本發(fā)明涉及一種用于飛行器的電力推進系統(tǒng)。這種系統(tǒng)特別安裝在具有純電推進的飛行器(例如飛機)上。

背景技術(shù)：

1、僅使用電池或其它存儲元件中存儲的電力進行推進的飛行器必須具有能夠管理從存儲元件到電動機的電力流的電連接架構(gòu)，無論使用條件和任何故障如何。

2、意圖向次級電路(通風、照明、加熱等)供電的最新飛行器上的電力分配網(wǎng)絡(luò)通常包括具有例如115v或230v的交流電壓的ac網(wǎng)絡(luò)，和/或28v的低電壓dc網(wǎng)絡(luò)。所涉及的電力通常在50至500kw范圍內(nèi)。

3、具有電推進的飛行器需要較大的電力，且在約400至1000v的較高直流電壓下運行。對于這種具有電推進的飛行器，有必要定義新的配電架構(gòu)。當前研究集中在兩種分配架構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)：分離式架構(gòu)和分配式架構(gòu)。

4、分離式架構(gòu)包括多個電分離的并聯(lián)分配通道，每一分配通道包括將電源連接到一個或多個相應(yīng)電動機的電力總線。

5、在這類架構(gòu)中，電源的損失不可避免地導(dǎo)致一個或多個相關(guān)電動機的損失。取決于飛行器的類型和推進系統(tǒng)的類型，系統(tǒng)可以包含將一個或多個電動機朝著與主要源相同類型或不同類型的次級備用電源重新定向的可能性(這稱為混合架構(gòu))。

6、然而，由于多個連接總線以及在適用的情況下在正常操作中不使用的次級源，這種冗余系統(tǒng)導(dǎo)致機上的體積和重量增加。

7、分配式架構(gòu)試圖限制這種體積和重量問題，這對于在飛行器上使用尤其重要。

8、在這種類型的架構(gòu)中，源并聯(lián)連接到服務(wù)所有電動機的公共電力總線。在標稱模式中，各個電池之間的電壓是平衡的，使得電池共享不同負載的供電。在發(fā)生電池損失時，推進負載由剩余電池供電。

9、這使得可以盡可能精確地確定電池的尺寸以用于標稱操作，且因此使電池的重量最優(yōu)化。因為分配總線使多個負載與多個電池相關(guān)聯(lián)，因此電力分配網(wǎng)絡(luò)也變得更加集成。

10、分配式架構(gòu)的一個主要缺點涉及意外事件管理，且尤其是易發(fā)生短路。

11、具體來說，在發(fā)生短路時，電池可以在幾毫秒內(nèi)遞送數(shù)千安培的電流。在電池并聯(lián)連接在網(wǎng)絡(luò)上時，此現(xiàn)象乘以并聯(lián)電池的數(shù)量。

12、第一個直接后果是，這種類型的短路所涉及的電流可能會對航空組件造成破壞，并且主動保護技術(shù)方案不能夠隔離故障。

13、第二個后果與分配式分配架構(gòu)的性質(zhì)有關(guān)。具體來說，與并不將短路的后果傳播到整個推進網(wǎng)絡(luò)的分離式分配架構(gòu)不同，在這種類型的架構(gòu)中，由所有電動機接收到的網(wǎng)絡(luò)電壓將在足夠長的時間內(nèi)擊穿(break?down)，導(dǎo)致不可接受的飛行器推進損失，由于保護措施自動與過低的總線電壓電平有關(guān)，因此連接到總線的所有電動機不再供電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在通過提出一種電力推進網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)而克服這些缺點，所述電力推進網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)允許在電源中的一個損失的情況下接管推進負載，而不導(dǎo)致體積過大，且減輕與分配式架構(gòu)相關(guān)的風險。

2、為此目的，本發(fā)明的主題為一種用于飛行器的電力推進系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個分支，每一分支包括：

3、-至少一個電源，

4、-至少一個電推進裝置，以及

5、-分支總線，其連接到分支的每一源和每一推進裝置，

6、其中推進系統(tǒng)進一步包括中心總線，每一分支包括將分支總線連接到中心總線的dc/dc電壓轉(zhuǎn)換器，所述dc/dc電壓轉(zhuǎn)換器配置成使所述分支總線與所述中心總線電流性隔離。

7、這種系統(tǒng)可以將電力供應(yīng)到多個電動機以用于推進飛行器，從而允許在對應(yīng)電源發(fā)生故障的情況下接管一個分支的電動機，同時進行保護以免受短路傳播風險。

8、系統(tǒng)可進一步包括連接到中心總線的備用電源。

9、這類特征可以補償在發(fā)生故障情況下的電源損失，且因此通過經(jīng)由中心總線分配電壓而維持每一推進裝置中的足夠的電壓電平。

10、每一推進裝置可通過斷開部件連接到分支總線中的一個。

11、這類特征允許對推進裝置進行單獨的過電流保護。

12、每一分支總線可通過以下而連接到中心總線：

13、-接觸器式或功率半導(dǎo)體開關(guān)式的分支切換部件，以及

14、-二極管，其具有從中心總線朝著分支總線定向的通過方向，

15、分支切換部件和二極管串聯(lián)連接于中心總線與分支總線之間，與dc/dc電壓轉(zhuǎn)換器并聯(lián)。

16、這類特征可以在每一分支中重新分配電力中的一些，以便為具有故障源的分支的推進裝置供電，而不具有回流的風險。

17、每一電源可通過接觸器式或功率半導(dǎo)體開關(guān)式的源切換部件連接到對應(yīng)分支總線。

18、這種特征可以隔離故障源以便重新啟動分支。

19、系統(tǒng)可包括控制電路，所述控制電路配置成在系統(tǒng)中發(fā)生故障的情況下實施故障管理方法。

20、這類特征可以保護推進系統(tǒng)免受各種意外事件的影響，同時根據(jù)情況維持最佳容量。

21、本發(fā)明還涉及一種用于管理上文所描述的用于飛行器的電力推進系統(tǒng)中的故障的方法，其包括以下步驟：

22、-借助于由每一dc/dc電壓轉(zhuǎn)換器實施的電流性隔離來防止故障傳播，

23、-定位故障且在必要時隔離源或推進裝置，以及

24、-在適用的情況下，預(yù)充電隨后重新啟動已停止的推進裝置。

25、方法可包含切換至少一個源切換部件和/或至少一個分支切換部件。

26、方法可包含斷開至少一個斷開部件。

27、本發(fā)明還涉及一種飛行器，其包括上文所描述的電力推進系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.用于飛行器的電力推進系統(tǒng)(10)，其包括多個分支(12)，每一分支(12)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述系統(tǒng)(10)進一步包括連接到所述中心總線(14)的備用電源(32)。

3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，每一推進裝置(18)通過斷開部件(24)連接到所述分支總線(20)中的一個。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，每一分支總線(20)通過以下而連接到所述中心總線(14)：

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，每一源(16)通過接觸器式或功率半導(dǎo)體開關(guān)式的源切換部件(22)連接到所述對應(yīng)分支總線(20)。

6.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)(10)，其包括控制電路(31)，所述控制電路配置成在所述系統(tǒng)(10)中發(fā)生故障的情況下實施故障管理方法。

7.用于管理根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的用于飛行器的電力推進系統(tǒng)(10)中的故障的方法，其包括以下步驟：

8.飛行器，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的電力推進系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
用于飛行器的電力推進系統(tǒng)(10)，其包括多個分支(12)，每一分支(12)包括：至少一個電源(16)；至少一個電推進裝置(18)；以及分支總線(20)，其連接到所述分支(12)的每一源(16)和每一推進裝置(18)，其中所述推進系統(tǒng)(10)進一步包括中心總線(14)，每一分支(12)包括將所述分支總線(20)連接到所述中心總線(14)的DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(28)，所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(28)配置成使所述分支總線(20)與所述中心總線(14)電流性隔離。

技術(shù)研發(fā)人員：杰羅米·瓦利雷,昆廷·科爾努
受保護的技術(shù)使用者：賽峰電氣與電源公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9