本發(fā)明涉及用于快速再激活渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)。

更具體地，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域是控制燃?xì)廨啓C(jī)推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如直升機(jī)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)或用于固定翼飛行器的渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī))的啟動(dòng)的領(lǐng)域。

通過傳統(tǒng)方式，飛行器渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒室、其上安裝有壓縮機(jī)輪以向所述燃燒室饋送經(jīng)壓縮的空氣的壓縮機(jī)軸、以及連接到所述軸以將足夠的啟動(dòng)力矩遞送到該軸以用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)該軸的至少一個(gè)啟動(dòng)器或發(fā)動(dòng)機(jī)-啟動(dòng)器。

為了啟動(dòng)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)器首先在第一啟動(dòng)階段期間加速壓縮機(jī)軸，其中在啟動(dòng)噴射器上游的燃油電路被置于壓力之下并被激發(fā)。此后，在第二啟動(dòng)階段，在點(diǎn)燃該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中的所述燃料之前發(fā)起燃油噴射。最后，在第三啟動(dòng)階段，以預(yù)定義的轉(zhuǎn)速停止啟動(dòng)器的動(dòng)作，并且作為所述燃料的燃燒的結(jié)果，該發(fā)動(dòng)機(jī)可繼續(xù)加速。

為了使得燃料能夠被點(diǎn)燃，由壓縮機(jī)輪向燃燒室遞送的空氣在燃料噴射器處必須滿足某些壓力和速度條件，從而保證精確的燃料/空氣比，并避免吹熄火焰。然而，由于由壓縮機(jī)輪向燃燒室遞送的空氣量與壓縮機(jī)軸的轉(zhuǎn)速成比例，因此燃?xì)獍l(fā)生器軸的轉(zhuǎn)速必須位于被稱為點(diǎn)火窗口的速度范圍內(nèi)，并且這必須持續(xù)足以使得點(diǎn)火能夠正確地發(fā)生的時(shí)間長(zhǎng)度。

傳統(tǒng)地，幾乎所有輕型或中型直升機(jī)的渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)、以及甚至重型直升機(jī)的一些發(fā)動(dòng)機(jī)、以及輕型固定翼飛機(jī)的眾多蝸輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)都是使用直流(DC)啟動(dòng)器或以28伏(V)DC供電的發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)的。

更具體地，本發(fā)明適用于具有至少兩個(gè)蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的直升機(jī)。每一發(fā)動(dòng)機(jī)都被設(shè)計(jì)成是特大型的，并且在另一發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的情況下能夠獨(dú)自保持直升機(jī)飛行。這樣的特大型發(fā)動(dòng)機(jī)在大多數(shù)時(shí)間下都在部分負(fù)荷下操作，其中保持直升機(jī)巡航飛行所需的電力相對(duì)較低。因此，這樣的操作在燃料消耗方面處于不利地位。這就是為什么為了在巡航條件下降低燃料消耗，有可能停止發(fā)動(dòng)機(jī)之一?；钴S發(fā)動(dòng)機(jī)隨后以較高的額定功率操作并由此具有更有利的消耗率水平(Cs)。

具體地，在文檔FR2967132A1和FR2967133A1中描述了用于優(yōu)化消耗率的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。在那些文檔中，在處于低成本的巡航飛行的雙發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)上，即在以每一發(fā)動(dòng)機(jī)上相對(duì)低的功率需求(通常在其最大持續(xù)功率(MCP)的50％到60％的量級(jí)上并導(dǎo)致非常高的消耗率)為特征的飛行階段中，兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)之一被設(shè)為備用(燃燒室點(diǎn)燃或熄滅，且壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng))，使得另一發(fā)動(dòng)機(jī)以高速率操作，并因此從小得多的燃料消耗率水平中獲益。然而，在這樣的情況下，出于安全性理由，能夠按簡(jiǎn)單且可靠的方式快速地再激活雙發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)機(jī)載的處于備用模式的發(fā)動(dòng)機(jī)是合適的。

作為示例，文檔EP2264297A中已作出了以下建議：使蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)與被耦合到燃?xì)獍l(fā)生器的28V發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器裝配在一起，以有助于借助由超級(jí)電容器組構(gòu)成的助推器系統(tǒng)來(lái)啟動(dòng)，該組與直升機(jī)的28V電池并聯(lián)連接。然而，只要所使用的電壓電平為常數(shù)，該系統(tǒng)就呈現(xiàn)出各缺點(diǎn)，并且不適于快速再激活，并且由發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)在該整個(gè)短暫階段都無(wú)法遞送快速啟動(dòng)功能所需的電力。此外，所建議的該已知架構(gòu)僅尋求啟動(dòng)靜止的燃?xì)獍l(fā)生器。

文檔EP2581586A描述了一種用于啟動(dòng)直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)將基于傳統(tǒng)直升機(jī)電池技術(shù)的電能源用于正常啟動(dòng)，并且該系統(tǒng)附加地使用雙電層電容器(EDLC)超級(jí)電容器類型的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)。額定電壓是機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，即28VDC。結(jié)果，啟動(dòng)器在其標(biāo)稱模式中被使用，并且啟動(dòng)性能通過改變?cè)撛吹碾娞匦詠?lái)獲得：在正常啟動(dòng)期間，傳統(tǒng)直升機(jī)電池被連接到啟動(dòng)器，而在快速啟動(dòng)期間，具有超級(jí)電容器類型的儲(chǔ)存系統(tǒng)的第二設(shè)備被連接到啟動(dòng)器。結(jié)果，在所有情況下，所使用的電壓電平保持為傳統(tǒng)直升機(jī)電池的電壓電平(例如，28V)，并且在那個(gè)電壓處，由啟動(dòng)器構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)在其整個(gè)短暫階段中都無(wú)法遞送該快速啟動(dòng)功能(緊急再激活)所需的電力。

因此，將期望具有一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得點(diǎn)火和啟動(dòng)蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)能夠變得更穩(wěn)健，包括當(dāng)蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)處于備用模式時(shí)，然而如果這是由傳統(tǒng)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則將需要DC-DC轉(zhuǎn)換器，由于DC-DC轉(zhuǎn)換器的尺寸需要被設(shè)為適于非常高的電流(可能超過一千安培)，因此該DC-DC轉(zhuǎn)換器是壯大的。

發(fā)明的定義和目的

本發(fā)明尋求補(bǔ)救以上提到的缺點(diǎn)，并且具體地使得在雙發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)上有可能執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)之一從備用模式的緊急重啟(快速再激活)的功能。

更具體地，本發(fā)明尋求提供一種針對(duì)蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器系統(tǒng)的電氣架構(gòu)，其構(gòu)成具體滿足以下目的的電氣雜混設(shè)備：

·能夠執(zhí)行啟動(dòng)器的傳統(tǒng)功能，即允許蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)被正常地啟動(dòng)并執(zhí)行干式駕駛(dry motoring)；

·在給定飛行器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)元件—電池、發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)—的電特性(電壓、阻抗)被設(shè)計(jì)為能夠執(zhí)行對(duì)蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)，但一般不足以遞送獲得如緊急再激活所必須的要高得多的啟動(dòng)力矩的爆發(fā)所需的電流電平的情況下，能夠遞送用于提供緊急再激活功能的必要性能；

·使電氣約束和對(duì)直升機(jī)的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)：發(fā)電、分配、電池…的影響最小化；

·盡可能為輕量級(jí)的并且也是很好優(yōu)化的；以及

·在必要的情況下，能夠被容易地納入現(xiàn)有蝸輪中，并由此能夠與“傳統(tǒng)的”有刷發(fā)電機(jī)/啟動(dòng)器兼容。

為了解決上述問題，提供了一種飛行器，所述飛行器具有渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，所述蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有快速再激活系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括通過包括在所述飛行器中的機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)來(lái)DC供電的電動(dòng)機(jī)，并且所述飛行器的特征在于所述飛行器進(jìn)一步包括：開關(guān)，所述開關(guān)被插在所述機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)和所述電動(dòng)機(jī)之間，當(dāng)緊急再激活被選擇時(shí)，所述開關(guān)打開以將所述電動(dòng)機(jī)與所述機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)隔離；包括多個(gè)即N個(gè)電能儲(chǔ)存元件的附加集合；以及控制單元，所述控制單元適于控制用于使電能儲(chǔ)存元件放電的設(shè)備，用于使電能儲(chǔ)存元件放電的設(shè)備被納入在所述飛行器中并且適于使得包括所述N個(gè)電能儲(chǔ)存元件中的至少一些的串聯(lián)電路與機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)連接，跨電動(dòng)機(jī)的各端子的電壓通過以下方式配置：按使得在快速再激活系統(tǒng)處于操作時(shí)，電動(dòng)機(jī)由比其標(biāo)稱特性水平高的電壓電平供電的方式順序地切換所述N個(gè)儲(chǔ)存元件的數(shù)目，從而在與蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的燃?xì)獍l(fā)生器的速度增加時(shí)，伴隨來(lái)自電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的漸進(jìn)增加。

有利地，儲(chǔ)存元件具有比機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)的源阻抗低的源阻抗以及比機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)的功率密度的高的功率密度，從而與高力矩水平以及因此與蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的緊急再激活所需的高電流水平兼容。

儲(chǔ)存元件可以是雙電層電容器(EDLC)超級(jí)電容器類型。

儲(chǔ)存元件還可是混合鋰電容器(LIC)類型。

在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，控制單元與用于充電和平衡的設(shè)備以及開關(guān)相關(guān)聯(lián)，以控制在快速再激活時(shí)段之外從用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)對(duì)各儲(chǔ)存元件的充電。

在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，控制單元與用于充電和平衡的設(shè)備相關(guān)聯(lián)，以控制在快速再激活時(shí)段之外從機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)對(duì)各儲(chǔ)存元件的充電。

有利地，本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)被應(yīng)用于雙發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)的蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明還提供一種用于快速地再激活飛行器蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的快速再激活方法，所述飛行器蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過包括在所述飛行器中的機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)來(lái)DC供電的電動(dòng)機(jī)，所述方法的特征在于，所述方法包括以下步驟：在緊急再激活被選擇時(shí)，使用處于打開位置的開關(guān)來(lái)選擇性地中斷所述機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)和所述電動(dòng)機(jī)之間的電連接，以便將所述電動(dòng)機(jī)與所述機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)隔離；以及使用控制單元和用于使儲(chǔ)存元件放電的設(shè)備來(lái)使得包括所述N個(gè)電能儲(chǔ)存元件中的至少一些的串聯(lián)電路與所述機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)連接，跨所述電動(dòng)機(jī)的各端子的電壓通過以下方式配置：按使得當(dāng)快速再激活系統(tǒng)處于操作時(shí)，電動(dòng)機(jī)由比其標(biāo)稱特性水平高的電壓電平供電的方式順序地切換N個(gè)儲(chǔ)存元件的數(shù)目，從而在與蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的燃?xì)獍l(fā)生器的速度增加時(shí)，伴隨來(lái)自電動(dòng)機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)的漸進(jìn)增加。

機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)可包括交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)，或者它可被連接到地面電源裝置(GPU)(當(dāng)飛行器在地面上時(shí))或者實(shí)際上它可被連接到蓄電池(例如，28V的電池)。

在具體實(shí)現(xiàn)中，本發(fā)明的啟動(dòng)方法進(jìn)一步包括由充電和平衡設(shè)備控制在快速再激活時(shí)段之外從機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)對(duì)所述儲(chǔ)存元件的充電的步驟。

在另一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)中，本發(fā)明的啟動(dòng)方法進(jìn)一步包括借助充電和平衡設(shè)備以及開關(guān)控制在快速再激活時(shí)段之外從用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)對(duì)所述儲(chǔ)存元件的充電的步驟。

更具體地，本發(fā)明適用于用于啟動(dòng)飛行器(具體為直升機(jī))的蝸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)

附圖的簡(jiǎn)要說明

從作為示例給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例的以下描述并參考附圖，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)顯現(xiàn)出來(lái)，在附圖中：

·圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于快速再激活渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備的一實(shí)施例的整體示圖；

·圖2A到2C示出用于使在根據(jù)發(fā)明的用于快速再激活蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備的上下文中的各電能儲(chǔ)存元件放電的開關(guān)命令；

·圖3是示出根據(jù)本發(fā)明控制的電動(dòng)機(jī)的速度或反電動(dòng)勢(shì)如何根據(jù)時(shí)間變化的示例的示圖；

·圖4是示出根據(jù)本發(fā)明控制的電動(dòng)機(jī)中的電流如何根據(jù)時(shí)間變化的示圖；

·圖5是示出向根據(jù)本發(fā)明控制的電動(dòng)機(jī)施加的電壓如何根據(jù)時(shí)間變化的示圖；

·圖6示出適合于在根據(jù)本發(fā)明的用于快速再激活蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備中使用的用于平衡和充電電能儲(chǔ)存單元的設(shè)備的第一實(shí)施例；以及

·圖7示出適合于在根據(jù)本發(fā)明的用于快速再激活蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備中使用的用于平衡和充電電能儲(chǔ)存單元的設(shè)備的第二實(shí)施例。

優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述

圖1是示出本發(fā)明的設(shè)備的一般配置的示圖。

緊急重啟系統(tǒng)即用于快速再激活備用的蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)包括機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10，該機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10包括以下及其他事物：蓄電池13，蓄電池13可以是單個(gè)電池或電池組，并且可由飛行器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)電源構(gòu)成，例如處于28V的電壓，然而本發(fā)明不限于這樣的值。

機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10還可與交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)11相關(guān)聯(lián)，或者除了能夠被連接到蓄電池13(例如，處于28V)外，它還可被連接到地面電源裝置(GPU)12(當(dāng)飛行器在地面上時(shí))。

電動(dòng)機(jī)60可由簡(jiǎn)單的DC啟動(dòng)器構(gòu)成，或者可由不僅能以電機(jī)模式操作，并且一旦啟動(dòng)階段已終止時(shí)還能例如出于向機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10供電的目的以發(fā)電機(jī)模式操作的發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器(GS)構(gòu)成。在以下描述中，術(shù)語(yǔ)“啟動(dòng)器”被用于覆蓋僅作為啟動(dòng)器的設(shè)備和作為發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器的設(shè)備，除非相反地指出。

圖1沒有示出蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)中的主要元件，這些主要元件是傳統(tǒng)的并且可包括本身包括壓縮機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器、燃燒室和高壓蝸輪以及自由蝸輪和啟動(dòng)附件。同樣，圖1沒有示出用于感測(cè)啟動(dòng)器的轉(zhuǎn)速的傳感器，也沒有示出用于感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)軸的轉(zhuǎn)速的傳感器。然而，通過示意圖的方式，示出了用于向控制單元20傳送關(guān)于可由啟動(dòng)器或由發(fā)電機(jī)-啟動(dòng)器構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)60的速度或反電動(dòng)勢(shì)的信息的線61。

本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)包括控制單元20。圖1沒有示出用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的操作的各種傳感器，諸如具體用于測(cè)量燃燒室中的操作狀態(tài)的溫度傳感器。

控制單元20可與發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)21相關(guān)聯(lián)，其也被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(EECU)，或者控制單元20可被直接納入在其中，用于管理由各傳感器提供的測(cè)量并經(jīng)由用于管理飛行器的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的模塊來(lái)控制啟動(dòng)系統(tǒng)。控制單元20適于接收正常啟動(dòng)命令(線22)或緊急再激活命令(線23)。

本發(fā)明的啟動(dòng)設(shè)備還包括：開關(guān)50(K_D)，該開關(guān)50(K_D)在機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10和電動(dòng)機(jī)60之間；N個(gè)電能儲(chǔ)存元件30a,...,30n(電容為C₁,C₂,...,C_N的電容器)的集合30；以及，放電設(shè)備40，放電設(shè)備40用于使儲(chǔ)存元件放電并用于經(jīng)由線10a,20b,...,20i,....,20n從控制單元20接收命令K₁,K₂,...,K_i,...,K_n。

控制單元20經(jīng)由線51(命令K_D)控制開關(guān)50，并且還控制設(shè)備40中用于儲(chǔ)存元件的其他開關(guān)40a,40b,...,40n的集合(命令K₁、K₂、...、K_N)，從而使得包括N個(gè)電能儲(chǔ)存元件30a、...、30n中的一些和全部的串聯(lián)電路能夠與機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10并聯(lián)連接，以便遞送緊急重啟(包括對(duì)先前被置于備用的渦輪機(jī)的快速再激活)所需的能量。二極管41a、41b、...、41n與開關(guān)40a、40b、...、40n串聯(lián)連接。

由于附加子組件20、30、40、50和70，本發(fā)明的系統(tǒng)使得要向電動(dòng)機(jī)60供電的電壓源能夠按以下方式被配置：使得當(dāng)快速再激活系統(tǒng)處于“緊急再激活”操作時(shí)，比該電動(dòng)機(jī)60的標(biāo)稱特性水平高的電壓電平被施加到電動(dòng)機(jī)60的各端子，以便能夠暫時(shí)增強(qiáng)其遞送的機(jī)械力矩，同時(shí)逐漸地施加電壓，從而限制在緊急再激活的開始時(shí)提取的電流，并在燃?xì)獍l(fā)生器的速度上升時(shí)，伴隨啟動(dòng)器的反電動(dòng)勢(shì)的漸進(jìn)增加。

儲(chǔ)存元件30a、...、30n具有比機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10中的各儲(chǔ)存元件的源阻抗小的源阻抗以及比機(jī)載電力供給網(wǎng)絡(luò)10中的各儲(chǔ)存元件的功率密度大的功率密度，并且它們因此適用于在緊急再激活的短歷時(shí)期間遞送高啟動(dòng)電流。

具體地，附加儲(chǔ)存元件30a、...、30n可由(EDLC)超級(jí)電容器或由混合鋰離子電容器(LIC)構(gòu)成。

以下更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的啟動(dòng)系統(tǒng)的操作。

當(dāng)正常啟動(dòng)被選擇時(shí)，例如當(dāng)飛行器在地面上并且發(fā)動(dòng)機(jī)最初為靜止時(shí)，EECU 21通過線22向控制單元20發(fā)送正常啟動(dòng)命令，這通過控制線51關(guān)閉開關(guān)50。啟動(dòng)器60隨后由機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10直接供電，并且它將啟動(dòng)力矩施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器。通過已知方式，機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10中的各發(fā)電機(jī)元件的電壓水平和阻抗適用于遞送發(fā)動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)所需的適中的電流。相同的過程也在飛行中被使用以在重啟不存在任何緊急性質(zhì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)先前被置于備用的發(fā)動(dòng)機(jī)的正常再激活。

當(dāng)緊急啟動(dòng)被選擇時(shí)，當(dāng)飛行器處于飛行中并且發(fā)動(dòng)機(jī)最初處于備用模式時(shí)，EECU 21經(jīng)由線23向控制單元20發(fā)送執(zhí)行以下功能的緊急再激活命令：

·打開開關(guān)50，從而使電動(dòng)機(jī)60與機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10隔離；以及

·通過以下方式配置跨電動(dòng)機(jī)60的各端子的電壓：出于首先管理向電動(dòng)機(jī)60遞送的電流，以便獲得明顯大于正常啟動(dòng)力矩的機(jī)械力矩，以及其次出于在燃?xì)獍l(fā)生器的速度增加時(shí)伴隨來(lái)自電動(dòng)機(jī)60的反電動(dòng)勢(shì)的漸進(jìn)增加的目的，順序地切換組裝件30內(nèi)所需的儲(chǔ)存元件30a,...,30n的數(shù)目。

其中連接器40a、40b、...、40n被關(guān)閉的組合可根據(jù)儲(chǔ)存元件30a、30b、...、30n的性質(zhì)并且還根據(jù)電動(dòng)機(jī)60的特性而不同。

圖2A到2C以及3到5示出了用于控制開關(guān)40a到40n(命令K₁到K_N)以用于在緊急啟動(dòng)的初始階段期間限制電流并由此限制機(jī)器中的力矩，同時(shí)在啟動(dòng)結(jié)束時(shí)繼續(xù)增加其速度的時(shí)序示例，其中電動(dòng)機(jī)60遭受高于其標(biāo)稱操作點(diǎn)的操作電壓。

更具體地，圖2A示出在初始時(shí)刻T₁和最終時(shí)刻T_F之間的對(duì)應(yīng)于關(guān)閉觸點(diǎn)40a的命令K₁的信號(hào)101。

圖2B示出在比初始時(shí)刻T₁晚的初始時(shí)刻T₂和最終時(shí)刻T_F之間的對(duì)應(yīng)于關(guān)閉觸點(diǎn)40b的命令K2的信號(hào)102。

圖2C示出在比初始時(shí)刻T₁、T₂、...晚的初始時(shí)刻T_N和最終時(shí)刻T_F之間的對(duì)應(yīng)于關(guān)閉最后一個(gè)觸點(diǎn)40n的命令K_N的信號(hào)109。

從圖2A、2B和2C中，可理解，對(duì)觸點(diǎn)40a、40b、...、40n的階段化控制使得有可能相繼串聯(lián)連接儲(chǔ)存元件30a、30b、...、30n，以便將得到的電壓之和施加到電動(dòng)機(jī)60的電樞繞組成為可能。

圖3示出根據(jù)圖2A到2C的順序控制的電動(dòng)機(jī)60的速度或反電動(dòng)勢(shì)如何根據(jù)時(shí)間變化。該曲線具有在時(shí)刻T₁和T₂之間在閾值S₁(等于零)和閾值S₂之間變化的第一分段111，接著是在時(shí)刻T₂到T_N之間在閾值S₂到S_N之間變化的后繼分段112...，且最后是在時(shí)刻T_N和最終時(shí)刻T_F之間在閾值S_N和呈現(xiàn)最大值的最終閾值S_F之間變化的最后分段119。

圖4示出流經(jīng)根據(jù)圖2A到2C的順序控制的電動(dòng)機(jī)60的電流如何根據(jù)時(shí)間變化。在命令K₁,K₂,...,K_N在后繼時(shí)刻T₁,T₂,...,T_N被施加的每一初始時(shí)刻，電流達(dá)到最大值I_MAX并隨后減小(分段121、122、...、129)并在最終時(shí)刻T_F返回到零。合適的觸點(diǎn)命令K₁,K₂,...,K_N用于限制電動(dòng)機(jī)60所吸收的最大電流，并由此將其力矩限制到驅(qū)動(dòng)燃?xì)獍l(fā)生器的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所接受的水平，同時(shí)在整個(gè)緊急激活序列中仍然保持高力矩平均水平。

圖5示出向根據(jù)圖2A到2C的順序控制的電動(dòng)機(jī)60施加的電壓如何根據(jù)時(shí)間變化。在命令K₁,K₂,...,K_N在后繼時(shí)刻T₁,T₂,...,T_N被施加的每一初始時(shí)刻，向電動(dòng)機(jī)60施加的電壓從等于與儲(chǔ)存元件30a,30b,...,30n的初始電荷相對(duì)應(yīng)的值的值V_C10,V_C20,...,V_CN0開始增加，并隨后在如通過這種方式與電動(dòng)機(jī)60并聯(lián)連接的儲(chǔ)存元件的放電期間減小(分段131,132,...,139)，同時(shí)仍然保持在漸進(jìn)地增加的值處，直到其在用于關(guān)閉最后一個(gè)觸點(diǎn)40n的命令K_N的初始時(shí)刻處達(dá)到值U_MAX。合適的觸點(diǎn)命令K₁,K₂,...,K_N由此允許向電動(dòng)機(jī)60施加的電壓電平能夠隨著該機(jī)器的速度以及因此反電動(dòng)勢(shì)增加而被逐漸地適配，由此使得大平均啟動(dòng)力矩能夠在燃?xì)獍l(fā)生器上得以維持一直到高速度。應(yīng)當(dāng)觀察到，雖然在緊急激活結(jié)束時(shí)向電動(dòng)機(jī)60施加的最大電壓電平U_MAX超過機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的額定電壓，但它仍然保持與該絕緣材料的強(qiáng)度以及電動(dòng)機(jī)的換向器兼容以供特殊使用。

當(dāng)在正常條件下操作時(shí)(即除了緊急激活時(shí)段期間以外)，控制單元20和用于充電和平衡各電池單元的設(shè)備70還具有向附加儲(chǔ)存元件集合30中的儲(chǔ)存元件30a、...、30n充電并保持其被充電，并且以一般的方式監(jiān)控這些儲(chǔ)存元件30a到30n的功能。

可通過直升機(jī)的電力供給網(wǎng)絡(luò)10，或者用用作發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)60的變體向附加集合30中的儲(chǔ)存元件30a、...、30n充電。

圖6和7示出用于平衡并充電由儲(chǔ)存元件30a,30b,...,30n構(gòu)成的電池單元的設(shè)備70的操作的兩個(gè)示例。如圖1所示，用于平衡和充電電池單元的設(shè)備70可通過連接72從機(jī)載網(wǎng)絡(luò)10供電，并且可由控制單元20(連接71)在位于緊急再激活之外的時(shí)段期間選擇性地控制。在圖6和7中描述的平衡和充電設(shè)備被給予相應(yīng)的附圖標(biāo)記170和270。

圖6的平衡和充電設(shè)備具有“回掃”結(jié)構(gòu)，并且在其輸入處包括濾波器單元171，后隨電容器172，該電容器172與具有變壓器的初級(jí)繞組174和電子控制元件173的電路并聯(lián)連接。變壓器的N個(gè)次級(jí)繞組175a,175b,...,175n的集合經(jīng)由整流二極管176a,176b,...,176n連接到N個(gè)電能儲(chǔ)存元件30a,30b,...,30n的集合，使得將電壓V_C10,V_C20,...,V_CN0遞送到具有電容C₁,C₂,...,C_N的各電能儲(chǔ)存元件的端子。

圖7的平衡和充電設(shè)備具有“前向”結(jié)構(gòu)，并且在其輸入處包括濾波器單元271，后隨電容器272，該電容器172與包括用于向變壓器的初級(jí)繞組274供電的電子組件集合的電路并聯(lián)連接。這些電子組件可包括由四個(gè)二極管281到284和四個(gè)電子控制元件273、277、278、279組成的H橋。N個(gè)次級(jí)變壓器繞組275a,275b,...,275n的集合經(jīng)由整流二極管276a,276b,...,276n連接，以便按以下方式饋送N個(gè)電能儲(chǔ)存元件30a,30b,...,30n的集合：使得將電壓V_C10,V_C20,...,V_CN0遞送到具有電容C₁,C₂,...,C_N的各電能儲(chǔ)存元件的端子。

其中變壓器的初級(jí)繞組174被看作電流源的圖6的實(shí)施例使得能量能夠被傳輸，其中能量被儲(chǔ)存在初級(jí)繞組中。由此有可能控制被傳輸?shù)阶儔浩鞔渭?jí)繞組175a,175b,...,175n的能量。該解決方案優(yōu)化了電子控制裝置的重量對(duì)感應(yīng)元件的重量的損害。

其中變壓器初級(jí)繞組274被認(rèn)為是電壓源的圖7的實(shí)施例用于優(yōu)化感應(yīng)元件的尺寸對(duì)電子控件裝置的損害。本發(fā)明的系統(tǒng)適用在幾秒鐘內(nèi)在飛行中達(dá)成對(duì)渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的緊急重啟。

應(yīng)當(dāng)觀察到，有利地，儲(chǔ)存元件30a,30b,...,30n可在地面上用在起飛之前的準(zhǔn)備飛行器的階段期間空閑的發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)重新充電，使得取走的相應(yīng)電能可在相對(duì)較長(zhǎng)的歷時(shí)(幾十秒到幾分鐘)上傳播，而沒有任何負(fù)面操作影響，這由此使得有可能首先避免使機(jī)載網(wǎng)絡(luò)的發(fā)電機(jī)元件過大，并且其次降低如圖6和7中描述的再充電設(shè)備所設(shè)計(jì)針對(duì)的功率，由此具體地使得其重量和體積得到限制。

本發(fā)明的系統(tǒng)的附加裝備實(shí)施起來(lái)非常簡(jiǎn)單，并且它非常緊湊。因此，儲(chǔ)存元件的附加集合30、控制單元20、平衡設(shè)備70和放電設(shè)備40可被直接納入發(fā)動(dòng)機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)隔室中。

在給定需要對(duì)現(xiàn)有電路作出的修改可被簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)的情況下，本發(fā)明還適用于在已經(jīng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的直升機(jī)上使用

本發(fā)明由此建議使用實(shí)際的技術(shù)裝置來(lái)在機(jī)載雙發(fā)動(dòng)機(jī)直升機(jī)上從備用模式實(shí)現(xiàn)緊急重啟(快速再激活)的功能。在本發(fā)明中，渦輪的電啟動(dòng)器60由此在其標(biāo)稱操作范圍之外被使用，以便處理飛行中的緊急重啟所需的對(duì)機(jī)械電力的調(diào)用。