元与本控制器组内第一推进电机控制器和第二推进电机控制器的CAN通信网络的故障情况；
采用CAN通信网络和485通信网络，用于实现系统控制单元对推进电机的非相似冗余控制，以及实现系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述系统控制单元对推进电机的非相似冗余控制的方式为：
当系统控制单元通过CAN通信给每个控制器组中的第一推进电机控制器发送第一控制命令时，同时也将发送给第二推进电机控制器的第二控制命令发送给第一推进电机控制器，第一推进电机控制器将第二控制命令通过485通信发送给第二推进电机控制器。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制的方式为：
每个控制器组中，当第一推进电机控制器通过CAN通信将自身状态信息发送给系统控制单元时，也同时将通过485通信接收的第二推进电机控制器的状态信息发送给系统控制单元，以此实现系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述高压直流电推进系统中各器件满足以下设计需求：
(1)单个蓄电池组具备输出50％系统需求功率的能力；
(2)4个蓄电池组储存的电量能够满足分布式电推进飞机执行两次飞行的电能需求；
(3)单个推进电机工作在额定状态能够输出10％系统需求功率的能力。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述两个A通道包括：左侧A通道(通道AL)和右侧A通道(通道AR)，两个B通道包括：左侧B通道(通道BL)和右侧B通道(通道BR)；其中，两个B通道在两个A通道的外侧；
蓄电池组BL BAT通过主通道接触器BLC和汇流条BL BUS连接；蓄电池组AL BAT通过主通道接触器ALC和汇流条AL BUS连接；蓄电池组AR BAT通过主通道接触器ARC和汇流条AR BUS连接；蓄电池组BR BAT通过主通道接触器BRC和汇流条BR BUS连接；
汇流条BL BUS通过转换通道接触器BTC1和汇流条AL BUS连接；汇流条AL BUS通过转换通道接触器BTC2和汇流条AR BUS连接；汇流条AR BUS通过转换通道接触器BTC3和汇流条BR BUS连接；汇流条BR BUS通过转换通道接触器BTC4和汇流条BL BUS连接。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，所述n为3，所述高压直流电推进系统中具体包括：一一对应的12个推进电机、12个推进电机控制器、12个断路器和12个螺旋桨；每个汇流条分别连接3个推进系统；
汇流条BL BUS通过断路器CB1、断路器CB6和断路器CB7一一对应的连接推进系统1、推进系统6和推进系统7；
汇流条AL BUS通过断路器CB4、断路器CB5和断路器CB10一一对应的连接推进系统4、推进系统5和推进系统10；
汇流条AR BUS通过断路器CB3、断路器CB9和断路器CB11一一对应的连接推进系统3、推进系统9和推进系统11；
汇流条BR BUS通过断路器CB2、断路器CB8和断路器CB12一一对应的连接推进系统2、推进系统8和推进系统12；
其中，汇流条通过与其连接的每个断路器给对应连接的推进电机控制器供电，由推进电机控制器将高压直流电转换为三相交流电为推进电机供电；每个推进系统中的推进电机与螺旋桨同轴机械连接，以通过推进电机驱动螺旋桨转动为飞机提供拉力。
可选地，如上所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中，
所述高压直流电推进系统中，以4个通道在飞机两侧的布设位置，汇流条BL BUS、汇流条AL BUS、汇流条AR BUS和汇流条BR BUS从左到右依次分别在飞机两侧；
其中，汇流条BR BUS设定为汇流条BL BUS的左侧汇流条，汇流条BL BUS设定为汇流条BR BUS的右侧汇流条；
所述高压直流电推进系统中各汇流条供电优先级设置为：
第一优先级：本侧主通道；
第二优先级：本侧主通道的左侧通道；
第三优先级：本侧主通道的右侧通道
本发明的有益效果：本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，系统的每个通道中，分别设置有相连接的1个汇流条和1个蓄电池组，每个蓄电池组用于向与其连接的汇流条供电；每个通道中的蓄电池组通过1个主通道接触器与汇流条连接，用于通过每个主通道接触器控制其两端连接的蓄电池组与汇流条的通断状态；4个汇流条通过4个转换通道接触器依次连接，形成4个汇流条之间的供电环路，用于通过每个转换通道接触器控制其两端汇流条之间的通断状态；每个通道中的汇流条通过至少n个断路器对应连接至少n个推进系统，每个推进系统包括依次连接的1个推进电机控制器、1个推进电机和1个螺旋桨，通过每个断路器控制汇流条与本断路器连接的推进系统之间的通断状态；系统控制单元分别与每个蓄电池组、每个汇流条、每个主通道接触器、每个转换通道接触器、每个断路器和每个推进电机控制器相连接，用于监控系统状态以及执行系统供电转换控制、驱动电机控制。本发明实施例提供的高压直流电推进系统，基于系统供电优先级以及各接触器的控制逻辑，能够根据分布式电推进系统故障状态自动完成供电转换，保障推进电机可靠供电，提升飞行安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中各部件在飞机上的布局示意图；
图2为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的架构示意图；
图3为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的通信架构示意图；
图4为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的供电转换示意图；
图5为本发明示例1提供的高压直流电推进系统由状态1到状态2转移过程的控制流程图；
图6为本发明示例2提供的高压直流电推进系统由状态2到状态6转移过程的控制流程图；
图7为本发明示例3提供的高压直流电推进系统由状态16到状态13转移过程的控制流程图；
图8为本发明示例4提供的高压直流电推进系统由状态13到状态6转移过程的控制流程图；
图9为本发明实施例中各个主通道接触器的控制逻辑示意图；
图10为本发明实施例中各个转换通道接触器BTC1控制逻辑示意图；
图11为本发明实施例中各个转换通道接触器BTC2控制逻辑示意图；
图12为本发明实施例中各个转换通道接触器BTC3控制逻辑示意图；
图13为本发明实施例中各个转换通道接触器BTC4控制逻辑示意图；
图14为本发明实施例中各个主通道接触器的供电控制方式；
图15为本发明实施例中转换通道接触器BTC1供电实现方式示意图；
图16为本发明实施例中转换通道接触器BTC2供电实现方式示意图；
图17为本发明实施例中转换通道接触器BTC3供电实现方式示意图；
图18为本发明实施例中转换通道接触器BTC4供电实现方式示意图；
图19所示为本发明实施例中系统控制单元的通信实现原理的示意图；
图20为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中系统控制单元与各推进电机控制器之间通信的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
上述背景技术中已经说明，采用电推进技术具备提高系统整体效率的潜力，能够达到降低燃油消耗，也即提高飞行经济性。目前对电推进飞机的研究主要集中在通航用小功率集中式电推进，在分布式电推进系统方面研究尚处于前期理论和缩比地面试验探索阶段。
针对分布式电推进飞机的高压直流电推进系统难以实现在工程应用的现状，本发明实施例旨在提供一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统。
本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中各部件在飞机上的布局示意图，图2为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的架构示意图，图3为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的通信架构示意图。结合图1到图3所示，本发明实施例提供一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统包括：位于分布式电推进飞机两侧对称分布的两个A通道(包括左侧A通道AL和右侧A通道AR)和两个B通道(包括左侧B通道BL和右侧B通道BR)，即该系统中具有4个通道，且这4个通道中包括4个汇流条，4个蓄电池组，4个主通道接触器，4个转换通道接触器，4n个推进电机、4n个推进电机控制器、4n个断路器和4n个螺旋桨，以及系统控制单元；n为大于等于1的正整数。
其中，每个通道中分别设置有相连接的1个汇流条和1个蓄电池组，每个蓄电池组用于向与其连接的汇流条供电。
每个通道中的蓄电池组通过1个主通道接触器与汇流条连接，用于通过每个主通道接触器控制其两端连接的蓄电池组与汇流条的通断状态。
4个汇流条通过4个转换通道接触器依次连接，形成4个汇流条之间的供电环路，用于通过每个转换通道接触器控制其两端汇流条之间的通断状态；
每个通道中的汇流条通过至少n个断路器对应连接至少n个推进系统，每个推进系统包括依次连接的1个推进电机控制器、1个推进电机和1个螺旋桨，通过每个断路器控制汇流条与本断路器连接的推进系统之间的通断状态；具体的，在接通推进系统的情况下，通过推进电机控制器将高压直流电转换为三相交流电为推进电机供电。
所述系统控制单元分别与每个蓄电池组、每个汇流条、每个主通道接触器、每个转换通道接触器、每个断路器和每个推进电机控制器相连接，用于监控系统状态以及执行系统供电转换控制、驱动电机控制。
在本发明实施例的一个具体实施方案中，参照图1到图3所示，均以n为3，即具有一一对应的12个推进电机、12个推进电机控制器、12个断路器和12个螺旋桨为例予以示出，每个汇流条对应连接3个断路器、3个推进电机控制器、3个推进电机和3个螺旋桨。另外，本发明实施例不限制推进电机、推进电机控制器、断路器和螺旋桨的具体数量。
如图1到图3所示结构，该具体实施方案的高压直流电推进系统中的各通道和器件的名称定义如下：
1)通道：两个A通道包括：左侧A通道(即通道AL)和右侧A通道(即通道AR)，两个B通道包括：左侧B通道(即通道BL)和右侧B通道(即通道BR)；其中，两个B通道在两个A通道的外侧；
2)汇流条：4个汇流条包括：汇流条BL BUS、汇流条AL BUS、汇流条AR BUS、汇流条BR BUS；
3)蓄电池组：4个蓄电池组包括：蓄电池组BL BAT、蓄电池组AL BAT、蓄电池组ARBAT、蓄电池组BR BAT；
4)主通道接触器：4个主通道接触器包括：主通道接触器BLC、主通道接触器ALC、主通道接触器ARC、主通道接触器BRC；
5)转换通道接触器：4个转换通道接触器定义为：BL BUS与AL BUS之间的转换通道接触器BTC1，AL BUS与AR BUS之间的转换通道接触器BTC2，AR BUS与BR BUS之间的转换通道接触器BTC3，BR BUS与BL BUS之间的转换通道接触器BTC4；
6)断路器：12个断路器包括：断路器CB1、断路器CB2、断路器CB3、断路器CB4、断路器CB5、断路器CB6、断路器CB7、断路器CB8、断路器CB9、断路器CB10、断路器CB11、断路器CB12；该具体实施方案中，每个汇流条分别连接3个断路器，并且分别通过3个断路器连接3个推进电机控制器；
7)推进电机控制器：12个推进电机控制器包括：推进电机控制器C1、推进电机控制器C2、推进电机控制器C3、推进电机控制器C4、推进电机控制器C5、推进电机控制器C6、推进电机控制器C7、推进电机控制器C8、推进电机控制器C9、推进电机控制器C10、推进电机控制器C11、推进电机控制器C12；
8)推进电机：12个推进电机包括：推进电机M1、推进电机M2、推进电机M3、推进电机M4、推进电机M5、推进电机M6、推进电机M7、推进电机M8、推进电机M9、推进电机M10、推进电机M11、推进电机M12；
9)螺旋桨：12个螺旋桨包括：螺旋桨P1、螺旋桨P2、螺旋桨P3、螺旋桨P4、螺旋桨P5、螺旋桨P6、螺旋桨P7、螺旋桨P8、螺旋桨P9、螺旋桨P10、螺旋桨P11、螺旋桨P12；
10)系统控制单元：该系统控制单元分别与每个接触器、每个断路器和推进电机控制器相连接。
在该具体实施方案中，高压直流电推进系统内部的具体连接结构为：
1)蓄电池组与汇流条之间连接关系：
蓄电池组BL BAT通过主通道接触器BLC和汇流条BL BUS连接；蓄电池组AL BAT通过主通道接触器ALC和汇流条AL BUS连接；蓄电池组AR BAT通过主通道接触器ARC和汇流条AR BUS连接；蓄电池组BR BAT通过主通道接触器BRC和汇流条BR BUS连接；如图2所示。
2)各汇流条之间连接关系：
汇流条BL BUS通过转换通道接触器BTC1和汇流条AL BUS连接；汇流条AL BUS通过转换通道接触器BTC2和汇流条AR BUS连接；汇流条AR BUS通过转换通道接触器BTC3和汇流条BR BUS连接；汇流条BR BUS通过转换通道接触器BTC4和汇流条BL BUS连接；如图2所示。
3)各汇流条与各推进系统的连接关系和供电关系：
3.1)汇流条BL BUS通过断路器CB1为推进电机控制器C1供电，通过断路器CB6为推进电机控制器C6供电，通过断路器CB7为推进电机控制器C7供电；推进电机控制器C1将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M1供电；推进电机控制器C6将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M6供电；推进电机控制器C7将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M7供电；
3.2)汇流条AL BUS通过断路器CB4为推进电机控制器C4供电，通过断路器CB5为推进电机控制器C5供电，通过断路器CB10为推进电机控制器C10供电；推进电机控制器C4将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M4供电；推进电机控制器C5将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M5供电；推进电机控制器C10将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M10供电；
3.3)汇流条AR BUS通过断路器CB3为推进电机控制器C3供电，通过断路器CB9为推进电机控制器C9供电，通过断路器CB11为推进电机控制器C11供电；推进电机控制器C3将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M3供电；推进电机控制器C9将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M9供电；推进电机控制器C11将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M11供电；
3.4)汇流条BR BUS通过断路器CB2为推进电机控制器C2供电，通过断路器CB8为推进电机控制器C8供电，通过断路器CB12为推进电机控制器C12供电。推进电机控制器C2将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M2供电；推进电机控制器C8将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M8供电；推进电机控制器C12将高压直流电转换为三相交流电为推进电机M12供电。如图2所示。
4)各推进系统中推进电机与螺旋桨的机械关系和驱动关系：
4.1)推进电机M1和螺旋桨P1同轴机械连接，由推进电机M1驱动螺旋桨P1转动为飞机提供拉力；推进电机M6和螺旋桨P6同轴机械连接，由推进电机M6驱动螺旋桨P6转动为飞机提供拉力；推进电机M7和螺旋桨P7同轴机械连接，由推进电机M7驱动螺旋桨P7转动为飞机提供拉力；
4.2)推进电机M4和螺旋桨P4同轴机械连接，由推进电机M7驱动螺旋桨P4转动为飞机提供拉力；推进电机M5和螺旋桨P5同轴机械连接，由推进电机M5驱动螺旋桨P5转动为飞机提供拉力；推进电机M10和螺旋桨P10同轴机械连接，由推进电机M5驱动螺旋桨P10转动为飞机提供拉力；
4.3)推进电机M3和螺旋桨P3同轴机械连接，由推进电机M3驱动螺旋桨P3转动为飞机提供拉力；推进电机M9和螺旋桨P9同轴机械连接，由推进电机M9驱动螺旋桨P9转动为飞机提供拉力；推进电机M11和螺旋桨P11同轴机械连接，由推进电机M11驱动螺旋桨P11转动为飞机提供拉力；
4.4)推进电机M2和螺旋桨P2同轴机械连接，由推进电机M2驱动螺旋桨P2转动为飞机提供拉力；推进电机M8和螺旋桨P8同轴机械连接，由推进电机M8驱动螺旋桨P8转动为飞机提供拉力；推进电机M12和螺旋桨P12同轴机械连接，由推进电机M8驱动螺旋桨P12转动为飞机提供拉力。如图2所示。
5)系统控制单元的通信形式：
5.1)系统控制单元通过CAN通信分别与蓄电池组BL BAT、蓄电池组AL BAT、蓄电池组AR BAT和蓄电池组BR BAT相连，接收蓄电池组发送的蓄电池组状态参数；系统控制单元通过CAN通信分别与各个推进电机控制器(包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12)相连，接收各推进电机控制器发送的推进系统状态参数，并发送系统控制命令给各推进电机控制器；如图3所示通信架构。
5.2)推进电机控制器C1通过485通信和推进电机控制器C2相连；推进电机控制器C3通过485通信和推进电机控制器C4相连；推进电机控制器C5通过485通信和推进电机控制器C6相连；推进电机控制器C7通过485通信和推进电机控制器C8相连；推进电机控制器C9通过485通信和推进电机控制器C10相连；推进电机控制器C11通过485通信和推进电机控制器C12相连。
可以看出，推进电机控制器的连接原则为：以2个推进电机控制器为一组，每个控制器组中的2个推进电机控制器通过485通信相连接；该实施方案中采用485通信的目的是提高系统通信的冗余进而保证系统的安全性。以推进电机控制器C1通过485通信和推进电机控制器C2相连为例，推进电机控制器C1接收系统控制单元通过CAN通信发送给推进电机控制器C1的第一控制命令和发送给推进电机控制器C2的第二控制命令，推进电机控制器C1再通过485通信将给推进电机控制器C2的第二控制命令发送给推进电机控制器C2。如图3所示通信架构。
需要说明的是，本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的余度设计，要求满足系统安全性要求，具体包括如下要求：
1)单个蓄电池组具备输出50％系统需求功率的能力，也即任意2个蓄电池组正常输出即可满足系统最大功率需求；
2)4个蓄电池组储存的电量能够满足飞机两次飞行的电能需求，也即任意2个蓄电池组储存的电量能够满足飞机单次飞行的电能需求；
3)单个推进电机工作在额定状态能够输出10％系统需求功率的能力，也即任意10个推进电机正常工作即可满足飞行功率需求。
本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，能够根据系统故障状态自动完成供电转换，保障推进电机可靠供电，提升飞行安全性。
本发明实施例提供的高压直流电推进系统中各个汇流条供电优先级为：
1)第一优先级：本侧主通道；
2)第二优先级：本侧主通道的左侧通道；
3)第三优先级：本侧主通道的右侧通道。
具体的，该高压直流电推进系统的供电逻辑如下表1所示：
表1高压直流电推进系统的供电逻辑表
如上所示供电逻辑表，该具体实施方案中的高压直流电推进系统共有16种供电状态，共有64种供电转换模式，如图4所示，本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统的供电状态转换关系的示意图。
1)状态1<—>状态2；
2)状态1<—>状态3；
3)状态1<—>状态4；
4)状态1<—>状态5；
5)状态2<—>状态6；
6)状态2<—>状态7；
7)状态2<—>状态8；
8)状态3<—>状态6；
9)状态3<—>状态9；
10)状态3<—>状态10；
11)状态4<—>状态7；
12)状态4<—>状态9；
13)状态4<—>状态11；
14)状态5<—>状态8；
15)状态5<—>状态10；
16)状态5<—>状态11；
17)状态6<—>状态12；
18)状态6<—>状态13；
19)状态7<—>状态12；
20)状态7<—>状态14；
21)状态8<—>状态13；
22)状态8<—>状态14；
23)状态9<—>状态12；
24)状态9<—>状态15；
25)状态10<—>状态13；
26)状态10<—>状态15；
27)状态11<—>状态14；
28)状态11<—>状态15；
29)状态12<—>状态16；
30)状态13<—>状态16；
31)状态14<—>状态16；
32)状态15<—>状态16。
以下通过几个具体示例说明本发明实施例提供的高压直流电推进系统的供电转换控制流程：
示例1：状态1→状态2；
图5为本发明示例1提供的高压直流电推进系统由状态1到状态2转移过程的控制流程图。如图5所示，首先初始化接触器BTC1-BTC4为断开状态。然后判断BR BAT是否可用，如果不可用，则回到供电状态1，等待系统状态更新；如果可用，则闭合BRC。如果在给定延时时间内BR BUS无电，则根据BRC辅助触点状态标记故障并返回供电状态1；如果在给定延时时间内BR BUS有电，则闭合BTC4。如果在给定延时时间内BL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态2；如果在给定延时时间内BL BUS无电，则根据BTC4辅助触点状态标记故障。然后闭合接触器BTC3，如果在给定延时时间内AR BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态2；如果在给定延时时间内AR BUS无电，则根据BTC3辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态2。
需要说明的是，本发明实施例的技术方案中，状态1到状态3、状态1到状态4、状态1到状态5的转换方式与上述由状态1到状态2转移过程的控制过程类似。
示例2：状态2→状态6；
图6为本发明示例2提供的高压直流电推进系统由状态2到状态6转移过程的控制流程图。如图6所示，首先根据系统在状态2中的3种可能的供电状态，确定要执行的操作具有以下情况：情况1、如果在状态2中通过BTC4为BL BUS供电，则根据AR BAT是否可用确定要执行的操作；情况2、如果在状态2中通过BTC3为AR BUS供电，则先断开接触器BTC3；情况3、如果在状态2中未通过BTC4或BTC3为其他汇流条供电，则直接闭合ARC。
针对上述情况1：如果在状态2中通过BTC4为BL BUS供电，如果AR BAT不可用，返回供电状态2，如果AR BAT可用，则闭合接触器ARC，如果在给定延时时间内AR BUS无电，则根据ARC辅助触点状态标记故障返回供电状态2；如果在给定延时时间内AR BUS有电，则闭合接触器BTC2，如果在给定延时时间内AL BUS无电，则根据BTC2辅助触点状态标记故障,供电转换完成，锁定供电状态6；如果在给定延时时间内AL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态6。
针对上述情况2：如果在状态2中通过BTC3为AR BUS供电，则断开接触器BTC3，如果在给定延时时间内AR BUS有电，则根据BTC3辅助触点状态标记故障，返回供电状态2。如果在给定延时时间内AR BUS无电(即BTC3断开)，则直接闭合接触器ARC，后续同情况1。
针对上述情况3：如果在状态2中未通过BTC4或BTC3为其他汇流条供电，则直接闭合接触器ARC，后续同情况1。
示例3：状态16→状态13；
图7为本发明示例3提供的高压直流电推进系统由状态16到状态13转移过程的控制流程图。如图7所示，首先，判断AL BAT是否故障，如果AL BAT无故障，则保持在状态16，如果AL BAT故障，则断开接触器ALC。如果在给定延时时间内ALC无法断开，则标记ALC无法断开故障并返回状态16且锁定状态，如果在给定延时时间内ALC断开，则闭合接触器BTC1。如果在给定延时时间内AL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态13；如果在给定延时时间内AL BUS无电，则根据BTC1辅助触点状态标记故障，然后闭合接触器BTC2，如果在给定延时时间内AL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态13；如果在给定延时时间内AL BUS无电，则根据BTC2辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态13。
示例4：状态13→状态6；
图8为本发明示例4提供的高压直流电推进系统由状态13到状态6转移过程的控制流程图。如图8所示，首先，判断BL BAT是否故障，如果BL BAT无故障，则保持在状态13，如果BL BAT故障，则判断状态13中的3种系统供电状态，确定要执行的操作：情况1，如果在状态13中通过BTC1为AL BUS供电，则先断开接触器BTC1，再断开接触器BLC；情况2，如果在状态13中通过BTC2为AL BUS供电，则断开接触器BLC；情况3，如果在状态13中未通过BTC2或BTC1为AL BUS供电，则断开接触器BLC。
针对上述情况1：如果在状态13中通过BTC1为AL BUS供电，则先断开接触器BTC1，(如果在给定时间内BTC1断开，则断开接触器BLC，如果超出给定延时时间内BL BUS还有电，则标记BLC无法断开故障，返回供电状态13；如果在给定延时时间内BL BUS无电，则闭合接触器BTC2和BTC4，如果在给定延时时间内BL BUS和AL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态6；如果超过给定延时时间内BL BUS无电，AL BUS有电，则根据BTC4辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态6；如果超过给定延时时间内AL BUS无电，BL BUS有电，则根据BTC2辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态6，如果超过给定延时时间内BL BUS和AL BUS都无电，则根据BTC4和BTC2辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态6)。如果超过给定延时时间内BTC1无法断开，则断开接触器BLC，如果超过给定延时时间内BL BUS有电，则返回供电状态13，如果在给定延时时间内BL BUS无电，供电转换完成，锁定供电状态6。
针对上述情况2：如果在状态13中通过BTC2为AL BUS供电，则断开接触器BLC，如果超出给定延时时间内BL BUS还有电，则标记BLC无法断开故障，返回供电状态13；如果在给定延时时间内BL BUS无电，则闭合接触器BTC4，如果在给定延时时间内BL BUS有电，供电转换完成，锁定供电状态6；如果超过给定延时时间内BL BUS无电，则根据BTC4辅助触点状态标记故障，供电转换完成，锁定供电状态6。
针对上述情况3：如果在状态13中未通过BTC2或BTC1为其他汇流条供电，则断开接触器BLC，后续同情况2。
通过分析本发明上述供电逻辑表和各示例中供电转换控制流程，可以得到主通道接触器BLC、ALC、ARC、BRC和转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的控制逻辑为：
(1)图9为本发明实施例中各个主通道接触器的控制逻辑示意图。如图9所示的控制逻辑：
1.1，主通道接触器BLC闭合的条件是：1)蓄电池组BL BAT正常；2)汇流条BL BUS无电。当上述条件任意一个不满足时，BLC断开。
1.2，主通道接触器ALC闭合的条件是：1)蓄电池组AL BAT正常；2)汇流条AL BUS无电。当上述条件任意一个不满足时，ALC断开。
1.3，主通道接触器ARC闭合的条件是：1)蓄电池组AR BAT正常；2)汇流条AR BUS无电。当上述条件任意一个不满足时，ARC断开。
1.4，主通道接触器BRC闭合的条件是：1)蓄电池组BR BAT正常；2)汇流条BR BUS无电。当上述条件任意一个不满足时，BRC断开。
(2)转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的控制逻辑如下说明：
2.1，图10为本发明实施例中转换通道接触器BTC1的控制逻辑示意图。如图10所示的控制逻辑：BTC1闭合的条件是：1)BLC和ALC有且仅有一个处于闭合状态；2)BTC2处于断开状态；3)BTC4处于断开状态。当上述条件任意一个不满足时，BTC1断开。
2.2，图11为本发明实施例中转换通道接触器BTC2的控制逻辑示意图。如图11所示的控制逻辑：BTC2闭合的条件是：1)ALC和ARC有且仅有一个处于闭合状态；2)BTC1处于断开状态；3)BTC3处于断开状态。当上述条件任意一个不满足时，BTC2断开。
2.3，图12为本发明实施例中转换通道接触器BTC3的控制逻辑示意图。如图12所示的控制逻辑：BTC3闭合的条件是：1)ARC和BRC有且仅有一个处于闭合状态；2)BTC1处于断开状态；3)BTC3处于断开状态。当上述条件任意一个不满足时，BTC3断开。
2.4，图13为本发明实施例中转换通道接触器BTC4的控制逻辑示意图。如图13所示的控制逻辑：BTC4闭合的条件是：1)ARC和BRC有且仅有一个处于闭合状态；2)BTC2处于断开状态；3)BTC4处于断开状态。当上述条件任意一个不满足时，BTC4断开。
上述主通道接触器BLC、ALC、ARC、BRC和转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的控制逻辑具体为，实现故障时供电转换所配置的控制逻辑。
进一步地，为了实现高压直流电推进系统的上述供电转换控制方法，本发明实施例中采用硬件互锁和软件控制相结合的方式来实现。
(1)如图14所示，为本发明实施例中各个主通道接触器的供电控制方式。
1.1，主通道接触器BLC供电控制实现方式为：BLC线圈由BL BAT供电。一方面，BLBAT根据自身状态控制BLC线圈28V供电正端接通或开路，另一方面，系统控制单元根据系统状态控制BLC线圈28V供电负端接地或开路。
1.2，主通道接触器ALC供电控制实现方式为：ALC线圈由AL BAT供电。一方面，ALBAT根据自身状态控制ALC线圈28V供电正端接通或开路，另一方面，系统控制单元根据系统状态控制ALC线圈28V供电负端接地或开路。
1.3，主通道接触器ARC供电控制实现方式为：ARC线圈由AR BAT供电。一方面，ARBAT根据自身状态控制ARC线圈28V供电正端接通或开路，另一方面，系统控制单元根据系统状态控制ARC线圈28V供电负端接地或开路。
1.4，主通道接触器BRC供电控制实现方式为：BRC线圈由BR BAT供电。一方面，BRBAT根据自身状态控制BRC线圈28V供电正端接通或开路，另一方面，系统控制单元根据系统状态控制BRC线圈28V供电负端接地或开路。
需要说明的是，图14中，“28V/开路”表示对应端口接电池的直流电28V或者悬空；“接地/开路”表示对应端口接地或者悬空。
(2)转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的供电控制相同，均存在硬件互锁，如下说明：
2.1，图15为本发明实施例中转换通道接触器BTC1的供电实现方式的示意图。如图15所示，BTC1线圈由28V电源供电。28V电源分2路，一路经过ALC常闭辅助触点和BLC常开辅助触点接到BTC1线圈正端，另一路经过BLC常闭辅助触点和ALC常开辅助触点接到BTC1线圈正端。BTC1线圈负端经过BTC2常闭辅助触点和BTC4常闭辅助触点接地或开路，且BTC1线圈负端接地或开路信号由系统控制单元产生的BTC1控制命令决定。
以图15所示的转换通道接触器BTC1的供电实现方式为例说明硬件互锁实现方式，一方面，28V电源分2路，一路经过ALC常闭辅助触点和BLC常开辅助触点接到BTC1线圈正端，另一路经过BLC常闭辅助触点和ALC常开辅助触点接到BTC1线圈正端。通过上述结构实现硬件互锁，防止ALC与BLC同时闭合的时，BTC1也闭合，即防止BL BAT与AL BAT通过BTC1并联供电；即BL BAT与AL BAT同时供电时，要求BTC1断开。
另一方面，BTC1线圈负端经过BTC2常闭辅助触点和BTC4常闭辅助触点接地或开路；通过该结构，可以防止BTC1与左右两侧任一个转换通道接触器(BTC2或BTC4)同时闭合，即防止一个汇流条给三路供电。
2.2，图16为本发明实施例中转换通道接触器BTC2的供电实现方式的示意图。如图16所示，BTC2线圈由28V电源供电。28V电源分2路，一路经过ALC常闭辅助触点和ARC常开辅助触点接到BTC2线圈正端，另一路经过ARC常闭辅助触点和ALC常开辅助触点接到BTC2线圈正端。BTC2线圈负端经过BTC1常闭辅助触点和BTC3常闭辅助触点接地或开路，且BTC2线圈负端接地或开路信号由系统控制单元产生的BTC2控制命令决定。
2.3，图17为本发明实施例中转换通道接触器BTC3的供电实现方式的示意图。如图17所示，BTC3线圈由28V电源供电。28V电源分2路，一路经过BRC常闭辅助触点和ARC常开辅助触点接到BTC3线圈正端，另一路经过ARC常闭辅助触点和BRC常开辅助触点接到BTC3线圈正端。BTC3线圈负端经过BTC2常闭辅助触点和BTC4常闭辅助触点接地或开路，且BTC3线圈负端接地或开路信号由系统控制单元产生的BTC3控制命令决定。
2.4，图18为本发明实施例中转换通道接触器BTC4的供电实现方式的示意图。如图18所示，BTC4线圈由28V电源供电。28V电源分2路，一路经过BLC常闭辅助触点和BRC常开辅助触点接到BTC4线圈正端，另一路经过BRC常闭辅助触点和BLC常开辅助触点接到BTC4线圈正端。BTC4线圈负端经过BTC1常闭辅助触点和BTC3常闭辅助触点接地或开路。BTC4线圈负端接地或开路信号由系统控制单元产生的BTC4控制命令决定。
需要说明的是，图15到图18中，“28V”表示对应端口接28V直流电；“接地/开路”表示对应端口接地或者悬空。
以下对本发明实施例提供的高压直流电推进系统中的通信形式进行详细说明，本发明实施例提供的高压直流电推进系统具备通信冗余功能，可以保障系统控制单元产生的控制命令通过非相似冗余方式发送给推进电机，从而保证高压直流电推进系统通信控制鲁棒性。
该实现方式中，高压直流电推进系统中配置有2套通信网络，分别是以系统控制单元为核心的CAN通信网络和以两个推进电机控制器为一组形成的控制器组内的485通信网络，如图3所示通信架构。
图19所示为本发明实施例中系统控制单元的通信实现原理的示意图。其中包括DSP控制芯片，CAN通信电路，485通信电路，汇流条电压采样电路，AD转换电路，接触器辅助触点采样电路，接触器驱动控制电路。如图19所示，通过CAN通信电路获取蓄电池组BL BAT、AL BAT、AR BAT、BR BAT状态信息(正常/故障、SOC、输出电压、输出电流、电池组温度)。通过汇流条电压采样电路和AD转换电路实现对汇流条BL BUS、AL BUS、AR BUS、BR BUS电压的采集。通过接触器辅助触点采样电路实现对主通道接触器BLC、ALC、ARC、BRC和转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的状态采样。至此，获得了系统状态，然后结合系统供电优先级综合判断，生成系统供电转换控制命令，通过DSP的通用IO口和接触器驱动控制电路，实现对主通道接触器BLC、ALC、ARC、BRC和转换通道接触器BTC1、BTC2、BTC3、BTC4的控制，完成系统供电转换控制，实现系统部件故障时的冗余供电。
如下举例说明2套通信网络的组成和功能：
(1)CAN通信网络。
CAN通信网络由系统控制单元、蓄电池组和推进电机控制器组成；具体连接形式为：系统控制单元通过CAN通信分别与蓄电池组BL BAT、蓄电池组AL BAT、蓄电池组AR BAT和蓄电池组BR BAT相连，系统控制单元通过CAN通信分别与各个推进电机控制器(包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12)相连。
系统控制单元作为CAN通信网络的核心，向各蓄电池组(包括：BL BAT、AL BAT、ARBAT和BR BAT)和各推进电机控制器(包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12)发送信息，并接收来自各蓄电池组和各推进电机控制器的信息；如图3所示通信架构。
(1.1)系统控制单元和各蓄电池组的通信。系统控制单元发送给蓄电池组的信息，包括：蓄电池组的顶层控制命令(用于模拟电池故障注入测试，控制电池正常或故障)和工作模式(命令控制的模式)；系统控制单元接收蓄电池组的信息，包括：蓄电池组状态(SOC(电池的电量)、输出电压、输出电流、温度等)。
(1.2)系统控制单元和各推进电机控制器的通信。以系统控制单元和推进电机控制器C1、推进电机控制器C2的CAN通信为例来说明其工作原理，图20为本发明实施例提供的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统中系统控制单元与各推进电机控制器之间通信的原理示意图。如图20所示：
系统控制单元通过CAN通信发送给各推进电机控制器的信息包括推进电机使能控制命令、推进电机目标转速命令、系统状态参数读取命令(例如读取转速)等，系统控制单元通过CAN通信接收推进电机控制器的信息包括推进电机状态、转速、电压、电流等。
当系统控制单元通过CAN通信给推进电机控制器C1发送第一控制命令时，同时也将发送给推进电机控制器C2的第二控制命令发送给推进电机控制器C1，推进电机控制器C1将给推进电机控制器C2的第二控制命令通过485通信发送给推进电机控制器C2(上述为故障情况的发送方式，有上述发送方式的可能性)，以此实现系统控制单元对推进电机的非相似冗余控制。系统控制单元通过CAN通信给推进电机控制器C2发送控制命令的方式与上述相同。
当推进电机控制器C1通过CAN通信将自身状态信息发送给系统控制单元时，也同时将通过485通信接收的推进电机控制器C2状态信息发送给系统控制单元，以此实现系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制。推进电机控制器C2通过CAN通信将自身状态信息发送给系统控制单元的方式与上述相同。
(2)485通信网络。
该实现方式中，分布式电推进飞机的高压直流电推进系统具有6个独立的485通信网络，12个推进电机，2个为一组进行485通信组网，分别是推进电机控制器C1和C2为一组、推进电机控制器C3和C4为一组、推进电机控制器C5和C6为一组、推进电机控制器C7和C8为一组、推进电机控制器C9和C10为一组、推进电机控制器C11和C12为一组。以下以推进电机控制器C1和C2的485通信网络为例说明其通信方式：
推进电机控制器C1通过485通信给推进电机控制器C2发送的信息，包括：系统控制单元发送给推进电机控制器C2的信息或者推进电机控制器C1发送给系统控制单元的信息；推进电机控制器C2通过485通信给推进电机控制器C1发送的信息，包括：系统控制单元发送给推进电机控制器C1的信息或者推进电机控制器C2发送给系统控制单元的信息。具体取决于系统控制单元与推进电机控制器C1和C2的CAN通信网络的故障情况。
(2.1)系统控制单元与推进电机控制器C1和C2的CAN通信网络都正常：推进电机控制器C1和C2的485通信不激活，无信息收发。
(2.2)系统控制单元与推进电机控制器C1的CAN通信网络正常，系统控制单元与C2的CAN通信网络故障：推进电机控制器C1通过485通信发送给推进电机控制器C2的信息为：系统控制单元发送给推进电机控制器C2的信息；推进电机控制器C1通过485通信接收推进电机控制器C2的信息为：推进电机控制器C2发送给系统控制单元的信息。
(2.3)系统控制单元与推进电机控制器C1的CAN通信网络故障，系统控制单元与推进电机控制器C2的CAN通信网络正常：推进电机控制器C2通过485通信发送给推进电机控制器C1的信息为：系统控制单元发送给推进电机控制器C1的信息；推进电机控制器C2通过485通信接收推进电机控制器C1的信息为：推进电机控制器C1发送给系统控制单元的信息。
(2.4)系统控制单元与推进电机控制器C1和C2的CAN通信网络都故障：推进电机控制器C1和C2的485通信不激活，无信息收发。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述高压直流电推进系统包括：位于分布式电推进飞机两侧对称分布的两个A通道和两个B通道，且4个通道中包括4个汇流条，4个蓄电池组，4个主通道接触器，4个转换通道接触器，4n个推进电机、4n个推进电机控制器、4n个断路器和4n个螺旋桨，以及系统控制单元；所述n为大于等于1的正整数；
其中，每个通道中分别设置有相连接的1个汇流条和1个蓄电池组，每个蓄电池组用于向与其连接的汇流条供电；
每个通道中的蓄电池组通过1个主通道接触器与汇流条连接，用于通过每个主通道接触器控制其两端连接的蓄电池组与汇流条的通断状态；
4个汇流条通过4个转换通道接触器依次连接，形成4个汇流条之间的供电环路，用于通过每个转换通道接触器控制其两端汇流条之间的通断状态；
每个通道中的汇流条通过至少n个断路器对应连接至少n个推进系统，每个推进系统包括依次连接的1个推进电机控制器、1个推进电机和1个螺旋桨，通过每个断路器控制汇流条与本断路器连接的推进系统之间的通断状态；
所述系统控制单元分别与每个蓄电池组、每个汇流条、每个主通道接触器、每个转换通道接触器、每个断路器和每个推进电机控制器相连接，用于监控系统状态以及执行系统供电转换控制、驱动电机控制。
2.根据权利要求1所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，
所述高压直流电推进系统配置有2套通信网络，包括：以系统控制单元为核心的CAN通信网络，以两个推进电机控制器为一组形成的各控制器组内的485通信网络；
采用所述2套通信网络，使得系统控制单元产生的控制命令通过非相似冗余方式发送给推进电机。
3.根据权利要求2所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述CAN通信网络的网络配置形式为：
所述系统控制单元通过CAN通信与每个蓄电池组分别连接，用于向各蓄电池组发送控制命令和工作模式，还用于接收各蓄电池组发送的蓄电池组状态参数；
所述系统控制单元通过CAN通信与每个推进电机控制器分别连接，接收每个推进电机控制器发送的推进系统状态参数，并发送系统控制命令给推进电机控制器。
4.根据权利要求3所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述485通信网络的网络配置形式为：
所述高压直流电推进系统，以2个推进电机控制器为一组形成2n个控制器组，每个控制器组中的2个推进电机控制器通过485通信相连接；每个控制器组内的485通信形式取决于：系统控制单元与本控制器组内第一推进电机控制器和第二推进电机控制器的CAN通信网络的故障情况；
采用CAN通信网络和485通信网络，用于实现系统控制单元对推进电机的非相似冗余控制，以及实现系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制。
5.根据权利要求4所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述系统控制单元对推进电机的非相似冗余控制的方式为：
当系统控制单元通过CAN通信给每个控制器组中的第一推进电机控制器发送第一控制命令时，同时也将发送给第二推进电机控制器的第二控制命令发送给第一推进电机控制器，第一推进电机控制器将第二控制命令通过485通信发送给第二推进电机控制器。
6.根据权利要求4所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制的方式为：
每个控制器组中，当第一推进电机控制器通过CAN通信将自身状态信息发送给系统控制单元时，也同时将通过485通信接收的第二推进电机控制器的状态信息发送给系统控制单元，以此实现系统控制单元对推进电机状态采集的非相似冗余控制。
7.根据权利要求1所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述高压直流电推进系统中各器件满足以下设计需求：
(1)单个蓄电池组具备输出50％系统需求功率的能力；
(2)4个蓄电池组储存的电量能够满足分布式电推进飞机执行两次飞行的电能需求；
(3)单个推进电机工作在额定状态能够输出10％系统需求功率的能力。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述两个A通道包括：左侧A通道(通道AL)和右侧A通道(通道AR)，两个B通道包括：左侧B通道(通道BL)和右侧B通道(通道BR)；其中，两个B通道在两个A通道的外侧；
蓄电池组BL BAT通过主通道接触器BLC和汇流条BL BUS连接；蓄电池组AL BAT通过主通道接触器ALC和汇流条AL BUS连接；蓄电池组AR BAT通过主通道接触器ARC和汇流条ARBUS连接；蓄电池组BR BAT通过主通道接触器BRC和汇流条BR BUS连接；
汇流条BL BUS通过转换通道接触器BTC1和汇流条AL BUS连接；汇流条AL BUS通过转换通道接触器BTC2和汇流条AR BUS连接；汇流条AR BUS通过转换通道接触器BTC3和汇流条BRBUS连接；汇流条BR BUS通过转换通道接触器BTC4和汇流条BL BUS连接。
9.根据权利要求8所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，所述n为3，所述高压直流电推进系统中具体包括：一一对应的12个推进电机、12个推进电机控制器、12个断路器和12个螺旋桨；每个汇流条分别连接3个推进系统；
汇流条BL BUS通过断路器CB1、断路器CB6和断路器CB7一一对应的连接推进系统1、推进系统6和推进系统7；
汇流条AL BUS通过断路器CB4、断路器CB5和断路器CB10一一对应的连接推进系统4、推进系统5和推进系统10；
汇流条AR BUS通过断路器CB3、断路器CB9和断路器CB11一一对应的连接推进系统3、推进系统9和推进系统11；
汇流条BR BUS通过断路器CB2、断路器CB8和断路器CB12一一对应的连接推进系统2、推进系统8和推进系统12；
其中，汇流条通过与其连接的每个断路器给对应连接的推进电机控制器供电，由推进电机控制器将高压直流电转换为三相交流电为推进电机供电；每个推进系统中的推进电机与螺旋桨同轴机械连接，以通过推进电机驱动螺旋桨转动为飞机提供拉力。
10.根据权利要求8所述的适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统，其特征在于，
所述高压直流电推进系统中，以4个通道在飞机两侧的布设位置，汇流条BL BUS、汇流条AL BUS、汇流条AR BUS和汇流条BR BUS从左到右依次分别在飞机两侧；
其中，汇流条BR BUS设定为汇流条BL BUS的左侧汇流条，汇流条BL BUS设定为汇流条BR BUS的右侧汇流条；
所述高压直流电推进系统中各汇流条供电优先级设置为：
第一优先级：本侧主通道；
第二优先级：本侧主通道的左侧通道；
第三优先级：本侧主通道的右侧通道。
CN202311394054.6A 2023-10-25 2023-10-25 一种适用于分布式电推进飞机的高压直流电推进系统 Pending CN117360783A (zh)

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