CN107848631A - 用于为飞行器的驱动系统提供动能的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为飞行器的驱动系统提供动能的系统。本发明涉及为飞行器的驱动系统冗余地供应动能，以便在系统的正常运行中以及在各种紧急场景中确保飞行器的相应最大程度的安全运行。所述系统具有两个电机（110、130），其中的每个电机与两个螺旋桨中的一个螺旋桨相连接。此外，存在高压电池（120）和燃烧马达（140）。系统的这些组件分别按照组件类型彼此地并且与螺旋桨电连接和/或机械连接，并且系统的控制部分别按照组件的运行模式或运行就绪状态如此冗余地控制在组件之间的能量流动，使得飞行器在各种正常情况和紧急情况中最大程度地安全运行。

Description

用于为飞行器的驱动系统提供动能的系统
技术领域
本发明涉及一种用于为飞行器的驱动系统提供动能的系统。
背景技术
为了驱动飞行器，通常使用单个的也或者双重的内燃机或燃烧马达。为了实验和演示目的，还分别使用串行混合的和部分并行混合的方案。常规的串行混合驱动系统和并行混合驱动系统必须确保高的失效安全性，并且还要对于高效运行特别是在重量和功率方面确保常规的驱动装置的性能。为此，通常在混合系统中设置冗余，以确保高安全性。这些冗余反过来造成一定程度的复杂性，该复杂性一方面在控制技术方面难以被掌握，并且另一方面危害提高安全性的目标，因为随着复杂性也提高了系统的组件的功能故障或失效的风险。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种在运行安全性方面被改进的用于飞行器的驱动系统的方案。
该任务通过权利要求1中描述的系统以及通过权利要求14中描述的这样的系统的应用来解决。从属权利要求描述了有利的构造方案。
该系统具有多个组件并且被设定用于为飞行器的驱动系统、例如左螺旋桨和右螺旋桨提供动能。所述多个组件包括至少一个能够分别可选地作为发电机或作为电动马达运行的第一和第二电机、用于提供电能的HV电池以及用于提供动能的燃烧马达。在此，第一和第二电机能够分别与所述驱动系统机械连接，以便按需将动能的至少一部分提供给驱动系统。第二电机与第一电机电连接，以便按需向第一电机提供电能。第二电机与HV电池电连接，以按需将电能从第二电机传递到HV电池或反之亦然。此外，HV电池与第一电机电连接，以便按需向第一电机提供电能。燃烧马达与驱动系统机械连接，以便按需为驱动系统提供运行所需的动能的至少一部分。此外，燃烧马达与第二电机机械连接，以便按需向第二电机提供动能。最后，设置有控制部，所述控制部根据系统的运行状态来控制在系统的彼此相连接的组件之间的动能和/或电能的流动。
通过这种配置能够实现驱动系统的多重冗余运行。
第一也以及第二电机通过控制部的控制能够分别可选地在发电机模式和电动马达模式中运行。在发电机模式中，相应的机器之一将通过其电连接供应的电能转换成动能。这样提供的动能于是能够通过机器的机械连接被供应给系统的相应地与机器相连接的组件。在电动马达模式中，相应的机器之一将通过其机械连接供应的动能转换成电能。这样提供的电能于是能够通过机器的电连接被供应给系统的相应地与机器相连接的组件。
所述多个组件能够另外包括用于给飞行器的另外的电负载、例如车载电网供电的主电池，其中，所述主电池与HV电池和/或第二电机电连接，以便实现所述主电池的充电。
主电池的电能能够在特定情况下同样用于为驱动系统提供动能。
在组件中的一个或多个组件故障地工作的第一紧急运行中，控制部如此控制所述系统，使得第一和/或第二电机作为电动马达工作，也即在电动马达模式中工作，并且主电池将电能供应给作为电动马达工作的电机，并且由主电池供应的电能在相应的电机中转换成动能。在此，作为电动马达工作的电机中的每个电机与所述驱动系统能够机械连接，并且所述相应被转换的动能经过所述机械连接能够被供应到所述驱动系统。就此因而保证的是，所述驱动系统以及因此飞行器在第一紧急运行中能够继续最大程度地安全运行。
系统因而在根据第一紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得第一和/或第二电机作为电动马达工作。主电池给作为电动马达工作的电机供应电能，并且由所述主电池供应的电能在相应的电机中转换成动能。在此，作为电动马达工作的电机中的每个电机与所述驱动系统机械连接，并且所述相应被转换的动能经过所述机械连接被供应到所述驱动系统，尤其供应到左螺旋桨和/或右螺旋桨。
在具有故障的主电池的第二紧急运行中，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得所述飞行器的车载电网由所述HV电池供应电能和/或利用作为发电机工作的第二电机供应电能。就此保证的是，所述驱动系统以及因此飞行器在第二紧急运行中能够继续最大程度地安全运行。
该系统因而在根据第二紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得所述飞行器的车载电网由所述HV电池供应电能和/或利用在此情况下作为发电机工作的第二电机供应电能。
在例如电池失效或完全放电的情况下具有故障的HV电池的第三紧急运行中，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由所述燃烧马达提供的功率或动能的第一分量能够传递到驱动系统，由燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到第二电机，并且所述第二电机作为发电机工作，并且在此将从燃烧马达传递到第二电机的动能被转换成电能并且提供该电能。在此，由所述第二电机提供的电能被提供给所述第一电机，其中，所述第一电机作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统。就此因而保证的是，驱动系统和由此飞行器在第三紧急运行中能够继续最大程度地安全运行。
系统因而在根据第三紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得由燃烧马达提供的功率或动能的第一分量被传递到驱动系统，尤其传递到第二螺旋桨或者说右螺旋桨。由所述燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到所述第二电机。第二电机作为发电机工作，并且在此将由燃烧马达传递到第二电机的动能转换为电能。该电能被提供以用于进一步的使用，其中由第二电机提供的电能被供应给第一电机。第一电机作为电动马达工作，并且将由第二电机供应的电能转换成动能。该动能最终被供应给驱动系统，尤其是第一螺旋桨或者说左螺旋桨。
在具有故障的第一电机的第四紧急运行中，所述控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由燃烧马达提供的功率或动能除了不可避免的损失之外能够完全传递到驱动系统，也即燃烧马达直接驱动第二螺旋桨，而第二电机不被供应来自燃烧马达的动能。从而能够确保，飞行器在第一电机失效情况下并且在用于驱动系统的功率的一部分的与之相连的损失的情况下，依然能够继续运行，并且由此至少保证安全着陆。
系统因而在根据第四紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得由燃烧马达提供的功率或动能完全能够传递到驱动系统，尤其传递到第二螺旋桨或者说右螺旋桨。
在具有故障的第二电机的第五紧急运行中，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由燃烧马达提供的功率或动能完全能够传递到驱动系统，也即所述燃烧马达直接驱动第二螺旋桨并且第二电机不被供应来自燃烧马达的动能，并且由HV电池提供的功率或电能完全被供应给第一电机，其中，所述第一电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换成动能，该动能能够供应给驱动系统。
就此因而保证的是，驱动系统和由此飞行器在第五紧急运行中能够继续最大程度地安全运行。
系统因而在根据第五紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得由燃烧马达提供的功率或动能完全传递到驱动系统。由HV电池提供的功率或电能被完全供应给第一电机。在此，第一电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换为动能。该动能被供应给驱动系统，尤其是第一螺旋桨或者说左螺旋桨。
在具有故障的燃烧马达的第六紧急运行中，所述控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由HV电池提供的电能的一部分被供应给第一电机，其中，第一电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换成动能，该动能能够供应给驱动系统，并且由所述HV电池提供的电能的另一部分被提供给所述第二电机，其中，所述第二电机作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统。
就此因而保证的是，驱动系统和由此飞行器在第六紧急运行中能够继续最大程度地安全运行。
该系统因此在根据第六紧急运行的方法中被如此运行或控制，使得由HV电池提供的电能的一部分被供应给第一电机。第一电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换成动能。该动能被供应给驱动系统，尤其是第一螺旋桨或者说左螺旋桨。此外，由HV电池提供的电能的另一部分被供应给第二电机。第二电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换成动能。该动能同样被供应给驱动系统，尤其是第二螺旋桨或者说右螺旋桨。
在尤其所述HV电池的瞬时充电状态QHV实际至少对应于预设的额定充电状态QHV额定（QHV实际≥QHV额定）的第一正常运行状态中，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由所述燃烧马达提供的功率或动能的第一分量能够传递到驱动系统，由所述燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到第二电机，并且所述第二电机作为发电机工作，并且在此将从燃烧马达传递到第二电机的动能被转换成电能并且提供该电能。在此，由所述第二电机提供的电能的至少一部分被供应给所述第一电机，其中，所述第一电机作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机供应的电能转换成动能，所述动能能够被供应给所述驱动系统。由于充电状态已经对应于通常100％的额定充电状态，所以HV电池在这个运行状态中因而不再被继续充电。因此，第二电机的全功率能够用于驱动第一电机。由此也确保的是，除了不可避免的损失之外，由燃烧马达提供的功率或动能能够被完全供应到驱动系统。
系统因而在根据第一正常运行状态的方法中被如此运行或控制，使得由所述燃烧马达提供的功率或动能的第一分量被传递到驱动系统。由所述燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到所述第二电机。第二电机作为发电机工作，并且在此将由燃烧马达传递到第二电机的动能转换为电能。所述电能被提供用于进一步使用。由第二电机提供的电能的至少一部分被供应给第一电机。第一电机作为电动马达工作，并且在此将由第二电机供应的电能转换成动能，该动能被供应给驱动系统，尤其供应给第一螺旋桨或者说左螺旋桨。
在所述HV电池的瞬时充电状态QHV实际低于预设的额定充电状态QHV额定（QHV实际<QHV额定）的第二正常运行状态中，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得由所述燃烧马达提供的功率或动能的第一分量能够传递到驱动系统，由所述燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到第二电机，并且所述第二电机作为发电机工作，并且在此将从燃烧马达传递到第二电机的动能转换成电能并且提供该电能。在此，由所述第二电机提供的电能的一部分被供应给所述第一电机，其中，所述第一电机作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统。由所述第二电机提供的电能的另一部分被供应给所述HV电池，以便提高充电状态QHV实际。
就此能够因而确保，由燃烧马达提供的功率或动能能够被完全利用，以便一方面为驱动系统供应能量，并且另一方面以便确保HV电池始终具有足够的充电状态。
系统因而在根据第二正常运行状态的方法中被如此运行或控制，使得由所述燃烧马达提供的功率或动能的第一分量被传递到驱动系统。由所述燃烧马达提供的功率或动能的第二分量被传递到所述第二电机。第二电机作为发电机工作，并且在此将由燃烧马达传递到第二电机的动能转换为电能。该电能被提供用于进一步使用。这个由第二电机提供的电能的一部分被供应给第一电机。第一电机作为电动马达工作，并且在此将由第二电机供应的电能转换成动能。该动能被供应给驱动系统，尤其是第一螺旋桨或者说左螺旋桨。由所述第二电机提供的电能的另一部分被供应给所述HV电池，以便提高所述HV电池的充电状态QHV实际。
在例如起动时飞行器短期或中期地需要超过常见的标称功率的功率的高功率运行状态中，控制部被设定成：例如在起动时如此控制所述系统，使得由燃烧马达提供的功率或动能完全能够传递到驱动系统，也即所述燃烧马达直接驱动第二螺旋桨并且第二电机不被供应来自燃烧马达的动能，并且由HV电池提供的功率或电能完全被供应给第一电机，其中，所述第一电机作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池供应的电能转换成动能，该动能能够供应给驱动系统。因此，所述系统短期地提供几乎两倍的标称功率，而燃烧马达不必为此而被设计。
系统因而在根据高功率运行状态的方法中被如此运行或控制，使得由燃烧马达提供的功率或动能完全传递到驱动系统，尤其传递到第二螺旋桨或者说右螺旋桨。由HV电池提供的功率或电能被完全供应给第一电机。第一电机作为电动马达工作，并且在此将由HV电池供应的电能转换到动能，该动能能够供应给驱动系统，尤其供应给第一螺旋桨或者说左螺旋桨。
在系统的回收运行中，例如在飞行器的较久下降飞行期间，控制部被设定成：如此控制所述系统，使得第一和第二电机分别作为发电机工作。在此，从所述飞行器的驱动系统中能够供应用于驱动所述发电机的动能。从驱动系统供应的动能由发电机转换成电能并且提供，并且提供的电能被供应给HV电池和/或主电池。
系统因而在根据回收运行的方法中被如此运行或控制，使得第一和第二电机分别作为发电机工作。从所述飞行器的驱动系统中供应用于驱动所述发电机的动能。尤其，第一螺旋桨或者说左螺旋桨为第一电机提供动能，并且第二螺旋桨或者说右螺旋桨为第二电机提供动能。由驱动系统供应的动能由发电机转换成电能并且提供。提供的电能被供应给HV电池和/或主电池，以便必要时为这些电池充电。
如已经指出的那样，第一电机与驱动系统的第一螺旋桨机械连接，并且第二电机以及燃烧马达与驱动系统的第二螺旋桨连接。
有利地，所描述的系统用于为飞行器的驱动系统提供动能。
这里所介绍的方案公开了许多优点。相对于到目前为止的串行混合驱动装置或者甚至纯粹的燃烧驱动装置，得到了更高的冗余和由此更高的安全性。此外，该系统能够模块化地实现。由于HV电池能够用于实现超出通常的标称功率的功率要求，所以燃烧马达能够更小地构造，并且因此更轻巧和成本更低地构造。此外，燃烧马达能够始终以最佳效率运行。由于只有一个工作点，因此能够非常简单地控制燃烧马达。
附图说明
下面参考附图更详细地解释本发明和示例性实施方式。其中：
图1示出了用于第一正常运行和第二正常运行的配置中的用于为飞行器的驱动系统提供动能的系统，
图2示出了用于回收运行的配置中的系统，
图3示出了用于第一紧急运行的配置中的系统，
图4示出了用于第二紧急运行的配置中的系统，
图5示出了用于第三紧急运行的配置中的系统，
图6示出了用于第四紧急运行的配置中的系统，
图7示出了用于第五紧急运行的配置中的系统，
图8示出了用于第六紧急运行的配置中的系统。
具体实施方式
在不同附图中，相同的附图标记表征相同的组件。
在下文中，两个组件的机械连接指的是允许将动能、例如旋转能量从组件中的一个组件传递到另一个组件的连接。因此，两个组件的电连接允许将电能从一个组件传递到另一个组件。在机械连接的情况下，组件能够是例如引起轴的旋转的燃烧马达以及发电机。这些组件彼此机械连接，并且因此将从马达传递到发电机的动能在发电机中转换成电能。这个发电机能够此时一方面例如与电池电连接，以便将所产生的电能馈送到电池中并且存储在那里。电池因此与电动马达电连接，以便给电动马达提供电能，电动马达将该电能转换成运动能。
本身显然的是，在从一种能量形式转换成另一种能量形式的过程中会出现损失。同样，当能量从一个组件传递到另一个组件时，必须认为有损失。尽管如此，在本发明的框架中论述的是：第一能量形式、例如动能被转换成第二能量形式、例如电能，或者说能量从一个组件传送到另一个组件，而在此没有明确提到不可避免的损失。当然，这意味着能量的“至少一部分”被转换或传递。
在附图中，机械连接利用实线箭头标识，其中，箭头本身说明了动能传送的方向。电连接用具有虚线的箭头标识。同样在这里，箭头本身说明了电能传送的方向。
此外，在本发明的框架中所使用的电机原则上能够在不同的实施方式或运行模式中作为发电机或作为电动马达工作。当电机将供应的动能、例如来自马达或在回收模式中来自螺旋桨的旋转能量转换成电能时，电机作为发电机或在发电机模式中工作。另一方面，反过来当电机将供应的电能转换成动能，例如转换成用于驱动螺旋桨的旋转能量时，电机在电动马达模式中工作。
图1以示意图示出飞行器1。飞行器1具有带有左螺旋桨11和右螺旋桨12的驱动系统10。提供给驱动系统的动能被供应到螺旋桨11、12，该螺旋桨将供应的动能转换为旋转能量，并且从而实现驱动所述飞行器1。原则上驱动系统10当然能够具有几乎任意数量的螺旋桨，并且供应给驱动系统10的动能按需借助于相应的、通常是机械器件分配到相应的螺旋桨处，从而确保飞行器的最佳驱动。在理想情况下，可供使用的动能均匀分配到飞行器的两侧上。为了表明，以下示例性地认为，驱动系统10在飞行器1的左侧上仅具有一个螺旋桨11并且在飞行器1的右侧上具有一个螺旋桨12。
飞行器1还包括具有多个组件的被冗余设计的系统100，该系统用于为驱动系统10提供动能。系统100的冗余设计确保了在系统100的各种组件故障地工作的各种紧急情况中另外保证，为所述驱动系统10供应动能，从而飞行器1的着陆至少是可能的。在这里以及还有在其它位置，术语“故障”意味着，故障的组件由于技术原因或其他原因而不可使用，或者不产生对于组件的正常运行所需的功率。
在图1以及在其余图中描述了系统100的不同运行模式，其中分别仅阐释系统100的对于相应的有待描述的运行模式所需的组件和连接。省去对于所描述的运行模式不必然需要的组件的展示。仅在图1中示出了系统100的全部组件，而不管是否对于结合图1所描述的运行模式需要这些组件。
借助于系统100的控制部190实现了在系统100的彼此相连接的组件之间动能的和/或电能的在不同运行模式中所需的流动。控制部190与系统100的不同组件相连接，其中，在附图中为清楚起见省去具体展示这些连接。控制部190能够如此控制组件，使得系统100的在下文对于相应的运行模式进行表征的行为方式被执行。
所述系统100具有第一电机110，该第一电机与所述驱动系统10并且尤其与左螺旋桨11机械连接，以便为驱动系统10或左螺旋桨11提供动能。第一电机110能够分别按照系统100的运行模式作为电动马达运行、也即在电动马达模式中运行，或者作为发电机运行、也即在发电机模式中运行。此外，系统100具有与第一电机110电连接的高压电池（HV电池）120，以便当第一电机110作为电动马达工作时为所述第一电机供应电能。
该系统100还具有第二电机130，该第二电机与所述驱动系统10并且尤其与右螺旋桨12机械连接，以便为驱动系统10或右螺旋桨12提供动能。第二电机130能够分别按照系统100的运行模式作为电动马达运行、也即在电动马达模式中运行，或者作为发电机运行、也即在发电机模式中运行。
利用两个电机110、130分别按照机器110、130的运行模式能够为驱动系统10提供动能，除了所述两个电机，系统100具有燃烧马达140，该燃烧马达与第二电机130机械连接，并且还与驱动系统10或与右螺旋桨12机械连接。燃烧马达140在运行中提供动能，该动能分别按照需求或按照系统100的运行状态被供应给驱动系统10或螺旋桨12和/或第二电机130。
在系统100的正常运行状态中，所有组件惯常地、也即非故障地工作，在正常运行状态中，燃烧马达140以最佳效率产生预知的功率或动能。该功率的一个分量经过空转轴141直接进一步传导到右螺旋桨12并且促使该右螺旋桨进入到旋转中。由燃烧马达140所产生的功率的另一分量被供应给第二电机130。第二电机130作为发电机在正常运行状态中工作，并且将供应的动能转换成电能。第二电机130与第一电机110和HV电池120电连接，并且所产生的电能分别按照HV电池120和/或第一电机110的运行条件来提供。
在HV电池120的瞬时充电状态QHV实际至少对应于预设的额定充电状态QHV额定（即QHV实际≥QHV额定）的第一正常运行状态中，由燃烧马达140提供的功率或动能的第一分量被传递到驱动系统10和螺旋桨12。这个分量能够例如为50％。由所述燃烧马达140提供的功率或动能的其余分量被传递到所述第二电机130。由作为发电机工作的第二电机130提供的电能完全供应给第一电机110。第一电机110在正常运行状态中作为电动马达工作，并且将由第二电机130供应的电能转换成动能，该动能最终被供应给驱动系统10和尤其左螺旋桨11。在第一正常运行状态中，由燃烧马达140提供的动能例如能够如此分配，使得能量的50%直接供应给驱动系统10，并且另外的50%经过第一电机110同样到达驱动系统10。
在HV电池120的瞬时充电状态QHV实际低于预设的额定充电状态QHV额定（也即QHV实际 <QHV额定）的系统100的第二正常运行状态中，由第二电机130提供的电能的仅一部分被供应给第一电机110。第一电机110再次作为电动马达工作，并且将供应的电能转换成动能，该动能被供应给驱动系统10。由第二电机130提供的电能的剩余部分被供应给HV电池120，以便如此程度地为HV电池充电，使得其瞬时充电状态至少对应于额定充电状态。只要达到这个状态，系统100就再次以第一正常运行状态运行。在第二正常运行状态中，能够将由所述燃烧马达140提供的动能例如如此分配，使得40%直接供应给驱动系统10，并且另外的40％经过第一电机110同样到达驱动系统10，而其余的20％用于为HV电池120充电。
就此能够因而确保，由燃烧马达140提供的功率或动能能够被完全利用，以便一方面为驱动系统10供应能量，并且另一方面以便确保HV电池120始终具有足够的充电状态。由于充电状态已经对应于通常100％的额定充电状态，所以HV电池120在第一正常运行状态中不再充电。因此，第二电机130的全功率能够用于驱动第一电机110。由此也确保的是，除了不可避免的损失之外，由燃烧马达140提供的功率或动能能够被完全供应到驱动系统10。
系统100还具有主电池150，主电池主要用于为飞行器1的车载电网20和那里通常所包含的组件供应电能。术语“车载电网20”在此代表飞行器1的一个也或多个电负载。主电池150与HV电池120和/或与第二电机130电连接，以便必要时使主电池150从这些电能量源中的至少一个电能量源充电。
在正常运行状态中，能够设想至少三种不同的模式。
在正常模式中，燃烧马达140如已经描述的那样产生额定功率，该额定功率一方面经过空转轴141并且另一方面经过第二电机130和第一电机110以各50％分配到左螺旋桨11和右螺旋桨12。必要时，例如额定功率的20％被用于为HV电池120充电。在这种情况下，额定功率的各40％可供螺旋桨11、12使用。
在例如起动时飞行器1例如短期或中期地需要超过常见的标称功率的功率的高功率模式中，燃烧马达140继续产生额定功率，但是控制部190被如此设定，使得燃烧马达140的功率的100%直接提供到驱动系统10和右螺旋桨12。同时，第一电机110作为电动马达工作并且在此将提供的动能提供给驱动系统10和螺旋桨11。为此所需的电能从HV电池120获得。在此，第一电机110的功率对应于燃烧马达140的功率。这里所产生的总功率因而对应于燃烧马达140的持久的标称功率的两倍。
在图2所示的回收运行中，第一电机110和第二电机130各自作为发电机工作。用于驱动发电机110、130的分别所需的动能由飞行器1的驱动系统10供应，也即所述螺旋桨11、12驱动第一电机110和第二电机130。由驱动系统10供应的动能由发电机110、130转换成电能并且提供。由此提供的电能被供应给HV电池120和/或主电池150，以便按需给这些电池充电。系统100能够例如在飞行器1的下降飞行期间在回收模式中运行。
在系统100的第一紧急运行中，该系统的配置在图3中示出并且在系统中一般所述系统100的一个也或者多个组件故障地工作，控制部190如此起作用，使得第一电机110和/或第二电机130作为电动马达工作，也即在电动马达模式中工作。主电池150具有应急电池的功能，并且将电能供应给作为电动马达工作的电机110、130。由主电池150供应的电能在相应的电机110、130中被转换成动能。
这样所获得的动能最终被供应给所述驱动系统10。
如此设计主电池或应急电池150并且如此控制所述系统100，使得电池150始终被充电至100％。在正常运行中，主电池150仅负责车载电网20的供电，但是在紧急情况中，该主电池至少在很小的时段内对整个系统100供电。在理想情况下，容量被如此设置，使得至少飞行器1的立即的紧急着陆是可能的。
在图4中所示的第二紧急运行中，其中主电池150故障地工作并且例如不提供或者提供很小的电压，所述控制部被如此设定，使得飞行器1的车载电网20从HV电池120供馈。作为备选方案或附加方案，用于车载电网20的电能能够被提供，办法是：由燃烧马达140供馈的第二电机130作为发电机工作，并且在此提供的电能的至少一部分被提供给所述车载电网20。
图5示出了在例如电池120失效或完全放电的情况下具有故障的HV电池120的第三紧急运行。控制部190于是被设定成：如此控制所述系统100，使得由燃烧马达140提供的功率或动能的第一分量直接地、也即例如通过空转轴141能够传递到驱动系统10。由燃烧马达140提供的功率或动能的第二分量被传递到第二电机130，其中，所述第二电机130作为发电机工作，并且在此将由燃烧马达140所传递的动能转换成电能。这样由所述第二电机130提供的电能被供应给所述第一电机110，其中，所述第一电机110作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机130供应的电能被转换成动能。该动能最终能够被供应到驱动系统10并且尤其供应到左螺旋桨11。在理想情况下，由燃烧马达140提供的功率的分配如此进行，使得功率的各50％被供应到左螺旋桨11和右螺旋桨12。
在这种情况下，在发电机模式中的第二电机130以及应急电池150表现为用于系统100的冗余能量源，从而即使在这两个组件中的一个组件的额外失效时，也继续给系统100提供能量源。
在图6中所示的第四紧急运行中，假定第一电机110故障地工作。控制部190被设定成：在这种情况下如此控制系统100，使得由燃烧马达140提供的功率或动能能够完全传递到驱动系统10，也即燃烧马达140直接驱动右螺旋桨12，并且第二电机130不被供应来自燃烧马达140的动能。于是能够确保：在第一电机110失效情况下并且在用于驱动系统10的功率的一部分的与之相连的损失的情况下，飞行器依然能够继续运行，并且由此至少保证安全着陆。
在这里所描述的配置中，由燃烧马达140提供的动能的100％流向右螺旋桨12。驱动源的冗余得到保持，因为除了燃烧马达140之外，第二电机130也能够作为用于驱动系统10的动能源可供使用。作为冗余能量源，可供使用的是HV电池120以及主电池150，以用于供馈作为发电机的第二电机130，并且可供使用的是燃烧马达140。
图7示出了第五紧急运行，其中，第二电机130故障地工作。在这种情况下，控制部190被设定成：如此控制系统100，使得由燃烧马达140提供的功率或动能能够完全传递到驱动系统10和右螺旋桨12，也即燃烧马达140直接驱动右螺旋桨12，并且第二电机130不被供应来自燃烧马达140的动能。由所述HV电池120提供的功率或电能完全被供应给所述第一电机110，其中，所述第一电机110作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池120供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统10和左螺旋桨11。
在这种情况下，因而由HV电池120所施加的功率的100%被传递到左螺旋桨11，而同样由燃烧马达140提供的功率的100％被供应到右螺旋桨12。由于第一电机110和燃烧马达140可用，因此驱动源的冗余仍然得到保持。HV电池120和主电池150可用作冗余能量源。
在图8中所示的第六紧急运行中，燃烧马达140故障地工作。
控制部190被设定成：如此控制所述系统100，使得由所述HV电池120提供的电能的一部分被供应给所述第一电机110，其中，所述第一电机110作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池120供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给驱动系统10和左螺旋桨11。由所述HV电池120提供的电能的另一部分被供应给所述第二电机130，其中，所述第二电机130同样作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池120供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统10和右螺旋桨12。
在理想情况下，由HV电池120能够提供的功率的分配如此进行，使得将功率的各50％提供给左螺旋桨和右螺旋桨。由于第一电机和第二电机在发电机运行中可供使用，所以同样在这里驱动源的冗余得到保持。HV电池120和主电池150可用作冗余的能量源。
在全部的实施方式或运行模式中，在驱动系统10的相应技术设计中能够设想，由一个或多个动能源提供的能量不仅传导到左螺旋桨11或右螺旋桨12，而且该动能借助于相应的耦合件、驱动装置或传动装置等等一般提供给驱动系统10。于是通过适当的控制能够负责将可供使用的动能不依赖于螺旋桨的源以任意的比例供应给螺旋桨11、12。在理想情况下如此进行，使得为螺旋桨相等地供应动能。
由燃烧马达140提供的动能不仅能够传导到右螺旋桨12。借助于相应的耦合件、驱动装置或传动装置等等也能够将燃烧马达140的动能分配到驱动系统10的两个螺旋桨上。

Claims (14)

1.用于为飞行器（1）的驱动系统（10）提供动能的系统（100），所述系统具有多个组件（110、120、130、140、150），其中，所述多个组件（110、120、130、140、150）至少包括：
-能够分别可选地作为发电机或作为电动马达运行的第一电机（110）和第二电机（130），
-用于提供电能的HV电池（120），
-用于提供动能的燃烧马达（140），
其中，
-所述第一电机（110）和第二电机（130）分别能够与驱动系统（10）机械连接，以便按需向驱动系统（10）提供动能，
-所述第二电机（130）与所述第一电机（110）电连接，以便按需向所述第一电机（110）提供电能，
-所述第二电机（130）与所述HV电池（120）电连接，以便按需将电能从所述第二电机（130）传递到所述HV电池（120）或反之亦然，
-所述HV电池（120）与所述第一电机（110）电连接，
-所述燃烧马达（140）能够与所述驱动系统（10）机械连接，以便按需向所述驱动系统（10）提供动能，
-所述燃烧马达（140）与所述第二电机（130）机械连接，以便按需向所述第二电机（130）提供动能，
并且其中，
-设置有控制部（190），以便根据所述系统（100）的运行状态，控制在所述系统（100）的彼此相连接的组件（110、120、130、140、150）之间的动能和/或电能的流动。
2. 按照权利要求1所述的系统（100），其特征在于，所述多个组件（110、120、130、140、150）另外包括用于给所述飞行器（1）的另外的电负载（20）供电的主电池（150），其中，所述主电池（150）与所述HV电池（120）和/或与所述第二电机（130）电连接，以便实现所述主电池（150）的充电。
3. 按照权利要求2所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在所述组件（110、120、130、140、150）中的一个或多个组件故障地工作的第一紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得
-所述第一电机（110）和/或所述第二电机（130）作为电动马达工作，并且
-所述主电池（150）给作为电动马达工作的电机（110、130）供应电能，并且由所述主电池（150）供应的电能在相应的电机（110、130）中转换成动能，
其中，
-作为电动马达工作的电机（110、130）中的每个电机与所述驱动系统（10）能够机械连接，并且所述相应被转换的动能经过所述机械连接能够供应给所述驱动系统（10）。
4. 按照权利要求2或3所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在具有故障的主电池（150）的第二紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得所述飞行器（1）的车载电网（20）由所述HV电池（120）供应电能和/或利用作为发电机工作的第二电机（130）供应电能。
5.按照前述权利要求中的任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在具有故障的HV电池（120）的第三紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第一分量能够传递到所述驱动系统（10），
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第二分量能够传递到所述第二电机（130），
-所述第二电机（130）作为发电机工作，并且在此将由所述燃烧马达（140）传递的动能转换成电能并且提供此电能，
其中，
-由所述第二电机（130）提供的电能被供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机（130）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10）。
6. 按照前述权利要求中的任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在具有故障的第一电机（110）的第四紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得由所述燃烧马达（140）提供的动能完全能够传递到所述驱动系统（10）。
7.按照前述权利要求中的任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在具有故障的第二电机（130）的第五紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述燃烧马达（140）提供的动能完全能够传递到所述驱动系统（10），
-由所述HV电池（120）提供的电能完全供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池（120）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10）。
8. 按照前述权利要求中的任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在具有故障的燃烧马达（140）的第六紧急运行中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述HV电池（120）提供的电能的一部分被供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池（120）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10），并且
-由所述HV电池（120）提供的电能的另一部分被供应给所述第二电机（130），其中，所述第二电机（130）作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池（120）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10）。
9.按照前述权利要求中任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在所述HV电池（120）的瞬时充电状态QHV实际至少对应于预设的额定充电状态QHV额定（QHV实际≥QHV额定）的第一正常运行状态中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第一分量能够传递到所述驱动系统（10），
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第二分量能够传递到所述第二电机（130），
-所述第二电机（130）作为发电机工作，并且在此将由所述燃烧马达（140）传递的动能转换成电能并且提供此电能，
其中，
-由所述第二电机（130）提供的电能的至少一部分被供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机（130）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10）。
10. 按照前述权利要求中任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在所述HV电池（120）的瞬时充电状态QHV实际低于预设的额定充电状态QHV额定（QHV实际<QHV额定）的第二正常运行状态中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第一分量能够传递到所述驱动系统（10），
-由所述燃烧马达（140）提供的动能的第二分量能够传递到所述第二电机（130），
-所述第二电机（130）作为发电机工作，并且在此将由所述燃烧马达（140）传递的动能转换成电能并且提供此电能，
其中，
-由所述第二电机（130）提供的电能的一部分被供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述第二电机（130）供应的电能转换成动能，所述动能能够供应给所述驱动系统（10），并且
-由所述第二电机（130）提供的电能的另一部分被供应给所述HV电池（120），以便提高所述HV电池的充电状态QHV实际。
11.按照前述权利要求中任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在所述驱动系统（10）需要超过所述燃烧马达（140）的标称功率的功率的高功率运行状态中，如此控制所述系统（100），使得
-由所述燃烧马达（140）提供的动能完全能够传递到所述驱动系统（10），
-由所述HV电池（120）提供的电能完全供应给所述第一电机（110），其中，所述第一电机（110）作为电动马达工作，并且在此将由所述HV电池（120）供应的电能转换成动能，所述动能完全能够供应给所述驱动系统（10）。
12.按照前述权利要求中任一项所述的系统（100），其特征在于，所述控制部（190）被设定成：在回收运行中如此控制所述系统（100），使得所述第一电机（110）和所述第二电机（130）分别作为发电机工作，其中，
-从所述飞行器（1）的驱动系统（10）中能够供应用于驱动所述发电机（110、130）的动能，
-由所述驱动系统（10）供应的动能由所述发电机（110、130）转换成电能并且提供，
-提供的电能被供应给所述HV电池（120）和/或所述主电池（150）。
13. 按照前述权利要求中任一项所述的系统（100），其特征在于，
-所述第一电机（110）与所述驱动系统（10）的第一螺旋桨（11）机械连接，并且
-所述第二电机（130）以及所述燃烧马达（140）与所述驱动系统（10）的第二螺旋桨（12）机械连接。
14.按照前述权利要求中任一项所述的用于为飞行器（1）的驱动系统（10）提供动能的系统（100）的应用。
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