[發明專利]一種多電混合動力系統教學實驗平臺及教學方法

在審

• 申請號: 201710155826.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106782024A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 劉莉;戴月領;張曉輝;王正平;賀云濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 毛燕

1.一種多電混合動力系統教學實驗平臺，其特征在于：包括太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統、蓄電池動力系統、能源管理系統、動力控制單元、測力計和控制對象；所述的控制對象包括電子調速器、電機和螺旋槳；太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統和蓄電池動力系統用于為無人機提供動力；能源管理系統中存有能源控制方法，用于控制各能源的輸出；動力控制單元用于反饋校正控制對象的狀態和記錄各能源輸出的電壓、電流和功率與測力計的數值；測力計用于測量螺旋槳的拉力。

2.根據權利要求1所述的一種多電混合動力系統教學實驗平臺，其特征在于：

太陽能電池動力系統包括太陽能電池翼、電子負載、光強計、傾角儀和上位機，太陽能電池與電子負載相連，上位機與電子負載相連，太陽能電池翼將太陽能轉化為電能，電子負載消耗太陽能電池產生的電能，上位機用來調節電子負載和保存數據，光強計測量實驗時太陽能電池翼垂直方向的光照強度，傾角儀測量太陽能電池翼與地面的夾角；即實現太陽能電池動力系統特性認知教學實驗目的：測量不同角度、不同遮光率等情況下的電流、電壓和光照強度，并畫出伏安特性曲線以及最大功率曲線等，以便于了解太陽能電池的電池特性；

氫燃料電池動力系統包括儲氫瓶、流量計、氫燃料電池堆、電子負載和上位機等，儲氫瓶中的氫氣通過流量計進入燃料電池堆，電池堆與電子負載相連，上位機連接電子負載和流量計；氧化劑與還原劑在燃料電池堆中反應，將化學能轉化為電能，電子負載消耗產生的電能，上位機記錄流量計的流量數據和電子負載的電流、電壓，即實現氫燃料電池動力系統特性認知教學實驗目的：通過記錄的數據畫出伏安特性曲線和電壓-功率曲線，以便于了解氫燃料電池的電池特性；

蓄電池動力系統包括蓄電池、電子負載、上位機和充電器，蓄電池使用前要先用充電器將蓄電池電量充滿，然后對蓄電池進行放電，當剩余電量(State of Charge，SOC)小于某一值時，代表蓄電池放電完畢，數據由上位機進行記錄，即實現蓄電池動力系統特性認知教學實驗目的：畫出蓄電池的伏安特性曲線，以了解蓄電池的電池特性；使用不同的放電倍率進行放電，觀察不同放電倍率下蓄電池容量的變化；

多電混合動力系統包括太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統、蓄電池動力系統、能源管理系統、動力裝置等；動力裝置由電子調速器、電機、螺旋槳、測力計和動力控制單元組成，電子調速器調節電機轉速，電機帶動螺旋槳轉動，測力計測量螺旋槳的推力，將其反饋給動力控制單元，以實現對轉速的調節；能源管理系統還用于根據無人機的飛行剖面選擇相應的動力系統，通過動力控制單元反饋校正控制對象的狀態和記錄各能源輸出的電壓、電流和功率與測力計的數值，能源控制系統根據實驗教學目的和飛行剖面需要選擇下述三種動力驅動模式：(1)太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統、蓄電池動力系統獨立驅動模式；(2)太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統、蓄電池動力系統兩兩組合驅動模式；(3)太陽能電池動力系統、氫燃料電池動力系統、蓄電池動力系統共同驅動模式；即實現多電混合動力系統教學實驗目的：通過不同飛行剖面選擇合適的動力系統，快速滿足無人機飛行的功率需求和長航時要求。

3.根據權利要求2所述的一種多電混合動力系統教學實驗平臺，其特征在于：所述的蓄電池優選鋰電池。