用于飞行器的自主能量系统的制作方法
本发明涉及用于飞行器的自主能量系统，该用于飞行器的自主能量系统被设计为用作辅助电源，以帮助主电源(燃料电池)输送所需的电力或防止主电源加速老化。
背景技术：
1、燃料电池供电的车辆是广为人知的，但是现如今这种电力供应在航空航天领域中的使用是新奇的。
2、诸如重型或轻型车辆的地面车辆在能量缓冲器的支持下使用燃料电池作为主电源。这些地面车辆通常具有能量缓冲器，该能量缓冲器具有与燃料电池并联连接的dc-dc转换器，以利用再生制动并在加速条件下支持燃料电池。绝大多数地面车辆使用锂离子电池作为能量缓冲器，但是一些车辆使用超级电容器实现在短时段间内需要高电力需求的一些功能。
3、地面车辆通常具有电子控制单元(ecu)以计算由燃料电池和由能量缓冲器输送的电力的量。通常，它们使用一些锁定表，其中根据燃料电池应该输送的电力，计算其电压，并且因此，计算网络电压。
4、计算出的电压是能量缓冲器的dc-dc转换器的高压侧应具有的电压。
5、当前的能量缓冲系统可以是被动的或主动的。
6、被动能量缓冲器是与燃料电池并联连接的超级电容器组，减轻了网络的电力不稳定性。这种类型的能量缓冲器的问题在于，电力分布是不受控制的并且直接取决于每个部件的阻抗。
7、主动能量缓冲器包括与燃料电池并联连接的dc-dc转换器和超级电容器组，以支持具有所需电力的网络。该系统的优点是可以控制电力，但是取决于电力控制管理系统，该电力控制管理系统周期性地(例如，每100ms)计算缓冲器应当注入到网络中的dc-dc电流设定点。因此，主动能量缓冲器的反应性不如所期望的那样。
技术实现思路
1、因此，本发明的目的是提供如下能量系统，该能量系统能够自主地决定网络是否需要支持，并且其中dc-dc转换器是双向的和电压控制的(具有电压设定点(阈值))，以更灵活并且使用更简单的控制。
2、利用本发明的能量系统，解决了现有技术的缺点，提供了将在下面描述的其他优点。
3、根据本发明的用于飞行器的自主能量系统以及附加的可选特征如下限定。
4、具体地，用于飞行器的自主能量系统包括：
5、-高压网络，该高压网络能够向飞行器电气负载提供能量，
6、-主电源，该主电源连接至高压网络，
7、-能量存储装置，
8、-电压控制的双向dc-dc转换器，该电压控制的双向dc-dc转换器连接至能量存储装置和高压网络，
9、-以及，电力控制管理系统，
10、其中，
11、-电力控制管理系统连接至高压网络以能够测量高压网络的电压变化，
12、-其中，电力控制管理系统连接至能量存储装置(3)并且连接至dc-dc转换器(4)以形成能量缓冲模块(1)，该能量缓冲模块能够通过固定电压设定点(vset-point)向高压网络(6)提供确定量的电力以及接收确定量的电力，
13、-其中，电力控制管理系统(5)被配置成使得：当电力控制管理系统(5)在高于预设时间放电激活值(tth_d_network_discharge_act)的时间(δtd_network)期间检测到高压网络(6)的电压下降变化(δvd_network)高于预设电压放电激活阈值(vth_d_network_discharge_act)时，电力控制管理系统(5)提供从能量缓冲模块(1)到高压网络(6)的电力，直到满足以下条件之一：
14、·在高于第一预设放电去激活时间(tth_buffer_discharge_deact1)的时间(δtbuffer)期间由能量缓冲模块(1)提供的电流(ibuffer)低于第一预设阈值放电去激活值(ith_buffer_discharge_deact1)，以及
15、·能量存储装置(3)的电荷低于最小可用电荷，以及
16、·在高于第二预设放电去激活时间(tth_buffer_discharge_deact2)的时间(δtbuffer)期间，高压网络(6)的电压上升变化(δvr_network)高于预设电压上升放电去激活阈值(vth_r_network_discharge_deact)，并且由能量缓冲模块(1)提供的电流(ibuffer)低于第二预设阈值放电去激活值(ith_buffer_discharge_deact2)，
17、-并且其中，电力控制管理系统(5)被配置成使得：当电力控制管理系统(5)在高于预设时间充电激活值(tth_r_network_charge_act)的时间(δtnetwork)期间检测到高压网络(6)的电压上升变化(δvr_network)高于预设电压充电激活阈值(vth_r_network_charge_act)时，电力控制管理系统(5)接收从高压网络(6)到能量缓冲模块(1)的电力，直到满足以下条件之一：
18、·在高于第一预设充电去激活时间(tth_buffer_charge_deact1)的时间(δtbuffer)期间由能量缓冲模块(1)提供的电流(ibuffer)低于第一预设阈值充电去激活值(ith_buffer_charge_deact1)，以及
19、·能量存储装置(3)的电荷高于最大可用电荷，以及
20、·在高于第二预设充电去激活时间(tth_buffer_charge_deact2)的时间(δtbuffer)期间，高压网络(6)的电压下降变化(δvd_network)高于预设电压下降充电去激活阈值(vth_d_network_charge_deact)，并且由能量缓冲模块(1)提供的电流(ibuffer)低于第二预设阈值充电去激活值(ith_buffer_charge_deact2)。
21、根据优选实施方式，由能量缓冲模块提供的固定电压设定点(vset-point)是根据预设设定点时间范围(tset-point)期间的高压网络的电压值确定的。
22、优选地，固定电压设定点(vset-point)被确定为预设设定点时间范围(tset-point)期间的高压网络的电压值的平均。
23、优选地，预设设定点时间范围(tset-point)是在预设设定点后退时间范围(tsetpoint_backpoint)之前建立的，所述预设设定点后退时间范围(tsetpoint_backpoint)包括在预设设定点时间范围(tset-point)的结束与当前时间之间经过的时间。
24、根据另一优选实施方式，能量存储装置和dc-dc转换器串联连接。
25、根据另一优选实施方式，能量存储装置是超级电容器组或锂离子(li-on)电池组。
26、根据另一优选实施方式，能量存储装置的最小可用电荷低于其全部电荷的20％，并且能量存储装置的最大可用电荷高于其全部电荷的80％。
27、使用根据本发明的自主能量系统，尤其获得以下优点：
28、-其自主工作；
29、-其控制比常规主动能量缓冲器更简单，提供稳定的电压设定点；
30、-其集成比常规主动能量缓冲器更容易；
31、-其比常规被动能量缓冲器更轻且更可控；
32、-其主要在功率振荡中提供了快速反应时间。
技术特征：
1.一种用于飞行器的自主能量系统(8)，包括：
2.根据权利要求1所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，由所述能量缓冲模块(1)提供的所述固定电压设定点(vset-point)是根据预设设定点时间范围(tset-point)期间的所述高压网络(6)的电压值确定的。
3.根据权利要求2所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，所述固定电压设定点(vset-point)被确定为所述预设设定点时间范围(tset-point)期间的所述高电压网络(6)的电压值的平均。
4.根据权利要求3所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，所述预设设定点时间范围(tset-point)是在预设设定点后退时间范围(tset point_backpoint)之前建立的，所述预设设定点后退时间范围(tset point_backpoint)包括在所述预设设定点时间范围(tset-point)的结束与当前时间(tcurrent)之间经过的时间。
5.根据任一前述权利要求所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，所述能量存储装置(3)和所述dc-dc转换器(4)串联连接。
6.根据任一前述权利要求所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，所述存储装置(3)是超级电容器组或锂离子(li-on)电池组。
7.根据任一前述权利要求所述的用于飞行器的自主能量系统(8)，其中，所述能量存储装置(3)的最小可用电荷低于其全部电荷的20％，并且所述能量存储装置(3)的最大可用电荷高于其全部电荷的80％。
技术总结
本发明涉及一种用于飞行器的自主能量系统(8)，包括：高压网络(6)，主电源(2)，能量存储装置(3)，双向DC‑DC转换器(4)和电力控制管理系统(5)，电力控制管理系统连接至：高压网络(6)，以测量其电压变化，并且连接至能量存储装置(3)和DC‑DC转换器(4)，形成能量缓冲模块(1)，该能量缓冲模块向高压网络(6)提供固定电压设定点/接收固定电压设定点；并且电力控制管理系统被配置成使得：当电力控制管理系统(5)在高于预设时间放电/充电激活值的时间期间检测到高压网络的电压变化(ΔV<subgt;r_network</subgt;，ΔV<subgt;d_network</subgt;)高于预设电压放电/充电激活阈值时，电力控制管理系统提供/接收从能量缓冲模块到高压网络的电力，直到满足预先配置的条件之一。
技术研发人员：伊格纳西奥·克雷斯波吉特雷斯,卡洛斯·埃尔南德斯伊达尔戈
受保护的技术使用者：空中客车西班牙有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5