[發(fā)明專利]面向運(yùn)輸任務(wù)的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010521071.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111422373B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 成利波;華強(qiáng);朱運(yùn)征;謝安桓;張丹;朱世強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 之江實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): B64F5/00
• 分類號(hào): B64F5/00;B64D27/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向運(yùn)輸任務(wù)的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型方法，屬于純電驅(qū)多旋翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)飛行器各部分重量進(jìn)行預(yù)估和性能分析指導(dǎo)選型，使用整機(jī)推重比、動(dòng)力控制裕量、電池有效工作范圍和電池放電倍率對(duì)飛行器動(dòng)力系統(tǒng)匹配程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，最后計(jì)算飛行器續(xù)航時(shí)間，核驗(yàn)飛行器整體動(dòng)力性能和續(xù)航表現(xiàn)。本發(fā)明的選型方法給出了較好的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型優(yōu)化方法，有利于平衡飛行器動(dòng)力系統(tǒng)性能和續(xù)航表現(xiàn)，在滿足任務(wù)要求的前提下提升續(xù)航時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多旋翼飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向運(yùn)輸任務(wù)的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型方法。

背景技術(shù)

多旋翼飛行器由于具備垂直起降、空中懸停等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，且機(jī)動(dòng)靈活，使用門檻低，而在航拍、勘探、物流運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域已經(jīng)有了諸多應(yīng)用。但是，受制于目前的電池技術(shù)，續(xù)航始終是純電驅(qū)動(dòng)多旋翼飛行器最大的短板。尤其是在運(yùn)輸領(lǐng)域，對(duì)負(fù)載和續(xù)航有更為迫切的需求。另一方面，相比于化石燃料，電能又具有清潔、高效、可再生的屬性，無(wú)疑是未來(lái)的發(fā)展方向。因此，優(yōu)化純電驅(qū)多旋翼飛行器的動(dòng)力系統(tǒng)選型，平衡飛行器整體的動(dòng)力性能和續(xù)航性能，使得飛行器在完成既定飛行任務(wù)的同時(shí)，具備良好的續(xù)航表現(xiàn)。

目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有了一些針對(duì)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型優(yōu)化方法的研究報(bào)道，但是基本上都是預(yù)先設(shè)定了飛行器的整機(jī)重量，然后從產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)中挑選合適的產(chǎn)品。此方法需要對(duì)飛行器整機(jī)重量有精準(zhǔn)的預(yù)估，且對(duì)估計(jì)偏差沒(méi)有糾正的步驟，對(duì)選型匹配程度也沒(méi)有評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，缺乏實(shí)操性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型匹配問(wèn)題，提出了一種純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型方法。本發(fā)明采用循環(huán)迭代的方法進(jìn)行選型，可以盡量縮小整機(jī)預(yù)估重量和實(shí)際重量的差距，且對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的匹配程度給出了量化的優(yōu)化指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上還可較為準(zhǔn)確地計(jì)算出飛行器的續(xù)航時(shí)間。

本發(fā)明的目的通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種面向運(yùn)輸任務(wù)的純電驅(qū)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)選型方法，包括如下步驟：

(1)確定運(yùn)輸任務(wù)的載荷及實(shí)際續(xù)航時(shí)間，預(yù)估多旋翼飛行器各部分重量，并可得到電池容量、電機(jī)電調(diào)功率參數(shù)；

(2)根據(jù)步驟(1)初步挑選多旋翼飛行器的電池、動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)身結(jié)構(gòu)型號(hào)，根據(jù)挑選的型號(hào)校核預(yù)估多旋翼飛行器各部分重量，若與預(yù)估多旋翼飛行器各部分重量的偏差超過(guò)20％，則根據(jù)偏差重新設(shè)定多旋翼飛行器各部分重量，并計(jì)算電池容量、電機(jī)電調(diào)參數(shù)，直至挑選的型號(hào)的重量與預(yù)估多旋翼飛行器各部分重量偏差不超過(guò)20％為止；

(3)根據(jù)步驟(2)最終挑選的型號(hào)獲得各部件性能，所述各部件性能包括：電池放電曲線，動(dòng)力系統(tǒng)拉升力與油門、電壓、電流、功率之間的曲線關(guān)系；

(4)根據(jù)步驟(3)獲得的各部件性能，獲得所挑選多旋翼飛行器的整機(jī)推重比、動(dòng)力控制裕量、電池有效工作范圍和電池放電倍率的指標(biāo)，判斷所述動(dòng)力系統(tǒng)和電池的指標(biāo)是否匹配，若電池和動(dòng)力系統(tǒng)不相匹配，則返回步驟(2)，重新估計(jì)多旋翼飛行器各部分重量并重新計(jì)算電池容量、電機(jī)電調(diào)參數(shù)，對(duì)電池和動(dòng)力系統(tǒng)重新選型，直至電池和動(dòng)力系統(tǒng)符合匹配的指標(biāo)；

(5)隨后根據(jù)選定電池的放電曲線，使用數(shù)值計(jì)算方法計(jì)算電池放電時(shí)間，驗(yàn)證飛行器續(xù)航時(shí)間，所述續(xù)航時(shí)間小于實(shí)際續(xù)航時(shí)間，則返回步驟(2)，重新估計(jì)多旋翼飛行器各部分重量并重新計(jì)算電池容量、電機(jī)電調(diào)參數(shù)，對(duì)電池和動(dòng)力系統(tǒng)重新選型，直至續(xù)航時(shí)間大于或等于實(shí)際續(xù)航時(shí)間，即完成對(duì)多旋翼飛行器動(dòng)力系統(tǒng)的選型。

進(jìn)一步地，步驟(4)中所述整機(jī)推重比是指：在滿電狀態(tài)下帶載不小于1.6，在空電狀態(tài)下帶載不小于1.2。

進(jìn)一步地，步驟(4)中動(dòng)力控制裕量是指電池有效工作范圍內(nèi)，動(dòng)力系統(tǒng)最大拉升力和飛行器重量之差。