專利名稱：飛行器電力管理的制作方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及電力管理。更具體地，本發(fā)明涉及運載工具(vehicle)的電カ
管理系統(tǒng)。
背景技術：
按照越南戰(zhàn)爭現在被看成是直升機戰(zhàn)爭的方式，當前在伊拉克和阿富汗的沖突可被視為對無人駕駛飛機的應用。無人機可促進遠程情報搜集，減輕對歩兵在只有很少或沒有關于敵方勢カ的位置和力量的信息的情況下“盲目地”進入敵方區(qū)域的需要。無人機可提供緊密的戰(zhàn)斗支援，諸如識別和清除所關心的目標、減輕使士兵和/或飛行員暴露于潛在的小型武器火力、迫擊炮、火箭榴弾、路邊炸彈、防空武器、導彈及其他危險的需要。對于飛行器而言，通常存在提高性能的長期需要。之前的電カ管理改進包括在美國專利No. 5，315，819 (具有多種操作模式的系統(tǒng))和美國專利No. 4，185，460 (控制對渦輪引擎的燃料供應的系統(tǒng))中所公開的那些。然而，包括無人駕駛飛機在內的常規(guī)運載工具和飛行器的操作能力可能仍然有限。

發(fā)明內容
所公開的系統(tǒng)和方法可提高運載工具的性能。所述運載工具可以包括提供對節(jié)流閥請求的迅速運載工具響應的電カ管理系統(tǒng)。在飛行器的情況下，電カ管理系統(tǒng)可以采用互連發(fā)電設備、推進器驅動單元(PDU)、電池、航空電子設備以及輔助負載的電カ總線?？刂破骺梢灾笇霭l(fā)電設備、所述推進器驅動單元、航空電子設備以及輔助負載的操作，并且可以接收來自所述電池和電カ總線的反饋。在慢速節(jié)流閥模式下，所述控制器可以指導所述發(fā)電設備向所述推進器驅動單元及其他負載供應電力，并且將電池大約保持為涓流充電或放電。響應于小的所請求的推進器驅動單元速度變化，所述推進器驅動單元可以隨著由所述發(fā)電設備產生的電カ緩慢增加或減少而跟蹤所述發(fā)電設備的輸出。在快速節(jié)流閥模式下，諸如依據所請求的推進器驅動單元速度的突發(fā)的并且大的變化，所述控制器可以指導所述推進器驅動單元通過從所述電池提取超過由所述發(fā)電設備產生的電カ的附加電力來快速提高速度。隨后，所述控制器可以指導所述發(fā)電設備產生與所請求的推進器驅動單元速度和由任何輔助負載提取的電カ相當的新的電力水平，并且對所述電池進行再充電。在一個實施例中，可以提供ー種用于運載工具的電カ管理系統(tǒng)。所述電カ管理系統(tǒng)可以包括被配置為產生電カ并且向電力總線供應電壓的發(fā)電設備和與所述電カ總線互連的電池。所述電池可以被配置為從由所述發(fā)電設備產生的電カ充電并且該電カ從所述發(fā)電設備經所述電カ總線被供應給所述電池。所述系統(tǒng)可以包括與所述電カ總線互連的推進器驅動單元。所述推進器驅動單元可以被配置為經所述電カ總線從所述發(fā)電設備提取電カ以引起所述運載工具的移動?？刂破骺梢员慌渲脼樵诙鄠€區(qū)別操作模式下指導所述電カ管理系統(tǒng)。每個區(qū)別操作模式可以不同的方式控制所述推進器驅動單元。第一區(qū)別操作模式可以是慢速節(jié)流閥模式，并且第二區(qū)別操作模式可以是快速節(jié)流閥模式。在所述慢速節(jié)流閥模式下，電カ流可以起自所述發(fā)電設備并且進入所述推進器驅動單元和所述電池。在所述快速節(jié)流閥模式下，電カ流可以從所述電池和所述發(fā)電設備進入所述推進器驅動單元。在所述快速節(jié)流閥模式下，所請求的、推進器驅動單元速度的提高初始地大體上全部由所述電池來供應電力。因此，在所述快速節(jié)流閥模式下，所述推進器驅動單元速度不受由所述發(fā)電設備產生的電カ的當前水平限制。
在另ー實施例中，可以提供ー種用于運載工具的電カ管理系統(tǒng)。所述電カ管理系統(tǒng)可以包括被配置為產生電カ并且向電力總線供應電壓的發(fā)電設備和經所述電カ總線與所述發(fā)電設備互連的電池。所述電池可以被配置為根據與所述電カ總線關聯的總線電壓的水平而或者向所述電カ總線釋放電流或者從所述電カ總線提取電流以對其自身充電。所述系統(tǒng)可以包括經所述電カ總線與所述發(fā)電設備和所述電池兩者互連的推進器驅動單元。所述推進器驅動單元可以被配置為經所述電カ總線從所述發(fā)電設備和電池提取電カ。控制器可以被配置為在多個區(qū)別操作模式下指導所述電カ管理系統(tǒng)。每個區(qū)別操作模式可以不同的方式控制所述推進器驅動單元。第一區(qū)別操作模式可以是慢速控制模式并且第二區(qū)別操作模式可以是快速控制模式。在所述慢速控制模式下，所述控制器可以通過指導所述推進器驅動單元大約僅使用經所述電カ總線從所述發(fā)電設備向所述推進器驅動單元提供的電力量來指導所述推進器驅動單元的速度的變化跟蹤由所述發(fā)電設備產生的電カ的變化。在所述快速控制模式下，所述控制器可以指導所述推進器驅動單元通過從所述電池提取達到所請求的速度所必要的并且超過由所述發(fā)電設備經所述電カ總線向所述推進器驅動單元提供的電カ的附加電力來快速響應對所述推進器驅動單元所請求的速度提高。因此，所述推進器驅動單元的速度不受由所述發(fā)電設備產生的電カ的水平限制。在另ー實施例中，可以提供一種電カ管理的方法。所述方法可以包括從位于運載工具上的發(fā)電設備產生電力。所述發(fā)電設備可與總線互連。所述方法可以包括在慢速節(jié)流閥操作模式下從由所述發(fā)電設備置于所述總線上的電壓為所述運載工具的推進器驅動單元供應電力。所述推進器驅動單元可以在所述慢速節(jié)流閥模式下使用來自所述發(fā)電設備的電カ來驅動推進器。所述方法可以包括切換至快速節(jié)流閥操作模式，在所述快速節(jié)流閥操作模式下所述推進器驅動單元立即從所述電池提取將推進器速度提高所請求的量所必要的并且超過由所述發(fā)電設備經所述總線向所述推進器驅動單元提供的電カ的附加電カ。本領域的技術人員從下面對優(yōu)選實施例的說明中將更加明了本發(fā)明的優(yōu)點，所述優(yōu)選實施例已通過示意的方式被示出和描述。如將意識到的那樣，所述系統(tǒng)和方法能夠適用于其他的以及不同的實施例，并且它們的細節(jié)能夠在各個方面被修改。據此，附圖和說明應被視為在本質上是示意性的而非限制性的。


圖I示出了示例性的電カ管理系統(tǒng)。圖2示出了示例性的電カ總線。
圖3示出了對電カ管理系統(tǒng)的示例性控制。圖4示出了用于切換電カ管理系統(tǒng)的控制模式的示例性方法。圖5示出了示例性的電カ管理系統(tǒng)架構。圖6示出了示例性的推進器驅動單元示意圖。圖7示出了示例性的PDU命令曲線。圖8示出了示例性的電流調節(jié)器。圖9和圖10示出了與PDU控制關聯的示例性電壓帶。
圖11示出了示例性的慢速和快速節(jié)流閥模式。圖12示出了示例性的瞬態(tài)行為。圖13示出了示例性的不同(differential)節(jié)流閥控制。圖14示出了示例性的命令限定増益。圖15示出了示例性的總線電壓調節(jié)；以及。圖16示出了示例性的電流電壓調節(jié)。
具體實施例方式一種系統(tǒng)和方法可提供提高運載工具性能的電カ管理系統(tǒng)。該電カ管理系統(tǒng)可提高運載工具對明顯的節(jié)流閥増大的響應時間。運載工具可以包括經電カ總線互連的發(fā)電設備、電池以及ー個或多個推進器驅動單元(PDU)?？刂破骺梢栽诙喾N控制模式下指導發(fā)電設備和推進器驅動單元的操作。在慢速節(jié)流閥操作模式下，推進器驅動單元可主要或全部從發(fā)電設備提取電力。在快速操作模式下，推進器驅動單元可從電池迅速提取超過當前由發(fā)電設備經電カ總線向推進器驅動單元提供的電カ的電カ。電カ管理系統(tǒng)可包括被配置為產生電カ并且向電力總線供應電壓的發(fā)電設備。該發(fā)電設備可包括內燃機、外燃機、燃料電池或與發(fā)電機耦合的任何其他發(fā)電設備。該發(fā)電設備可接受液態(tài)氫作為燃料。燃料可以運行引擎，并且進而發(fā)電機可以產生將被置于電カ總線上的電力。電カ管理系統(tǒng)可包括經電カ總線與發(fā)電設備互連的電池或電池組。根據總線電壓的水平，電池可以被配置為或者向電カ總線釋放電流或者從電カ總線提取電流以對其自身充電。電カ管理系統(tǒng)可包括經電カ總線與發(fā)電設備和電池兩者互連的ー個或多個推進器驅動單元。每個推進器驅動單元可以被配置為經電カ總線從發(fā)電設備和/或電池提取電カ并且使用所提取的電カ引起運載工具的移動。在一個實施例中，推進器驅動單元可以被配置為通過在所關聯的推進器驅動單元的再生控制模式下風カ轉動推進器來使推進器旋轉并且經電カ總線向電池、輔助負載或其他推進器驅動單元供應電カ。電カ管理系統(tǒng)可以包括被配置為在多個區(qū)別操作模式下控制每個推進器驅動單元的處理單元。每個區(qū)別操作模式可提供向每個推進器驅動單元提供電カ的不同電カ源或電カ源的不同組合。第一區(qū)別操作模式可以是慢速節(jié)流閥模式，并且第二區(qū)別操作模式可以是快速節(jié)流閥模式。在慢速節(jié)流閥模式下，總線電壓的當前水平可由發(fā)電設備來保持。電カ流可以起自發(fā)電設備并且進入推進器驅動單元和電池，或者電池可處于浮充狀態(tài)。因此，推進器驅動單元的推進器可通過由發(fā)電設備所產生的并且在電カ總線上對推進器驅動單元可得到的電カ全部或幾乎全部被驅動。與此同時，電池可或者經來自發(fā)電設備并且進入電池的電流的涓流充電或者經出自電池并且進入推進器驅動單元或其他負載的電流的涓流放電而被保持為所需的充電狀態(tài)(SOC)。慢速節(jié)流閥模式可以是“穩(wěn)定狀態(tài)”或正?？刂颇Ｊ?。在慢速節(jié)流閥模式下，推進器驅動單元可以響應所請求的速度的小變化。速度請求可以與推進器驅動單元的部件的速度關聯，諸如發(fā)動機或發(fā)電機轉子的速度、引擎或推進器的速度或者運載工具的地速或空速。該系統(tǒng)可通過將與節(jié)流閥請求關聯的所請求的速度變化與預定閾值進行比較而將節(jié)流閥請求識別為小的節(jié)流閥請求。如果節(jié)流閥請求或關聯的所請求的速度變化小于預定閾值，則該系統(tǒng)可以將節(jié)流閥請求識別為小的節(jié)流閥請求。因此，該系統(tǒng)可保持在慢速節(jié)流閥模式而不是轉移到快速節(jié)流閥控制模式。在慢速節(jié)流閥模式下，小的節(jié)流閥請求可指示飛行員或駕駛員不需要運載工具速 度的迅速變化。該系統(tǒng)可以調整發(fā)電設備來增加或減少正被產生的電カ以和與節(jié)流閥請求關聯的推進器驅動單元的新速度相當。隨著發(fā)電設備緩慢調整至與所請求的速度的小變化關聯的新的電カ水平，在總線上可得到的電カ改變。推進器驅動單元可根據在電カ總線上可得到的并且由發(fā)電設備產生的電力量來提高或降低推進器或其他部件的速度。換句話說，在慢速節(jié)流閥操作模式下，推進器驅動單元或其速度可“跟蹤”由發(fā)電設備產生的電力。在快速節(jié)流閥模式下，處理單元可以指導推進器驅動單元迅速提高推進器驅動單元的速度，諸如發(fā)動機或推進器速度。因此，由于發(fā)電設備可能沒有快速響應節(jié)流閥請求，推進器驅動單元可能需要比當前由發(fā)電設備提供的電カ多的電力。相反地，發(fā)電設備可能需要時間來達到速度，即改變正被產生的電力量。推進器驅動單元可經總線從電池提取迅速提高推進器、發(fā)動機或其他速度所必要的附加電力。例如，在響應節(jié)流閥請求時，推進器驅動單元可從總線提取超出的電力，使總線電壓水平大約下降至電池電壓。隨后，電池可以將總線電壓大約保持在電池電壓上并且供應推進器驅動單元所需的超出的電流以快速響應節(jié)流閥請求以及將推進器驅動單元的速度改變至所請求的速度。處理單元可以指導發(fā)電設備產生與所請求的速度相當的更多或更少的電カ。隨著發(fā)電設備逐步產生更多或更少的電力，總線電壓可以返回其中總線電壓由發(fā)電設備來確定的穩(wěn)定狀態(tài)，并且電カ流再次起自發(fā)電設備并且進入推進器驅動單元及任何輔助負載，以及進入電池或對電池進行浮充。電カ管理系統(tǒng)可以將大約等于或高于預定閾值的節(jié)流閥變化請求識別為主節(jié)流閥變化請求。主節(jié)流閥變化請求可觸發(fā)電カ管理系統(tǒng)從慢速節(jié)流閥模式切換到快速節(jié)流閥模式。預定閾值可大約為推進器驅動單元速度的百分之五、百分之十或百分之二十的變化。可使用其他閾值。另外地或選擇性地，電カ管理系統(tǒng)可基于ー個或多個節(jié)流閥模式設定的用戶選擇而從慢速節(jié)流閥模式切換到快速節(jié)流閥模式。該系統(tǒng)可包括與慢速節(jié)流閥模式、快速節(jié)流閥模式、再生模式及其他控制模式關聯的各種用戶選擇和/或開關。對慢速節(jié)流閥模式開關的選擇可將系統(tǒng)置于慢速節(jié)流閥模式。類似地，對快速節(jié)流閥模式開關的選擇可將系統(tǒng)置于快速節(jié)流閥模式。
可提供多種控制模式。推進器驅動單元可包括處理器并且是自動調節(jié)的。電カ流可以相對于推進器驅動單元是雙向的。電カ可在慢速或快速節(jié)流閥條件下流入推進器驅動単元。除了慢速節(jié)流閥模式(從發(fā)電設備為推進器驅動單元供應電力)和快速節(jié)流閥模式(從電池為所請求的推進器驅動單元速度的變化供應電カ)之外，再生模式可導致推進器驅動單元提供電カ到總線上并且到電池及其他負載中(諸如在風カ轉動期間)。這樣，在正常 操作下，推進器驅動單元可提取電力以產生推力(thrust)。然而，該系統(tǒng)也可為動態(tài)制動和燃燒無功電カ做準備。動態(tài)制動可包括在使運載工具變慢時將推進器驅動單元的電動機用作發(fā)電機。由推進器驅動單元產生的電カ可作為熱量被耗散。另外，由推進器驅動單元產生的“再生”電カ可被置于總線和較低能耗上。使用動態(tài)制動使飛行器變慢可降低起落裝置部件的磨損。該系統(tǒng)可將電池大約保持為70-80%的充電狀態(tài)。在其中可能期望排出(dump)電力的情形下，諸如在迅速降低推進器驅動單元速度的情形下，沒有完全充電的電池可具有多余的電カ存儲容量。同時，具有70-80%的SOC的電池可被充分充電以支持依據大幅的節(jié)流閥請求的快速控制操作模式。I.示例性的電カ管理系統(tǒng)
圖I示出了示例性的電カ管理系統(tǒng)100。電カ管理系統(tǒng)100可包括燃料供應102、流量控制104、交流發(fā)電機整流器単元106、電カ總線112、電池114以及ー個或多個推進器驅動單元116、118。該電カ管理系統(tǒng)可包括附加的、更少的或替換的部件。燃料箱可存儲燃料供應102。燃料102可以為交流發(fā)電機整流器単元106供應電力?？捎闪髁靠刂?04控制到交流發(fā)電機整流器単元106的燃料流量。流量控制104可包括電氣部件和機械部件。作為示例，流量控制104可包括各種電磁操作閥?？墒褂闷渌愋偷碾娮涌刂崎y。在一個實施例中，燃料102可以是液態(tài)氫?？墒褂闷渌剂?，包括化石燃料。交流發(fā)電機整流器単元106可包括內燃發(fā)動機108和發(fā)電機110。內燃發(fā)動機108可以靠燃料102運行。內燃發(fā)動機108可結合發(fā)電機110來操作以產生電力。發(fā)電機110可將所產生的電カ置于電カ總線112上。在可替換的實施例中，該系統(tǒng)可包括外燃發(fā)動機、電池、ー個或多個燃料電池、太陽能電池組、環(huán)境能量收集裝置或替代交流發(fā)電機整流器單元和/或發(fā)動機的其他裝置。在慢速節(jié)流閥模式下，主要或專門地來自發(fā)電機110的電カ可以為推進器驅動單元116、118供應電力。推進器驅動單元116、118可連接至電カ總線112。電カ總線112可與電池114互連。電池114可包括單電池或一系列電池組。電池114可以是可操作用于從電カ總線112提取電流或將電流置于電カ總線112上。在一個實施例中，電池可以是鋰離子電池。每個電池組可包括大約105個電池。該電池可由Watertown,MA的A123 System, Inc. 制造。可使用其他電池。作為示例，如果發(fā)電機110產生比電池114的電壓高的電壓，則電流可從發(fā)電機110流到推進器驅動單元116、118和電池114中，對電池114充電。另ー方面，推進器驅動単元116、118可從電カ總線112提取足夠的電流和電カ使得總線電壓下降。如果總線電壓下降至電池114的電池電壓以下，則電流可從電池114流到推進器驅動單元116、118中，至少部分地從電池114為推進器驅動單元116、118供應電力。
II.示例性的電カ總線
圖2示出了示例性的電カ總線200?？偩€200可以包括總線連接結構(busswork) 202并且互連交流發(fā)電機整流器単元(ARU) 204、電池206、推進器驅動單元208、航空電子設備210以及有效負載212。電カ總線200可互連附加的、更少的或替換的部件。交流發(fā)電機整流器単元204可以將電力提供到總線連接結構202上。諸如致動器的航空電子設備210以及諸如傳感器和成像裝置的有效負載212可以從總線連接結構202取得電力。推進器驅動單元208和電池206也可從總線連接結構202取得電力，以及將電力放到總線連接結構202上。電カ總線200可由控制器以兩種或更多種控制模式來控制?？稍诼俟?jié)流閥模式和快速節(jié)流閥模式下控制電カ總線200。在慢速節(jié)流閥模式下，可由內燃發(fā)動機的輸出來緩慢改變并且控制電カ總線200上的電力。在這種模式下只有很少或沒有電カ可從電池添加至電カ總線以補充總線電壓。另ー方面，在快速節(jié)流閥模式下，可從電池取得電カ以使(一 個或多個)推進器驅動單元盡快達到所請求的速度。在一個實施例中，快速節(jié)流閥模式可被用于飛行器的起飛和降落，或者響應所請求的推進器驅動單元速度的大幅提高或降低，諸如可能在大風條件下所請求的那樣。III.示例性的控制
圖3示出了電カ管理系統(tǒng)300的示例性控制。該系統(tǒng)可包括電カ總線302、輔助負載304、發(fā)電設備306、電池308、推進器驅動單元312以及飛行控制計算機(FCC)318。該系統(tǒng)可包括附加的、更少的或替換的部件。在正常操作期間，飛行控制計算機318可在慢速節(jié)流閥控制模式320下控制電力管理系統(tǒng)300，如此處所論述的那樣。慢速節(jié)流閥模式320可基于主要或全部從發(fā)電設備306為推進器驅動單元312供應電力。然而，在可能需要推進器驅動單元312對節(jié)流閥請求做出迅速反應的其他時間期間，飛行控制計算機318可在快速節(jié)流閥控制模式322下控制電力管理系統(tǒng)300，如此處所論述的那樣。快速節(jié)流閥模式322可基于從發(fā)電設備306和電池308兩者為推進器驅動單元312供應電力。在快速節(jié)流閥模式322下，可立即從電池308取得超出當前由發(fā)電設備306產生的電カ并且為根據節(jié)流閥請求來調整推進器驅動單元312的速度所必要的附加電力。因此，可減輕發(fā)電設備306對應正被請求的新速度來逐漸調整電カ產生可能需要的滯后時間。飛行控制計算機318可從電カ總線302和/或電池308接收反饋314、316。該反饋可表示總線電壓或流出電池308的電流或電池電壓。IV.示例性的方法
圖4示出了在多個模式之間切換對電カ管理系統(tǒng)的控制的示例性方法。方法400可包括用電カ管理算法對控制器編程402、在正?；蚵俟?jié)流閥控制模式下操作404、在收到明顯的節(jié)流閥或其他請求時在快速節(jié)流閥控制模式下操作406以及返回慢速節(jié)流閥控制模式408。該方法可包括附加的、更少的或替換的動作。如此處所論述的那樣，控制算法可產生為(ー個或多個)推進器驅動單元的操作供應電カ的推進器驅動單元控制電流。方法400可包括在多個區(qū)別操作模式下控制每個單獨的推進器驅動單元。每個區(qū)別操作模式可提供經總線驅動推進器驅動單元的不同電カ源。在慢速節(jié)流閥模式404下，所述方法可保持總線電壓使得大體上僅發(fā)電設備為推進器驅動單元供應電力。在一個實施例中，隨著發(fā)電設備的內燃發(fā)動機達到與所請求的推進器速度的微小增長相當的速度，可緩慢添加經總線對推進器驅動單元可得到的電力量，并且只有很少或沒有電カ可從電池添加到總線上。在快速節(jié)流閥模式406下，推進器驅動單元可提取比由發(fā)電設備提供的電カ多的電力。所述方法可從慢速節(jié)流閥模式切換至快速節(jié)流閥模式。在一個實施例中，在系統(tǒng)切換至快速節(jié)流閥模式之后，可從電池取得使推進器驅動單元盡快達到所請求的推進器速度所必要的、所請求的電カ增長。因此，在慢速節(jié)流閥模式下可由發(fā)電設備保持總線電壓，而在快速節(jié)流閥模式下可由電池至少部分地并且暫時地保持總線電壓。 方法400可包括在切換至快速節(jié)流閥模式之后指導發(fā)電設備調整被產生的電カ以對應于所請求的新速度。一旦發(fā)電設備正產生與在所請求的新速度下為(ー個或多個)推進器驅動單元供應電カ相當的電力，并且慮及從總線供應電カ的輔助負載，所述方法就可使系統(tǒng)控制返回慢速節(jié)流閥模式408以使得電カ不再從電池取得。V.示例性的架構 A.電カ管理系統(tǒng)
圖5示出了電カ管理系統(tǒng)500的示例性架構。系統(tǒng)500可包括ー個或多個有效負載502、航空電子設備504、導航及控制(GNC)單元506、電池508、發(fā)電設備510、推進器驅動單元(TOU)命令限定軟件和/或硬件512以及ー個或多個推進器驅動單元514。該架構可包括附加的、更少的或替換的部件。如圖5所示，發(fā)電設備510可響應通過將接收自有效負載502、航空電子設備504以及GNC單元506的信號和與電池508的充電狀態(tài)關聯的電池充電命令信號結合所生成的總電カ命令信號。該總電力命令信號可對應于由系統(tǒng)負載所請求的總電力?？傠姤钚盘柨捎砂l(fā)電設備510或與控制發(fā)電設備510關聯的處理器接收。發(fā)電設備510可產生電カ并且將電カ置于電カ總線上。電池508可根據電池電壓相對于總線電壓的當前水平來充電或放電。當來自推進器驅動單元514的電カ需求超過由發(fā)電設備510產生的電カ時，電池508可將電流饋送到總線上。PDU命令限定邏輯和/或電路512可被用于產生供應物理推進器驅動單元514的電流。PDU命令限定單元512可接受總線電壓作為ー個輸入并且接受諸如來自GNC單元506的電カ命令的電カ命令作為另ー個輸入。PDU命令限定単元512可基于當前的操作模式是慢速節(jié)流閥模式、快速節(jié)流閥模式還是其他模式來調節(jié)總線電壓以向推進器驅動單元514提供所需的電流。PDU命令限定邏輯和/或電路512可促進限制電池上的壓カ或電池循環(huán)的快速/慢速節(jié)流閥行為?？赏ㄟ^推進器驅動單元514的操作來實現壓力限制。例如，電壓設定點可由零電池電流確定并且與零電池電流關聯。如附圖所示并且如下文所論述的那樣，在慢速節(jié)流閥模式下(I)可允許總線電壓圍繞設定點以小的變動變化，⑵上電壓極限和下電壓極限可防止明顯的電池使用；以及(3)命令曲線可具有包括恒定增益或恒定極限的ー個或多個部分。在快速節(jié)流閥模式下(I)可允許總線電壓圍繞設定點大范圍地變化(諸如比在慢速節(jié)流閥模式下更大地變化)；(2)上電壓極限和下電壓極限可設定電池充電速率和放電速率；以及(3)可使用界外極限(outside limit)以及限定命令,諸如采用最大和最小電流和電壓極限。B.推進器驅動單元
在一個實施例中，該系統(tǒng)可包括被用于轉動飛行器的推進器的輕型、高效率的發(fā)動機驅動單元。可存在與電カ管理系統(tǒng)互連的四至八個推進器驅動單元。推進器驅動單元控制器(roc)可驅動每個推進器驅動單元。推進系統(tǒng)可包括四個主要的子部件(I)無鐵心的永磁發(fā)動機和/或發(fā)電機、(2)逆變器及控制器、(3)推進器以及(4)以太網交換機。該推進系統(tǒng)可包括附加的、更少的或替換的部件。

圖6是推進器驅動單元600的示例性示意圖。推進器驅動單元600可包括逆變器604、電磁干擾(EMI)濾波器606、電カ級608、推進器驅動單元控制器610、發(fā)動機616以及推進器(未示出)。推進器驅動單元600可包括附加的、更少的或替換的部件。推進器驅動單元600可接受電カ總線602上的DC電壓。在一個實施例中，DC電壓可處于大約200V與大約370V之間?？墒褂闷渌妷骸？刂破?10可與各種控制器、網絡以及裝置通信，諸如進行RS 232通信620。控制器610也可諸如在以太網上或使用IEEE 802標準從主控制器612接收信號以及向其發(fā)送信號。主控制器612可與交流整流器単元614雙向通信。EMI濾波器606可從接收自DC電カ總線602的電カ信號中去除噪聲。電カ級608可變換電力信號。電カ級608可向控制器610和與推進器驅動單元600關聯的發(fā)動機616兩者提供電力。發(fā)動機616可與促進運載工具移動的推進器(未示出)互連。推進器可包括可以多種傳動比操作的常規(guī)變速傳動。發(fā)動機616可從控制器610接收命令并且往回向控制器610提供反饋和傳感器信號618。發(fā)動機616可包括數個傳感器,諸如溫度傳感器和速度傳感器。發(fā)動機616可向控制器610發(fā)送溫度、速度及其他信號618。控制器610可響應于所接收的信號而變更推進器驅動單元600的操作。C. PDU命令限定曲線
圖7示出了示例性的PDU命令限定曲線700。PDU命令限定曲線700描繪了由控制推進器驅動單元的操作的電カ管理系統(tǒng)所產生的經調節(jié)的電流。電カ管理系統(tǒng)可以被配置為根據圖7的曲線圖來保持總線電流和電壓。圖7的y軸指示被提供給推進器驅動單元的總線電流702，而X軸指示總線電壓704。隨著總線電壓704的改變，系統(tǒng)可調整由PDU命令限定電路和/或軟件產生的并且為(ー個或多個)推進器驅動單元供應電カ的總線電流702。PDU命令限定功能可提供電流相對電壓的控制曲線圖，其包括最小電壓部分710、控制范圍706以及最大電壓部分708。最小電壓部分710可具有與低電壓增益關聯的、總線電流相對總線電壓的斜率。最大電壓部分708可具有與高電壓增益關聯的、總線電流相對總線電壓的斜率。PDU命令限定曲線700可包括上電壓極限和下電壓極限，以及上電流極限和下電流極限以提高系統(tǒng)可靠性并且增強對整個系統(tǒng)和単獨的推進器驅動單元的穩(wěn)定控制。例如，過剩的總線電流和電壓可能破壞總線連接結構以及輔助負載，或者使發(fā)動機超速運行，導致失去對推進器驅動單元的控制。
PDU命令限定功能可以被配置為盡可能將總線電流702保持在控制范圍內。該控制范圍可由下總線電壓718和上總線電壓716以及下總線電流714和上總線電流712限定。當總線電壓704處于下限718時，可產生下總線電流714的水平的命令電流，并且當總線電壓704處于更高的總線電壓極限716時，可產生更高的總線電流712的水平的命令電流?？墒褂闷渌刂品秶?。D.控制和調節(jié)處理器
電カ管理系統(tǒng)可以調節(jié)總線電壓?？扇鐖D15所示的那樣實現基本的總線電壓調節(jié)。為了確保適當的推進以及推進器驅動單元之間的負載分配，優(yōu)選地可使用比例増益。圖15所描繪的總線電壓調節(jié)可確保(I)平衡的推進器加載，以及(2)緊密電壓環(huán)路電壓調節(jié)。推進器加載可在多個推進器驅動單元之間均勻分配。電壓調節(jié)可使用實際的總線電壓作為反饋以調節(jié)基準電壓信號。如圖15所示，可將基準總線電壓和總線電壓發(fā)送到加法器，其結果可被饋送到比 例増益單元以生成基準電流信號?？蓪⒒鶞孰娏餍盘柊l(fā)送到電流調節(jié)器以被進ー步調節(jié)。可使用其他總線電壓調節(jié)。電カ管理系統(tǒng)可調節(jié)總線電流?？扇鐖D16所示的那樣實現基本的總線電流調節(jié)。總線電流調節(jié)可確保推進器驅動單元之間適當的并聯和負載分配。優(yōu)選地，可使用比例積分増益。如圖16所示，可將基準總線電流和總線電流發(fā)送到加法器，其輸出可被發(fā)送到比例積分器(PD。比例積分器可產生被發(fā)送到電流調節(jié)器的基準電流，電流調節(jié)器可產生命令電流以控制推進器驅動單元。可使用其他總線電流調節(jié)。E.電流調節(jié)器
圖8示出了示例性的命令電流調節(jié)器800。電流調節(jié)器800可產生根據控制曲線圖控制推進器驅動單元的命令電流，所述控制曲線圖諸如為在圖7中所描繪的控制曲線圖。上總線電壓閾值和下總線電壓閾值可被用于調節(jié)總線電壓信號。上總線電壓閾值和下總線電壓閾值可被用于確保總線電壓處在上界和下界之內。在圖8中示出了被調節(jié)的總線電壓828?？赏ㄟ^基于電流設定的函數830來調整被調節(jié)的總線電壓828，并且可由最大電流極限和最小電流極限來限制該被調試的總線電壓828。隨后，該被調節(jié)的總線電壓828可被發(fā)送到加法器858，加法器858的輸出可被發(fā)送到比例積分器(PI) 860。圖8的上半部分可向比例積分器860提供最大電流極限信號864，并且圖8的下半部分可向比例積分器860提供最小電流極限信號866。比例積分器860進而可產生PDU命令電流信號862。在一個實施例中，PDU命令電流信號862可以是包括圖7在內的、目前的附圖所示的總線電流?？墒褂闷渌七M器驅動單元命令電流。如圖8所示，可將最大電流信號818供應給第一加法器810。可將最大速度信號822和實際速度信號820 (表示推進器驅動單元部件的當前速度)發(fā)送到加法器802以產生信號，該信號可以在被第一加法器810接收之前由常數842和斜坡函數850調整?？稍诘诙臃ㄆ?12處調整第一加法器810的輸出?？蓪⒆钚】偩€電壓信號824和總線電壓信號826發(fā)送到加法器804以產生信號，該信號可以在被第二加法器812接收之前由常數844和斜坡函數852調整。第二加法器812可以將最大電流極限信號864發(fā)送到比例積分器860。如圖8底部所示，可將最小電流信號840供應給第三加法器816。可將最大總線電壓信號836和總線電壓信號838發(fā)送到加法器808以產生信號，該信號可以在被第三加法器816接收之前由常數848和斜坡函數856調整?？稍诘谒募臃ㄆ?14處調整第三加法器816的輸出。可將最小速度信號832和實際速度信號834 (表示推進器驅動單元部件的當前速度)發(fā)送到加法器806以產生信號，該信號可以在被第四加法器814接收之前由常數846和斜坡函數854調整。
第四加法器814可將最小電流極限信號866發(fā)送到比例積分器860，比例積分器860可產生命令電流862，如在上文中所指出的那樣。在一個實施例中，命令電流862可以是被發(fā)送到推進器驅動單元的轉矩命令。可以編程語目來使用圖8的邏輯,所述編程語目諸如為Turbo C、Turbo C++、C、Pascal、面向對象的語言或其他編程語言。優(yōu)選地，基于C的語言被使用。軟件可產生控制推進器驅動單元中的ー個或多個的電流。軟件可包括調節(jié)DC總線電流的主函數或空函數(void function)。主例程可調用以下例程(I)取回總線電流命令請求的例程，⑵將總線電流限制在最大和最小電流之內的例程，(3)計算對總線電流的調整(使用上電壓閾值和下電壓閾值以及上電壓增益和下電壓增益)的例程，⑷對總線電流濾波的例程，以及(5)將總線電流限制在由最大電流極限和最小電流極限限定的范圍之內的例程。該軟件可包括第一例程，該第一例程基于超過速度極限或當總線電壓降至最小可接受總線電壓以下時調整總線電流調節(jié)器的上電流極限。第一例程可接受總線電壓、速度、最大電流、最大速度以及最小總線電壓作為輸入，并且返回最大電流極限。該軟件可包括第二例程，該第二例程基于轉子變?yōu)樵谙滤俣葮O限以下轉動或當總線電壓超過最大可接受總線電壓時調整總線電流調節(jié)器的上電流極限。第二例程可接受總線電壓、速度、最小電流、最小速度以及最大總線電壓作為輸入，并且返回最小電流極限。該軟件可包括第三例程，該第三例程基于總線電壓來計算總線電流調整。第三例程可接受總線電壓、下電壓閾值和上電壓閾值、下電壓閾值與上電壓閾值之間的電流變化、較低的電壓增益(在總線電壓小于下電壓閾值時與總線電流關聯)以及較高的電壓增益(在總線電壓大于上電壓閾值時與總線電流關聯)作為輸入，并且返回總線電流調整。該軟件還可包括使電壓、速度和/或電流浮動(float)在設定點附近或帶極限之內的例程?？墒褂镁哂懈郊拥?、更少的或替換的功能的軟件例程。F.電壓帶定義
圖9-14指示了可由此處所論述的電壓和電流調節(jié)生成的命令曲線。圖9示出了示例性的PDU命令限定曲線900，其中在y軸上指示總線電壓并且在X軸上指示I3DU電流。TOU命令電流可在電壓帶之內不改變，諸如在7. 5安培的命令電流處，如圖9所示。將PDU命令電流緊密地控制在電壓帶之內可增強系統(tǒng)控制和可靠性?？舍槍Ω叩目偩€電壓增大rou命令范圍。類似地，可針對更低的總線電壓減小PDU命令范圍。圖10示出了示例性的電壓帶定義1000。y軸可指示(I)慢速節(jié)流閥電壓范圍、(2)快速節(jié)流閥電壓范圍以及(3)總線電壓極限。如圖所示，控制曲線可以位于7. 5安培處的設定點為中心。慢速節(jié)流閥電壓范圍可處在更大的快速節(jié)流閥電壓范圍之內并且小于該更大的快速節(jié)流閥電壓范圍?？捎勺畲舐倌Ｊ诫妷汉妥钚÷倌Ｊ诫妷簛硐薅俟?jié)流閥電壓范圍?？捎勺畲罂焖倌Ｊ诫妷汉妥钚】焖倌Ｊ诫妷簛硐薅焖俟?jié)流閥電壓范圍。可由最大電壓極限和最小電壓極限限定總線電壓。PDU命令電流可在某一帶內對于總線電壓變化是不變的。例如，圖10示出了 rou命令電流可在慢速節(jié)流閥電壓帶的最大電壓極限和最小電壓極限之內固定在大約7. 5安培處。另外，可在總線電壓超過帶極限時限制PDU命令電流。G.慢速/快速節(jié)流閥模式
圖11示出了與慢速和快速節(jié)流閥模式1100關聯的示例性控制曲線。同樣地，y軸描繪了總線電壓并且X軸描繪了推進器驅動單元電流。實線可描繪慢速節(jié)流閥控制曲線，而虛線可表示快速節(jié)流閥控制曲線。如圖所示，慢速節(jié)流閥控制可比快速節(jié)流閥控制更緊密地被控制。快速節(jié)流閥控 制可在更大的總線電壓范圍上操作，以便適應推進器驅動單元速度的突然的并且明顯的所請求的變化。在快速節(jié)流閥模式下控制推進器驅動單元迅速改變速度并且提取提高速度所需的超出的電カ可在慢速節(jié)流閥模式下引起更大的總線瞬態(tài)，其中推進器驅動單元可被指導為緩慢地跟蹤由發(fā)電設備產生的電力。H.瞬態(tài)行為
圖12至圖14示出了電カ管理系統(tǒng)1200、1300、1400的示例性的瞬態(tài)行為。同樣地，y軸描繪了總線電壓并且X軸描繪了推進器驅動單元電流?？偩€上的瞬態(tài)行為可以是從慢速控制模式轉變?yōu)榭焖倏刂颇Ｊ交蚱渌撦d增加/減少的結果。如圖12所示，點A可以是初始操作點。初始操作點A可處于初始推進器驅動單元電流上，即在最大可容許的命令電流的25%處?？山邮彰钕到y(tǒng)提高推進器驅動單元的速度的節(jié)流閥請求。在所示的示例中，所請求的速度的變化對應于將推進器驅動單元電流提聞至最大可容許電流的50%。在點B處，總線電壓可由于推進器驅動單元負載的增加而下降。總線電壓可下降至電池電壓或下降至電池電壓以下，使電池將電流釋放到總線上和到推進器驅動單元中。在一個實施例中，進入推進器驅動單元中的命令電流可被降低至大約30%以避免進ー步的壓降。在點C處，發(fā)電設備可緩慢響應于命令信號。發(fā)電設備可增加電カ產生和總線電壓。因此，推進器驅動單元命令電流可増加。在點D處，總線電壓可返回額定值。推進器驅動單元、發(fā)電設備以及電池可實現并且返回穩(wěn)定狀態(tài)。總而言之，從點B移動至點C可以是瞬態(tài)路徑；從點A移動至點C可以與系統(tǒng)誤差關聯；并且從點D向前移動至圖12的右側，總線電壓可由上極限命令増益邊界來限制。圖13示出了示例性的不同節(jié)流閥命令曲線1300。右翼上的推進器驅動單元可與左翼上的推進器驅動單元不同地被控制。例如，可以不同速度或沿不同方向來控制推進器驅動單元。在圖13中，實線可描繪前進的推進器驅動單元命令極限。虛線可描繪減速的推進器驅動單元命令極限。實線箭頭可描繪前進的推進器驅動單元命令軌跡。虛線箭頭可描繪減速的推進器驅動單元命令軌跡。圖14示出了示例性的命令極限增益。實線可描繪具有固定極限的可變增益。虛線可描繪具有可變極限的固定増益。箭頭可描繪瞬態(tài)命令軌跡。圖14示出了用于該系統(tǒng)的兩個初始操作點。從所述初始操作點中的任何ー個，該系統(tǒng)均可達到所規(guī)定的極限(中心，實點)?？偠灾?，快速/慢速電壓帶可以推進器驅動單元電壓設定點為中心。該電壓設定點可以是(I)電池在其上提供所需電流的近似電壓，(2)用于電池充電的高電壓，或者
(3)用于使電池放電的低電壓。該電壓設定點可以隨電池充電狀態(tài)(SOC)、電池型號以及對推進器驅動單元的電池電流反饋而變化。電カ管理系統(tǒng)可改變總線電壓，但保持電流恒定(通過可變電壓)?？墒褂酶秃透叩目偩€電壓極限。VI.示例性應用
在一個應用中，運載工具可以是能夠在地面上持續(xù)飛行長達大約65，000英尺的遙控無人駕駛飛機。無人機可超越空中交通和天氣進行操作，具有超過長達一周的飛行持續(xù)時 間，提供位置保持能力，結合備份平臺操作以確保在所關心的區(qū)域上的連續(xù)和遠程的情報搜集覆蓋，并且可直接互連到外部通信網絡中。無人機可被用作中繼通信及其他有效負載的平臺。無人機可促進雙向寬帶、語音和/或窄帶通信，并且可捕捉和促進視頻和/或音頻的廣播。無人機可與下列各項通信(I)具有大約兩英寸小的天線的固定用戶設備、(2)入口站、(3)因特網、(4)圓盤式衛(wèi)星天線以及(5)移動用戶設備，諸如手持裝置、手機、PDA、膝上型筆記本、GPS裝置及其他裝置。無人駕駛飛機可經衛(wèi)星鏈路與位于地面上的任務控制站通信。無人機可提供實時的高分辨率視頻成像，其可被地面上的、空中的以及海上的戰(zhàn)斗部隊實時訪問。無人機的任務示例可包括持續(xù)監(jiān)視通信或GPS功能、電磁干擾的檢測和定位、戰(zhàn)術根據地上的氣象和通信監(jiān)控、戰(zhàn)地指揮官的動態(tài)任務分派、通信增強、帶寬擴展、對只有很少或沒有其他覆蓋的區(qū)域的可靠覆蓋、實時搜集持久并且可采取行動的情報、干擾、干擾源跟蹤、導彈防御、戰(zhàn)場及空域認知、空域沖突避免以及專用通信支持。盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應理解的是本發(fā)明不限于此，并且可進行修改而不背離本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定，并且或者在字面上或者根據等同原則落入權利要求的含意內的所有裝置均意在被包含于其中。因此，意圖在于前述詳細說明應被視為示意性的而非限制性的，并且應理解的是，意在由包括所有等同內容在內的下述權利要求來限定本發(fā)明的主g和范圍。
權利要求
1.ー種用于運載工具的電カ管理系統(tǒng)，所述電カ管理系統(tǒng)包括 發(fā)電設備，其被配置為產生電カ并且向電力總線供應電壓； 與所述電カ總線互連的電池，所述電池被配置為從由所述發(fā)電設備產生的電流充電并且所述電流從所述發(fā)電設備經所述電カ總線被供應到所述電池； 推進器驅動單元，其與所述電カ總線互連并且從所述發(fā)電設備經所述電カ總線提取電力以引起所述運載工具的移動；以及 控制器，其被配置為在多個區(qū)別操作模式下指導所述電カ管理系統(tǒng)，每個區(qū)別操作模式以不同的方式控制所述推進器驅動單元， 其中第一區(qū)別操作模式是慢速節(jié)流閥模式并且第二區(qū)別操作模式是快速節(jié)流閥模式； 其中在所述慢速節(jié)流閥模式下，電カ流大體上僅起自所述發(fā)電設備并且進入所述推進器驅動單元和所述電池；并且 其中在所述快速節(jié)流閥模式下，電カ流從所述電池和所述發(fā)電設備進入所述推進器驅動單元，并且所請求的推進器驅動單元速度的提高初始地大體上全部由所述電池來供應電力，使得在所述快速節(jié)流閥模式下，所述推進器驅動單元速度不受由所述發(fā)電設備產生的電カ的當前水平限制。
2.根據權利要求I所述的電力管理系統(tǒng)，其中在所述慢速節(jié)流閥模式下，所述總線電壓的水平由所述發(fā)電設備來保持并且所述總線電壓足夠高以使得所述電カ流起自所述發(fā)電設備和所述推進器驅動單元并且進入所述電池，使得在所述電池被保持為涓流充電狀態(tài)的同時通過主要由所述發(fā)電設備產生的電カ來驅動由所述推進器驅動單元的發(fā)動機使其旋轉的推進器。
3.根據權利要求2所述的電力管理系統(tǒng)，其中在所述快速節(jié)流閥模式下，所述控制器指導(I)所述推進器驅動單元迅速提高推進器速度以使得所述推進器驅動單元提取比當前由所述發(fā)電設備經所述總線提供給所述推進器驅動單元的電カ多的電力，導致所述推進器驅動單元從所述電池提取迅速提高推進器速度所必要的附加電力，并且所述控制器指導(2)所述發(fā)電設備產生與所請求的推進器速度相當的更多電力以使得隨著所述發(fā)電設備逐漸產生更多電力，所述總線電壓返回其中所述總線電壓由所述發(fā)電設備確定的狀態(tài)，而所述電カ流再次起自所述發(fā)電設備并且進入所述推進器驅動單元和所述電池。
4.根據權利要求I所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述推進器驅動單元包括推進器并且使用經所述總線從所述發(fā)電設備和所述電池提取的電カ來使所述推進器旋轉，并且所述推進器驅動單元被配置為在再生操作模式下通過風カ轉動所述推進器而經所述總線向所述電池供應電力。
5.根據權利要求I所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述發(fā)電設備包括被配置為使用液態(tài)氫作為燃料的內燃發(fā)動機。
6.根據權利要求I所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述運載工具是遙控的無人駕駛飛行器，并且其中航空電子設備單元和導航及控制單元與所述電カ總線互連。
7.根據權利要求I所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述控制器被配置為在總線電流大約保持在設定點的同時將總線電壓保持在由最大電壓和最小電壓限定的范圍內。
8.ー種用于運載工具的電カ管理系統(tǒng)，所述電カ管理系統(tǒng)包括發(fā)電設備，其被配置為產生電カ并且向電力總線供應電壓； 經所述電カ總線與所述發(fā)電設備互連的電池，所述電池被配置為根據與所述電カ總線關聯的總線電壓的水平或者向所述電カ總線釋放電流或者從所述電カ總線提取電流以對其自身充電； 推進器驅動單元，其經所述電カ總線與所述發(fā)電設備和所述電池兩者互連，所述推進器驅動單元被配置為經所述電カ總線從所述發(fā)電設備和電池提取電カ；以及 控制器，其被配置為在多個區(qū)別操作模式下指導所述電カ管理系統(tǒng)，每個區(qū)別操作模式以不同的方式為所述推進器驅動單元供應電力， 其中第一區(qū)別操作模式是慢速控制模式并且第二區(qū)別操作模式是快速控制模式； 其中在所述慢速控制模式下，所述控制器通過指導所述推進器驅動單元大約僅使用經所述電カ總線從所述發(fā)電設備向所述推進器驅動單元提供的電力量來指導所述推進器驅動單元的速度的變化跟蹤由所述發(fā)電設備產生的電カ的變化； 其中在所述快速節(jié)流閥模式下，所述控制器指導所述推進器驅動單元通過從所述電池提取達到所請求的速度所必要的并且超過由所述發(fā)電設備經所述電カ總線從所述電池向所述推進器驅動單元提供的電カ的附加電力來快速響應對所述推進器驅動單元所請求的速度提高，使得所述推進器驅動單元的速度不受由所述發(fā)電設備產生的電カ的水平限制。
9.根據權利要求8所述的電力管理系統(tǒng)，其中在所述慢速控制模式下，所述總線電壓被保持為使得所述發(fā)電設備向所述推進器驅動單元供應電力，并且隨著所述發(fā)電設備的內燃發(fā)動機達到與所請求的推進器速度的小變化相當的速度而緩慢地添加經所述總線對所述推進器驅動單元可用的電力量，并且沒有電カ從所述電池被添加到所述總線上。
10.根據權利要求9所述的電力管理系統(tǒng)，其中在所述快速節(jié)流閥操作模式下，所述推進器驅動單元提取比由所述發(fā)電設備提供的電カ多的電力，并且從所述電池取得使所述推進器驅動單元盡快達到所請求的推進器速度的大變化所必要的、所請求的電カ增長，與所述快速控制模式關聯的、所請求的推進器速度的大變化大于與所述慢速控制模式關聯的、所請求的推進器速度的小變化，使得在所述慢速控制模式下，由所述發(fā)電設備保持所述總線電壓，并且在所述快速控制模式下，由所述電池保持所述總線電壓。
11.根據權利要求8所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述推進器驅動單元使用從所述總線提取的電カ來使推進器旋轉，并且所述推進器驅動單元的速度對應于推進器速度。
12.根據權利要求11所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述發(fā)電設備包括使用液態(tài)氫作為燃料的內燃發(fā)動機，并且所述推進器驅動單元被配置為在再生模式下通過風カ轉動所述推進器而經所述總線向所述電池供應電力。
13.根據權利要求8所述的電力管理系統(tǒng)，其中所述控制器基于快速節(jié)流閥模式設定的用戶選擇或者在識別大于或大約等于預定閾值的、所請求的推進器驅動單元速度的變化時從慢速節(jié)流閥模式切換至快速節(jié)流閥模式。
14.一種電カ管理方法，所述方法包括 從位于運載工具上的發(fā)電設備產生電力，所述發(fā)電設備與總線互連； 在慢速節(jié)流閥操作模式下從由所述發(fā)電設備置于所述總線上的電壓為運載工具的推進器驅動單元供應電力，所述推進器驅動單元被配置為在所述慢速節(jié)流閥模式下使用來自所述發(fā)電設備的電カ來驅動推進器；以及切換至快速節(jié)流閥操作模式，在所述快速節(jié)流閥操作模式下所述推進器驅動單元立即從所述電池提取將推進器速度提高所請求的量所必要的并且超過由所述發(fā)電設備經所述總線向所述推進器驅動單元提供的電カ的附加電カ。
15.根據權利要求14所述的電力管理方法，所述方法包括 接收請求由所述推進器驅動單元驅動的推進器的推進器速度的變化的節(jié)流閥請求； 識別所請求的推進器速度的變化是否高于預定閾值； 如果確定所請求的推進器速度的變化大約等于或大于預定閾值，則切換至所述快速節(jié)流閥操作模式；以及 在切換至所述快速節(jié)流閥操作模式之后，指導所述發(fā)電設備將正被產生的電カ調整為與所請求的推進器速度和由所述發(fā)電設備經所述總線供應電カ的任何其他負載相當。
16.根據權利要求14所述的電力管理方法，所述方法包括根據快速節(jié)流閥模式設定的用戶選擇而切換至所述快速節(jié)流閥操作模式。
17.根據權利要求14所述的電力管理方法，所述方法包括在再生控制模式下風カ轉動所述推進器驅動單元的推進器，使得電カ從所述推進器驅動單元產生并且被置于所述總線上，由此對所述電池充電。
18.根據權利要求14所述的電力管理方法，其中所述發(fā)電設備從液態(tài)氫產生電力，而所述運載工具是無人駕駛飛行器并且經遙控來操作。
19.根據權利要求14所述的電力管理方法，其中在所述快速節(jié)流閥模式下，(I)總線電壓圍繞設定點變化；以及(2)上電壓極限和下電壓極限設定電池充電和放電速率。
20.根據權利要求14所述的電力管理方法，其中在所述慢速節(jié)流閥模式下，(I)允許總線電壓與在所述快速節(jié)流閥模式下相比圍繞設定點以更小的增量變化；以及(2)控制限定曲線包括具有恒定電壓增益的部分。
全文摘要
一種運載工具的電力管理系統(tǒng)可以經總線互連發(fā)電設備、推進器驅動單元以及電池?？刂破骺梢灾笇霭l(fā)電設備和所述推進器驅動單元的操作。在慢速控制模式下，所述推進器驅動單元可以緩慢地對小的節(jié)流閥變化請求做出反應。在慢速控制模式下，所述推進器驅動單元可以完全或大體上從所述發(fā)電設備提取電力。依據迅速改變推進器驅動單元速度超過閾值量的節(jié)流閥請求，所述控制器可以指導所述推進器驅動單元通過從所述電池提取超過從所述發(fā)電設備產生的電力的所需電力來快速獲得所請求的速度。隨后，所述控制器可以指導所述發(fā)電設備增加電力產生以將所述推進器驅動單元保持在新的速度上，并且對所述電池進行再充電或浮充。
文檔編號B64C11/00GK102725195SQ201080052999
公開日2012年10月10日 申請日期2010年9月20日 優(yōu)先權日2009年9月23日
發(fā)明者M.阿杜拉欣, R.M.科赫, S.G.伯曼, T.B.馬圖塞斯基 申請人:飛行環(huán)境公司