【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于航空飛行器電池、電機(jī)、控制器熱控制，具體涉及一種飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著飛行器技術(shù)的不斷發(fā)展，電池作為飛行器的重要能源之一，其性能直接影響到飛行器的性能。在飛行器運(yùn)行過程中，電池會產(chǎn)生熱量，若不及時進(jìn)行熱管理，會導(dǎo)致電池溫度過高，由于電池最佳溫度為25℃～40℃，溫度過高影響電池的使用壽命和安全性，導(dǎo)致飛行器無法正常起飛，同時飛行器電機(jī)驅(qū)動旋翼、控制器在工作過程中均會產(chǎn)生較大的熱量。傳統(tǒng)飛行器主要沿用汽車熱管理策略，通過將電池冷卻、電機(jī)冷卻與控制器冷卻分為三個系統(tǒng)設(shè)計，并且直接通過風(fēng)冷冷卻電池、電機(jī)與電控，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)計冗余、系統(tǒng)之間關(guān)聯(lián)性差。大型全電飛行器電池、電機(jī)及電控需要在海拔0m～4000m寬空域，-40℃～45℃大溫差，懸停、起飛、降落、0km/h～250km/h復(fù)雜速度下工作，導(dǎo)致高溫條件下全電飛行器無足夠的低溫空氣，高空高海拔條件下空氣密度大幅空氣熱沉大幅減少，降低需要制冷更大的散熱空間和冷卻能力；大型全電飛行器在起飛、降落和懸停過程中電池、電機(jī)發(fā)熱功率是汽車的十余倍；同時飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)需要滿足更高的安全性要求，因此，飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)需要具有更可靠的安全保護(hù)措施，如過熱保護(hù)、短路保護(hù)等功能。
2、上述問題目前尚無有效解決方法，大型全電飛行器只能通過限制使用環(huán)境、懸停時間等方式降低全電飛機(jī)熱量產(chǎn)生，導(dǎo)致大型全電飛行器無法實現(xiàn)復(fù)雜工況下工作，限制了大型全電飛行器的使用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是：提
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，包括蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的熱邊介質(zhì)出入口間連接有液冷回路，蒸發(fā)器的冷邊介質(zhì)出入口間連接有蒸發(fā)循環(huán)回路；液冷回路包括依次連接在蒸發(fā)器的熱邊介質(zhì)出入口間的儲液箱、增壓泵、冷板a、冷板b；蒸發(fā)循環(huán)回路包括依次連接在蒸發(fā)器的冷邊介質(zhì)出入口間的壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥；所述的冷板a安裝于飛行器的電控系統(tǒng)上，冷板b安裝于飛行器的電池系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)上。
3、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，儲液箱的出入口分別設(shè)置有隔離活門a和隔離活門b；隔離活門a出口和隔離活門b入口間設(shè)有冷卻液加熱器。
4、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，增壓泵出口設(shè)有溫壓傳感器a，冷板b進(jìn)出口設(shè)有溫壓傳感器b和溫壓傳感器c，蒸發(fā)器出口設(shè)有溫壓傳感器d，冷凝器出口設(shè)有溫壓傳感器e。
5、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的儲液箱包括箱式殼體，箱式殼體的內(nèi)腔外圍設(shè)置夾層腔，內(nèi)腔與儲液箱的出入口連通；夾層腔內(nèi)填充有結(jié)晶水合鹽相變材料，儲液箱的內(nèi)腔裝有65號冷卻液。
6、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的夾層腔內(nèi)壁上分布有向內(nèi)腔方向凸出的凸腔。
7、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的夾層腔外壁上設(shè)有相變材料注入口。
8、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的夾層腔外壁上設(shè)有抽真空口。
9、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的夾層腔的內(nèi)外壁間設(shè)有支撐筋。
10、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)中，所述的冷卻液加熱器經(jīng)自密封接頭可拆卸連接在隔離活門a出口和隔離活門b入口間。
11、前述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的熱管理方法：
12、飛行器在長時間懸停、反復(fù)起降導(dǎo)致電池大倍率放電時，電池、電機(jī)的冷卻方法如下：飛行器在長時間懸停、反復(fù)起降導(dǎo)致電池大倍率放電時瞬時大量熱量約68kw從電池、電機(jī)將熱量導(dǎo)熱冷卻液中，冷卻液在一級換熱中與蒸發(fā)循環(huán)工作，將8kw熱量輸出至空氣中，冷卻液將剩余60kw熱量通過液冷回路流入儲液箱，并與儲液箱內(nèi)部相變材料進(jìn)行二級換熱，大量熱量導(dǎo)入相變材料，相變材料由固體變?yōu)橐后w利用相變潛熱儲存大量熱量；
13、飛行器平飛狀態(tài)下，電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)的冷卻方法如下：當(dāng)飛機(jī)在平飛過程，電池、電機(jī)、控制器功率為2kw，儲存的功率為60kw大量熱量緩慢傳遞給冷卻液，冷卻液再次通過蒸發(fā)器一級換熱將儲存熱量功率為8kw熱量緩慢傳遞給蒸發(fā)器，蒸發(fā)器通過風(fēng)機(jī)與空氣進(jìn)行熱交換，最終將熱量導(dǎo)出；
14、極寒冷條件導(dǎo)致電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)溫度過低時，保溫方法如下：極寒條件下，儲液箱內(nèi)部制冷劑溫度較低，熱管理控制盒控制隔離活門a、b關(guān)閉，儲液箱內(nèi)部溫度較低的冷卻液不再參與循環(huán)，管路中的冷卻液在加熱器作用下溫度上升，在循環(huán)過程中加熱電機(jī)、電機(jī)控制器、電池，使其在合適的溫度工作。當(dāng)電機(jī)、電機(jī)控制器、電池溫度上升到一定溫度時，隔離活門打開，儲液箱內(nèi)部低溫冷卻液對電機(jī)、電機(jī)控制器、電池降溫。
15、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：本專利技術(shù)設(shè)計了一種飛行器全電系統(tǒng)熱管理系統(tǒng)，將電池冷卻系統(tǒng)、電機(jī)冷卻系統(tǒng)與控制器冷卻系統(tǒng)設(shè)計為一套系統(tǒng)，通過液冷循環(huán)路與蒸發(fā)循環(huán)路匹配解決三套系統(tǒng)冗余問題，減重達(dá)到30％以上，同時在液冷路增加器實現(xiàn)加熱功能，增加新型儲能設(shè)備實現(xiàn)飛行器大功率放電條件下溫度調(diào)節(jié)能力，在熱管理系統(tǒng)中增加可循環(huán)熱沉解決短時飛行器在起飛、降落、懸停過程中熱量是飛行工況十余倍的問題。
16、本專利技術(shù)能夠?qū)w行器電池、電機(jī)及控制器冷卻整合成一套系統(tǒng)，減少飛行器冗余，同時實現(xiàn)制冷加熱模式、能夠解決飛行器起飛、降落及盤旋過程中電池大倍率放電帶來的一些列問題，通過取消滑油路、加溫回路、電機(jī)控制器液冷回路中空氣滑油散熱器、電機(jī)風(fēng)扇、控制器液冷泵、活門等部件，將發(fā)電機(jī)控制器冷卻回路與電池液冷路進(jìn)行交聯(lián)，并最終通過蓄能儲液箱和蒸發(fā)循環(huán)進(jìn)行散熱，減重30％以上。
17、本專利技術(shù)可以實現(xiàn)飛行器在起降過程68kw大功率散熱器存儲，平飛過程大功率熱量緩慢釋放，最終保持電池在適宜的工作溫度下運(yùn)行，減緩老化過程，電池溫度始終維持在25℃～40℃，電池壽命指標(biāo)由300次循環(huán)增加至2000次循環(huán)
18、在極端低溫氣候條件下，本專利技術(shù)通過加熱回路實現(xiàn)電池、電控、電機(jī)溫度快速回升，飛行器預(yù)熱時間由30min減少至5min內(nèi)，擴(kuò)大了飛行器的使用范圍至高原、極寒環(huán)境，顯著提高電池的安全性，從而提高電池的功率輸出和能量轉(zhuǎn)換效率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器(5)，蒸發(fā)器(5)的熱邊介質(zhì)出入口間連接有液冷回路，蒸發(fā)器(5)的冷邊介質(zhì)出入口間連接有蒸發(fā)循環(huán)回路；液冷回路包括依次連接在蒸發(fā)器(5)的熱邊介質(zhì)出入口間的儲液箱(1)、增壓泵(2)、冷板A(3)、冷板B(4)；蒸發(fā)循環(huán)回路包括依次連接在蒸發(fā)器(5)的冷邊介質(zhì)出入口間的壓縮機(jī)(6)、冷凝器(7)和膨脹閥(8)；所述的冷板A(3)安裝于飛行器的電控系統(tǒng)上，冷板B(4)安裝于飛行器的電池系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，儲液箱(1)的出入口分別設(shè)置有隔離活門A(9)和隔離活門B(10)；隔離活門A(9)出口和隔離活門B(10)入口間設(shè)有冷卻液加熱器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，增壓泵(2)出口設(shè)有溫壓傳感器A(12)，冷板B(4)進(jìn)出口設(shè)有溫壓傳感器B(13)和溫壓傳感器C(14)，蒸發(fā)器(5)出口設(shè)有溫壓傳感器D(15)，冷凝器出口設(shè)有溫壓傳感器E(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的夾層腔(1.2)內(nèi)壁上分布有向內(nèi)腔(1.2)方向凸出的凸腔(1.4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的夾層腔(1.2)外壁上設(shè)有相變材料注入口(1.5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的夾層腔(1.2)外壁上設(shè)有抽真空口(1.6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的夾層腔(1.2)的內(nèi)外壁間設(shè)有支撐筋(1.7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的冷卻液加熱器(11)經(jīng)自密封接頭可拆卸連接在隔離活門A(9)出口和隔離活門B(10)入口間。
10.一種如權(quán)利要求1-8任一所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)的熱管理方法，其特征在于，
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，包括蒸發(fā)器(5)，蒸發(fā)器(5)的熱邊介質(zhì)出入口間連接有液冷回路，蒸發(fā)器(5)的冷邊介質(zhì)出入口間連接有蒸發(fā)循環(huán)回路；液冷回路包括依次連接在蒸發(fā)器(5)的熱邊介質(zhì)出入口間的儲液箱(1)、增壓泵(2)、冷板a(3)、冷板b(4)；蒸發(fā)循環(huán)回路包括依次連接在蒸發(fā)器(5)的冷邊介質(zhì)出入口間的壓縮機(jī)(6)、冷凝器(7)和膨脹閥(8)；所述的冷板a(3)安裝于飛行器的電控系統(tǒng)上，冷板b(4)安裝于飛行器的電池系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，儲液箱(1)的出入口分別設(shè)置有隔離活門a(9)和隔離活門b(10)；隔離活門a(9)出口和隔離活門b(10)入口間設(shè)有冷卻液加熱器(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，增壓泵(2)出口設(shè)有溫壓傳感器a(12)，冷板b(4)進(jìn)出口設(shè)有溫壓傳感器b(13)和溫壓傳感器c(14)，蒸發(fā)器(5)出口設(shè)有溫壓傳感器d(15)，冷凝器出口設(shè)有溫壓傳感器e(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其特征在于，所述的儲液箱(1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：米飛，鄧波，郭靜芳，黃鑫，陳馳，蔣中一，
申請(專利權(quán))人：新鄉(xiāng)航空工業(yè)集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。