[发明专利]电推进旋翼飞行器动力系统及其控制方法

说明书

一种电推进旋翼飞行器动力系统及其控制方法,所述的飞行器动力系统包括融合储能系统、无刷直流电机调速器、无刷直流电机、安装在所述无刷直流电机上的螺旋桨、飞控计算机、飞行器惯性传感器、高度传感器以及遥控信号接收器。本发明飞行器动力系统能够预测飞行器功率需求，以达到较好的管理储能系统的功率输出。通过该动力系统控制方法，能够以更低重量的动力系统满足飞行器实时功率需求和功率储备需求，同时，该动力系统控制方法还能延长能源系统使用寿命，使得飞行器安全性、机动性和续航能力提高。

技术领域

本发明涉及飞行器，特别是一种电推进旋翼飞行器动力系统及其控制方法。

背景技术

我们正处于电动发动机革命的前夜，电能替换传统的能源形式是必然的发展方向，普及电推进势必打破目前传统飞机和发动机制造的格局。电推进技术优势显著，基于电推进的自主载人飞行器是城市空中交通解决方案的技术发展方向。纯电驱动动力系统是电推进飞行器的核心技术。

随着近年来新能源领域的快速发展，对各类储能单元的研究已经趋于成熟，但各个储能单元都具有本身不可避免的缺陷。其中，锂电池具有高能量密度的优势，但比功率较低、循环寿命较短等缺陷，因此其能量释放的能力较差；超级电容具有高功率密度的优势，但比能量参数方面处于明显劣势，因此储能性能较差。

现阶段电推进系统在飞行器上应用的主要瓶颈是飞行器不同飞行状态功率需求差异大，传统的基于单一储能元件的动力系统无法同时兼顾高输出效率和快速响应飞行器快速变化的功率需求。例如，目前电推进飞行器动力系统广泛采用基于锂电池的动力系统，面对飞行器不同飞行模式功率需求的大幅变化具有响应速度慢，导致功率匹配效果差、电池寿命损耗高等缺陷。

发明内容

本发明目的是提供一种电推进旋翼飞行器动力系统及其控制方法。实现在满足对飞行器功率需求快速响应的基础上，同时实现动力系统的高效率输出。因此本发明的核心在于飞行器功率需求和储能系统功率输出的匹配。通过基于飞行器飞行模式识别的动力系统控制方法，飞行器动力系统能够预测飞行器功率需求，以达到较好的管理储能系统的功率输出的目的。

通过该动力系统控制方法，能够以更低重量的动力系统满足飞行器实时功率需求和功率储备需求，同时，该动力系统控制方法还能延长能源系统使用寿命，使得飞行器安全性、机动性和续航能力提高。

本发明的技术解决方案如下：

一种电推进旋翼飞行器动力系统，其特点在于该飞行器动力系统包括融合储能系统、无刷直流电机调速器、无刷直流电机、安装在所述无刷直流电机上的螺旋桨、飞控计算机、飞行器惯性传感器、高度传感器以及遥控信号接收器；

所述的无刷直流电机调速器由第一交流逆变器、第二交流逆变器、第三交流逆变器、第四交流逆变器构成，所述的飞行器惯性传感器、高度传感器以及遥控信号接收器的输出端与所述的飞控计算机相连，所述的融合储能系统包括锂电池和超级电容，所述的超级电容的输出端采用双向DC/DC交换器控制能量流向，并与所述的锂电池并联，所述的锂电池并联的电压传感器的输出端与所述的飞控计算机的输入端相连，所述的超级电容并联的电压传感器的输出端与所述的飞控计算机的输入端相连，所述的锂电池的正极分别与所述的第一交流逆变器、第二交流逆变器、第三交流逆变器、第四交流逆变器的输入端的正极相连，所述的锂电池的负极分别与所述的第一交流逆变器、第二交流逆变器、第三交流逆变器、第四交流逆变器的输入端的负极相连，所述的第一交流逆变器、第二交流逆变器、第三交流逆变器、第四交流逆变器的输出端与所述的第一无刷直流电机、第二无刷直流电机、第三无刷直流电机、第四无刷直流电机一一对应相连，所述的飞控计算机的控制输出端分别与所述的双向DC/DC交换器、第一交流逆变器、第二交流逆变器、第三交流逆变器、第四交流逆变器的控制端相连。

所述的飞行器高度传感器为超声波距离传感器或气压高度计。

上述电推进旋翼飞行器动力系统的控制方法，其特点在于该方法包括下列步骤：