專利名稱：用于在飛行器電力系統(tǒng)與儲(chǔ)能裝置之間傳遞功率的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及在飛行器中傳遞電功率，更具體來(lái)說(shuō)，涉及在蓄電單元(EAU)中的儲(chǔ)能裝置與電源系統(tǒng)之間傳遞功率。
背景技術(shù)：
向飛行器電負(fù)載提供功率的常規(guī)飛行器電力系統(tǒng)可能存在多種缺陷。例如，常規(guī)飛行器電力系統(tǒng)需要使用發(fā)電機(jī)來(lái)為飛行器產(chǎn)生功率。當(dāng)需要大脈動(dòng)(large surge)功率時(shí)，可能需要這些發(fā)電機(jī)在波峰期間短時(shí)間段上供給非常大的功率量。例如，平均來(lái)說(shuō)，飛行器電力系統(tǒng)可以從發(fā)電機(jī)汲取約60千瓦功率，但是可能存在電力系統(tǒng)在短時(shí)間段內(nèi)需要從發(fā)電機(jī)獲得130千瓦功率的時(shí)候。因此，為了使發(fā)電機(jī)能夠處理所需功率上的這種大波峰，常規(guī)電力系統(tǒng)需要具有高額定值的發(fā)電機(jī)。遺憾的是，具有高額定值的發(fā)電機(jī)不僅比較低額定的發(fā)電機(jī)昂貴，而且它們也更大且更重。一些最近的飛行器電力系統(tǒng)還包括用于移動(dòng)例如飛機(jī)表面的電致動(dòng)器負(fù)載(例如，方向舵)。預(yù)期飛行器上使用電致動(dòng)器在將來(lái)的飛行器設(shè)計(jì)中變得越來(lái)越常見(jiàn)。當(dāng)致動(dòng)器電動(dòng)機(jī)被指令停止時(shí)，電動(dòng)機(jī)減速。致動(dòng)器的減速生成動(dòng)能，該動(dòng)能被致動(dòng)器轉(zhuǎn)換成電能并返送回電力系統(tǒng)，及由此返回發(fā)電機(jī)。從這種恢復(fù)動(dòng)能得到的電功率稱為再生的功率。 因此，由于發(fā)電機(jī)無(wú)法吸收此功率，所以利用電阻耗散從減速后的致動(dòng)器返回的動(dòng)能。這產(chǎn)生熱，并且因?yàn)檫@種熱未被利用，所以電阻產(chǎn)生的熱可能導(dǎo)致與飛行器上的冷卻系統(tǒng)有關(guān)的問(wèn)題。常規(guī)飛行器電力系統(tǒng)還包括兩個(gè)電池電源。作為引擎控制器的主儲(chǔ)能裝置的一個(gè)電池(例如，一次電池)和作為該一次電池的后備的二次電池。因此，在一次電池失效或耗盡的情況下，引擎控制器從二次電池汲取功率以便持續(xù)工作。但是，使用兩個(gè)電池作為冗余系統(tǒng)的一部分不僅增加飛行器的總重量，而且可能降低飛行器載送附加有效載荷的能力。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，提供一種飛行器上用于在儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的方法。該方法包括確定電力系統(tǒng)需要的功率量，確定來(lái)自發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率量，比較電力系統(tǒng)需要的功率與發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率，以及基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到儲(chǔ)能裝置或?qū)⒐β蕪膬?chǔ)能裝置傳遞到電力系統(tǒng)。在另一個(gè)方面中，提供一種配置成在一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的飛行器電力系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括處理器，該處理器編程為確定電力系統(tǒng)需要的功率量，確定來(lái)自發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率量，比較電力系統(tǒng)需要的功率與發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率，以及基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)或?qū)⒐β蕪囊粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)傳遞到電力系統(tǒng)。在又一個(gè)方面中，提供一種配置成在一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的蓄電單元(EAU)。該EAU包括一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置和計(jì)算裝置。該計(jì)算裝置包括確定部件、比較部件和能量傳遞轉(zhuǎn)換器，確定部件用于確定電力系統(tǒng)需要的功率量以及可從一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置獲得的功率量，比較部件用于比較電力系統(tǒng)需要的功率與可從該一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置獲得的功率，而能量傳遞轉(zhuǎn)換器用于基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)或?qū)⒐β蕪囊粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)傳遞到電力系統(tǒng)。


圖1是飛行器電力系統(tǒng)的框圖。圖2是用于在儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的示范方法的流程圖。圖3-5是雙向上/下轉(zhuǎn)換器蓄電單元的示意圖。圖6是兩個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)的第一儲(chǔ)能裝置和第二儲(chǔ)能裝置的串聯(lián)連接的示意圖。圖7是兩個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)的儲(chǔ)能裝置的并聯(lián)連接的示意圖。圖8是三個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)的第一儲(chǔ)能裝置、第二儲(chǔ)能裝置和第三儲(chǔ)能裝置的混合并聯(lián)連接和串聯(lián)連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是飛行器電力系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括蓄電單元(EAU) 102，蓄電單元 (EAU) 102包括例如多個(gè)能量源、多個(gè)能量傳遞轉(zhuǎn)換器，蓄電單元(EAU) 102向系統(tǒng)100供給補(bǔ)充功率以減少?gòu)陌l(fā)電機(jī)104需要的峰值功率量。由此，因?yàn)镋AU 102提供補(bǔ)充功率，所以從發(fā)電機(jī)104需要的功率量峰值減少到接近于平均飛行器功率負(fù)載134 (例如，60千瓦)的值。在一個(gè)實(shí)施例中，EAU 102采用一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置106以在功率波動(dòng)期間吸收和/或供給功率。一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置106能夠吸收減速之后從致動(dòng)器返回的動(dòng)能，所以無(wú)需在電阻中耗散此能量。因此，不同于負(fù)載釋放動(dòng)能而未利用該動(dòng)能的常規(guī)飛行器電力系統(tǒng)，EAU102捕獲動(dòng)能，并將該動(dòng)能存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置106中以便在稍后時(shí)間使用。在實(shí)施例中，EAU 102能夠?qū)崿F(xiàn)例如電池、電容器、超級(jí)電容器、或飛輪(fly wheel)的儲(chǔ)能技術(shù)的最優(yōu)組合，以便采用它們來(lái)提供將從一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置106提取和/或?qū)⒂梢粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置106吸收的能量的最大量。而且，因?yàn)镋AU 102可以包括儲(chǔ)能裝置的組合，所以EAU 102能夠利用不同儲(chǔ)能技術(shù)所具有的不同優(yōu)點(diǎn)。例如，電池存儲(chǔ)大量能量以及它們的內(nèi)部電壓在充電或放電期間相對(duì)恒定，并且電池具有較大的內(nèi)電阻，尤其是在寒冷溫度下。電容器比電池更輕并且與電池相比可以在給定時(shí)間內(nèi)釋放更大量的能量。但是， 電容器存儲(chǔ)的能量比電池少，并且不同于電池，在充電或放電時(shí)電容器的電壓顯著變化。因此，在本文描述的實(shí)施例中，在考慮如溫度、高度、電阻、功率存儲(chǔ)容量、重量、尺寸和波峰期間的給定瞬間或一定時(shí)間上需要供給的功率量時(shí)，將這兩種儲(chǔ)能技術(shù)的最佳特征組合是值得期待的。再參考圖1，系統(tǒng)100還包括通信上耦合到EAU 102或位于EAU102之內(nèi)的計(jì)算裝置120。計(jì)算裝置120包括存儲(chǔ)器區(qū)域122、至少一個(gè)處理器124、能量傳遞轉(zhuǎn)換器132和用于向用戶顯示功率電平的顯示器126。雖然處理器IM示出為與存儲(chǔ)器區(qū)域122分離，但是本發(fā)明的實(shí)施例可設(shè)想存儲(chǔ)器區(qū)域122可為板載處理器124，如一些嵌入式系統(tǒng)中的情況。在一實(shí)施例中，計(jì)算裝置120控制能量傳遞轉(zhuǎn)換器132，能量傳遞轉(zhuǎn)換器132又控制EAU 102之內(nèi)的儲(chǔ)能裝置與飛行器電力系統(tǒng)100之間的功率流。計(jì)算裝置120僅是能夠結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的示范計(jì)算裝置的圖示，而在任何方式上均無(wú)意作為限制。而且， 未示出本領(lǐng)域中公知的計(jì)算裝置120的外設(shè)或部件，但是這些外設(shè)或部件能夠結(jié)合設(shè)想的本發(fā)明的方面來(lái)操作。存儲(chǔ)器區(qū)域122或其他計(jì)算機(jī)可讀媒體存儲(chǔ)用于確定、比較和傳遞功率的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行部件。示范部件包括但不限于確定部件1 和比較部件130。確定部件1 配置成確定電力系統(tǒng)需要的功率的量(例如，電流)以及確定發(fā)電機(jī)104的預(yù)定功率，該預(yù)定功率通常是為選定的平均期間計(jì)算的平均負(fù)載功率加維持儲(chǔ)能裝置的平均充電狀態(tài)需要的功率。比較部件130配置成比較電力系統(tǒng)需要的功率與發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率。能量傳遞轉(zhuǎn)換器132配置成基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)或?qū)⒐β蕪囊粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)傳遞到電力系統(tǒng)。在實(shí)施例中，通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或以其他方式編程將處理器IM轉(zhuǎn)換成專用微處理器。例如，利用如圖2所示的指令對(duì)處理器IM進(jìn)行編程?，F(xiàn)在參考圖2，其中示出用于在儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的示范方法 200的流程圖。在202處，確定電力系統(tǒng)負(fù)載(例如，致動(dòng)器負(fù)載)需要的功率量(例如，電流)。在204處，確定來(lái)自發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率。在實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置是例如電池、電容器、 超級(jí)電容器、或飛輪。在206處，比較電力系統(tǒng)需要的功率與發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率。在208處， 基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到儲(chǔ)能裝置或?qū)⒐β蕪膬?chǔ)能裝置傳遞到電力系統(tǒng)。例如，正如下文結(jié)合圖3-5詳細(xì)解釋的，當(dāng)發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率小于電力系統(tǒng)需要的功率時(shí)，將功率從儲(chǔ)能裝置傳遞到電力系統(tǒng)。相反，如果發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率大于電力系統(tǒng)需要的功率， 則將功率從電力系統(tǒng)傳遞到儲(chǔ)能裝置?，F(xiàn)在參考圖3，其中示出雙向上/下轉(zhuǎn)換器EAU 302的示意圖。雙向上/下轉(zhuǎn)換器EAU 302配置成向儲(chǔ)能裝置304和電力系統(tǒng)306發(fā)送功率以及從儲(chǔ)能裝置304和電力系統(tǒng)306發(fā)送功率。例如，如果儲(chǔ)能裝置304包含高于電力系統(tǒng)306的電壓，則儲(chǔ)能裝置304 可以通過(guò)雙向上/下轉(zhuǎn)換器EAU 302向電力系統(tǒng)306發(fā)送功率。此外，如果電力系統(tǒng)306 包含高于儲(chǔ)能裝置304的電壓，則電力系統(tǒng)306可以向儲(chǔ)能裝置304發(fā)送功率。在實(shí)施例中，電力系統(tǒng)306是最近軍用飛行器特征(例如，F(xiàn)-35)的270V dc電力系統(tǒng)特性。在進(jìn)一步的一些實(shí)施例中，雙向上/下轉(zhuǎn)換器EAU 302包括相位橋臂308和310以及分別與相位橋臂308和310對(duì)應(yīng)的工作周期312和314。工作周期312和314用于通過(guò)定義相對(duì)于上方開(kāi)關(guān)(例如，上方開(kāi)關(guān)316或上方開(kāi)關(guān)318)處于斷開(kāi)/開(kāi)路的時(shí)間長(zhǎng)度的、該上方開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通/閉合的時(shí)間長(zhǎng)度，來(lái)控制向儲(chǔ)能裝置304和電力系統(tǒng)306提供以及從儲(chǔ)能裝置 304和電力系統(tǒng)306提供的功率量。在一實(shí)施例中，當(dāng)上方開(kāi)關(guān)316處于導(dǎo)通/閉合時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)317處于斷開(kāi)/開(kāi)路，以及當(dāng)上方開(kāi)關(guān)316處于斷開(kāi)/開(kāi)路時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)317處于導(dǎo)通/閉合。相似地，當(dāng)上方開(kāi)關(guān)318處于導(dǎo)通/閉合時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)319處于斷開(kāi)/開(kāi)路，以及當(dāng)上方開(kāi)關(guān)318處于斷開(kāi)/開(kāi)路時(shí)，其對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)319處于導(dǎo)通/閉合。
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因此，為了向電力系統(tǒng)306提供足夠的功率以在飛行器負(fù)載需要的功率波峰期間補(bǔ)充發(fā)電機(jī)的功率，將工作周期312和314確定為定義具體上方開(kāi)關(guān)處于導(dǎo)通/閉合以及對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)/開(kāi)路的時(shí)間長(zhǎng)度。例如，現(xiàn)在參考圖4，其中示出當(dāng)儲(chǔ)能裝置電壓大于電力系統(tǒng)電壓時(shí)，雙向上/下轉(zhuǎn)換器EAU 302向儲(chǔ)能裝置304傳遞功率并從儲(chǔ)能裝置304向電力系統(tǒng)306傳遞功率的示意圖。當(dāng)儲(chǔ)能裝置304的電壓大于電力系統(tǒng)306的電壓時(shí)，工作周期314指令上方開(kāi)關(guān)318 處于導(dǎo)通/閉合以及(自動(dòng)將其對(duì)應(yīng)的下方開(kāi)關(guān)開(kāi)路)，從而允許在工作周期312的控制下在儲(chǔ)能裝置404與電力系統(tǒng)306之間傳遞功率。在實(shí)施例中，對(duì)相位橋臂308脈寬調(diào)制以控制儲(chǔ)能裝置304與電力系統(tǒng)306之間的雙向功率流，從而維持所計(jì)算的預(yù)先確定的發(fā)電機(jī)電流。現(xiàn)在參考圖5，其中示出當(dāng)儲(chǔ)能裝置電壓小于電力系統(tǒng)電壓時(shí)，雙向上/下轉(zhuǎn)換器 EAU 302向電力系統(tǒng)306傳遞功率并從電力系統(tǒng)306向儲(chǔ)能裝置304傳遞功率。當(dāng)儲(chǔ)能裝置304的電壓小于電力系統(tǒng)306的電壓時(shí)，工作周期312指令上方開(kāi)關(guān)316處于導(dǎo)通/閉合，從而允許在工作周期314的控制下在電力系統(tǒng)306與儲(chǔ)能裝置404之間傳遞功率。在實(shí)施例中，當(dāng)工作周期312具有“1”的值時(shí)，上方開(kāi)關(guān)316轉(zhuǎn)為導(dǎo)通/閉合，而當(dāng)工作周期 312具有“0”的值時(shí)，保持?jǐn)嚅_(kāi)/開(kāi)路。在實(shí)施例中，對(duì)相位橋臂310脈寬調(diào)制以控制電力系統(tǒng)306與儲(chǔ)能裝置306之間的雙向功率流，從而維持所計(jì)算的預(yù)先確定的發(fā)電機(jī)電流。本文描述的EAU中的雙向上/下轉(zhuǎn)換器無(wú)需增加飛行器的尺寸和重量的變壓器。 而且，一次僅對(duì)一個(gè)相位橋臂進(jìn)行脈寬調(diào)制，這降低了開(kāi)關(guān)損耗。該上/下能力允許實(shí)現(xiàn)最大能量提取和/或吸收而不會(huì)有非常大的電壓，并且允許儲(chǔ)能裝置電壓大于或小于電力系統(tǒng)電壓。而且，兩個(gè)相位橋臂提供用于故障防護(hù)的冗余性?，F(xiàn)在參考圖6，其中示出兩個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器602和604內(nèi)，第一儲(chǔ)能裝置606 和第二儲(chǔ)能裝置608串聯(lián)連接以分別構(gòu)建EAU的示意圖。如圖6所示，雙向上/下功率轉(zhuǎn)換器602和604實(shí)現(xiàn)第二儲(chǔ)能裝置608與電力系統(tǒng)610的接口。這些雙向功率轉(zhuǎn)換器使第二儲(chǔ)能裝置608能夠在儲(chǔ)能裝置608的電壓因能量的變化而變化時(shí)向電力系統(tǒng)610供給功率或從電力系統(tǒng)610吸收功率。如果第二儲(chǔ)能裝置608的電壓改變超過(guò)預(yù)定范圍，則第一儲(chǔ)能裝置606通過(guò)雙向上/下轉(zhuǎn)換器602向第二儲(chǔ)能裝置608供給功率或從第二儲(chǔ)能裝置 608移除功率?，F(xiàn)在參考圖7，其中示出雙向上/下轉(zhuǎn)換器702和704內(nèi)，儲(chǔ)能裝置706和708并聯(lián)連接以分別構(gòu)建EAU的示意圖。如圖7所示，雙向上/下轉(zhuǎn)換器702和704包括儲(chǔ)能裝置706與708的并聯(lián)連接。在實(shí)施例中，儲(chǔ)能裝置706和708是如下之一電池、電容器、超級(jí)電容器、飛輪、或它們的組合。圖7所示的并聯(lián)連接提供EAU，其中雙向上/下轉(zhuǎn)換器702 和704的功率額定值之和可以等于峰值EAU功率額定值，與串聯(lián)連接的單個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器(各自必須等于峰值EAU功率額定值)形成對(duì)比。因此，不同于僅包括一個(gè)儲(chǔ)能裝置的EAU，可以將儲(chǔ)能裝置706和708選為實(shí)現(xiàn)它們的最佳特征并能夠在它們的最佳時(shí)間尺度上工作以優(yōu)化EAU的性能。此外，儲(chǔ)能裝置706和708并不并行地具有每個(gè)儲(chǔ)能裝置施加在另一個(gè)儲(chǔ)能裝置上的限制。例如，相對(duì)恒定的電池電壓可以阻止與該電池并聯(lián)的電容器交換大的能量，因?yàn)橐淖兤浯鎯?chǔ)的能量，電容器的電壓必須改變?，F(xiàn)在參考圖8，其中示出雙向上/下轉(zhuǎn)換器802、804和806內(nèi)，第一儲(chǔ)能裝置808、第二儲(chǔ)能裝置810和第三儲(chǔ)能裝置812的混合并聯(lián)連接和串聯(lián)連接以分別構(gòu)建EAU的示意圖。如圖8所示，雙向上/下轉(zhuǎn)換器802、804和806包括第一儲(chǔ)能裝置808與第二儲(chǔ)能裝置810的并聯(lián)連接以及至第三儲(chǔ)能裝置812的串聯(lián)連接。在實(shí)施例中，第一儲(chǔ)能裝置808、 第二儲(chǔ)能裝置810和第三儲(chǔ)能裝置812是如下之一電池、電容器、超級(jí)電容器、飛輪、或它們的組合。與圖6所示的串聯(lián)連接相似，如果第三儲(chǔ)能裝置812的電壓改變超過(guò)預(yù)定范圍， 則第一儲(chǔ)能裝置808和/或第二儲(chǔ)能裝置810向第三儲(chǔ)能裝置812供給功率或從第三儲(chǔ)能裝置812移除功率。此外，圖8也示出的并聯(lián)連接提供其中雙向上/下轉(zhuǎn)換器802、804和 808的功率額定值之和等于峰值EAU功率額定值的系統(tǒng)。因此，混合并聯(lián)連接和串聯(lián)連接實(shí)現(xiàn)圖6的串聯(lián)連接和圖7的并聯(lián)連接兩者的優(yōu)點(diǎn)。上文詳細(xì)地描述了用于飛行器電力系統(tǒng)的EAU的示范實(shí)施例。圖示的EAU和飛行器電力系統(tǒng)部件不限于本文描述的特定實(shí)施例，而是相反，可以與本文描述的其它部件相獨(dú)立地和相分離地利用每個(gè)飛行器電力系統(tǒng)的部件。而且，雖然本發(fā)明是依據(jù)多種特定實(shí)施例來(lái)描述的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不背離權(quán)利要求的精神和范圍的前提下可以帶修改地實(shí)踐本發(fā)明。示范工作環(huán)境如本文描述的計(jì)算機(jī)或計(jì)算裝置具有一個(gè)或多個(gè)處理器或處理單元、系統(tǒng)存儲(chǔ)器和某種形式的計(jì)算機(jī)可讀媒體。通過(guò)舉例而非限制的形式，計(jì)算機(jī)可讀媒體包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體和通信媒體。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體包括以任何方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)用于存儲(chǔ)如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)的信息的易失性和非易失性、可移動(dòng)和不可移動(dòng)媒體。 通信媒體通常包含如載波或其他傳輸機(jī)制的調(diào)制的數(shù)據(jù)信號(hào)中的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)，以及包括任何信息遞送媒體。上文這些的任何一個(gè)的組合也包含在計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。該計(jì)算機(jī)可以使用至一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如，一遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī))的邏輯連接以在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中工作。雖然是結(jié)合示范計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境來(lái)描述的，但是本發(fā)明的實(shí)施例結(jié)合多個(gè)其他通用計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置或?qū)Ｓ糜?jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置也是可操作的。該計(jì)算系統(tǒng)環(huán)境無(wú)意提出有關(guān)本發(fā)明的任何方面的使用或功能性范圍的任何限制。而且，該計(jì)算系統(tǒng)不應(yīng)解釋為與示范操作環(huán)境中圖示的任何一個(gè)部件或部件的組合具有相關(guān)的任何從屬性或要求。適于結(jié)合本發(fā)明的方面使用的公知計(jì)算系統(tǒng)、環(huán)境和/或配置的示例包括但不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、手持或膝上型裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、 機(jī)頂盒、可編程消費(fèi)電子產(chǎn)品、移動(dòng)電話、網(wǎng)絡(luò)PC、微計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、包括上面系統(tǒng)或裝置的任何一個(gè)的分布式計(jì)算環(huán)境等?？梢栽谟梢粋€(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或其他裝置執(zhí)行的、諸如程序模塊的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的通用場(chǎng)景中描述本發(fā)明的實(shí)施例?？梢詫⑦@些計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令組織成一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的部件或模塊。一般地，程序模塊包括但不限于，執(zhí)行具體任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)具體抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對(duì)象、部件、和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？梢詫⒈景l(fā)明的方面與任何數(shù)量和組織的此類部件或模塊結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，本發(fā)明的方面不限于特定的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或附圖所示以及本文描述的特定部件或模塊。本發(fā)明的其他實(shí)施例可以包括具有比本文所圖示和描述的更多或更少功能性的不同計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或部件。還可以在通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠(yuǎn)程處理裝置來(lái)執(zhí)行任務(wù)的分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本發(fā)明的多個(gè)方面。在分布式計(jì)算環(huán)境中，可以將程序模塊設(shè)置在包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置的本地計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)媒體中。除非另行指出，否則本文圖示和描述的本發(fā)明的實(shí)施例中的操作的運(yùn)行或執(zhí)行的次序并非必需如此。即，除非另行指出，否則這些操作可以按任何次序來(lái)執(zhí)行，并且本發(fā)明的實(shí)施例可以包括比本文公開(kāi)的操作更多或更少的操作。例如，可預(yù)期將具體操作在另一個(gè)操作之前、與之同時(shí)或之后執(zhí)行均落在本發(fā)明方面的范圍內(nèi)。當(dāng)介紹本發(fā)明方面或其實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“該”和“所述”應(yīng)表示存在一個(gè)或多個(gè)元件。術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”應(yīng)是涵蓋性的，并且表示可能存在所列元件之外的附加元件。詳細(xì)地描述了本發(fā)明的方面之后，將顯見(jiàn)到在不背離所附權(quán)利要求定義的、本發(fā)明方面的范圍的前提下，修改和變化是可能的。因?yàn)樵诓槐畴x本發(fā)明方面的范圍的前提下可以在上面的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品和方法中進(jìn)行多種更改，所以上面描述所包含和附圖所示的所有內(nèi)容均應(yīng)解釋為說(shuō)明性的，而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種飛行器中用于在儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的方法，所述方法包括 確定所述電力系統(tǒng)需要的功率量；確定發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率；比較所述電力系統(tǒng)需要的所述功率與所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；以及基于所述比較將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述儲(chǔ)能裝置或?qū)⒐β蕪乃鰞?chǔ)能裝置傳遞到所述電力系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述儲(chǔ)能裝置是電池、電容器、超級(jí)電容器、或飛輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電力系統(tǒng)是270Vdc電力系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率小于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述儲(chǔ)能裝置傳遞到所述電力系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率大于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述儲(chǔ)能裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 確定所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；比較所述電力系統(tǒng)需要的所述功率與所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；以及基于所述比較將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到第一儲(chǔ)能裝置和/或第二儲(chǔ)能裝置，或?qū)⒐β蕪乃鰞?chǔ)能裝置和/或附加的儲(chǔ)能裝置傳遞到所述電力系統(tǒng)。
7.一種配置成在一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的飛行器電力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括處理器，其編程為確定所述電力系統(tǒng)需要的功率量；確定發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率；比較所述電力系統(tǒng)需要的所述功率與所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；以及基于所述比較將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)，或?qū)⒐β蕪乃鲆粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)傳遞到所述電力系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述儲(chǔ)能裝置是電池、電容器、超級(jí)電容器、或飛輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述電力系統(tǒng)是270Vdc電力系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，如果所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率小于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述儲(chǔ)能裝置傳遞到所述電力系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，如果所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率大于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述儲(chǔ)能裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還編程為 確定所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；比較所述電力系統(tǒng)需要的所述功率與所述發(fā)電機(jī)的所述預(yù)定功率；以及基于所述比較將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)和/或所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的附加儲(chǔ)能裝置，或?qū)⒐β蕪乃鰞?chǔ)能裝置和/或所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述附加儲(chǔ)能裝置傳遞到所述電力系統(tǒng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第二儲(chǔ)能裝置是電池、電容器、超級(jí)電容器、或飛輪。
14.一種配置成在一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的蓄電單元(EAU)， 所述EAU包括所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置；以及計(jì)算裝置，其包括確定部件，其用于確定所述電力系統(tǒng)需要的功率以及可從所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置獲得的功率；比較部件，其用于比較所述電力系統(tǒng)需要的所述功率與可從所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的至少一個(gè)獲得的所述功率；以及能量傳遞轉(zhuǎn)換器，其用于基于所述比較將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)，或?qū)⒐β蕪乃鲆粋€(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)傳遞到所述電力系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EAU，其中，所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置是如下之一或其組合電池、電容器、超級(jí)電容器、和飛輪。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EAU，其中，如果所計(jì)算的預(yù)定發(fā)電機(jī)功率小于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)傳遞到所述電力系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EAU，其中，如果所計(jì)算的預(yù)定發(fā)電機(jī)功率大于所述電力系統(tǒng)需要的所述功率量，則將功率從所述電力系統(tǒng)傳遞到所述一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)能裝置的所述至少一個(gè)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EAU，其中，在兩個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)將所述第一儲(chǔ)能裝置和所述第二儲(chǔ)能裝置串聯(lián)連接。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的EAU，其中，在兩個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)將所述第一儲(chǔ)能裝置和所述第二儲(chǔ)能裝置并聯(lián)連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的EAU，還包括在三個(gè)雙向上/下轉(zhuǎn)換器內(nèi)與所述第一儲(chǔ)能裝置和所述第二儲(chǔ)能裝置串聯(lián)連接的第三儲(chǔ)能裝置。
全文摘要
一種飛行器中用于在儲(chǔ)能裝置與電力系統(tǒng)之間傳遞功率的方法。該方法包括確定電力系統(tǒng)需要的功率量，確定來(lái)自發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率量，比較電力系統(tǒng)需要的功率與發(fā)電機(jī)的預(yù)定功率，以及基于該比較將功率從電力系統(tǒng)傳遞到儲(chǔ)能裝置或?qū)⒐β蕪膬?chǔ)能裝置傳遞到電力系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02J1/16GK102414949SQ201080019454
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者A·V·拉登 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司