The invention discloses a multi electric experimental teaching platform and teaching methods of hybrid system for more electric mini UAV platform for experiment teaching and teaching methods of hybrid system, hybrid teaching experimental device belongs to technical field. The invention provides a multi electric teaching experiment platform of hybrid system, including solar power system, hydrogen fuel cell power system, battery power system, energy management system, power control unit, measuring instrument and control object. Also disclosed is based on a multi electric teaching experiment platform of hybrid system experiment method, which comprises the following steps: optional solar power system, hydrogen fuel cell power system, battery power system independent of the basic cognitive performance experiment; multi electric hybrid power system experimental teaching. The invention can visually display the working principle and the basic structure of a multi electric hybrid power system for a small unmanned aerial vehicle, and is convenient for teaching, and is favorable for popularization and cost saving.
【技术实现步骤摘要】
一种多电混合动力系统教学实验平台及教学方法
本专利技术涉及多电混合教学实验设备
,特别是涉及一种用于小型无人机的多电混合动力系统教学实验平台及教学方法。所述的多电混合动力系统包括太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统和蓄电池动力系统。
技术介绍
新能源混合电动无人机是采用新型能源,如蓄电池、太阳能和氢能等,并利用能量转化装置,如太阳能电池和燃料电池等,将新能源转化为的电能提供动力的无人机(UAVs,UnmannedAerialVehicles)。与采用传统化石燃料无人机相比,采用的原始能源均为绿色能源,其能源系统功率密度较高,利用的电源种类较多,对环境无污染,且其都是转换为电能提供动力,具有零排放、低噪声、红外信号不明显、隐蔽性好等优势,同时具有超长航时的潜力,从而更适合执行情报搜集、巡逻监视和远程侦察等任务。但是,新能源也各有不足,如太阳能电池转换效率低、燃料电池功率密度低、蓄电池能量密度低,因此为了扬长避短,使各能源不同电特性优势互补,增加整体效率和使用寿命,需要将各能源进行混合。与采用单一能源的无人机(如太阳能无人机)相比,混合动力系统避开了结构的极限设计,以及气动弹性较大的问题,从而其应用领域更广泛,可以在对流层内的低空使用。因此,混合动力系统逐渐成为国内外研究的热点,也为未来超长航时无人机的发展提供了方向。技术推广、教育先行,作为新能源混合电动无人机技术推广,目前部分学校已经开设相关课程,但是普遍缺少实验设备,虽然有的将新能源混合电动无人机实物作为展示,但不属于教学设备。
技术实现思路
针对现有技术中缺少专门用于小型无人机的动力系统实验教学平台 ...
【技术保护点】
一种多电混合动力系统教学实验平台,其特征在于:包括太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统、蓄电池动力系统、能源管理系统、动力控制单元、测力计和控制对象;所述的控制对象包括电子调速器、电机和螺旋桨;太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统和蓄电池动力系统用于为无人机提供动力;能源管理系统中存有能源控制方法,用于控制各能源的输出;动力控制单元用于反馈校正控制对象的状态和记录各能源输出的电压、电流和功率与测力计的数值;测力计用于测量螺旋桨的拉力。
【技术特征摘要】
1.一种多电混合动力系统教学实验平台,其特征在于:包括太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统、蓄电池动力系统、能源管理系统、动力控制单元、测力计和控制对象;所述的控制对象包括电子调速器、电机和螺旋桨;太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统和蓄电池动力系统用于为无人机提供动力;能源管理系统中存有能源控制方法,用于控制各能源的输出;动力控制单元用于反馈校正控制对象的状态和记录各能源输出的电压、电流和功率与测力计的数值;测力计用于测量螺旋桨的拉力。2.根据权利要求1所述的一种多电混合动力系统教学实验平台,其特征在于:太阳能电池动力系统包括太阳能电池翼、电子负载、光强计、倾角仪和上位机,太阳能电池与电子负载相连,上位机与电子负载相连,太阳能电池翼将太阳能转化为电能,电子负载消耗太阳能电池产生的电能,上位机用来调节电子负载和保存数据,光强计测量实验时太阳能电池翼垂直方向的光照强度,倾角仪测量太阳能电池翼与地面的夹角;即实现太阳能电池动力系统特性认知教学实验目的:测量不同角度、不同遮光率等情况下的电流、电压和光照强度,并画出伏安特性曲线以及最大功率曲线等,以便于了解太阳能电池的电池特性;氢燃料电池动力系统包括储氢瓶、流量计、氢燃料电池堆、电子负载和上位机等,储氢瓶中的氢气通过流量计进入燃料电池堆,电池堆与电子负载相连,上位机连接电子负载和流量计;氧化剂与还原剂在燃料电池堆中反应,将化学能转化为电能,电子负载消耗产生的电能,上位机记录流量计的流量数据和电子负载的电流、电压,即实现氢燃料电池动力系统特性认知教学实验目的:通过记录的数据画出伏安特性曲线和电压-功率曲线,以便于了解氢燃料电池的电池特性;蓄电池动力系统包括蓄电池、电子负载、上位机和充电器,蓄电池使用前要先用充电器将蓄电池电量充满,然后对蓄电池进行放电,当剩余电量(StateofCharge,SOC)小于某一值时,代表蓄电池放电完毕,数据由上位机进行记录,即实现蓄电池动力系统特性认知教学实验目的:画出蓄电池的伏安特性曲线,以了解蓄电池的电池特性;使用不同的放电倍率进行放电,观察不同放电倍率下蓄电池容量的变化;多电混合动力系统包括太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统、蓄电池动力系统、能源管理系统、动力装置等;动力装置由电子调速器、电机、螺旋桨、测力计和动力控制单元组成,电子调速器调节电机转速,电机带动螺旋桨转动,测力计测量螺旋桨的推力,将其反馈给动力控制单元,以实现对转速的调节;能源管理系统还用于根据无人机的飞行剖面选择相应的动力系统,通过动力控制单元反馈校正控制对象的状态和记录各能源输出的电压、电流和功率与测力计的数值,能源控制系统根据实验教学目的和飞行剖面需要选择下述三种动力驱动模式:(1)太阳能电池动力系统、氢燃料电池动力系统、蓄电池动力系统...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘莉,戴月领,张晓辉,王正平,贺云涛,
申请(专利权)人:北京理工大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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