飞机电气系统及其供电方法技术方案

本发明专利技术涉及一种飞机电气系统及其供电方法，本发明专利技术将以内燃机为动力的飞机用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元由功率单元供电，实现了能量供给侧和能量需求侧的匹配及平衡。本发明专利技术的飞机电气系统采用组合式超级电池提供电能，包括功率单元、能量单元和隔离充电单元，本发明专利技术通过采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为启动电机供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低、其它用电单元供电不稳等问题，防止因蓄电池过度放电导致电机不能启动，影响内燃机正常工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种飞机电气系统及其供电方法，属于电路系统应用

技术介绍
各种飞机已经成为人们日常的交通、运输及生产工具，如载人的大、中、小型客机，运输货物的运输机、各种特殊用处飞机、发动机动力无人机等。电气系统是飞机必不可少的一部分，飞机传统电气系统如图1所示，主要由机载发电机、电压调节器、蓄电池等构成，用电设备根据功率特性主要分为需要瞬态大功率的启动电机和持续小功率的其它机载用电装置，机载蓄电池是供电系统必不可少的电源之一，在飞机的内燃机启动时向启动电机供电；发动机不工作或发动机在不高的转速下工作时，蓄电池向飞机耗电装置供电；在耗电装置功率超过其发电装置功率时，蓄电池同发电机联合向耗电装置供电。飞机中的蓄电池既要负责提供机载用电装置(如仪表显示、程序自检、信号灯的闪亮、音响短时工作等小功率器件)的能量，又要负责提供发动机启动瞬间大功率的能量，在运行实践中，这种方案暴露出以下问题：1.飞机发动机启动系统和其它用电装置不同用电特性对蓄电池性能要求差异很大：启动系统要求蓄电池放电倍率性能优异，而其它耗电装置则要求蓄电池具备一定容量即可、倍率性能要求不高，这种情况导致蓄电池为满足飞机发动机冷启动所需的瞬态大功率，不得不“超量配置”，使电池又大又笨重，既浪费资源也不经济。2.当飞机发动机熄火状态下长时间使用飞机内的电器设备、熄火状态下使用外接电源设备、停机后忘记关闭耗电设备等情况，将导致蓄电池亏电而无法完 成飞机发动机的下次启动。3.飞机发动机冷启动电流较大，对铅酸蓄电池的电流冲击较大，造成正极板活性物质脱落，使得铅酸电池组容量下降较快，使用寿命较短(一般为2～3年)，更换较为频繁，增加用户设备维护工作量和使用成本；飞机蓄电池使用过程中，由于使用人员或维护人员无法准确确认蓄电池使用状态，通常以飞机隔夜后启动不顺畅的现象作为判定蓄电池寿命终结的标准，而不是以蓄电池无法蓄电或无法正常供应飞机耗电装置用电作为蓄电池报废标准，造成蓄电池被“过早判废”。4.飞机发动机启动(特别是冷启动)时，蓄电池瞬时电压降较大，造成飞机电压敏感设备(计算机系统、可编程逻辑控制器、电子设备等)无法正常工作，容易出现计算机紊乱、数据丢失及设备停止运行等故障，严重时甚至造成机载设备的意外损坏。为此，有人提出在蓄电池两端并联超级电容的方式来共同为启动电机供电，虽然这种方案在一定程度上延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功率型用电单元的启动任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电单元供电导致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题；而且由于蓄电池与功率型用电单元电压“箝位”问题，这种改进对内燃机启动问题的改善也很有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种飞机电气系统及其供电方法，以解决目前采用能量单元来为内燃机启动电机供电所导致对能量单元功率要求较高，内燃机启动效果差，能量单元“超量配置”以及易受到大电流冲击影响寿命等问题。本专利技术为解决上述技术问题而提供一种飞机电气系统，包括启动电机、机载发电机和机载耗电装置，该电气系统还包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离充电单元，能量单元输出端供电连接机载用电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通 路，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路，高频变压器的一侧用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的DC-DC开关电路包括依次连接的电压变换电路和稳压及限流电路，电压变换电路输入端用于连接直流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列。本专利技术还提供了一种飞机电气系统的供电方法，该方法将飞机的用电设备根据功率特性进行区分，分为功率型用电单元和非功率型用电单元，功率型用电单元由功率单元供电，非功率型用电单元由能量单元供电，功率单元和能量单元之间通过隔离充电单元隔离，当功率型用电单元需要供电时，由隔离充电单元断开功率单元与能量单元的电气连接，只采用功率单元为功率型用电单元供电，在功率单元电量低于设定值时或功率型用电单元工作前，功率单元在隔离充电单元的控制下由能量单元或者外接电源充电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率 单元为高倍率放电的储能器件。所述的隔离充电单元具有防反充功能，禁止功率单元向能量单元放电。所述隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。本专利技术的有益效果是:本专利技术飞机电气系统采用组合式超级电池提供电能，组合式超级电池包括并联的瞬态动力功率补偿器和能量单元，瞬态动力功率补偿器包括串接的功率单元和隔离充电单元，启动电机连接到串接的隔离充电单元和功率单元之间，隔离充电单元用于在能量单元或发电机不给功率单元充电时，断开功率单元与能量单元的电流通路，并用于在功率型用电单元工作前或功率单元电量不足时，为功率单元充电。本专利技术通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为启动电机供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电单元供电导致蓄电池“超量配置”，对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低、其它用电单元供电不稳等问题，防止因蓄电池过度放电导致启动电机不能启动，影响内燃机正常工作，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高启动电机的工作性能。本专利技术飞机电气系统所采用的组合式超级电池中的能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，只负责小功率负载的持续供能，不受大电流冲击损坏，寿命更长，避免能量单元被“过早”判废，造成浪费，且在选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化和飞机总体布置的便捷化；仅依靠功率单元进行启动，使内燃机的启动性更好，尤其是在低温启动性。附图说明图1是传统飞机电气系统结构框图；图2-a是本专利技术飞机电气系统系统结构框图；图2-b是本专利技术飞机电气系统结构框图；图3-a是本专利技术实施例中采用AC-DC-AC-DC开关电路的结构示意图；图3-b是本专利技术实施例中采用AC-DC开关电路的结构示意图；图4-a是本专利技术实施例中采用DC-AC-DC开关电路的结构示意图；图4-b是本专利技术实施例中采用DC-DC开关电路的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机电气系统，包括启动电机、机载发电机和机载耗电装置，其特征在于，该电气系统还包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离充电单元，能量单元输出端供电连接机载用电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。

【技术特征摘要】
2016.04.18 CN 20161024391731.一种飞机电气系统，包括启动电机、机载发电机和机载耗电装置，其特征在于，该电气系统还包括能量单元和功率单元，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离充电单元，能量单元输出端供电连接机载用电装置，功率单元输出端供电连接启动电机，所述隔离充电单元用于在功率单元电量不足时或启动电机工作前充电，在其它时候断开功率单元与能量单元的电流通路，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。2.根据权利要求1所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的隔离充电单元包括充电电路，所述的充电电路为AC-DC-AC-DC开关电路、AC-DC开关电路、DC-AC-DC开关电路或DC-DC开关电路。3.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的AC-DC-AC-DC开关电路包括依次连接的输入整流滤波电路、高频变压器和输出整流滤波电路，所述输入整流滤波电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元。4.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的AC-DC开关电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路和稳压及限流电路，该开关电路的输入端用于连接交流输入，经该开关电路处理后转换为与功率单元相适配的直流电输入到功率单元，为功率单元充电。5.根据权利要求2所述的飞机电气系统，其特征在于，所述的DC-AC-DC开关电路包括依次连接的高频变压器和输出整流滤波电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄淑君，孙艺虔，张晓丽，孙远，杨胜杰，庄胤，
申请(专利权)人：洛阳尹太科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41