本申請涉及電動垂直起降飛行器，尤其涉及一種evtol動力系統(tǒng)、飛行器及控制方法。

背景技術(shù)：

1、evtol（electric?vertical?take-off?and?landing，電動垂直起降飛行器）是一種依靠電力驅(qū)動，具有垂直起降能力的航空器，伴隨著電動化的升級變革，evtol在低空經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域具有廣闊的市場前景。

2、對于evtol的動力系統(tǒng)而言，要求電機(jī)具有較高的功率密度，需要以在較小的尺寸和重量下提供足夠的推力，航空級電機(jī)所處工作環(huán)境復(fù)雜多變，對電機(jī)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性提出了更高要求。

3、現(xiàn)有的動力系統(tǒng)仍存在不足，無法滿足飛行器對安全性和穩(wěn)定性的要求，例如evtol的動力系統(tǒng)的冗余性設(shè)計(jì)，仍有很大的改進(jìn)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的主要目的為提供一種evtol動力系統(tǒng)、飛行器及控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的evtol的動力系統(tǒng)在不同工況下的功率模式單一，無法滿足安全性和穩(wěn)定性要求的技術(shù)問題。

2、本申請實(shí)施例的第一方面提供了一種evtol動力系統(tǒng)，應(yīng)用于飛行器，包括雙繞組電機(jī)、儲能模塊和控制模塊，所述儲能模塊用于給所述雙繞組電機(jī)供電，所述控制模塊與所述雙繞組電機(jī)連接，所述控制模塊用于：獲取所述飛行器的工況；根據(jù)所述飛行器的工況控制所述雙繞組電機(jī)的第一繞組和第二繞組的功率模式。

3、在其中一個實(shí)施例中，所述功率模式包括：所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)；所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在扭矩環(huán)，或，所述第一繞組工作在扭矩環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)。

4、在其中一個實(shí)施例中，所述控制模塊還用于：在所述第一繞組或所述第二繞組故障時，控制所述雙繞組電機(jī)切換為單繞組控制模式；所述單繞組控制模式包括：所述第一繞組或所述第二繞組工作在單速度環(huán)或單扭矩環(huán)。

5、在其中一個實(shí)施例中，還包括旋變采集模塊和功率模塊，所述旋變采集模塊與所述控制模塊連接，所述功率模塊與所述控制模塊連接，所述旋變采集模塊用于采集所述雙繞組電機(jī)的旋變信號，所述功率模塊用于輸出控制信號以控制所述雙繞組電機(jī)的功率模式，所述控制模塊還用于：接收所述旋變信號、第一繞組電流、第二繞組電流和目標(biāo)速度；解碼所述旋變信號得到所述雙繞組電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度；對所述轉(zhuǎn)子角度進(jìn)行微分處理得到反饋速度；根據(jù)所述反饋速度和所述目標(biāo)速度得到第一速度環(huán)給定電流和第二速度環(huán)給定電流；補(bǔ)償所述轉(zhuǎn)子角度得到第一補(bǔ)償角度和第二補(bǔ)償角度；根據(jù)所述第一繞組電流、第二繞組電流、第一補(bǔ)償角度、第二補(bǔ)償角度、第一速度環(huán)給定電流和第二速度環(huán)給定電流進(jìn)行坐標(biāo)變換和矢量控制以得到第一pwm信號和第二pwm信號。

6、在其中一個實(shí)施例中，所述控制模塊根據(jù)所述反饋速度和所述目標(biāo)速度輸出所述第一速度環(huán)給定電流和所述第二給定電流，以控制所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)；所述控制模塊僅輸出所述第一速度環(huán)給定電流，以控制所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在扭矩環(huán)；所述控制模塊僅輸出第二速度環(huán)給定電流，所述第一繞組工作在扭矩環(huán)，所述第二繞組工作在電流環(huán)。

7、在其中一個實(shí)施例中，所述控制模塊用于根據(jù)以下公式補(bǔ)償所述轉(zhuǎn)子角度得到第一補(bǔ)償角度和第二補(bǔ)償角度：

8、

9、

10、其中，ts1為所述第一繞組的采樣時間誤差，δ1為所述第一繞組的相位角；ts2為所述第二繞組的采樣時間誤差，δ2為所述第二繞組的相位角；所述控制模塊用于根據(jù)以下公式對所述轉(zhuǎn)子角度進(jìn)行微分處理得到反饋速度：

11、

12、其中，np為所述雙繞組電機(jī)的極對數(shù)，θ為所述轉(zhuǎn)子角度。

13、在其中一個實(shí)施例中，所述飛行器的工況包括所述雙繞組電機(jī)的繞組電流、轉(zhuǎn)速、所述飛行器的飛行速度、飛行高度、負(fù)載情況、升降狀態(tài)和懸停狀態(tài)中的一種或多種的任意組合。

14、在其中一個實(shí)施例中，在所述飛行器載輕飛行時，所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在扭矩環(huán)，或，所述第一繞組工作在扭矩環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)。

15、本申請的第二方面提供了一種飛行器，包括本申請實(shí)施例第一方面提供的一種evtol動力系統(tǒng)，所述控制模塊為單片mcu芯片。

16、本申請的第三方面提供了一種控制方法，應(yīng)用于本申請第二方面提供的一種飛行器，控制方法包括：獲取所述飛行器的工況；根據(jù)所述雙繞組電機(jī)的工況控制所述雙繞組電機(jī)的第一繞組和第二繞組的功率模式；所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)；所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在扭矩環(huán)，或，所述第一繞組工作在扭矩環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)；在所述第一繞組或所述第二繞組故障時，控制所述雙繞組電機(jī)切換為單繞組控制模式；所述單繞組控制模式包括：所述第一繞組或所述第二繞組工作在單速度環(huán)或單扭矩環(huán)。

17、本申請實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)相比存在的有益效果是：evtol動力系統(tǒng)包括雙繞組電機(jī)、儲能模塊和控制模塊，儲能模塊用于給雙繞組電機(jī)供電，控制模塊與雙繞組電機(jī)連接，控制模塊用于獲取飛行器的工況，根據(jù)飛行器的工況控制雙繞組電機(jī)的第一繞組和第二繞組的功率模式，本申請?zhí)峁┑膃vtol動力系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的工況，控制雙繞組電機(jī)工作在不同的功率模式下，提高了系統(tǒng)效率和功率密度，提高飛行器的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種evtol動力系統(tǒng)，應(yīng)用于飛行器，其特征在于，包括雙繞組電機(jī)、儲能模塊和控制模塊，所述儲能模塊用于給所述雙繞組電機(jī)供電，所述控制模塊與所述雙繞組電機(jī)連接，所述控制模塊用于：

2.如權(quán)利要求1所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，所述功率模式包括：

3.如權(quán)利要求2所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還用于：

4.如權(quán)利要求3所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，還包括旋變采集模塊和功率模塊，所述旋變采集模塊與所述控制模塊連接，所述功率模塊與所述控制模塊連接，所述旋變采集模塊用于采集所述雙繞組電機(jī)的旋變信號，所述功率模塊用于輸出控制信號以控制所述雙繞組電機(jī)的功率模式，所述控制模塊還用于：

5.如權(quán)利要求4所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊根據(jù)所述反饋速度和所述目標(biāo)速度輸出所述第一速度環(huán)給定電流和所述第二給定電流，以控制所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)；

6.如權(quán)利要求4所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊用于根據(jù)以下公式補(bǔ)償所述轉(zhuǎn)子角度得到第一補(bǔ)償角度和第二補(bǔ)償角度

7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行器的工況包括所述雙繞組電機(jī)的繞組電流、轉(zhuǎn)速、所述飛行器的飛行速度、飛行高度、負(fù)載情況、升降狀態(tài)和懸停狀態(tài)中的一種或多種的任意組合。

8.如權(quán)利要求7所述的evtol動力系統(tǒng)，其特征在于，在所述飛行器載輕飛行時，所述第一繞組工作在速度環(huán)，所述第二繞組工作在扭矩環(huán)，或，所述第一繞組工作在扭矩環(huán)，所述第二繞組工作在速度環(huán)。

9.一種飛行器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的evtol動力系統(tǒng)，所述控制模塊為單片mcu芯片。

10.一種控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求9所述的飛行器，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及電動垂直起降飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種eVTOL動力系統(tǒng)、飛行器及控制方法，eVTOL動力系統(tǒng)包括雙繞組電機(jī)、儲能模塊和控制模塊，所述儲能模塊用于給所述雙繞組電機(jī)供電，所述控制模塊與所述雙繞組電機(jī)連接，所述控制模塊用于：獲取所述飛行器的工況；根據(jù)所述飛行器的工況控制所述雙繞組電機(jī)的第一繞組和第二繞組的功率模式。本申請?zhí)岣吡薳VTOL電動飛行器的穩(wěn)定性和可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：張敏彥,翟國建,沈慶崇,陳雪坤,沈躍,夏磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市藍(lán)海華騰技術(shù)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8