CN108674673A - 混合动力飞机用冷却*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力飞机用冷却***，包括第一散热器和电机冷却回路，电机冷却回路包括与第一散热器连接的第一水泵、与第一水泵连接且用于将冷却液分别引导至发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的分流器以及用于接收从发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器中流出的冷却液的第一膨胀水壶。本发明的混合动力飞机用冷却***，通过设置电机冷却回路对发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器进行冷却，提高驱动电机、驱动电机控制器、发电机和发电机控制器的散热性能，保证各个部件处于最佳的工作环境；而且采用串联式膨胀水壶，既减少了零件的数量和整体重量，同时方便了飞机的布置。

Description

混合动力飞机用冷却***

技术领域

本发明属于飞机技术领域，具体地说，本发明涉及一种混合动力飞机用冷却***。

背景技术

混合动力飞机采用传统的内燃机和电池作为动力源，通过混合使用热能和电力两套***驱动飞机正常工作。电力***涉及到充电、放电两个过程，需要用到驱动电机、驱动电机控制器、发电机、发电机控制器四个部件，这几个部件对温度非常敏感，而且其散热功率非常大，如果热量没有及时散走，那么温度过高就会影响其正常工作，因而为了保证飞机正常工作必须采用强制水冷。

目前国内还没有在通航飞机上采用混动技术，而在汽车上应用较多，现有的混动汽车冷却***大多采用各发热部件串联的结构形式，采用这种结构的前提是各电机及其控制器部件的压损较小，如果压损过大，串联这种布置结构无法满足散热需求，由于汽车批量大，效益明显，电机的开发费用占比小，而飞机产量小，效益不明显，如果开发相应的电机及其控制器会增加很大的成本压力，采购市场上符合需求的电机及控制器就成了必然的趋势，由于这些部件厂家不一，规格不一，很难采用串联的布置形式。

而且现有的汽车冷却***一般在主冷却回路上并联一个膨胀水壶，起到排气补水的作用，同时膨胀水壶排气阀的安装位置必须高于冷却***。首先采用并联方式不仅增加了相应的橡胶管数量，也增加了重量，同时膨胀水壶的安装位置受到限制，增加了飞机的布置难度。

由于飞机对重量、安全性比较敏感，现有的混动汽车电机冷却***不能满足飞机的需求，因而为了降低风险，减少***重量，需设计一种混合动力飞机用电机冷却***。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种混合动力飞机用冷却***，目的是提高驱动电机、驱动电机控制器、发电机和发电机控制器的散热性能。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：混合动力飞机用冷却***，包括第一散热器和用于将第一散热器中的冷却液输送至发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器以用于发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器冷却的电机冷却回路，电机冷却回路包括与第一散热器连接的第一水泵、与第一水泵连接且用于将冷却液分别引导至发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的分流器以及与第一散热器连接且用于接收从发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器中流出的冷却液的第一膨胀水壶。

所述发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器为并联布置，发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的进水口与所述分流器连接，发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的出水口与所述第一膨胀水壶连接。

所述电机冷却回路还包括与所述第一膨胀水壶连接且用于储存冷却液的溢流瓶。

所述的混合动力飞机用冷却***还包括用于将冷却液输送至内燃机以用于内燃机冷却的内燃机冷却回路。

所述内燃机冷却回路包括与所述内燃机连接的第二散热器以及与所述第二散热器和所述内燃机连接的第二膨胀水壶。

所述第二膨胀水壶与所述溢流瓶连接。

本发明的混合动力飞机用冷却***，通过设置电机冷却回路对发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器进行冷却，提高驱动电机、驱动电机控制器、发电机和发电机控制器的散热性能，保证各个部件处于最佳的工作环境；而且采用串联式膨胀水壶，既减少了零件的数量和整体重量，同时方便了飞机的布置，使飞机的布置更加灵活自由。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明混合动力飞机用冷却***的原理示意图；

图2是压力盖的结构示意图；

图3是压力盖处于第一开启状态时的结构示意图；

图4是压力盖处于第二开启状态时的结构示意图；

图中标记为：1、第一水泵；2、ECU；3、分流器；4、驱动电机控制器；5、驱动电机；6、发电机；7、发电机控制器；8、溢流瓶；9、第一膨胀水壶；10、第一散热器；11、第二散热器；12、螺旋桨；13、第二膨胀水壶；14、内燃机；15、第一连接管；16、连接杆；17、进气阀；18、第一弹簧；19、密封圈；20、出气阀；21、出气阀座；22、第二连接管；23、第二弹簧；24、压力盖壳；25、弹簧座。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1所示，本发明提供了一种混合动力飞机用冷却***，包括第一散热器10和用于将第一散热器10中的冷却液输送至发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4以用于发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4冷却的电机冷却回路，电机冷却回路包括与第一散热器10连接的第一水泵1、与第一水泵1连接且用于将冷却液分别引导至发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的分流器3以及与第一散热器10连接且用于接收从发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4中流出的冷却液的第一膨胀水壶9。

具体地说，如图1所示，混合动力飞机的动力***包括螺旋桨12、发电机6、与发电机6连接且带动发电机6进行发电的内燃机、为螺旋桨12提供驱动力的驱动电机5、为驱动电机5提供电能的动力电池、发电机控制器7以及驱动电机控制器4，发电机控制器7与发电机6电连接，驱动电机5与驱动电机控制器4电连接。发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4为并联布置，这样就可以解决部件规格不一和压损不一存在的问题，发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的进水口与分流器3连接，发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的出水口与第一膨胀水壶9连接。通过设置一个分流器3来解决四个部件冷却液流量的分配问题，既降低了开发成本，又提高了产品的冷却效率。

如图1所示，分流器3的出水口分别通过四个管路与发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的进水口连接，第一膨胀水壶9的进水口分别通过四个管路与发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的出水口连接，第一水泵1的进水口通过管路与第一散热器10的出水口连接，第一水泵1的出水口通过管路与分流器3的进水口连接，第一膨胀水壶9的出水口通过管路与第一散热器10的进水口连接，实现冷却液的循环。第一散热器10用于对冷却液进行降温，第一散热器10与冷却液发生热交换，第一散热器10为风冷散热器，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。电机冷却回路中采用第一膨胀水壶9，第一膨胀水壶9串联于第一散热器10与发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4之间，减少了冷却***的零件数量，减少了***重量，提高***的安全性和稳定性。

如图1所示，电机冷却回路还包括与第一膨胀水壶9连接且用于储存冷却液的溢流瓶8。第一膨胀水壶9为现有技术中用于储存冷却液的膨胀水壶，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，第一膨胀水壶9主要包括第一壶体和与设置于第一壶体上且用于控制第一壶体内的空气压力的第一压力盖，使冷却系中水、汽分离，保持***内压力稳定。第一壶体为内部中空的结构，冷却液储存在第一壶体的内腔体中，第一壶体具有一个进水口和一个出水口，第一壶体的进水口通过四个管路与发电机6、发电机控制器7、驱动电机5和驱动电机控制器4的出水口，第一壶体的出水口通过管路与第一散热器10的进水口连接。第一壶体的顶部具有一个排气口，第一压力盖用于控制排气口的打开和关闭。第一压力盖具有压力控制阀，第一压力盖用于将第一壶体中的空气向外排出，第一压力盖设置于第一壶体的顶部，第一压力盖具有设定的开启压力，第一膨胀水壶9的第一壶体通过第一溢流管与溢流瓶8连接。当第一壶体中的气压达到第一压力盖的开启压力时，第一压力盖打开，第一溢流管与第一壶体的排气口连通，第一壶体中的水蒸气通过第一溢流管进入溢流瓶8中，溢流瓶8与外界大气连通，起到排气的目的，从而使气水彻底分离。溢流瓶8为内部中空的瓶体，进入溢流瓶8中的水蒸气得到冷凝，进而变成液体而积存在溢流瓶8的内腔体中。溢流瓶8具有通气孔和第一过液孔，通气孔用于使溢流瓶8的内腔体与外界大气连通，第一溢流管是在溢流瓶8的第一过液孔处与溢流瓶8连接，通气孔设置于溢流瓶8的顶部，第一过液孔设置于溢流瓶8的底部。当电机冷却回路中的冷却液温度下降时，第一膨胀水壶9内的气压减小，溢流瓶8中的冷却液会在大气压力的作用下被压回冷却回路中，溢流瓶8中的冷却液通过第一溢流管流入第一膨胀水壶9中，最终水流从第一膨胀水壶9进入第一散热器10，溢流瓶8起到补水作用。

采用溢流瓶8排气，溢流瓶8的位置不受限制，如果采用传统的并联膨胀水壶，必须把膨胀水壶置于最高位置，采用现在这种结构，飞机布置更加灵活自由，不受冷却***安装位置限制。

作为优选的，第一水泵1为由电机驱动的电子水泵，第一水泵1与ECU2(电子控制单元)相连，ECU2控制第一水泵1的叶轮转速，电机冷却回路中的冷却液温度过高，则第一水泵1的转速较高，电机冷却回路中的冷却液温度过低，则第一水泵1的转速较低，以此来保证***处于正常温度。

如图1所示，本发明的混合动力飞机用冷却***还包括用于将冷却液输送至内燃机以用于内燃机冷却的内燃机冷却回路，内燃机冷却回路包括与内燃机连接的第二散热器11以及与第二散热器11和内燃机连接的第二膨胀水壶13。内燃机具有第二水泵，内燃机本身自带水泵，不需要外接电子水泵，第二水泵的进水口通过管路与第二散热器11的出水口连接，第二水泵的出水口通过管路与第二膨胀水壶13的进水口连接，第二膨胀水壶13的出水口通过管路与第二散热器11的进水口连接，实现冷却液的循环。第二散热器11用于对冷却液进行降温，第二散热器11与冷却液发生热交换，第二散热器11为风冷散热器，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，在此不再赘述。同样，内燃机冷却回路中采用第二膨胀水壶13，第二膨胀水壶13串联于第二散热器11与内燃机之间，减少了冷却***的零件数量，减少了***重量，提高***的安全性和稳定性。在内燃机内置水泵的驱动下，冷却液从第二散热器11进入内燃机，然后冷却液流过内燃机的冷却水室，实现对内燃机的降温冷却，最终冷却液进入第二膨胀水壶13。

作为优选的，如图1所示，第一散热器10和第二散热器11固定连接且两者为焊接连接，两者连接成一体结构，结构紧凑，方便布置。

如图1所示，第二膨胀水壶13与溢流瓶8连接，第二膨胀水壶13的结构与第一膨胀水壶9的结构基本相同，第二膨胀水壶13为现有技术中用于储存冷却液的膨胀水壶，其结构如同本领域技术人员所公知的那样，第二膨胀水壶13主要包括第二壶体和与设置于第二壶体上且用于控制第二壶体内的空气压力的第二压力盖，使冷却系中水、汽分离，保持***内压力稳定。第二壶体为内部中空的结构，冷却液储存在第二壶体的内腔体中，第二壶体具有一个进水口和一个出水口，第二壶体的进水口通过管路与第二水泵的出水口连接，第一壶体的出水口通过管路与第二散热器11的进水口连接。第二壶体的顶部具有一个排气口，第二压力盖用于控制排气口的打开和关闭。第二压力盖具有压力控制阀，第二压力盖用于将第二壶体中的空气向外排出，第二压力盖设置于第二壶体的顶部，第二压力盖具有设定的开启压力，第二膨胀水壶13的第二壶体通过第二溢流管与溢流瓶8连接。当第二壶体中的气压达到第二压力盖的开启压力时，第二压力盖打开，第二溢流管与第二壶体的排气口连通，第二壶体中的水蒸气通过第二溢流管进入溢流瓶8中，溢流瓶8与外界大气连通，起到排气的目的，从而使汽水彻底分离。溢流瓶8为内部中空的瓶体，进入溢流瓶8中的水蒸气得到冷凝，进而变成液体而积存在溢流瓶8的内腔体中。溢流瓶8具有第二过液孔，第二溢流管是在溢流瓶8的第二过液孔处与溢流瓶8连接，第二过液孔设置于溢流瓶8的底部。当内燃机冷却回路中的冷却液温度下降时，第二膨胀水壶13内的气压减小，溢流瓶8中的冷却液会在大气压力的作用下被压回冷却回路中，溢流瓶8中的冷却液通过第二溢流管流入第二膨胀水壶13中，最终水流从第二膨胀水壶13进入第二散热器11。

如图2所示，第一压力盖包括压力盖壳、第一连接管、第二连接管、连接杆、进气阀、出气阀、出气阀盖、弹簧座、第一弹簧和第二弹簧。第一连接管为两端开口且内部中空的管体，第一连接管中心穿装有连接杆，连接杆的外圆面和第一连接管的内圆面之间具有让冷却液通过的间隙，连接杆的下端与进气阀连接，连接杆的上端设有凸块，第一连接管位于凸块和进气阀之间，第一弹簧套设于连接杆上且第一弹簧夹在凸块和第一连接管之间，第一弹簧为压缩弹簧。第二连接管的下端与出气阀座连接，出气阀座上设置出气阀，出气阀与进气阀之间设置有密封圈，出气阀和密封圈并与第一连接管固定连接。第二连接管为下端开口且内部中空的管体，第二连接管和第一连接管为同轴设置且第二连接管的直径大于第一连接管的直径，第二连接管的外圆面上设有让冷却液通过的通孔，弹簧座与压力盖壳固定连接，第二连接管的一端与弹簧座固定连接，第二连接管的另一端与出气阀座固定连接，第二弹簧套设于第二连接管上且第二弹簧夹在弹簧座和出气阀座之间，第二弹簧为压缩弹簧。压力盖壳与第一壶体固定连接，出气阀和密封圈是用于控制第一壶体的排气口的开闭。进气阀与密封圈相配合，以控制第一连接管的下端开口的开闭。

如图3所示，当第一壶体中的气压达到第一压力盖的开启压力时，第一压力盖处于第一开启状态，密封圈与第一壶体分离，第一壶体的排气口打开，第一壶体的排气口与第一溢流管连通，第一壶体中的水蒸气通过第一溢流管进入溢流瓶8中。如图4所示，当第一膨胀水壶9内的气压减小时，第一压力盖处于第二开启状态，密封圈与第一壶体接触，以将排气口关闭，进气阀与密封圈分离，以将第一连接管的下端开口打开，溢流瓶8中的冷却液依次经第一溢流管和第二连接管的侧壁上设置的通孔流入第一连接管中，最后冷却液流入第一壶体中。

第二压力盖的结构和工作原理与第一压力盖的相同，在此不再赘述，第二压力盖的压力盖壳与第二壶体固定连接。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.混合动力飞机用冷却***，其特征在于：包括第一散热器和用于将第一散热器中的冷却液输送至发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器以用于发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器冷却的电机冷却回路，电机冷却回路包括与第一散热器连接的第一水泵、与第一水泵连接且用于将冷却液分别引导至发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的分流器以及与第一散热器连接且用于接收从发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器中流出的冷却液的第一膨胀水壶。

2.根据权利要求1所述的混合动力飞机用冷却***，其特征在于：所述发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器为并联布置，发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的进水口与所述分流器连接，发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的出水口与所述第一膨胀水壶连接。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力飞机用冷却***，其特征在于：所述电机冷却回路还包括与所述第一膨胀水壶连接且用于储存冷却液的溢流瓶。

4.根据权利要求3所述的混合动力飞机用冷却***，其特征在于：还包括用于将冷却液输送至内燃机以用于内燃机冷却的内燃机冷却回路。

5.根据权利要求4所述的混合动力飞机用冷却***，其特征在于：所述内燃机冷却回路包括与所述内燃机连接的第二散热器以及与所述第二散热器和所述内燃机连接的第二膨胀水壶。

6.根据权利要求5所述的混合动力飞机用冷却***，其特征在于：所述第二膨胀水壶与所述溢流瓶连接。