用于电存储系统的飞行中燃料补给装置和配备有这种装置的飞行器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括机载电存储系统的电推进式飞行器的飞行中燃料补给装置、一种配备有这种装置的飞行器、以及一种用于给电推进式飞行器的电池再充电的方法。该装置提供了充电飞行器、可能要被再充电的飞行器以及适当的连接装置。
【背景技术】
[0002]自锂基电池在市场上推出，已越来越多地出现使用以电化学方式储存在电池中的电能操作的飞机或直升机的展示机。
[0003]显然，所涉及的电动马达的功率是非常大的，因此需要非常大的机载电能的输入。
[0004]问题是，在短期内甚至中期内，电池技术均不能使电动飞行器达到与其使用天然气或煤油的对应物相近的耐久性水平。
[0005]为了增大这种飞行器的活动半径，美国公司Flight of the Century提出了生产以电推进的母船型飞行器，该母船型飞行器连续飞行并且能够容置对与母船配套并给母船供以动力的电池进行支持的无人机形式的飞行装置。
[0006]一旦电量释放，无人机即与母船分离并飞向再充电站点，同时另一个无人机代替该无人机以使飞行继续。
[0007]由该公司所设想的另一个解决方案为提出一种设置有可被分开以及抛弃的多个零件形式的电池组的飞行器，这种飞行器通过逐步地减少飞行器的重量来增大支承航空器的活动半径。
[0008]其他研究集中在基于激光或微波的远程能量传输技术。
[0009]飞行中燃料补给在以热推进的飞行器的领域中是已知的:一个飞行器将用作燃料补给器，并且另一个飞行器将被补给燃料。燃料补给器通常为具有可供遇到该燃料补给器的飞行器使用的最大量的燃料的大容量飞行器。该燃料补给器在其后方拖曳有飞行中燃料补给装置，该飞行中燃料补给装置可采取下述两种不同形式:或者为将通过充电飞行器控制的刚性套管，或者为挠性管的端部处的篮状件，其中，待补给燃料的飞行器将经由燃料补给套管被补给燃料。该篮状件形式的飞行中燃料补给装置为法国空军保留的系统。
【发明内容】
[0010]本发明针对确定的任务类型设想了经由飞行中再充电过程来增大电推进式航空器的电力储备。该操作在同一飞行中可重复进行多次。
[0011]本发明特别地在不增大机载电池的重量以及在不产生用于抛弃或系泊额外的运载器的复杂结构的情况下使得可能延长飞行器的任务时间。
[0012]为此，本发明提出了一种用于给电推进式飞行器中的机载电池再充电的系统，其特征在于，该系统包括充电飞行器、用于将充电飞行器临时电连接至电推进式飞行器的装置、以及电推进式飞行器中的荷电调节装置。
[0013]有利地，充电飞行器和临时连接装置除了供应和传输电池再充电电流之外还适于给电推进式飞行器的发动机或多个发动机供应并传输电源电流。
[0014]机载电池优选地包括快速充电电池，所述快速充电电池为由再充电系统进行再充电的对象。
[0015]临时连接装置优选地被设计成抵抗湍流，同时适于在紧急情况下以及在燃料补给结束时安全地断开。
[0016]临时连接装置有利地包括两个互补的插入式连接器并且包括用于连接所述两个插入式连接器的电磁装置，其中，一个插入式连接器由充电飞行器的挠性缆线或套管所支承，另一个插入式连接器由电推进式飞行器的接合装置所支承。
[0017]荷电调节装置有利地包括用于使机载电池的电池组和电池单元上的荷电平衡的电路。
[0018]根据第一实施方式，充电飞行器配备有适于给电推进式飞行器的推进电池再充电的电能产生系统。
[0019]根据有利实施方式，荷电调节装置为用于控制电池的如下装置:所述装置在充电期间监控电池单元的电流、电压和温度，适于在电池单元过电压、过度充电的情况下或者在温度过高的情况下决定与充电器断开或者警告飞行员这样做，并且适于与燃料补给飞行器的充电器连通以便自身控制电池充电电流。
[0020]电能产生系统可以包括联接至发电机的热力发动机和/或燃料电池。
[0021]根据替代性或补充实施方式，电能产生系统包括电池或具有多个源的混合系统。
[0022]根据特定实施方式，充电飞行器为无人机。
[0023]电推进式飞行器还可以包括例如作为备用系统的用于通过煤油或氢产生电能的机载系统。
[0024]根据特定的有利实施方式，充电飞行器、用于将充电飞行器连接至电推进式飞行器的临时电连接装置、以及电推进式飞行器中的荷电调节装置适于同时给所有的机载电池组再充电。
[0025]根据替代性或补充实施方式，充电飞行器本身为电推进的。
[0026]本发明还涉及一种用于借助于根据前述权利要求中的任一项所述的系统给电推进式飞行器的电池再充电的方法，其中:
[0027]-电推进式飞行器或其飞行员检测其电池的低荷电状态并联系最近的充电飞行器;
[0028]-电推进式飞行器或其飞行员确保对燃料补给区域中的改道地形进行充分了解并对到达燃料补给区域中的改道地形的飞行时间进行计算，并且还检查燃料补给时剩余的电力储备；
[0029]-电推进式飞行器接近充电飞行器，该充电飞行器向电推进式飞行器释放电缆，充电飞行器配备有与电推进式飞行器的装置兼容的临时电连接装置；
[0030]-在电推进式飞行器与充电飞行器之间建立了电连接；
[0031]-电推进式飞行器激活其机载电池的再充电过程；
[0032]-在电池的再充电结束时，电推进式飞行器命令断开及释放电连接装置。
【附图说明】
[0033]通过参照附图来阅读本发明的非限制的示例性实施方式的以下描述，本发明的其他特征及优点将变得明显，附图如下:
[0034]图1中描绘了通过充电飞行器给电推进式飞行器的电池再充电的步骤的示意图；
[0035]图2中描绘了本发明的上下文中的临时连接装置的第一示例性实施方式的截面图；
[0036]图3中描绘了图2的装置的立体图；
[0037]图4中描绘了临时连接装置的第二示例的正视图。
【具体实施方式】
[0038]本发明提出了一种用于给在飞行中可被再充电的电推进式飞行器10中的机载电池6再充电的系统。
[0039]图1中示意性地描绘的该系统包括充电飞行器1、用于将充电飞行器临时电连接至在飞行中可被再充电的电推进式飞行器的装置2、3a、3b、4、以及电推进式飞行器中的荷电调节装置5。
[0040]临时电连接装置根据示例包括由充电飞行器一一在此为反推力式飞行器一一拖曳的挠性电缆缆线2、该缆线的端部处的第一连接器元件3a、设置在电池待再充电的飞行器10的套管4的端部处的第二连接器元件3b。
[0041]电缆可以是沿着充电飞行器的逆风方向放置的挠性缆线，并且电缆如在用煤油进行燃料补给的现有技术中一样可以包括使电缆稳固的篮状件，该篮状件形成用于第二连接器元件3b的导向锥体，该第二连接器元件3b设置在其电池待再充电的电推进式飞行器10的套管4的端部处。
[0042]电缆还可以用由充电飞行器中的操作器控制的套管来代替。
[0043]临时连接装置包括在图2和图3中进行更具体地详细描述的两个互补的插入式连接器3a、3b。
[0044]如图2中所示，临时电连接装置被设计成承受湍流，同时适于在紧急情况下且在燃料补给结束时安全地断开。
[0045]为此，互补的插入式连接器3a、3b在此包括用于联接两个插入式连接器的电磁装置，该电磁装置包括通过金属丝351连接至飞行器中的控制装置的电磁体35。
[0046]根据示例，互补的插入式连接器包括自定心的锥形联接轮廓36、37和端部连接的同轴环形触头31a、31b、31c。
[0047]在充电飞行器侧上，触头通过电导体311a、311b、311c连接至充电装置。
[0048]在待再充电的飞行器侧上，触头通过导体312a、312b、312c连接至荷电平衡装置5并且在可能的情况下连接至飞行器的发动机或多个发动机的电源电路。
[0049]在此，触头31a可以是共同地向电池再充电且向发动机或多个发动机供应电力的群集触头，触头31b为电池充电触头，并且触头31c为在充电期间向飞行器的电动发动机供应电力的触头。
[0050]还可以考虑四个触头，两个触头用于电池的再充电，两个触头用于在再充电期间向发动机供应电力。
[0051]连接必须对湍流具有稳固性、确保安全锁定和燃料补给之后的安全解锁、并且允许在再充电期间的紧急情况下快速地断开联接。在此，这通过电磁联接装置变得可能。
[0052]将触头支承件中的一个触头支承件安装在由弹簧38悬挂的板上在此确保了触头彼此支承。
[0053]电推进式飞行器的再充电插入式连接器3b在此设置在臂4上，但是也可以设置在飞行器的机头上。
[0054]图3描绘了具有锥形联接部36的位于缆线侧的插入式连接器3a和具有锥形联接部37的位于电推进式飞行器侧的插入式连接器3b，锥形联接部36、37面向彼此。
[0055]为了同时给所有机载电池组再充电，用于使电池组和电池单元上的荷电平衡的电路5为电推进式飞行器中的机载电路。
[0056]图4示出了适于补给燃料的替代性插入式连接器100，该插入式连接器从周缘至中心同心地包括磁性环形装置101、正环形触头102 (可以设想具有250V电压)、环形绝缘衬底103、环形接地轨104、环形绝缘衬底105、以及燃料补给器与电池充电管理系统之间的中央数据传输触头。
[0057]充电飞行器和临时连接装置除了给电推进式飞行器的机载电池6供应并传输再充电电流之外，还适于给电推进式飞行器的发动机或多个发动机7供应并传输电源电流。如上所见，这可以通过一个或更多个额外的触头来完成。
[0058]荷电调节装置5包括用于使机载电池的电池组和电池单元61上的荷电平衡的电路。尽管这增大了可再充电的电推进式飞行器中的机载重量，但这使得有可能简化临时连接的布线。
[0059]荷电调节装置例如为BMS(电池管理系统)型的，其为用于控制电池的可以设想电池荷电调节装置中的更多功能性的装置。
[0060]通常，BMS为在充电期间监控电池单元的电流、电压和温度