【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于飛行器熱管理，特別涉及一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置及控制方法。
技術(shù)介紹
1、驅(qū)動(dòng)垂直起降飛行器整個(gè)飛行過程主要依靠動(dòng)力電池提供動(dòng)力，特別在起飛與著落時(shí)，旋翼驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率接近巡航時(shí)的10倍，此時(shí)動(dòng)力電池的放電倍率也大幅提高，動(dòng)力電池大倍率放電運(yùn)行往往會(huì)引起內(nèi)部溫度急劇升高，進(jìn)而可能導(dǎo)致動(dòng)力電池放電失效，甚至引發(fā)安全事故，這對(duì)動(dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)提出了更高要求。
2、傳統(tǒng)飛行器熱管理技術(shù)主要包括強(qiáng)制風(fēng)冷、傳統(tǒng)液冷、熱管冷卻、微通道冷卻、相變材料蓄熱等。根據(jù)電驅(qū)動(dòng)垂直起降飛行器的飛行特點(diǎn)，動(dòng)力電池短時(shí)發(fā)熱功率已經(jīng)遠(yuǎn)大于常規(guī)的電子設(shè)備發(fā)熱功率。同時(shí)受限于目前動(dòng)力電池的能力密度及設(shè)備重量，單一熱管理技術(shù)已無法滿足要求，復(fù)合熱管理技術(shù)逐漸成為研究熱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)提供一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置及控制方法，解決電驅(qū)動(dòng)垂直起降飛行器動(dòng)力電池大倍率放電時(shí)的散熱問題。
2、為了解決上述技術(shù)方案，
3、一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，包括：液冷循環(huán)回路、電池包散熱器、蒙皮散熱流道；
4、電池包散熱器安裝在機(jī)翼內(nèi)，內(nèi)、外蒙皮之間設(shè)有蒙皮散熱流道；
5、電池包散熱器包括殼體，殼體內(nèi)安裝動(dòng)力電池；
6、動(dòng)力電池與殼體之間設(shè)置有電池散熱流道；
7、液冷循環(huán)回路的出口連接電池散熱流道的入口，電池散熱流道的出口連接蒙皮散熱流道的入口；蒙皮散熱流道的出口連接液冷循環(huán)回路的入口，構(gòu)成大液
8、大回路相比以前的回路的優(yōu)點(diǎn)
9、與以往型號(hào)液冷循環(huán)回路相比，首先，本大回路通過深入優(yōu)化動(dòng)力電池內(nèi)部散熱構(gòu)型，冷卻液能夠?qū)﹄姵爻浞稚幔黄浯危敬蠡芈芳闪嗣善ど崃鞯溃瑹o需配置風(fēng)冷散熱器，降低了機(jī)上重量和電功耗，取消機(jī)上散熱用進(jìn)出風(fēng)口，使整機(jī)更加美觀。
10、進(jìn)一步，在電池散熱流道與動(dòng)力電池之間設(shè)有相變材料安裝結(jié)構(gòu)，相變材料安裝結(jié)構(gòu)內(nèi)填充相變材料。
11、進(jìn)一步，相變材料包含有機(jī)相變材料(如石蠟、脂肪酸、醇等)、無機(jī)相變材料(如水合鹽、單質(zhì)鹽)、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合相變材料；液冷介質(zhì)為水或航空65#液。
12、相變材料安裝結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：
13、首先，該相變材料安裝結(jié)構(gòu)中相變材料與電池電芯密切接觸，飛行器起降狀態(tài)動(dòng)力電池短時(shí)大倍率放電時(shí)，相變材料能夠充分吸收液冷回路無法帶走的熱量，維持動(dòng)力電池溫度穩(wěn)定；其次，飛行器巡航狀態(tài)動(dòng)力電池長時(shí)小倍率放電時(shí)，液冷回路通過降低相變材料的溫度，將相變材料由液態(tài)重新冷卻為固態(tài)，為下次動(dòng)力電池短時(shí)大倍率放電做準(zhǔn)備。
14、進(jìn)一步，液冷循環(huán)回路包括通過管路依次連接的增壓泵、第一調(diào)節(jié)活門、第二調(diào)節(jié)活門、儲(chǔ)液箱、第三調(diào)節(jié)活門、第四調(diào)節(jié)活門。
15、進(jìn)一步，在液冷循環(huán)回路入口設(shè)有入口溫壓傳感器和流量傳感器，出口設(shè)有出口溫壓傳感器。
16、進(jìn)一步，在第一調(diào)節(jié)活門和第二調(diào)節(jié)活門之間設(shè)置第一自封活門，在第三調(diào)節(jié)活門和第四調(diào)節(jié)活門之間設(shè)置第二自封活門，通過兩個(gè)自封活門連接地面液冷車。
17、進(jìn)一步，電池散熱流道為s型、日字型、目字型。
18、進(jìn)一步，電池散熱流道設(shè)有可開合的液冷介質(zhì)放置口，當(dāng)液冷介質(zhì)為水時(shí)，起飛之前通過液冷介質(zhì)放置口在電池散熱流道內(nèi)放置冰塊；冰塊質(zhì)量根據(jù)飛行包線確定。
19、電池散熱流道結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：
20、首先，電池散熱流道與動(dòng)力電池支撐結(jié)構(gòu)集成設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)的重量與安裝空間；其次，電池散熱流道內(nèi)設(shè)置了冰塊安裝空間，該冰塊安裝空間既可以安裝冰塊，也可以作為液冷循環(huán)回路流道；最后，在冰塊安裝空間內(nèi)放置冰塊，可利用冰塊融化巨大的潛熱為電池散熱提供冷源，降低了系統(tǒng)重量和電功耗。
21、進(jìn)一步，電池散熱流道底部設(shè)置液位傳感器和電池溫度傳感器。
22、一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置控制方法，具體包括：
23、在充電前，連接地面液冷車并開啟液冷循環(huán)回路為電池加溫或制冷；
24、在起飛前，連接地面液冷車為電池加溫或制冷；
25、若起飛前未放置冰塊，則起飛后，當(dāng)電池溫度傳感器采集的溫度值大于外界環(huán)境溫度，開啟液冷循環(huán)回路，為電池散熱；
26、若起飛前放置冰塊，則起飛后，當(dāng)電池溫度傳感器采集的溫度值未超過外界環(huán)境溫度時(shí)，液冷循環(huán)回路不工作，通過冰塊和相變材料進(jìn)行吸熱，當(dāng)溫度值超過外界環(huán)境溫度后，液冷循環(huán)回路工作；
27、在緊急起飛時(shí)，連接地面液冷車，將儲(chǔ)液箱里的冷卻液更換為溫度范圍在t內(nèi)的冷卻液。
28、動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置控制方法優(yōu)點(diǎn)：
29、首先，該控制方法針對(duì)電池的工作特性，將電池?zé)峁芾硌b置工作模式分為地面散熱工作模式、地面加溫工作模式及空中散熱模式，并根據(jù)不同的電池工作模式設(shè)置系統(tǒng)的控制邏輯；其次，該控制方法根據(jù)飛行器的飛行包線能夠迅速計(jì)算出系統(tǒng)所需冰塊質(zhì)量、冷卻液質(zhì)量及冷卻液溫度；最后，該控制方法根據(jù)動(dòng)力電池的工作模式與系統(tǒng)采集的冷卻液溫度、壓力、流量數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制增壓泵的工作狀態(tài)。
30、綜上所述，本專利技術(shù)的有益效果如下：
31、1、本專利技術(shù)的電池包散熱器，內(nèi)部設(shè)置有相變材料及冰塊，通過相變材料與冰塊相變潛熱吸收動(dòng)力電池釋放的大量熱量，可以延緩動(dòng)力電池溫度升高速率。由于相變過程溫度較為穩(wěn)定，當(dāng)動(dòng)力電池在短時(shí)間內(nèi)發(fā)熱功率急劇增大時(shí)，可以極大的緩解熱應(yīng)力和熱沖擊，并且相變材料與冰塊重量輕、吸熱量大、熱穩(wěn)定性好，可確保動(dòng)力電池在最佳溫度范圍內(nèi)工作。
32、2、本專利技術(shù)的蒙皮散熱流道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、散熱效果好，充分利用前飛時(shí)的沖壓空氣，取消了散熱用進(jìn)出風(fēng)口，降低了沖壓空氣對(duì)飛機(jī)的氣動(dòng)阻力，同時(shí)降低熱管理裝置的重量與體積。
33、3、本專利技術(shù)的液冷循環(huán)回路，通過對(duì)接地面液冷車，可快速降低了系統(tǒng)內(nèi)部冷卻液、動(dòng)力電池及相變材料的溫度，同時(shí)在電池散熱流道內(nèi)安裝冰塊，實(shí)現(xiàn)了飛行器起飛前的快速蓄冷，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)型，降低了系統(tǒng)的重量與成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
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1.一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于：包括：液冷循環(huán)回路、電池包散熱器、蒙皮散熱流道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：在電池散熱流道與動(dòng)力電池之間設(shè)有相變材料安裝結(jié)構(gòu)，相變材料安裝結(jié)構(gòu)內(nèi)填充相變材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：相變材料包含有機(jī)相變材料：石蠟、脂肪酸、醇等、無機(jī)相變材料：如水合鹽、單質(zhì)鹽、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合相變材料；液冷介質(zhì)為水或航空65#液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：液冷循環(huán)回路包括通過管路依次連接的增壓泵、第一調(diào)節(jié)活門、第二調(diào)節(jié)活門、儲(chǔ)液箱、第三調(diào)節(jié)活門、第四調(diào)節(jié)活門。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：在液冷循環(huán)回路入口設(shè)有入口溫壓傳感器和流量傳感器，出口設(shè)有出口溫壓傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：在第一調(diào)節(jié)活門和第二調(diào)節(jié)活門之間設(shè)置第一自封活門，在第三調(diào)節(jié)活門和第四調(diào)節(jié)活門之間設(shè)置第二自封活門，通過兩個(gè)自封活門連接地面液冷車。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于：電池散熱流道為S型、日字型、目字型。p>
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于：電池散熱流道設(shè)有可開合的液冷介質(zhì)放置口，當(dāng)液冷介質(zhì)為水時(shí)，起飛之前通過液冷介質(zhì)放置口在電池散熱流道內(nèi)放置冰塊；冰塊質(zhì)量根據(jù)飛行包線確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于：電池散熱流道底部設(shè)置液位傳感器和電池溫度傳感器。
10.一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置控制方法，用于控制前述任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種飛行器動(dòng)力電池?zé)峁芾硌b置，其特征在于：包括：液冷循環(huán)回路、電池包散熱器、蒙皮散熱流道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：在電池散熱流道與動(dòng)力電池之間設(shè)有相變材料安裝結(jié)構(gòu)，相變材料安裝結(jié)構(gòu)內(nèi)填充相變材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：相變材料包含有機(jī)相變材料：石蠟、脂肪酸、醇等、無機(jī)相變材料：如水合鹽、單質(zhì)鹽、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合相變材料；液冷介質(zhì)為水或航空65#液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：液冷循環(huán)回路包括通過管路依次連接的增壓泵、第一調(diào)節(jié)活門、第二調(diào)節(jié)活門、儲(chǔ)液箱、第三調(diào)節(jié)活門、第四調(diào)節(jié)活門。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于：在液冷循環(huán)回路入口設(shè)有入口溫壓傳感器和流量傳感器，出口設(shè)有...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洋，王化吉，謝志平，李烽超，劉道建，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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