用于飞行器的电推进系统、包含此电推进系统的飞行器的制作方法
本发明属于具有电或混合推进的飞行器的领域，且更特定地涉及用于此类飞行器的电推进系统。
背景技术：
1、当今，有越来越多数量的飞行器装配有电推进系统。对于例如无人机的无人飞行器(uav)或者例如为了城市移动性(空中出租车等)运载乘客的飞行器，情况尤其是这样。
2、用于飞行器的电推进系统使用多个电马达用于飞行器的起飞、飞行和着陆。电马达由供电蓄电池供电，所述供电蓄电池提供飞行器的任务的持续时间所必要的电力预留。
3、图1示意性地示出了根据现有技术的电推进系统10的实例。
4、如图1所示，电推进系统10包括由若干供电蓄电池12供电的若干电马达11。电马达11通过电力分配网络连接到供电蓄电池。在图1所示的实例中，每一供电蓄电池12原则上对两个电马达供电，且电力分配网络并入有重新配置机构，所述重新配置机构允许在供电蓄电池故障的情况下(例如在不足电量的情况下)将由故障供电蓄电池供电的电马达连接到其它非故障供电蓄电池。此类重新配置机构因此使得有可能在供电蓄电池故障的情况下保持对飞行器的控制，特定来说能够完全安全地实行紧急着陆。
5、然而，用于飞行器的电推进系统的已知架构，例如图1所示的架构，需要完全了解在每一供电蓄电池中可用的电力以保证完成安全的任务。实际上，必须可能以足够的准确性估计在每一供电蓄电池中可用的电力以能够向飞行器的用户可靠地告知所述飞行器已离开的范围的程度，使得用户可计划飞行器的任务且知道何时飞行器将必须进行着陆。
6、实际上，难以确定在供电蓄电池中可用的电力，因为这取决于许多参数，包含每一供电蓄电池的周围环境(温度、湿度等)和使用历史。另外，估计在供电蓄电池中可用的电力往往会随着此供电蓄电池的电量下降而变得较不准确。换句话说，在供电蓄电池中可用的电力越少，对多少电力可用的准确估计就越困难。
7、实际上，由于在每一供电蓄电池中可用的电力的估计的此不确定性，有必要界定且维持电力的显著余裕，以尝试不管估计的不确定性程度如何，都确保存在充足的电力可用于实行紧急着陆程序。此余裕全都较大，因为在供电蓄电池故障的情况下，较小数目的供电蓄电池必须为所有电马达供电。确保大余裕的需要也意味着增加飞行器机载的重量。
技术实现思路
1、本公开旨在克服现有技术中发现的解决方案的所有或一些限制，特别是上文陈述的那些解决方案，方法是通过提出一种解决方案，使得特定有可能减少必要的电力的余裕且确保在供电蓄电池故障的情况下剩余电力足以实行紧急操纵，特别是紧急着陆。
2、为此目的，且根据第一方面，提出一种用于飞行器的电推进系统，其包括多个电马达、用于对所述电马达供电的多个供电蓄电池，和将所述供电蓄电池连接到电马达的电力分配网络。所述电推进系统进一步包括额外供电蓄电池，称为备用蓄电池，所述备用蓄电池适于通过电力分配网络连接到电马达，且所述电推进系统被配置成根据至少两个不同供电模式对电马达供电：
3、-称为正常供电模式的供电模式，其中备用蓄电池不对电马达中的任一个供电，所述电马达由所述供电蓄电池供电，
4、-称为备用供电模式的供电模式，其中备用蓄电池对至少一个电马达供电。
5、因此，所述电推进系统被配置成根据至少两个不同供电模式对电马达供电，所述至少两个不同供电模式即在起飞、飞行和着陆阶段期间默认使用的正常推进模式，和当至少一个供电蓄电池故障(供电蓄电池故障或低电量)时使用的备用供电模式。
6、另外，根据本公开的电推进系统并入有额外供电蓄电池，称为备用蓄电池，所述备用蓄电池不在正常供电模式中使用，且仅在备用供电模式中使用，以从故障供电蓄电池进行接管。
7、因此，在供电蓄电池故障的情况下，其可以被备用蓄电池代替。由于备用蓄电池不在正常供电模式中使用，因此其电量当电推进系统切换到备用供电模式时原则上处于最大值，使得其含有的电力以良好的准确性程度为已知的。通过设定备用蓄电池的尺寸以使得其能够在预定持续时间内对电马达供电从而使得有可能实行至少一个紧急着陆，飞行器机载的电力余裕与现有技术解决方案相比可以显著减少。具体来说，在现有技术解决方案中，由于每一供电蓄电池可用以补偿另一供电蓄电池的故障的事实，且在潜在地低的电量使得不可能准确地估计每一供电蓄电池中可用的电力时，有必要为每一供电蓄电池提供余裕。根据本公开，备用蓄电池可对所有电马达供电，且当其开始使用时(即，在由供电蓄电池故障产生的紧急情况的开始时)，备用蓄电池始终具有最大电量，使得可用的电力是准确已知的。
8、在特定实施例中，电推进系统还可以单独地或以所有技术上可能的组合包含以下任选特征中的一个或多个。
9、在特定实施例中，所述电推进系统包括供电蓄电池故障检测模块和控制模块，所述控制模块被配置成当未检测到供电蓄电池故障时实施正常供电模式，且当检测到至少一个供电蓄电池故障时实施备用供电模式。
10、在特定实施例中，所述电力分配网络包括适于将备用蓄电池连接到电马达/从电马达断开连接的第一切换构件，且控制模块被配置成控制第一切换构件以便：
11、-在正常供电模式中：将备用蓄电池从电马达断开连接，
12、-在备用供电模式中：将备用蓄电池连接到至少一个电马达。
13、在特定实施例中，电力分配网络进一步包括适于将供电蓄电池连接到电马达/从电马达断开连接的第二切换构件，且控制模块被配置成控制第二切换构件以便：
14、-在所述正常供电模式中：将所述供电蓄电池连接到所述电马达，
15、-在所述备用供电模式中：将由所述故障检测模块检测到故障的每一供电蓄电池断开连接。
16、在特定实施例中，备用蓄电池具有低于供电蓄电池的相应标称电压的标称电压。
17、在特定实施例中，所述备用蓄电池的标称电压低于所述供电蓄电池的相应标称电压，且所述电力分配网络被配置以使得所述备用蓄电池在所述正常供电模式中和在所述备用供电模式中连接到所述电马达，并且使得当跨对所述电马达供电的所述供电蓄电池的端子的电压变为低于跨所述备用蓄电池的端子的电压时所述备用蓄电池开始对所述电马达供电。
18、在特定实施例中，备用蓄电池与至少一个供电蓄电池并联连接到每一电马达。
19、在特定实施例中，所述电推进系统包括被配置成检测从正常供电模式到备用供电模式的切换的故障检测模块。
20、在特定实施例中，电力分配网络包括适于将供电蓄电池连接到电马达/从电马达断开连接的切换构件，且所述电推进系统包括控制模块，所述控制模块被配置成控制所述切换构件以便：
21、-在所述正常供电模式中：将所述供电蓄电池连接到所述电马达，
22、-在所述备用供电模式中：将由所述故障检测模块检测到故障的每一供电蓄电池断开连接。
23、在特定实施例中，故障检测模块被配置成当电马达正在备用供电模式中被供电时向飞行器的用户发送通知。用户可以是飞行器中的乘客或可以在地面上，例如在飞行器不机载乘客(uav)和/或远程驾驶的情况下。
24、根据第二方面，本公开涉及一种飞行器，其包括根据本公开的实施例中的任一个所述的电推进系统。飞行器可以专门具有电推进或具有混合推进。
技术特征：
1.一种用于飞行器的电推进系统(20)，所述电推进系统包括多个电马达(21)、用于对所述电马达供电的多个供电蓄电池(22)，以及将所述供电蓄电池连接到所述电马达的电力分配网络，其特征在于所述电推进系统(20)包括额外供电蓄电池，称为备用蓄电池(25)，所述备用蓄电池适于通过所述电力分配网络连接到所述电马达，并且其中，所述电推进系统被配置成根据至少两个不同供电模式对所述电马达供电：
2.根据权利要求1所述的电推进系统(20)，其特征在于，所述备用蓄电池与至少一个供电蓄电池并联连接到每一电马达。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的电推进系统(20)，其包括被配置成检测从所述正常供电模式到所述备用供电模式的切换的故障检测模块。
4.根据权利要求3所述的电推进系统(20)，其特征在于，所述电力分配网络包括适于将所述供电蓄电池连接到所述电马达/从所述电马达断开连接的切换构件，所述电推进系统包括控制模块，所述控制模块被配置成控制所述切换构件以便：
5.根据权利要求3和4中任一项所述的电推进系统(20)，其特征在于，所述故障检测模块被配置成当所述电马达正在所述备用供电模式中被供电时向所述飞行器的用户发送通知。
6.一种飞行器，其包括根据权利要求1至5中任一项所述的电推进系统(20)。
技术总结
本发明涉及一种用于飞行器的电推进系统(20)，所述电推进系统包括多个电马达(21)、用于对所述电马达供电的多个供电蓄电池(22)，以及将所述供电蓄电池连接到所述电马达的电力分配网络，所述电推进系统(20)进一步包括备用蓄电池(25)，所述备用蓄电池适于通过所述电力分配网络连接到所述电马达，且所述电推进系统被配置成根据至少两个不同供电模式对所述电马达供电：‑正常供电模式，其中所述备用蓄电池(25)不对所述电马达(21)中的任一个供电，所述电马达由所述供电蓄电池(22)供电，‑备用供电模式，其中所述备用蓄电池(25)对至少一个电马达(21)供电。
技术研发人员：杰罗米·瓦利雷
受保护的技术使用者：赛峰电气与电源公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23