[發明專利]多電混合動力系統

在審

• 申請號: 202110509108.3
• 申請日: 2021-05-11
• 公開（公告）號: CN113104220A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 周超
• 申請（專利權）人: 周云翔
• 主分類號: B64D27/02
• 分類號: B64D27/02;B64D27/26
• 代理公司: 北京眾澤信達知識產權代理事務所(普通合伙) 11701
• 代理人: 周振

本發明公開了一種多電混合動力系統，它包括高壓軸電機，所述的高壓軸電機連接第一動力轉換裝置；低壓軸電機，所述的低壓軸電機連接第二動力轉換裝置；所述的高壓軸電機與低壓軸電機連接；儲能系統，所述的儲能系統分別與高壓軸電機、低壓軸電機連接；電路控制系統，所述的電路控制系統分別與高壓軸電機、低壓軸電機和儲能系統連接。本發明的有益效果在于：它能夠顯著提高現有動力系統的效率，并解決瞬時高功率輸出的問題，在實現儲能功能的同時，有望降低儲能系統的價格、體積、重量等。

技術領域

本發明屬于動力裝置技術領域，具體涉及一種多電混合動力系統。

背景技術

采用葉輪機械的動力，例如燃氣輪機等廣泛應用于發電、航空推進、船舶推進等行業。以燃氣輪機為例，傳統的燃氣輪機通常針對某工況進行設計，在設計工況下具有較高的效率和良好的穩定性。但是燃氣輪機經常會在非設計工況下工作。例如發電用的燃氣輪機經常處于部分負荷運行狀態，其效率會小于設計狀態。渦扇、渦軸等航空燃氣輪機在不同的高度和速度下工作，工況變化很大。在非設計工況點下，航空燃氣輪機效率降低，同時還面臨著旋轉失速等穩定性問題。

造成非設計工況下發動機效率降低的主要原因之一在于傳統燃氣輪機設計時受到的約束，例如同軸的渦輪和壓氣機轉速要相等、同軸的渦輪輸出功和壓氣機輸入功相等。對于雙軸的燃氣輪機來說，高低壓軸的轉速要滿足一定關系等。這些約束使得燃氣輪機一旦偏離了設計工況條件，壓氣機或者渦輪部件就要偏離設計工況點，形成流動分離等，嚴重影響燃氣輪機的性能。

近年來，隨著電源和電儲能技術飛速發展，大量針對電推進飛機的研究使得相關的電機水平得到了極大的提高。目前已有航空發動機中也有直接從軸上提取上百千瓦的功率，用于機載設備。這些多電航空發動機基本原理是在渦輪和壓氣機上還安裝一個電機。該電機可以從軸上直接提取較大的功率進行發電。有些多電航空發動機還會配有一個儲電系統和電機協同工作。有些多電燃氣輪機系統還可以通過功率反哺，將電能加到軸上，從而部分解耦了“同軸的渦輪輸出功和壓氣機輸入功相等”這一約束，提高了燃氣輪機在非設計工況條件下的性能。

不過，目前多電燃氣輪機仍然面臨著很多問題，例如：

(1)電力提取的控制系統復雜。由于現有發動機在設計點性能接近最優，直接進行設計點功率提取輕則會降低發動機性能，重則影響發動機壽命和穩定性；多工況下多電發動機的提取功率策略難以確定。

(2)儲能系統重量大。為了更好的發揮多電發動機的能力，例如提高短時間內高功率電能釋放，延長電能反哺時間等，混合動力系統要配套一個具有足夠容量的儲能系統，使得儲能系統價格昂貴、體積大、重量大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多電混合動力系統，它能夠顯著提高現有動力系統的效率，并解決瞬時高功率輸出的問題，在實現儲能功能的同時，有望降低儲能系統的價格、體積、重量等。

本發明的技術方案如下：多電混合動力系統，它包括

高壓軸電機，所述的高壓軸電機連接第一動力轉換裝置；

低壓軸電機，所述的低壓軸電機連接第二動力轉換裝置；

所述的高壓軸電機與低壓軸電機連接；

儲能系統，所述的儲能系統分別與高壓軸電機、低壓軸電機連接；

電路控制系統，所述的電路控制系統分別與高壓軸電機、低壓軸電機和儲能系統連接。

所述的高壓軸電機機械連接在高壓軸上，或通過傳動部件和高壓軸機械連接。

所述的高壓軸電機為發電機/或電動機/或可以在發電機和電動機模式之間轉換，當高壓軸電機在發電機模式下工作時，提取動力轉換裝置的功轉化為電能輸出，當高壓軸電機在電動機模式下工作時，其將外部輸入的電能轉化成輸出功輸出至動力轉換裝置。