JP2022025020A - 広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法 - Google Patents
広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022025020A JP2022025020A JP2021112599A JP2021112599A JP2022025020A JP 2022025020 A JP2022025020 A JP 2022025020A JP 2021112599 A JP2021112599 A JP 2021112599A JP 2021112599 A JP2021112599 A JP 2021112599A JP 2022025020 A JP2022025020 A JP 2022025020A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- circuit
- output
- voltage
- esc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000002304 esc Anatomy 0.000 description 34
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/52—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by DC-motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H11/00—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result
- H02H11/002—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection
- H02H11/003—Emergency protective circuit arrangements for preventing the switching-on in case an undesired electric working condition might result in case of inverted polarity or connection; with switching for obtaining correct connection using a field effect transistor as protecting element in one of the supply lines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/10—Air crafts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/10—DC to DC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/427—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/547—Voltage
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
- B60L2240/549—Current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
- H02P2201/07—DC-DC step-up or step-down converter inserted between the power supply and the inverter supplying the motor, e.g. to control voltage source fluctuations, to vary the motor speed
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】航空宇宙機のエネルギーシステムで使用される、広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】電力供給モジュール１、第１のＤＣ－ＤＣ回路２、電池パック３、第２のＤＣ－ＤＣ回路４、逆反転防止回路５、ＥＳＣ６、ＢＬＤＣ７、航空機搭載コントローラ８、および通信リンク９を含む。電力供給モジュールからの電力は、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電池パックを充電し、電池パックの電力は、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆反転防止回路を順次通過し、ＥＳＣに電力を供給し、ここで、第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧およびＥＳＣのスロットル信号入力はすべて、航空機の電力需要に応じて、航空機搭載コントローラによってリアルタイムで制御される。【選択図】図１
Description
本発明は、航空宇宙機エネルギーシステムの技術分野に属し、特に、広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法に関する。
一部の特定のブラシレス電力システム（長航続時間の電気ドローン、垂直離着陸可能なティルト電気ドローンなど）の場合、広い動作範囲が必要であるが、従来の定電圧駆動制御方式では、広い動作範囲で高効率の電力出力を実現しにくい。例えば：長航続時間の電気ドローンの場合、巡航フェーズに必要な電力は低く、ブラシレスＤＣモーター（ＢＬＤＣ）の定格電力の１／４未満であり、電力システムの高効率範囲から逸脱し、垂直離着陸可能なティルト電気ドローンの場合、垂直離陸と水平巡航に同じ電力装置が使用され、２つの動作状態の間で必要な電力値に大きな違いがあるため、従来の定電圧駆動方式を採用する場合、システムの動作電圧は通常、垂直離陸の要件を満たすように決定され、これは、この型のドローンが水平に飛行している場合の電力システムの効率の低下にもつながる。
本発明は、従来技術の欠点を考慮して、電池パックをＤＣ－ＤＣ回路と直列に接続することにより、一定の電圧範囲内の電力出力を達成することができ、対応する制御戦略により、ＥＳＣ入力電圧とＥＳＣスロットル入力量の共同調整と制御により、電力システムの全体的な効率を改善し、広い動作範囲での高効率のシステム出力を実現できる、広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法を提供することを目的とする。
本発明は以下の技術的解決手段により実現される：
広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システムであって、電力供給モジュール、第１のＤＣ－ＤＣ回路、電池パック、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆接続防止回路、ＥＳＣ、ＢＬＤＣ、航空機搭載コントローラ、通信リンクを含み、そのうち：
前記電力供給モジュールは、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電圧安定化ＤＣ出力を実行して、電池パックに電力を供給し、
前記電池パックは、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆回転防止回路を順次通過してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、逆接続防止回路を介してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、
前記第２のＤＣ－ＤＣ回路は調整可能なＤＣ－ＤＣ回路を採用しており、入力信号に応じて出力電圧値を変更させ、
前記通信リンクは、飛行制御システムによって出力された元のスロットル値を航空機搭載コントローラに送信するために使用され、
前記航空機搭載コントローラは、第１のＤＣ－ＤＣ回路からの入力および出力の電圧と電流の情報及び電池パックの出力の電圧と電流の情報を取得し、監視でき、また、通信リンクから送信された元のスロットル値を電力システムの電力需要に対応させ、航空機の現在の電力需要と設定された電力閾値の関係に従って、２つの制御信号を出力し、第１の制御信号はＥＳＣのスロットル量を制御するためにＥＳＣに送信され、第２の制御信号は第２のＤＣ－ＤＣ回路出力マッチング電圧値を制御するために第２のＤＣ－ＤＣ回路に出力される。
広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システムであって、電力供給モジュール、第１のＤＣ－ＤＣ回路、電池パック、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆接続防止回路、ＥＳＣ、ＢＬＤＣ、航空機搭載コントローラ、通信リンクを含み、そのうち：
前記電力供給モジュールは、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電圧安定化ＤＣ出力を実行して、電池パックに電力を供給し、
前記電池パックは、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆回転防止回路を順次通過してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、逆接続防止回路を介してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、
前記第２のＤＣ－ＤＣ回路は調整可能なＤＣ－ＤＣ回路を採用しており、入力信号に応じて出力電圧値を変更させ、
前記通信リンクは、飛行制御システムによって出力された元のスロットル値を航空機搭載コントローラに送信するために使用され、
前記航空機搭載コントローラは、第１のＤＣ－ＤＣ回路からの入力および出力の電圧と電流の情報及び電池パックの出力の電圧と電流の情報を取得し、監視でき、また、通信リンクから送信された元のスロットル値を電力システムの電力需要に対応させ、航空機の現在の電力需要と設定された電力閾値の関係に従って、２つの制御信号を出力し、第１の制御信号はＥＳＣのスロットル量を制御するためにＥＳＣに送信され、第２の制御信号は第２のＤＣ－ＤＣ回路出力マッチング電圧値を制御するために第２のＤＣ－ＤＣ回路に出力される。
上記の技術的解決手段では、さらに、前記システムは、航空機搭載機器に安定した電源を提供するために使用される電圧安定化モジュールをさらに含む。
さらに、前記電力供給モジュールは、太陽光発電電源、燃料電池電源、および燃料発電機電源を含み、単一または複数の並列電源を使用して電力供給できる。
さらに、前記第１のＤＣ－ＤＣ回路と第２のＤＣ－ＤＣ回路は、ＢＵＣＫ型回路、同期ＢＵＣＫ型回路、またはＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ型回路とすることができる。
上記のシステムに基づいて実現される前記制御方法は、
前記航空機搭載コントローラが通信リンクを介して飛行制御システムから出力された元のスロットル信号を受信し、元のスロットル信号を電力システムの電力需要にマッピングして、この時点での電力システムの電力需要を取得するステップ（１）と、
電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値以下である場合、航空機搭載制御システムが、実際のスロットル値を変更するように、ＥＳＣ制御信号を出力すると同時に、基準電圧で電力を供給するように第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御し、電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値よりも高い場合、航空機搭載制御システムが、高電力出力を実現するように、共同調整戦略に従って、ＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧値を同時に変更する、電力システムの電力需要を決定するステップ（２）と、を含む。
前記航空機搭載コントローラが通信リンクを介して飛行制御システムから出力された元のスロットル信号を受信し、元のスロットル信号を電力システムの電力需要にマッピングして、この時点での電力システムの電力需要を取得するステップ（１）と、
電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値以下である場合、航空機搭載制御システムが、実際のスロットル値を変更するように、ＥＳＣ制御信号を出力すると同時に、基準電圧で電力を供給するように第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御し、電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値よりも高い場合、航空機搭載制御システムが、高電力出力を実現するように、共同調整戦略に従って、ＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧値を同時に変更する、電力システムの電力需要を決定するステップ（２）と、を含む。
上記の制御方法において、前記基準電圧は第２のＤＣ－ＤＣ回路によって実際に出力される最低電圧、つまりＥＳＣによってサポートされる最低電圧である。
さらに、前記共同調整戦略は、事前に得られた電力マッチング表を照会して、必要な電力に対応するＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣの出力電圧値を出力することであり、前記電力マッチング表において、さまざまな電力需要の下で、システムに最高の効率を達成できるように対応する動作電圧とＥＳＣスロットル量が記録される。さらに、風洞試験を通じて前記電力マッチング表を取得することができ、まず、目標動作状況での等電力出力での電力装置の効率曲線を求め、次に、曲線上の最高効率点に対応する動作電圧と対応するスロットル量を１つずつ記録し、異なる等電力出力は、それぞれ対応する効率曲線に対応し、各効率曲線の最高点に対応する動作電圧、スロットル量、および電力を記録して、電力マッチング表を取得する。
又は前記共同調整戦略は、対応する力センサーを電力グループに設置し、電力システムのリアルタイムの最高効率を追跡することを目的とした動的追跡アルゴリズムと組み合わせることによって実現することができ、この方法については、具体的にはＣＮ１０８７９１８１９Ａを参照すればよい。
さらに、元のスロットル信号と電力システムの電力需要との前記マッピングは、線形マッピングを使用して、元のスロットル信号を電力範囲に一意にマッピングすることができる。
本発明は従来技術に比べ以下の有益な効果を有する：
本発明は、従来のブラシレスモーター定電圧可変スロットル量の制御方法における単一の動作点および非設計点での低効率という欠点を克服し、本発明の解決手段設計は、革新的に可変圧力と可変スロットル量の考え方に基づいて、電力システムを制御する。具体的には、ＥＳＣの入力電圧とスロットル信号を、指定の電力需要に応じて共同で調整および制御できるため、システムは広い動作範囲で効率的に出力できることを実現し、ここで、動作範囲とは、電力システムが高効率の電力出力を実行できる電力範囲を指し、広い動作範囲とは、電力システムが広い電力範囲で高効率の電力出力を実行できることを指す。従来の定電圧可変スロットル量の解決手段も、ゼロから現在の動作電圧までの最大電力出力を達成できるが、定格電力値から逸脱する場合、システムの効率が高くないことが多いため、本発明の広い動作範囲とは言えない。本発明の技術的効果は、図３によって裏付けられ、図３は、６０Ｗの等電力出力での電力システムの効率図であり、６０Ｗの電力出力の動作状態で分析すると、この実施例の電力システムでは、従来のブラシレスモーター制御システムが採用されている場合、通常、２２～２５Ｖの動作電圧を使用して、システムの最大電力出力を確保し、同時に電池パックの実際の電圧範囲に一致させる。この図から、この動作電圧での電力システムの効率は約６９％であることがわかり、本発明の特許の解決手段を使用した後、電力システムの動作電圧を１２．２Ｖの最適動作電圧に正確に一致させることができ、このとき、電力システムの効率は８０．５％であり、従来の解決手段よりも１６．６７％上昇した。
本発明は、従来のブラシレスモーター定電圧可変スロットル量の制御方法における単一の動作点および非設計点での低効率という欠点を克服し、本発明の解決手段設計は、革新的に可変圧力と可変スロットル量の考え方に基づいて、電力システムを制御する。具体的には、ＥＳＣの入力電圧とスロットル信号を、指定の電力需要に応じて共同で調整および制御できるため、システムは広い動作範囲で効率的に出力できることを実現し、ここで、動作範囲とは、電力システムが高効率の電力出力を実行できる電力範囲を指し、広い動作範囲とは、電力システムが広い電力範囲で高効率の電力出力を実行できることを指す。従来の定電圧可変スロットル量の解決手段も、ゼロから現在の動作電圧までの最大電力出力を達成できるが、定格電力値から逸脱する場合、システムの効率が高くないことが多いため、本発明の広い動作範囲とは言えない。本発明の技術的効果は、図３によって裏付けられ、図３は、６０Ｗの等電力出力での電力システムの効率図であり、６０Ｗの電力出力の動作状態で分析すると、この実施例の電力システムでは、従来のブラシレスモーター制御システムが採用されている場合、通常、２２～２５Ｖの動作電圧を使用して、システムの最大電力出力を確保し、同時に電池パックの実際の電圧範囲に一致させる。この図から、この動作電圧での電力システムの効率は約６９％であることがわかり、本発明の特許の解決手段を使用した後、電力システムの動作電圧を１２．２Ｖの最適動作電圧に正確に一致させることができ、このとき、電力システムの効率は８０．５％であり、従来の解決手段よりも１６．６７％上昇した。
さらに、本発明は、可変圧力と可変スロットル量という革新的なブラシレスモーター制御のアイデアに基づき、電池パックが特定の電圧でＥＳＣに電力を供給し、一定の電力範囲の電力出力を満たすことを可能にするだけでなく、システムが他の電力値出力を必要とする場合、調整可能なＤＣ－ＤＣ回路のみを介してＥＳＣに電力を供給する。上記の解決手段と比較して、本発明の改善点は次の点にある：蓄電池パックの電圧特性により、蓄電池パックが直接電力供給に使用される場合、通常、最適な電圧値に正確に一致させることができず、たとえば、完全に充電された１２．６Ｖリチウム電池パックは、動作状態下の電圧範囲が１０．５Ｖ～１２．６Ｖのであるが、実際に最高効率点に対応する実際の動作電圧は１１．５Ｖである可能性があり、つまり、最適な動作点からずれ、特に、等電力出力のときにシステム効率曲線が明らかなピークを示す場合、電池パックの直接電力供給方式が採用され、実際の動作電圧は最適動作電圧ではなく、本発明の解決手段により、電池パックの実際の電圧に関わらず、第２のＤＣ－ＤＣ回路を通じてＥＳＣに電力を供給し、システムの動作電圧が常に比較的正確な値（つまり本発明でいう電力マッチング表における最適動作電圧）であり、システム効率をさらに保証することができる。
実際の応用オブジェクトの観点から、本発明の解決手段設計はまた、強い適用性を有し、従来の解決手段に基づいて変更可能であり、調整可能なＤＣ－ＤＣ回路および航空機搭載コントローラモジュールを追加すると、広い動作範囲のブラシレスモーターの制御の目的を達成できる。具体的には以下のとおりである：従来の解決手段において、太陽光発電モジュール、燃料電池、石油火力発電装置などのさまざまな電力供給モジュールでは、通常、電力システムの高電力出力要件を満たすために、より高い電圧の電池パックが後で接続され、本発明の解決手段設計に基づいて、従来の解決手段で電池パックを交換する必要がなく、調整可能なＤＣ－ＤＣ回路と航空機搭載コントローラを元の回路接続に直接追加することにより、元の解決手段をアップグレードすることができ、電力システムの性能を向上させ、それに広い動作範囲で高効率の電力出力を実行させることができる。
以下に図面及び具体的な実施例を参照しながら本発明をさらに説明する。
図１に示すように、本実施例では、主に広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システムを提供し、電力供給モジュール、第１のＤＣ－ＤＣ回路、電池パック、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆接続防止回路、ＥＳＣ、ＢＬＤＣ、航空機搭載コントローラ、通信リンク、電圧安定化モジュールを含み、そのうち、
前記電力供給モジュールは、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電池パックに電力を供給し、電力供給モジュールは、太陽光発電電源、燃料電池電源、および燃料発電機電源を使用でき、単一または複数並列電源に電力を供給することができ、具体的な実施例では、電力供給モジュールが太陽光発電モジュールによって電力を供給する場合、太陽電池自体の特殊なＩ－Ｖ特性のため、ＭＰＰＴコントローラ、つまり最大電力追跡コントローラが通常、電力供給モジュール間に追加され、太陽光発電モジュールの最大電力出力を得るように回路パラメータを調整するために使用され、電力供給モジュールが燃料電池で電力を供給する場合、燃料電池の発電効率は出力電圧値に関係するため、通常、燃料電池パックの高効率出力を得るために定格電圧に設定され、このとき、第１のＤＣ－ＤＣ回路はＤＣ電圧安定化ユニットとして機能し、電池パックを充電し、電力供給モジュールが燃料発電機で電力を供給する場合、エンジン回転数の変動により出力電圧値も不安定になるため、第１のＤＣ－ＤＣ回路はＤＣ電圧の安定化と電池パックの充電にも使用される。ここで第１のＤＣ－ＤＣ回路は、ＢＵＣＫ型回路、同期ＢＵＣＫ型回路、またはＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ型回路とすることができ、例えば：ＬＭ２５７７昇圧デジタル表示モジュール、ＤＳＮ６０００ＡＵＤ自動昇圧降圧モジュール、ＬＭ３１７降圧回路基板、ＡＰ－Ｄ５８３０Ａ調整可能降圧モジュール、等のモデルを使用できる。
前記電力供給モジュールは、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電池パックに電力を供給し、電力供給モジュールは、太陽光発電電源、燃料電池電源、および燃料発電機電源を使用でき、単一または複数並列電源に電力を供給することができ、具体的な実施例では、電力供給モジュールが太陽光発電モジュールによって電力を供給する場合、太陽電池自体の特殊なＩ－Ｖ特性のため、ＭＰＰＴコントローラ、つまり最大電力追跡コントローラが通常、電力供給モジュール間に追加され、太陽光発電モジュールの最大電力出力を得るように回路パラメータを調整するために使用され、電力供給モジュールが燃料電池で電力を供給する場合、燃料電池の発電効率は出力電圧値に関係するため、通常、燃料電池パックの高効率出力を得るために定格電圧に設定され、このとき、第１のＤＣ－ＤＣ回路はＤＣ電圧安定化ユニットとして機能し、電池パックを充電し、電力供給モジュールが燃料発電機で電力を供給する場合、エンジン回転数の変動により出力電圧値も不安定になるため、第１のＤＣ－ＤＣ回路はＤＣ電圧の安定化と電池パックの充電にも使用される。ここで第１のＤＣ－ＤＣ回路は、ＢＵＣＫ型回路、同期ＢＵＣＫ型回路、またはＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ型回路とすることができ、例えば：ＬＭ２５７７昇圧デジタル表示モジュール、ＤＳＮ６０００ＡＵＤ自動昇圧降圧モジュール、ＬＭ３１７降圧回路基板、ＡＰ－Ｄ５８３０Ａ調整可能降圧モジュール、等のモデルを使用できる。
前記電池パックの電気エネルギーは順次、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆接続防止回路を介してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、ここで、第２のＤＣ－ＤＣ回路は、入力信号に応じて出力電圧値を変更できる調整可能なＤＣ－ＤＣ回路で、ＢＵＣＫ型回路、同期ＢＵＣＫ型回路、またはＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ型回路にすることができ、例えば：ＡＰ－Ｄ５８３０Ａを使用することができ、このＤＣ－ＤＣ降圧モジュールは、定電圧ＤＣを出力し、外部電圧・電流アナログ信号入力端子を備え、ワンチップマイコンで制御して電圧と電流を調整でき、前記逆接続防止回路は主に逆接続防止として使用され、従来の逆接続防止回路を使用すればよく、マックス低ドロップアウトの理想ダイオードを使用した場合、最大動作電流は１５Ａであり、オン時のＭＯＳＦＥＴの両端の電圧降下はわずかの２０ミリボルトであり、嘉迪１００Ｖ５０Ａの理想ダイオードも使用でき、その静止動作電流は０．６～１．５ｍＡで、デュアルＭＯＳ設計のオン内部抵抗はわずか０．７５ミリオームであり、又は以下を使用する：少なくとも１つのＭＯＳ管と１つのダイオードコントローラーを含み、前記ＭＯＳ管には、内部に少なくとも１つのダイオードが含まれ、前記ＭＯＳ管のＳ極は、前記逆接続防止回路の入力端子に設置され、前記ＭＯＳ管のＤ極は、前記逆接続防止回路の出力端子に設置され、前記ダイオードコントローラーの入力端子は前記ＭＯＳ管のＳ極に接続され、前記ダイオードコントローラーの出力端子は前記ＭＯＳ管のＤ極に接続され、前記ダイオードコントローラーの駆動端は前記ＭＯＳ管のＧ極に接続されている。
前記通信リンクは、飛行制御システムによって出力された元のスロットル値を航空機搭載コントローラに送信するために使用され、
前記航空機搭載コントローラの主制御チップは、ｓｔｍ３２、５１、ＡＶＲ、ＰＩＣ等のタイプのワンチップマイコンを使用し、電圧および電流センサー－ＬＴＣ２９４４電圧および電流測定モジュールなどの対応する周辺回路と連携し、第１のＤＣ－ＤＣ回路からの入力および出力電圧および電流情報、電池パックの入力および出力電圧および電流情報を取得し、リアルタイム監視でき、また、通信リンクから送信された元のスロットル値を電力システムの電力需要に対応させることができ、航空機の現在の電力需要と事前設定された電力閾値の関係に従って、第１の制御信号をＥＳＣに出力し、ＥＳＣのスロットル量を制御するために使用され、同時に、第２の制御信号を第２のＤＣ－ＤＣ回路に出力して、一致した電圧値を出力するために使用され、ここで事前設定された電力閾値は、通常、経験や作業要件に基づいて当業者が設定でき、経験や特定の作業要件がない場合は、電力システムの最大連続使用電力の１５％に応じて設定できる。例えば、具体的な実施例では、電力システムの最大連続動作電力は２００Ｗであり、電力閾値は２００Ｗの１５％、すなわち３０Ｗに設定することができる。
前記航空機搭載コントローラの主制御チップは、ｓｔｍ３２、５１、ＡＶＲ、ＰＩＣ等のタイプのワンチップマイコンを使用し、電圧および電流センサー－ＬＴＣ２９４４電圧および電流測定モジュールなどの対応する周辺回路と連携し、第１のＤＣ－ＤＣ回路からの入力および出力電圧および電流情報、電池パックの入力および出力電圧および電流情報を取得し、リアルタイム監視でき、また、通信リンクから送信された元のスロットル値を電力システムの電力需要に対応させることができ、航空機の現在の電力需要と事前設定された電力閾値の関係に従って、第１の制御信号をＥＳＣに出力し、ＥＳＣのスロットル量を制御するために使用され、同時に、第２の制御信号を第２のＤＣ－ＤＣ回路に出力して、一致した電圧値を出力するために使用され、ここで事前設定された電力閾値は、通常、経験や作業要件に基づいて当業者が設定でき、経験や特定の作業要件がない場合は、電力システムの最大連続使用電力の１５％に応じて設定できる。例えば、具体的な実施例では、電力システムの最大連続動作電力は２００Ｗであり、電力閾値は２００Ｗの１５％、すなわち３０Ｗに設定することができる。
前記電圧安定化モジュールは、航空機搭載機器に安定した電力を供給するために使用され、集積回路を使用して、ＬＴ８６３２チップを介して電池パックの出力電圧を１２Ｖおよび５Ｖに変換でき、かつフィルタ回路、絶縁回路、等の保護回路が付き、各出力電圧を線形で安定させる。
図２に本実施例のシステムによる動作フローチャートを示し、上記のシステムに基づいて広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御を実現する方法を説明するために使用され、システムが初期化されると、この時点でＥＳＣに入力されるスロットル信号がゼロになり、同時に第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御して基準電圧で出力し、ＥＳＣはセルフチェックプログラムを実行する。
（１）航空機搭載コントローラは通信リンク介して飛行制御システムから出力された元のスロットル信号を受信し、元のスロットル信号を電力システムの電力需要にマッピングして、この時点での電力システムの電力需要を取得する。
（２）電力システムの電力需要を決定する：電力需要が事前設定された電力閾値以下である場合、航空機搭載制御システムは実際のスロットル値を変更するようにＥＳＣ制御信号を出力すると同時に、基準電圧で電力を供給するように第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御し、電力需要が事前設定された電力閾値よりも高い場合、航空機搭載制御システムは、高電力出力を実現するように、共同調整戦略に従って、ＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧値を同時に変更する。
（２）電力システムの電力需要を決定する：電力需要が事前設定された電力閾値以下である場合、航空機搭載制御システムは実際のスロットル値を変更するようにＥＳＣ制御信号を出力すると同時に、基準電圧で電力を供給するように第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御し、電力需要が事前設定された電力閾値よりも高い場合、航空機搭載制御システムは、高電力出力を実現するように、共同調整戦略に従って、ＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧値を同時に変更する。
具体的な実施例では、電力閾値は３０Ｗに設定され、その物理的な意味は、システムの電力需要が３０Ｗ以下の場合、スロットルを定電圧で調整する方式で制御し、実際の電力需要が３０Ｗ以上の場合、共同調整戦略を採用し、動作電圧とＥＳＣ入力量を同時に制御する。
前記電力閾値は事前入力値であり、第２のＤＣ－ＤＣ回路が変圧であるかどうかを判断するために使用され、通常は電力システムの最大連続動作電力の１５％にすることができ、前記基準電圧は、第２のＤＣ－ＤＣ回路によって実際に出力される最低電圧であり、ＥＳＣがサポートする最低電圧によって決定され、即ちＥＳＣが必要とする最低電圧にすることができ、具体的な実施例では、ＥＳＣは３Ｓ－６Ｓリチウム電池入力をサポートし、基準電圧は３Ｓリチウム電池の最低動作電圧１１．１Ｖに設定される。
前記共同調整戦略は、既知の電力マッチング表を照会することによってＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣの出力電圧値を対応的に出力することであってもよく、対応する力センサーを電力グループに設置し、電力システムリアルタイムの最高効率を追跡することを目的とした動的追跡アルゴリズムであってもよい。
上記の電力マッチング表には、さまざまな電力需要の下でのシステムの最高効率に対応する動作電圧とＥＳＣスロットル量が記録され、風洞試験により、目標動作状況下で等電力出力時の電力装置の効率曲線を事前に取得し、曲線上の最高効率点に対応する動作電圧とそれに対応するスロットル量と電力を一つずつ記録することができ、異なる等電力出力の効率曲線はすべて同じであり、電力マッチング表を取得できる。
以下、図３の等電力出力システム効率図を参照しながら、電力マッチング表を確立するプロセスを詳細に説明する。
電力テストスタンドを使用して、電力システムの入力電圧とＥＳＣスロットル量を継続的に調整して、等電力出力を確保する。具体的な実施例では、図３の効率表に示すように、電力システムに常に等電力６０Ｗ出力を維持させ、異なる動作電圧での電力システムの効率図が得られる。図３において、システムの動作電圧が１０．５Ｖから２４Ｖに変化し、出力電力は同じままであるが、動作電圧が１２．２Ｖのときに電力システムの最大効率点が現れ、システム効率が８０％を超えていることがわかる。この場合、次のように記録できる：電力システムの出力が６０Ｗ等電力の場合、最適な動作電圧は１２．２Ｖであるべきであり、このときのシステム効率は８０．５％である。同様の作業を繰り返すことにより、異なる動作状況、異なる電力システム出力電力下でのそれぞれの最適な動作電圧を得ることができ、これにより上記の電力マッチング表が得られる。
前記動的追跡アルゴリズムについては、ＣＮ１０８７９１８１９Ａの関連内容を参照してもよく、上記の特許では、ドローンに適した動的張力検出装置および検出方法が開示され、自動ピッチ変更によって追跡システムの最高効率値を実現することは、実際に、電力システム全体の最高のプロペラ効率値、つまり、電力出力の１ワットがもたらす動的張力を追跡することである。電力システムは動作電圧とスロットル出力量が常に変化し、出力電力が基本的に安定していることを保証するため、同じアイデアを本発明の動的追跡アルゴリズムを確立するために使用することができ、このとき、異なる動作電圧下での電力システムの効率の違いにより、動的張力検出装置によって検出されるリアルタイムの動的張力も異なり、このことから、常に同じ電力でのリアルタイムの張力の最大値に近づき続けると、動的追跡システムの最高効率機能を実現できる。
元のスロットル信号と電力システムの電力需要との上記マッピングは、具体的な実施例では、線形マッピングを直接使用でき、たとえば、０～１００％の元のスロットル信号を、０～２００Ｗの電力範囲に線形にマッピングし、つまり、０％の元のスロットル信号は０Ｗの電力需要に対応し、３０％のスロットル信号は６０Ｗの電力需要に対応し、６０％の元のスロットル信号は１２０Ｗの電力需要に対応し、１００％の元のスロットル信号は２００Ｗの電力需要に対応する。
本発明の制御システムおよび方法を使用することにより、ＥＳＣが常に最適動作電圧点で動作できる（最適動作電圧範囲で動作するだけでなく）ことが保証され、電力システム全体が広い動作範囲で高効率の電力出力を維持できるようになる。
１－電力供給モジュール
２－第１のＤＣ－ＤＣ回路
３－電池パック
４－第２のＤＣ－ＤＣ回路
５－逆接続防止回路
６－ＥＳＣ（電子調速機）
７－ＢＬＤＣ（ブラシレスＤＣモーター）
８－航空機搭載コントローラ
９－通信リンク
１０－電圧安定化モジュール
２－第１のＤＣ－ＤＣ回路
３－電池パック
４－第２のＤＣ－ＤＣ回路
５－逆接続防止回路
６－ＥＳＣ（電子調速機）
７－ＢＬＤＣ（ブラシレスＤＣモーター）
８－航空機搭載コントローラ
９－通信リンク
１０－電圧安定化モジュール
Claims (8)
- 電力供給モジュール、第１のＤＣ－ＤＣ回路、電池パック、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆接続防止回路、ＥＳＣ、ＢＬＤＣ、航空機搭載コントローラ、通信リンクを含むシステムによって実現され、
前記電力供給モジュールは、第１のＤＣ－ＤＣ回路を介して電圧安定化ＤＣ出力を実行して、電池パックに電力を供給し、
前記電池パックは、第２のＤＣ－ＤＣ回路、逆回転防止回路を順次通過してＥＳＣに電力を供給し、ＥＳＣはＢＬＤＣを回転させるように駆動し、
前記第２のＤＣ－ＤＣ回路は調整可能なＤＣ－ＤＣ回路を採用しており、入力信号に応じて出力電圧値を変更させ、
前記通信リンクは、飛行制御システムによって出力された元のスロットル値を航空機搭載コントローラに送信するために使用され、
前記航空機搭載コントローラは、第１のＤＣ－ＤＣ回路からの入力および出力の電圧と電流の情報及び電池パックの出力の電圧と電流の情報を取得し、監視し、また、通信リンクから送信された元のスロットル値を電力システムの電力需要に対応させ、航空機の現在の電力需要と設定された電力閾値の関係に従って、２つの制御信号を出力し、第１の制御信号はＥＳＣのスロットル量を制御するためにＥＳＣに送信され、第２の制御信号は第２のＤＣ－ＤＣ回路出力マッチング電圧値を制御するために第２のＤＣ－ＤＣ回路に出力され、
前記航空機搭載コントローラは、通信リンクを介して飛行制御システムから出力された元のスロットル信号を受信し、元のスロットル信号を電力システムの電力需要にマッピングして、この時点での電力システムの電力需要を取得するステップ（１）と、
電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値以下である場合、航空機搭載制御システムが実際のスロットル値を変更するようにＥＳＣ制御信号を出力すると同時に、第２のＤＣ－ＤＣ回路を制御して基準電圧で電力を供給し、前記基準電圧は、第２のＤＣ－ＤＣ回路によって実際に出力される最低電圧、つまりＥＳＣによってサポートされる最低電圧であり、
電力システムの電力需要が事前設定された電力閾値よりも高い場合、航空機搭載制御システムは、高電力出力を実現するように共同調整戦略に従って、ＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣ回路の出力電圧値を同時に変更する、電力システムの電力需要を決定するステップ（２）と、を含む
ことを特徴とする広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。 - 前記システムには、航空機搭載機器に安定した電源を供給するために、電圧安定化モジュールも含まれることを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 前記電力供給モジュールは、太陽光発電電源、燃料電池電源、および燃料発電機電源を含み、単一または複数の並列電源を使用して電力を供給することを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 前記第１のＤＣ－ＤＣ回路と第２のＤＣ－ＤＣ回路は、ＢＵＣＫ型回路、同期ＢＵＣＫ型回路、またはＢＵＣＫ－ＢＯＯＳＴ型の回路であることを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 前記共同調整戦略は、事前に得られた電力マッチング表を照会して、必要な電力に対応するＥＳＣのスロットル量と第２のＤＣ－ＤＣの出力電圧値を出力することであり、前記電力マッチング表において、さまざまな電力需要の下で、システムに最高の効率を達成できるように対応する動作電圧とＥＳＣスロットル量が記録されることを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 前記電力マッチング表は、風洞試験により得られたもので、まず、目標動作状況での等電力出力の電力装置の効率曲線を求め、次に、曲線上の最高効率点に対応する動作電圧と対応するスロットル量を１つずつ記録し、異なる等電力出力は、それぞれ対応する効率曲線に対応し、各効率曲線の最高点に対応する動作電圧、スロットル量、および電力を記録して、電力マッチング表を取得することを特徴とする請求項５に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 前記共同調整戦略は、対応する力センサーを電力グループに設置し、電力システムのリアルタイムの最高効率を追跡することを目的とした動的追跡アルゴリズムと組み合わせることによって実現されることであることを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
- 線形マッピングを使用して、元のスロットル信号と電力システムの電力需要をマッピングすることを特徴とする請求項１に記載の広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010739605.8A CN111628677B (zh) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | 一种宽工作域无刷电机高效控制***及控制方法 |
| CN202010739605.8 | 2020-07-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022025020A true JP2022025020A (ja) | 2022-02-09 |
| JP7136402B2 JP7136402B2 (ja) | 2022-09-13 |
Family
ID=72272201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021112599A Active JP7136402B2 (ja) | 2020-07-28 | 2021-07-07 | ブラシレスモーターの高効率制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11235668B1 (ja) |
| JP (1) | JP7136402B2 (ja) |
| CN (1) | CN111628677B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116729197A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-09-12 | 浙江华宇钠电新能源科技有限公司 | 钠离子电池的电压随动控制方法及控制*** |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000250646A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 独立型太陽光発電システム及び発電方法 |
| JP2002136168A (ja) * | 2000-10-20 | 2002-05-10 | Keihin Corp | ブラシレスモーターの駆動制御方法および装置 |
| JP2009202807A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Jtekt Corp | 補助電源装置及び電動パワーステアリング装置 |
| CN106532897A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 中国计量大学 | 用于太阳能无人机的供电管理*** |
| CN106598074A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-04-26 | 湖南工学院 | 提高无人机稳定性的方法及基于航拍的区域动态巡逻*** |
| CN108791819A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-13 | 陈俊胤 | 一种自动变距螺旋桨装置及其控制方法、飞行器 |
| WO2019030832A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 中国電力株式会社 | 無人飛行体、及び受電コイルユニット |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040108789A1 (en) * | 2002-12-09 | 2004-06-10 | Marshall Eric Giles | High torque brushless DC motors and generators |
| US9422918B2 (en) * | 2013-12-27 | 2016-08-23 | Google Inc. | Methods and systems for managing power generation and temperature control of an aerial vehicle operating in crosswind-flight mode |
| CN108750136B (zh) * | 2018-04-27 | 2020-05-22 | 北京航空航天大学 | 一种车载式系留无人机***及其能源供给方法 |
-
2020
- 2020-07-28 CN CN202010739605.8A patent/CN111628677B/zh active Active
-
2021
- 2021-07-06 US US17/367,913 patent/US11235668B1/en active Active
- 2021-07-07 JP JP2021112599A patent/JP7136402B2/ja active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000250646A (ja) * | 1999-02-25 | 2000-09-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 独立型太陽光発電システム及び発電方法 |
| JP2002136168A (ja) * | 2000-10-20 | 2002-05-10 | Keihin Corp | ブラシレスモーターの駆動制御方法および装置 |
| JP2009202807A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Jtekt Corp | 補助電源装置及び電動パワーステアリング装置 |
| CN106532897A (zh) * | 2016-12-09 | 2017-03-22 | 中国计量大学 | 用于太阳能无人机的供电管理*** |
| CN106598074A (zh) * | 2017-01-10 | 2017-04-26 | 湖南工学院 | 提高无人机稳定性的方法及基于航拍的区域动态巡逻*** |
| WO2019030832A1 (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-14 | 中国電力株式会社 | 無人飛行体、及び受電コイルユニット |
| CN108791819A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-11-13 | 陈俊胤 | 一种自动变距螺旋桨装置及其控制方法、飞行器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220032786A1 (en) | 2022-02-03 |
| US11235668B1 (en) | 2022-02-01 |
| CN111628677A (zh) | 2020-09-04 |
| JP7136402B2 (ja) | 2022-09-13 |
| CN111628677B (zh) | 2021-01-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6923231B2 (ja) | 直流バス制御システム | |
| US7608937B1 (en) | Power generation system and method for storing electrical energy | |
| US8830705B2 (en) | System and method for low speed control of polyphase AC machine | |
| US11318847B2 (en) | Energy management control system suitable for solar-powered unmanned aerial vehicle and control method thereof | |
| US8853875B2 (en) | Wind power generation system and method for controlling excitation synchronous generator thereof | |
| RU2009138414A (ru) | Устройство регулировки мощности для летательного аппарата | |
| JP6040569B2 (ja) | 制御システム | |
| CN109494856B (zh) | 太阳跟踪支架的混合蓄能供电装置 | |
| US20120293000A1 (en) | System and method for supplementing a generated DC power supply | |
| JPWO2013175702A1 (ja) | 制御システム | |
| CN106788116B (zh) | 一种电动车载永磁电机的控制*** | |
| JP2013242805A (ja) | 制御システム、制御装置および制御方法 | |
| CN115085245A (zh) | 光伏储能***及其适用的控制方法 | |
| JP5727714B2 (ja) | 電源制御システム | |
| JP2022025020A (ja) | 広い動作範囲のブラシレスモーターの高効率制御システム及び制御方法 | |
| JP2005245105A (ja) | ガスエンジン発電設備 | |
| WO2019136951A1 (zh) | 一种太阳能智能设备 | |
| Rezkallah et al. | Real-time hardware testing, control and performance analysis of hybrid cost-effective wind-PV-diesel standalone power generation system | |
| CN110350855B (zh) | 用于光伏电池控制的多电源*** | |
| Shengtie et al. | Coordination control of energy management for stand-alone wind/pv hybrid systems | |
| CN110601256A (zh) | 一种功率流动控制方法 | |
| Hidouri et al. | A new hybrid photovoltaic-diesel system control scheme for an isolated load | |
| CN116742641A (zh) | 一种热泵的电源***及热泵*** | |
| CN118174330A (zh) | 一种能量路由器的虚拟同步控制方法 | |
| US8884563B2 (en) | System and method for supplementing a generated DC power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210707 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210707 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20210719 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20210719 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211012 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211224 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220201 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220531 |
|
| C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20220531 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20220609 |
|
| C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20220614 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220802 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220816 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7136402 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |