本实用新型属于飞机技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种串联式混合动力飞机冷却系统。
背景技术：
串联式混合动力系统以其控制结构简单、续航能力强等优点，被广泛应用于新能源飞机，即串联式混合动力飞机，其中串联式混合动力飞机整机冷却系统的好坏决定着动力系统高效、稳定的输出。
串联式混合动力飞机上的转子发动机运行需要经过怠速阶段、调速阶段和稳定运行阶段，怠速阶段对转子发动机进行预热，当冷却温度达到设定要求时，才会进入下一个阶段；交流发电机、混合动力集成控制器、驱动电机控制器受限于硬件结构本身的温度，并不能长时间工作于高温环境，超过设定温度保护电路会实现自我保护；驱动电机长时间大功率输出，需要通过冷却系统带走发热量，避免温度过高带来的结构损毁、降功率自我保护等；动力电池温度过高或过低，动力电池性能会受到严重的影响，并且混合动力飞机螺旋桨高速或低速运行、飞机高度或环境的改变都会带来整机温度的变化，进而导致动力系统性能的改变，因此提高整机冷却系统的智能化控制，实现冷却系统的实时调控显得十分有必要，以保证混合动力系统处于最佳工作状态和串联式混合动力飞机处于高效的工作环境，提高串联式混合动力飞机的适应性能力。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种串联式混合动力飞机冷却系统，目的是提高串联式混合动力飞机的适应性能力。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：串联式混合动力飞机冷却系统，包括散热器、将散热器中的冷却液输送至转子发动机以用于转子发动机冷却的第一冷却回路、将散热器中的冷却液输送至动力电池以用于动力电池冷却的第二冷却回路以及将散热器中的冷却液输送至发电机、混合动力集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器以用于发电机、混合动力集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器冷却的第三冷却回路。
所述第一冷却回路包括用于将散热器连接中的冷却液输送至转子发动机的第一水泵和用于检测转子发动机的出水口处的冷却液温度的第一温度传感器。
所述第二冷却回路包括用于将散热器连接中的冷却液输送至动力电池的第二水泵和用于检测动力电池的出水口处的冷却液温度的第二温度传感器。
所述第三冷却回路包括第三水泵和第四水泵、用于将由第三水泵和/或第四水泵输送的冷却液引导至发电机的第一电磁阀、用于将由第三水泵和/或第四水泵输送的冷却液引导至混合动力集成控制器的第二电磁阀、用于将由第三水泵和/或第四水泵输送的冷却液引导至驱动电机控制器的第三电磁阀以及用于将由第三水泵和/或第四水泵输送的冷却液引导至驱动电机的第四电磁阀。
所述第三冷却回路还包括用于检测发电机的温度的第三温度传感器，所述第一电磁阀通过管路与所述第三水泵和第四水泵连接。
所述第三冷却回路还包括用于检测混合动力集成控制器的温度的第四温度传感器，所述第二电磁阀通过管路与所述第三水泵和第四水泵连接。
所述第三冷却回路还包括用于检测驱动电机控制器的温度的第五温度传感器，所述第三电磁阀通过管路与所述第三水泵和第四水泵连接。
所述第三冷却回路还包括用于检测驱动电机的温度的第六温度传感器，所述第四电磁阀通过管路与所述第三水泵和第四水泵连接。
本实用新型的串联式混合动力飞机冷却系统，通过设置第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路，保证动力系统的各个部件处于最佳的工作环境，维持动力系统的高效率输出，提高串联式混合动力飞机的适应性能力。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本实用新型串联式混合动力飞机冷却系统的原理示意图；
图2是本实用新型串联式混合动力飞机的冷却控制装置的设计框图；
图中标记为：1、第一水泵；2、第二水泵；3、第三水泵；4、第四水泵；5、散热器；6、膨胀水壶；7、转子发动机；8、发电机；9、混合动力集成控制器；10、驱动电机控制器；11、驱动电机；12、螺旋桨；13、动力电池。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示，本实用新型提供了一种串联式混合动力飞机冷却系统，包括散热器5、控制装置、将散热器5中的冷却液输送至转子发动机以用于转子发动机冷却的第一冷却回路、将散热器5中的冷却液输送至动力电池以用于动力电池冷却的第二冷却回路以及将散热器5中的冷却液输送至发电机、混合动力集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器以用于发电机、混合动力集成控制器、驱动电机和驱动电机控制器冷却的第三冷却回路。第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路为并联设置，第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路相配合，对串联式混合动力飞机的动力系统的各部件进行降温冷却，保证动力系统的各个部件处于最佳的工作环境，维持动力系统的高效率输出，提高串联式混合动力飞机的适应性能力。转子发动机工作温度相对较高，动力电池的工作温度相对较低，因此需设置两个单独的冷却回路为转子发动机和动力电池分别提供冷却液。混合动力集成控制器、发电机、驱动电机和驱动电机控制器的工作温度很接近，因此将混合动力集成控制器、发电机、驱动电机和驱动电机控制器设置在同一个冷却回路中。第一冷却回路、第二冷却回路和第三冷却回路采用并联式设置，避免管路布置带来的复杂，方便布置。
具体地说，如图1所示，串联式混合动力飞机的动力系统包括螺旋桨、发电机、与发电机连接且带动发电机进行发电的转子发动机、为螺旋桨提供驱动力的驱动电机、为驱动电机提供电能的动力电池、混合动力集成控制器以及驱动电机控制器，混合动力集成控制器与动力电池、驱动电机控制器和发电机电连接，驱动电机与驱动电机控制器电连接。混合动力集成控制器将发电机产生的三相交流电整流成直流电，为驱动电机供电。螺旋桨与驱动电机通过传动轴连接，动力电池通过混合动力集成控制器到驱动电机控制器，驱动电机控制器将动力电池提供的直流电逆变成交流电为驱动电机供电。转子发动机带动发电机发电，电能通过混合动力集成控制器为驱动电机供电和为动力电池补充能量。动力电池为锂电池且为高能量密度锂电池，动力电池是由单体锂电池通过串并联的形式组成包，再将若干个包进行串联组成动力电池组。驱动电机的能量获取可直接由动力电池供电，另一种为转子发动机带动发电机发的电。驱动电机为飞机提供动力源，驱动电机带动螺旋桨以产生拉力，为飞机提供前进的动能；驱动电机优选为高功重比的永磁同步交流电机，达到航空要求。螺旋桨的高效区间与驱动电机的高效区间重合(螺旋桨的效率是分区间的，螺旋桨在不同转速下的效率是不一样的，一般在定巡航时效率最高，大于0.8即可；驱动电机也有效率区间，在飞机巡航时驱动电机的转速保持恒定，此时将驱动电机与螺旋桨的高效率区间重合，提高能量利用率，减少无用功)，以最大程度的提高能量的利用率，匹配以满足巡航需求为基本原则。
如图1所示，第一冷却回路包括用于将散热器5连接中的冷却液输送至转子发动机的第一水泵1和用于检测转子发动机的出水口处的冷却液温度的第一温度传感器。第一冷却回路通过转子发动机，在第一冷却回路中，第一水泵1位于散热器5和转子发动机之间，第一水泵1的进水口通过管路与散热器5的出水口连接，第一水泵1的出水口通过管路与转子发动机的进水口连接，转子发动机的出水口通过管路与散热器5的进水口连接，对转子发动机进行冷却后的冷却液回流至散热器5中，实现冷却液的循环。控制装置采集第一温度传感器检测的数据，第一温度传感器和第一水泵1与控制装置为电连接，第一水泵1受到控制装置的控制。第一温度传感器实时检测转子发动机的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第一温度传感器采集的冷却液温度实时调控第一水泵1的转速，进而实现第一水泵1的出水口处的冷却液的流速的调控，保证转子发动机的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，使得转子发动机处于最佳工作环境。如果转子发动机的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第一水泵1的转速的指令，水泵驱动模块调控第一水泵1的电压，以增大第一水泵1的出水口处的冷却液的流速，进而增大了对转子发动机进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
如图1所示，第二冷却回路包括用于将散热器5连接中的冷却液输送至动力电池的第二水泵2和用于检测动力电池的出水口处的冷却液温度的第二温度传感器。第二冷却回路通过动力电池，在第二冷却回路中，第二水泵2位于散热器5和动力电池之间，第二水泵2的进水口通过管路与散热器5的出水口连接，第二水泵2的出水口通过管路与动力电池的进水口连接，动力电池的出水口通过管路与散热器5的进水口连接，对动力电池进行冷却后的冷却液回流至散热器5中，实现冷却液的循环。控制装置采集第二温度传感器检测的数据，第二温度传感器和第二水泵2与控制装置为电连接，第二水泵2受到控制装置的控制。第二温度传感器实时检测动力电池的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第二温度传感器采集的冷却液温度实时调控第二水泵2的转速，进而实现第二水泵2的出水口处的冷却液的流速的调控，保证动力电池的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，使得动力电池处于最佳工作环境。如果动力电池的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第二水泵2的转速的指令，水泵驱动模块调控第二水泵2的电压，以增大第二水泵2的出水口处的冷却液的流速，进而增大了对动力电池进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
如图1所示，第三冷却回路包括第三水泵3和第四水泵4、用于将由第三水泵3和/或第四水泵4输送的冷却液引导至发电机的第一电磁阀、用于将由第三水泵3和/或第四水泵4输送的冷却液引导至混合动力集成控制器的第二电磁阀、用于将由第三水泵3和/或第四水泵4输送的冷却液引导至驱动电机控制器的第三电磁阀以及用于将由第三水泵3和/或第四水泵4输送的冷却液引导至驱动电机的第四电磁阀。该第三冷却回路中设置两个水泵，是考虑到混合动力飞机起飞阶段需要大功率输出，系统发热量较大，通过开启两个水泵来增加冷却液的流速，进而提高冷却系统冷却的效果；混合动力飞机巡航阶段输出功率相对较小，一个水泵就可以满足冷却系统的冷却效果，此时开启其中一个水泵，另外一个水泵作为备份，避免水泵机械、电气故障带来的安全性问题，进而提高冷却系统的安全性、冗余性。
第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀与控制装置为电连接，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀受到控制装置的控制，控制装置控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的开闭以及调节第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的开度大小，进而可以分别控制对发电机、混合动力集成控制器、驱动电机控制器和驱动电机进行冷却的冷却液的流速，实现对发电机、混合动力集成控制器、驱动电机控制器和驱动电机的温度的分别控制，以保证各个部件都能处于最佳的工作状态，维持动力系统功率的稳定输出。第三冷却回路中的电磁阀的设置，可以实现动力系统各部件的温度的微控，使得温度控制精度、稳定性更高。
如图1所示，第三冷却回路通过发电机、混合动力集成控制器、驱动电机控制器和驱动电机，在第三冷却回路中，第三水泵3和第四水泵4位于散热器5和分流器之间，第三水泵3和第四水泵4的进水口通过管路与散热器5的出水口连接，第三水泵3和第四水泵4的出水口通过管路与分流器的进水口连接，分流器的出水口分别通过四个管路与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的进水口连接，第一电磁阀的出水口通过管路与发电机的进水口连接，第二电磁阀的出水口通过管路与混合动力集成控制器的进水口连接，第三电磁阀的出水口通过管路与驱动电机控制器的进水口连接，第四电磁阀的出水口通过管路与驱动电机的进水口连接，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的出水口通过管路与集流器的进水口连接，集流器的出水口通过管路与散热器5的进水口连接，对发电机、混合动力集成控制器、驱动电机控制器和驱动电机进行冷却后的冷却液通过集流器回流至散热器5中，实现冷却液的循环。
如图1所示，第三冷却回路还包括用于检测发电机的温度的第三温度传感器，第一电磁阀通过管路与第三水泵3和第四水泵4连接。第三冷却回路还包括用于检测混合动力集成控制器的温度的第四温度传感器，第二电磁阀通过管路与第三水泵3和第四水泵4连接。第三冷却回路还包括用于检测驱动电机控制器的温度的第五温度传感器，第三电磁阀通过管路与第三水泵3和第四水泵4连接。第三冷却回路还包括用于检测驱动电机的温度的第六温度传感器，第四电磁阀通过管路与第三水泵3和第四水泵4连接。
第三温度传感器是用于检测发电机的出水口处的冷却液温度，第四温度传感器是用于检测混合动力集成控制器的出水口处的冷却液温度，第五温度传感器是用于检测驱动电机控制器的出水口处的冷却液温度，第六温度传感器是用于检测驱动电机的出水口处的冷却液温度，控制装置采集第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器和第六温度传感器检测的数据，第三温度传感器、第四温度传感器、第五温度传感器、第六温度传感器、第三水泵3和第四水泵4与控制装置为电连接，第三水泵3和第四水泵4受到控制装置的控制。
第三温度传感器实时检测发电机的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第三温度传感器采集的冷却液温度实时调控第一电磁阀的开度，进而实现流入发电机的冷却液的流速的调控，保证发电机的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，实现发电机温度的调控，使得发电机处于最佳工作环境，维持动力系统功率的稳定输出。如果发电机的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第一电磁阀的开度的指令，以增大流入发电机的冷却液的流速，进而增大了对发电机进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
第四温度传感器实时检测混合动力集成控制器的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第四温度传感器采集的冷却液温度实时调控第二电磁阀的开度，进而实现流入混合动力集成控制器的冷却液的流速的调控，保证混合动力集成控制器的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，实现混合动力集成控制器温度的调控，使得混合动力集成控制器处于最佳工作环境，维持动力系统功率的稳定输出。如果混合动力集成控制器的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第二电磁阀的开度的指令，以增大流入混合动力集成控制器的冷却液的流速，进而增大了对混合动力集成控制器进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
第五温度传感器实时检测驱动电机控制器的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第五温度传感器采集的冷却液温度实时调控第三电磁阀的开度，进而实现流入驱动电机控制器的冷却液的流速的调控，保证驱动电机控制器的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，实现驱动电机控制器温度的调控，使得驱动电机控制器处于最佳工作环境，维持动力系统功率的稳定输出。如果驱动电机控制器的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第三电磁阀的开度的指令，以增大流入驱动电机控制器的冷却液的流速，进而增大了对驱动电机控制器进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
第六温度传感器实时检测驱动电机的出水口处的冷却液的温度，控制装置依据由第六温度传感器采集的冷却液温度实时调控第四电磁阀的开度，进而实现流入驱动电机的冷却液的流速的调控，保证驱动电机的出水口处的冷却液的温度稳定在设定的温度值，实现驱动电机温度的调控，使得驱动电机处于最佳工作环境，维持动力系统功率的稳定输出。如果驱动电机的出水口处的冷却液的温度大于设定的温度值，控制装置发出加大第四电磁阀的开度的指令，以增大流入驱动电机的冷却液的流速，进而增大了对驱动电机进行冷却的冷却液的流速，实时控制冷却液的流速，维持温度的稳定。
如图2所示，本实用新型串联式混合动力飞机冷却系统采用的控制装置主要包括温度采集模块、水泵驱动模块和电磁阀驱动模块等硬件模块以及控制芯片，控制芯片的型号为TMS320C5000，温度采集模块、水泵驱动模块和电磁阀驱动模块与控制芯片电连接，温度采集模块与第一温度传感器、第二温度传感器、第三稳定传感器、第四稳定传感器、第五温度传感器和第六温度传感器电连接，控制芯片比较温度采集模块采集的温度和最优工况设定的温度，控制主回路水泵的输入电压、冷却液流速和各个电磁阀的开度，实时调控分系统的温度，维持动力系统功率的稳定输出。整个动力系统的控制策略都是通过控制芯片TMS320C5000来完成，控制算法依据温度自动调控动力系统温度，同时在设计中充分考虑到各个分系统的散热性能，设计备份的水泵和高精度水流速控制的电磁阀等等，提高动力系统温度的精确稳定控制，实现串联式混合动力飞机冷却系统的智能化控制。
以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。