[发明专利]一种手持式航空混合动力系统的起动装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种手持式航空混合动力系统的起动装置，包括起动装置外壳、起动按钮、正反转选择开关、PCB电路板、三相永磁无刷直流电机、起动头与电池接口，起动按钮与正反转选择开关设于起动装置外壳的外表面上，PCB电路板与三相永磁无刷直流电机内置于起动装置外壳的内部，起动头固定于起动装置外壳的端部；起动按钮和正反转选择开关用于向PCB电路板发送工作模式指令；PCB电路板用于控制三相永磁无刷直流电机运转；三相永磁无刷直流电机直接连接起动头；电池接口用于连接标准3S‑6S航模电池。

技术领域

本发明涉及微小型航空混合动力系统起动技术领域，具体涉及一种手持式航空混合动力系统的起动装置及其控制方法。

背景技术

微小型航空混合动力系统由于续航时间长，载重能力强，是当前工业无人机常用的动力系统解决方案。工业无人机用微小型航空混合动力系统的核心部件为高速二冲程小排量活塞发动机和高速永磁同步电机，受功重比的限制，上述混合动力系统不额外配置起动电机，因此，需要独立的起动装置进行起动。

微小型航空混合动力系统具备如下特点，1)其发动机为高速大压缩比活塞机，起动阻力矩大，阻力矩的波动剧烈，发动机点火转速一般在3000～4000转/分钟；2)电机转子系统连接在发动机输出轴上，一定程度上增加了系统转轴的转动惯量，并且由于电机齿槽转矩的存在，起动阻力和阻力矩的波动进一步加剧。上述特点决定微小型航空混合动力系统的起动装置需具备高速、重载、抗波动起动能力。

现有手持式起动器结构简单，无法满足高速重载大扰动的起动要求。除此之外，该类起动器还存在以下问题：1)起动开关设在功率回路，长时间工作后开关的两极极易胶着粘合，导致系统无法断电，容易引发安全事故；2)不具备正传反转起动功能，使用得起动器与系统得匹配受限；3)起动电流不可控，容易过载，损坏起动装置；4)只能匹配特定型号电池(一般为4S锂离子电池)，电机起动电流不可控，电池电压超过4S时，开关胶着现象加剧，电池电压低于4S时，起动扭矩不足；5)起动前需先手动反转发动机，以减小起动初期发动机的缸内阻力，容易诱发人身安全事故；6)起动电机为有刷电机，电刷容易磨损，使得起动装置得寿命受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种手持式航空混合动力系统的起动装置及其控制方法，该起动装置起动转速高，起动扭矩大，具备正反转起动功能，可灵活配置3S-6S电池包，起动前自动发转发动机，结构紧凑，寿命长，可靠性高。

本发明提供了如下的技术方案：

一种手持式航空混合动力系统的起动装置及其控制方法，包括起动装置外壳、起动按钮、正反转选择开关、PCB电路板、三相永磁无刷直流电机、起动头与电池接口，所述起动按钮与所述正反转选择开关设于所述起动装置外壳的外表面上，所述PCB电路板与所述三相永磁无刷直流电机内置于所述起动装置外壳的内部，所述起动头固定于所述起动装置外壳的端部；

所述起动按钮和正反转选择开关用于向所述PCB电路板发送工作模式指令；所述PCB电路板用于控制所述三相永磁无刷直流电机运转；所述三相永磁无刷直流电机直接连接所述起动头；所述电池接口用于连接标准3S-6S航模电池。

优选的，所述PCB电路板包括控制芯片、信号处理电路以及电机驱动电路；

所述控制芯片用于控制所述三相永磁无刷直流电机的恒电流模式运转、操作性停机、过载保护性停机以及预设起动程序的运行；

所述信号处理电路用于处理电机驱动信号、电机电流反馈信号和母线电压反馈信号；

所述电机驱动电路由6个MOSFET开关组成，用于驱动所述三相永磁无刷直流电机。

优选的，所述起动按钮按下时向所述控制芯片发送运转指令；松开时向所述控制芯片发送停机指令；所述正反转选择开关用于向所述控制芯片发送正反转配置信号，配置起动装置的正反向运转。