[发明专利]用于在飞行器电力系统与储能装置之间传递功率的系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及在飞行器中传递电功率，更具体来说，涉及在蓄电单元(EAU)中的储能装置与电源系统之间传递功率。

背景技术

向飞行器电负载提供功率的常规飞行器电力系统可能存在多种缺陷。例如，常规飞行器电力系统需要使用发电机来为飞行器产生功率。当需要大脉动(large surge)功率时，可能需要这些发电机在波峰期间短时间段上供给非常大的功率量。例如，平均来说，飞行器电力系统可以从发电机汲取约60千瓦功率，但是可能存在电力系统在短时间段内需要从发电机获得130千瓦功率的时候。因此，为了使发电机能够处理所需功率上的这种大波峰，常规电力系统需要具有高额定值的发电机。遗憾的是，具有高额定值的发电机不仅比较低额定的发电机昂贵，而且它们也更大且更重。

一些最近的飞行器电力系统还包括用于移动例如飞机表面的电致动器负载(例如，方向舵)。预期飞行器上使用电致动器在将来的飞行器设计中变得越来越常见。当致动器电动机被指令停止时，电动机减速。致动器的减速生成动能，该动能被致动器转换成电能并返送回电力系统，及由此返回发电机。从这种恢复动能得到的电功率称为再生的功率。因此，由于发电机无法吸收此功率，所以利用电阻耗散从减速后的致动器返回的动能。这产生热，并且因为这种热未被利用，所以电阻产生的热可能导致与飞行器上的冷却系统有关的问题。

常规飞行器电力系统还包括两个电池电源。作为引擎控制器的主储能装置的一个电池(例如，一次电池)和作为该一次电池的后备的二次电池。因此，在一次电池失效或耗尽的情况下，引擎控制器从二次电池汲取功率以便持续工作。但是，使用两个电池作为冗余系统的一部分不仅增加飞行器的总重量，而且可能降低飞行器载送附加有效载荷的能力。

发明内容

在一个方面中，提供一种飞行器上用于在储能装置与电力系统之间传递功率的方法。该方法包括：确定电力系统需要的功率量，确定来自发电机的预定功率量，比较电力系统需要的功率与发电机的预定功率，以及基于该比较将功率从电力系统传递到储能装置或将功率从储能装置传递到电力系统。

在另一个方面中，提供一种配置成在一个或多个储能装置与电力系统之间传递功率的飞行器电力系统。该系统包括处理器，该处理器编程为确定电力系统需要的功率量，确定来自发电机的预定功率量，比较电力系统需要的功率与发电机的预定功率，以及基于该比较将功率从电力系统传递到一个或多个储能装置的至少一个或将功率从一个或多个储能装置的至少一个传递到电力系统。

在又一个方面中，提供一种配置成在一个或多个储能装置与电力系统之间传递功率的蓄电单元(EAU)。该EAU包括一个或多个储能装置和计算装置。该计算装置包括确定部件、比较部件和能量传递转换器，确定部件用于确定电力系统需要的功率量以及可从一个或多个储能装置获得的功率量，比较部件用于比较电力系统需要的功率与可从该一个或多个储能装置获得的功率，而能量传递转换器用于基于该比较将功率从电力系统传递到一个或多个储能装置的至少一个或将功率从一个或多个储能装置的至少一个传递到电力系统。

附图说明

图1是飞行器电力系统的框图。

图2是用于在储能装置与电力系统之间传递功率的示范方法的流程图。

图3-5是双向上/下转换器蓄电单元的示意图。

图6是两个双向上/下转换器内的第一储能装置和第二储能装置的串联连接的示意图。

图7是两个双向上/下转换器内的储能装置的并联连接的示意图。

图8是三个双向上/下转换器内的第一储能装置、第二储能装置和第三储能装置的混合并联连接和串联连接的示意图。

具体实施方式

图1是飞行器电力系统100的框图。系统100包括蓄电单元(EAU)102，蓄电单元(EAU)102包括例如多个能量源、多个能量传递转换器，蓄电单元(EAU)102向系统100供给补充功率以减少从发电机104需要的峰值功率量。由此，因为EAU 102提供补充功率，所以从发电机104需要的功率量峰值减少到接近于平均飞行器功率负载134(例如，60千瓦)的值。