用于直升机的混合动力系统及具有其的直升机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及航天航空领域，具体而言，涉及一种用于直升机的混合动力系统及具有该混合动力系统的直升机。
【背景技术】
[0002]在航天航空领域，尤其是在通航领域，活塞发动机有着广阔的前景，随着直升机对于高燃油经济性、高功重比发动机的需求，直升机多电化成为未来发展方向。
[0003]相关技术中，直升机的尾桨通过发动机驱动，传动系统复杂，尾桨所需功率在整个直升机功率比重最高可以达到20%，以一个安装了70kw发动机的直升机来说，驱动尾桨所需功率最高将达到14kw，这对发动机提出了更高的要求，且尾桨控制灵活性和机动性差，同时整个直升机的重量大，不利于多电化，存在改进空间。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种控制灵活、节约能源的用于直升机的混合动力系统。
[0005]本发明还提供了一种节能、安全性高的直升机。
[0006]根据本发明第一方面实施例的用于直升机的混合动力系统，包括:发动机;动力电池；I SG电机，所述I SG电机与所述动力电池电气连接，且所述I SG电机与所述发动机机械连接，且所述发动机和所述ISG电机中的至少一个输出的动力适于输出给所述直升机的主旋翼;尾桨电机，所述尾桨电机分别与所述动力电池和所述ISG电机电气连接，且所述尾桨电机输出的动力适于输出给所述直升机的尾桨。
[0007]根据本发明实施例的用于直升机的混合动力系统，可根据直升机的具体工况，控制发动机、ISG电机和尾桨电机处于不同的工作状态，控制灵活，且尾桨通过尾桨电机驱动，无需设置传动部件，重量轻，利于节油。
[0008]根据本发明的一个实施例，用于直升机的混合动力系统还包括离合装置，所述离合装置与所述ISG电机相连以可选择性地将所述发动机和所述ISG电机中的至少一个输出的动力输出给所述直升机的主旋翼。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述发动机的飞轮与所述ISG电机的转子集成为一体。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述ISG电机的定子上设有冷却水套。
[0011 ]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有快速起动模式;所述混合动力系统处于所述快速起动模式时，所述动力电池给所述ISG电机供电，所述ISG电机驱动所述发动机起动。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有第一混联驱动模式;所述混合动力系统处于所述第一混联驱动模式且所述动力电池的SOC大于第一阈值时，所述发动机工作，所述离合装置接合，所述ISG电机为发电机，且所述ISG电机输出的电能全部用于驱动所述尾桨电机。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有第二混联驱动模式;所述混合动力系统处于所述第二混联驱动模式且所述动力电池的SOC小于第二阈值时，所述发动机工作，所述离合装置接合，所述ISG电机为发电机，且所述ISG电机输出的电能用于驱动所述尾桨电机和为所述动力电池充电
[0014]根据本发明的一个实施例，其中所述第二阈值小于所述第一阈值。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有第一并联驱动模式;所述混合动力系统处于所述第一并联驱动模式，且动力电池的SOC大于等于第三阈值时，所述发动机工作，所述离合装置接合，所述发动机输出的动力全部用于驱动所述直升机的主旋翼，所述动力电池给所述尾桨电机供电。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有第二并联驱动模式;所述混合动力系统处于所述第二并联驱动模式，且动力电池的SOC小于第三阈值时，所述发动机工作，所述离合装置接合，所述ISG电机为发电机，且所述ISG电机输出的电能全部用于驱动所述尾桨电机。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述混合动力系统具有纯电动模式;所述混合动力系统处于所述纯电动模式时，所述发动机不工作，所述离合装置接合，所述动力电池为所述ISG电机和所述尾桨电机供电，所述ISG电机为电动机，所述ISG电机适于带动所述发动机起动且适于驱动所述直升机的主旋翼。
[0018]根据本发明第二方面实施例的直升机，包括第一方面所述的用于直升机的混合动力系统。
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明实施例的用于直升机的混合动力系统的结构示意图。
[0020]附图标记:
[0021]直升机1000、
[0022]混合动力系统100、尾桨200、主旋翼300、
[0023]发动机1、
[0024]动力电池2、
[0025]ISG 电机 3、
[0026]尾桨电机4、
[0027]离合装置5、
[0028]逆变器6、
[0029]稳压器7、
[0030]ECU8。
【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032]直升机1000包括主旋翼300和尾桨200，主旋翼300和尾桨200用于驱动直升机1000飞行。下面参照图1描述根据本发明实施例的用于直升机1000的混合动力系统100，如图1所示，用于直升机100的混合动力系统100包括发动机1、动力电池2、I SG电机3和尾桨电机4。
[0033]ISG电机3与动力电池2电气连接，且ISG电机3与发动机I机械连接，可以理解的是，发动机I为活塞发动机，ISG电机3既可以作为电动机带动发动机I起动，也可以作为发电机，在发动机I的带动下发电。当ISG电机3作为电动机时，动力电池2为其提供电能，当ISG电机3作为发电机时，I SG电机3所发电能也可以为动力电池2充电。
[0034]发动机I和ISG电机3中的至少一个输出的动力适于输出给直升机1000的主旋翼300，也就是说，发动机I输出的动力可以单独驱动直升机1000的主旋翼300，ISG电机3输出的动力也可以单独驱动直升机1000的主旋翼300，发动机I输出的动力和ISG电机3输出的动力耦合后也可驱动直升机1000的主旋翼300。
[0035]尾桨电机4与动力电池2电气连接，尾桨电机4与ISG电机3电气连接，且尾桨电机4输出的动力适于输出给直升机1000的尾桨200，也就是说，动力电池2可以为尾桨电机4提供电能，以便尾桨电机4驱动尾桨200，ISG电机3作为发电机时，ISG电机3也可以为尾桨电机4提供电能，以便尾桨电机4驱动尾桨200。
[0036]直升机1000工作时，直升机1000的控制器，例如E⑶8，可以根据直升机1000的工作状态，以及动力电池2的SOC值，控制发动机1、I SG电机3以及尾桨电机4的工作状态。具体地，尾桨电机4所需电能可以通过ISG电机3从发动机I获取功率发电得到，也可以直接由动力电池2提供;发动机I功率可以提供给主旋翼300，也可以通过ISG电机3发电提供给尾桨电机4或者为动力电池2充电。
[0037]根据本发明实施例的用于直升机1000的混合动力系统100，发动机I由ISG电机3快速起动，避开了发动机I起动时的恶劣工况，能提高燃油经济性，通过尾桨电机4驱动尾桨200，无需设置传动机构，重量轻，满足轻量化需求，节能效果好。
[0038]此外，尾桨200通过尾桨电机4驱动，将可以采用变转速的形式为直升机1000提供平衡拉力，控制更加灵活，能够根据直升机1000实际工况，采用动力电池2或者ISG电机3供电，保证发动机I工作在经济性最优的工况，从而实现节油。
[0039]进一步地，由于在地面上减少了怠速、暖车