使用超电容器阵列的蓄电池制造技术

本发明专利技术公开了一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池。蓄电池包括用于存储电能的超电容器，所述电能稍后将用于对飞行器供电。所存储的电能还可以用作紧急备用功率的来源。利用功率配送控制器来控制电能的配送。可以利用飞行器上的电源对蓄电池充电，或者可以利用外部电源对蓄电池预充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及飞行器设备的操作，具体涉及用于向飞行器设备提供电功率的使用超电容器的蓄电池。
技术介绍
包括例如制动器、转向系统以及起落架致动器等的许多飞行器设备，在典型飞行期间操作受限，但是在操作时具有高功率需求。这些设备在飞行期间消耗的总能量相对较低，但是功耗较高。经常使用液压系统来操作这种瞬时负载飞行器设备。液压系统能够遍及飞行器将大量功率配送给简单的设备，这些简单的设备能够容易地将液压カ转换成机械力。具有类似功率和カ输出的已知等效电子设备通常更沉重、体积更庞大并且更复杂，而且常常需要 齿轮系统来产生所需的力。可以用电系统代替液压系统来操作瞬时负载飞行器设备。电系统可以比等效的液压系统更小并且更轻。然而，这种电系统必须在相对高的电压下工作。这导致了其他问题，如，电击危险以及电弧放电风险的提高。包括上位锁和致动器在内的起落架设备属于高功率设备的类别，间歇性地需要这些起落架设备，但是当在飞行器飞行中平均下来时这些起落架设备具有较低的能量消耗(即，这些起落架设备是瞬时负载设备)。由于安全性和性能问题，起落架必须在短时间内收回和伸出。液压蓄电池已被用在飞行器上以提供紧急电カ、降低峰值系统负载以及隔离液压设备直接与系统中的其他组件相互作用。这些蓄电池被放置在靠近工作设备的位置，以使线路损耗最小化、提供对负载需求的快速响应以及降低蓄电池与设备之间线路断开的可能性。已知液压蓄电池需要经常维护，这主要是由于通常使用气体充电作为设备中的能量存储机制。经常在飞行器上使用电池来存储能量。然而电池可能包含危险化学物质并且可能受温度变化的破坏。用于在飞行器上存储能量的电池的重量可能重得不宜于使用。本专利技术解决上述问题中的至少ー个。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池，所述蓄电池包括超电容器，用于存储电能；输入连接器，配置为将超电容器耦合至电源；输出连接器，配置为将超电容器耦合至飞行器设备；以及功率配送控制器，操作性连接至超电容器，所述功率配送控制器用于允许电能通过输入连接流入超电容器。在一个实施例中，蓄电池包括至少ー个附加超电容器，用于存储电能，所述至少ー个附加超电容器与所述超电容器串联布置，以提高蓄电池的电压。在另ー实施例中，蓄电池包括至少ー个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器并联布置，以提高蓄电池的功率输出。还提供了一种向飞行器提供功率的方法，所述方法包括提供在此限定的蓄电池；将蓄电池耦合至电源；将来自电源的功率引导至蓄电池，以存储在蓄电池的超电容器中；选择性地将蓄电池耦合至飞行器设备；以及将来自蓄电池的功率弓丨导至飞行器设备以向飞行器设备提供电能。附图说明以下参考附图给出了本专利技术的详细描述，其中图I示出了本文描述的蓄电池的一个实施例的框图，其中充电控制继电器被示为处于断开位置；图2示出了蓄电池的一个实施例，其中充电控制继电器被示为处于闭合位置；图3示出了蓄电池的另一实施例，其中超电容器排列成串并联阵列；图4示出了蓄电池的另一实施例，所述蓄电池操作性连接到两个飞行器设备；图5是向飞行器设备提供电能的方法的流程图；图6示出了蓄电池的另一实施例，其中蓄电池具有有源电流限制电路；以及图7示出了蓄电池的另一实施例，所述蓄电池连接到隔离的飞行器设备。具体实施例方式本文描述了一种飞行器蓄电池，所述飞行器蓄电池能够向飞行器提供紧急备用电力，并且提供电负载调平，以减小飞行器电系统的电需求。蓄电池提供了分立电源，所述分立电源可以与飞行器的主电源隔离。因此，从飞行器主电源的电功率的损耗不会有损于飞行器的蓄电池中的功率。蓄电池可操作用于从电源接收电功率、存储功率并稍后在需要时将功率配送给飞行器设备。飞行器设备可以例如完全由蓄电池中存储的能量来供电。电源可以位于飞行器上，或者可以在地面上并且在飞行器外部，以在飞行器起飞前对飞行器的蓄电池充电。蓄电池包括用于存储电能以供飞行器设备稍后使用的装置。蓄电池还包括用于提供电能以供存储并将电能配送给飞行器设备的装置。蓄电池还包括用于对所存储的电能向飞行器设备的配送加以控制的装置。参考图1，公开了一种蓄电池106，用于选择性地操作飞行器设备102。换言之，可以由蓄电池106来间歇地或在需要时操作飞行器设备102。在示例实施例中，飞行器设备102是至少部分地可以用电能来工作的电或机电负载设备。例如，飞行器设备102可以是起落架设备、上位锁、起落架的致动器、制动系统、转向系统等等。蓄电池106位于电路150上。例如，电路150可以作为飞行器电路的一部分。如图I所示，飞行器设备102连接至电路150。飞行器设备102还可以与电路150断开，此时飞行器设备102不会通过电路接收电能。飞行器功率配送控制器126以及飞行器电源104也可以连接至电路150。本领域技术人员已知的其他电子组件也可以连接至电路150。尽管本文参考单个超电容器114描述了本专利技术，然而应理解，优选实施例使用超电容器阵列133，如以下示出和描述的。在一个实施例中，如图I所示，输入连接110被配置为将超电容器114耦合至电源104。电源104可以包括例如飞行器电源104。输入连接110可以包括充电控制继电器110 (如图所示)。飞行器电源104可以通过电路150连接至飞行器设备102、超电容器114和超电容器充电电路112中的每一个。如以下进一步说明的，飞行器功率配送控制器126可以通过电路150连接至超电容器充电电路112和充电控制继电器110。蓄电池106(图I中虚线所示)包括用于存储电能的超电容器114(或超电容器阵列113)。超电容器阵列113包括各个独立的超电容器114。输出连接器129被配置为将超电容器耦合至飞行器设备102。在图中所示的实施例中，如以下更详细描述的，输出连接器129是继电器129。稍后可以将超电容器114中存储的电能沿着电路150通过继电器129引导至飞行器设备102，以对飞行器设备102供电。可以通过将多个超电容器114串联以形成超电容器阵列133，来提高蓄电池106的工作电压。例如，典型的飞行器电系统工作在28V(dc)下。由于商业可用的超电容器114仅能够具有2至3V(dc)的电势，所以需要串联12个电容器来达到飞行器电系统工作电压。然而这可能提高超电容器阵列133的电阻，从而降低最大功率输出。可以通过将超电容器 114并联来提高功率输出以及附加能量存储能力。可以基于正在操作的飞行器设备102的负载特性来确定并联行数以及每个独立的超电容器114的电容。这些特性可以包括例如功率需求、工作电压范围或使用持续时间。技术中已知，电容器是可以存储电荷的电子器件。所存储的以库伦为单位的电荷Q与以法拉为单位的电容C以及电容器两端以伏特为单位的电压V之间的关系由等式Q=CV来表示。本文提到的超级电容器或超电容器是电容器阵列，所述电容器阵列具有足够的能量存储以及功率传递能力来操作机电飞行器组件和/或至少部分电子飞行器组件，包括但不限于用于推进系统、飞行控制系统、起落架系统和制动系统的组件。如技术中已知的，超电容器可以使用不同的材料、几何结构以及制造技术，如，多孔碳电双层电容器。多孔碳电双层电容器包括活性炭粉，所述活性炭粉形成了多孔碳结构以经由电解质系统(典型地，乙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.15 CA 2,688,671;2009.12.15 US 12/638,4851.一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池，所述蓄电池包括 超电容器，用于存储电能； 输入连接器，配置为将超电容器耦合至电源； 输出连接器，配置为将超电容器耦合至飞行器设备；以及 功率配送控制器，操作性连接至超电容器，所述功率配送控制器用于允许电能通过输入连接流入超电容器。2.根据权利要求I所述的蓄电池，还包括至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器串联布置，以提高蓄电池的电压。3.根据权利要求I所述的蓄电池，还包括至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器并联布置，以提高蓄电池的功率输出。4.根据权利要求I所述的蓄电池，其中，飞行器设备是至少部分地用电能可操作的电负载设备或机电负载设备。5.根据权利要求I所述的蓄电池，其中，飞行器设备是从由起落架设备、上位锁、起落架致动器、转向系统和制动系统组成的组中选择的。6.根据权利要求I所述的蓄电池，还包括至少一个第二飞行器设备，所述至少一个第二飞行器设备连接至超电容器，所述超电容器向所述至少一个第二飞行器设备提供所存储的电能以对飞行器设备供电。7.根据权利要求I所述的蓄电池，其中，电源是飞行器供电装置。8.根据权利要求I所述的蓄电池，其中，电源是外部电...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·布鲁克菲尔德，
申请(专利权)人：梅西埃道蒂公司，
类型：发明
国别省市：