电力推进系统的制作方法

本公开涉及一种电力推进系统，诸如用于电动飞行器的推力器。

背景技术：

1、我们正处于从基于化学燃烧的载具推进系统(例如，汽车中使用的内燃发动机(ice)；飞机中使用的喷气式发动机)到电池供电的电力系统的多年转折点的开始。

2、一个世纪以来，一直将一种总体工程范式应用于常规的化学燃烧系统：将燃料或动力源与牵引系统(即，引起载具的推进的系统)物理地分离，并且它们各自被设计、建造和安装为单独的系统。

3、·因此，汽车的汽油箱和汽车的ice各自被设计、建造和安装为完全分离的系统。

4、·飞机的燃料箱和飞机的喷气式涡轮各自被设计、建造和安装为完全分离的系统。

5、·船的柴油箱和船的柴油ice各自被设计、建造和安装为完全分离的系统。

6、另外，近年来，这种工程范式已经扩展并且也应用于电池供电的电动车辆(ev)：汽车的电池组和汽车的电动马达各自被设计、建造和安装为完全分离的系统。在所有情况下，一些物理互连件将燃料源或动力源接合到牵引系统，例如，在ice和喷气式涡轮的情况下连接到ice或喷气式涡轮的燃料管线；在ev的情况下将电池组连接到电动马达的高压传输母线。

7、在设计、建造和安装阶段这样将燃料或动力源与实际牵引系统分离具有工程意义：在设计阶段，需要不同的工程技能。在建造阶段，建造燃料箱的性质基本上不同于建造ice或喷气式涡轮所涉及的复杂工程挑战。对于ev，电池组的建造过程与逆变器或马达的建造过程几乎没有共同之处。在安装阶段，因为燃料或动力源系统与牵引系统物理上不同且分离，所以在安装过程中没有依赖性或关联。

8、这还具有工程安全意义；汽车的汽油箱位于汽车的与发动机相反的端部处；飞机的喷气燃料箱位于机翼中，从而在起飞时减小机翼应力并且将喷气燃料箱与驾驶舱和任何乘客区隔开。在ev汽车中，电池通常置于底盘中，以降低重心、提高操控性，并且还因为可以使用结构板来保护乘客舱使其免受电池组影响。

技术实现思路

1、在权利要求中阐述了本发明的各方面。

2、一种电动载具推进系统包括形成为单个集成单元的电动马达和电池组。所述推进系统是独立的集成式电力推进系统。所述推进系统打破了所述电动马达和所述电池组必须被设计、建造和安装成为单独系统的长久工程范式。

3、可以概况为：

4、一种电力推进系统，其包括组合成单个单元的电源和牵引系统，所述单个单元被配置成用于安装到载具中。所述电源可以包括电池，并且所述牵引系统可以包括电动马达。在附录1中列出了其他特征。

5、术语“载具”包括飞行器、飞行载具、空中出租车、无人机、陆地载具(汽车、货车、大客车、卡车、载重汽车、自卸车、拖拉机、挖掘机、开凿机、土方工程机器等)、船以及潜水器。它还包括高性能载具。术语“牵引系统”是指为载具提供推进力的系统。

6、本发明的实现方式例示了向模块化和部件重用的转变。例如，在arrival ev系统中(参见pct/gb2021/051519，其内容以引用方式并入)，使用模块化来实现“一次设计，随处使用”方法，其中在广泛范围的不同载具类型中使用。因此，在示例ev系统中，存在模块化马达单元；这些马达被设计一次但在广泛范围的不同载具中使用(例如，相同的马达被用在汽车和货车中；在大客车中，相同的马达是成对的并且每个马达驱动后轮中的每一者的双输入齿轮箱)。示例ev系统包括电池模块：需要任何数量的“一次设计，随处使用”以给出需要的范围。

7、本发明的实现方式以打破将电池保持为与它们所供电的马达分开的系统的载具设计范式的方式应用模块化“一次设计，随处使用”工程方法；相反，在示例系统中，电动马达和电池组被设计、建造和安装成为单个集成式模块化单元。

8、在载具是飞行器、飞行载具、空中出租车、无人机或船的情况下，牵引系统可以是“推力器”系统：推力器系统通过使质量在一个方向上移动或加速来产生推进；在飞行器等的情况下，推力器系统将典型地包括一个或多个螺旋桨。

9、在载具是汽车、大客车或其他陆地载具的情况下，牵引系统将包括移动载具的车轮或履带的一个或多个牵引马达和驱动轴。

技术特征：

1.一种电力推进系统，其包括组合成单个单元的电源和牵引系统，所述单个单元被配置用于安装到载具中。

2.如权利要求1所述的推进系统，所述推进系统是自供电的，因为所述推进系统在所述单个单元中包括存储电能和将所述电能转换成推进力所需的所有子系统。

3.如权利要求1或2所述的推进系统，所述推进系统是自供电的，因为所述推进系统在所述单个单元中包括存储电能和在不需要来自所述单元外部的任何来源的电力的情况下将所述电能转换成推进力所需的所有子系统。

4.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统是自供电的，因为所述推进系统在所述单个单元中包括电池组、由所述电池组供电的电动马达以及由所述电动马达驱动的螺旋桨。

5.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统是自供电的，因为所述推进系统在所述单个单元中包括电池组、由所述电池组供电的电动马达以及由所述电动马达驱动的车轮或履带驱动轴。

6.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述单个单元是模块化的并且配置成作为完整单元而安装到载具和从所述载具移除。

7.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述单个单元是模块化的并且配置成使得多个这种单个单元能够安装在所述载具中。

8.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述单个单元是模块化的并且配置成使得能够安装多个这种单个单元以形成分布式电力推进(dep)系统。

9.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述单个单元是模块化的并且配置成使得能够扩展数量的这种单个单元能够形成分布式电力推进(dep)系统，其中这种单元的数量取决于所述载具的尺寸、和/或重量、和/或要求的牵引力、和/或要求的升降能力。

10.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中单元的壁由高度耐火材料组成。

11.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中单元的壁由牺牲材料组成，所述牺牲材料被设计成在所述单元中过热的情况下牺牲以增加所述单元的对流冷却。

12.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统是独立的，因为所述推进系统不需要来自所述单元外部的任何电源的电力。

13.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成自主地操作并且在所述推进系统变得不安全或出现故障的情况下向所述载具或所述载具中的主控制单元报警。

14.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成监测其自身的状态并向中心控制部和/或载具报告其自身的状态。

15.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成只有在出现严重错误的情况下才自动关机。

16.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统包括bms(电池管理系统)，所述bms配置成监测各个电池电芯或电池组或电池软包的状态(例如，电压、电量、温度)。

17.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成用于与以下项中的一者或多者进行双向通信：所述载具；主控制单元；其他推进系统。

18.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成具有认证或安全特征和过程以实现与以下项中的一者或多者的安全通信：所述载具；主控制单元；其他推进系统。

19.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成向所述载具报告性能数据。

20.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成与所述载具中的其他自供电推进系统自主协商。

21.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成自主地进行自初始化。

22.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成自主地确定其在所述载具中的物理位置。

23.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统配置成只有在所述推进系统完全安装在所述载具中时才自行电装备。

24.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述电源包括电池。

25.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述电池是能够再充电电池，诸如锂离子电池。

26.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述电池是固态电池。

27.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述电源是燃料电芯，诸如氢燃料电芯。

28.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述牵引系统包括电动马达。

29.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中在所述载具是飞行器、飞行载具、空中出租车、无人机或船的情况下，所述牵引系统是推力器系统。

30.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中在所述载具是汽车、大客车或其他陆地载具的情况下，所述牵引系统包括移动所述载具的车轮或履带的一个或多个牵引马达。

31.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述推力器系统包括一个或多个螺旋桨。

32.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述推力器系统被包含在空气管道中。

33.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述管道是管状形状或圆柱形形状。

34.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述单元包括电力部件，诸如针对所述管道提供结构完整性的逆变器、所述bms以及低压电池模块中的一者或多者。

35.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述电力部件通过成为所述管道的一部分或位于所述管道中来进行对流冷却。

36.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述载具是以下项中的任一者：飞行器、飞行载具、空中出租车、无人机、陆地载具、汽车、货车、大客车、卡车、载重汽车、自卸车、拖拉机、挖掘机、开凿机、土方工程机器、船以及潜水器。

37.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述载具是具有配置成形成dep的多个推进系统的飞行器。

38.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述载具是飞行器，并且通过关闭或部分关闭所述推进系统上方的盖来维持所述推进系统上方的边界层。

39.如前述任一项权利要求所述的推进系统，其中所述载具是飞行器，并且通过启动所述推进系统来维持所述推进系统上方的边界层。

40.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统被专门设计并配置成用于机器人操控、安装和组装。

41.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统包括被专门设计成用于机器人操控、安装和组装的部分。

42.如前述任一项权利要求所述的推进系统，所述推进系统由挤出部分和部件组成以允许更容易的机器操控。

43.一种载具，其包括如前述任一项权利要求所述的电力推进系统。

技术总结
一种电动载具推进系统，包括形成为单个集成单元的电动马达和电池组。所述推进系统是独立的集成式电力推进系统。所述推进系统打破了所述电动马达和所述电池组必须被设计、建造和安装成单独系统的长久工程范式。

技术研发人员：兹沃尼米尔·苏西克,马克西姆·帕维莱因
受保护的技术使用者：天桥英国有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10