CN102656088B - 使用超电容器阵列的蓄电池 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池。蓄电池包括用于存储电能的超电容器，所述电能稍后将用于对飞行器供电。所存储的电能还可以用作紧急备用功率的来源。利用功率配送控制器来控制电能的配送。可以利用飞行器上的电源对蓄电池充电，或者可以利用外部电源对蓄电池预充电。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器设备的操作，具体涉及用于向飞行器设备提供电功率的使用超电容器的蓄电池。
背景技术
包括例如制动器、转向系统以及起落架致动器等的许多飞行器设备，在典型飞行期间操作受限，但是在操作时具有高功率需求。这些设备在飞行期间消耗的总能量相对较低，但是功耗较高。
经常使用液压系统来操作这种瞬时负载飞行器设备。液压系统能够遍及飞行器将大量功率配送给简单的设备，这些简单的设备能够容易地将液压力转换成机械力。具有类似功率和力输出的已知等效电子设备通常更沉重、体积更庞大并且更复杂，而且常常需要齿轮系统来产生所需的力。
可以用电系统代替液压系统来操作瞬时负载飞行器设备。电系统可以比等效的液压系统更小并且更轻。然而，这种电系统必须在相对高的电压下工作。这导致了其他问题，如，电击危险以及电弧放电风险的提高。
包括上位锁和致动器在内的起落架设备属于高功率设备的类别，间歇性地需要这些起落架设备，但是当在飞行器飞行中平均下来时这些起落架设备具有较低的能量消耗(即，这些起落架设备是瞬时负载设备)。由于安全性和性能问题，起落架必须在短时间内收回和伸出。
液压蓄电池已被用在飞行器上以提供紧急电力、降低峰值系统负载以及隔离液压设备直接与系统中的其他组件相互作用。这些蓄电池被放置在靠近工作设备的位置，以使线路损耗最小化、提供对负载需求的快速响应以及降低蓄电池与设备之间线路断开的可能性。已知液压蓄电池需要经常维护，这主要是由于通常使用气体充电作为设备中的能量存储机制。
经常在飞行器上使用电池来存储能量。然而电池可能包含危险化学物质并且可能受温度变化的破坏。用于在飞行器上存储能量的电池的重量可能重得不宜于使用。
本发明解决上述问题中的至少一个。
发明内容
本发明提供了一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池，所述蓄电池包括：超电容器，用于存储电能；输入连接器，配置为将超电容器耦合至电源；输出连接器，配置为将超电容器耦合至飞行器设备；以及功率配送控制器，操作性连接至超电容器，所述功率配送控制器用于允许电能通过输入连接流入超电容器。
在一个实施例中，蓄电池包括：至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器串联布置，以提高蓄电池的电压。
在另一实施例中，蓄电池包括：至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器并联布置，以提高蓄电池的功率输出。
还提供了一种向飞行器提供功率的方法，所述方法包括：提供在此限定的蓄电池；将蓄电池耦合至电源；将来自电源的功率引导至蓄电池，以存储在蓄电池的超电容器中；选择性地将蓄电池耦合至飞行器设备；以及将来自蓄电池的功率引导至飞行器设备以向飞行器设备提供电能。
附图说明
以下参考附图给出了本发明的详细描述，其中：
图1示出了本文描述的蓄电池的一个实施例的框图，其中充电控制继电器被示为处于断开位置；
图2示出了蓄电池的一个实施例，其中充电控制继电器被示为处于闭合位置；
图3示出了蓄电池的另一实施例，其中超电容器排列成串并联阵列；
图4示出了蓄电池的另一实施例，所述蓄电池操作性连接到两个飞行器设备；
图5是向飞行器设备提供电能的方法的流程图；
图6示出了蓄电池的另一实施例，其中蓄电池具有有源电流限制电路；以及
图7示出了蓄电池的另一实施例，所述蓄电池连接到隔离的飞行器设备。
具体实施方式
本文描述了一种飞行器蓄电池，所述飞行器蓄电池能够向飞行器提供紧急备用电力，并且提供电负载调平，以减小飞行器电系统的电需求。
蓄电池提供了分立电源，所述分立电源可以与飞行器的主电源隔离。因此，从飞行器主电源的电功率的损耗不会有损于飞行器的蓄电池中的功率。
蓄电池可操作用于从电源接收电功率、存储功率并稍后在需要时将功率配送给飞行器设备。飞行器设备可以例如完全由蓄电池中存储的能量来供电。电源可以位于飞行器上，或者可以在地面上并且在飞行器外部，以在飞行器起飞前对飞行器的蓄电池充电。
蓄电池包括用于存储电能以供飞行器设备稍后使用的装置。蓄电池还包括用于提供电能以供存储并将电能配送给飞行器设备的装置。蓄电池还包括用于对所存储的电能向飞行器设备的配送加以控制的装置。
参考图1，公开了一种蓄电池106，用于选择性地操作飞行器设备102。换言之，可以由蓄电池106来间歇地或在需要时操作飞行器设备102。在示例实施例中，飞行器设备102是至少部分地可以用电能来工作的电或机电负载设备。例如，飞行器设备102可以是起落架设备、上位锁、起落架的致动器、制动系统、转向系统等等。蓄电池106位于电路150上。例如，电路150可以作为飞行器电路的一部分。如图1所示，飞行器设备102连接至电路150。飞行器设备102还可以与电路150断开，此时飞行器设备102不会通过电路接收电能。飞行器功率配送控制器126以及飞行器电源104也可以连接至电路150。本领域技术人员已知的其他电子组件也可以连接至电路150。
尽管本文参考单个超电容器114描述了本发明，然而应理解，优选实施例使用超电容器阵列133，如以下示出和描述的。
在一个实施例中，如图1所示，输入连接110被配置为将超电容器114耦合至电源104。电源104可以包括例如飞行器电源104。输入连接110可以包括充电控制继电器110(如图所示)。飞行器电源104可以通过电路150连接至飞行器设备102、超电容器114和超电容器充电电路112中的每一个。如以下进一步说明的，飞行器功率配送控制器126可以通过电路150连接至超电容器充电电路112和充电控制继电器110。
蓄电池106(图1中虚线所示)包括用于存储电能的超电容器114(或超电容器阵列113)。超电容器阵列113包括各个独立的超电容器114。输出连接器129被配置为将超电容器耦合至飞行器设备102。在图中所示的实施例中，如以下更详细描述的，输出连接器129是继电器129。稍后可以将超电容器114中存储的电能沿着电路150通过继电器129引导至飞行器设备102，以对飞行器设备102供电。
可以通过将多个超电容器114串联以形成超电容器阵列133，来提高蓄电池106的工作电压。例如，典型的飞行器电系统工作在28V(dc)下。由于商业可用的超电容器114仅能够具有2至3V(dc)的电势，所以需要串联12个电容器来达到飞行器电系统工作电压。然而这可能提高超电容器阵列133的电阻，从而降低最大功率输出。可以通过将超电容器114并联来提高功率输出以及附加能量存储能力。可以基于正在操作的飞行器设备102的负载特性来确定并联行数以及每个独立的超电容器114的电容。这些特性可以包括例如功率需求、工作电压范围或使用持续时间。
技术中已知，电容器是可以存储电荷的电子器件。所存储的以库伦为单位的电荷Q与以法拉为单位的电容C以及电容器两端以伏特为单位的电压V之间的关系由等式Q＝CV来表示。本文提到的超级电容器或超电容器是电容器阵列，所述电容器阵列具有足够的能量存储以及功率传递能力来操作机电飞行器组件和/或至少部分电子飞行器组件，包括但不限于用于推进系统、飞行控制系统、起落架系统和制动系统的组件。
如技术中已知的，超电容器可以使用不同的材料、几何结构以及制造技术，如，多孔碳电双层电容器。多孔碳电双层电容器包括活性炭粉，所述活性炭粉形成了多孔碳结构以经由电解质系统(典型地，乙腈(AN)和四乙基四氟硼酸铵(TEATFB))的离子存储电荷。这种类型的电容器依赖于电解质中的分子，以使用Hemholz双层效应来起到电介质壁垒的作用。由于这些分子的介电强度相对较低，所以电压电位被限制在2伏特到3伏特之间。此外，液体电解质的使用可以限制超电容器114的工作范围，这是因为：上述电解质在低温下可以变得更粘，并且在-40摄氏度以下的温度下冻结。可以通过向电解质中添加其他共溶剂来达到较低的工作温度。
有多种新兴技术可以改进已有的电双层超电容器。例如，可以用垂直排列的碳纳米管来代替活性碳粉，所述碳纳米管是使用汽相沉积技术生成的。这种技术可以极大地降低内部电阻并提高每单位体积的表面积，从而既提高功率输出又提高能量存储容量。
还存在可以超越电双层超电容器的能力并最终代替电双层超电容器的新兴超电容器技术。例如，一种技术提出在铝衬底上使用纳米制造技术和原子层沉积来在衬底上产生每平方厘米亿万个“静电电容器”。铝的阳极化打开了具有氧化铝表面的纳米孔，随后沉积氮化钛薄层和氧化铝层，以在单个衬底上产生纳米电容器并在将纳米电容器连接成巨大的阵列。氧化铝的高介电强度允许更高的工作电压，由于器件是固态的，所以工作温度范围可以显著地扩展超过“多孔碳电双层电容器”。这种技术可以容易地用在本文描述的电飞行器蓄电池106中并在飞行器机身的受压区域外部以及在基于空间的应用中起作用。
应理解，“飞行器蓄电池”可以使用任何上述电容器技术以及现在和将来开发的类似电容器技术。
输入连接器110(例如，充电控制继电器110)被配置为将超电容器114耦合至电源，以允许超电容器114接收电能。例如，充电控制继电器110可以闭合，以允许电从电源104通过充电控制继电器110经由电路150以及经由超电容器充电电路112流入超电容器114。作为另一示例，充电控制继电器110可以断开，以抑制电经由电路150和超电容器充电电路112流入超电容器114。换言之，输入连接器110被配置为在需要功率时连接至电源，从而允许电能流入超电容器114；而在不再需要功率时断开。
输出连接器129被配置为将超电容器114耦合至飞行器设备102。输出连接器129可以例如是继电器129。例如，继电器129可以闭合，从而允许电从超电容器114流向飞行器设备102。类似地，继电器可以断开，从而抑制电从超电容器114流向飞行器设备102。换言之，输出连接器129可以被配置为在需要功率时连接至飞行器设备102(并允许电流向飞行器设备102)，例如以操作飞行器设备；而在不再需要功率时断开。然而，在优选实施例中，不论是在飞行器设备102需要功率时还是在飞行器设备102不需要功率时，输出连接均保持连接到飞行器设备102。
参考图1，蓄电池输入隔离二极管128操作性连接至超电容器114，以阻止电流从114流出并流入飞行器电源104。电能可以从飞行器电源104沿着电路150通过蓄电池输入隔离二极管128流动，蓄电池输入隔离二极管128也位于电路150上。蓄电池输入隔离二极管128可以例如是适于用在本文描述的电路150中的任何类型的二极管。在二极管128的输出侧，充电控制继电器110位于电路150上，所述充电控制继电器110用于控制电沿着电路150的流动。蓄电池输入隔离二极管128防止在充电控制继电器110闭合时电从蓄电池106沿着电路150流回飞行器电源。当充电控制继电器110断开时，防止电沿着电路150流动。图1示出了断开时的充电控制继电器110，图2示出了闭合时的充电控制继电器110。充电控制继电器110优选地是充电控制固态继电器，并且由飞行器功率配送控制器126来控制。
此外，飞行器功率配送控制器126通过飞行器数据总线(未示出)来接收和发送信息，以与其他飞行器系统和主飞行器控制器通信。数据总线可以例如是用于用于商用飞行器的双通道ARNIC 429总线。在备选实施例中，飞行器功率配送控制器126经由离散信号来发送或传送信息。可以例如使用硬接线来将离散信号传输给至其他控制器或设备。
仍然参考图1，飞行器功率配送控制器126可以调节或控制超电容器充电电路112使用或消耗的来自飞行器电源104的电功率量。因此，如果来自其他飞行器系统的功率需求高，则飞行器功率配送控制器126可以减少流向超电容器充电电路112的电功率量。此外，飞行器功率配送控制器126可以通过将充电控制继电器110切换到断开位置，将蓄电池106与飞行器电源104完全隔离，使得蓄电池106不消耗或使用飞行器电源104。
飞行器功率配送控制器126也位于电路150上，并且操作性连接至充电控制继电器110。换言之，飞行器功率配送控制器126可以断开和闭合充电控制继电器110，从而控制能量沿着电路150的流动和配送，具体地，流入和流出蓄电池106。
飞行器功率配送控制器126可以例如确定何时可以对蓄电池106充电。例如，飞行器上的传感器(未示出)可以检测到飞行器的电需求总体上较低。则飞行器功率配送控制器126可以确定是合适的时间来例如使用来自飞行器的一般电源104的额外电能对蓄电池106充电了。为此，飞行器功率配送控制器126将充电控制继电器110闭合，以允许电能从电源(在该示例中是飞行器的电源)流入超电容器。
飞行器功率配送控制器126可以例如被自动化为在合适时(例如，当超电容器阵列133具有容量时，以及当可以从电源重引导足够的电能时)自动断开和闭合充电控制继电器110。备选地，充电控制继电器110可以保持闭合以维持超电容器114中的全充电水平。
飞行器蓄电池106包括超电容器充电电路112。超电容器充电电路112可以例如是单个电阻器或者由本领域技术人员已知的恒流电源或其他受控充电电路组成的更复杂布置。超电容器充电电路112经由电路150连接至飞行器电源104。
可以利用配线或其他合适的导电材料来制造电路150。
如本领域技术人员熟知的，超电容器114可以使用碳泡沫结构来增大可用于存储电荷的表面区域。例如，各个独立的电容器可以具有3000法拉范围内的电容、11000焦耳的能量储存、7590瓦特的最大功率输出、以及0.55kg的质量。当电能流入超电容器114时，超电容器114存储电能(即，电荷)，以供稍后实际上即时使用，而无有害影响。超电容器114工作在相对低的电压下(例如，2.5伏特)，但是如下所述可以以串联和并联的形式将超电容器114排成阵列，其中串联是为了提高电压，而并联是为了提高功率输出。
如上所述，蓄电池106可以包括多个超电容器114以提高能量存储容量并获得期望的电特性。例如，如图1所示，可以电路150中以阵列形式连接三个分别由12个串联的超电容器114组成的并行列。这形成了超电容器阵列133，如图3所示，超电容器阵列133包含36个超电容器114。在电路150上以串联和并联的形式将超电容器114排成阵列，其中串联是为了提高电压，而并联是为了提高蓄电池106的功率输出能力。
在备选实施例中，电源是外部电源(未示出)。超电容器114通过外部插座124接收电能，从而通过外部插座124来被充电。外部插座124是接收器，外部电源可以操作性连接到所述接收器中。当操作性连接至外部插座124时，电能可以从外部电源流向超电容器114。超电容器114存储电能以供稍后使用或放电。
如图1所示，超电容器充电电路112监视和控制通过外部插座124进入的电功率。
外部电源可以暂时操作性连接至外部插座124。超电容器114仅在外部电源操作性连接至外部插座124的时间期间接收和存储电功率，电能从外部电源通过外部插座124流向超电容器114。
在另一实施例中，用于对飞行器蓄电池充电的电功率可以来自于第二飞行器电源。
在另一实施例中，第二电源操作性连接至蓄电池106(例如，经由电路150)，以为蓄电池106中的超电容器114提供电能。每个电源可以由飞行器功率配送控制器126独立操作(如以下所述)，因此可以独立地向蓄电池106提供电。应理解，类似地，可以存在经由电路150与蓄电池106相连的其他电源。
维护放电电阻器116和维护放电开关118位于电路150上，并且用于通过从超电容器114耗散所存储的电能来对蓄电池106放电。
更详细地，维护放电开关118可以处于两个位置“装备(arm)”或“解除(disarm)”之一。当处于装备位置时(如图1所示)，电路150连接至超电容器114，从而允许电流向超电容器114。当处于解除位置时(未示出)，超电容器114完全与电路150断开，从而电不能在电路和超电容器114之间流动。在解除位置中，维护放电电阻器116从超电容器114耗散电。这例如可以提供附加的安全性。
可选地，在外部插座124的输出侧，防回流二极管120可以包含在电路150中。防回流二极管120防止通过外部插座124意外放电。此外，防回流二极管120防止反极性充电。
蓄电池输出隔离二极管108位于蓄电池106的输出部分上。因此蓄电池输出隔离二极管108防止来自蓄电池106输出侧的电流动回流至飞行器电系统中。
类似地，防回流二极管122位于蓄电池106的输出部分上。防回流二极管122防止来自飞行器电系统的电流动流入蓄电池106的输出侧。
二极管的制造和结构是相关技术领域的技术人员熟知的。类似地，本领域技术人员将理解本公开的发明中二极管的功能。例如，二极管可以是常用于功率应用(如，整流器)的典型p-n半导体结型二极管，或者是专用半导体二极管以提高效率。一种备选方案可以是超级壁垒二极管，超级壁垒二极管与普通p-n结型二极管相比具有类似的浪涌处理能力和低的反向泄漏电流，但是具有更低的正向电压降。
参考图3，超电容器114可以是串并联阵列的形式。超电容器114仅能够具有2至3伏特的电压电势。使超电容器114串联可以实现28伏特的工作电位。
图3示出了隔离的超电容器阵列133。存在超电容器114的三个并联列，每一列具有串联的12个超电容器114。可以向电路150添加超电容器114的附加并联列，以提高功率输出能力。可以增加列中串联的超电容器114的数目，以提高工作电压电势。超电容器阵列的这种特性是本领域技术人员已知的。
飞行器设备102可以是电设备或机电设备。例如，飞行器设备102可以是起落架设备，如，用于对起落架的落下和升起加以控制的致动器；飞行器设备102可以是用于保证起落架处于升起位置的上位锁；飞行器设备102可以是飞行器的转向系统或者起落系统的机电组件；或者飞行器设备102可以是飞行器的制动系统或制动系统的机电组件。飞行器设备102可以是本领域技术人员熟知的其他机电操作设备或电操作设备。飞行器设备102可以例如是在飞行器上使用的任何瞬时负载设备。
在备选实施例中，如图4所示，两个飞行器设备102操作性连接到电路150。每个飞行器设备102以并联形式连接在电路150上。每个飞行器设备102经由电路150操作性连接至蓄电池106。蓄电池106的超电容器114向两个飞行器设备102中的每一个提供所存储的电能，以对飞行器设备102供电。
应认识到，飞行器设备102可以按照与上述电路150中的连接方式相类似的方式连接至单个蓄电池106。
子系统控制器130操作性连接至两个飞行器设备102中的每一个，使得子系统控制器130独立地控制向两个飞行器设备102的电配送。
如上所述，飞行器设备102可以被配置为通过继电器129连接至电路150或与电路150断开，其中继电器129由子系统控制器130来操作。该子系统控制器130负责控制特定的飞行器子系统(例如，起落架系统)。该子系统控制器130还连接至飞行器数据总线，并且可以与其他系统控制器和飞行器中央控制器通信。因此，内置到飞行器中央控制器中的中央逻辑或软件可以从飞行器功率配送控制器126接收与蓄电池106的充电状态有关的数据，并且可以向子系统控制器130发送指示了有足够的功率可用于操作飞行器设备102的信号。
飞行器功率配送控制器126可以包含计算机处理器(CPU)，并且经由数据总线(如，ARNIC 429)或硬接线与飞行器中央控制器(计算机)、其他子系统控制器(如，子系统控制器130)以及超电容器充电控制电路112通信(发送和接收数据)。飞行器功率配送控制器126还可以包含存储器。可以用指令对存储器编程，其中处理器可以基于通过数据总线或硬接线接收到的输入数据来执行所述指令。当执行指令时，处理器(CPU)控制并指示飞行器功率配送控制器126操作充电控制继电器110，以允许电能流入蓄电池106从而对超电容器114充电。类似地，指令(即，计算机代码)可以被存储在存储器中，使得可以由处理器来执行所述指令以向超电容器充电控制电路112提供输出信号，从而控制至超电容器114的电流动速率。
飞行器功率配送控制器126还可以接收对蓄电池106中存在的电能水平加以指示的蓄电池充电状态，作为输入。在一个实施例中，飞行器功率配送控制器126中的处理器从充电控制电路112接收蓄电池充电状态，并自动(根据存储器上存储的指令)来操作充电控制继电器110，以向蓄电池106中的超电容器114提供更多电。充电控制继电器110的操作可以由从飞行器配送控制器发送至充电控制继电器110的输出信号来控制。例如，如果蓄电池充电状态指示超电容器114中存在针对更多电能的容量，则飞行器功率配送控制器126可以向充电控制继电器110发送输出信号(也称作蓄电池充电命令)，使得充电控制继电器闭合，以允许电能从电源流向超电容器114。此外，飞行器功率配送控制器126中的处理器(CPU)可以经由数据总线(如，ARNIC 429)或硬接线向诸如130之类的其他子系统控制器或者飞行器中央控制器(计算机)发送指示了蓄电池充电状态的输出信号。
用户接口(例如，用于控制起落架升起/落下的开关)可以连接至子系统控制器130中的处理器(CPU)。用户接口可以允许用户输入命令，所述命令将在处理器上执行特定的所存储的指令。这种指令可以被存储或编程到存储器中。当接收到可接受的输入信号时，例如，当从飞行器功率配送控制器126接收到可接受的蓄电池充电状态信号时，子系统控制器130中的处理器(CPU)执行指令以将设备开/关继电器129闭合，从而允许飞行器设备102从蓄电池106接收电能并工作。例如，当处理器按照用户通过用户接口的请求执行来自存储器的特定指令时，飞行器功率配送控制器126可以将来自蓄电池的电能引导至起落架致动器(飞行器设备102的示例)，使得起落架落下。
在另一实施例中，可以去除蓄电池输出隔离二极管108，以允许蓄电池106输出直接馈送至飞行器功率系统中，从而为整个系统提供备用功率。
子系统控制器130可以独立地操作连接到电路150的每一个飞行器设备102。换言之，子系统控制器130可以允许电能从蓄电池106流向飞行器设备102之一但不流向其他飞行器设备102，反之亦然。
应认识到，蓄电池106中的超电容器114所提供的功率可以在飞行器正常电源的功率传递能力以上。这使得可以实现更小且更轻的飞行器发动机，原因在于可以使用蓄电池106来降低这些发动机的峰值输出功率。这也减小了飞行器引擎为发动机供能而带来的负载。因为蓄电池106可以位于靠近飞行器设备102的位置，所以可以由于较低的电流流动要求，在尺寸上减小发动机与飞行器设备102之间的飞行器电接线。净结果可以是更好的飞行器性能和更低的燃料消耗。
通过使用本文公开的蓄电池106，飞行器传递系统电压可以提高到传统的28伏特DC以上。
应认识到，本文公开的蓄电池106还可以例如用于紧急供电或功率平滑。
图5是向飞行器设备102提供功率的方法的流程图。在步骤1002，提供蓄电池106(如上所述)。在步骤1004，将蓄电池106连接或耦合至电源。例如，可以将充电控制继电器110闭合以允许电经由电路150流向超电容器114。在步骤1006，将来自电源的电功率引导至蓄电池106。在步骤1008，将蓄电池106连接或耦合至飞行器设备102。例如，可以闭合继电器129。
可以在将来自电源的电功率引导至蓄电池106的步骤1006之前，执行将蓄电池106连接至飞行器设备102的步骤1008。类似地，可以在将蓄电池106连接至电源的步骤1004之前，执行将蓄电池106连接至飞行器设备102的步骤1008。最后，在步骤1010，将来自蓄电池106的电功率引导至飞行器设备102。
优选地，蓄电池106安装在飞行器设备102附近，以提高蓄电池106的紧急功率备用效率和负载调平能力。例如，如果飞行器设备是电制动器或电转向系统，则蓄电池106可以安装在起落架脚上或者安装在起落架舱中。
在实施例中(图6所示)，将蓄电池输出隔离二极管108替换成有源电流限制电路132。在这种设计中，将来自飞行器电源104的电流限制为设定值，其中飞行器设备102所需的功率的其余部分来自于超电容器114。这种修改类似于液压回路中的限制性流动装置。飞行器设备102可以在低负载操作期间从飞行器电源104获得其全部功率，然而在飞行器设备102遭遇高负载时，功率将优选地来自蓄电池106。这种布置保护飞行器电源104免受在峰值功率需求时过载，但仍然允许飞行器设备102间歇地工作在高功率级别下。
图7示出了另一备选实施例，以下将描述该另一备选实施例。飞行器设备102不能从电源104直接接收任何功率。这在飞行器设备102具有以下特性时是有益的：飞行器设备102在短持续时间脉冲上工作在非常高的功率级别下。在这种应用中，飞行器电源104可能无法操作飞行器设备102或无法添加任何显著的功率来辅助飞行器设备102的操作。这种飞行器设备102可以例如包括高功率线性电动机或激光器。飞行器电源104能够缓慢地对蓄电池106充电，直到在蓄电池106中存储了可接受的能量水平来使飞行器设备102工作。一旦操作飞行器设备102并耗尽了蓄电池106中的能量，飞行器电源104就可以再次缓慢地对蓄电池106充电。
超电容器114优选地工作在从-40摄氏度至70摄氏度的温度范围内的区域中，如，在飞行器的受压区域中。
在实施例中，使用多孔碳电双层电容器，通过向电解质中添加共溶剂来提高低温粘性和降低冻结点。通过降低工作温度，这些电容器可以用在飞行器的非受压区域中，在所述非受压区域中工作温度要求为典型地-54摄氏度。在这种实施例中，蓄电池106可以位于更靠近特定飞行器设备102(如，起落架)的位置。
尽管本文描述了本发明的特定实施例，然而本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的精神和所附权利要求的范围的前提下，可以对本发明进行修改。
Claims (18)
1.一种用于选择性地操作飞行器设备的蓄电池，所述蓄电池包括：
超电容器，用于存储电能；
输入连接器，配置为将超电容器耦合至电源；
输出连接器，配置为将超电容器耦合至飞行器设备；以及
功率配送控制器，操作性连接至超电容器，所述功率配送控制器配置为
通过在对电源的功率需求较低时允许电能通过输入连接器流入超电容器，而在对电源的功率需求较高时限制电能通过输入连接器流入超电容器，来对超电容器充电，并且
通过允许电能流经输出连接器以操作飞行器设备，来使用超电容器中的电能。
2.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括：至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器串联布置，以提高蓄电池的电压。
3.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括：至少一个附加超电容器，用于存储电能，所述至少一个附加超电容器与所述超电容器并联布置，以提高蓄电池的功率输出。
4.根据权利要求1所述的蓄电池，其中，飞行器设备是至少部分地用电能可操作的电负载设备或机电负载设备。
5.根据权利要求1所述的蓄电池，其中，飞行器设备是从由起落架设备、上位锁、起落架致动器、转向系统和制动系统组成的组中选择的。
6.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括：至少一个第二飞行器设备，所述至少一个第二飞行器设备连接至超电容器，所述超电容器向所述至少一个第二飞行器设备提供所存储的电能以对飞行器设备供电。
7.根据权利要求1所述的蓄电池，其中，电源是飞行器供电装置。
8.根据权利要求1所述的蓄电池，其中，电源是外部电源。
9.根据权利要求1所述的蓄电池，其中飞行器设备从蓄电池接收飞行器设备所需的全部功率。
10.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括：二极管，操作性连接至超电容器，所述二极管用于阻止电流从超电容器流向电源。
11.根据权利要求1所述的蓄电池，还包括：第二二极管，操作性连接至超电容器，所述第二二极管用于阻止电流流入输出连接。
12.根据权利要求10所述的蓄电池，功率配送控制器还操作用于选择性地允许电能流回电源。
13.一种使用如权利要求1所述的蓄电池向飞行器提供功率的方法，所述方法包括步骤：
将蓄电池耦合至电源；
将来自电源的功率引导至蓄电池，以存储在蓄电池的超电容器中；
将蓄电池耦合至飞行器设备；以及
将来自蓄电池的功率引导至飞行器设备以向飞行器设备提供电能。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，电源是飞行器供电装置。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，电源在飞行器外部，并且其中，仅当飞行器设备着陆时才选择性地操作性连接蓄电池。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，飞行器设备是至少部分地用电能可操作的电负载设备或机电负载设备。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，飞行器设备是从由起落架设备、上位锁、起落架致动器、转向系统和制动系统组成的组中选择的。
18.根据权利要求13所述的方法，其中飞行器设备从蓄电池接收飞行器设备所需的全部功率。
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