用于管理混合动力推进架构中的电能源的方法和系统与流程

本发明涉及用于管理具有电动混合动力推进架构的飞行器中的诸如电池的电能源的能量的方法和系统。

背景技术：

1、本发明适用于具有电动混合动力推进架构的飞行器，该电动混合动力推进架构包括至少一个使用燃料燃烧的热发动机以及被配置成电辅助热发动机的电能源。换句话说，这是用于通过混合能量供应机械动力的架构，该混合能量既来自使用燃料（在热发动机中）也来自向热发动机提供电辅助的能量源。

2、因此，电能源（例如，电池）尤其使得有可能向热发动机提供剩余能量以用于需要高功率的操作（例如启动、起飞或着陆、发动机加速、在高度上爬升/下降、关停发动机等），并且避免热发动机在短操作阶段或紧急情况下尺寸过大。

3、在本说明书中，“电能源”是用于指代任何类型的电池、超级电容器或其他电能存储源以及相同类型或不同类型的源（在上面所提及的那些中）的任何组合的通用术语。

4、这样的电动混合动力推进架构引起燃料消耗的降低和碳足迹的降低。

5、本发明的目的是优化电能源（例如，电池）的使用，并避免在任务结束之前将其完全放电或者以使得可以不再确保需要由所述电能源供应电力的安全需求的比例放电。

技术实现思路

1、提出了一种用于管理飞行器中的电能源的能量的方法，该飞行器包括用于管理电动混合动力推进架构中的所述电能源的能量的系统，该电动混合动力推进架构包括至少一个使用燃料燃烧的热发动机和电能源，该能量管理系统包括电子电路系统，该方法由能量管理系统实现并且对于飞行器的给定任务包括：

2、在登机点处停泊的阶段期间，控制对电能源完全充电，其中一定量的能量以确定的方式并且在给定任务的整个持续时间内分配到以下能量储备之间：

3、第一储备，其是被设计成防止电能源超过其限定的工作极限的设计安全裕度；

4、第二储备，其在所述至少一个发动机熄火的情况下保证对飞行器的关键系统持续供电；

5、第三储备，其保证所述至少一个发动机在飞行中重新点火；以及

6、第四储备，其被提供用于混合动力功能，该混合动力功能在正常操作下通过功率注入向所述至少一个发动机提供电辅助；

7、在以下阶段中的至少一个阶段期间，授权使用第四储备以执行混合动力功能中的至少一个：起飞前滑行和起飞；以及

8、在巡航阶段期间，控制对电能源再充电，其中为第四储备至少部分地补充足够量的能量并且使得能够在以下阶段中的至少一个阶段期间执行混合动力功能中的至少一个：下降、着陆和着陆后滑行。

9、因此，对于飞行器的给定任务，所提出的解决方案使得能够在保证安全功能的执行的同时优化电辅助的使用，直到该任务结束。应当注意的是，在任务开始时，在登机点停泊的阶段期间，电能源被完全充电，其中一定量的能量以确定的方式并且在给定任务的整个持续时间内在各种能量储备之间分配。因此，与用于按任务区段进行能量管理的常规解决方案（包括将任务划分为任务区段的解决方案，每个任务区段在电能源内具有预定义的电能预算）相比，所提出的解决方案提出了根本性的改变，具有更全局的策略（在整个任务上全局地进行能量管理），以便使电辅助的效率最大化。上面提及的常规解决方案需要能量的功能的数量庞大且种类繁多，而证明是合理的。所提出的解决方案适用于下述新型的（电动混合动力推进）架构，其具有缩减的功能领域并且电能源（例如，电池）的尺寸已经被优化。

10、根据一个特定实施方式，该方法包括：对于给定任务并且如果起飞前滑行阶段的持续时间大于预定持续时间，则：在起飞前滑行阶段期间，控制对电能源再充电，其中为第四储备至少部分地补充足够量的能量并且使得能够在起飞阶段期间执行混合动力功能中的至少一个。

11、根据一个特定实施方式，该方法包括：

12、在起飞前滑行阶段和起飞阶段中的至少一个阶段期间，授权使用第二储备和第三储备中的至少一个以执行混合动力功能中的至少一个；以及

13、在爬升阶段期间，控制对电能源再充电，其中在巡航阶段之前为第二储备和第三储备完全补充足够量的能量。

14、根据一个特定实施方式，在爬升阶段期间，电能源的再充电被配置为渐进的，并且使得第二储备和第三储备中的每一个总是以至少等于第一确定阈值的比例被补充，该第一确定阈值是可变的并且随着飞行器的高度增加而升高。

15、根据一个特定实施方式，该方法包括：

16、在下降阶段、着陆阶段和所述着陆后滑行阶段中的至少一个阶段期间，授权使用第二储备和第三储备中的至少一个以执行混合动力功能中的至少一个。

17、根据一个特定实施方式，在下降阶段、着陆阶段和着陆后滑行阶段中的至少一个阶段期间授权使用第二储备和第三储备中的至少一个以执行混合动力功能中的至少一个被配置为渐进的，并且使得第二储备和第三储备中的每一个仍然包含至少等于第二确定阈值的比例的能量，该第二确定阈值是可变的并且随着飞行器的高度降低而下降。

18、根据一个特定实施方式，在巡航阶段期间电能源的再充电是受限的，并且考虑到在下降阶段、着陆阶段和着陆后滑行阶段中的至少一个阶段期间授权使用第二储备和第三储备中的至少一个以执行混合动力功能中的至少一个。

19、根据一个特定实施方式，在巡航阶段期间对电能源的再充电是完全的，使得在所述完全再充电结束时，第四储备被完全补充，并且授权执行在下降阶段、着陆阶段和着陆后滑行阶段期间必须执行的所有混合动力功能。

20、还提出了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，当所述指令由处理器执行时，所述指令使处理器执行上述根据其实施方式中任一项所述的方法。

21、还提出了一种存储介质，该存储介质存储这样的指令，当所述指令由处理器从存储介质中读取并执行时，所述指令使处理器执行上述根据其实施方式中任一项所述的方法。

22、还提出了一种用于管理包括电动混合动力推进架构的飞行器中的电能源的能量的系统，该飞行器包括至少一个使用燃料燃烧的热发动机和所述电能源，该能量管理系统位于飞行器上并且包括电子电路系统，该能量管理系统被配置成对于飞行器的给定任务实现：

23、在登机点处停泊的阶段期间，控制对电能源完全充电，其中一定量的能量以确定的方式并且在给定任务的整个持续时间内在以下能量储备之间分布：

24、第一储备，其是被设计成防止电能源超过其限定的工作极限的设计安全裕度；

25、第二储备，其在所述至少一个发动机熄火的情况下保证对飞行器的关键系统持续供电；

26、第三储备，其保证所述至少一个发动机在飞行中重新点火；以及

27、第四储备，其被提供用于混合动力功能，该混合动力功能在正常操作下通过功率注入向所述至少一个发动机提供电辅助；

28、在以下阶段中的至少一个阶段期间，授权使用第四储备来执行混合动力功能中的至少一个：起飞前滑行和起飞；以及

29、在巡航阶段期间，控制对电能源再充电，其中为第四储备至少部分地补充足够量的能量并且使得能够在以下阶段中的至少一个阶段期间执行混合动力功能中的至少一个：下降、着陆和着陆后滑行。

30、更具体地，提出了一种能量管理系统，该能量管理系统被配置成执行上述根据其实施方式中任一项所述的方法。

31、还提出了一种飞行器，该飞行器包括如上所述的能量管理系统。