3.1　实验平台的组成与功能

该实验平台由新型能源、能源控制、模拟仿真三个模块组成（图3-1），通过模块内部、模块之间的不同组合，支撑2.4节所提出的新能源飞行器能源管理与控制框架中单独电池层、混合能源层、飞行任务层的相关实验，如电池特性实验、电池管理与控制实验、混合能源管理与控制实验、新能源无人机能源管理与控制仿真实验等实验教学项目，还可支持学生根据个人兴趣进行开放式创新实验。

图3-1　新能源飞行器能源管理与控制实验平台组成

各个模块的具体组成及功能如下：

（1）新型能源模块主要包括三类新型能源：光伏阵列系统、氢燃料电池系统、锂电池系统。其中，光伏阵列系统包含光伏阵列、太阳辐照计等设备，光伏阵列是台架式的，具有可自动调节俯仰姿态的功能，用以模拟飞行器姿态变化对太阳能发电状态的影响。氢燃料电池系统包含不同输出功率的电池堆、氢气瓶安全柜（含氢气瓶）等设备，用以满足不同实验的功率需求，以及保障氢气瓶在室内使用的安全性。锂电池系统包括不同容量的锂电池包和锂电池充电器，用以满足不同实验的需求。

（2）能源控制模块包括各种能源管理与控制的控制器硬件设备，主要有锂电池BMS控制器、太阳能电池MPPT控制器、氢燃料电池编程可控稳压DC／DC转换器，以及混合能源管理EMS模块。其中，BMS控制器通过对锂电池组的检测和均衡，实现锂电池的安全高效使用；MPPT控制器可以对太阳能电池阵列的最大功率点进行追踪，实现太阳能电池阵列的最大功率输出；DC／DC转换器通过对燃料电池输出功率的主动调节，实现燃料电池与其他电源混合应用时的电压匹配；EMS模块可以根据能源管理策略，调度不同电源之间，以及电源与负载之间的电力关系，实现全系统的最优。

（3）模拟仿真子系统包括光伏阵列模拟器、电子负载、实时仿真计算机等。光伏阵列模拟器主要用于支持室内开展太阳能电池特性、太阳能电池控制、混合能源管理与控制的相关实验。电子负载为不同实验提供电力负载的功能。实时仿真计算机可以运行新能源飞行器中各个部分的数学模型，以便支持新能源飞行器能源管理与控制的半实物仿真实验。