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原文传递混合动力无人直升机能量控制系统及具其的直升机

专利名称：	混合动力无人直升机能量控制系统及具其的直升机
摘要：	本发明公开了一种混合动力无人直升机能量控制系统及具有其的直升机，其中，该控制系统包括能量管理系统和与能量管理系统分别相连的发动机、起发一体电机和机载电池；当直升机飞行需用功率小时，能量管理系统控制起发一体电机处于发电状态，将发动机富余的机械能通过起发一体电机转换成电能，以用于机载用电设备的运行或/和存储于机载电池中；当直升机飞行需用功率大时，能量管理系统控制起发一体电机处于电动状态，以使起发一体电机将机载电池中存储的电能转化成机械能并与发动机输出的机械能共同满足直升机飞行。该控制系统可以降低对直升机的发动机的最大功率需求，同时在高原飞行时，也可以在一定程度上弥补发动机的功率损失。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	姜辰;王浩文;孙帆;张玉文
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910410367.3
公开号：	CN110155344A
代理机构：	北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	黄德海
分类号：	B64D27/02(2006.01);B;B64;B64D;B64D27
申请人地址：	100084 北京市海淀区清华园
主权项：	1.一种混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，包括：能量管理系统和与所述能量管理系统分别相连的发动机、起发一体电机和机载电池；当所述直升机飞行需用功率小时，所述能量管理系统控制所述起发一体电机处于发电状态，将所述发动机富余的机械能通过所述起发一体电机转换成电能，以用于机载用电设备的运行或/和存储于所述机载电池中；当所述直升机飞行需用功率大时，所述能量管理系统控制所述起发一体电机处于电动状态，以使所述起发一体电机将所述机载电池中存储的电能转化成机械能并与所述发动机输出的机械能共同满足所述直升机飞行。 2.根据权利要求1所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述能量管理系统包括发动机节气门开度检测模块、控制模块和起发一体电机驱动与稳压模块；所述发动机节气门开度检测模块实时检测所述发动机的节气门开度信息，判断所述发动机的输出功率是否富余；所述控制模块根据所述节气门开度信息和所述控制模块监测到的所述直升机的飞行状态信息来决定能量传递方式，并给出所述发动机的转速控制方式；所述起发一体电机驱动与稳压模块根据所述控制模块给出的所述发动机的所述转速控制方式，控制所述起发一体电机处于发电状态或电动状态。 3.根据权利要求2所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述发动机的所述转速控制方式具体为：所述控制模块调整所述发动机的节气门开度，使所述发动机及主旋翼以额定转速工作，或者所述起发一体电机驱动与稳压模块调整所述起发一体电机的工作状态使所述发动机及所述主旋翼以额定转速工作。 4.根据权利要求3所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述能量传递方式按如下方式进行：所述发动机节气门开度检测模块通过检测所述发动机的节气门开度来判断所述发动机的输出功率是否满足所述直升机当前飞行需求，当所述发动机的输出功率满足所述直升机当前飞行需求时，通过所述控制模块调所述发动机的节气门开度，来改变所述发动机的输出功率以维持所述发动机及所述主旋翼以额定转速工作；同时，所述起发一体电机驱动与稳压模块控制所述起发一体电机处于发电状态，将所述发动机富余的机械能通过所述起发一体电机转换成电能，以用于所述机载用电设备的运行或/和存储于所述机载电池中；当所述发动机节气门开度检测模块检测到所述发动机的节气门开度达到设定阈值时，所述起发一体电机驱动与稳压模块控制所述起发一体电机处于发电或电动状态，以维持所述发动机及所述主旋翼以额定转速工作。 5.根据权利要求4所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，当节气门开度达到设定阈值时，所述控制模块控制所述发动机的节气门开度不变，通过所述起发一体电机驱动与稳压模块减小所述起发一体电机的发电功率，以维持所述发动机及所述主旋翼以额定转速工作。 6.根据权利要求5所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述发电功率大于零时，所述机载用电设备的供电由所述发动机带动所述起发一体电机和所述机载电池共同提供。 7.根据权利要求5所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述发电功率等于零时，所述起发一体电机处于非工作状态，所述发动机的输出功率全部提供给所述直升机的所述主旋翼，用于提供升力，所述机载电池向所述机载用电设备供电。 8.根据权利要求4所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，当所述节气门开度达到设定阈值，且所述发动机的全部输出功率不能满足所述直升机当前飞行时，所述起发一体电机驱动与稳压模块控制所述起发一体电机处于电动状态，以维持所述发动机及所述主旋翼以额定转速工作。 9.根据权利要求2所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，所述控制模块还处置所述直升机的飞行状态的异常状况。 10.根据权利要求9所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，当所述控制模块监测到所述混合动力无人直升机能量控制系统的总输出功率不足而无法满足所述直升机的起飞要求，所述直升机原地降落以结束起飞。 11.根据权利要求9所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，当所述直升机处于定速巡航前飞，且所述起发一体电机驱动与稳压模块控制所述起发一体电机处于发电状态时，当所述控制模块监测到所述机载电池处于非充电状态时，所述控制模块发出所述机载电池的充电异常报警信息，由飞控系统决定所述直升机是否返航降落或原地降落。 12.根据权利要求9所述的混合动力无人直升机能量控制系统，其特征在于，当所述直升机即将完成飞行任务时，所述控制模块监测所述机载电池的电量，当所述机载电池的电量较低时，所述控制模块发出所述机载电池的低电量报警信息，以使所述直升机继续保持前飞速度进行盘旋，来降低所述主旋翼需要功率，使用所述发动机的剩余功率为所述机载电池充电；当所述机载电池的电量满足降落需求后，所述直升机进入降落状态。 13.一种具有如权利要求1-12所述的混合动力无人直升机能量控制系统的直升机。
所属类别：	发明专利