CN103415975A - 交通工具电力管理和分配 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于提供和引导第一电力，如交通工具发电机电源和备用电源的交通工具、系统和方法。在具体实施例中，交通工具包括具有多个电源和经配置分配多个电源的电力的多根分配母线的配电网。所述多个电源包括经配置提供第一电力的发动机驱动电源，其中第一电力具有第一电力特性。所述多个电源也包括多个独立于发动机的电源，这些独立于发动机的电源具有经配置提供第一备用电力的第一备用电源。所述第一备用电力具有区别于第一电力特性的第一备用电力特性。所述多个独立于发动机的电源也包括经配置提供第二备用电力的第二备用电源。所述第二备用电力具有区别于第一电力特性和第一备用电力特性的第二备用电力特性。所述交通工具也包括全局控制器，其发送控制信号从而响应配电网的电力需求通过多根分配母线控制发动机驱动电源、第一备用电源和第二备用电源的电力产生。
Description
技术领域
本公开通常涉及交通工具电力系统。
背景技术
大型或复杂的交通工具，如商用飞机，可包括将电力分配到不同电压水平和不同频率的各种电气子系统的电力系统。比如，电动机械系统使用电压相对较高的交流电流(AC)。相反，航空电子系统通常在电压相对较低的直流电流(DC)下运行。同样也存在使用不用特性的电力的其他系统。
在飞机上，通常由发动机驱动的发电机产生电力。比如，来自飞机上的发动机的电力可被转移从而驱动发电机。电力可使用变压器、电力电子转换器或者两者的组合以及其他设备转换成子系统使用的在不同电压的交流或直流。转移来自发动机的电力增加发动机油耗，且所述发动机可能无法以其最高效率运行。因此提高飞机的效率并减少飞机的操作成本是可取的。
发明内容
公开能够分配电力到交通工具子系统的系统和方法。当不同的子系统使用具有不同特性的电力时，如交流电与直流电或者在不同电压电平的电力，发动机驱动的发电机提供一部分电力而被认为是备用电源的多个独立于发动机的电源提供另一部分电力。
比如，交通工具可作为包括将电力供应到多个子系统的配电网的系统。所述配电网可包括供应不同特性的电力的多个电源和多条配电母线。由发动机驱动的发电机供应的电力可被认为是具有特定特性的发电机电力或第一电力。所述第一电力的特定特性包括，比如，高压的交流电，或者高压的直流电。由独立于发动机的电源或者备用电源产生的电力可被认为是具有区别于第一电力的特性的备用电力。备用电力，如在电压电平不同于第一电力的电压电平的交流电或直流电，可由交通工具上的各种子系统或负载阵列使用。独立于发动机的备用电源可用于提供备用电力来部分满足或充分满足子系统或负载阵列的电力需求，从而减少来自发动机的电力提取。举一个例子，特定的负载阵列所使用的电力可全部由特定的备用电源供应。再举一个例子，特定的负载阵列所使用的电力全部通过例如经由电力分配转换单元将第一电力量转换为特定负载阵列所使用的具有电力特性的电力来供应。再举一个例子，用于特定负载阵列的电力可由备用电源部分供应并由从具有第一电力特性的第一电力转换的电力部分供应，该电力具有和备用电源提供的备用电力相同的电力特性。电力分配转换单元可用于将电量转换为具有不同电力特性的电力。
独立于发动机的电源或备用电源以不同的方式耦合至分配母线或负载阵列。独立于发动机的电源或备用电源可直接耦合至电力分配转换单元。然后电力分配转换单元将由独立于发动机的电源产生的备用电力转化为具有特定的负载阵列使用的电力的特性的电力。或者，如果独立于发动机的电源产生耦合至特定母线的负载阵列或设备使用的具有特性的备用电力，则独立于发动机的电源可直接耦合至母线。同样地，如果所述独立于发动机的电源产生特定的子系统或设备使用的具有特性的备用电力，则独立于发动机的电源也可直接耦合至特定的子系统或设备。进一步地，独立于发动机的电源可耦合至控制架构，其中一个或更多控制器可确定由独立于发动机的电源产生的备用电力是否应转换为具有不同特性的电力或确定独立于发动机的电源应耦合至哪种母线、负载阵列或子系统。所述独立于发动机的电源可减少交通工具发动机上的电力需求，因此可减少燃料消耗或源自燃料消耗的排放。
在具体实施例中，交通工具包括具有多个电源和经配置分配来自多个电源的电力的多条分配母线的配电网。所述多个电源包括经配置提供第一电力的发动机驱动电源，其中所述第一电力具有第一电力特性。所述多个电源也包括多个独立于发动机的电源，其具有经配置提供第一备用电力的第一备用电源。所述第一备用电力具有区别于第一电力特性的第一备用电力特性。所述多个独立于发动机的电源也包括经配置提供第二备用电力的第二备用电源。所述第二备用电力具有区别于第一电力特性和第一备用电力特性的第二备用电力特性。所述交通工具也包括全局控制器，其通过多条分配母线发送控制信号而控制发动机驱动电源、第一备用电源和第二备用电源的电力产生以响应配电网的电力需求。
在另一个具体实施例中，方法包括供应来自第一电源的具有第一电力特性的第一电力。所述方法也包括供应第一子系统所使用的具有第一备用电力特性的第一备用电力的第一量。使用第一转换器转换第一电力的量从而供应具有第一备用电力特性的第二电量。具有第一备用电力特性的第二电量被供应到所述第一子系统。
在又一个具体实施例中，系统包括经配置控制供应到第一交通工具子系统的第一电力的第一控制器。所述第一电力具有第一电力特性。至少部分第一电力由交通工具上的第一独立于发动机的电源提供。所述系统也包括经配置接收来自第一控制器的信号的全局控制器，所述信号是关于第一交通工具子系统的电力需求和从第一独立于发动机的电源可获得的第一电量。
所描述的特征、功能和优势可以在各种实施例中独立实现，或结合其他实施例实现，更进一步的细节可参考以下描述和附图。
附图说明
图1是交通工具电力系统的第一说明性实施例的框图，所述交通工具电力系统经配置使得启动机/发电机和备用电源能够选择性地耦合（通过控制器转换器）至电力分配/转换单元从而向分配母线提供电力以向各种负载阵列选择性提供电力；
图2是交通工具电力系统的第二说明性实施例的框图，所述交通工具电力系统经配置使得接收来自启动机/发电机和备用电源的电力的电力分配/转换单元能够选择性耦合（通过控制器转换器）至分配母线从而向各种负载阵列选择性提供电力；
图3是图2的交通工具电力系统的框图，其中备用电源位于电子设备托架内，因为要在交通工具上使用；
图4是交通工具电力系统的第三说明性实施例的框图，所述交通工具电力系统经配置使得分配电线和备用电源能够选择性耦合（通过控制器转换器）至单独的子系统；
图5是控制系统的说明性实施例的框图，其描述用于控制交通工具中高级电源和转换器的操作的一个全局控制器和多个局部控制器；
图6是控制交通工具电源的方法的具体实施例的流程图；
图7是向交通工具子系统提供电力的方法的具体实施例的流程图；
图8是根据具体实施例的可操作用于执行计算机实现的方法或处理计算机可执行指令的通用计算机系统的框图。
具体实施方式
本文公开的实施例包括向交通工具子系统提供电力和控制到交通工具子系统的电力分配的系统和方法。在具体实施例中，一个或更多交通工具子系统接收来自一个或更多独立于发动机的电源的备用电力，而不是依赖由发动机驱动的发电机或其他发电机提供的第一电力（或发电机电力）。通过使用独立于发动机的电源，或“备用电源”（如，独立于一个或更多发动机提供电力的燃料电池系统，电池，再生式致动器，超级电容器等），可从发动机驱动的发电机移除部分电力需求。从发动机驱动的发电机移除部分电力需求可使交通工具具有更高燃料效率或减少交通工具运行的排放。另外，所述备用电源可提供对电力需求的更快动态响应，同时提供改善的电力可用性和可靠性。
来自独立于发动机的电源的备用电力可通过将部分第一电力转换为具有电力特性（如，交流，直流，电压电平等）的供应电力而被补充，如同那些被补充的备用电源。所述独立于发动机的电源、将部分第一电力转换为具有备用电力特性的供应电力的电力分配转换单元，或两者，可靠近交通工具负载阵列或靠近使用具有备用电力特性的电力的多于一个交通工具负载阵列放置。将所述备用电源或电力分配单元放置在使用备用电力的交通工具负载阵列附近可减少电力损耗并减少用于将电力分配到交通工具中的导线的重量。
控制系统使得能够确定哪个独立于发动机的电源具有可与其他子系统共用的额外电力。当电力需求超过独立于发动机的电源的容量时，所述控制系统也使得能够使用第一电力补充备用电力。
提供交通工具电力的交通工具电力系统和方法的实施例可用于飞机，航空飞船，水面船，潜艇，火车，公共汽车，卡车，汽车或其他交通工具。为了便于本文的描述，在大型飞机的示范性环境中描述提供并控制交通工具电力的某些系统和方法。然而以下的描述不应该被视为将以下的系统和方法的用途限于仅飞机。
图1是交通工具电力系统100的说明性实施例的框图。如图所示，交通工具电力系统100部署在装备有两个发动机（未示出）的飞机上且两个发动机中的每一个都驱动发电机或启动机/发电机。用于供应电力的发电机可包括也可不包括启动机。为了描述简单，本文将对发电机进行描述，即使该发电机也可包括启动机。在具有多于两个发动机的飞机中，可以有由额外的发动机驱动的额外发电机。同样地，一个或更多发动机也可驱动多于一个发电机。进一步地，在其他的交通工具环境或非交通工具环境中，发电机由涡轮机驱动或者由水力、地热蒸汽、风力、或其他自然力量供电的其他操纵机驱动，因而可以不是发动机驱动的。
通常交通工具电力系统100中使用两种类型的电源。第一种类型的电源包括发动机驱动电源，如一个或更多左发电机或左启动机/发电机102以及一个或更多右发电机或右启动机/发电机103。发动机驱动的发电机102和103向交通工具供应第一电力。发电机电力具有第一电力特性，比如，在200到400伏AC(VAC)之间的高电压的交流（AC）电。第二种类型的电源包括独立于发动机的备用电源120-127，比如燃料电池系统，电池，再生式致动器，超级电容器或者交通工具上的其他独立于发动机的电源。一个或者更多个备用电源可产生具有区别于第一电力的第一电力特性的备用电力特性的电力。比如，一个或者更多个备用电源可产生电压电平低于第一电力的电压电平的直流（DC）电，如电压电平高于或者低于第一电力的交流电或在高压或低压的直流电。
为了说明，在示范性的交通工具电力系统中，如交通工具电力系统100，第一电力可以是在200到400VAC之间的高压交流电。如下面关于图5进一步的描述，比如，交通工具上的系统也可被供应以90到130VAC之间的低压交流(LVAC)电。交通工具上的系统也可被供应+/-135VDC到+/-400VDC之间的高压直流(HVDC)电或者+/-24到+/-100VDC之间的低压直流(LVDC)电。
另外，尽管交通工具电力系统100示出单独的左或右母线，比如，HVAC母线110和111，LVAC母线152和153，HVDC母线150和151，以及LVDC母线154-157，所示出的示范性母线可表示携带具有指示的电力特性的电力的多条母线。
在图1的交通工具电力系统100中，分配母线150-157可接收来自两种类型的源的电力。比如，左HVDC主母线150可通过控制备用电源0120的电力输出的控制器转换器130和左自动变压整流器140接收来自备用电源0120的电力。左HVDC主母线150也可通过左HVAC母线110和左自动变压整流器140接收来自左发电机102的电力。左自动变压整流器140将来自备用电源0120（通过控制器转换器0130接收）和来自左发电机102（通过左HVAC母线110接收）两者的电力转换为具有左HVDC主母线150携带的电力的额定电力特性的电力。来自左HVDC主母线150的电力由左HVDC负载阵列160接收并使用。左HVDC主母线150可与右HVDC主母线151互连从而提供冗余或补充其他源供应到右HVDC主母线151的电力。
注意到左自动变压整流器140仅是交通工具电力系统100所具有的多种类型的电力分配转换单元109中的一个。自动变压整流器，如左自动变压整流器140可以是将来自左HVAC母线110的第一电力量转换为左HVDC主母线150携带的额定+/-135-到+/-400VDC的合适设备，所述第一电力可具有处于200-400VAC的电力特性。另一方面，从200-400VAC的第一电力转换为交流电的其他电压电平或直流电的各种电平可由另一类型的设备更合适地处理。比如，自动变压器，如左自动变压器142，可以是将200-400VAC的第一电力转换为左LVAC主母线152携带的额定90到130VAC的合适设备。同样地，变压整流器，如左变压整流器144，可以是将200-400VAC的第一电力转换为左LVDC主母线154携带的额定+/-24到+/-100VDC的合适的设备。因此，电力分配转换单元109可包括用于转换并根据所执行的具体转换分配电力的各种类型的设备。
同样注意到控制器转换器130-137可选择性地耦合至电力分配转换单元109，且母线110、111、150-157可通过一个或更多开关或接触器选择性耦合至相应负载阵列160-169。同样地，具有相同特性的电力，如高压交流电力、LVAC电力、HVDC电力、或者LVDC电力的对应左和右母线可选择性与一个或更多开关或接触器101耦合从而使得能够选择性与母线互连并共享电力。交通工具电力系统100中（或者在其他电力系统中）的开关或接触器101通常包括机电或固态开关。比如，用于连接左启动机/发电机102至左HVAC母线110的开关101可以是固态开关，而将控制器转换器6136连接至中间偏左的变压整流器的开关可以是机电开关。为了图1（图2和图3同样如此）中的视觉简洁起见，只有位于左启动机/发电机102和左高压交流母线110之间的开关101标有参考号。然而，开关或接触器可以在各种互连部署从而提供配置灵活性和设备保护。
尽管图1-5示出使各个部件互连的单独开关，但是也可以适当地使用多于一个开关。比如，仅示出将左高压交流母线110与左200-400VAC负载阵列168连接的一个开关。然而实际上左200-400VAC负载阵列168可包括许多独立的设备。每个独立的设备可通过一个或更多开关耦合至左高压交流母线110。
现在对图1的交通工具电力系统100进行详细地描述，从交通工具电力系统110的左侧开始。交通工具电力系统100包括左发电机102（或者如前述的启动机/发电机）。当左发电机102包含启动机/发电机时，向左启动机/发电机102供应电力以旋转左发动机（未示出）从而启动左发动机。左发动机被启动以后，左启动机/发电机102将来自左发动机旋转的机械能转换为输送至左HVAC母线110的电能。如果左发电机102仅是发电机，那么左发电机102将来自左发动机旋转的机械能转换为输送至左HVAC母线110的电能。同样地，如前面的描述，存在多个发电机或启动机/发电机，它们可以由位于飞机的每一侧上的一个或更多发动机供电。然而只描述一个单独的左发电机102以简化说明。
左启动机/发电机102通过开关101耦合至左高压交流母线110。左HVAC母线110将由左发电机102产生的第一电力传导至其他系统。在具体实施例中，通过左高压交流母线110分配的第一电力是200到400v的交流(VAC)。据认为200到400VAC是在许多交通工具，如大型商用飞机中用作第一电力的相对高的电压电平。
在具体实施例中，开关101用于从左高压交流母线110选择性耦合或去耦合左发电机102。开关101由参考图5的进一步描述的局部控制器或全局控制器操作。在交通工具电力系统100中，以及在这里描述的交通工具电力系统的其他实施例中，如开关101的开关可用于将电源或转换器选择性耦合至对应设备或母线从而控制电力的分配。如前面的解释，尽管交通工具电力系统100包含很多开关，但是只有开关101标有参考号。
左高压交流母线110通过开关耦合至左200-400VAC负载阵列168。左200-400VAC负载阵列168中的设备可直接接收来自左高压交流母线110的第一电力。左高压交流母线110也可选择性耦合至将第一电力转换为具有备用电力特性的电力以补充由下述其他电源提供的电力的设备。备用电力特性区别于第一电力的电力特性。
交通工具电力系统100也可包括多个备用电源120-127。备用电源120-127中的每个可提供对应特定负载阵列160-167的电力需求的具有备用电力特性的电力。比如，备用电源0120可包括燃料电池系统、电池、超级电容器、再生式致动器、热电发电器、另一个独立于发动机的电源或它们的组合。备用电源0120可通过控制器转换器0130将第一备用电力提供到左自动变压整流器140。左高压交流母线110也可通过开关选择性耦合至左自动变压整流器140。左自动变压整流器140可耦合至左HVDC主母线150。左HVDC主母线150可通过开关选择性耦合至左HVDC负载阵列160。为了补充由备用电源0120提供的电力，左自动变压整流器0140可通过开关耦合至左高压交流母线110。因此，比如，当左HVDC主母线150处的电力需求超过备用电源0120的容量时，从左高压交流母线110抽取第一电力，由左自动变压整流器140转换，并通过左HVDC主母线150提供到左HVDC负载阵列160的部件。
其他备用电源121-127可耦合至能够选择性接收转换的第一电力以满足电力需求的其他分配母线。比如，备用电源2122可通过控制器转换器2132耦合至左自动变压器142。左高压交流母线110可选择性耦合至左自动变压器142。左自动变压器142可耦合至左LVAC主母线152。左LVAC主母线152可向左LVAC负载阵列162提供电力。备用电源4124可通过控制器转换器4134耦合至左变压整流器144。左HVAC母线110可选择性耦合至左变压整流器144。左变压整流器144可耦合至左LVDC主母线154从而向左LVDC负载阵列164提供电力。备用电源6126可通过控制器转换器6136耦合至中间偏左的变压整流器146和左LVDC从母线156。左HVAC母线110可选择性耦合至中间偏左的变压整流器146。中间偏左的变压整流器146耦合至左LVDC从母线156。左LVDC从母线156可提供电力到左LVDC关键负载阵列166。
在本文中，关键指的是被认为以安全的方式操作交通工具所需的交通工具部件。比如，要求存在关键部件或要求关键部件是监管机构，如联邦民航管理局可操作的。因此，关键不表示例如交通工具电力系统100没有这个部件就不能运行，而是指的是监管或其他监督机构要求的一类部件。因而被规定为“关键”的部件可不时地发生变化或从一个管辖范围到另一个管辖范围变化。被规定为关键的部件根也据交通工具正处于的特定用途或基于其他因素变化。
在交通工具电力系统100的右侧，备用电源、控制器转换器、电力分配转换单元和母线按照与上述交通工具电力系统100的左侧上的部件相似的方式布置。比如，备用电源1121可通过控制器转换器1131耦合至右自动变压整流器141。右HVAC母线111也可通过开关选择性耦合至右自动变压整流器141。右自动变压整流器141可耦合至向右HVDC负载阵列161提供电力的右HVDC主母线151。备用电源3123可通过控制器转换器3133耦合至右自动变压器143。右HVAC母线111也可选择性耦合至右自动变压器143。右自动变压器143耦合至向右LVAC负载阵列163提供电力的右LVAC主母线153。备用电源5125通过控制器转换器5135耦合至右变压整流器145。右HVAC母线111也可耦合至右变压整流器145。右变压整流器145可耦合至向右LVDC负载阵列165提供电力的右LVDC主母线155。备用电源7127可通过控制器转换器7137耦合至中间偏右的变压整流器147。右HVAC母线111也可选择性耦合至中间偏右的变压整流器147。中间偏右的变压整流器147可耦合至向右LVDC关键负载阵列167提供电力的右LVDC从母线157。
右启动机/发电机103可通过开关选择性耦合至右HVAC母线111。右发电机（或启动机/发电机）103按照与左发电机（启动机/发电机）102相似的方式运行。比如，当右发电机103包括启动机/发电机103时，右启动机/发电机103可帮助启动右发动机，然后由右发动机驱动右发电机以产生电能（例如，第二电力或第二发电机电力）。右HVAC母线111可通过开关向右200-400VAC负载阵列169提供电力。另外，一个或更多辅助发电机或启动机/发电机106可机械耦合至其中一个发动机（未示出）从而向一个或更多其他发电机或启动机/发电机102或103提供备份。左HVAC母线110、右HVAC母线111和一个或更多辅助发电机或启动机/发电机106可通过开关选择性耦合在一起从而允许一个或更多辅助发电机或启动机/发电机向高压主母线110和111提供电力。
在具体实施例中，一个或更多可用母线可耦合至高压源从而与HVAC母线110、111（或发电机分配母线）一样工作。其他可用母线如母线114和151-157可耦合至备用电源（或经配置将第一电力转换为具有备用电力特性的电力的电力分配转换单元）以便如备用母线一样工作。高压主母线110、111、备份母线114、151-157和电源102、103、106、108以及120-127共同构成配电网，其使得能够将电力分配到整个交通工具中。配电网的母线可选择性互连从而提供补充电力或备份电力。比如，左HVAC母线110和右HVAC母线111可选择性互连，且其他左和右母线也可选择性互连。为了说明，左HVDC主母线150可选择性耦合至右HVDC主母线151。因此左HVDC负载阵列160和右HVDC负载阵列161可接收来自左HVDC主母线150、右HVDC主母线151或来自两者的电力。类似地，左LVAC主母线152可选择性耦合至右LVAC主母线153，左LVDC主母线154可选择性耦合至右LVDC主母线155，以及左LVDC从母线156可选择性耦合至右LVDC从母线157。
冲压空气涡轮108可通过开关选择性耦合至备份母线114。备份母线114可通过开关选择性耦合至高压主母线110和111从而提供备份电力到高压主母线110和111。备份母线114也可选择性耦合至LVDC从母线。
备用电源120-127可通过对应母线150-157向对应负载阵列160-167中的每个提供主要电源。备用电源120-127输出的备用电力可使用从左和右HVAC母线110和111抽取出来的第一电力进行补充并由控制器转换器130-137进行转换。比如，第一电力的一部分可选择性转换为具有由备用电源120-127中的一个或更多供应的电力的电力特性的电力，从而响应负载阵列160-167中一个或更多的电力需求补充备用电源120-127提供的电力。进一步地，通过选择性交叉耦合对应的左和右母线110、111，以及150-157，每条母线110、111、150-157的电力输出可由位于交通工具电力系统100的相对侧的对应母线上的可用电力进行补充。备份或补充电力也可通过辅助启动机/发电机106并经由备份母线114通过冲压空气涡轮108提供到交通工具电力系统100的任一侧或两侧。
在具体实施例中，备用电源120-127和控制器转换器130-137可直接耦合至电力分配转换单元140-147，如参考图1描述的。在另一个具体实施例中，备用电源120-127和控制器转换器130-137可直接耦合至配电母线150-157，如参考图2描述的。在另一个具体实施例中，备用电源120-127和控制器转换器130-137可直接耦合至负载阵列160-167，如参考图4描述的。具体实施例并不限制电力分配转换单元109、备用电源120-127和控制器转换器130-137相对于负载阵列160-169的位置。配电网的部件的特定安排可节省操作或制造成本。比如，通过将特定的一个或更多备用电源120-127放置在使用来自特定备用电源的负载的附近可减轻由于布线引起的交通工具重量。
图2是交通工具电力系统200的第二说明性实施例框图。在交通工具电力系统200中，每个设备对应交通工具电力系统100中的一个设备，除了交通工具电力系统200中的有些设备的位置和互连相对于交通工具电力系统100发生了变化之外。因此，交通工具电力系统200的每个设备执行与针对图1的交通工具电力系统100中示出的对应设备所描述的功能相同的功能。与图1的交通工电力系统100不同，在图2交通工具电力系统200中，备用电源220-227可通过相关控制器转换器230-237直接耦合至母线250-257。相反的，在图1中，备用电源120-127通过相关控制器转换器130-137耦合至电力分配单元109，而电力分配单元109进而耦合至母线150-157。如图1中一样，高压主母线210和211通过电力分配转换单元209耦合至母线250-257。通过控制器转换器230-237耦合备用电源220-227可促进限制局部负载需求的调节，而不改变大容量发动机驱动的发电机202和203的需求、燃料消耗或其他的运行条件。
除了促进局部负载需求的调节，将备用电源220-227和相关控制器转换器230-237直接耦合至配电母线250-257（如图2）或通过电力分配转换单元209（如图1）耦合也可促进使用不同的部件布置和布线配置。不同的部件和布线配置可以产生额外的益处。比如，在交通工具电力系统200中，示出的交通工具电力系统200的电力分配转换单元209靠近左HVAC母线210和右HVAC母线211。备用电源220-227和控制器转换器230-237更靠近各提供电力的负载阵列260-267。将备用电源220-227和控制器转换器230-237更靠近它们各自的负载阵列260-267放置可减小用于将电力输送至负载阵列260-267的各自母线250-257的长度。
将备用电源220-227和控制器转换器230-237更靠近它们各自的负载阵列260-267放置可因此减少母线250-257中使用的导线量。减少大量母线250-257中使用的导线量可降低交通工具的制造成本。减少母线250-257中使用的导线量也可减轻交通工具的整体重量并降低能耗，这导致更高的燃料效率并减少排放。将备用电源220-227和控制器转换器230-237更靠近它们各自的负载阵列260-267放置也有助于交通工具电力系统200中设备的模块化实施，这可简化安装并维持活度。
然而，如前面参考图1解释的，交通工具电力系统的实施例不限制电力分配转换单元209、备用电源220-227、控制器转换器230-237和负载260-269的相对摆放位置。进行部件的相对放置可以是为了节省成本，易于安装或维护，或者其他因素。
图3是第三说明性实施例交通工具电力系统300的框图。交通工具电力系统300中对应交通工具电力系统300中的设备的设备可执行与上述相同的功能。
交通工具电力系统300的具体说明性实施例示出安装在电子设备舱390-393前面和后面的备用电源320-323和控制器转换器330-333。尽管未在图3中示出，但是其他对应部件，包括对应的电力分配/控制单元309和对应母线350-357也可安装在设备舱390-393内。提供或使用不同类型电力的设备可以被划分为不同的电子设备舱，左或右，前或尾。尽管图3描绘出位于交通工具每侧上的一个前设备舱和交通工具每侧上的一个尾设备舱，但是应当理解的是设备舱的数量和摆放位置只是为了说明。在飞机的一侧或两侧上可有多个前设备舱或多个尾设备舱。或者，在交通工具的一侧上或在一侧或更多侧上仅在交通工具的前端或尾端只有一个或更多设备舱。
在图3的示范性交通工具电力系统300中，左尾部电子设备舱390可容纳备用电源0320和控制器转换器0330，如图3中所示。尽管未在图3中示出，但是对应设备如左HVDC主母线350和左自动变压整流器340也可部署在左尾部电子设备舱390内。左尾部电子设备舱390内的设备可通过左HVDC主母线350向左HVDC负载阵列360提供电力。因此，高压直流设备可聚集在左尾部电子设备舱390中。
另一方面，低压设备可置于左前部电子设备舱392内。左前部电子设备舱392可接收备用电源2322和控制器转换器2332。尽管未在图3中示出，但是左前部电子设备舱392也可接收左LVAC主母线352和提供电力至左LVAC负载阵列362的相关左自动变压器342（可用于将电力从左HVAC母线310中抽取出来以补充在左LVAC主母线352的可用电力）。左前部电子设备舱392也可接收左LVDC主母线354VAC主母线352和提供电力至左LVDC负载阵列364的相关左变压整流器344（可用于将电力从左HVAC母线310中抽取出来以补充在左LVDC主母线354的可用电力）。类似地，中间偏左的变压整流器346和左LVDC从母线356可容纳在左前部电子设备舱392中。右尾部电子设备舱391和右前部电子设备舱393中可以类似方式布置设备。
将一些或者全部备用电源320-323、控制器转换器330-333、电力分配单元309和母线350-357安装在设备舱390-393内可增加进入备用电源320-323、电力分配转换单元309和母线350-357的机会。增加的进入使得能够易于安装和维护，也可以减少布线需求。然而，交通工具电力系统300的实施例不限制备用电源320-323、电力分配转换单元309以及其他设备的放置。
备用电源0320和控制器转换器0330可提供电力到左HVDC负载阵列360。同样地，备用电源1321和控制器转换器1331可提供电力到右HVDC负载阵列361。然而，在交通工具电力系统300中，一些备用电源和控制器转换器向多个负载阵列提供电力。比如，备用电源2322和控制器转换器2332可提供电力到左LVAC主母线352、左LVDC主母线354和左LVDC从母线356中的每一个。类似地，备用电源1321和控制器转换器1331可供应右HVDC主母线352，且备用电源3323和控制器转换器3333可供应右LVAC主母线353、右LVDC主母线355和右LVDC从母线357中的每一个。
提供多种电力类型（即，具有不同电力特性的电力）的多功能控制器转换器，如控制器转换器2332和控制器转换器3333可减少交通工具上要携带的控制器转换器和备用电源的数量。因此，当单独的备用电源和多功能控制器转换器满足对特定电力类型的预期需求时，可节省额外的制造或运行成本。比如，节省材料成本、安装成本、维护成本以及重量。
交通工具电力系统300也包括电子设备舱390-393。根据相关电力分配转换单元309和相关母线350-357位于相同的设备舱内或附近，备用电源320-323和控制器转换器330-333可部署在特定的电子设备舱390-393内。比如，备用电源0320和控制器转换器0330可部署在左尾部电子设备舱390内。左尾部电子设备舱390可靠近左HVDC负载阵列360从而降低布线复杂性并减轻重量。左尾部电子设备舱390也可靠近左自动变压整流器340和左HVDC主母线350。
类似地，备用电源1321和控制器转换器3331可部署在靠近右LVAC负载阵列362的右尾部电子设备舱392中。备用电源2322和控制器转换器2332可部署在靠近左LVAC负载阵列362、左LVDC负载阵列364和左LVDC从负载阵列366的左前部电子设备舱392内。备用电源3323和控制器转换器3333可部署在靠近右LVAC负载阵列363、右LVDC负载阵列365和右LVDC关键负载阵列367的右前部电子设备舱393内。将设备放置在电子设备舱390-393内可简化维护和安装。进一步地，当电子设备舱390-393靠近使用来自备用电源320-323的电力的负载设置时，可使用长度减少的对应母线352、354和356。减少母线352、354和356的长度可以简化安装和维护，同样减少布线复杂性并减轻交通工具的重量。
图4是交通工具电力系统44的具体说明性实施例的框图。交通工具电力系统400包括由分开的电源和转换器供电的特定子系统。在图1-3的交通工具电力系统100、200和300中，备用电源可用于向负载阵列中的负载组供应电力，其中负载阵列中的负载使用相同电力类型（即，具有相同电力特性的电力）。在图4示出的实施例中，向一个或更多单独的设备或子系统提供分开的电力供应，而不是提供每种电力类型的电力供应。比如，一些或者全部的单独的设备或负载可具有专用的备用电源和控制器转换器。注意到尽管图4中示出的分配母线410、440、460、和480是独立的母线，但是分配母线410、440、460和480也可相互连接，如参考图1-3描述的。
比如，交通工具电力系统400可通过高压母线410选择性提供电力到机翼防冰系统(WIPS)423、风扇控制器425、环境控制系统(ECS)、电力电子冷却系统(PECS)泵427和一个或更多压缩机429。WIPS423可由备用电源2412通过控制器转换器2422供电。来自高压母线410的第一电力的一部分可转换为具有备用电力特性的电力，和由备用电源2412供应的电力相同的，从而响应WIPS423的需求补充备用电源2412的备用电力。风扇控制器425可由备用电源4414通过控制器转换器4424供电。来自高压母线410的第一电力可转换为具有备用电力的备用电力特性的电力，所述备用电力由备用电源4414提供从而响应风扇控制器425的需求补充备用电源4414的备用电力。ECS PECS泵427可由备用电源6416通过控制器转换器6426供电。来自高压母线410的第一电力的额外部分可转换为具有备用电源6416的电力特性的电力，从而响应来自环境控制系统泵427的需求补充备用电源6416的备用电力。一个或更多压缩机429可包括前货舱空调(FCAC)压缩机和与一个或更多ECS再流通风扇（未示出）相关的集成冷却系统(ICS)压缩机。一个或更多压缩机可由备用电源8418通过控制器转换器8428供电。来自高压母线410的第一电力的一部分可转换为具有由备用电源8418提供的备用电力的电力特性的电力，以响应一个或更多压缩机429的需求。
交通工具电力系统400也可提供电力到客舱空气压缩机(CAC)453、一个或更多液压泵455和制氮系统(NGS)457，其中每一个都使用额定HVDC电力运行。在交通工具电力系统400中，CAC453可由备用电源32442通过控制器转换器32452供电，并响应HVDC母线440的需求而被补充。一个或更多液压泵455可由备用电源34444和控制器转换器34454供电，并响应HVDC母线440的需求而被补充。制氮系统457可由备用电源16446通过控制器转换器16456供电，并响应HVDC母线440的需求而被补充。
交通工具电力系统400也可提供电力到飞行中娱乐(IFE)系统(IFE)473、光源（包括内部照明系统）475和一个或更多厨房477，其中每个厨房的运转都使用额定LVAC电力。在交通工具电力系统400中，IFE系统473可由备用电源22462通过控制器转换器22472供电，并响应LVAC母线460的需求而被补充。光源475可由备用电源24464通过控制器转换器24474供电，并响应LVAV母线460的需求而被补充。厨房477可由备用电源26466通过控制器转换器26476供电，并响应LVAC母线460的需求而被补充。
交通工具电力系统400也可提供电力到机长的仪器母线493、副驾驶仪器母线495和航空电子设备497，其中每一个的操作都使用额定LVDC电力。在交通工具电力系统400中，机长的仪器母线493可由备用电源32482通过控制器转换器32492供电，并响应LVDC母线480的需求而被补充。副驾驶的仪器母线495可由备用电源34484通过控制器转换器34494供电，并响应LVDC母线480的需求而被补充。航空电子设备497可由备用电源36486通过控制器转换器36496供电，并响应LVDC母线480的需求而被补充。
在具体实施例中，一些子系统具有专用的备用电源而其他子系统共用一个或更多备用电源。比如，一个HVDC设备，如液压系统455，可具有其自己的备用电源而其他使用HVDC电力进行操作的设备可共用备用电源和控制器转换器。比较与单独的子系统或子系统组相关的相对成本、复杂性、优先级和其他标准从而确定单独的设备或设备组是否与专用的电源相关。
图5是用于控制多个交通工具电力系统的控制系统500的框图。控制系统500包括一个全局控制器502和多个局部控制器512、532、552、和572，它们用于控制交通工具中备用电源和转换器的操作。全局控制器502可作为交通工具的能量和故障管理器。比如，全局控制器502可根据来自局部控制器512、532、552、和572的报告监测整个交通工具的电力可用性和需求。响应报告，全局控制器502可通过开关母线507发送控制信号，其导致根据控制算法选择性分配电力。比如，控制信号可以导致源或负载加入到分配母线中。另外，关于转换器542、562和582执行电力转换时采用的过程，全局控制器502也可与局部控制器532、552和572通信，所述局部控制器532、552、和572分别和转换器542、562和582通信。在一个具体实施例中，全局控制器502评估系统的电力可用性并执行合适的调度和其他的能量分配控制，比如，从而优化能量的分配和消耗。
控制系统500可包括分别由局部电力控制器532、552、和572分别经由转换器542、562、和582选择性控制的一个或更多备用电源540、560和580。由备用电源540、560、和580提供的电力可补充由发动机驱动电源，如发电机503提供的第一电力供应。或者第一电力可用于补充由备用电源540、560和580提供的电力。发电机503可选择性（比如，通过开关）提供电力到主电力分配转换单元530（比如，变压器、整流器或其他电力转换设备）和一个或更多母线，以向HVDC、LVAC、以及LVDC负载阵列提供电力，如前面参考图1-4描述的。
在具体实施例中，局部控制器0512是发电机控制单元512，它与发电机或启动机/发电机503通信。具有多个发电机的系统可包括至少一个用于每个发电机的发电机控制单元形式的局部控制器。通过局部控制器0和发电机控制单元512以及数据总线505，全局控制器502监测可从发电机503获得的电力。局部控制器3532是与转换器3542通信从而确定来自备用电源3540的电力可用性的电力管理器和电压调节器。与备用电源3540的电力可用性或容量有关的信息由局部控制器3532提供到全局控制器502。类似地，与备用电源2560的电力可用性或容量有关的信息由局部控制器2552提供到全局控制器502，与备用电源3580的电力可用性或容量有关的信息由局部控制器3572提供到全局控制器502。与局部控制器3572的情况一样，局部控制器1532和局部控制器2552可包括与相应转换器542和562一起运行从而分别控制备用电源540和560的输出的电力管理器和电压调节器。
根据与交通工具上每个电源（所述电源包括发电机503和备用电源540、560、和580）的容量和可用性有关的信息，全局控制器502可确定遍布整个交通工具的高效电力分配。全局控制器502可采用各种电力分配控制方法，比如，从而使能量分配和消耗最优化。比如，使用与全局控制器502与局部控制器512、532、552、和572间传递的电力可用性和需求有关的信息分配电力。电力可根据全局控制器502执行的控制算法进行分配。控制算法包括调度、动态调度、负载卸载、线性优化、或用于控制电力分配的其他算法从而最优化能量分配和消耗。
当备用电源540、560和580中的每个能够充分供应对应母线550和570（以及从母线分离出来的负载，未在图5中示出）时，全局控制器502使用开关母线507将发电机503从母线510、550和570去耦合从而减轻发电机503上的负担。减轻发电机503上的负担可减少交通工具的油耗和排放。作为另一个例子，当局部控制器512、532、552和572中的一个指示母线或阵列510、550和570中的一个具有未满足的电力需求时，全局控制器502可将发电机503和高压主母线510选择性耦合到具有未满足的电力需求的一条或多于一条母线。
或者，当全局控制器502根据局部控制器512、532、552和572确定发电机503的电力输出足够供应一些或全部母线或负载阵列510、550、570的电力需求时，全局控制器502可引导局部控制器532、552和572以及转换器542、562和582，使其停止从相关备用电源540、560和580抽取电力。全局控制器502因此可保存备用电源540、560、580的容量或可用性，用于另一阶段的操作。
图6是控制交通工具电源的方法600的具体实施例的流程图。比如，方法600可使用控制系统，如图5的控制系统500以监测各种负载或母线的电力需求并监测发动机或其他电源的电力容量从而管理交通工具的电力分配。
在602记录分配母线、电源和负载的状态。比如，由与一个或更多局部控制器通信的全局控制器记录上述状态，如图5中的全局控制器502和局部控制器512、532、552和572。可在604检查分配母线、电源和负载的状态，从而针对整个操作过程的变化调整。如前面参考图1-4描述的，电源包括由启动机发电机提供的发动机电力和来自多个备用电源的备用电力，这些备用电源与电力分配转换单元、控制器转换器和分配母线以多种方式互连。备用电源可包括一个或更多燃料电池系统、电池、超级电容器、热电发电器以及其他类型的独立于发动机的电源。在606确定一个或更多母线或负载是否需要更多电力（比如，根据电力需求）。当确定需要更多电力时，电力管理器可在624提供指令，使负载源在622被激活从而向需要更多电力的母线或负载供应电力。在620执行电力转换和电力质量控制检查，以保证提供充足电力并且电力符合质量要求。
当确定没有母线或负载需要更多电力时，在608确定是否有任何母线或负载处于故障状态。如果母线或负载不需要电力，那么可能的是母线或负载失效。当确定母线或负载处于故障状态时，故障管理器在616提供指令使得在614禁用出现故障的母线或负载。配电架构可经重新配置以在640确保关键负载如航空电子设备和机组人员仪表的电力可用性。根据确定的故障状态，在642分离负载以满足关键负载需求。
当确定没有母线或负载处于故障状态时，可在610确定能量是否正在由负载再生。比如，使用再生式致动器，飞机的控制表面能够从施加在控制表面如襟翼或舵面上的气压产生电力。而在另一个例子中，从预定的振动源，如轮、支柱、机身或其他负载源存储或捕获振动能量。当负载正在再生能量时，在626激活负载源以存储或使用再生能量。在620执行电力转换和电力质量控制检查以确保提供充足的电力。
当负载没有正在再生能量时，在612可确定是否已经控制能量分配使得能够增强能量管理。控制能量分配使得能够增强能源管理可源自有效地使用能量，比如，通过在备用电源供应充足的电力到母线或负载时减少对发动机驱动的发电机的依赖性。当已经控制能量分配使得能够增强能量管理时，在604继续执行前面进行的分配母线、电源和负载的状态检查。当使得能够增强能量管理的能量分配控制未被执行时，能量管理器在632提供指令，这些指令使得能量分配控制在630执行。
图7是向子系统如交通工具子系统提供电力的方法700的具体实施例的流程图。方法700可包括在702供应来自第一电源的第一电力。第一电源可包括交通工具上的发动机驱动的发电机或其他电源。第一电力可通过第一分配母线供应。比如，第一电力可由图1-3中的启动机/发电机l02、103、202、203、302和303中的一个产生或者由图5中的发电机503产生。第一分配母线可包括图1-3中的HVAC母线110、111、210、211、310和311，图4中的HVAC母线410或者图5中的HVAC母线510中的一个。
方法700也可包括在704供应来自第一备用电源的第一备用电力以提供第一子系统所使用的具有第一备用电力特性的第一电量。第一备用电源可以是独立于第一电源的电源，如电池或燃料电池，所述电池或燃料电池独立于可作为第一电力来源的发电机运转。在具体实施例中，第一备用电源是图1-3中的备用电源320-127中的一个，图4中的备用电源412-418、442-466、482-486中的一个，或者图5中的备用电源540、560、580中的一个。第一备用电力可具有区别于第一电力的电力特性。比如，第一电力可以是交流且第一备用电力可以是直流。在另一个例子中，第一电力的电压相对较高而备用电力是较低电压。为了说明，第一备用电力可以是通过控制器转换器0230由备用电源0220供应的高压直流电，通过左HVDC主母线250供应到左HVDC负载阵列260。第一子系统可包括第一交通工具子系统，如参考图5描述的交通工具子系统之一。
在具体实施例中，第一备用电力的第一部分可在接近第一子系统的位置供应。比如，独立于发动机的电源相对靠近第一子系统而第一电源相对远离第一子系统。也就是说，第一备用电源比第一电源更接近第一分配母线。
在706，第一电量由第一转换器转换为具有第一备用电力特性的第二电量。比如，参考图2，左自动变压整流器240将HVAC母线210运送的第一电力的一部分转换为左HVDC负载阵列260使用的高压直流电。在708，具有第一备用电力特性的第二电量可供应到第一交通工具子系统。使用与供应左HVDC负载阵列260相同的例子，由左自动变压整流器240转换的电力被供应到左HVDC主母线250。
方法700也包括在710供应来自第二备用电源的第二备用电力以提供第二子系统使用的具有第二备用电力特性的第一电量。在具体实施例中，独立于发动机的电源是图1-3的备用电源320-127中的一个，图4的备用电源412-418、442-446、462-466、482-486中的一个，或者图5的备用电源540、560、580。第二备用电力具有区别于第一电力并区别于第一备用电力的电力特性。为了说明，第二备用电力可以是由备用电源4224通过控制器转换器4234供应的低压直流电，通过左LVDC主母线供应到左LVDC负载阵列264。
在712，额外量的第一电力由第二转换器转换为具有第二备用电力特性的第二电量。比如，参考图2，左变压整流器244可将左HVAC母线210运送的发动机电力的一部分转换成左LVDC负载阵列264使用的低压直流电。在714，具有第二备用电力特性的第二电量被供应到第二交通工具子系统。使用与供应左LVDC负载阵列264相同的例子，由左变压整流器244转换的电力被供应到左LVDC主母线254。
方法700也包括在716使用全局控制器自动控制能量分配。比如，当在第一子系统的电力需求高时，通过第一分配母线从第一电源，如发动机驱动的发电机或其他如前所述的发电机供应更多的电力到第一子系统。在另一个例子中，当在第一子系统的电力需求低时，从第一电源或从一个或更多备用电源供应较少的电力到第一子系统。
方法700包括在718检测故障状态。可以在一个或更多电源，一个或更多分配母线，或者一个或更多子系统检测故障状态。在720，发送响应故障状态的控制信号。比如，图5中的全局控制器502可作为能量和故障管理器。全局控制器502可重配置系统500中的电力分配以响应确定母线510、550、570中一个上的源或负载处于故障状态。为了说明，全局控制器502可通过开关母线506发送控制信号到开关，从而重新配置电力分配。
图8是可操作用于执行计算机实现的方法或处理提供电力到交通工具系统或控制交通工具电源的方法实施例的计算机可执行指令的通用计算机系统800的框图。计算机系统800可放置在交通工具上，如飞机。在说明性实施例中，计算系统800的计算装置810可包括至少一个处理器820。处理器820经配置可执行指令以实施参考图1-7描述的分配交通工具电力的方法。通过输入/输出接口850，处理器820可与系统内存830、一个或更多存储装置840以及一个或更多输入装置870通信。
系统内存830可包括易失性存储装置，如随机存取存储器(RAM)装置，和非易失性存储装置，如只读存储器(ROM)，可编程只读存储器和闪存。系统内存830可包括操作系统832，其可包括基本输入输出系统，用于启动计算装置810和完整的操作系统从而使得计算装置810能够与用户、其他程序以及其他装置交互。系统内存830也可包括一个或更多应用程序834，如用于配置计算装置810以分配交通工具电力（如前面描述的）的指令。
处理器820也可与一个或更多存储装置840通信。存储装置840可包括非易失性存储装置，如磁盘、光盘或闪存装置。在替代实施例中，存储装置840可经配置存储操作系统832、应用834、程序数据836或它们的任意组合。处理器820可与一个或更多通信接口860通信从而使得计算装置810能够与其他计算系统880通信。
本文中描述的实施例的说明旨在提供对各种实施例结构的一般理解。所述说明不作为使用本文描述的结构和方法的装置和系统的全部元件和特性的完整描述。通过审阅本公开内容，许多其他实施例对于本领域技术人员是显而易见的。其他实施例可用于或源于本公开，使得可替换并改变结构或逻辑，而不脱离本公开的范围。比如，方法步骤将以不同于图示顺序的顺序执行或者省略的一个或更多方法步骤。因此，本公开和图应被视为说明性的而不是限制性的。
另外，尽管本文描述并示出特定实施例，但是应当理解的是经设计实现相同或相似结果的任意后续布置都可替代示出的特定实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任意或全部后续调整或变化。通过回看本描述，上述实施例的组合以及本文未详细描述的其他实施例对本领域技术人员是显而易见的。
应当理解所提交的本公开的摘要不用于解释或限制权利要求的范围或意义。另外，在前面的详细描述中，将各种特征结合在一起或在单个实施例中描述是为了简化本公开。本公开不应解释为反映所要求保护的实施例需要比每条权利要求中明确叙述的特性更多的特性的意图。相反，如下面的权利要求所表达的，所要求保护的主题可针对少于任何公开实施例的全部特征。
Claims (20)
1.一种交通工具，其包括：
包括多个电源和经配置分配来自所述多个电源的电力的多条分配母线的配电网，其中所述多个电源包括：
经配置提供第一电力的发动机驱动电源，所述第一电力具有第一电力特性；
多个独立于发动机的电源，其包括：
经配置提供第一备用电力的第一备用电源，所述第一备用电力具有区别于所述第一电力特性的第一备用电力特性；以及
经配置提供第二备用电力的第二备用电源，所述第二备用电力具有区别于所述第一电力特性和所述第一备用电力特性的第二备用电力特性；以及
全局控制器，其响应于所述配电网上的需求而发送信号来控制所述发动机驱动电源、所述第一备用电源和所述第二备用电源的电力输出至所述多条分配母线。
2.根据权利要求1所述的交通工具，其中响应于所述多条分配母线的第一分配母线处增加的需求，所述全局控制器发送使所述第一备用电源调整所述第一备用电力的第一供给的第一控制信号。
3.根据权利要求1所述的交通工具，其中响应于所述多条分配母线的第二分配母线处增加的需求，所述全局控制器发送使所述第二备用电源调整所述第二备用电力的第二供给的第二控制信号。
4.根据权利要求2所述的交通工具，其进一步包括耦合至所述第一备用电源的第一控制器转换器，以控制第一备用电源的第一输出。
5.根据权利要求4所述的交通工具，其进一步包括经配置通过所述第一分配母线接收所述第一电力的供给并将具有第一电力特性的第一电力的第一量转换为具有所述第一备用电力特性的第一补充电力的第一电力分配转换单元。
6.根据权利要求5所述的交通工具，其中所述第一控制器转换器直接耦合至所述第一电力分配转换单元且所述第一电力分配转换单元直接耦合至所述第一分配母线。
7.根据权利要求5所述的交通工具，其中所述第一控制器转换器和所述第一电力分配转换单元直接耦合至所述第一分配母线。
8.根据权利要求5所述的交通工具，其中所述第一控制器转换器直接耦合至接收所述第一备用电力的第一负载阵列。
9.根据权利要求1所述的交通工具，其进一步包括经配置接收来自所述多条分配母线的第一分配母线的第一电力的供给并将具有第一电力特性的第一电力的第二量转换为具有第二备用电力特性的第二补充电力的第二电力分配转换单元。
10.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述第一电力特性包括200到400伏特的交流，所述第一备用电力特性包括90到130伏特之间的交流和+/-24伏特与+/-100伏特之间以及+/-135伏特到+/-400伏特之间之一的直流。
11.根据权利要求1所述的交通工具，其中所述多个独立于发动机的电源包括以下中的一个或更多：
燃料电池系统；
电池；
再生式致动器；
超级电容器；以及
热电式发电机。
12.一种方法，其包括：
供应来自第一电源的具有第一电力特性的第一电力；
供应来自备用电源的第一备用电力从而提供第一子系统所使用的具有第一备用电力特性的第一电量；
转换第一电量从而产生具有所述第一备用电力特性的第二电量以使用第一转换器供应具有第一备用电力特性的第二电量；和
将具有所述第一备用电力特性的第二电量供应到所述第一子系统。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括使用全局控制器自动控制所述第一备用电力的第一量和转换第一电力的量，以供应具有所述第一备用电力特性的所述第二电量。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一电源包括第一发电机并且所述第一备用电源独立于所述第一发电机的运行提供电力。
15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：
将第二子系统所使用的具有第二备用电力特性的第二备用电力的第一量从额外的备用电源供应到所述第二子系统；
使用第二转换器转换额外量的第一电力从而产生具有所述第二备用电力特性的额外电量以供应具有所述第二电力特性的第二电量；以及
将具有所述第二备用电力特性的所述第二电量供应到所述第二子系统。
16.一种系统，其包括：
经配置控制供应到第一交通工具子系统的第一电力的第一控制器，所述第一电力具有第一电力特性，其中至少部分所述第一电力由交通工具上的第一独立于发动机的电源提供；以及
经配置接收来自所述第一控制器的信号的全局控制器，所述信号与第一分配母线处的电力需求和从所述第一独立于发动机的电源可获得的第一电力的量相关；
其中，当由所述第一独立于发动机的电源提供的第一电量少于所述第一交通工具子系统的电力需求时，所述全局控制器使得来自发动机驱动电源的具有第一电力特性的第一电力转换成具有所述第一电力特性的额外电力并使所述额外电力可用于所述第一交通工具子系统。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述全局控制器与所述第一控制器通信关于转换器采用的过程，所述转换器耦合至所述第一控制器从而执行使具有所述第一电力特性的所述第一电力转换为具有所述第一电力特性的所述额外电力的电力转换。
18.根据权利要求16所述的系统，其进一步包括与所述全局控制器和所述第一控制器通信的故障管理器，其中所述故障管理器经配置识别故障状态并导致所述全局控制器重定向可用的交通工具电力从而纠正所述故障状态。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述故障管理器经进一步配置至少识别故障负载或禁用所述故障负载。
20.根据权利要求16所述的系统，其进一步包括经配置识别再生电力的来源并使所述再生电力被存储或被使用的再生管理器。
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