一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统的制作方法

1.本技术涉及飞行器技术领域，特别涉及一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统。


背景技术：

2.目前，evtol(electric vertical takeoff and landing的缩写，中文翻译为电动垂直起降)飞行器往往采用风冷和液冷结合的方式实现散热，具体地，前段引入气流在降低流阻的同时，冷却电机转子，同时驱动风扇转动散热。然而，现有技术中的飞行器均没有考虑充分保障热管理系统正常工作以及提高热管理系统安全可靠性的问题，一旦热管理系统失效，将无法保障飞行器的动力系统稳定工作，进而无法保障飞行器飞行安全。此外，采用风冷和液冷结合散热的方式，需要占用更大的体积，利用螺旋桨产生的气流进行冷却的方式，整个热管理系统流阻大，部分发热源的流量存在限制，无法同时满足流量与扬程的要求。
3.因此，本领域技术人员有必要适时提供一种能够提供安全裕度、且能够同时满足流量与扬程要求的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，能够提供安全裕度，并且能够同时满足飞行器的流量与扬程要求。
5.为实现上述目的，本技术提供一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，包括膨胀水箱、第一比例阀、循环动力并联支路、发热源和热交换模组，膨胀水箱的输出端连接第一比例阀的第一输入端，循环动力并联支路连接于第一比例阀的输出端与发热源的输入端之间，热交换模组连接于发热源的输出端与第一比例阀的第二输入端之间；循环动力并联支路包括并联的第一水泵支路和第二水泵支路，第一水泵支路和第二水泵支路均设有至少一水泵，第一水泵支路中的至少一水泵和/或第二水泵支路中的至少一水泵用于提供循环动力，以使膨胀水箱中的冷却液循环流动。
6.在一些实施例中，第一水泵支路的一端与第二水泵支路的一端通过第二比例阀连接，第一水泵支路的另一端与第二水泵支路的另一端通过第三比例阀连接。
7.在一些实施例中，第一水泵支路设有第一单向阀和第一水泵，第一单向阀的输入端连接第二比例阀的第一输出端，第一单向阀的输出端连接第一水泵的输入端，第一水泵的输出端连接第三比例阀的第一输入端。
8.在一些实施例中，第二水泵支路设有第二单向阀和第二水泵，第二单向阀的输入端连接第二比例阀的第二输出端，第二单向阀的输出端连接第二水泵的输入端，第二水泵的输出端连接第三比例阀的第二输入端。
9.在一些实施例中，第一水泵支路设有第一单向阀和至少两个串联的第一水泵，第一单向阀的输入端连接第二比例阀的第一输出端，第一单向阀的输出端连接至少两个串联
的第一水泵的输入端，至少两个串联的第一水泵的输出端连接第三比例阀的第一输入端。
10.在一些实施例中，第二水泵支路设有第二单向阀和至少两个串联的第二水泵，第二单向阀的输入端连接第二比例阀的第二输出端，第二单向阀的输出端连接至少两个串联的第二水泵的输入端，至少两个串联的第二水泵的输出端连接第三比例阀的第二输入端。
11.在一些实施例中，第一比例阀、第二比例阀和第三比例阀均为电子三通阀。
12.在一些实施例中，热交换模组包括散热器，散热器的输入端连接发热源的输出端，散热器的输出端连接第一比例阀的第二输入端。
13.在一些实施例中，热交换模组还包括旋翼，旋翼朝向散热器设置，以向散热器提供外部风量。
14.在一些实施例中，发热源为电机组件、电池和机舱中发热部件的一种或几种。
15.相对于上述背景技术，本技术实施例所提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，包括膨胀水箱、第一比例阀、循环动力并联支路、发热源和热交换模组，膨胀水箱的输出端连接第一比例阀的第一输入端，循环动力并联支路连接于第一比例阀的输出端与发热源的输入端之间，热交换模组连接于发热源的输出端与第一比例阀的第二输入端之间。进一步地，循环动力并联支路包括并联的第一水泵支路和第二水泵支路，第一水泵支路和第二水泵支路均设有至少一水泵，第一水泵支路中的至少一水泵和/或第二水泵支路中的至少一水泵用于提供循环动力，以使膨胀水箱中的冷却液循环流动。可以理解的是，并联的第一水泵支路和第二水泵支路能够为热管理系统提供安全裕度，当第一水泵支路或第二水泵支路中的水泵故障时，切换另一条支路中的水泵以适配转速运行；与此同时，当系统流阻较大、发热源的流量存在限制时，第一水泵支路和第二水泵支路中的水泵同时以适配转速运行，能够同时满足系统对于流量与扬程的要求。此外，热交换模组还可以进一步提升热管理系统的散热效率，从而大大提升散热效果，满足飞行器的飞行要求。这样一来，本技术实施例提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，能够应对各种工况，具有操作便利性；能够提高热管理系统本身的安全裕度和热管理系统的可靠性，充分保证飞行器的飞行安全性和可靠性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例中第一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统的连接示意图；
18.图2为图1所示用于电动垂直起降飞行器的热管理系统在第一种工况下的原理图；
19.图3为图1所示用于电动垂直起降飞行器的热管理系统在第二种工况下的原理图；
20.图4为本技术实施例中第二种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统的连接示意图。
21.其中：
22.1-膨胀水箱；
23.2-第一比例阀；
24.3-循环动力并联支路、31-第一水泵支路、311-第一单向阀、312-第一水泵、32-第二水泵支路、321-第二单向阀、322-第二水泵、33-第二比例阀、34-第三比例阀；
25.4-发热源；
26.5-热交换模组、51-散热器、52-旋翼。
具体实施方式
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
29.需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
30.请参阅图1，本技术实施例所提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，包括膨胀水箱1、第一比例阀2、循环动力并联支路3、发热源4和热交换模组5，膨胀水箱1的输出端连接第一比例阀2的第一输入端，循环动力并联支路3连接于第一比例阀2的输出端与发热源4的输入端之间，热交换模组5连接于发热源4的输出端与第一比例阀2的第二输入端之间。
31.当然，发热源4可以为飞行器中电机组件、电池和机舱中的发热部件的一种或几种。
32.进一步地，循环动力并联支路3包括并联的第一水泵支路31和第二水泵支路32，第一水泵支路31和第二水泵支路32均设有至少一水泵，第一水泵支路31中的至少一水泵和/或第二水泵支路32中的至少一水泵用于提供循环动力，以使膨胀水箱1中的冷却液循环流动。
33.可以理解的是，并联的第一水泵支路31和第二水泵支路32能够为热管理系统提供安全裕度，当第一水泵支路31或第二水泵支路32中的水泵故障时，切换另一条支路中的水泵以适配转速运行；与此同时，当系统流阻较大、发热源4的流量存在限制时，第一水泵支路31和第二水泵支路32中的水泵同时以适配转速运行，能够同时满足系统对于流量与扬程的要求。
34.此外，热交换模组5可以为液冷和/或风冷模组，热交换模组5还可以进一步提升热管理系统的散热效率，从而大大提升散热效果，满足飞行器的飞行要求。
35.这样一来，本技术实施例提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，能够应对各种工况，具有操作便利性；能够提高热管理系统本身的安全裕度和热管理系统的可靠性，充分保证飞行器的飞行安全性和可靠性。
36.在一些实施例中，第一水泵支路31的一端与第二水泵支路32的一端通过第二比例阀33连接，第一水泵支路31的另一端与第二水泵支路32的另一端通过第三比例阀34连接。
37.也就是说，第一水泵支路31与第二水泵支路32通过第二比例阀33和第三比例阀34
并联，从而保证热管理系统的循环动力。
38.作为优选的，第一比例阀2、第二比例阀33和第三比例阀34均为电子三通阀。
39.在一些实施例中，热交换模组5包括散热器51，散热器51的输入端连接发热源4的输出端，散热器51的输出端连接第一比例阀2的第二输入端。
40.此外，热交换模组5还包括旋翼52，旋翼52朝向散热器51设置，以向散热器51提供外部风量。
41.这样一来，本技术实施例提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统通过液冷+风冷结合实现散热，可以大大提升散热效果，满足飞行器的飞行要求。
42.下面以第一水泵支路31与第二水泵支路32均设置一个水泵为例具体说明。
43.第一水泵支路31设有第一单向阀311和第一水泵312，第一单向阀311的输入端连接第二比例阀33的第一输出端，第一单向阀311的输出端连接第一水泵312的输入端，第一水泵312的输出端连接第三比例阀34的第一输入端；第二水泵支路32设有第二单向阀321和第二水泵322，第二单向阀321的输入端连接第二比例阀33的第二输出端，第二单向阀321的输出端连接第二水泵322的输入端，第二水泵322的输出端连接第三比例阀34的第二输入端。
44.这样一来，将两个电子水泵并联，且在两个支路上增加单向阀，可以防止冷却液逆流，为热管理系统提供安全裕度，增强热管理系统的可靠性。
45.请一并参阅图2，在第一种工况中，第一水泵312工作，第二水泵322不工作，冷却液的流向为：第一水泵312输出-第三比例阀34的第一输入端输入-第三比例阀34输出-发热源4-散热器51-第一比例阀2的第二输入端输入-第一比例阀2输出-第二比例阀33输入-第二比例阀33的第一输出端输出-第一单向阀311-第一水泵312输入。
46.其中，第一单向阀311防止冷却液由第三比例阀34输出，反向流经第一水泵312，回到第二比例阀33形成短路。
47.请一并参阅图3，在第二种工况中，第一水泵312故障时，关闭第二比例阀33的第一输出端，开启第二输出端，用第二水泵322来满足热管理的裕度，保证飞行器的安全。冷却液的流向为：第二水泵322输出-第三比例阀34的第二输入端输入-第三比例阀34输出-发热源4-散热器51-第一比例阀2的第二输入端输入-第一比例阀2输出-第二比例阀33输入-第二比例阀33的第二输出端输出-第二单向阀321-第二水泵322输入。
48.其中，第二单向阀321可以防止冷却液由第三比例阀34输出，反向流经第二水泵322，回到第二比例阀33形成短路。
49.下面以第一水泵支路31与第二水泵支路32均设置两个水泵为例具体说明。
50.请一并参阅图4，在一些实施例中，第一水泵支路31设有第一单向阀311和至少两个串联的第一水泵312，第一单向阀311的输入端连接第二比例阀33的第一输出端，第一单向阀311的输出端连接至少两个串联的第一水泵312的输入端，至少两个串联的第一水泵312的输出端连接第三比例阀34的第一输入端；第二水泵支路32设有第二单向阀321和至少两个串联的第二水泵322，第二单向阀321的输入端连接第二比例阀33的第二输出端，第二单向阀321的输出端连接至少两个串联的第二水泵322的输入端，至少两个串联的第二水泵322的输出端连接第三比例阀34的第二输入端。
51.也就是说，两个第一水泵312串联，形成第一水泵串联支路；两个第二水泵322串
联，形成第二水泵串联支路；第一水泵串联支路与第二水泵串联支路并联，形成水泵并联支路。第一水泵串联支路的输入端连接第二比例阀33的第一输出端，第一水泵串联支路的输出端连接第三比例阀34的第一输入端；第二水泵串联支路的输入端连接第二比例阀33的第二输出端，第二水泵串联支路的输出端连接第三比例阀34的第二输入端。
52.这样一来，当第一水泵312串联支路中的一个第一水泵312故障，或两个第一水泵312均故障时，关闭第二比例阀33的第一输出端，开启第二输出端，用第二水泵322串联支路来满足热管理的裕度，保证飞行器的安全。当两个水泵串联支路的电子水泵均有一个出现故障，或两个水泵串联支路中共有3个水泵同时故障时，耦合第二比例阀33的输出与无故障水泵形成一个支路，提高单水泵的转速到最高转速，热管理完全失效前，保证飞行器有足够时间来暗转着陆。
53.可以理解的是，一个水泵串联支路上设置两个串联水泵，在系统流阻大、流量受限的情况下，满足热管理系统小流量大扬程的需求。极端条件下，两个回路中都存在单泵故障后，可提高其中一个支路中无故障泵的转速，充分保证飞行器的动力系统的安全有效性，从而保障有足够的飞行时间紧急迫降。
54.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
55.以上对本技术所提供的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，包括膨胀水箱、第一比例阀、循环动力并联支路、发热源和热交换模组，所述膨胀水箱的输出端连接所述第一比例阀的第一输入端，所述循环动力并联支路连接于所述第一比例阀的输出端与所述发热源的输入端之间，所述热交换模组连接于所述发热源的输出端与所述第一比例阀的第二输入端之间；所述循环动力并联支路包括并联的第一水泵支路和第二水泵支路，所述第一水泵支路和所述第二水泵支路均设有至少一水泵，所述第一水泵支路中的至少一所述水泵和/或所述第二水泵支路中的至少一所述水泵用于提供循环动力，以使所述膨胀水箱中的冷却液循环流动。2.如权利要求1所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第一水泵支路的一端与所述第二水泵支路的一端通过第二比例阀连接，所述第一水泵支路的另一端与所述第二水泵支路的另一端通过第三比例阀连接。3.如权利要求2所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第一水泵支路设有第一单向阀和第一水泵，所述第一单向阀的输入端连接所述第二比例阀的第一输出端，所述第一单向阀的输出端连接所述第一水泵的输入端，所述第一水泵的输出端连接所述第三比例阀的第一输入端。4.如权利要求2所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第二水泵支路设有第二单向阀和第二水泵，所述第二单向阀的输入端连接所述第二比例阀的第二输出端，所述第二单向阀的输出端连接所述第二水泵的输入端，所述第二水泵的输出端连接所述第三比例阀的第二输入端。5.如权利要求2所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第一水泵支路设有第一单向阀和至少两个串联的第一水泵，所述第一单向阀的输入端连接所述第二比例阀的第一输出端，所述第一单向阀的输出端连接至少两个串联的所述第一水泵的输入端，至少两个串联的所述第一水泵的输出端连接所述第三比例阀的第一输入端。6.如权利要求2所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第二水泵支路设有第二单向阀和至少两个串联的第二水泵，所述第二单向阀的输入端连接所述第二比例阀的第二输出端，所述第二单向阀的输出端连接至少两个串联的所述第二水泵的输入端，至少两个串联的所述第二水泵的输出端连接所述第三比例阀的第二输入端。7.如权利要求2所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述第一比例阀、所述第二比例阀和所述第三比例阀均为电子三通阀。8.如权利要求1-7任意一项所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述热交换模组包括散热器，所述散热器的输入端连接所述发热源的输出端，所述散热器的输出端连接所述第一比例阀的第二输入端。9.如权利要求8所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述热交换模组还包括旋翼，所述旋翼朝向所述散热器设置，以向所述散热器提供外部风量。10.如权利要求1所述的用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，其特征在于，所述发热源为电机组件、电池和机舱中发热部件的一种或几种。

技术总结
本申请公开了一种用于电动垂直起降飞行器的热管理系统，包括膨胀水箱、第一比例阀、循环动力并联支路、发热源和热交换模组，膨胀水箱的输出端连接第一比例阀的第一输入端，循环动力并联支路连接于第一比例阀的输出端与发热源的输入端之间，热交换模组连接于发热源的输出端与第一比例阀的第二输入端之间。循环动力并联支路包括并联的第一水泵支路和第二水泵支路，第一水泵支路和第二水泵支路均设有至少一水泵，第一水泵支路中和/或第二水泵支路中的至少一水泵用于提供循环动力以使膨胀水箱中的冷却液循环流动。上述热管理系统能够应对各种工况，并且能够提高热管理系统的安全裕度和热管理系统的可靠性，充分保证飞行器的飞行安全性和可靠性。行安全性和可靠性。行安全性和可靠性。


技术研发人员：薛松柏 高洁 李清 谢晒明 梁飞
受保护的技术使用者：成都沃飞天驭科技有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/5/4