[發(fā)明專利]通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111088396.6
• 申請(qǐng)日: 2021-09-16
• 公開（公告）號(hào): CN113756961A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張義;王浩;楊超帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶隆鑫通航發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司
• 主分類號(hào): F02C7/275
• 分類號(hào): F02C7/275;F02C7/26;F01D25/36;F01D21/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 胡博文

本發(fā)明公開了一種通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法及系統(tǒng)，該發(fā)明通過首先控制電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程上止點(diǎn)但無法邁過壓縮行程上止點(diǎn)，從而形成壓縮回彈力；然后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)過程中可利用反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)形成的壓縮回彈力推動(dòng)加上正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)最長(zhǎng)行程進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，利于發(fā)動(dòng)機(jī)邁過第一個(gè)正轉(zhuǎn)壓縮上止點(diǎn)，從而達(dá)到提高啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)成功率的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前的通航內(nèi)燃機(jī)的啟動(dòng)主要分為兩種啟動(dòng)方式：

1、啟動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)：如圖1所示，電池通過啟動(dòng)開關(guān)控制啟動(dòng)繼電器，對(duì)啟動(dòng)電機(jī)(直流有刷電機(jī))進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪組，帶動(dòng)電機(jī)從而啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。該啟動(dòng)方式目前有兩種方式：

(1)啟動(dòng)后不與發(fā)動(dòng)機(jī)脫離，導(dǎo)致整機(jī)重量很重，啟動(dòng)時(shí)機(jī)械摩損大，啟動(dòng)噪聲大，啟動(dòng)電機(jī)為有刷電機(jī)，使用壽命低。

(2)在地面進(jìn)行啟動(dòng)，啟動(dòng)后與發(fā)動(dòng)機(jī)脫離，導(dǎo)致啟動(dòng)極為不方便，在空中出現(xiàn)故障之后不能再次啟動(dòng)。同時(shí)啟動(dòng)時(shí)機(jī)械摩損大，啟動(dòng)噪聲大，啟動(dòng)電機(jī)為有刷電機(jī)，使用壽命低。

2、啟發(fā)一體控制啟動(dòng)：如圖2所示，電機(jī)屬于無刷電機(jī)，電機(jī)既可以發(fā)電又可以作啟動(dòng)。在電機(jī)的基礎(chǔ)上，增大線徑、增加定子尺寸、使用高性能的磁鋼等。需要讓電機(jī)輸出一定的扭矩拖動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)到一定的轉(zhuǎn)速。

使用該方法可取消啟動(dòng)繼電器，啟動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)齒輪以實(shí)現(xiàn)減重，但是由于應(yīng)用場(chǎng)景為通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其在一轉(zhuǎn)內(nèi)經(jīng)歷吸氣壓縮--做功排氣兩個(gè)行程，在一轉(zhuǎn)內(nèi)速度變化很大，使用直流無刷電機(jī)控制策略時(shí)沒有利用發(fā)動(dòng)機(jī)的特性進(jìn)行電機(jī)的控制，目前該方案啟動(dòng)成功率低，很難順利啟動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有啟發(fā)一體電機(jī)啟動(dòng)成功率低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法，該方法包括：驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程上止點(diǎn)時(shí)，切換電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使電機(jī)進(jìn)行正向驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。通過首先控制電機(jī)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程上止點(diǎn)但無法邁過壓縮行程上止點(diǎn)，從而形成壓縮回彈力；然后控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)過程中可利用反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)形成的壓縮回彈力推動(dòng)加上正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)最長(zhǎng)行程進(jìn)行正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，利于邁過第一個(gè)正轉(zhuǎn)壓縮上止點(diǎn)，從而提高啟發(fā)一體電機(jī)啟動(dòng)成功率。

進(jìn)一步地，當(dāng)電機(jī)進(jìn)行正向驅(qū)動(dòng)時(shí)，判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否大于預(yù)設(shè)閾值；若是，則控制電機(jī)由120度驅(qū)動(dòng)方式切換為180度驅(qū)動(dòng)方式。在正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于一定轉(zhuǎn)速時(shí)(三三導(dǎo)通轉(zhuǎn)速)時(shí)，迅速將120度換相驅(qū)動(dòng)切換為180度換相驅(qū)動(dòng)，可一定程度上減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電流波形近似正弦波，更加有利于啟動(dòng)時(shí)邁過第一個(gè)正轉(zhuǎn)壓縮上止點(diǎn)。

進(jìn)一步地，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)過程時(shí)，利用PI算法根據(jù)目標(biāo)電流計(jì)算所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)PWM占空比。以目標(biāo)電流做PI運(yùn)算控制PWM輸出，可避免因電流初始變化率過大而導(dǎo)致電機(jī)抖動(dòng)過大。

進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程上止點(diǎn)的判定方法為：在電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)過程中進(jìn)行霍爾檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前霍爾值HALL(n)等于前第二次霍爾值HALL準(zhǔn)(n-2)時(shí)，則判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于壓縮行程上止點(diǎn)。通過采用霍爾元件可對(duì)電機(jī)的進(jìn)程進(jìn)行精準(zhǔn)定位，保證精換向驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)最大的扭矩。

此外，本發(fā)明還提供了一種通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電機(jī)行程定位單元和啟動(dòng)控制器；其中，電機(jī)行程定位單元用于獲取電機(jī)行程定位信息；啟動(dòng)控制器用于獲取電機(jī)行程定位單元檢測(cè)到的所述電機(jī)行程定位信息，然后根據(jù)上述通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟發(fā)一體電機(jī)的啟動(dòng)控制方法控制電機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。啟動(dòng)過程中，首先通過啟動(dòng)控制器控制電機(jī)反向驅(qū)動(dòng)，然后根據(jù)電機(jī)行程定位信息對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行切換。