CN108069036B - 用于多电飞机的电力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于向飞机(10)上的一个或多个负载提供电力的系统(20)和方法(400)。用于飞机(10)的电力系统(20)可包括第一燃料电池(202)，所述第一燃料电池(202)被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率。所述电力系统可进一步包括第二燃料电池(214)，所述第二燃料电池(214)被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率。

Description

用于多电飞机的电力系统
技术领域
本主题大体上涉及一种用于飞机的电力系统，且更具体地说，涉及一种用于多电飞机的具有增大效率的电力系统。
背景技术
飞机上的电力通常是由机械连接到飞机发动机的发电机提供，由蓄电池提供，且在一些状况下由例如辅助电源设备(Auxiliary Power Unit；APU)的独立电力发电机提供。例如为在所有其它电源已出故障时向飞机供电所需要的电力的应急电力常常是由冲压空气涡轮(Ram Air Turbine；RAT)提供，所述RAT可在飞行期间被部署以产生应急电力。这些常规电力产生装置可一起提供电力以满足飞机的需要，包括用于飞行系统的电力、向飞机座舱供电的电力和任何其它电力需要。
然而，在许多状况下，从飞机上的这些常规电力产生装置产生电力可能是低效的。举例来说，例如向飞机提供推进力的喷气发动机的飞机发动机在特定操作条件下操作时可能最高效地提供推力。然而，在这些相同操作条件下，机械连接到飞机发动机的发电机可能不会以其峰值效率产生电力。例如机械能转换或从第一形式的电力到第二形式的电力的电力转换的电力转换可进一步减低效率。此外，这些发电机以及APU可产生大量的温室气体排放。
发明内容
本发明的方面和优势将在以下描述中予以部分地阐述，或可从所述描述而得知，或可通过实践本文中所公开的实例而得知。
本发明的一个实例方面涉及一种用于飞机的电力系统。所述电力系统可包括第一燃料电池，所述第一燃料电池被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率。所述电力系统可进一步包括第二燃料电池，所述第二燃料电池被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率。所述峰值功率可以是超过所述基本功率的功率。所述电力系统可进一步包括能量存储装置，所述能量存储装置被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率。所述瞬态功率可以是超过所述峰值功率的功率。所述电力系统可进一步包括控制器，所述控制器被配置成控制电力从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
本发明的另一实例方面涉及一种向飞机上的一个或多个负载提供电力的方法。所述飞机可包括电力系统。所述电力系统可包括：第一燃料电池，其被配置成提供基本功率；第二燃料电池，其被配置成提供峰值功率；以及能量存储装置，其被配置成提供瞬态功率。所述峰值功率可以是超过所述基本功率的功率。所述瞬态功率可以是超过所述峰值功率的功率。所述方法可包括由一个或多个控制器确定所述飞机上的所述一个或多个负载的功率需量。所述方法可进一步包括由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源。所述方法可进一步包括由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力。所述第一燃料电池可以是固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。所述第二燃料电池可以是质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池。所述能量存储装置可以是蓄电池、电容器或超级电容器。
本发明的又一实例方面涉及一种飞机。所述飞机可包括：机身；一个或多个机翼组件；至少一个发动机，其被配置成用于推进所述飞机；以及电力系统。所述电力系统可包括第一燃料电池，所述第一燃料电池被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率。所述第一燃料电池可以是固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。所述一个或多个负载可以是一个或多个高电压负载、低电压负载，或AC负载。所述电力系统可进一步包括第二燃料电池，所述第二燃料电池被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率。所述峰值功率可以是超过所述基本功率的功率。所述第二燃料电池可以是质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池。所述电力系统可进一步包括能量存储装置，所述能量存储装置被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率。所述瞬态功率可以是超过所述峰值功率的功率。所述能量存储装置可以是蓄电池、电容器或超级电容器。所述电力系统可进一步包括控制器，所述控制器被配置成控制电力从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
具体地，本申请的技术方案1涉及一种用于飞机的电力系统，其包括：第一燃料电池，其被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率；第二燃料电池，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率，其中所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率；能量存储装置，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率，其中所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率；以及控制器，其被配置成控制电力从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
本申请的技术方案2根据技术方案1所述的电力系统，所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。
本申请的技术方案3根据技术方案1或2中任一所述的电力系统，所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池。
本申请的技术方案4根据前述任一技术方案所述的电力系统，所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器中的一个。
本申请的技术方案5根据前述任一技术方案所述的电力系统，所述飞机上的所述一个或多个负载包括一个或多个高电压负载，所述电力系统进一步包括：高电压总线，其被配置成向连接到所述高电压总线的所述飞机上的所述一个或多个高电压负载递送高电压电力；以及一个或多个DC-DC转换器，其连接在所述第一燃料电池、所述第二燃料电池或所述能量存储装置与所述高电压总线之间。
本申请的技术方案6根据技术方案5所述的电力系统，所述飞机上的所述一个或多个负载进一步包括一个或多个低电压负载，所述电力系统进一步包括：低电压总线，其被配置成向连接到所述低电压总线的所述飞机上的所述一个或多个低电压负载递送低电压电力；以及一个或多个DC-DC转换器，其连接在所述高电压总线与所述低电压总线之间。
本申请的技术方案7根据技术方案5或6中任一所述的电力系统，所述飞机上的所述一个或多个负载进一步包括一个或多个AC负载，所述电力系统进一步包括：AC网络，其被配置成向连接到所述AC网络的所述飞机上的所述一个或多个AC负载递送AC电力；以及一个或多个DC-AC转换器，其连接在所述高电压总线与所述AC网络之间。
本申请的技术方案8根据前述任一技术方案所述的电力系统，所述电力系统进一步包括：燃料重整器，其被配置成将烃类燃料重整成适合于供所述第一燃料电池使用的重整燃料，其中所述第一燃料电池被配置成使用所述重整燃料产生所述基本功率。
本申请的技术方案9根据任一技术方案所述的电力系统，所述电力系统进一步包括：再生燃料电池，其中所述再生燃料电池被配置成将来自所述飞机上的一个或多个再生负载的电能转换成适合于供所述再生燃料电池使用的再生燃料。
本申请的技术方案10根据技术方案9所述的电力系统，所述再生燃料电池被进一步配置成将来自所述飞机上的所述一个或多个再生负载的电能转换成适合于供所述第二燃料电池使用的燃料。
本申请的技术方案11根据技术方案9或10中任一所述的电力系统，所述再生燃料包括氢。
本申请的技术方案12根据技术方案11所述的电力系统，所述电力系统进一步包括：压缩机，其被配置成压缩由所述再生燃料电池产生的氢；以及氢贮箱，其被配置成存储由所述压缩机压缩的氢。
本申请的技术方案13根据技术方案8到12中任一所述的电力系统，所述电力系统进一步包括：再生总线，其中所述再生燃料电池连接到所述再生总线；应急总线，其连接到所述再生总线；以及一个或多个必需负载，其连接到所述应急总线；其中所述再生燃料电池被进一步配置成从所述再生燃料产生用于所述必需负载的应急电力。
本申请的技术方案14.根据技术方案13所述的电力系统，所述电力系统进一步包括：固体燃料存储单元，其被配置成存储供所述再生燃料电池使用的固体燃料；且其中所述再生燃料电池被进一步配置成从所述固体燃料产生用于所述必需负载的所述应急电力。
本申请的技术方案15根据技术方案13或14中任一所述的电力系统，所述再生总线连接到所述高电压总线；且其中所述再生总线被配置成从所述高电压总线接收电力。
本申请的技术方案16涉及一种向飞机上的一个或多个负载提供电力的方法，所述飞机包括电力系统，所述电力系统包括：第一燃料电池，其被配置成提供基本功率；第二燃料电池，其被配置成提供峰值功率；以及能量存储装置，其被配置成提供瞬态功率，所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率，所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率，所述方法包括：由一个或多个控制器确定所述飞机上的所述一个或多个负载的功率需量；由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源；以及由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力；其中所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池；其中所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池；且其中所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器。
本申请的技术方案17根据技术方案16所述的方法，所述第一燃料电池被配置成提供高达第一阈值的功率，其中当所述功率需量不超过所述第一阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源包括选择所述第一燃料电池作为所述选定电源，且由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力包括控制所述第一燃料电池以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力。
本申请的技术方案18根据技术方案17所述的方法，所述第一燃料电池和所述第二燃料电池被配置成提供高达第二阈值的功率，其中当所述功率需量超过所述第一阈值但不超过所述第二阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源包括选择所述第一燃料电池和所述第二燃料电池作为所述选定电源，且由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力包括控制所述第一燃料电池和第二燃料电池以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力。
本申请的技术方案19根据技术方案18所述的方法，所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置被配置成提供高于第二阈值的功率，其中当所述功率需量超过所述第二阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源包括选择所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置作为所述选定电源，且由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力包括控制所述第一燃料电池、第二燃料电池和所述能量存储装置以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供电力。
本申请的技术方案20涉及一种飞机，其包括：机身；一个或多个机翼组件；至少一个发动机，其被配置成用于推进所述飞机；电力系统，其包括：第一燃料电池，其被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率，所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池，所述一个或多个负载包括一个或多个高电压、低电压或AC负载；第二燃料电池，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率，其中所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率，所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池；能量存储装置，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率，其中所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率，所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器；以及控制器，其被配置成控制电力从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
本发明的其它实例方面涉及用于向飞机提供电力的系统、方法、装置和非暂时性计算机可读媒体。
可对本发明的这些实例方面进行变化及修改。
参考以下描述以及所附权利要求书将更好地理解各种实例的这些和其它特征、方面和优势。并入在本说明书中且构成本说明书的部分的附图说明本发明的方面，且连同所述描述一起用以解释相关原理。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述针对于所属领域的技术人员的实施例的详细论述，在附图中：
图1描绘根据本发明的实例方面的具有电力系统的飞机的透视图；
图2描绘根据本发明的实例方面的电力系统的架构图；
图3描绘根据本发明的实例方面的电力系统的负载分布图。
图4描绘根据本发明的实例方面的实例方法。
图5描绘根据本发明的实例方面的计算系统。
具体实施方式
现将详细参考本发明的实施例，在图中说明本发明的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本发明而提供，而非限制本发明。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下可在本发明中进行各种修改及变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，希望本发明涵盖此类修改和变化，所述修改和变化处于所附权利要求书和其等效物的范围内。
本发明的实例方面涉及用于向飞机上的所有非推力电力要求提供电力的系统和方法。电力系统可包括第一燃料电池，第一燃料电池被配置成向飞机上的一个或多个负载提供基本功率。举例来说，第一燃料电池可以是固体氧化物燃料电池(solid oxide fuelcell；SOFC)或熔融碳酸盐燃料电池(molten carbonate fuel cell；MCFC)。举例来说，SOFC可使用富氢合成气来以大约60％的效率产生电。电力系统还可包括第二燃料电池，第二燃料电池被配置成向飞机上的一个或多个负载提供峰值功率。峰值功率可以是超过由第一燃料电池提供的基本功率的任何功率。第二燃料电池可以是例如质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell；PEMFC)和碱性燃料电池(alkaline fuel cell；AFC)、磷酸燃料电池(phosphoric acid fuel cell；PAFC)，或直接甲醇燃料电池(directmethanol fuel cell；DMFC)。举例来说，PEMFC可具有高达大约50％的效率。电力系统可进一步包括能量存储装置，能量存储装置被配置成向飞机上的一个或多个负载提供瞬态功率。瞬态功率可以是超过基本功率中的峰值功率的功率。举例来说，能量存储装置可以是蓄电池、电容器或超级电容器。电力系统还可包括控制器，控制器被配置成控制电力从第一燃料电池、第二燃料电池和能量存储装置到飞机上的一个或多个负载的递送。
例如SOFC的第一燃料电池可具有慢启动时间，例如高达40分钟。另外，归因于燃料电池的内部结构上的开/关操作应力，第一燃料电池可能最好操作连续负载。因此，例如SOFC的第一燃料电池可用以在整个飞行期间，例如在地面上时，在滑行、起飞、航行、着陆和其它操作期间，向飞机负载提供基线电力。例如PEMFC的第二燃料电池可向动态负载和峰值负载提供电力。举例来说，相比于第一燃料电池，PEMFC可具有快得多的启动和关闭时间。举例来说，PEMFC可具有几秒到几分钟的启动时间，且因此，当第一燃料电池正在暖机时，或当关闭第一燃料电池会更节省成本或更高效时，PEMFC可能够向必需负载提供电力。然而，例如PEMFC的第二燃料电池可能对突然的负载增大具有有限响应时间。因此，例如蓄电池、电容器或超级电容器的能量存储装置可为突然的负载增大提供瞬态功率以帮助减轻对第二燃料电池的需求。控制器可被配置成控制第一燃料电池、第二燃料电池和能量存储装置的操作以满足飞机上的所有负载的功率需量。举例来说，控制器可被配置成确定飞机的所有负载的功率需量，且选择性地打开第一燃料电池、第二燃料电池和能量存储装置以满足飞机上的负载的需求。
在实施例中，电力系统可包括高电压总线。举例来说，高电压总线可在270伏特的DC下操作。一个或多个高电压负载可连接到高电压总线。例如SOFC的第一燃料电池可连接到DC-DC转换器，DC-DC转换器可将来自第一燃料电池的电力转换为高电压电力。DC-DC转换器可连接到高电压总线，以将来自第一燃料电池的高电压电力提供到连接到高电压总线的一个或多个高电压负载。类似地，例如PEMFC的第二燃料电池和例如蓄电池或超级电容器的能量存储装置还可连接到DC-DC转换器，DC-DC转换器还可连接到高电压总线。以此方式，PEMFC可类似地用以向连接到高电压总线的一个或多个高电压负载递送高电压电力。在实施例中，电力系统可进一步包括低电压总线。另一DC-DC转换器可电连接到低电压总线中的高电压总线，以将高电压总线处的高电压电力转换为低电压总线处的低电压电力。另外，一个或多个低电压负载可连接到低电压总线，且低电压电力可通过低电压总线递送到低电压负载。
在实施例中，电力系统可进一步包括被配置成向飞机上的一个或多个AC负载提供AC电力的AC网络，例如115V标称AC网络。另外，电力系统可包括连接在高电压总线与AC网络之间的DC-AC转换器。以此方式，来自第一燃料电池、第二燃料电池和能量存储装置的电力可递送到连接到AC网络的任何AC负载。
电力系统可进一步包括燃料重整器，燃料重整器被配置成将烃类燃料转换成适合于供第一燃料电池使用的重整燃料。第一燃料电池可被配置成使用重整燃料产生基本功率。举例来说，燃料重整器可被配置成使用来自燃料电池的热量以及水将航空燃料转换成富氢合成气。
电力系统可进一步包括再生燃料电池，再生燃料电池被配置成将来自一个或多个再生负载的电能转换成适合于供再生燃料电池使用的再生燃料。举例来说，电力系统可包括电连接到高电压总线的再生总线。例如飞机上的飞行表面、起落架、制动器或轮子的一个或多个再生负载可向再生总线提供电力。再生燃料电池可被配置成从一个或多个再生负载接收电力且将电力转换成燃料，例如氢。电力系统可进一步包括：压缩机，其被配置成压缩由再生燃料电池产生的氢；以及氢贮箱，其被配置成存储由压缩机压缩的氢。
电力系统可进一步包括连接到再生总线的应急总线。一个或多个必需负载可连接到应急总线以在应急情形下从应急总线接收电力。必需负载可以是例如为操作飞机所需要的任何负载。举例来说，为使飞机飞行所需要的飞机控制系统可被配置成从应急总线接收电力，以便在飞机飞行期间主电力系统出故障的情况下允许飞机控制系统继续操作。另外，再生燃料电池可被配置成将再生燃料转换成电力，电力接着可提供到再生总线且进一步提供到应急总线，以向连接到应急总线的一个或多个必需负载提供应急电力。在实施例中，电力系统可进一步包括固体燃料存储单元，例如固体氢存储单元，其中再生燃料电池可被配置成从存储在固体燃料存储单元中的固体燃料产生用于一个或多个必需负载的应急电力。另外，在实施例中，再生总线可连接到高电压总线，且被配置成从高电压总线接收电力。
以此方式，根据本发明的实例方面的系统和方法可对增大飞机上的电力产生的效率具有有益效应。举例来说，将所有电力负载分配到与涡轮发动机分离的电力系统可移除放置在发动机上的输出负载的变异量，因此允许改善失速裕度。另外，可在需要最大推力的起飞期间免除高电需求，由此允许将飞机上的发动机设计为用于最佳推进。
另外，因为已免除电力削减，所以可改善飞机发动机的推力和燃料效率。常规系统在地面上具有不良效率，而本文中所描述的电力系统具有改善的效率，且另外可减少CO排放以及包括噪声的其它污染。因此，尤其在机场的地面上时，根据本发明的实例方面的电力系统相比于常规飞机发动机在环境方面更清洁。
还可改善飞机电气系统的可用性。一个或多个发动机的任何损失并不会影响电力系统。系统的模块化设计也提供了高可用性，这是因为可存在提供冗余电力的多个电源，且电力系统中所使用的燃料电池可包括多个单独燃料电池单元。可实施例如控制器的智能电力管理系统，以使负载需量与电力的动态可用性匹配，使得系统的部分可以被关断，从而减少当时系统的峰值负载。智能电力管理系统可使电力系统能够在适当时间有效地对需要电力的所有区域产生电力。
另外，因为可以不需要通过涡轮发动机维修电气系统，从而可允许减低维护停机时间，所以可减低对飞机的维护要求。最后，由于可在电力系统中实施应急电源而不添加可增大阻力和振动的RAT，故在使用应急电力时可减少飞机阻力和振动。
现参看各图，将进一步详细地论述本发明的实例实施例。图1描绘根据本发明的实例方面的飞机10。飞机10可包括示意地所说明的电力系统20。应理解，虽然本文中所描述的电力系统20在飞机的背景下作为非限制性实例，但电源20用于例如航运业和汽车业等其它行业中。
飞机10可包括多个发动机，所述发动机包括发动机12，发动机12作为非限制性实例可为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机或涡轮螺旋桨发动机。其它发动机12可包括在电力系统20中。应理解，发动机12是推进源，且电力系统20与发动机12分离且不同。飞机还可包括机身14、定位在机身14中的驾驶舱16，以及从机身14向外延伸的机翼组件18。
虽然已说明商用飞机10，但预期到，本发明的实施例可用于任何类型的飞机10。另外，虽然已说明在机翼组件18上的两个发动机12，但应理解，可包括任何数目个发动机12，包括在机翼组件18上的单个发动机12，或甚至包括安装在机身14中的单个发动机。
现参看图2，描绘根据本发明的实例方面的电力系统20。如图2所描绘，电力系统20可包括多个电力系统元件，例如用于飞机左侧的第一组元件(被标示为元件A)和用于飞机右侧的第二组元件(被标示为元件B)。所属领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，电力系统20可包括单组元件或多组元件。
如图2所展示，电力系统20可包括第一燃料电池202。第一燃料电池202可被配置成向飞机上的一个或多个负载提供基本功率。第一燃料电池202可以是固体氧化物燃料电池(SOFC)或熔融碳酸盐燃料电池。举例来说，SOFC可包括在中间具有电解质的两个电极，它们一起形成电力输出。每个电极可以是薄多孔电子导体，薄多孔电子导体具有使气体能够从电极外表面扩散到电解质界面的孔隙率。SOFC中的电解质使氧化性离子能够移动到燃料，而作为全致密氧离子导体。全密度防止气态燃料接触空气并燃烧。SOFC可由任何适当固体材料制成，且可以是成形且轧制的管件。SOFC可具有大约60％的效率，如果氧化性的排出且未燃尽的燃料被燃烧以驱动涡轮来压缩燃料电池所需要的空气，那么所述效率可增大到75％。
例如SOFC的第一燃料电池202可在高操作温度(例如700℃到1000℃)下操作，且可基于各种轻烃类燃料而运行。举例来说，SOFC可用以使用重整航空燃料产生电。在实施例中，燃料重整器270可使用来自第一燃料电池202的热量以及水从例如航空燃料的烃类燃料272产生重整燃料，例如富氢合成气。第一燃料电池202可被配置成使用重整燃料产生基本功率。
第一燃料电池202可电连接到DC-DC转换器204。举例来说，DC-DC转换器204可以是DC调节器，DC调节器被配置成调节来自第一燃料电池202的DC电力输出。DC-DC转换器204可连接到高电压总线206。高电压总线可在例如270伏特的DC的电压下操作。其它电压也可用于高电压总线206。一个或多个高电压负载208可连接到高电压总线206。以此方式，可将由第一燃料电池202产生的电力提供到高电压总线206，高电压总线206又可将电力提供到高电压负载208。开关210可将第一燃料电池202选择性地连接到高电压总线206。地面电源车212也可电连接到高电压总线206。开关210可将地面电源车212选择性地连接到高电压总线206。在实施例中，第一燃料电池202可直接连接到高电压总线206。
第二燃料电池214也可包括在电力系统20中。第二燃料电池214可被配置成向飞机上的一个或多个负载提供峰值功率。峰值功率可以是超过由第一燃料电池202提供的基本功率的功率。第二燃料电池214可以是质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)，或直接甲醇燃料电池(DMFC)。举例来说，PEMFC可以高达50％的效率产生电，如果回收废热，那么可增大所述效率。例如PEMFC的第二燃料电池可使用例如氢燃料和氧输入产生峰值功率。另外，例如PEMFC的第二燃料电池可用以产生供飞机上使用的水。例如PEMFC的第二燃料电池相比于例如SOFC的第一燃料电池可具有快得多的启动/关闭时间。举例来说，PEMFC可具有几秒到几分钟的启动时间，当例如SOFC的第一燃料电池202正在暖机时，或当关闭第一燃料电池202会更节省成本或更高效时，PEMFC可用以向必需负载提供电力。
第二燃料电池214可连接到DC-DC转换器216。举例来说，DC-DC转换器216可以是DC调节器，DC调节器被配置成调节由第二燃料电池214产生的峰值功率。DC-DC转换器216可连接到高电压总线206，以向电连接到高电压总线的任何高电压负载208提供峰值功率。开关210可将第二燃料电池214选择性地连接到高电压总线206。在实施例中，第二燃料电池214可直接连接到高电压总线206。
能量存储装置218可被配置成向飞机上的一个或多个负载提供瞬态功率。瞬态功率可以是超过由第一燃料电池202提供的基本功率和由第二燃料电池214提供的峰值功率的功率。能量存储装置218可以是例如蓄电池、电容器或超级电容器。能量存储装置可被配置成为突然的负载增大提供瞬态功率，突然的负载增大是例如如下所述的负载增大：其中第一燃料电池202和第二燃料电池214的有限响应时间不会允许第一燃料电池202和第二燃料电池214满足飞机上的负载的需求。能量存储装置218可连接到高电压总线206。在实施例中，能量存储装置218可连接到DC-DC转换器，例如DC-DC转换器204和216。在实施例中，第一燃料电池202和第二燃料电池214可用以对能量存储装置218再充电。在实施例中，能量存储装置218可直接连接到高电压总线206。
电力系统20可进一步包括低电压总线220。低电压总线220可以是例如在28伏特的DC下操作的总线。其它电压也可用于低电压总线220。一个或多个低电压负载222可连接到低电压总线220。DC-DC转换器224可连接在低电压总线220中的高电压总线206之间，以将来自高电压总线206的电力转换为低电压总线220处的低电压电力。一个或多个开关210可被配置成将DC-DC转换器224选择性地连接在低电压总线220中的高电压总线206之间。例如一个或多个蓄电池的一个或多个能量存储装置226可由一个或多个开关210选择性地连接到低电压总线220。
AC网络228也可包括在电力系统20中。举例来说，AC网络228可以是在50Hz到60Hz下操作的115V标称AC网络。也可使用在其它电压和/或频率下操作的其它AC网络228。一个或多个AC负载可连接到AC网络228。举例来说，可在飞机10的座舱中获取AC网络228，以允许飞机10上的一个或多个乘客向例如计算机、手机等等的消费型装置供电。DC-AC转换器230可由一个或多个开关210选择性地连接到高电压总线206。DC-AC转换器230可被配置成将来自高电压总线206的高电压电力转换为适合用于AC网络228上的AC电力。在实施例中，AC网络可连接到DC-AC转换器230，DC-AC转换器230连接到低电压总线220。
电力系统20还可包括再生燃料电池232。再生燃料电池232可被配置成将来自飞机10上的一个或多个再生负载234的电能转换成适合于供第二燃料电池214使用的燃料。举例来说，再生燃料电池232可被配置成将从一个或多个再生负载234接收的电能转换成氢。举例来说，再生燃料电池232可被配置成将水转换成氢气。来自再生燃料电池232的例如氢气的再生燃料可由压缩机236压缩。举例来说，由再生燃料电池236产生的氢气可发送到压缩机236且压缩成压缩氢。电力系统可进一步包括氢贮箱238，氢贮箱238被配置成存储由压缩机236压缩的氢。氢贮箱238中的氢可供第二燃料电池214使用以产生电。在实施例中，再生燃料电池还可被配置成产生其它类型的再生燃料。
电力系统20可进一步包括再生总线240。如图2所描绘，再生总线240可包括左再生总线240A和右再生总线240B。左再生总线240A可由一个或多个开关210连接到再生总线240。右再生总线240B可类似地由一个或多个开关210连接到再生总线240。所属领域的技术人员将认识到，再生总线240可以是单个再生总线240或电连接在一起的任何数目个再生总线240。再生燃料电池232可连接到再生总线240。在实施例中，例如左再生总线240A的再生总线240可由一个或多个开关210连接到高电压总线206，例如高电压总线206A。在实施例中，例如二极管的电流方向限制装置可防止来自例如左再生总线240A的再生总线240的电流从再生总线240流动到高电压总线206。
在实施例中，再生负载234可由一个或多个开关210连接到再生总线240。在实施例中，再生负载234可连接到DC-DC转换器244，例如DC-DC调节器，DC-DC转换器244可连接到再生总线240。应急总线246可由一个或多个开关210连接到再生总线240。另外和/或替代地，应急总线246可由一个或多个开关210连接到高电压总线206。例如为操作飞机所必要的一个或多个负载的一个或多个必需负载248可连接到应急总线246。在应急情况期间，例如当第一燃料电池202和第二燃料电池214已出故障时，再生燃料电池232可操作以从机载再生燃料(例如固态、液态或气态氢)产生电。再生燃料电池232可被配置成从再生燃料产生应急电力。另外，由再生燃料电池232产生的应急电力可导引到再生总线240且随后导引到应急总线246，以允许向必需负载248提供应急电力。在实施例中，再生负载234可进一步由一个或多个开关210连接到应急总线，使得再生负载234也可由应急总线246供电。电力系统20可进一步包括固体燃料存储单元250，固体燃料存储单元250被配置成存储供再生燃料电池232使用以产生用于必需负载的应急电力的固体燃料。举例来说，固体燃料存储单元250可存储呈固体燃料形式的氢，例如呈金属氢化物形式的氢，所述氢可供再生燃料电池232使用以产生应急电力。
控制器290可被配置成控制电力从第一燃料电池202、第二燃料电池214和能量存储装置218到飞机10上的一个或多个负载的递送，例如到一个或多个高电压负载208、一个或多个低电压负载222或连接到AC网络228的一个或多个AC负载的递送。控制器290可执行智能电力管理，以便使对第一燃料电池202的装载能够保持相对恒定。另外，因为第一燃料电池202的副产物中的一种是水，所以这还将使能够产生可供其它飞机系统使用的可确定量的水。另外，控制器290还可控制再生系统(即，再生燃料电池234、再生总线240和再生负载234)，以确保例如通过使用例如机翼加热器的电阻性元件中的所有再生电力来使用或回收来自再生负载的所有能量，或转换所述能量和/或将所述能量存储在例如一个或多个能量存储装置218或226的一个或多个能量存储装置中。
相较于常规飞机电力系统(即，发电机和APU)，根据本发明的实例方面的电力系统20可因此供应飞机10上的所有电力需要，同时增大了效率，同时还在产生较少排放的情况下产生电力。此外，根据本发明的实例方面的电力系统20可允许飞机上的例如喷气发动机的发动机12以增大发动机12效率和推进力的方式而操作。
现参看图3，说明连接到电源20的个别部件的负载的图式。描绘第一燃料电池202、第二燃料电池214、再生燃料电池232、再生燃料238和能量存储装置218。如所展示，第一燃料电池202可产生电，所述电是由转换器204转换且用以向电基本负载310提供电基本功率。举例来说，电基本功率可提供到机翼防冰装置311、例如用于飞机10的座舱的增压装置的增压装置312、空气调节装置313、辅助液压泵314、燃料升压泵315、照明装置316、航空电子设备317、飞机除冰装置318、厨房319和机内娱乐设施320。转换器216可转换来自第二燃料电池214的电力，所述电力还可用以向电基本负载310供电。
再生负载234可向再生燃料电池232提供电，再生燃料电池232可将电转换成再生燃料238。举例来说，电再生负载234可包括飞行表面321、起落架322、制动器323和轮子324。向再生负载234供电的电力可由第二燃料电池214提供。
如所展示，第一能量存储装置218A可向电瞬态负载330提供电力。举例来说，电瞬态负载可包括备用液压发电机331、货舱门和装载装置332、推力反向器333和飞行表面334。另外，如虚线所展示，第一能量存储装置218A可向电再生负载234提供电力。另外，如虚线所展示，第二燃料电池214可向电瞬态负载330提供一些电力。第二能量存储装置218B可向电基本负载310、电再生负载234和电瞬态负载330提供电力，如虚线所指示。
再生燃料电池232可使用再生燃料238以产生应急电力，应急电力可提供到必需负载248。举例来说，再生燃料电池232可将应急电力提供到备用液压发电机331、制动器323、起落架322、飞行表面321和航空电子设备317。
现参看图4，描绘根据本发明的实例实施例的向飞机上的一个或多个负载提供电力的实例方法(400)的流程图。飞机可以是可包括电力系统20的飞机10。电力系统20可包括被配置成提供基本功率的第一燃料电池202。电力系统20可进一步包括被配置成提供峰值功率的第二燃料电池214。电力系统20可进一步包括被配置成提供瞬态功率的能量存储装置218。峰值功率可以是超过基本功率的功率，且瞬态功率可以是超过峰值功率的功率。电力系统20可被配置成向飞机上的一个或多个负载提供电力。方法(400)可由例如图5所描绘的计算系统500的一个或多个控制器实施。另外，图4描绘出于说明和论述的目的而以特定次序执行的步骤。所属领域的技术人员使用本文中所提供的公开内容应理解，本文中所公开的方法中的任一个的各种步骤可以各种方式修改、调适、扩展、重新布置和/或省略，而不会偏离本发明的范围。
在(402)处，方法(400)可包括由控制器确定飞机上的一个或多个负载的功率需量。飞机上的一个或多个负载可以是例如一个或多个高电压负载208、一个或多个低电压负载222，或一个或多个AC负载228。例如控制器290的控制器可被配置成基于连接到电力系统20的负载的类型和数量来确定功率需量。举例来说，指示连接到电力系统20的负载的一个或多个信号可由一个或多个传感器和/或例如航空电子设备系统的一个或多个飞机控制系统提供到控制器290。此外，可使用一个或多个查找表以确定来自连接到电力系统20的负载的全部功率需量。在实施例中，控制器290可被配置成至少部分地基于连接到电力系统20的各种负载的历史功率需量来确定功率需量。
在(404)处，方法(400)可包括由一个或多个控制器确定为满足功率需量所需要的来自电力系统的一个或多个选定电源。举例来说，控制器290可被配置成至少部分地基于将被提供的功率类型或连接到电力系统20的负载的类型，例如负载是电基本负载310、再生负载234、瞬态负载330还是负载的另一参数，来确定为满足功率需量所需要的一个或多个电源。举例来说，控制器290可被配置成选择第一燃料电池202以向电基本负载310提供电力。控制器290可进一步被配置成基于为向连接到电力系统20的负载供电所需要的电力的量来选择电源以满足功率需量。举例来说，如果功率需量超过例如第一燃料电池202的单个燃料电池的功率容量，那么控制器可被配置成选择第一燃料电池202和第二燃料电池214。另外，控制器290可被配置成基于电力系统20中的电源的可用性来选择电源以满足功率需量。举例来说，控制器290可被配置成在第一燃料电池202处于启动阶段且因此不可用于提供电力的时段期间选择第二燃料电池214或能量存储装置218以向电力系统20中的一个或多个负载提供瞬态功率。
在(406)处，方法(400)可包括确定功率需量是否超过第一阈值。举例来说，第一阈值可以是第一燃料电池202的功率容量。在(408)处，如果功率需量未超过第一阈值，那么控制器290可选择第一燃料电池202作为选定电源。在(410)处，如果功率需量确实超过第一燃料电池202的功率容量，那么控制器290可选择第一燃料电池202和/或第二燃料电池214作为选定电源。类似地，第一阈值可以是第一燃料电池202的可用性、例如基本负载功率、峰值功率或瞬态功率的功率类型，或第一燃料电池202提供电力以满足功率需量的能力的另一参数。举例来说，如果第一燃料电池202例如在第一燃料电池202的启动阶段期间不可用于提供电力，那么第一阈值可以是零，且可选择第二燃料电池214以向一个或多个负载提供电力。
在(412)处，方法(400)可包括确定功率需量是否超过第二阈值。举例来说，第二阈值可以是第一燃料电池202和第二燃料电池214的功率容量。在(414)处，如果功率需量超过第二阈值，那么控制器290可选择第一燃料电池202、第二燃料电池214和能量存储装置218作为选定电源。然而，如果功率需量不超过第一燃料电池202和第二燃料电池214的功率容量，那么控制器290可选择第一燃料电池202和第二燃料电池214作为选定电源。如同第一阈值一样，第二阈值可以是第一燃料电池202和第二燃料电池214的可用性、例如基本负载功率、峰值功率或瞬态功率的功率类型，或第一燃料电池202和第二燃料电池214提供电力以满足功率需量的能力的另一参数。
在(416)处，方法(400)可包括由一个或多个控制器控制一个或多个选定电源以向飞机上的一个或多个负载提供电力。举例来说，控制器290可被配置成操作一个或多个开关210以将一个或多个选定电源连接到一个或多个总线，例如高电压总线206、低电压总线220，或AC网络228，以便向飞机10上的一个或多个负载提供电力。另外，控制器290可被配置成测量和导引电力系统的各种元件之间的电力流，例如将电力从高电压总线206导引到低电压总线220，或通过使用电力系统20中的一个或多个转换器将来自高电压总线206的电力转换为适合用于AC网络228上的电力。以此方式，控制器290可控制选定电源以向飞机10上的一个或多个负载提供电力。
图5描绘根据本发明的实例实施例的实例计算系统500。计算系统500可用作例如电力系统20中的控制器290。计算系统500可包括一个或多个计算装置510。计算装置510可包括一个或多个处理器510A和一个或多个存储器装置510B。一个或多个处理器510A可包括任何合适处理装置，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑装置和/或其它合适处理装置。一个或多个存储器装置510B可包括一个或多个计算机可读媒体，包括但不限于非暂时性计算机可读媒体、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器和/或其它存储器装置。
一个或多个存储器装置510B可存储可由一个或多个处理器510A存取的信息，包括可由一个或多个处理器510A执行的计算机可读指令510C。指令510C可以是在由一个或多个处理器510A执行时致使一个或多个处理器510A执行操作的任一组指令。在一些实施例中，指令510C可由一个或多个处理器510A执行以致使一个或多个处理器510A执行操作，例如计算系统500和/或计算装置510被配置成进行的任何操作和功能、如本文中所描述的用于向飞机上的一个或多个负载提供电力的操作(例如方法400)，和/或一个或多个计算装置510的任何其它操作或功能。指令510C可以是以任何合适编程语言编写的软件，或可在硬件中实施。另外和/或替代地，指令510C可在处理器510A上的逻辑上和/或虚拟上分离的线程中执行。存储器装置510B可进一步存储可由处理器510A存取的数据510D。举例来说，数据510D可包括指示电力流的数据、指示电力系统20中各种负载的功率需量的数据、指示第一燃料电池202、第二燃料电池214和能量存储装置218的功率容量的数据、例如哪些负载需要电力的任何用户输入，和/或本文中所描述的任何其它数据和/或信息。
计算装置510还可包括用以例如与系统500的其它部件通信(例如经由网络)的网络接口510E。网络接口510E可包括用于与一个或多个网络介接的任何合适部件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线，和/或其它合适部件。一个或多个外部显示装置(未描绘)可被配置成从计算装置510接收一个或多个命令。
本文中所论述的技术参考基于计算机的系统和由基于计算机的系统采取的行动以及发送到基于计算机的系统和来自基于计算机的系统的信息。所属领域的技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性实现大量可能的配置、组合以及任务和功能性在部件之间和在部件当中的划分。举例来说，本文中所论述的过程可使用单个计算装置或以组合形式工作的多个计算装置来实施。数据库、存储器、指令和应用程序可在单个系统上实施或跨越多个系统分布。分布式部件可依序或并行操作。
虽然各种实施例的具体特征可能在一些图式中展示而未在其它图式中展示，但这仅仅是为了方便起见。根据本发明的原理，可结合任何其它图式的任何特征参考和/或主张图式的任何特征。
本书面描述用实例来公开包括最佳模式的本发明，且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可以包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例包括与权利要求书的字面意义无异的结构要素，或如果此类其它实例包括与权利要求书的字面意义无显著差别的等效结构要素，那么此类其它实例既定属于本发明权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于飞机的电力系统，其包括：
第一燃料电池，其被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率；
第二燃料电池，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率，其中所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率；
能量存储装置，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率，其中所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率；以及
控制器，其被配置成控制功率从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
2.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池。
3.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的电力系统，其特征在于，所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、或直接甲醇燃料电池。
4.根据权利要求1或2中任一权利要求所述的电力系统，其特征在于，所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器中的一种。
5.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，所述飞机上的所述一个或多个负载包括一个或多个高电压负载，所述电力系统进一步包括：
高电压总线，其被配置成向连接到所述高电压总线的所述飞机上的所述一个或多个高电压负载递送高电压功率；以及
一个或多个DC-DC转换器，其连接在所述第一燃料电池、所述第二燃料电池或所述能量存储装置与所述高电压总线之间。
6.根据权利要求5所述的电力系统，其特征在于，所述飞机上的所述一个或多个负载进一步包括一个或多个低电压负载，所述电力系统进一步包括：
低电压总线，其被配置成向连接到所述低电压总线的所述飞机上的所述一个或多个低电压负载递送低电压功率；以及
一个或多个DC-DC转换器，其连接在所述高电压总线与所述低电压总线之间。
7.根据权利要求5或6中任一权利要求所述的电力系统，其特征在于，所述飞机上的所述一个或多个负载进一步包括一个或多个AC负载，所述电力系统进一步包括：
AC网络，其被配置成向连接到所述AC网络的所述飞机上的所述一个或多个AC负载递送AC功率；以及
一个或多个DC-AC转换器，其连接在所述高电压总线与所述AC网络之间。
8.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，所述电力系统进一步包括：
燃料重整器，其被配置成将烃类燃料重整成适合于供所述第一燃料电池使用的重整燃料，其中所述第一燃料电池被配置成使用所述重整燃料产生所述基本功率。
9.根据权利要求5所述的电力系统，其特征在于，所述电力系统进一步包括：
再生燃料电池，其中所述再生燃料电池被配置成将来自所述飞机上的一个或多个再生负载的电能转换成适合于供所述再生燃料电池使用的再生燃料。
10.根据权利要求9所述的电力系统，其特征在于，所述再生燃料电池被进一步配置成将来自所述飞机上的所述一个或多个再生负载的电能转换成适合于供所述第二燃料电池使用的燃料。
11.根据权利要求9或10中任一权利要求所述的电力系统，其特征在于，所述再生燃料包括氢。
12.根据权利要求11所述的电力系统，其特征在于，所述电力系统进一步包括：
压缩机，其被配置成压缩由所述再生燃料电池产生的氢；以及
氢贮箱，其被配置成存储由所述压缩机压缩的氢。
13.根据权利要求9或10中任一权利要求所述的电力系统，其特征在于，所述电力系统进一步包括：
再生总线，其中所述再生燃料电池连接到所述再生总线；
应急总线，其连接到所述再生总线；以及
一个或多个必需负载，其连接到所述应急总线；
其中所述再生燃料电池被进一步配置成从所述再生燃料产生用于所述必需负载的应急功率。
14.根据权利要求13所述的电力系统，其特征在于，所述电力系统进一步包括：
固体燃料存储单元，其被配置成存储供所述再生燃料电池使用的固体燃料；且
其中所述再生燃料电池被进一步配置成从所述固体燃料产生用于所述必需负载的所述应急功率。
15.根据权利要求13所述的电力系统，其特征在于，所述再生总线连接到所述高电压总线；且
其中所述再生总线被配置成从所述高电压总线接收功率。
16.一种向飞机上的一个或多个负载提供功率的方法，所述飞机包括电力系统，所述电力系统包括：第一燃料电池，其被配置成提供基本功率；第二燃料电池，其被配置成提供峰值功率；以及能量存储装置，其被配置成提供瞬态功率，所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率，所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率，所述方法包括：
由一个或多个控制器确定所述飞机上的所述一个或多个负载的功率需量；
由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源；以及
由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率；
其中所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池；
其中所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池；且
其中所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一燃料电池被配置成提供高达第一阈值的功率，其中当所述功率需量不超过所述第一阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定功率源包括选择所述第一燃料电池作为所述选定电源，且
由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率包括控制所述第一燃料电池以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第一燃料电池和所述第二燃料电池被配置成提供高达第二阈值的功率，其中当所述功率需量超过所述第一阈值但不超过所述第二阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源包括选择所述第一燃料电池和所述第二燃料电池作为所述选定电源，且
由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率包括控制所述第一燃料电池和第二燃料电池以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置被配置成提供高于第二阈值的功率，其中当所述功率需量超过所述第二阈值时，由所述一个或多个控制器确定为满足所述功率需量所需要的来自所述电力系统的一个或多个选定电源包括选择所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置作为所述选定电源，且
由所述一个或多个控制器控制所述一个或多个选定电源以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率包括控制所述第一燃料电池、第二燃料电池和所述能量存储装置以向所述飞机上的所述一个或多个负载提供功率。
20.一种飞机，其包括：
机身；
一个或多个机翼组件；
至少一个发动机，其被配置成用于推进所述飞机；
电力系统，其包括：
第一燃料电池，其被配置成向所述飞机上的一个或多个负载提供基本功率，所述第一燃料电池包括固体氧化物燃料电池或熔融碳酸盐燃料电池，所述一个或多个负载包括一个或多个高电压、低电压或AC负载；
第二燃料电池，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供峰值功率，其中所述峰值功率包括超过所述基本功率的功率，所述第二燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池，或直接甲醇燃料电池；
能量存储装置，其被配置成向所述飞机上的所述一个或多个负载提供瞬态功率，其中所述瞬态功率包括超过所述峰值功率的功率，所述能量存储装置包括蓄电池、电容器或超级电容器；以及
控制器，其被配置成控制功率从所述第一燃料电池、所述第二燃料电池和所述能量存储装置到所述飞机上的所述一个或多个负载的递送。
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