CN110999017A - 用于飞行器的电能储存系统 - Google Patents

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奥利维尔·德沙耶斯
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Safran Electrical and Power SAS
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Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的电能储存系统(3)，其包括至少一个电池，所述电池具有多个电池单元模块(11)，所述多个电池单元模块通过专用于每个模块(11)的次级断路器元件(13)互连，从而形成至少一块电池。本发明还涉及一种电能分配组件(1)，其特别地包括根据本发明的至少一个储存系统(3)。

Description

用于飞行器的电能储存系统
技术领域
本发明涉及一种用于飞行器的电能储存系统以及包括这种系统的电能分配组件。
背景技术
飞行器通常具有包括一级电能分配电路和二级电能分配电路的电气系统。所述一级分配电路和二级分配电路(也称为“一级配电箱或二级配电箱”)用于保护来自内部源(诸如发电机或电池)或来自外部源(诸如功率单元)的电功率并将其分配给有用的负载或飞行器的其他配电箱。
因此，已知内部源包括锂离子电池，该锂离子电池包括电子板、断路器元件(诸如接触器)和熔丝。
连接到电池的断路器元件(诸如接触器)用于通过将电池电隔离来保护所述电池。
然而，这样的体系结构不能用于优化电池的管理以及总体上电能储存系统的管理。
因此，需要提供一种用于飞行器的电能储存系统，该电能储存系统有效并且不会具有上述缺点。
发明内容
根据第一方面，本发明的主题是一种用于飞行器的电能储存系统，其包括至少一个电池，该电池包括多个电池单元模块，所述多个电池单元模块通过专用于每个模块的次级断路器元件互连，从而形成至少一个电池。
借助于本发明，优化了至少一个电池的管理。
具体地，通过管理形成电池的所有模块来执行电池的管理。因此，借助于本发明的模块化简化了维护和修理步骤，这节省了成本。由于电池可以通过将任何出现故障的模块隔离来继续运行，因此安全性得到了增强。每个模块的充电和预充电也得到了优化。甚至可以去除对模块进行预充电的步骤。
根据本发明的特定模式，本发明的系统可以包括一个或更多个如下特征，这些特征可以单独或以所有可能的组合：
-断路器元件中的至少一个是SSPC接触器；
-断路器元件中的至少一个被布置在专用于该断路器元件的电池模块中；
-至少一个模块由熔丝元件保护；
-本发明的系统包括通信装置，该通信装置被配置为当对至少一个模块充电时向储存系统外部发送释放指示；
-本发明的系统包括至少一个具有横截面的连接元件，使得充电电流的比率根据模块的数量被优化。
本发明的另一主题是一种电能分配组件，其包括根据本发明的至少一个电能储存系统和适用于将所述系统电隔离的至少一个主断路器元件。
有利地，储存系统连接到充电器。
有利地，充电器与主断路器元件并联连接。
附图说明
结合附图，通过阅读下面仅以非限制性示例的方式给出的描述，本发明的其他目的、特征和优点将显现，其中：
-图1是根据本发明的分配组件的实施例的示图；
-图2是根据本发明的组件的另一实施例的示图。
具体实施方式
如图所示，本发明的电能分配组件1包括至少一个电能储存系统3和适用于将所述系统3电隔离的至少一个主断路器元件5。
一个或多个主断路器元件5用于管理储存系统3的保护和电隔离。具体地，一个或多个断路器元件用于保护连接元件(诸如将本发明的所述组件的元件互连的电缆)免于短路。
一个或多个主断路器元件5可以根据流过储存系统3的额定电流设计。
有利地，一个或多个断路器元件可以是固态功率控制器的一个或更多个接触器或“SSPC”类型的一个或更多个接触器。所述一个或更多个SSPC接触器可以由称为“主控器”的电子板来集成和管理，该电子板能够管理本发明的组件1的其他功能。
多个断路器元件5中的一个可以与熔丝元件9相关联。所述熔丝元件9可以被额定化/额定运行(rate)，以保护本发明的储存系统3免于短路。
本发明的储存系统3可以连接到意在为所述储存系统3充电的一个充电器7或几个充电器。
充电器7可以有利地与主断路器元件5并联连接。
本发明的储存系统3用于储存电能以经由系统的组件来给飞行器(未示出)中的负载(未示出)供电。
因此，本发明的储存系统3包括至少一个电池，该电池包括多个模块11，该多个模块11包括通过特定于每个模块11的次级断路器元件13互连的电池单元，从而形成至少一个电池。
模块11可以串联和/或并联地互连。根据所选择的体系结构，如果飞行所需的能量小于本发明的系统3的最大容量，则有利地可利用本发明的具有不同数量的模块11的分配组件1来进行飞行。因此，可能减小飞行器的质量以便具有更好的性能。因此，本发明具有能够简单并有效地实现模块化的优点。
有利地，本发明的系统3可以通过断开一个或更多个模块11来限制电流的流过。
为了实现这一点，本发明的系统3可以包括开关以逐个地断开模块，或者使用主断路器元件5以断开所有模块。
有利地，多个断路器元件13中的至少一个是固态功率控制器或“SSPC”接触器。所述SSPC接触器不切断进入模块的电流。它用于在由一个或多个主断路器元件5开关本发明的系统3之前连接未充电模块11。因此，有利地，次级断路器元件13根据流过所述模块11的额定电流设计。
此外，在充电操作期间，SSPC接触器通过其内部电阻来管理流经模块的电流。这能够改善本发明的系统的充电时间，减缓模块的老化以及降低单元的劣化。从而改善了本发明的系统的性能、成本和安全性。
优选地，至少一个断路器元件13布置在针对/专门用于所述断路器元件13的模块11中。通过这种配置，操作者可以更安全地执行维护步骤。因此提高了安全性。
优选地，本发明的系统3包括用于通信或发送信息的装置(未示出)，该装置被配置为当对至少一个模块11充电或过充电时向本发明的系统3外部发送释放指示。这用于减少本发明的所述系统3的消耗。
如图2所示，至少一个模块11由熔丝元件19保护。
熔丝元件19可以与所有并联布置的模块11串联布置，以保护整个储存系统3。
所述熔丝元件19通常可以是电缆，用于将本发明的所述系统3连接到本发明的组件1的其他元件。
所述熔丝元件19可以根据模块11的功率和所选择的连接元件21(通常是电缆)额定运行，其中该连接元件21用于将本发明的所述系统3连接到本发明的组件1的其他元件。因此，所述熔丝元件19保护每个模块11。由串联布置的熔丝元件19、模块11和断路器元件13形成的组件并联安装，以获得储存系统3。并联连接的数量可以取决于预期功率。
优选地，本发明的系统3包括至少一个具有这样的横截面的连接元件21，其使得充电电流的比率根据模块数量的函数被优化。换句话说，每个模块的连接元件21可以根据负载的电流分布的最大值和模块数量的最大值而被校准。
因此，有利地，减小了每个模块的连接元件的横截面。这意味着通过减小连接元件的横截面和熔丝额定值来降低成本，以利于连接元件的集成、由此利于飞行器的集成并限制质量。此外，在放电的情况下，避免了停电。
在操作中，在预充电期间，本发明的系统3只能连接一个模块11。因此，其他模块的容量经由所述唯一模块以有限的电流来充电。
其他已充电的模块以基本上为零的电流开关。这样，可以有利地去除所有模块的预充电，从而再次改善成本和质量。
同样地，在充电操作中，本发明的系统可以通过逐个地对模块进行充电来优化模块的充电。因此，本发明的系统可以选择以放电最多的模块、放电最少的模块或并联的模块开始充电。
在模块的维护期间，本发明的系统可以简单地对一个或多个已充电模块进行充电。
此外，本发明的所述系统用于按单元进行测试以及隔离故障模块。
为此，在操作中检测到故障的情况下，需要由主断路器元件实现中断，以断开所述故障模块。由于本发明的系统不管所述模块是否断开都可以继续运行，因此这种快速开关可以执行该动作而不影响飞行器的操作。

Claims (9)

1.一种用于飞行器的电能储存系统(3)，其包括至少一个电池，所述电池包括多个电池单元模块(11)，所述多个电池单元模块通过专用于每个模块(11)的次级断路器元件(13)互连，从而形成至少一个电池。
2.根据权利要求1所述的系统(3)，其中，所述断路器元件(13)中的至少一个是SSPC接触器。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(3)，其中，所述断路器元件(13)中的至少一个被布置在专用于该断路器元件(13)的电池模块(11)中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(3)，其中，至少一个模块(11)由熔丝元件(19)保护。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(3)，包括通信装置，所述通信装置被配置为当对至少一个模块(11)充电时向所述储存系统(3)的外部发送释放指示。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(3)，包括至少一个具有这样的横截面的连接元件(21)，其使得充电电流的比率根据模块的数量被优化。
7.一种电能分配组件(1)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的至少一个电能储存系统(3)、以及适用于将所述系统(3)电隔离的至少一个主断路器元件(5)。
8.根据前述权利要求所述的组件(1)，其中，所述储存系统(3)连接至充电器(7)。
9.根据前述权利要求所述的组件(1)，其中，所述充电器(7)与所述主断路器元件(5)并联连接。
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