CN108429293A - 用于电力体系结构的配电节点 - Google Patents

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Abstract

一种用于电力体系结构的配电节点(34、36、38)和其操作方法包括：微发电机(40)，所述微发电机(40)被配置成生成电力供应；以及配电单元(42)，所述配电单元(42)与电力供应总线和所述微发电机(40)连接且被配置成使靠近所述配电节点(34、36、38)设置的电气负载(20)的至少一子集选择性通电。所述通电电力由所述电力供应总线或所述微发电机(40)中的至少一个可操作地供应。

Description

用于电力体系结构的配电节点
技术领域
本申请涉及电力系统，尤其涉及配电系统。
背景技术
电力系统，例如飞机配电系统中所发现的那些，采用例如发电机等发电系统或电源来生成电力，从而对例如飞机的系统和子系统中的电气负载供电。当电力穿越电气母排线且布线以将电力从电源递送到电气负载时，遍及电力系统分散的配电节点确保递送到电气负载的电力满足针对所述负载设计的电力标准。配电节点可例如进一步提供升压或降压电力转换、直流电(DC)-交流电(AC)电力转换或AC-DC电力转换，或用于选择性地启用或禁用到特定电气负载的电力递送的切换操作，所述切换操作取决于例如可用配电供应、电气负载功能性的关键性或例如起飞、巡航或地面操作等飞机操作模式。
发明内容
一方面，本申请涉及一种用于电力体系结构的配电节点，包括：微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及配电单元，所述配电单元与电力供应总线和微发电机连接且被配置成从电力供应总线或微发电机中的至少一个使靠近配电节点设置的电气负载的至少一子集选择性通电。
另一方面，本申请涉及一种用于电气负载的集合的电力体系结构，包括：配电总线；以及配电节点的集合，所述配电节点的集合设置在配电总线与电气负载的对应集合之间。每个配电节点包括：微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及配电单元，所述配电单元与配电总线和微发电机连接且被配置成使对应电气负载的至少一子集选择性通电。通电电力分布在配电节点集合之间，且由配电节点的至少一子集中的配电总线或微发电机中的至少一个可操作地供应，且其中每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置。
另一方面，本申请涉及一种提供补充电力供应的方法，包括：围绕具有共用配电总线的电力体系结构设置配电节点的集合，每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置且具有被配置成供应瞬时电力供应的电力存储装置或微发电机中的至少一个；以及响应于在控制器模块中接收针对配电总线的补充电力需求，将来自电力存储装置的至少一子集或微发电机的至少一子集的补充电力供应可控制地供应到配电总线。
具体地，本申请技术方案1涉及一种用于电力体系结构的配电节点，包括：微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及配电单元，所述配电单元与电力供应总线和所述微发电机连接且被配置成从所述电力供应总线或所述微发电机中的至少一个使靠近所述配电节点设置的电气负载的至少一子集选择性通电。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的配电节点，进一步包括控制器模块，所述控制器模块被配置成借助于所述配电单元基于可用电力供应来控制电气负载的所述子集的所述选择性通电。
本申请技术方案3涉及根据技术方案1所述的配电节点，进一步包括电力存储装置。
本申请技术方案4涉及根技术方案3所述的配电节点，所述电力存储装置包括电池、可再充电电池、熔盐糊状物、超级电容器或燃料电池中的至少一个。
本申请技术方案5涉及根据技术方案3所述的配电节点，其特征在所述通电电力由所述电力供应总线、所述微发电机或所述电力存储装置中的至少一个可操作地供应。
本申请技术方案6涉及根据技术方案4所述的配电节点，所述通电电力由所述电力供应总线、所述微发电机或所述电力存储装置中的至少两个可操作地供应。
本申请技术方案7涉及根据技术方案4所述的配电节点，所述可再充电电池组由所述电力供应总线或所述微发电机中的至少一个再充电。
本申请技术方案8涉及根据技术方案3所述的配电节点，所述电力存储装置或所述微发电机中的至少一个被配置成将瞬时电力需求的至少一部分供应到电气负载的所述至少一子集。
本申请技术方案9涉及根据技术方案3所述的配电节点，其进一步包括电力转换器模块，所述电力转换器模块被配置成将从所述微发电机、所述电力存储装置或所述电力供应总线中的至少一个接收的第一电力转换成供应到电气负载的所述子集的第二电力。
本申请技术方案10涉及根据技术方案1所述的配电节点，所述微发电机包括光伏面板、涡轮、热能采集器、燃料电池或辅助发电机中的至少一个。
本申请技术方案11涉及根据技术方案1所述的配电节点，所述微发电机被配置成供应通过所述使电气负载的所述至少一子集选择性通电而汲取的涌入电流的至少一部分。
本申请技术方案12涉及根据技术方案1所述的配电节点，所述配电单元是固态切换装置。
本申请技术方案13涉及根据技术方案1所述的配电节点，其进一步包括电力转换器模块，所述电力转换器模块被配置成将从所述微发电机或所述电力供应总线中的至少一个接收的第一电力转换成供应到电气负载的所述子集的第二电力。
本申请技术方案14涉及一种用于电气负载的集合的电力体系结构，包括：配电总线；以及设置在所述配电总线与电气负载的对应集合之间的配电节点的集合，每个配电节点包括：微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及配电单元，所述配电单元与所述配电总线和所述微发电机连接且被配置成使所述对应电气负载的至少一子集选择性通电；其中通电电力分布在配电节点集合之间，且由所述配电总线或配电节点的至少一子集中的所述微发电机中的至少一个可操作地供应，且其中每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置。
本申请技术方案15涉及根据技术方案14所述的电力体系结构，所述配电节点的至少一子集包括对应电力转换器，所述对应电力转换器具有与至少所述配电总线连接的第一输入端/输出端、与所述对应电力存储装置或所述对应微发电机中的至少一个连接的第二输入端/输出端，以及与电气负载的所述对应集合连接的第一输出端，其中所述电力转换器被配置成将从所述第一输入端/输出端或所述第二输入端/输出端接收的第一电力转换成供应到电气负载的所述集合的第二电力。
本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的电力体系结构，所述对应电力转换器被进一步配置成将从所述第二输入端/输出端接收的第三电力转换成供应到所述第一输入端/输出端以补充所述配电总线的第四电力。
本申请技术方案17涉及根据技术方案16所述的电力体系结构，所述配电节点的至少一子集包括电力存储装置。
本申请技术方案18涉及一种提供补充电力供应的方法，所述方法包括：围绕具有共用配电总线的电力体系结构设置配电节点的集合，每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置且具有被配置成供应瞬时电力供应的电力存储装置或微发电机中的至少一个；以及响应于在控制器模块中接收针对所述配电总线的补充电力需求，将来自所述电力存储装置的至少一子集或所述微发电机的至少一子集的补充电力供应可控制地供应到所述配电总线。
本申请技术方案19涉及根据技术方案18所述的方法，所述设置进一步包括对所述电力存储装置或所述微发电机中的所述至少一个进行配置以供应瞬时电力供应，所述瞬时电力供应的大小设定成供应针对电气负载的所述对应集合的瞬时电力需求的至少一部分。
本申请技术方案20涉及根据技术方案18所述的方法，所述可控制地供应包括可控制地供应来自所述电力存储装置的所述至少一子集的总共补充电力供应，所述电力存储装置被配置成用于起动发动机，起动辅助电力单元或用于对应急配电总线供电。
附图说明
图1是根据本文中所描述的各种方面的飞机和飞机的配电系统的俯视图图。
图2是根据本文中所描述的各种方面的如可用于图1的飞机的电气系统体系结构的示意图。
图3是根据本文中所描述的各种方面的图2的配电节点电气系统体系结构的示意图。
图4是根据本文中所描述的各种方面的对图2的电气系统体系结构供应补充电力的模式的示意图。
图5是展示根据本文中所描述的各种方面的提供补充电力供应的方法的流程图的实例。
具体实施方式
本发明的所描述方面是针对一种与配电节点相关联的方法和设备。其中可使用这种方法和设备的一个实例环境包括但不限于用于飞机的配电系统。虽然本说明书主要是针对用于飞机的配电系统，但是其也可适用于使用其中接收输入电力的基于结点的配电系统的任何环境，所述输入电力在(必要时)例如转换或修改和配电时作用于一个或多个电气负载。
虽然将描述各种元件的“集合”，但应了解，“集合”可包括任何数目的相应元件，包括仅一个元件。术语“近侧”、“靠近”、“近端”、“局部的”、“在局部”或“局部”的使用是指与另一部件相比，给定元件或目标靠近、邻近或相对更接近参考元件或目标的物理分布。
除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、耦合、连接和接合)应在广义上来解释，且可包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。由此，连接参考不一定推断两个元件直接连接且彼此成固定关系。在非限制性实例中，连接或断开连接可被选择性地配置成实现、启用、禁用或类似地操作相应元件之间的电气连接。非限制性实例配电总线连接或断开连接可借助于切换、总线联络逻辑或被配置成启用或禁用总线下游的电气负载的通电的任何其它接头来启用或操作。示范性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。
如图1中所示，飞机10示出有至少一个燃气涡轮发动机(示出为左发动机系统12和右发动机系统14)。或者，电力系统可具有更少或额外的发动机系统。左发动机系统12和右发动机系统14可基本上相同，且可进一步包括至少一个电源，例如电机或发电机18。飞机还示出有耗电部件或电气负载20的集合，例如致动器负载、飞行关键负载和不飞行关键负载。电气负载20通过配电系统而与发电机18中的至少一个电耦合，所述配电系统包括例如输电线22或母排线以及配电节点16。应了解，图1所示出的本发明的各方面仅是配电系统的一个非限制性实例，且本发明涵盖除了所示出之外的本发明的许多其它可能的方面和配置。此外，图1中所描绘的各种部件的数目和布局同样是与本发明相关联的各方面的非限制性实例。
在飞机10中，操作中的左发动机系统12和右发动机系统14提供机械能，通常可通过转轴提取所述机械能从而为发电机18提供驱动力。发电机18继而生成电力，例如AC或DC电力，且向输电线22提供生成的电力，所述输电线22将电力递送到遍及飞机10安置的配电节点16。配电节点16通过输电线22接收AC或DC电力，且可按需要提供切换、电力转换或配电管理功能以便向电气负载20提供用于负载操作所要的电力。
实例配电管理功能可包括但不限于：取决于例如可用配电供应、电力负载20功能的关键性、电气系统或负载的健康状态或例如起飞、巡航或地面操作等飞机操作模式来选择性地启用或禁用到特定电气负载20的电力递送。可包括额外管理功能。此外，可包括用于对电气负载20供电的额外电源，例如应急电源、冲压空气涡轮系统、起动机/发电机或电池组，且它们可代替所述电源。应了解，虽然本发明的各方面示出于飞机环境中，但是本申请不限于此且一般应用到非飞机应用，例如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用中的电力系统。
图2示出根据本文中所描述的各种方面的如可用于飞机10的配电体系结构30的一个非限制性示意框图。配电体系结构30示出包括例如来自发动机系统12、14的多个发电机系统18。可包括本发明的非限制性方面，其中至少一个发电机18可包括起动机/发电机，也就是说能够或使得在被供应起动电力时为可操作地耦合的发动机系统12、14提供起动功能的发电机。起动机/发电机的具体方法或配置与本申请的各方面没有密切关系。可设想非限制性配置，其中每个发动机系统12、14的至少一个发电机18是起动机/发电机。另外，可应用本申请的非限制性方面，不管发电机18被配置成生成交流电(AC)电力还是直流电(DC)电力。
示出的发电机18的集合呈并联布置且被配置成向高压传输网络32提供相应发电机电力输出，所述高压传输网络32例如是初级电力供应总线、次级电力供应总线、输电线等。发电机18的集合可例如借助于相应选择性耦合的链路而与高压传输网络32选择性连接。可包括本发明的非限制性方面，其中发电机18的集合向高压传输网络32的共用电力供应生成电力(AC或DC电力)。在一个实例中，共用电力供应可包括270伏DC、正或负270伏DC、正和负270伏DC、400赫兹下的115伏AC或400赫兹下的230伏AC。可包括额外共用电力供应。
高压传输网络32可借助于相应选择性耦合的链路进一步选择性连接到配电节点的集合，所述配电节点的集合示出为配电节点34的第一子集、配电节点36的第二子集和第三配电节点38。配电节点34、36、38的至少一子集可借助于相应选择性耦合的链路而选择性连接到电气负载20的相应集合。配电节点可包括以下模块化部件的至少一子集：微发电机节点40(示出为“μG”)、配电单元42(示出为“D”)、电力存储装置或节点44(示出为“S”)和转换器节点46(示出为“C”)。在本发明的一个非限制性方面中，微发电机节点40可包括被配置成向配电节点34、36、38、高压传输网络32或其组合生成或供应一定量的电力的装置。
微发电机节点40的非限制性实例可包括但不限于光伏面板、涡轮、热能采集器、燃料电池或辅助发电机。如本文中所使用，所提到的“微”指的是例如发电机18的集合等初级电力供应。在此意义上，微发电机节点40可向配电节点34、36、38提供电力供应以可操作地供应电力或补充电力需求。本申请的各方面可被选择或被配置成具有微发电机节点40，所述微发电机节点40适用于基于局部可用的能源对配电节点34、36、38进行发电或供电。在一个实例中，位于暴露于光的表面处、位于所述表面上或靠近于所述表面的配电节点34、36、38或微发电机节点40可包括光伏面板，而位于发动机处、位于发动机上或靠近于发动机的另外配电节点34、36、38或微发电机节点40可包括热能采集器、涡轮或其组合。在一个非限制性实例中，微发电机节点40可被配置、设定大小、经选择或经类似操作以提供足够相应电力需求的预定量的电力。
在本发明的另一非限制性实例中，电力存储节点44可包括被配置成或能够存储例如电能等能量用于后续配电或供应的装置。电力存储节点44的非限制性实例可包括但不限于：电池、可再充电电池、堆或可充电或不可充电电池组、例如熔盐糊状物等热电池、超级电容器、燃料电池等，或其组合。在一个非限制性实例中，热电池壳存储热能，所述热能可供应到热能采集器微发电机节点40。在一个非限制性实例中，电力存储节点44可被配置、设定大小、经选择或经类似操作以提供或存储满足相应电力需求或微发电机节点40需求的预定量的电力或能量。在电力存储节点44是可充电的非限制性实例中，电力存储节点44可通过由微发电机节点40、高压传输网络32、另一电力总线等中的至少一个供应的能量或过量能量可操作地再充电。
配电单元42可与微发电机节点40、电力存储节点44、高压传输网络32、转换器节点46或其组合连接，且提供来对与相应配电节点34、36、38连接的电气负载20的子集选择性通电、切换或供能。在一个非限制性实例配置中，配电单元42可包括固态切换装置。在另一非限制性实例配置或分类中，电气负载20或其子集、一个或多个配电单元或节点42可选择性地启用或禁用包括非关键电气负载的电气负载的供电或通电。在电气负载20的另一非限制性实例配置或分类中，配电单元42可选择性地启用或禁用必要或飞行关键负载20的供电或通电。如本文中所使用，“非关键”电气负载20可包括飞行中娱乐、厨房功能等，而“飞行关键”电气负载20可包括飞行管理系统、电气飞行致动器等。
可包括配电体系结构30的非限制性实例，其中相对于特定配电节点34、36、38设置的电气负载20的集合或子集包括关键和非关键电气负载20。配电单元42的操作可借助于示出为与配电节点34、36、38的集合可通信地连接的控制器模块48的配电控制器可控制地致动。在一个非限制性实例中，控制器模块48可被配置成借助于相应配电单元42基于来自例如高压传输网络32、局部电力存储节点44或局部微发电机40的至少一子集的可用电力供应来控制电气负载20的子集的选择性通电。
在本申请的一个非限制性实例中，控制器模块48可响应于电力体系结构或电气负载的集合或子集所要的或所需求的电力来操作。所要的或所需求的电力可根据以下各项确定：手动输入；可执行计算机程序；燃气涡轮发动机、飞机的预期操作特性；来自例如查询表等已知数据的参考等。计算机程序可包括计算机程序产品，所述计算机程序产品可包括用于携载机器可执行指令或数据结构或使机器可执行指令或数据结构存储在上面的机器可读媒体。此类机器可读媒体可以是能通过通用或专用计算机或具有控制器的其它机器存取的任何可用媒体。通常，这种计算机程序可包括例程、程序、对象、部件、数据结构等，其具有进行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果。机器可执行指令、相关联数据结构和程序表示如本文中所公开的用于执行信息交换的程序代码的实例。机器可执行指令可包括例如使通用计算机、专用计算机或专用处理机器进行某一功能或功能组的指令和数据。设想本申请的各方面，其中控制器模块被配置成用于执行此类计算机程序，且可另外从可控制部件、控制回路反馈机构或从由例如左发动机或右发动机、飞机、发电机18的集合或电气网络中的另一电力系统生成的外部信号接收操作数据。
转换器节点46可设置在高压传输网络32与相应配电节点34、36、38的配电单元42之间且可操作为逆变器/转换器等。如本文中所描述，逆变器/转换器可被配置成可操作地启用或选择性地实施由转换器节点46的第一输入端/输出端接收的第一电力到由转换器节点46的第二输入端/输出端供应的第二电力的反转、转换、控制等。在此意义上，转换器节点46可将第一电力可操作地转换成不同的第二电力。转换可包括但不限于更改AC频率、升压或降压AC或DC电压、AC-DC电力转换、DC-AC电力转换等。另外，可包括本申请的非限制性方面，其中至少一个转换器节点46可被配置成提供双向或单向电力转换。在此意义上，可包括至少一个转换器节点46，所述至少一个转换器节点46能够可控制地或可操作地将由微发电机40或电力存储节点44中的至少一个供应的电力转换成高压传输网络32，以及可控制地或可操作地将由高压传输网络32供应的电力转换成相应电气负载20的至少一子集。在此实例中，转换器节点46能够可操作地提供转换或反转以匹配输出电力的预定或现有电力供应特性，例如电压或频率特性。在本申请的另一非限制性实例中，转换器节点46能够可操作地供应电力以对可充电电力存储节点44再充电。
在本申请的另一非限制性实例方面中，与配电节点34、36、38连接的第一组电气负载20可由第一输出电力可操作地通电，而与不同配电节点34、36、38连接的一组不同的电气负载20可由不同于第一输出电力的第二电力可操作地通电。此模块化系统配置允许或使得预定配电节点34、36、38能够包括预定或预选择转换器节点46，所述预定或预选择转换器节点46被配置成在预定电气特性集合下操作具体电气负载集合。或者，如第一和第三配电节点34处所见，当电气负载20的集合或子集在高压传输网络32的电气特性下操作时无需利用转换器节点46。因此，配电体系结构30允许或使得工作电压的集合能够被调适或被配置成对电气负载20的对应集合进行操作或通电。虽然描述了多个工作电压，但是基于电气负载20的电力需求可包括任何数目的转换器节点46、配电节点34、36、38或工作电压。
在发电机18的集合或高压传输网络32无法提供或供应电气负载20的集合所请求的所要的、所需求的或所配电的电力的瞬时时刻期间，电力供应节点44或微发电机节点40中的至少一个可供应或补充一定量的或至少一部分电力以满足电力系统体系结构30或电气负载20的至少一子集的电力需求。瞬时时刻的一个非限制性实例可包括通过使电气负载20的至少一子集选择性通电而汲取的峰值电流或涌入电流的时刻。瞬时时刻的另一非限制性实例可包括提供起动电力用于起动起动机/发电机、辅助电力单元，对应急配电总线供电等。
可包括本申请的各方面，其中配电节点34、36、38靠近电气负载20的相应可通电集合设置。在此意义上，高压传输网络32可分布在整个配电体系结构或飞机上，并且在局部对于电气负载20的集合来说，配电节点34、36、38可操作地向电气负载20的局部集合提供或允许电力转换(在需要时借助于转换器节点46)和配电或切换功能(借助于配电单元42)。另外，可提供局部发电(借助于微发电机节点40)和能量存储(借助于电力存储节点44)以在局部补充或完全地供应对电气负载20的相应集合的能量需求。
可包括本申请的各方面，其中配电节点34、36、38的子集可借助于示出为高压子网50的不同电力总线互连。在此意义上，可包括子网50的集合以按设计提供配电体系结构30冗余或应急电力总线。
在本申请的第一方面中，配电节点34的第一集合可包括微发电机节点40、配电单元42和电力存储节点44或其子集，而不包括转换器节点46。在此实例中，与第一配电节点34、电力存储节点44和微发电机节点40选择性连接的电气负载20能够全部在与高压传输网络32相同的电力特性下操作。在本申请的另一方面中，第二配电节点36可包括微发电机节点40、配电单元42、电力存储节点44和转换器节点46。在此实例中，与第一配电节点34、电力存储节点44和微发电机节点40选择性连接的电气负载能够全部在由转换器节点46转换的与高压传输网络32不同的电力特性集合下操作。可包括本申请的各方面，其中微发电机节点40和电力存储节点44可在与电气负载20的集合不同的电气特性下操作。
在本申请的又一方面中，第三配电节点38可包括配电单元42和微发电机节点40，而不包括转换器节点46或电力存储节点44。第三配电节点38在一个非限制性实例中可被配置成使包括但不限于环境控制系统的大型系统或更大耗电系统选择性通电。在一个实例中，电力存储节点44的大小或存储容量将过大而无法对更大耗电系统充分地供电或补充电力。在另一实例中，靠近更大耗电系统的位置由于例如空间或重量限制而可能无法物理上容纳或支撑电力存储节点44。
高压传输网络32或高压子网50可借助于选择性耦合的链路的集合进一步连接到用于对电气负载的集合(未示出)选择性供电的额外电气负载或电气总线的集合。举例来说，一个非限制性实例配置可包括一个或多个配电体系结构30，所述一个或多个配电体系结构30在具有各种经配置冗余的情况下作为左主要总线、右主要总线、一个或多个关键负载总线等来操作。配电体系结构30、总线等的集合可基于对相应发动机系统12、14的分配(例如，左或右)或电气负载的分类(例如，主要总线负载、必要或关键总线负载等)来布置、分类、组织或选择性供应电力。
图3示出根据本文中所描述的各方面的配电节点34、36、38的一个实例的示意图。如所示出，配电节点34、36、38可进一步包括与配电节点34、36、38的不同方面相关联的转换器节点46、146、246的集合。在一个非限制性实例配置中，第一转换器节点46可与和高压传输网络32的连接相关联且被配置成将高压电力特性转换(或类似操作)成针对电气负载20的集合进行调适、相配、选择或类似操作且由导电互连件160供应到配电单元42的电力特性。在另一非限制性实例配置中，第二转换器节点146可与电力存储节点44相关联且被配置成例如当电力互连件160或电气负载20的电力特性不同于电力存储节点44时在电气互连件160与电力存储节点44之间转换(或类似操作)电力特性。在又一非限制性实例配置中，第三转换器节点246可与微发电机40相关联且被配置成例如当由微发电机40生成的电力供应的电力特性不同于电气负载20的电气互连件160的电力特性时将电力特性从微发电机40转换(或类似操作)成电气互连件160。在此意义上，转换器节点46、146、246的集合可包括在配电节点34、36、38的集合或子集中且被独立地配置成例如响应于来自控制器模块48的电力需求信号或控制信号操作节点40、44的子集。
虽然以上提及的本申请的各方面涵盖与电力存储节点44连接的转换器节点146，但是可包括本发明的非限制性配置，其中当电力存储节点44在互连件160的电压或电力特性下操作时电力存储节点44与一个或多个互连件160直接连接(例如，且无需用于例如配电的电力转换)。类似地，可包括本申请的各方面，其中当微发电机40生成互连件160的电压或电力特性时，微发电机40可与一个或多个互连件160直接连接(例如，且无需用于例如配电的电力转换)。
图4示出根据本申请的各方面的电力系统体系结构330的实例操作。在示出的实例中，电力系统体系结构330可利用分布式微发电机40和配电节点34、36的电力存储节点44来转换(在需要时)且向例如高压传输网络32或高压子网50等共用电力总线独立和单独供电以便提供总共大量的所需求电力。举例来说，在示出的本申请的一个方面中，指示电力供应的箭头(图4中标记为“A”)从分布式配电节点34、36的至少一子集提供到高压传输网络32以通常借助于第三配电节点38向辅助电力单元320供应起动电力。在此意义上，分布式配电节点34、36的集合或子集可补充由发电机18生成的电力且供应到高压传输网络32以满足瞬时电力需求，例如大型电气负载起动或变成在线(coming on-line)。瞬时大型电气负载的额外非限制性实例可包括起动或重新起动起动机/发电机，操作环境控制系统，对应急电力总线供电，或由例如微发电机40或电力存储节点44等至少两个配电节点34、36电源供应的任何其它瞬时电力需求。
图5示出展示用于提供补充电力供应的一个非限制性方法400的流程图。方法400开始于在410处围绕具有例如高压传输网络32等共用配电总线的电力体系结构30、330设置配电节点34、36、38的集合，每个配电节点34、36、38靠近电气负载20的对应集合设置且具有被配置成供应瞬时电力供应的电力存储装置44或微发电机40中的至少一个。响应于在控制器模块48中接收针对配电总线的补充电力需求，方法400通过以下方式在420处继续：将来自电力存储装置44的至少一子集或微发电机40的至少一子集的补充电力供应可控制地供应到配电总线。
在一个非限制性实例中，方法400设置步骤可进一步包括对电力存储装置44或微发电机40中的至少一个进行配置以供应瞬时电力供应，所述瞬时电力供应的大小设定成供应针对电气负载20的对应集合的瞬时电力需求的至少一部分。在另一非限制性实例中，方法400可包括可控制地供应来自电力存储装置44的至少一子集的总共补充电力供应，所述电力存储装置44被配置成用于起动发动机，起动辅助电力单元320或用于对应急配电总线供电。
所描绘的顺序仅用于说明性目的，而非意在以任何方式限制方法400，原因在于应了解，在不偏离所描述的方法的情况下，方法的各部分可按不同逻辑次序进行，可包括额外或中间部分，或可将方法的所描述部分划分成多个部分，或可省略方法的所描述部分。
本申请涵盖除了上图中所示出的方面和配置之外的许多其它可能的方面和配置。本申请的各方面提供用于对电气系统中的电气负载供电的鲁棒配电体系结构。技术效果在于上述方面在瞬态阶段期间响应于电力需求信号启用电力供应或补充电力供应。
上述方面中可实现的一个优势在于上述方面提供分散型电力体系结构，其中单独配电节点可靠近其供应或操作的电气负载定位。配电节点的定位可使得基于经通电电气负载和预期特性对部件的经优化电气转换，且因此可按需要优化重量、冷却、电气配电需求和冗余而不过度建造体系结构。另外，通过体系结构的配电和限制靠近电气负载的配电节点而使用高压传输网络最小化了体系结构的布线重量。
所呈现的体系结构在物理布置上显著地不同。高电压传输网络对围绕飞机分布的节点供电。每个节点可包含配电、转换、存储和微发电元件，所述元件馈送局部负载组。另外，专用传输子网可包括在体系结构中以在关键节点之间提供额外冗余，而非仅通过捆扎主要电力总线。配电节点的集合可各自基于电气负载而配置，从而使得体系结构具有操作电压或电气特性的对应集合。与拥有有限数目的操作电压(即两个或三个)的传统体系结构相比，以上提及的申请允许在电力节点处有针对局部负载组优化的任意数目的操作电压。
上述方面的又一优势在于能量存储和能量生成可分布在网络、飞机或体系结构周围且被配置成名义上供应局部负载(应急电力、地面电力、补充电力等)。这些配电节点合作以支持高电力负载或高电力汲取操作的瞬时模式进一步优化了本发明。举例来说，辅助电力单元的起动将利用许多配电节点的借助于一个或多个电力总线或传输网络而合并的能量(例如，联合分布式能量供应)。另外，电力存储节点和微发电机的配电(即分散)允许提高电力体系结构的可靠性，原因在于其防止了任何给定电力存储单元或发电机的单点故障。
上述发明的又一优势提高了容错性(fault tolerance)。另一优势是利用能够利用超过传统电机的额外电源(热量、太阳能等)的微发电机。
当设计飞机部件时，所要解决的重要因素是大小、重量和可靠性。上述电气起动系统具有数目减少的零件，但提供冗余起动操作，从而使得整个系统本身更加可靠。这产生重量更低、设定大小更小且可靠性提高的系统。更低数目的零件和减少的维护将使得产品成本和操作成本降低。飞行过程中重量和大小的减小与竞争优势相关。
在尚未描述的程度上，本申请的各方面的不同特征和结构可按需要而与彼此结合使用。一个特征可能未在本申请的所有方面中示出并不意味着应被认作不能示出所述特征，而是为了简化描述才未示出。因此，本申请的不同方面的各种特征可按需要混合和匹配以形成本申请的新的方面，而不论本申请的新方面是否被明确地描述。本申请涵盖本文中所描述的特征的所有组合或排列。
本书面描述使用实例来公开包括最佳模式的本申请，且还使所属领域的技术人员能够实践本申请的各方面，包括制造和使用任何装置或系统以及进行任何所并入的方法。本申请的可获专利的范围由权利要求书所界定，且可包括所属领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种用于电力体系结构的配电节点，包括：
微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及
配电单元，所述配电单元与电力供应总线和所述微发电机连接且被配置成从所述电力供应总线或所述微发电机中的至少一个使靠近所述配电节点设置的电气负载的至少一子集选择性通电。
2.根据权利要求1所述的配电节点，其特征在于，进一步包括控制器模块，所述控制器模块被配置成借助于所述配电单元基于可用电力供应来控制电气负载的所述子集的所述选择性通电。
3.根据权利要求1所述的配电节点，其特征在于，进一步包括电力存储装置。
4.根据权利要求3所述的配电节点，其特征在于，所述电力存储装置包括电池、可再充电电池、熔盐糊状物、超级电容器或燃料电池中的至少一个。
5.根据权利要求3所述的配电节点，其特征在于，所述通电电力由所述电力供应总线、所述微发电机或所述电力存储装置中的至少一个可操作地供应。
6.根据权利要求4所述的配电节点，其特征在于，所述通电电力由所述电力供应总线、所述微发电机或所述电力存储装置中的至少两个可操作地供应。
7.根据权利要求4所述的配电节点，其特征在于，所述可再充电电池组由所述电力供应总线或所述微发电机中的至少一个再充电。
8.根据权利要求3所述的配电节点，其特征在于，所述电力存储装置或所述微发电机中的至少一个被配置成将瞬时电力需求的至少一部分供应到电气负载的所述至少一子集。
9.一种用于电气负载的集合的电力体系结构，包括：
配电总线；以及
设置在所述配电总线与电气负载的对应集合之间的配电节点的集合，每个配电节点包括：
微发电机，所述微发电机被配置成生成电力供应；以及
配电单元，所述配电单元与所述配电总线和所述微发电机连接且被配置成使所述对应电气负载的至少一子集选择性通电；
其中通电电力分布在配电节点集合之间，且由所述配电总线或配电节点的至少一子集中的所述微发电机中的至少一个可操作地供应，且其中每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置。
10.一种提供补充电力供应的方法，所述方法包括：
围绕具有共用配电总线的电力体系结构设置配电节点的集合，每个配电节点靠近电气负载的对应集合设置且具有被配置成供应瞬时电力供应的电力存储装置或微发电机中的至少一个；以及
响应于在控制器模块中接收针对所述配电总线的补充电力需求，将来自所述电力存储装置的至少一子集或所述微发电机的至少一子集的补充电力供应可控制地供应到所述配电总线。
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