【技術實現步驟摘要】
本申請屬于航空電氣系統，尤其涉及一種電動直升機電氣系統及其控制方法。
技術介紹
1、全電直升機是一種完全以電能為動力驅動的新構型直升機，在航空領域事業的發展過程中，多電及全電化直升機是第五代直升機的重要指標，以電能為基礎取代傳統的液壓、傳動、滑油等二次能源，意味著更高的傳動效率、更集成化的控制邏輯以及更快速響應的控制能力，同時尤其電能作為直升機主要的能量來源，對環境保護以及綠色航空也有很重要的意義。
技術實現思路
1、專利技術目的：提出一種由動力電池、高壓盒、電機控制器、電機、24v蓄電池、綜合管理計算機、水冷泵、水冷電機、膨脹水箱、散熱器等設備構成以電能為主要能源的直升機電氣系統。
2、第一方面，本申請提供了一種電動直升機電氣系統，包括電動力系統、智能控制系統、水冷系統以及低壓配電系統；
3、所述電動力系統包括動力電池、高壓盒、控制器和電機，為全機提供動力電源，并由傳動系統將能力傳遞到旋翼，為直升機提供升力；
4、所述水冷系統分為：動力電池水冷系統包括大水泵、大水泵控制器、動力電池熱交換器；電機水冷系統包括小水泵、小水泵控制器、控制器熱交換器以及溢流水箱、膨脹水箱和散熱器；
5、所述智能控制系統由綜合管理計算機、旋翼轉速監控器組成。
6、優選地，所述低壓配電系統包括24v蓄電池、以及機上低壓用電設備。
7、優選地，所述動力電池內部由四臺電池串聯，每臺電池再由若干小電池串聯組成，每臺電池外部鏈接一個接觸器以及一
8、優選地，所述動力電池內部bms管理模塊采集每臺動力電池容量，電壓、電流、溫度信息，判斷電源品質并將信息上報給綜合管理計算機并顯示在控制屏上，動力電池的接通指令人為給出，并經由綜合管理計算機發出。
9、優選地，大、小水泵分別是向動力電池和電機提供循環冷卻水的動力設備，大、小水泵控制器采集水泵冷卻水流速大小，并給水泵提供電能，同時將采集到的流速反饋給綜合管理計算機，接收綜合管理計算機的指令控制水泵流速；
10、控制器熱交換器、散熱器和膨脹水箱將水泵流出設備的熱冷卻水進行散熱處理將冷卻后的冷卻水經大、小水泵傳給控制器和電機對設備進行冷卻處理。
11、優選地，旋翼轉速控制器采集旋翼轉速并上報給綜合管理計算機，綜合管理計算機通過對比旋翼轉速與電機轉速，并結合電機工作效率，以及旋翼轉速控制信號為參考，并旋翼轉速控制信號進行修正。
12、綜合管理計算機主要功能是控制整機系統設備，將采集的電壓、電流、頻率、轉速等物理量傳送給綜合管理計算機，并由綜合管理計算機對物理量進行監控，并設備發出控制指令。
13、優選地，綜合管理計算機還具備配電功能，主要是以匯流條輸入電壓為基礎，通過內部控制板卡及保護器件來控制為設備配送多大電流的電能，并對此電流進行監控，以irat曲線為保護基礎，對設備實施過流和短路保護功能。
14、優選地，機上低壓用電設備采取傳統航空中的單線制，并根據設備供電重要程度，將應急設備設置為兩路配電，兩路配電分別由兩根獨立且均有24v蓄電池提供電能的匯流條實現，其中一路由24v蓄電池提供電能，經過匯流條1向綜合管理計算機、電機控制器、動力電池bms模塊最終連接至機體接地點完成一次配電，此過程使用斷路器的形式加以保護，另一路由綜合管理計算機提供，設備用電通過綜合管理計算機內置的一根匯流條并命名為匯流條2，再經由綜合管理計算機內部固態功率控制器，對控制電路及電力進行開關和調節，給用電設備負載供電，負載負端同樣與機體地相連，構成回路。
15、第二方面，本申請還提供了一種電動直升機電氣系統控制方法，所述方法包括：
16、步驟1、接通24v蓄電池，綜合管理計算機與匯流條2自動接通，操作員依次通過操縱綜合管理計算機接通動力電池、電機控制器以及旋翼轉速控制器，bms模塊采集、判斷動力電池的單體電壓、電流以及蓄電池溫度信息并上報給綜合管理計算機；
17、步驟2、當bms模塊采集到單體電池出現過溫、過流等嚴重損害蓄電池的問題，bms模塊會通過接通異常的單體電池的短路電流從而切斷異常的單體電池，并向綜合管理計算機上報告警信息以及蓄電池異常切斷信息；
18、步驟3、單體電池切斷后，剩下三臺動力電池繼續工作，若再出現單體電池過溫、過流等嚴重告警信號后，bms模塊不再切除異常的單體電池，但會將此部分內容上報給綜合管理計算機；
19、步驟4、動力電池、電機控制器接通后，由電機控制器將動力電池的直流電轉化為交流電驅動電機轉動進而帶動旋翼轉動，電機控制器采集電機轉速、溫度、電壓、電流等信息，并上報給綜合管理計算機，由綜合管理計算機對此旋翼轉速控制器上傳信息進行判斷，修正控制電機轉速指令；
20、步驟5、綜合管理計算機會根據蓄電池上報的單體電池最低溫度，以及電機溫度根據預設溫度閥值接通水冷系統對動力電池或電機進行冷卻降溫；
21、步驟6、機上高壓動力部分，高壓部分采用雙線制電路回路，由動力電池正端輸出電壓，經過由接觸器和熔斷器組成的高壓盒傳遞到電機控制器，電機控制器內置dc/ac變換器，將動力電池輸出的直流電轉化為電機所需要的三項交流電，驅動電機轉動，電機再通過機上傳動部分，帶動旋翼轉動為直升機提供升力進而實現飛行；
22、步驟7、機上低壓配電系統，由兩根均由24v蓄電池供電且相互獨立的匯流條1和匯流條2組成，匯流條1直接為關鍵用電設備進行配電，并在配電的饋線電路上增加不同規格斷路器，匯流條2內置在綜合管理計算機上，通過sspc配電電路，實現過流、短路保護功能，用電設備負端采用傳統航空系統的單線制，與機體地相連形成回路。
23、本申請的有益技術效果：
24、1、動力電池采用四臺電池串聯的形式，且每臺電池均接一短接回路，使任意一臺電池發生故障后均可迅速切斷，但不影響其余三臺電池繼續為全機供電?？梢蕴岣哒麄€系統的可靠性、安全性，降低因單點故障，單臺設備的異常，切斷整個系統的供電網絡。
25、優選的短路回路是由一個接觸器和一個二極管組成，在單臺電池超溫或異常損壞時，接通短路電路，但由于短路回路有個二極管，即能在整個電氣系統中短路此單體電池，又能避免此單體電池與短路電路形成回路。
26、2、為降低動力電池溫升的影響，集成一套水冷系統，并根據動力電池及電機溫升程度不同使用不同流速的冷卻水進行冷卻。與傳統機上環控系統相比，兩套不同的水冷系統，可根據水冷設備的溫度變化，時刻條件冷卻水流速大小。技能避免能量浪費，又能提高冷卻效率。
27、3、高度集成機上控制系統并揉合了能量的配送，與傳統飛機多臺計算機以及控制與配電分割開來的系統相比，可以更好的提高能力利用率，提高控制信號的傳送效率，避免多次本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電動直升機電氣系統，其特征在于，包括電動力系統、智能控制系統、水冷系統以及低壓配電系統；
2.根據權利要求1所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述低壓配電系統包括24V蓄電池、以及機上低壓用電設備。
3.根據權利要求2所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述動力電池內部由四臺電池串聯，每臺電池再由若干小電池串聯組成，每臺電池外部鏈接一個接觸器以及一個二極管，當一臺電池發生故障后，由BMS發出切斷指令，將故障電池短接，整機由其余三臺動力電池提供動能，其電源總正與高壓盒相連，總負與控制器相連，為全機提供高壓動力來源。
4.根據權利要求3所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述動力電池內部BMS管理模塊采集每臺動力電池容量，電壓、電流、溫度信息，判斷電源品質并將信息上報給綜合管理計算機并顯示在控制屏上，動力電池的接通指令人為給出，并經由綜合管理計算機發出。
5.根據權利要求4所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，大、小水泵分別是向動力電池和電機提供循環冷卻水的動力設備，大、小水泵控制器采集水泵冷卻水流速大小，并給水泵提供電
6.根據權利要求5所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，
7.根據權利要求6所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，
9.一種電動直升機電氣系統控制方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種電動直升機電氣系統，其特征在于，包括電動力系統、智能控制系統、水冷系統以及低壓配電系統；
2.根據權利要求1所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述低壓配電系統包括24v蓄電池、以及機上低壓用電設備。
3.根據權利要求2所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述動力電池內部由四臺電池串聯，每臺電池再由若干小電池串聯組成，每臺電池外部鏈接一個接觸器以及一個二極管，當一臺電池發生故障后，由bms發出切斷指令，將故障電池短接，整機由其余三臺動力電池提供動能，其電源總正與高壓盒相連，總負與控制器相連，為全機提供高壓動力來源。
4.根據權利要求3所述的電動直升機電氣系統，其特征在于，所述動力電池內部bms管理模塊采集每臺動力電池容量，電壓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：曹學睿，李德洪，謝定祥，朱晨，陳國軍，李家祥，董曉宇，裴翔，周少偉，張洋，敖文翔，張宇，欒欣雨，甘宗達，
申請(專利權)人：中國直升機設計研究所，
類型：發明
國別省市：
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