用于直升機的混合動力系統(tǒng)及具有其的直升機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及航天航空領域，具體而言，涉及一種用于直升機的混合動力系統(tǒng)及具有該混合動力系統(tǒng)的直升機。
【背景技術】
[0002]在航天航空領域，尤其是在通航領域，活塞發(fā)動機有著廣闊的前景，隨著直升機對于高燃油經濟性、高功重比發(fā)動機的需求，直升機多電化成為未來發(fā)展方向。
[0003]相關技術中，直升機的尾槳通過發(fā)動機驅動，傳動系統(tǒng)復雜，尾槳所需功率在整個直升機功率比重最高可以達到20%，以一個安裝了70kw發(fā)動機的直升機來說，驅動尾槳所需功率最高將達到14kw，這對發(fā)動機提出了更高的要求，且尾槳控制靈活性和機動性差，同時整個直升機的重量大，不利于多電化，存在改進空間。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種控制靈活、節(jié)約能源的用于直升機的混合動力系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明還提供了一種節(jié)能、安全性高的直升機。
[0006]根據(jù)本發(fā)明第一方面實施例的用于直升機的混合動力系統(tǒng)，包括:發(fā)動機;動力電池；I SG電機，所述I SG電機與所述動力電池電氣連接，且所述I SG電機與所述發(fā)動機機械連接，且所述發(fā)動機和所述ISG電機中的至少一個輸出的動力適于輸出給所述直升機的主旋翼;尾槳電機，所述尾槳電機分別與所述動力電池和所述ISG電機電氣連接，且所述尾槳電機輸出的動力適于輸出給所述直升機的尾槳。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的用于直升機的混合動力系統(tǒng)，可根據(jù)直升機的具體工況，控制發(fā)動機、ISG電機和尾槳電機處于不同的工作狀態(tài)，控制靈活，且尾槳通過尾槳電機驅動，無需設置傳動部件，重量輕，利于節(jié)油。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，用于直升機的混合動力系統(tǒng)還包括離合裝置，所述離合裝置與所述ISG電機相連以可選擇性地將所述發(fā)動機和所述ISG電機中的至少一個輸出的動力輸出給所述直升機的主旋翼。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述發(fā)動機的飛輪與所述ISG電機的轉子集成為一體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述ISG電機的定子上設有冷卻水套。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有快速起動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述快速起動模式時，所述動力電池給所述ISG電機供電，所述ISG電機驅動所述發(fā)動機起動。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有第一混聯(lián)驅動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述第一混聯(lián)驅動模式且所述動力電池的SOC大于第一閾值時，所述發(fā)動機工作，所述離合裝置接合，所述ISG電機為發(fā)電機，且所述ISG電機輸出的電能全部用于驅動所述尾槳電機。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有第二混聯(lián)驅動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述第二混聯(lián)驅動模式且所述動力電池的SOC小于第二閾值時，所述發(fā)動機工作，所述離合裝置接合，所述ISG電機為發(fā)電機，且所述ISG電機輸出的電能用于驅動所述尾槳電機和為所述動力電池充電
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中所述第二閾值小于所述第一閾值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有第一并聯(lián)驅動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述第一并聯(lián)驅動模式，且動力電池的SOC大于等于第三閾值時，所述發(fā)動機工作，所述離合裝置接合，所述發(fā)動機輸出的動力全部用于驅動所述直升機的主旋翼，所述動力電池給所述尾槳電機供電。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有第二并聯(lián)驅動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述第二并聯(lián)驅動模式，且動力電池的SOC小于第三閾值時，所述發(fā)動機工作，所述離合裝置接合，所述ISG電機為發(fā)電機，且所述ISG電機輸出的電能全部用于驅動所述尾槳電機。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述混合動力系統(tǒng)具有純電動模式;所述混合動力系統(tǒng)處于所述純電動模式時，所述發(fā)動機不工作，所述離合裝置接合，所述動力電池為所述ISG電機和所述尾槳電機供電，所述ISG電機為電動機，所述ISG電機適于帶動所述發(fā)動機起動且適于驅動所述直升機的主旋翼。
[0018]根據(jù)本發(fā)明第二方面實施例的直升機，包括第一方面所述的用于直升機的混合動力系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于直升機的混合動力系統(tǒng)的結構示意圖。
[0020]附圖標記:
[0021]直升機1000、
[0022]混合動力系統(tǒng)100、尾槳200、主旋翼300、
[0023]發(fā)動機1、
[0024]動力電池2、
[0025]ISG 電機 3、
[0026]尾槳電機4、
[0027]離合裝置5、
[0028]逆變器6、
[0029]穩(wěn)壓器7、
[0030]ECU8。
【具體實施方式】
[0031]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0032]直升機1000包括主旋翼300和尾槳200，主旋翼300和尾槳200用于驅動直升機1000飛行。下面參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明實施例的用于直升機1000的混合動力系統(tǒng)100，如圖1所示，用于直升機100的混合動力系統(tǒng)100包括發(fā)動機1、動力電池2、I SG電機3和尾槳電機4。
[0033]ISG電機3與動力電池2電氣連接，且ISG電機3與發(fā)動機I機械連接，可以理解的是，發(fā)動機I為活塞發(fā)動機，ISG電機3既可以作為電動機帶動發(fā)動機I起動，也可以作為發(fā)電機，在發(fā)動機I的帶動下發(fā)電。當ISG電機3作為電動機時，動力電池2為其提供電能，當ISG電機3作為發(fā)電機時，I SG電機3所發(fā)電能也可以為動力電池2充電。
[0034]發(fā)動機I和ISG電機3中的至少一個輸出的動力適于輸出給直升機1000的主旋翼300，也就是說，發(fā)動機I輸出的動力可以單獨驅動直升機1000的主旋翼300，ISG電機3輸出的動力也可以單獨驅動直升機1000的主旋翼300，發(fā)動機I輸出的動力和ISG電機3輸出的動力耦合后也可驅動直升機1000的主旋翼300。
[0035]尾槳電機4與動力電池2電氣連接，尾槳電機4與ISG電機3電氣連接，且尾槳電機4輸出的動力適于輸出給直升機1000的尾槳200，也就是說，動力電池2可以為尾槳電機4提供電能，以便尾槳電機4驅動尾槳200，ISG電機3作為發(fā)電機時，ISG電機3也可以為尾槳電機4提供電能，以便尾槳電機4驅動尾槳200。
[0036]直升機1000工作時，直升機1000的控制器，例如E⑶8，可以根據(jù)直升機1000的工作狀態(tài)，以及動力電池2的SOC值，控制發(fā)動機1、I SG電機3以及尾槳電機4的工作狀態(tài)。具體地，尾槳電機4所需電能可以通過ISG電機3從發(fā)動機I獲取功率發(fā)電得到，也可以直接由動力電池2提供;發(fā)動機I功率可以提供給主旋翼300，也可以通過ISG電機3發(fā)電提供給尾槳電機4或者為動力電池2充電。
[0037]根據(jù)本發(fā)明實施例的用于直升機1000的混合動力系統(tǒng)100，發(fā)動機I由ISG電機3快速起動，避開了發(fā)動機I起動時的惡劣工況，能提高燃油經濟性，通過尾槳電機4驅動尾槳200，無需設置傳動機構，重量輕，滿足輕量化需求，節(jié)能效果好。
[0038]此外，尾槳200通過尾槳電機4驅動，將可以采用變轉速的形式為直升機1000提供平衡拉力，控制更加靈活，能夠根據(jù)直升機1000實際工況，采用動力電池2或者ISG電機3供電，保證發(fā)動機I工作在經濟性最優(yōu)的工況，從而實現(xiàn)節(jié)油。
[0039]進一步地，由于在地面上減少了怠速、暖車