用于电驱动飞行器中的马达的供电或驱动系统技术方案

本公开描述了用于电动或混合飞行器的功率管理系统的至少一些实施例。该系统可以包括由飞行器的壳体支撑的第一马达和第二马达。第一马达可以由第一电池组供电，并且第二马达可以由不同于第一电池组的第二电池组供电。第一马达和第二马达可以推进壳体，并且第二马达可以对第二电池组充电。电子电路可使第一电池组为第一马达供电，同时用作发电机的第二马达为第二电池组充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电驱动飞行器中的马达的供电或驱动系统
本专利技术涉及一种用于电驱动飞行器中的马达的供电或驱动系统。
技术介绍
电动和混合交通工具对于人和货物的运输已经变得日益重要。这种交通工具可期望地提供优于燃油动力交通工具的能量效率的优点，并且在操作期间可产生比燃油动力交通工具更少的空气污染。尽管近年来电动和混合汽车的技术已经得到了显著发展，但是能够从燃油动力汽车过渡到电动汽车的许多创新不幸地不能直接应用于电动或混合飞行器的发展。汽车的功能和飞行器的功能在许多方面是完全不同的，这使得电动和混合飞行器的许多设计元素必须要与电动和混合汽车的那些元素分开而独特地开发。特别地，在电动或混合飞行器中，更重要的是减少电池组的重量，同时在起飞、着陆和爬升阶段期间仍然能够提供足够的功率。事实上，飞行器及其部件在不同时间可能具有不同的功率需求。在起飞时，飞行器可能在短时间段内要消耗相对大量的功率以开始移动飞行器并使飞行器离开地面。在巡航高度和巡航速度下，飞行器在较长的时间段内可以消耗相对较少量的功率以维持一致的速度和高度。然而，为了实现长距离，则需要大容量(存储能量的量)。电池难以满足这两个要求。电动和混合飞行器通常由包括多个电池单元的电池组来供电，所述电池单元诸如是锂离子电池或锂聚合物电池。电池单元串联和/或并联连接以输送所需的电压和电流。高功率电池单元通常包括输送高电流所需的较大导体；这些导体降低了在单位重量下所能储存的能量密度。高能量(即高容量)电池单元具有较少的导体以增加了能量存储单元的密度，但是不能输送高电流。
技术实现思路
目的是改进用于电驱动飞行器的电驱动系统。根据一个方面，本专利技术涉及一种供电系统，其能够在电动飞行器中使用，用于为驱动推力产生推进器或升力产生转子供电，该供电系统包括：至少一个马达；第一电池组；第二电池组；电路，其包括第一控制器，所述第一控制器用于从所述第一电池组为所述至少一个马达供电并且用于生成用于驱动所述至少一个马达的马达驱动信号；第二控制器，用于根据由作为发电机操作的一个马达产生的发电机信号对所述第二电池组充电。该解决方案具有使用作为发电机操作的现有马达从第一电池组对第二电池组充电的优点。不需要附加的电路来从第一电池组对第二电池组充电。因此，系统的重量仍保持较低，并且由于减少的部件的数量而增加了可靠性。此外，飞行器可以包括一个或多个马达，其能够作为发电机操作以对一个或多个不同的电源充电。不同电源中的一个可被用于驱动一个或多个马达，而不同电源中的另一个可以由一个或多个马达同时充电。这种布置可能是期望的，例如，因为充电电源可以从供应电源来充电，而不包括额外的电路并且不增加飞行器重量，以以其他方式有利于从供应电源对充电电源充电。为了灵活地满足飞行器的功率需求，飞行器可以包括具有不同特性的不同电源，以在不同时间或相同时间向飞行器的相同部件供应功率。不同的电源例如可以是具有不同电池单元的不同电池，所述电池单元具有不同的能量或功率输出容量。在一个实施例中，供电系统包括具有高能量密度、低功率电池单元的第一电池组；以及具有低能量密度、高功率电池单元的第二电池组。术语"低"和"高"是相对的。如果第一电池组中的电池单元的能量密度高于第二电池组中的单元的能量密度，则认为第一电池组中的电池单元具有高能量密度。相反，如果第二电池组中的电池单元的能量密度低于第一电池组中的电池单元的能量密度，则认为第二电池组中的电池单元具有低能量密度。能量密度是每单位重量的能量的量，例如瓦-小时数。如果第一电池组中的电池单元能够输送的功率低于第二电池组中的单元能够输送的功率，则认为第一电池组中的电池单元具有低功率。相反，如果第二电池组中的电池单元的功率高于第一电池组中的单元的功率，则认为第二电池组中的电池单元具有高功率。在两个电池组中具有不同的电池单元的布置也是可能的。例如，供电系统可以包括：第一电池组，所述第一电池组包括以第一布置的电池单元；以及第二电池组，其具有处于不同于所述第一布置的第二布置的电池单元。不同的布置可以包括例如电池单元并联或串联的不同连接。在一个示例中，第二电池组包括比第一电池组更高比例的并联连接，以便在短时间段期间，例如在起飞或爬升期间，输送更高的电流和更高的扭矩，而第一电池组包括更高比例的串联连接，以允许更高的电压。根据本专利技术的一个实施例，用于电驱动飞行器的供电或驱动系统包括以下：至少一个马达；第一电池组，所述第一电池组包括高能量密度、低功率电池单元；第二电池组，所述第二电池组包括低能量密度、高功率电池单元；以及包括用于产生用于驱动所述至少一个马达的马达驱动信号的控制器的电路。使用具有不同功率和能量要求的两个电池组优化了针对不同飞行条件的存储能量的使用。例如，第一电池组可以用于标准飞行状况下，其中不需要高功率，但是需要高能量。第二电池组可以单独或者附加于第一电池组用于具有高功率需求的飞行状况，比如起飞或操纵。在一个实施例中，供电系统被配置成从第一电池组对第二电池组充电。这允许在飞行期间当第二电池组已经在高功率要求的飞行情况下使用时对第二电池组再充电。因此，第二电池组可以实现为较小。这节省了空间和重量。此外，这允许针对不同飞行情况而具有不同电池组，从而优化了电池组的使用。在一个实施例中，供电系统被配置为通过作为发电机工作的至少一个马达中的一个给第二电池组充电。这允许在飞行期间，在第二电池组已经用于高功率需求的飞行情况之后，对第二电池组再充电。因此，第二电池组可以实现为较小的。这节省了空间和重量。此外，不同的电池组允许改进制动能量的回收。在着陆和/或下降期间由发电机马达回收的制动能量产生高电流，该高电流不能由用于长距离的传统电池组来回收。通过使用适于在短时间内接收高功率的第二电池组，可以使更多的制动能量被回收在第二电池组中。在一个实施例中，第三电池组被实现为超级电容器。由于超级电容器可以在短时间内接收和输出大的瞬时功率或高能量，因此可以进一步改进所描述的系统。根据本公开的一种飞行器在此可以具有改善飞行器的可用性或可操作性的特征。电动或混合飞行器还对存储、监视和利用多电池单元提出了挑战。电池单元可能一起呈现相当大的重量，并占据了电动或混合飞行器中相当大的空间。电池单元可能会额外造成严重的安全风险，诸如在火灾或故障的情况下，并且因此应当得到小心的管理。不同的电动或混合飞行器也可以具有不同的物理设计和不同的功率需求，这可能会影响用于不同飞行器的电池单元的期望配置。根据本文公开的一种飞行器可以使用模块化电池系统来供电。模块化电池系统可以包括可以物理地连接的多个电池组。电池组可以各自包括组壳体，该组壳体支撑通过导电板彼此并联电连接的多个电池单元，并且可以连接到其它电池组的一个或多个组壳体。组壳体可以被定形状和尺寸成使组壳体可以被耦合在一起并且适合于特定的飞行器设计，或适合于组壳体在飞行器的各种部分中的放置。多个电池组还可以彼此串联连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供电系统，所述供电系统能够在电动飞行器中使用，用于为驱动推力产生推进器或升力产生转子供电，所述供电系统包括：/n至少一个马达(M)；/n第一电池组(HE)；/n第二电池组(HP)；/n电路(1)，包括第一控制器(C1)，用于从第一电池组为所述至少一个马达(M)供电，并用于产生用于驱动所述至少一个马达(M)的马达驱动信号；/n第二控制器(C2)，用于根据由作为发电机操作的一个马达(M)产生的发电机信号对第二电池组(HP)充电。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180125 CH 00086/18;20180125 CH 00087/18;201808291.一种供电系统，所述供电系统能够在电动飞行器中使用，用于为驱动推力产生推进器或升力产生转子供电，所述供电系统包括：
至少一个马达(M)；
第一电池组(HE)；
第二电池组(HP)；
电路(1)，包括第一控制器(C1)，用于从第一电池组为所述至少一个马达(M)供电，并用于产生用于驱动所述至少一个马达(M)的马达驱动信号；
第二控制器(C2)，用于根据由作为发电机操作的一个马达(M)产生的发电机信号对第二电池组(HP)充电。


2.根据权利要求1所述的供电系统，
其中，所述第一电池组(HE)包括高能量密度、低功率电池单元；以及
其中，所述第二电池组(HP)包括低能量密度、高功率电池单元。


3.根据权利要求1或2中的一项所述的供电系统，
其中，所述第一电池组(HE)电池单元处于第一布置中；以及
其中，所述第二电池组(HP)包括处于不同于所述第一布置的第二布置中的电池单元。


4.根据权利要求1至3中的一项所述的供电系统，其中，所述第二控制器(C2)被配置为从第二电池组(HP)为所述至少一个马达(M)供电，并且产生用于驱动所述至少一个马达(M)的马达驱动信号。


5.根据权利要求1至4中的一项所述的供电系统，其中，至少一个马达(M)包括具有转子的电动马达(M)、连接至第一控制器(C1)以用于基于来自第一控制器(C1)的信号来驱动电动马达的转子的第一组绕组、以及连接至第二控制器(C2)以用于从电动马达(M)的转子产生发电机信号以对第二电池组(HP)充电的第二组绕组。


6.根据权利要求1至5中的一项所述的供电系统，其中，所述至少一个马达(M)包括连接到第一控制器(C1)的第一马达(M1)和连接到第二控制器(C2)的第二马达(M2)，所述第一控制器基于来自第一控制器(C1)的信号来驱动第一马达(M1)，所述第二控制器用于从电动马达(M)的第二马达(M2)产生发电机信号以对第二电池组(HP)充电。


7.根据权利要求1至6中的一项所述的供电系统，所述至少一个马达包括由第一电池组供电的第一马达和由第二电池组供电的第二马达。


8.根据权利要求6或7中的一项所述的供电系统，其中，第一马达(M1)和第二马达(M2)机械耦合。


9.根据权利要求1至8中的一项所述的供电系统，其中，所述系统被配置为同时：
基于第一电池组(HE)驱动至少一个马达(M，M1)，并且
从作为发电机操作的马达(M，M2)对第二电池组(HP)充电。


10.根据权利要求1至9中的一项所述的供电系统，其中，所述系统包括第三电池组，所述第三电池组是超级电容器，其中，所述系统被配置为从作为发电机操作的马达对超级电容器充电。


11.根据权利要求1至10中的一项所述的供电系统，其中，所述电路(1)被配置为以不同的驱动模式驱动至少一个马达(M)，其中，所述不同的驱动模式包括第一驱动模式，在所述第一驱动模式中，所述至少一个马达(M)由第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·德蒙特，
申请(专利权)人：H五五股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH