配备包括至少一个可再充电源和一个发电电源的混合动力电源的飞行器用能源管理系统的制作方法

本发明涉及飞行器领域，更具体地，涉及配备包括至少一个可再充电源和一个发电电源的混合动力电源的飞行器用能源管理系统。

背景技术：

1、航空工业目前面临许多变化，其中一部分变化与环境相关要求的演变有关，而另一部分变化与电动飞行器的发展有关。特别是作为一种新的交通方式的垂直起降领域(vtol)技术发展很快，因为它能提供各种相当有趣的发展前景。

2、垂直起降并非新兴领域(自1921年以来一直在发展)，但其电气化已产生了许多新的解决方案和规定。特别是，最新规定(例如，发布于2019年7月2日的sc-vtol-01特殊情况垂直起降(vtol)飞行器)要求所有与推进、飞行、电机、贯穿整个电气系统的电源的系统均具有冗余，以确保飞行的连续性(称为“持续安全飞行和着陆”)，而不仅仅要求发生缺电后进行紧急着陆。这也被称为“一次缺电安全”，即“只可容忍一次缺电”。

3、这些规定在很大程度上鼓励了冗余解决方案的发展，既包括可再充电源、发电电源，也包括电机和旋翼。

4、这种发展的结果是控制系统变得非常重要非常复杂。按照惯例，配备混合动力电源的飞行器可采用三种控制系统：

5、—飞行管理系统(称为“飞行管理系统”或fms)，其根据外部条件和飞行控制来管理飞行参数，特别是确定电机和/或旋翼所需瞬时电功率并相应地控制它们，但是可选地控制其它参数，如襟翼、稳定器、副翼等的方位。

6、—电池管理系统(称为“电池管理系统”，或bms)，旨在优化所述可再充电源中的电能管理；以及

7、—能源管理系统(称为“能源管理系统”或ems)，根据fms的要求管理提供给用电装置的电力(就传统热动力推进系统而言，可由代表“全权数字发动机控制”的fadec完成)。

8、这三个系统可以共存，但也可能出现电池管理系统和能源管理系统结合使用的情况，例如当电池管理系统或能源管理系统极其简化时。

9、为了应对冗余管理所带来的挑战，即优化用电量，已经开发了专门的控制器，将这些控制器与飞行管理系统、电池管理系统和能源管理系统相连接。一次缺电安全管理的增加使情况变得更加复杂。

10、考虑到航空工业的可靠性要求，这些问题的传统管理方法是详尽地列出每个问题的所有可能情况(能源管理、冗余/缺电管理)并为每个问题的完整再现提供管理树。例如，cn109094790号文件就是这种情况。

11、然而，随着技术的进步，这些管理树的生成和管理变得越来越复杂，进而又成为了风险源。此外，只要结构中有一个元件发生变化，这些管理树就会被淘汰，并重新从零开始。其他解决方案则寻求根据飞行阶段进行管理，如fr3084 318号文件或us2011/0178648号文件。然而，文件中的这些方法具有缺陷且几乎不适用。

12、由于这个原因，到目前为止，还没有系统能有效地管理混合动力飞行器的动力，并控制一次缺电安全问题。

技术实现思路

1、本发明旨在改善这种状况。为此，本发明提供了一种配备包括至少一个可再充电源和一个发电电源的混合动力电源的飞行器用能源管理系统。所述能源管理系统包括检测器，被设置用于一方面确定指示由所述能源管理系统控制的飞行器的功耗电路的元件状态的状态数据，另一方面确定与所述飞行器所需瞬时电功率和/或所述飞行器的可再充电源的充电状态相关的功率数据；自动装置，被设置用于接收来自所述检测器的功率数据并确定所述电源的控制状态。

2、所述自动装置包括组中的至少三种状态，其中，所述组包括：

3、*缓充状态，其中所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量，并由此获得供电；

4、*充电状态，其中所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量，并且所述瞬时电功率完全由所述至少一个发电电源提供，其中所述一个或多个发电电源产生用于为所述至少一个可再充电源充电的剩余电能；以及

5、*快充状态，其中所需瞬时电功率高于所述至少一个发电电源的容量，并且其中所述至少一个可再充电源提供达到所需瞬时电功率要求的补充电源；

6、所述能源管理系统进一步包括适配器，被设置用于接收所述状态数据并在所述状态数据指示缺电时确定备用供电配置；控制器，被设置用于接收所述自动装置的状态信息，并根据所需瞬时电功率确定对所述至少一个可再充电源和所述至少一个发电电源的供电控制；以及开关，被设置用于向由所述能源管理系统控制的所述飞行器的功耗电路的开关发出控制，以实现标称供电配置，或者在接收到所述适配器的备用供电配置的情况下，实现所述备用供电配置。

7、所述能源管理系统的特别优势在于，它允许引入功能化、简化管理。实际上，自动装置/适配器解耦允许在进行一次缺电安全管理时，管理电源和利用结构的潜在冗余。所述能源管理系统的结构的另一个优势是，它与混合动力飞行器的结构“无关”。实际上，通过将能源管理系统与实现用电量的电路配置管理解耦，所述能源管理系统能够管理飞行器任何程度的供电或机械冗余，因为它只需要修改所述适配器的设置。因此，所述能源管理系统具有很强的可扩展性，可以快速部署在多种不同结构的混合动力飞行器上。

8、根据各种实施例，本发明可以具有一个或多个以下特征:

9、—所述控制器被设置用于当所述自动装置处于缓充状态时，使用所述可再充电源供电；在转换期间，通过所述至少一个发电电源提供的功率提高至所需瞬时电功率。

10、—所述自动装置在所述缓充状态下进行预置，并且具有以下转换规则：

11、*当所需瞬时电功率高于所述至少一个发电电源的容量时，从所述缓充状态或所述充电状态转换到所述快充状态；

12、*当所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量时，从所述快充状态转换到所述缓充状态；

13、*当所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量并且一个或多个可再充电源处于低于完全充电阈值的充电状态时，从所述缓充状态转换到所述充电状态；以及

14、*当所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量并且一个或多个可再充电源处于等于完全充电阈值的充电状态时，从所述充电状态转换到所述缓充状态。

15、—所述自动装置进一步包括静置状态，其中，所述至少一个电源处于停用状态。

16、—所述自动装置进一步具有以下转换规则：

17、*当所述检测器接收到静置模式控制时，从所述缓充、充电或快充状态转换到所述静置状态；以及

18、*当所述静置模式控制处于停用状态时，从所述静置状态转换到所述缓充状态。

19、—其中所述控制器被设置用于当检测到缺电时接收所述适配器的备用供电配置，并且根据所述备用供电配置，控制由所述能源管理系统控制的所述飞行器的功耗电路的一个或多个元件的断电。

20、—所述开关被设置用于接收所述自动装置的状态，并相应地向由所述能源管理系统控制的所述飞行器的功耗电路的开关发出控制。

21、本发明还涉及一种配备包括至少一个可再充电源和一个发电电源的混合动力电源的飞行器用能源管理方法，其特征在于，所述方法包括下列操作：

22、a)一方面确定指示由所述能源管理方法控制的飞行器的功耗电路的元件状态的状态数据，另一方面确定与所述飞行器所需瞬时电功率和/或所述飞行器的可再充电源的充电状态相关的功率数据；

23、b)将操作a)的功率数据传输到自动装置，其中所述自动装置被设置用于确定所述电源的控制状态，所述自动装置包括组中的至少三种状态，其中，所述组包括：

24、*缓充状态，其中所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量，并由此获得供电；

25、*充电状态，其中所需瞬时电功率低于所述至少一个发电电源的容量，并且所述瞬时电功率完全由所述至少一个发电电源提供，其中所述一个或多个发电电源产生用于为所述至少一个可再充电源充电的剩余电能；以及

26、*快充状态，其中所需瞬时电功率高于所述至少一个发电电源的容量，并且其中所述至少一个可再充电源提供达到所需瞬时电功率要求的补充电源；

27、c)根据所需瞬时电功率和操作b)中确定的所述自动装置的状态，确定对所述至少一个可再充电源和所述至少一个发电电源的供电控制；

28、d)通过所述状态数据检测缺电发生情况并确定备用供电配置；以及

29、e)向由所述能源管理系统控制的所述飞行器的功耗电路的开关发出控制，以实现标称供电配置，或者在操作d)中确定备用供电配置的情况下，实现所述备用供电配置。

30、本发明还涉及一种计算机程序，包括当计算机执行所述计算机程序时实现本发明的设备或执行本发明的方法的指令，以及记录所述计算机程序的数据存储介质。