CN111864891A - Uav混合电力系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于改进载运工具的电力性能的系统、方法以及装置。一种混合电力系统可以包括被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信的功率控制器。功率控制器可以被配置成检测由负载汲取的电流是否超出预定阈值电流，当由负载汲取的电流小于预定阈值电流时控制第一电源的放电而不允许第二电源的放电以便对负载提供电力，并且当由负载汲取的电流大于预定阈值电流时控制第一电源和第二电源的放电以便对负载提供电力；其中，混合电力系统被定位在无人飞行器上；第二电源的功率密度高于第一电源的功率密度，并且第二电源由第一电源充电；当由负载汲取的电流大于预定阈值电流时无人飞行器以高级飞行模式操作。

Description

UAV混合电力系统和方法

背景技术

飞行器例如无人飞行器(UAV)可以用于执行军事和民事应用的监测、侦察、以及勘探任务。此类飞行器可以携带被配置成用于执行特定功能的有效载荷。

常规的飞行器可以包括由诸如电池的能量源提供电力的多旋翼结构。当飞行器在一次空中机动动作中经受突然加速时，可能需要高的放电电流以对所述飞行器提供电力来完成所述机动动作。在一些情形下，所述飞行器的能量源可能无法立即满足高电流放电的要求。这样的有限的能力影响了飞行器的性能和飞行时间，并且降低了飞行器在特定应用中的有用性。

发明内容

存在提供能够满足飞行器的高电流放电要求的电力系统和方法的需求。优选地，这样的系统和方法可以改进所述飞行器的性能和增加其飞行时间。

常规的多旋翼飞行器通常使用锂离子电池作为能量源来对旋翼提供电力。然而，所述飞行器的飞行时间可能是有限的，鉴于锂离子电池具有有限的能量密度(例如，约100-300Wh/kg)并且多旋翼结构具有高功耗。锂离子电池的功率密度可以是约100-1000W/Kg。所述功率密度可以与所述锂离子电池的放电电流相关联，所述放电电流是以C倍率来测量的。1C的放电汲取等于额定容量的电流。例如，额定为1000mAh的电池如果以1C倍率放电则提供1000mA持续一个小时。相同的电池以0.5C放电时提供500mA持续两个小时。以2C时，相同的电池输送2000mA持续30分钟。1C通常称作一小时放电；0.5C是两小时放电；并且0.1C是十小时放电。锂离子电池通常具有3-5C放电倍率，这不足以满足一些多旋翼飞行器的瞬时高电流放电要求(在一些情形下，大于10C)。

锂离子电池的可再充电电池寿命被定义为明显容量损失之前满充电-放电循环的次数。当电池的最大充电容量减少到低于其原始充电容量的85％时可能发生明显容量损失。锂离子电池的循环寿命通常小于1000次循环(例如，约200次充电-放电循环)，这限制了电池寿命。其结果是，UAV的锂离子电池可能需要在每大约200次充放电循环之后进行更换。

锂离子电池的能量密度、功率密度、放电倍率(C速率)以及循环寿命是相互关联的，并且在多旋翼飞行器中可能难以实现这些参数之间的最佳平衡。例如，当改进了放电倍率性能(例如，从3-5C到超过10C)时，锂离子电池的能量密度和电池寿命将会降低。相反，当锂离子电池的能量密度和电池寿命提高时，放电倍率性能可能不足以满足高电流放电的要求。其结果是，锂离子电池可能无法同时满足一些多旋翼飞行器的以下要求：(1)高电流放电，(2)延长的飞行时间，以及(3)长电池使用寿命。

在一些情况下，飞行器中的锂离子电池可以替换为燃料电池以增加飞行器的飞行时间。燃料电池具有超过锂离子电池的若干优点。例如，燃料电池具有高能量密度，例如，约800-1000Wh/Kg，比锂离子电池的能量密度大约5-10倍。燃料电池还可以通过增加燃料进行再充电，并且可以使用而无需再电力充电。不像锂离子电池，燃料电池不经受充电-放电容量损失并且因此具有长使用寿命。然而，燃料电池的功率密度(例如，约10-500W/Kg)小于锂离子电池的功率密度。此外，燃料电池典型地以恒定电压和恒定电流放电，并且因此不能满足一些多旋翼飞行器的波动的高电流放电的要求。

在其他一些情况下，飞行器可以使用太阳能电池作为能量源。然而，现有商用太阳能电池的转换效率的范围可能仅在10％到30％之间。其结果是，可能需要具有显著大尺寸的太阳能电池来满足飞行器的功耗要求。对于固定翼飞行器，大型太阳能电池可以安装在机翼上，因为所述飞行器具有相对于其机身较大的翼展。此外，由于固定翼飞行器的能量消耗是相当低的，因此所述固定翼飞行器可以唯一地由所述太阳能电池提供电力。相比之下，多旋翼飞行器相比于固定翼飞机通常是相对紧凑的，并且在其上可以安装大型太阳能电池的面积有限。此外，多旋翼飞行器的功耗通常高于等效尺寸的固定翼飞行器，因为多旋翼飞行器的升力几乎完全是由这些旋翼产生的。其结果是，仅靠太阳能电池可能无法对多旋翼飞行器提供电力。除此之外，太阳能电池依赖于照射太阳能板的光的量。如果照射不理想(例如，在阴天)，太阳能电池的转换效率将下降，因此导致可能影响飞行器的性能和/或飞行时间的低电流输出。

相应地，存在的需要是补偿以上能量源的缺陷并且提供能够满足一些多旋翼飞行器的以下要求的电力系统和方法：(1)高电流放电，(2)延长的飞行时间，以及(3)长电池使用寿命。

在此提供的电力系统可以至少解决以上需要。这样的电力系统的示例包括含两个或多个不同类型的能量源的混合电力系统。这些能量源可以包括可再充电电池(例如，锂离子电池)、燃料电池、太阳能电池、超级电容器和/或其他类型的能量源。这些能量源的组合能够改善飞行器的性能，这使得所述飞行器能够执行某些高功率机动动作。这样的机动动作可以包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述飞行器的要求瞬时地和/或持续经延长的时间段提供高放电电流的任何突然机动动作。通过结合地使用多个不同的能量源可以改善所述混合电力系统的使用寿命和可靠性，因为高电流放电不必仅由一个能量源提供(这可能导致所述能量源的过度消耗)。所述混合电力系统的使用寿命可以至少提高5％、10％、20％、30％、40％、50％、100％、150％、200％、250％、或大于250％。此外，所述混合电力系统能够增加飞行时间，这增加了所述飞行器的行程范围。所述飞行时间/范围可以至少提高5％、10％、20％、30％、40％、50％、或大于50％。当飞行器用于递送物品、喷淋环境或者巡逻或扫描区域时，增加的范围可以是特别有用的。

根据本发明的一个方面，可提供一种混合电力系统。所述混合电力系统可以包括：被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信的功率控制器。所述功率控制器可以被配置成：检测由所述负载汲取的电流是否超出预定阈值；当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

根据本发明的一个方面，可以提供一种无人飞行器(UAV)。所述UAV可以包括：负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信。所述功率控制器可以被配置成：检测由所述负载汲取的电流是否超出预定阈值；当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

本发明的另外方面可以涉及一种用于控制电力输送的方法。所述方法可以包括：检测由所述负载汲取的电流是否超出预定阈值；当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时，借助于一个或多个处理器来控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，借助于所述一个或多个处理器来控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

根据本发明的另一个方面可以提供一种混合电力系统。所述混合电力系统可以包括：被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信的功率控制器。所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

根据本发明的一个额外方面，可以提供一种无人飞行器(UAV)。所述UAV可以包括：负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信。所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

本发明的另外方面可以涉及一种用于控制电力输送的方法。所述方法可以包括：当由所述负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，借助于一个或多个处理器来控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，借助于所述一个或多个处理器来控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

根据本发明的另一个方面，可以提供一种混合电力系统。所述混合电力系统可以包括：被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信的功率控制器。所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源中的至少一者的放电，以便对所述负载提供电力。

根据本发明的另一个方面，可以提供一种无人飞行器(UAV)。所述UAV可以包括：负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信。所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源中的至少一者的放电，以便对所述负载提供电力。

本发明的另外方面可以涉及一种用于控制电力输送的方法。所述方法可以包括：当由负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，借助于一个或多个处理器来控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，借助于所述一个或多个处理器来控制所述第一电源和所述第二电源中的至少一者的放电，以便对所述负载提供电力。

应当理解的是，本发明的不同方面可以单独地、共同地或相互组合地进行理解。本发明在此所描述的各个方面可以被应用于以下阐述的这些具体应用中的任一应用中或用于任何其他类型的可移动物体。在此对飞行器的任何描述都可以应用于并被使用于任何可移动物体，例如任何载运工具。此外，本文中在空中运动(例如，飞行)的背景下公开的这些系统、装置以及方法也可以应用于其他类型的运动的背景下，例如地面上或水上的移动、水下运动、或太空中的运动。

通过浏览说明书、权利要求书及附图，将清楚本发明的其他目的和特征。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过援引并入本文，其程度就如同明确且单独地指明了每一个单独的出版物、专利或专利申请均通过援引并入本文。

附图简要说明

在所附权利要求书中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解；在附图中：

图1图示了根据一些实施方式的具有混合电力系统的无人飞行器(UAV)；

图2图示了UAV的飞行轨迹的示例；

图3是UAV在所述飞行轨迹的各种阶段所要求的电流的图表；

图4图示了根据一些实施方式的混合电力系统；

图5图示了图4的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图；

图6图示了根据一些实施方式由负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表；

图7图示了根据一些实施方式图4的混合电力系统中的放电/充电电流随时间的变化而变化的图表；

图8图示了根据其他一些实施方式图4的混合电力系统中的放电/充电电流随时间的变化而变化的图表；

图9图示了根据一些实施方式的混合电力系统；

图10图示了图9的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图；

图11图示了根据其他一些实施方式的混合电力系统；

图12图示了图11的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图；

图13图示了根据一些实施方式针对图9或图11的混合电力系统的由所述负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表；

图14图示了图9的混合电力系统中的放电/充电电流随时间的变化而变化的图表；

图15图示了根据这些实施方式针对图11的混合电力系统的由所述负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表；

图16图示了根据一些实施方式的混合电力系统；

图17图示了图16的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图；

图18图示了图16的混合电力系统根据其他一些实施方式的示意性电路图；并且

图19图示了根据一些实施方式的可移动物体。

详细描述

应当理解的是，本发明的不同方面可以单独地、共同地、或相互组合地进行理解。本发明在此所描述的各个方面可以被应用于以下阐述的这些具体应用中的任一应用中或用于任何其他类型的遥控载运工具或可移动物体。

在此提供的混合电力系统和方法可以满足飞行器的高电流放电要求，并且可以改进所述飞行器的性能、飞行时间/范围、以及电池使用寿命。所述混合电力系统可以被安置在所述飞行器的壳体内。所述混合电力系统可以包括两个或多个电源和一个功率控制器，所述功率控制器被配置成用于控制这些电源的电流放电以及这些电源之间的充电。这些电源可以包括可再充电电池(例如，锂离子电池)、超级电容器、燃料电池和/或太阳能电池。所述功率控制器可以控制这些电源的放电以便对所述飞行器的一个或多个推进单元提供电力。特别地，所述功率控制器可以控制这些电源以便在要求高电流放电的机动动作期间对飞行器提供电流提升(current boost)。所述功率控制器还可以控制两个或更多个电源之间的充电，从而可以对部分地或完全消耗的电源(例如，提供额外的电流提升的这些电源)进行再充电。这样可以改善所述混合电力系统为在飞行器飞行过程中满足各种高电流放电需要的准备程度。通过结合地使用这些电源，可以提高所述飞行器的巡航持续时间并且改善其移动性。

图1图示了无人飞行器(UAV)100的示例，所述无人飞行器可以由混合电力系统102提供电力。所述混合电力系统可以被安置在所述UAV的壳体104内。所述混合电力系统可以被配置成用于对UAV提供电力。

本文关于UAV的任何描述都可以适用于任何类型的可移动物体。关于UAV的描述可以适用于任何类型的无人的可移动物体(例如，可以横越空气、陆地、水、或太空的物体)。UAV可能能够响应于来自遥控器的命令。遥控器不必物理连接到UAV，并且可以从远处与UAV无线通信。在一些情形下，所述UAV可以能够自主地或半自主地运行。所述UAV可以能够遵循一组预编程指令。在一些情形下，所述UAV可以通过响应于来自遥控器的一个或多个命令半自主地运行同时以其他方式自主地运行。例如，来自遥控器的一个或命令可以根据一个或多个参数起始UAV的一系列自主或半自主动作。在其他一些情形下，UAV可以由一个或多个用户直接且手动地控制。

UAV的任何描述可以应用于任何类型的飞行器，并且反之亦然。UAV可以具有可以允许UAV在空中移动的一个或多个推进单元106。这些推进单元可以使得UAV能够以一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个、六个或更多个自由度移动。在一些情形下，UAV可以能够围绕一条、两条、三条或更多条旋转轴线旋转。这些旋转轴线可以相互正交。这些旋转轴线可以在整个UAV的飞行过程中保持互相正交。旋转轴线可以包括俯仰轴线、横滚轴线和/或偏航轴线。UAV可能能够沿着一个或多个维度移动。例如，UAV可能能够由于一个或多个旋翼所产成的升力而向上移动。在一些情形下，UAV可能能够沿Z轴线(其可以相对于UAV的朝向向上)、X轴线和/或Y轴线(其可以是横向的)移动。UAV可能能够沿可以相互正交的一条、两条、或三条轴线移动。

UAV可以是旋翼机。在一些情形下，UAV可以是多旋翼机，所述多旋翼机可以包括多个旋翼。所述多个旋翼可能能够进行旋转以产生用于UAV的升力。这些旋翼可以是可能使UAV能够在空中自由移动的推进单元。这些旋翼可以按相同速率旋转并且/或者可以产生相同量的升力或推力。这些旋翼可以可选地以变化的速率旋转，这可能产生不同量的升力或推力并且/或者允许UAV旋转。在一些情形下，可以在UAV上设置一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个旋翼。这些旋翼可以被安排为使得其旋转轴线彼此平行。在一些情形下，这些旋翼可以具有相对于彼此成任意角度的旋转轴线，这可能影响UAV的运动。旋翼桨叶的旋转可以引起空气的流动。空气的流动可用于产生用于UAV的升力。

可以使用所述混合电力系统来为UAV提供电力。所述混合电力系统可以为UAV的一个或多个部件或UAV的整体提供电力。所述混合电力系统可以为UAV的推进单元提供电力。所述混合电力系统可以为UAV的飞行控制系统、导航系统、一个或多个传感器、载体、有效载荷、通信系统、或任何其他部件提供电力。所述混合电力系统可以包括多个电源。例如，所述混合电力系统可以包括一个或多个能量储存单元(例如，诸如锂离子电池的电池、超级电容器等)、燃料电池、太阳能发电系统(例如，一个或多个太阳能电池)、或任何其他能量储存单元或产生单元。

所述UAV的壳体可以包括一个或多个内部空腔。所述混合电力系统可以被安置在所述UAV的壳体内。所述混合电力系统可以位于所述壳体的一个或多个内部空腔内。所述UAV可以包括中央本体。这些空腔和/或混合电力系统可以位于所述UAV的中央本体内。所述UAV可以可选地具有从所述中央本体分支出来的一个或多个臂。这些臂可以支撑这些推进单元。一个或多个分支空腔可以位于所述UAV的这些臂内。这些分支空腔可以与所述中央本体内的中央空腔流体连通。所述混合电力系统可以位于中央空腔内、分支空腔内、或分布在中央空腔和/或一个或多个分支空腔之间。所述壳体可以包括或可以不包括从所述中央本体分支的臂。在一些情形下，所述壳体可以由包括中央本体和臂的整体件形成。可替换地，可以使用分开的壳体或零件来形成中央本体和臂。

所述壳体可以至少部分地将混合电力系统与外界环境隔离。在一些情形下，所述壳体可以将混合电力系统从视野中隐藏。所述壳体可以将或可以不将混合电力系统与外界环境气压地隔离。在一些情形下，可以提供一个或多个通气孔，这些通气孔可以允许外界环境与混合电力系统之间的空气流动。所述壳体可以或可以不防护混合电力系统免受水或沉淀。在一些实施方式中，所述混合电力系统中的一些电源(例如，超级电容器和锂离子电池)可以被安置在UAV的壳体内，并且其他电源(例如，太阳能电池)可以被安置在UAV的壳体的外部部分上。可以考虑所述混合电力系统的部件在UAV上的任何安排/配置。

图2图示了UAV的飞行轨迹的示例。图3是在所述飞行轨迹的各种阶段所要求的电流(例如，从UAV电力系统汲取的电流)的图表。在一些情形下，从所述电力系统汲取的电流可以与UAV的加速度和/或速率成比例。例如，当UAV以低速率飞行时可以从所述电力系统汲取低电流。相反，当UAV以高速率飞行时和/或当UAV加速时可以从所述电力系统汲取高电流。举例而言，当UAV从静止或从较低速率快速加速到高速率时可以汲取高电流。

参考图2和图3，UAV可以初始是静止的。从时刻t0开始，可以向UAV的推进单元提供电流以产生升力来推进所述UAV升空。UAV能够以加速度a1从时刻t0时的静止加速到时刻t1时的速率v1。此后，UAV可以从时刻t1到时刻t2以相对恒定的速率v1飞行，使得在所述时间段期间这些推进单元从所述电力系统汲取相对恒定的电流I₁₂。

在时刻t2，可以向UAV提供一个信号，致使所述UAV执行一种空中机动动作。例如，可以从被配置成控制所述UAV的飞行路径的遥控器提供所述信号。所述机动动作可以要求给这些推进单元提供额外的电流以便增加电力。例如，UAV能够从时刻t2的速率v1以加速度a2快速地加速和/或改变方向到时刻t3的速率v2(其中v2>v1)，这致使从所述电力系统汲取的电流急剧上升。此后，UAV可以从时刻t3到时刻t4以相对恒定的速率v2飞行，使得在所述时间段期间这些推进单元从所述电力系统汲取相对恒定的电流I₃₄。如图3所示，电流I₃₄大于电流I₁₂，因为速率v2大于速率v1。

在时刻t4，可以向UAV提供一个信号，致使所述UAV减速。例如，UAV能够以减速度d1从时刻t4的速率v2减速到时刻t5的速率v3(其中v3<v2)，这致使从所述电力系统汲取的电流下降。此后，UAV可以从时刻t5到时刻t6以相对恒定的速率v3飞行，从而在所述时间段这些推进单元从所述电力系统汲取相对恒定的电流I₅₆。如图3所示，电流I₅₆小于电流I₃₄，因为速率v3小于速率v2。当速率v3大于速率v1时，这些电流和速率之间的关系可以通过下式给出：v1<v3<v2并且I₁₂<I₅₆<I₃₄。在一些实施方式中，速率v3可以小于速率v1。在其他实施方式中，速率v3可以实质上等于速率v1。可以考虑UAV在所述飞行轨迹中的任何速率/速度、加速度、减速度、飞行方向、飞行路径(直线和/或曲线)、朝向、和/或姿态。

在一些情况下，常规电力系统(例如，仅由锂离子电池、仅由燃料电池、或仅由太阳能电池组成)可能缺乏放电性能的能力以实现从时刻t2到t4要求的高电流放电。根据本发明的各种实施方式的混合电力系统可以解决此缺陷，如以下参考图4至图18所描述的。特别地，本文所公开的混合电力系统可以满足UAV在各种飞行阶段的不同电流放电需求。

图4图示了根据一些实施方式的混合电力系统。参见图4，混合电力系统400可以包括第一电源410、第二电源420、以及功率控制器450。所述混合电力系统可以被配置成对负载460提供电力。所述负载可以是载运工具的能够消耗能量或电的部件。所述载运工具可以例如是无人飞行器(UAV)。相应地，所述混合电力系统可以被定位在所述UAV上。可以提供多个电触点以将所述混合电力系统的电输出连接到所述负载。在一些实施方式中，所述负载可以是所述载运工具的机载部件。例如，所述负载可以包括UAV的一个或多个推进单元和/或电力消耗单元。在一些实施方式中，一个或多个传感器可以被电连接到所述混合电力系统，并且被配置成动态地测量所述混合电力系统到所述负载的电输出和/或由所述负载汲取的瞬时电流。

所述第一电源和第二电源可以选自于包括以下各项的一组能量源：可再充电电池、超级电容器、燃料电池和/或太阳能发电系统。可再充电电池可以包括锂离子电池、富液式铅酸蓄电池、NiCd电池、镍金属氢化物电池、锂离子聚合物电池、锌-空气电池、熔融盐电池、或能够用于对载运工具提供电力的任何类型的可再充电电池。

所述第一电源和第二电源可以包括不同类型的能量源。在一些实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池并且所述第二电源可以是超级电容器。在其他实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池并且所述第二电源可以是锂离子电池。在其他一些实施方式中，所述第一电源可以是锂离子电池并且所述第二电源可以是超级电容器。在一些替代性实施方式中，所述第一电源和第二电源可以包括相同类型的能量源。以下分别描述上述类型的能量源。

可以使用可再充电电池对飞行器的推进单元提供电力。这样的电池不同于启动、照明和点火(SLI)电池，因为这样的电池被配置成在持续的时间段提供电力。这些可再充电电池可以包括被设计成具有高安时容量的深循环电池。这些可再充电电池可以由相对较高的功率重量比、高的能量重量比和/或能量密度来表征。较小的和较轻的可再充电电池可以减小载运工具的重量并且改进其性能。这些可再充电电池典型地比液体燃料(如石油)具有更低的比能，这往往影响载运工具的最大全电动范围。储存在可再充电电池中的电(即电荷)的量能够以安培小时或库仑为单位进行测量，总能量通常以瓦特小时为单位进行测量。

锂离子电池是一种类型的可再充电电池。锂离子电池可以包括正极、负极、以及电解质。电解质允许锂离子在放电过程中从负极移动到正极，并且在充电时从正极回到负极。所述锂离子电池通常用在UAV中。然而，如前面提到的，锂离子电池的循环寿命与性能之间通常存在权衡。举例而言，锂离子电池可以被配置成高能量(允许更长的巡航持续时间)或高功率(提供高性能)，但通常不能同时兼顾。锂离子电池的能量密度的范围可以大概是从约100Wh/Kg、150Wh/Kg、200Wh/Kg、250Wh/Kg到约300Wh/Kg。在一些情况下，锂离子电池的能量密度可以小于100Wh/Kg或大于300Wh/Kg。锂离子电池的功率密度的范围可以大概是从约100W/Kg、200W/Kg、300W/Kg、400W/Kg、500W/Kg、600W/Kg、700W/Kg、800W/Kg、900W/Kg到约1000W/Kg。在一些情况下，锂离子电池的功率密度可以小于100W/Kg或大于1000W/Kg。

超级电容器可以是高容量电化学电容器。超级电容器也被称作超电容器。超级电容器可以具有大于1法拉、10法拉、100法拉，或1000法拉的电容值。超级电容器可以比电解电容器每单位体积或质量储存多10至100倍的能量，可以比电池更快地接受和输送电荷(例如，至少快出5％、10％、20％、30％、40％、50％或100％)，并且可以比可再充电电池容忍明显更多的充放电循环。例如，相比于锂离子电池，超级电容器可以经受实质上更高的快速充电/放电循环数(例如，至少1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、或10倍多的充电/放电循环)。还可以将超级电容器用于短期能量储存和/或用于突发模式电力输送。超级电容器的能量密度的范围可以大概是从约0.1Wh/Kg、0.5Wh/Kg、1Wh/Kg、5Wh/Kg、10Wh/Kg、20Wh/Kg、30Wh/Kg、40Wh/Kg到约50Wh/Kg。在一些情况下，超级电容器的能量密度可以小于0.1Wh/Kg或大于50Wh/Kg。超级电容器的功率密度的范围可以大概是从约100W/Kg到约10⁶W/Kg。在一些实施方式中，超级电容器的功率密度可以小于100W/Kg。在一些实施方式中，超级电容器的功率密度可以大于10⁶W/Kg。

燃料电池可以是传导质子的燃料电池。燃料电池可以包括阴极、阳极、以及电解质。燃料电池可以被配置成接纳第一燃料(例如，氢气)和第二燃料(例如，氧气)。氢气可以从位于UAV上的燃料箱提供。氧气可以从周围环境中的空气获得。电解质允许带正电的氢离子(或质子)在燃料电池的两侧之间移动。所述阳极和阴极包含催化剂，这些催化剂使得所述燃料经受产生正氢离子和电子的氧化反应。在反应后氢离子被吸引穿过电解质。同时，电子通过外电路被从阳极吸引到阴极，产生直流电。在阴极，氢离子、电子以及氧气反应形成水。在一些实施方式中，为了递送所希望的量的能量，多个燃料电池(例如，燃料电池堆)可以串联组合以产生更高的电压，或并联以允许供应更高的电流。在所述燃料电池堆中还可以增加电池表面积，以允许来自每个电池的更高的电流。能够以不同的设计和配置来提供燃料电池，例如，质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等。燃料电池的能量密度的范围可以是从约800Wh/Kg、850Wh/Kg、900Wh/Kg、950Wh/Kg到约1000Wh/Kg。在一些情况下，燃料电池的能量密度可以小于800Wh/Kg或大于1000Wh/Kg。燃料电池的功率密度的范围可以大概是从约10W/Kg、20W/Kg、30W/Kg、50W/Kg、100W/Kg、200W/Kg、300W/Kg、400W/Kg到约500W/Kg。在一些情况下，燃料电池的功率密度可以小于10W/Kg或大于500W/Kg。

太阳能发电系统可以被配置为将太阳能转换为电能。太阳能发电系统可以包括一个或多个太阳能电池。所述一个或多个太阳能电池可以是光伏(PV)电池。太阳能电池可以使用光伏效应将光能直接转换为电能。太阳能电池可以设置在UAV的本体或壳体的顶表面上以接收最大量的阳光。例如，一个或多个太阳能电池可以设置在UAV的中央本体的顶表面上和/或UAV的一个或多个臂上。这些太阳能电池也可以可选地设置在UAV的侧表面(例如，在中央本体和/或臂上)或UAV的底表面上。这些太阳能电池可以在UAV的壳体的表面上形成。在一些实施方式中，所述太阳能电池可以是具有特定柔性的轻型薄膜太阳能电池。使用柔性太阳能电池可以允许太阳能电池顺应UAV的表面形状。这些太阳能电池可以施用于UAV的表面而不显著改变UAV的空气动力学。在一些实施方式中，太阳能发电系统可以进一步包括用于使太阳能电池的输出电压稳定化的DC/DC模块。

在一些替代性实施方式中，所述UAV可以具有被配置为支撑太阳能电池的单独的结构。例如，可以由UAV提供或携带平台、帆或其他表面。这可以提供增加的表面面积用于UAV收集太阳能。所述附加结构可以是轻质材料。在一些情形下，所述轻质材料可以是柔性的或者刚性的。太阳能电池的工作效率可以是约1000W/m²。在一些实施方式中，太阳能电池的工作效率可以约小于1000W/m²。在其他实施方式中，太阳能电池的工作效率可以约大于1000W/m²。太阳能电池的转换效率的范围可以是从约6％到约26％。在一些实施方式中，太阳能电池的转换效率可以小于约6％。在其他实施方式中，太阳能电池的转换效率可以大于约26％。

可以结合地使用两种或更多种类型的能量源，通过利用它们不同的能量密度/功率密度特性来增加巡航持续时间并且改进UAV的移动性。例如，在这些能量源之中，燃料电池可以被选择成具有最高的能量密度，并且可以通过简单地添加燃料(例如，氢和氧)而重新使用。在这些能量源之中，超级电容器可以被选择成具有最高的功率密度(即，最高的放电率)，并且因此可以提供改进的UAV性能。锂离子电池可以在成本、整体性能以及形状因素方面是有利的。太阳能电池将太阳能转换成电能并且可以用在阳光照射到的任何地方。

在一些实施方式中，可以使用燃料电池(具有高能量密度)来产生电以对锂离子电池和/或超级电容器进行充电，以增加UAV的巡航持续时间。可以使用锂离子电池和/或超级电容器来为UAV提供电力。当UAV处于常态飞行模式从而由所述负载汲取的电流小于或等于一个预定阈值电流时，燃料电池和/或锂离子电池可以给所述UAV提供电力。当UAV正在执行突然动作时，例如起飞、加速、改变方向等，可以使用超级电容器来给UAV提供高的瞬时电流。相应地，可以延长UAV的巡航持续时间，并且可以改善UAV的机动性和电池寿命。在一些情况下，太阳能电池可以与其他能量源中的一个或多个结合地使用，以便延长所述UAV的飞行时间。

所述功率控制器可以被配置成控制所述第一电源和/或所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力。在一些实施方式中，所述功率控制器可以被配置成检测由所述负载所汲取的电流是否超出预定阈值；当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源放电，以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力。

所述功率控制器可以被进一步配置成控制由所述第一电源对所述第二电源的充电。在一些实施方式中，所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源中至少一者的放电，以便对所述负载提供电力。

所述功率控制器可以与UAV机载的所述第一电源和第二电源共同定位在例如UAV的壳体内。所述功率控制器与第一/第二电源可以通过有线或无线连接来通信。

在一些实施方式中，所述功率控制器可以被定位成远离所述UAV。例如，所述功率控制器可以被安置在与所述UAV通信的远程服务器中。所述功率控制器可以是与所述服务器一起包括的软件和/或硬件部件。所述服务器可以具有一个或多个处理器和用于储存程序指令的至少一个存储器。所述处理器可以是能够执行具体的指令集的单一或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)。计算机可读指令可以储存在有形的非瞬态计算机可读介质上，诸如软盘、硬盘、CD-ROM(压缩光盘只读存储器)、和MO(磁光盘)、DVD-ROM(数字多功能磁盘只读存储器)、DVD RAM(数字多功能磁盘随机存取存储器)或半导体存储器上。可替代地，这些程序指令可以实现成硬件部件或硬件与软件的组合，例如像ASIC、专用计算机或通用计算机。

所述功率控制器还可以被提供在任何其他类型的外部装置(例如，用于控制UAV的遥控器、跟踪装置、目标物体、任何可移动物体或不可移动物体等)。在一些情形下，可以将所述功率控制器分布在云计算基础设施上。在一些实施方式中，所述功率控制器可以被安置在与所述UAV通信的基站。所述功率控制器可以被定位在任何地方，只要所述功率控制器能够控制所述第一电源和第二电源的放电/充电以便对所述负载提供电力。

UAV可以被配置成以不同的飞行模式操作，这确定了由所述负载汲取的电流的量。这些不同的飞行模式可以至少包括常态飞行模式和高级飞行模式。

所述常态飞行模式可以对应于低功率巡航飞行，其中可以使用单一电源(例如，只使用所述第一电源或第二电源)来对所述UAV提供电力。当由所述负载汲取的电流小于或等于一个预定阈值电流时所述UAV能够以常态飞行模式操作。所述预定阈值电流可以对应于所述第一电源的放电电流I1。

在一些实施方式中，放电电流I1可以对应于所述第一电源的最大连续放电电流。所述最大连续放电电流可以对应于所述第一电源能够连续放电的最大电流。所述最大连续放电电流可以连同所述UAV的推进单元的最大连续功率一起限定所述UAV的最高可持续速率和加速度。

在其他实施方式中，放电电流I1可以对应于所述第一电源的最大30秒放电脉冲电流。所述最大30秒放电脉冲电流可以对应于针对高达30秒的脉冲所述第一电源能够放电的最大电流。所述最大30秒放电脉冲电流可以连同推进单元的电机的峰值功率一起限定所述UAV的加速性能。所述最大连续放电电流和所述最大30秒放电脉冲电流的极限可以被限定成防止可能损坏所述第一电源和/或降低其容量的过度放电率。在一些情况下，以上电流极限可以由第一电源的制造商、UAV的制造商和/或UAV的操作者来限定。

在另外一些实施方式中，放电电流I1可以对应于从诸如燃料电池或太阳能电池的能量源提供的稳定输出电流。

所述高级飞行模式可以对应于高功率飞行，高功率飞行可以包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变、或者所述UAV的要求给所述负载提供额外电流而增加功率的任何机动动作。在一些情形下，所述高级飞行模式可以包括所述UAV的除飞行机动动作之外的操作。例如，当所述UAV的有效载荷(或所述有效载荷的重量)增大时，或者在来自所述UAV的大量数据传输过程中等等，这些操作可以由电能的高消耗来表征。当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，所述UAV能够以高级飞行模式操作。在一些情况下，所述第一电源可能能够仅放电至高达电流I1。在一些情形下，当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，仅使用所述第一电源对所述负载提供电力可能导致所述第一电源被快速消耗或损坏，由此降低其容量。为了避免损坏所述第一电源，在高级飞行模式期间可以在所述第一电源和第二电源之间分配所述电流负载。这样可以保护所述第一电源免遭过度放电率，由此延长了使用寿命并且改善了所述第一电源的可靠性。

图5图示了图4的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图。所述混合电力系统可以包括连接在所述第一电源、所述第二电源、以及所述负载之间的多个开关。这些开关可以包括电子开关，例如功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。针对控制这些电源的电流输出可以提供任何类型的电子开关。电子开关可以利用固态电子器件来控制这些电源的充电和放电。在一些情形下，电子开关不具有移动部分和/或不利用机电装置(例如，传统的继电器或具有移动部分的开关)。在一些情形下，所述电子开关的电子或其他电荷载流子被约束到固态装置。电子开关可以任选地具有二元状态(例如，接通或关断)。可以使用这些电子开关来控制这些电源的放电和/或充电。这些开关可以包括放电开关K1、充电开关K2、以及放电开关K3。以下将参考图6、图7和图8描述这些开关的用于控制这些电源的放电/充电的操作。

图6图示了根据一些实施方式由负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表。在时刻t0与t1之间以及在时刻t2与t3之间(在此期间由所述负载汲取的电流小于或等于所述预定阈值电流)，所述UAV能够以常态飞行模式操作。所述预定阈值电流可以对应于所述第一电源的放电电流I1。如前面所提到的，放电电流I1可以对应于所述第一电源的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。在时刻t1与t2之间(在此期间由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流)，所述UAV能够以高级飞行模式操作。在所述UAV飞行的同时，所述UAV可能能够随时在所述常态飞行模式与所述高级飞行模式之间切换。

所述功率控制器可以与所述第一电源、所述第二电源、以及所述负载电连通。所述电连通可以是通过无线连接或有线连接。所述功率控制器可以被配置成使用被安置在所述混合电力系统的不同接合处的一个或多个电流传感器来检测由所述负载汲取的电流是否超出所述预定电流阈值。这些传感器可以被安置在沿所述功率控制器、所述第一电源、所述第二电源和/或所述负载之间连接的电线的任何地方。这些传感器可以被配置成检测所述第一电源、所述第二电源以及所述负载之间的一个或多个放电电流。所述功率控制器可以被配置成基于所要求的负载电流来控制所述第一电源和/或所述第二电源的放电。

当由所述负载汲取的电流小于或等于所述预定阈值电流时，所述UAV处于常态飞行模式，并且所述功率控制器可以控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源放电以便对所述负载提供电力。在所述常态飞行模式期间由所述负载汲取的电流可以用I0来表示。电流I0可以是一个变量。例如，电流I0可以从时刻t0到t0'增大、从时刻t0'到t0"保持恒定、并且从时刻t0"到t1增大。

参见图5，放电开关K1被安置在所述第一电源与所述负载之间。所述功率控制器可以被配置成在UAV处于所述常态飞行模式时接通放电开关K1。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成在时刻t0到t1期间接通放电开关K1，以允许将电流I0从所述第一电源放电到所述负载。所述功率控制器可以被配置成例如在UAV已经着陆或静止时关断放电开关K1。关断放电开关K1终止了将电流I0从所述第一电源放电到所述负载。

当由所述负载汲取的电流大于所述预定阈值电流时，所述UAV处于高级飞行模式，并且所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力。在所述高级飞行模式期间由所述负载汲取的电流可以用I(h)来表示。类似于I0，电流I(h)可以是一个变量。例如，电流I(h)可以从时刻t1到t1'增大、从时刻t1'到t1"保持恒定、并且从时刻t1"到t2减小。不同于在UAV飞行过程中可以改变的电流I0和I(h)，预定电流阈值(I1)是一个恒量。这些电流之间的关系可以通过I0≤I1<I(h)给出。

在高级飞行模式期间，所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第二电源的放电，使得所述第一电源放出电流I1并且所述第二电源放出提升电流I(b)以便对所述负载提供电力。提升电流I(b)可以通过电流I(h)与电流I1之间的差[即I(b)＝I(h)–I1)给出。如图6所示，当UAV处于高级飞行模式时，所述第一电源可以提供高达I1极限的任何电流，并且所述第二电源可以提供超出I1极限的任何电流。所述第一电源与所述第二电源之间分享所述电流负载可以保护所述第一电源免遭由过度电流放电引起的损坏。所述第二电源可以具有这样的功率密度：在所述高级飞行模式期间，所述第二电源能够放出提升电流I(b)以补充由所述第一电源放出的电流I1。在一些实施方式中，所述第二电源的功率密度可以高于所述第一电源的功率密度。在一些实施方式中，所述第一电源的能量密度可以高于所述第二电源的能量密度。

参见图5，放电开关K3被安置在所述第二电源与所述负载之间。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1接通放电开关K3(除此之外，放电开关K1已经接通)。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1到t2期间接通放电开关K3，以允许将提升电流I(b)从所述第二电源放电到所述负载。提升电流I(b)用于在所述高级飞行模式期间补充从所述第一电源放电到所述负载的电流I1。当所述UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t2关断放电开关K3。关断放电开关K3终止了将提升电流I3从所述第二电源放电到所述负载。在所述常态飞行模式期间从时刻t2到t3继续接通放电开关K1，以使得可以将电流I0从所述第一电源放电到所述负载。

在一些实施方式中(未示出)，当所述UAV处于高级飞行模式时，所述第一电源可以提供小于I1的电流，并且所述第二电源可以提供加和至I(h)所要求的任何额外电流。由所述第一电源提供的电流与由所述第二电源提供的电流的比率可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。在其他情形下，由所述第二电源提供的电流与由所述第一电源提供的电流的比率可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。可以考虑在高级飞行模式期间由所述第一电源和第二电源提供的电流之间的任何比率。

在一些实施方式中(未示出)，当所述UAV处于常态飞行模式时，所述第一电源和所述第二电源可以共同地提供电流I0以便对所述负载提供电力。例如，当所述第一电源的荷电状态小于一个预定荷电状态(例如，约小于100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、或10％)时，在所述常态飞行模式期间所述第二电源可以与所述第一电源结合地使用以提供电力。由所述第一电源提供的电流与由所述第二电源提供的电流的比率可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。在其他情形下，由所述第二电源提供的电流与由所述第一电源提供的电流的比率可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。可以考虑在常态飞行模式期间由所述第一电源和第二电源提供的电流之间的任何比率。

在另外一些实施方式(未示出)中，所述第二电源可以用作所述第一电源的备份能量源。例如，当所述第一电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以关断所述第一电源的放电，并且控制仅所述第二电源放电来对所述负载提供电力，甚至是在所述UAV处于常态飞行模式时。在这样的情况下，用于给所述负载提供电力的电流I0可以由所述第二电源唯一地提供。

如前面所提到的，所述功率控制器可以被进一步配置成控制所述第一电源与所述第二电源之间的充电。在一些实施方式中，当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以控制由所述第一电源对所述第二电源的充电。可以使用安置在所述第二电源处的或其附近的电流采样电路(例如，包括微控制器(MCU)和模/数转换器(ADC))来测量所述第二电源的荷电状态。

在一些实施方式中，所述第一电源可以被配置成以电压V1放电。当所述第二电源处于满充电状态时所述第二电源可以具有电压V2。当所述第一电源的电压V1等于或高于所述第二电源的电压V2(V1≥V2)时，所述功率控制器可以控制所述第一电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

可替代地，当所述第一电源的电压V1低于所述第二电源的电压V2(V1<V2)时，所述功率控制器可以控制所述第一电源借助于功率提升对所述第二电源进行充电。所述功率提升可以是通过使用被安置在所述第一电源与所述第二电源之间的一个功率提升集成电路(IC)来提供的。功率提升IC可以包括提升转换器(例如，升压转换器)。所述提升转换器可以是输出电压大于其输入电压的DC到DC电力转换器。所述提升转换器可以属于开关模式电源(SMPS)的类别，包括至少两个半导体(一个二极管和一个晶体管)和至少一个能量储存元件(电容器、电感器或结合这两者)。在一些情况下，可以将由电容器(有时结合有电感器)构成的滤波器添加到所述转换器的输出端以降低输出电压波动。

参见图5，充电开关K2被安置在所述第一电源与所述第二电源之间。当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以被配置成控制所述第一电源以充电电流I(c)对所述第二电源进行充电。所述功率控制器可以被配置成在充电过程中关断放电开关K3以终止到所述负载的提升电流I(b)，并且接通充电开关K2以允许充电电流I(c)从所述第一电源流动到所述第二电源。在一些实施方式中，充电电流I(c)可以对应于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)＝I1–I0]。所述功率控制器可以被配置成：当所述第二电源达到一个预定荷电状态或满充电状态时，关断充电开关K2。所述系统可以进一步包括被配置成检测从所述第一电源到所述第二电源的充电电流和/或所述第二电源的荷电状态的一个或多个传感器。

图7图示了根据一些实施方式图4的混合电力系统中的放电/充电电流随时间的变化而变化的图表。图7的图表除了以下区别之外是与图6的图表相似的。

在图6中，所述第一电源从时刻t2到t3放出电流I0以对所述负载提供电力，并且所述第一电源不对所述第二电源进行充电。在时刻t2到t3期间，只有放电开关K1是接通的，并且放电开关K3和充电开关K2都是关断的。

在图7中，所述第一电源从时刻t2到t3放出电流I1，即使由所述负载汲取的电流小于I1。确切地讲，电流I1的一部分被用于对所述负载提供电力，并且电流I1的剩余部分(I(c))被用于对所述第二电源进行充电。在时刻t2到t3期间，放电开关K1和充电开关K2都是接通的，并且放电开关K3是关断的。

在一些实施方式中，在常态飞行模式期间当所述负载正在汲取低电流时，从时刻t2到t3所述第一电源不必放出电流I1，而是可以可替代地放出小于I1的电流。图8中描绘了此类情境的一个示例。如图8所示，在常态飞行模式期间(具有充电)在时刻t2到t3期间电流小于I1。所述电流的一部分可被用于对所述负载提供电力，而所述电流的剩余部分(I(c))可被用于在时刻t2到t3期间对所述第二电源进行充电。用于对所述负载提供电力的电流与用于对所述第二电源进行充电的电流的比率可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。在一些情况下，用于对所述第二电源进行充电的电流与用于对所述负载提供电力的电流的比率可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。可以考虑由所述第一电源提供的充电电流和放电电流之间的任何比率。

接下来，将对图4的混合电力系统的各种示例性实施方式进行如下描述。

在一些实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池并且所述第二电源可以是超级电容器。所述燃料电池和超级电容器与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池和超级电容器的放电、以及由所述燃料电池对所述超级电容器的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)、以及恒定功率(W1)放电。在一些情形下，电压V1和电流I1可以对应于所述燃料电池的输出，从而提供了所述燃料电池的预定能量密度。所述超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述超级电容器的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。

在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个超级电容器放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述超级电容器提供额外的电流提升I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。所述超级电容器具有高功率密度，并且因此可以在高级飞行模式期间用来为所述UAV提供瞬时高电流以完成机动动作。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K2)，使得所述燃料电池对所述超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述超级电容器充电开关。

在一些实施方式中，以上示例中的超级电容器可以由锂离子电池代替。所述锂离子电池比超级电容器具有更高的能量密度，并且因此可以提高UAV在常态飞行模式期间的巡航持续时间。在这样的实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池并且所述第二电源可以是锂离子电池。所述燃料电池和锂离子电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池和锂离子电池的放电、以及由所述燃料电池对所述锂离子电池的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)以及恒定功率(W1)放电。所述锂离子电池可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述锂离子电池的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。

在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供额外的电流提升I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。所述锂离子电池可以在高级飞行模式期间用来为所述UAV提供瞬时高电流以完成机动动作。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述锂离子电池放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K2)，使得所述燃料电池对所述锂离子电池进行充电。所述功率控制器可以在所述锂离子电池被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述锂离子电池充电开关。

在另外一些实施方式中，所述第一电源可以是锂离子电池并且所述第二电源可以是超级电容器。所述锂离子电池和超级电容器与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述锂离子电池和超级电容器的放电、以及由所述锂离子电池对所述超级电容器的充电。在操作中，所述锂离子电池能够以电压(V1)和高达电流(I1)放电。电流I1可以对应于所述UAV的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。所述锂离子电池和超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述超级电容器的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述锂离子电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述锂离子电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。

在所述常态飞行模式期间，可以使用所述锂离子电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述锂离子电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个超级电容器放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述超级电容器提供额外的电流提升I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。所述超级电容器具有高功率密度，并且因此可以在高级飞行模式期间用来为所述UAV提供瞬时高电流以完成机动动作。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K2)，使得所述锂离子电池对所述超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述超级电容器充电开关。

图9图示了根据一些实施方式的混合电力系统。参见图9，混合电力系统900可以包括第一电源910、第二电源920、第三电源930、以及功率控制器950。所述混合电力系统可以被配置成对负载960提供电力。图9的混合电力系统除了其进一步包括第三电源之外可以是与图4的混合电力系统相类似的。所述第三电源可以被定位在所述UAV的壳体内。在一些实施方式中，所述第三电源可以被定位在所述UAV的壳体的外部部分上。所述第三电源可以至少与所述功率控制器和所述负载电连通。所述第三电源还可以与所述第二电源和/或第一电源电连通。

所述第三电源可以被配置成提供额外的电流提升以补充来自所述第一电源和所述第二电源的放电电流。在一些实施方式中，所述第三电源可以被配置成：当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，对所述第二电源进行充电。在一些实施方式中，所述第三电源可以用作所述第一电源和/或第二电源的备份能量源。

所述第三电源可以选自于包括以下各项的能量源组：可再充电电池(例如，锂离子电池)、超级电容器、燃料电池、和太阳能发电系统。所述第一电源、第二电源以及第三电源可以包括不同类型的能量源。例如，在一些实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是超级电容器，并且所述第三电源可以是太阳能电池。在其他实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是锂离子电池，并且所述第三电源可以是太阳能电池。在一些替代性实施方式中，所述第一电源、第二电源以及第三电源可以包括相同类型的能量源。

所述功率控制器可以被配置成控制所述第一电源、第二电源和/或所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。所述功率控制器可以被进一步配置成控制由所述第一电源和第三电源中的至少一个对所述第二电源的充电。

图10图示了图9的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图。图10的电路图除了其进一步包括第三电源、放电开关K5以及充电开关K4之外可以是与图5的电路图相类似的。可以使用放电开关K5来控制所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。可以使用充电开关K4来控制由所述第三电源对所述第二电源的充电。放电开关K5和充电开关K4可以包括电子开关，例如功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。当充电开关K2被接通时，将由所述第一电源对所述第二电源进行充电。当充电开关K4被接通时，将由所述第三电源对所述第二电源进行充电。当充电开关K2和K4被接通时(或者当充电开关K4和K4'被接通时)，将由所述第一电源和第三电源对所述第二电源进行充电。这种充电可以在常态飞行模式期间进行。在一些实施方式中，这种充电可以在高级飞行模式期间进行。

图11图示了根据其他一些实施方式的混合电力系统。图11的混合电力系统除了其充电方面之外可以是与图9的混合电力系统相类似的。在图9中，可以由所述第一电源和/或所述第三电源对所述第二电源进行充电。在图11中，可以由所述第一电源对所述第二电源进行充电，并且可以由所述第一电源和/或所述第二电源对所述第三电源进行充电。图示了图11的混合电力系统的示意性电路图的图12中可反映充电方面的这种差异。如图12所示，所述电路进一步包括连接在所述第一电源与所述第三电源之间的充电开关K4'。当充电开关K2被接通时，将由所述第一电源对所述第二电源进行充电。当充电开关K4被接通时，将由所述第二电源对所述第三电源进行充电。当充电开关K4'被接通时，将由所述第一电源对所述第三电源进行充电。当充电开关K2和K4被接通时(或者当充电开关K4和K4'被接通时)，将由所述第一电源对所述第二电源和第三电源进行充电。这种充电可以在常态飞行模式期间进行。在一些实施方式中，这种充电可以在高级飞行模式期间进行。

以下将参考图13、图14和图15更详细地描述这些开关K1、K2、K3、K4、K5和K4'的用于控制第一/第二/第三电源的电流放电/充电的操作。

图13图示了根据一些实施方式针对图9或图11的混合电力系统的由所述负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表。在时刻t0与t1之间以及在时刻t2与t3之间(在此期间由所述负载汲取的电流小于或等于第一预定阈值电流)，所述UAV能够以常态飞行模式操作。所述第一预定阈值电流可以对应于所述第一电源的放电电流I1。如前面所提到的，放电电流I1可以对应于所述第一电源的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。在时刻t1与t2之间(在此期间由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流)，所述UAV能够以高级飞行模式操作。在所述UAV飞行的同时所述UAV可能能够随时在所述常态飞行模式与所述高级飞行模式之间切换。

如图13所示，当UAV处于高级飞行模式时，在从时刻t1到t2的一部分时间内由所述负载汲取的电流可以超出第二预定阈值电流。所述第二预定阈值电流可以对应于所述第二电源的放电电流I2。放电电流I2可以对应于所述第二电源的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。所述第二预定阈值电流可以高于所述第一预定阈值电流，因为所述第二电源可以比所述第一电源具有更高的功率密度(放电率性能)。在图13的示例中，所述功率控制器可被配置成：当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流并且小于第二预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电而不允许所述第三电源放电以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的电流大于所述第二预定阈值电流时，控制所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。

所述功率控制器可以与所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述负载电连通。所述电连通可以是通过无线连接或有线连接。所述功率控制器可以被配置成使用被安置在所述混合电力系统的不同接合处的一个或多个传感器来检测由所述负载汲取的电流是否超出所述第一预定电流阈值和/或第二预定电流阈值。这些传感器可以被安置在沿所述功率控制器、所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源和/或所述负载之间连接的电线的任何地方。这些传感器可以被配置成检测所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源、以及所述负载之间的一个或多个放电电流。所述功率控制器可以被配置成基于所要求的负载电流来控制所述第一电源、第二电源和/或所述第三电源的放电。

参见图13，当UAV处于高级飞行模式时，由所述负载汲取的电流可以大于所述第一预定阈值电流但小于所述第二预定阈值电流持续时刻t1到t2的部分时间(例如，从t1到t1'和从t1"到t2)，并且大于所述第二预定阈值电流持续时刻t1到t2的剩余部分(例如，从t1'到t1")。

当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流但小于或等于所述第二预定阈值电流时，所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第二电源的放电而不允许所述第三电源放电，以便对所述负载提供电力。确切地讲，所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第二电源的放电，使得所述第一电源放出电流I1并且所述第二电源放出第一提升电流I(b₁)以便对所述负载提供电力。第一提升电流I(b₁)可以通过电流I(h)与电流I1之间的差[即I(b₁)＝I(h)–I1]给出。当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流但小于或等于所述第二预定阈值电流时，可以由所述第一电源提供高达I1极限的任何电流，并且可以由所述第二电源提供超出I1极限的任何电流。所述第一电源与所述第二电源之间分享所述电流负载可以保护所述第一电源免遭由过度电流放电引起的损坏。所述第二电源可以具有这样的功率密度：所述第二电源能够放出第一提升电流I(b₁)以补充由所述第一电源放出的电流I1。在一些实施方式中，所述第二电源的功率密度可以高于所述第一电源的功率密度。在一些实施方式中，所述第一电源的能量密度可以高于所述第二电源的能量密度。

参见图12，放电开关K3被安置在所述第二电源与所述负载之间。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1接通放电开关K3(除此之外，放电开关K1已经接通)。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1到t1'期间接通放电开关K3，以允许将第一提升电流I(b₁)从所述第二电源放电到所述负载。第一提升电流I(b₁)用于在所述高级飞行模式期间补充由所述第一电源放电到所述负载的电流I1。当所述UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t2关断放电开关K3。关断放电开关K3终止了将第一提升电流I(b₁)从所述第二电源放电到所述负载。在所述常态飞行模式期间继续接通放电开关K1，使得可以将电流I0从所述第一电源放电到所述负载。

当由所述负载汲取的电流大于所述第二预定阈值电流时，所述功率控制器可以控制所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力，使得所述第一电源放出电流I1，所述第二电源放出第一提升电流I(b₁)，并且所述第三电源放出第二提升电流I(b₂)，以便对所述负载提供电力。第二提升电流I(b₂)可以通过电流I(h)与电流I1和第一提升电流I(b₁)的总和之间的差[即I(b₂)＝I(h)–I1–I(b₁)]给出。当由所述负载汲取的电流大于所述第二预定阈值电流时，可以由所述第一电源提供高达I1极限的任何电流，可以由所述第二电源提供超出I1极限但小于或等于I2极限的任何电流，并且可以由所述第三电源提供超出I2极限的任何电流。所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源之间分享所述电流负载可以保护所述第一电源和第二电源免遭由过度电流放电引起的损坏。所述第三电源可具有这样的功率密度：所述第三电源能够放出第二提升电流I(b₂)以补充由所述第一电源放出的电流I1和由所述第二电源放出的第一提升电流I(b₁)。在一些实施方式中，所述第三电源的功率密度可以高于所述第二电源的功率密度，并且所述第二电源的功率密度可以高于所述第一电源的功率密度。在一些实施方式中，所述第一电源的能量密度可以高于所述第二电源的能量密度，并且所述第二电源的能量密度可以高于所述第三电源的能量密度。

参见图12，放电开关K5被安置在所述第三电源与所述负载之间。当由所述负载汲取的电流超过所述第二预定阈值电流时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1'接通放电开关K5(除此之外，放电开关K1和K3已经接通)。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1'到t1"期间接通放电开关K5，以允许将第二提升电流I(b₂)从所述第三电源放电到所述负载。第二提升电流I(b₂)用于补充从所述第一电源放出的电流I1以及从所述第二电源放电到所述负载的第一提升电流I(b₁)。当由所述负载汲取的电流下降到低于所述第二预定阈值电流时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1"关断放电开关K5。关断放电开关K5终止了将第二提升电流I(b₂)从所述第三电源放电到所述负载。这些放电开关K1和K3继续接通持续时刻t1"到t2的时间，使得所述第一电源放出电流I1并且所述第二电源放出第一提升电流I(b₁)。在时刻t2，关断放电开关K3，并且所述UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式。

在一些实施方式中(未示出)，当所述UAV处于高级飞行模式时，所述第一电源可以提供小于I1的电流，并且所述第二电源和第三电源可以提供加和至I(h)所要求的任何额外提升电流。由所述第一电源、第二电源以及第三电源提供的电流的比率可以通过x:y:z给出，其中x、y和z可以是任何整数。

在一些实施方式中(未示出)，当所述UAV处于常态飞行模式时，所述第一电源和所述第三电源可以共同地提供电流I0以便对所述负载提供电力。例如，当所述第一电源的荷电状态小于一个预定荷电状态(例如，约小于100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、或10％)时，在所述常态飞行模式期间所述第三电源可以与所述第一电源结合地使用以便对UAV提供电力。由所述第一电源提供的电流与由所述第三电源提供的电流的比率可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。在其他情形下，由所述第三电源提供的电流与由所述第一电源提供的电流的比率可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。可以考虑在常态飞行模式期间由所述第一电源和第三电源提供的电流之间的任何比率。

在另外一些实施方式(未示出)中，所述第三电源可以用作所述第一电源的备份能量源。例如，当所述第一电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以关断所述第一电源的放电，并且控制仅所述第三电源放电来对所述负载提供电力，甚至是在所述UAV处于常态飞行模式时。在这样的情况下，用于给所述负载提供电力的电流I0可以由所述第三电源唯一地提供。

在另外一些实施方式(未示出)中，所述第三电源可以用作所述第二电源的备份能量源。例如，在高级飞行模式期间，当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态使得所述第二电源无法输送第一提升电流I(b₁)时，所述功率控制器可以控制仅所述第一电源和所述第三电源放电来对所述负载提供电力。在这样的情况下，用于给所述负载提供电力的电流I(h)可以仅由所述第一电源和第三电源提供。

在一些实施方式中，所述第三电源可以用作所述第一电源和/或第二电源的替代品。例如，当所述第一电源和/或第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时可以使用所述第三电源。可以考虑任意使用所述第三电源来补充所述第一电源和第二电源的电流放电。

如前面参考图9和图10所提到的，所述功率控制器可以被进一步配置成控制由所述第一电源和/或第三电源对所述第二电源的充电。例如，当由所述负载汲取的电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以控制由所述第一电源和/或第三电源对所述第二电源进行充电。可以使用包括微控制器(MCU)和模/数转换器(ADC)的电流采样电路来测量所述第二电源的荷电状态。

在一些实施方式中，所述第三电源可以被配置成以电压V3放电。当所述第二电源处于满充电状态时所述第二电源可以具有电压V2。当所述第三电源的电压V3等于或高于所述第二电源的电压V2(V3≥V2)时，所述功率控制器可以控制所述第三电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

可替代地，当所述第三电源的电压V3低于所述第二电源的电压V2(V3<V2)时，所述功率控制器可以控制所述第三电源借助于功率提升对所述第二电源进行充电。所述功率提升可以是通过使用被安置在所述第二电源与所述第三电源之间的一个功率提升集成电路(IC)来提供的。

可以仅使用所述第一电源、仅使用第三电源、或者结合地使用所述第一电源和第三电源来对所述第二电源进行充电。参见图9和图10，充电开关K4被安置在所述第三电源与所述第二电源之间，并且充电开关K2被安置在所述第一电源与所述第二电源之间。可以使用所述第一电源通过接通充电开关K2来对所述第二电源进行充电。同样地，可以使用所述第三电源通过接通充电开关K4来对所述第二电源进行充电。除此之外，可以通过接通充电开关K2和K4两者使用所述第一电源和第三电源两者来对所述第二电源进行充电。前面已经参考图5和图7描述了使用所述第一电源通过充电开关K2对所述第二电源进行充电。以下描述将集中于仅使用所述第三电源对所述第二电源进行充电，以及使用所述第一电源和第三电源两者对所述第二电源进行充电。

当由所述负载汲取的电流小于所述第一/第二预定阈值电流时并且当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，所述功率控制器可以被配置成控制所述第三电源以充电电流I(c)对所述第二电源进行充电。所述功率控制器可以被配置成在充电过程中关断放电开关K3以终止从所述第二电源到所述负载的第一提升电流I(b₁)，并且接通充电开关K4以允许充电电流I(c)从所述第三电源流动到所述第二电源。在一些实施方式中，充电电流I(c)可以对应于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)＝I1–I0]。在其他实施方式中，充电电流I(c)可以大于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)>(I1–I0)]。在其他一些实施方式中，充电电流I(c)可以小于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)<(I1–I0)]。所述功率控制器可以被配置成：当所述第二电源达到一个预定荷电状态或满充电状态时，关断充电开关K4。所述系统可以进一步包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置成检测从所述第三电源到所述第二电源的充电电流I(c)和/或所述第二电源的荷电状态。

所述功率控制器可以被进一步配置成：当由所述负载汲取的电流小于所述第一/第二预定阈值电流时并且当所述第二电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，控制所述第一电源和第三电源以充电电流I(c)共同地对所述第二电源进行充电。所述功率控制器可以被配置成：(1)关断放电开关K3以终止从所述第二电源到所述负载的第一提升电流I(b₁)，(2)接通充电开关K2以允许第一充电电流I(c₁)从所述第一电源流动到所述第二电源，并且(3)接通充电开关K4以允许第二充电电流I(c₂)从所述第三电源流动到所述第二电源。所述功率控制器可以被配置成关断放电开关K3并且同时接通充电开关K2和K4。在一些替代性实施方式中，所述功率控制器可以被配置成关断放电开关K3并且依次接通充电开关K2和K4。可以考虑接通/关断这些开关的任何顺序和/或时序。第一充电电流I(c₁)和第二充电电流I(c₂)的总和可以等于I(c)[即，I(c)＝I(c₁)+I(c₂)]。在一些实施方式中，充电电流I(c)可以对应于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)＝I1–I0]。在其他实施方式中，充电电流I(c)可以大于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)>(I1–I0)]。在其他一些实施方式中，充电电流I(c)可以小于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)<(I1–I0)]。所述功率控制器可以被配置成：当所述第二电源达到一个预定荷电状态或满充电状态时，关断充电开关K2和K4。所述系统可以进一步包括被配置成检测从所述第一电源到所述第二电源的充电电流I(c₁)、从所述第三电源到所述第二电源的充电电流I(c₂)和/或所述第二电源的荷电状态的一个或多个传感器。

在一些实施方式中，第一充电电流I(c₁)与第二充电电流I(c₂)的比率可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。在其他实施方式中，第二充电电流I(c₂)与第一充电电流I(c₁)的比率可以是2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1、或大于10:1。可以考虑由所述第一电源和第三电源提供的第一充电电流I(c₁)和第二充电电流I(c₂)之间的任何比率。

图14图示了根据一些实施方式图9的混合电力系统中的放电/充电电流随时间的变化而变化的图表。图14的图表除了以下区别之外可以是与图13的图表相似的。

在图13中，所述第一电源从时刻t2到t3放出电流I0以对所述负载提供电力，并且所述第一电源和/或第三电源不对所述第二电源进行充电。在时刻t2到t3期间，只有放电开关K1是接通的，并且放电开关K3/K5和充电开关K2/K4是关断的。

在图14中，所述第一电源从时刻t2到t3放出电流I1，即使由所述负载汲取的电流小于I1。确切地讲，电流I1的一部分被用于对所述负载提供电力，并且电流I1的剩余部分(等于第一充电电流I(c₁))被用于对所述第二电源进行充电。除此之外，所述第三电源在时刻t2到t3期间放出第二充电电流I(c₂)以便对所述第二电源进行充电。如前面所描述的，充电电流I(c)等于I(c₁)和I(c₂)的加和。在图14中，充电电流I(c)可以大于电流I1与电流I0之间的差[即I(c)>(I1–I0)]，因为所述第一电源和第三电源共同地提供充电电流I(c)。在时刻t2到t3期间，放电开关K1和充电开关K2/K4是接通的，并且放电开关K3是关断的。可以任选地接通或关断放电开关K5，这取决于为了对所述负载提供电力是否需要所述第三电源来补充第一电源。

在一些实施方式中，所述功率控制器可以被配置成在高级飞行模式期间基于所述第二电源和第三电源的放电持续时间来控制它们的放电。图15图示了根据这些实施方式针对图11的混合电力系统的由所述负载汲取的电流I随时间t的变化而变化的图表。在时刻t0与t1之间以及在时刻t2与t3之间(在此期间由所述负载汲取的电流小于或等于第一预定阈值电流)，所述UAV能够以常态飞行模式操作。所述第一预定阈值电流可以对应于所述第一电源的放电电流I1。如前面所提到的，放电电流I1可以对应于所述第一电源的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。在时刻t1与t2之间(在此期间由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流)，所述UAV能够以高级飞行模式操作。当所述UAV飞行时，所述UAV可能能够随时在所述常态飞行模式与所述高级飞行模式之间切换。

如图15所示，当UAV处于高级飞行模式时，在时刻t1到t2期间由所述负载汲取的电流超出第一预定阈值电流。当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流持续小于或等于一个预定时间段t(p)时，所述功率控制器可被配置成控制所述第一电源和所述第二电源的放电而不允许所述第三电源放电以便对所述负载提供电力。预定时间段t(p)可以对应于所述第二电源能够放出第一提升电流I(b₁)而所述第二电源不经受过度消耗或由于过度放电而损坏的最大时间段。预定时间段t(p)可以是基于所述第二电源的功率密度(放电率性能)来确定的。在一些实施方式中，所述预定时间段t(p)可以是至少1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、20秒、30秒、、或超过30秒。

从预定时间段t(p)结束时开始，当由所述负载汲取的电力大于所述第一预定阈值电流时，所述功率控制器可以被进一步配置成关断所述第二电源并且控制所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。从所述时间段结束时开始，所述第三电源可以替代所述第二电源来提供所述电流提升。

当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流持续小于或等于预定时间段t(p)时，所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第二电源的放电，使得所述第一电源放出电流I1并且所述第二电源放出第一提升电流I(b₁)，以便对所述负载提供电力。第一提升电流I(b₁)可以通过电流I(h)与电流I1之间的差[即I(b₁)＝I(h)–I1]给出。在此期间，所述第一电源可以提供高达I1极限的任何电流，并且所述第二电源可以提供超出I1极限的任何电流。所述第一电源与所述第二电源之间分享所述电流负载可以保护所述第一电源免遭由过度电流放电引起的损坏。所述第二电源可以具有这样的功率密度：所述第二电源能够放出第一提升电流I(b₁)以补充由所述第一电源放出的电流I1。在一些实施方式中，所述第二电源的功率密度可以高于所述第一电源的功率密度。在一些实施方式中，所述第一电源的能量密度可以高于所述第二电源的能量密度。

参见图12，放电开关K3被安置在所述第二电源与所述负载之间。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t1接通放电开关K3(除此之外，放电开关K1已经接通)。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成接通放电开关K3，以允许将第一提升电流I(b₁)从所述第二电源放电到所述负载。第一提升电流I(b₁)用于在所述高级飞行模式期间补充从所述第一电源放电到所述负载的电流I1，直到预定时间段t(p)结束。

当由所述负载汲取的电流大于所述第一预定阈值电流持续长于预定时间段t(p)时，从预定时间段t(p)结束时开始，所述功率控制器可以控制所述第一电源和所述第三电源的放电而不允许所述第二电源放电。确切地讲，在预定时间段t(p)结束时，所述功率控制器可以终止所述第二电源的放电，并且然后控制所述第一电源和所述第三电源的放电，使得所述第一电源放出电流I1并且所述第三电源放出第二提升电流I(b₂)以便对所述负载提供电力。第二提升电流I(b₂)可以通过电流I(h)与电流I1之间的差[即I(b₂)＝I(h)–I1]给出。在此期间，所述第一电源可以提供高达I1极限的任何电流，并且所述第三电源可以提供超出I1极限的任何电流。所述第一电源和所述第三电源之间分享所述电流负载可以保护所述第一电源和第二电源免遭由过度电流放电引起的损坏。所述第三电源可以具有这样的功率密度：所述第三电源能够放出第二提升电流I(b₂)以补充由所述第一电源放出的电流I1。在一些实施方式中，所述第三电源的功率密度可以高于所述第二电源的功率密度，并且所述第二电源的功率密度可以高于所述第一电源的功率密度。在一些实施方式中，所述第一电源的能量密度可以高于所述第二电源的能量密度，并且所述第二电源的能量密度可以高于所述第三电源的能量密度。

参见图12，放电开关K5被安置在所述第三电源与所述负载之间。所述功率控制器可以被配置成：从预定时间段t(p)结束时开始，关断放电开关K3并且接通放电开关K5(除此之外，放电开关K1已经被接通)。确切地讲，所述功率控制器可以被配置成接通放电开关K5，以允许将第二提升电流I(b₂)从所述第三电源放电到所述负载。第二提升电流I(b₂)用于在所述高级飞行模式期间补充从所述第一电源放电到所述负载的电流I1。当所述UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式时，所述功率控制器可以被配置成在时刻t2关断放电开关K5。关断放电开关K5终止了将第二提升电流I(b₂)从所述第三电源放电到所述负载。在所述常态飞行模式期间从时刻t2到t3继续接通放电开关K1，使得可以将电流I0从所述第一电源放电到所述负载。

在一些实施方式中，所述功率控制器可以被配置成基于预定阈值功率而不是预定阈值电流来控制所述第二电源和第三电源的放电。例如，所述功率控制器可以被配置成：当由所述负载汲取的功率大于一个预定阈值功率持续一个时间段时，控制所述第二电源的放电而不允许所述第二电源放电，以便对所述负载提供电力。所述功率控制器可以被进一步配置成：从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，控制所述第三电源的放电，以便对所述负载提供电力。所述时间段可以小于或等于一个预定时间段t(p)。所述预定时间段可以是基于所述第二电源的功率密度来确定的。所述第三电源可被配置成：从所述时间段结束时开始，补充所述第二电源以便对所述负载提供电力。当持续所述时间段由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，所述功率控制器可以被配置成：控制所述第二电源放出第一提升电流持续所述时间段以便对所述负载提供电力。从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的功率大于所述预定阈值功率时，所述功率控制器可以被配置成：从所述时间段结束时开始，控制所述第二电源放出所述第一提升电流并且控制所述第三电源放出第二提升电流以便对所述负载提供电力。所述第二提升电流可以被配置成补充所述第一提升电流以便对所述负载提供电力。在一些情形下，所述功率控制器可被配置成：当所述第二电源被消耗时，控制所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。在一些情况下，所述第三电源的功率密度可以高于所述第二电源的功率密度，并且所述第二电源的能量容量密度可以高于所述第三电源的能量容量密度。在一些实施方式中，所述混合电力系统可以进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测由所述负载汲取的电流是否和/或何时超出所述预定阈值功率。这些传感器可以被进一步配置成检测所述第二电源、第三电源以及所述负载之间的一个或多个放电电流。

接下来，将对图9和图10的混合电力系统的各种实施方式进行如下描述。

在一些实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是超级电容器，并且所述第三电源可以是太阳能电池。所述燃料电池、超级电容器以及太阳能电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池、超级电容器池以及太阳能电池的放电。所述功率控制器也可以被配置成控制由所述燃料电池和/或太阳能电池对所述超级电容器的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)以及恒定功率(W1)放电。在一些情形下，电压V1和电流I1可以对应于所述燃料电池的输出，从而提供了所述燃料电池的一个预定能量密度。所述超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述超级电容器的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。所述太阳能电池的电压可以是V3。当V3≥V2时，所述太阳能电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V3<V2时，所述太阳能电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。

当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个超级电容器放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述超级电容器提供额外的电流提升I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。所述超级电容器具有高功率密度，并且因此可以在高级飞行模式期间用来提供瞬时高电流以完成机动动作。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K2和/或K4)，使得所述燃料电池和/或太阳能电池对所述超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述超级电容器充电开关。在一些情况下，在常态飞行模式和/或高级飞行模式期间可以使用由所述太阳能电池产生的电能来对UAV提供电力。

在一些实施方式中，以上示例中的超级电容器可以由锂离子电池代替。例如，所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是锂离子电池，并且所述第三电源可以是太阳能电池。所述燃料电池、锂离子电池以及太阳能电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池、锂离子电池以及太阳能电池的放电。所述功率控制器还可以被配置成控制由所述燃料电池和/或太阳能电池对所述锂离子电池的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)以及恒定功率(W1)放电。所述锂离子电池可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述锂离子电池的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。所述太阳能电池的电压可以是V3。当V3≥V2时，所述太阳能电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V3<V2时，所述太阳能电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。

当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供额外的电流提升I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述锂离子电池放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K2和/或K4)，使得所述燃料电池和/或太阳能电池对所述锂离子电池进行充电。所述功率控制器可以在所述锂离子电池被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述锂离子电池充电开关。在一些情况下，在常态飞行模式和/或高级飞行模式期间可以使用由所述太阳能电池产生的电能来对UAV提供电力。

在另外一些实施方式中，所述第一电源可以是锂离子电池，所述第二电源可以是超级电容器，并且所述第三电源可以是太阳能电池。所述锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池的放电。所述功率控制器还可以被配置成控制由所述锂离子电池和/或太阳能电池对所述超级电容器的充电。在操作中，所述锂离子电池能够以电压(V1)和高达电流(I1)放电。所述锂离子电池和超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述超级电容器的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述锂离子电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述锂离子电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。所述太阳能电池的电压可以是V3。当V3≥V2时，所述太阳能电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V3<V2时，所述太阳能电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。

当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。在所述常态飞行模式期间，可以使用所述锂离子电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述锂离子电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。所述功率控制器于是可以接通一个超级电容器放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述超级电容器提供额外的提升电流I(b)以便对所述UAV提供电力，其中I(b)＝I(h)–I1。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K2和/或K4)，使得所述锂离子电池和/或太阳能电池对所述超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述超级电容器充电开关。在一些情况下，在常态飞行模式和/或高级飞行模式期间可以使用由所述太阳能电池产生的电能来对UAV提供电力。在一些情形下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K4')，使得仅所述太阳能电池对所述锂离子电池进行充电。

接下来，将对图11和图12的混合电力系统的一个实施方式进行如下描述。所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是锂离子电池，并且所述第三电源可以是超级电容器。所述燃料电池、超级电容器以及太阳能电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池、锂离子电池以及超级电容器的放电。所述功率控制器也可以被配置成控制由所述燃料电池对所述锂离子电池和/或超级电容器的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)以及恒定功率(W1)放电。所述锂离子电池和/或超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述锂离子电池以高达电流I2放电。电流I2可以对应于所述锂离子电池的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。所述锂离子电池的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。所述超级电容器的电压可以是V3。当V2≥V3时，所述锂离子电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V2<V3时，所述锂离子电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。

当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。当I1＜I(h)≤I2时，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供第一电流提升I(b₁)以便对所述UAV提供电力。当I(h)>I2时，所述功率控制器可以接通所述超级电容器放电开关(例如，放电开关K5)，使得所述超级电容器提供第二电流提升I(b₂)以便对所述UAV提供电力。在一些情况下，当I1＜I(h)≤I2持续小于或等于一个预定时间段t(p)时，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供第一电流提升I(b₁)以便对所述UAV提供电力。当I(h)>I2持续大于或等于预定时间段t(p)时，所述功率控制器可以接通所述超级电容器放电开关(例如，放电开关K5)，使得所述超级电容器提供第二电流提升I(b₂)以便对所述UAV提供电力。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述锂离子电池和/或超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K2)，使得所述燃料电池对所述锂离子电池进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K4)，使得所述锂离子电池对所述超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池充电开关和超级电容器充电开关两者(例如，充电开关K2和K4)，使得所述燃料电池对所述锂离子电池和超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K4’)，使得所述燃料电池对所述超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述锂离子电池和/或超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述锂离子电池和/或超级电容器充电开关。

图16图示了根据一些实施方式的混合电力系统。图16的混合电力系统除了其进一步包括第四电源之外可以是与图11的混合电力系统相类似的。所述第四电源可以被定位在所述UAV的壳体内。在一些实施方式中，所述第四电源可以被定位在所述UAV的壳体的外部部分上。所述第四电源可以至少与所述功率控制器和所述负载电连通。所述第四电源还可以与所述第一电源、第二电源和/或第三电源电连通。

所述第四电源可以被配置成提供额外的提升电流以补充来自所述第一/第二/第三电源的放电电流。在一些实施方式中，所述第四电源可以被配置成：当所述第二/第三电源处于部分消耗的荷电状态或完全消耗的荷电状态时，对所述第二/第三电源进行充电。在一些实施方式中，所述第四电源可以用作所述第一/第二/第三电源的备份能量源。

所述第四电源可以选自于包括以下各项的能量源组：可再充电电池(例如，锂离子电池)、超级电容器、燃料电池、和太阳能发电系统。所述第一电源、第二电源、第三电源以及第四电源可以包括不同类型的能量源。例如，在一些实施方式中，所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是锂离子电池，所述第三电源可以是超级电容器，并且所述第四电源可以是太阳能电池。在其他实施方式中，所述第一电源可以是太阳能电池，所述第二电源可以是锂离子电池，所述第三电源可以是超级电容器，并且所述第四电源可以是燃料电池。在一些替代性实施方式中，所述第一电源、第二电源以及第三电源可以包括相同类型的能量源。

所述功率控制器可以被配置成控制所述第一/第二/第三/第四电源的放电以便对所述负载提供电力。所述功率控制器可以被进一步配置成控制由所述第一/第四电源中的至少一者对所述第二/第三电源的充电。

图17图示了图16的混合电力系统根据一些实施方式的示意性电路图。图17的电路图除了其进一步包括第四电源、放电开关K7以及充电开关K6之外可以是与图10的电路图相类似的。可以使用放电开关K7来控制所述第四电源的放电以便对所述负载提供电力。可以使用充电开关K6来控制由所述第四电源对所述第三电源的充电。放电开关K7和充电开关K6可以包括电子开关，例如功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。通过接通这些充电开关K2、K4和K6的不同组合，可以发生不同电源之间的充电。

图18图示了图16的混合电力系统根据其他一些实施方式的示意性电路图。图18的电路图除了其进一步包括充电开关K6'之外可以是与图10和图17的电路图相类似的。可以使用充电开关K6'来控制由所述第四电源对所述第二电源的充电。充电开关K6'可以包括电子开关，例如功率MOSFET、固态继电器、功率晶体管和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。通过接通这些充电开关K2、K4、K6、K4'和K6'的不同组合，可以发生不同电源之间的充电。

接下来，将对图16的混合电力系统的一个实施方式进行如下描述。所述第一电源可以是燃料电池，所述第二电源可以是锂离子电池，所述第三电源可以是超级电容器，并且所述第四电源可以是太阳能电池。所述燃料电池、锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池与所述功率控制器电连通，并且被配置成对所述负载(例如，UAV的推进单元)提供电力。所述功率控制器可以被配置成控制所述燃料电池、锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池的放电。所述功率控制器还可以被配置成控制由所述燃料电池和/或太阳能电池对所述锂离子电池和/或超级电容器的充电。在操作中，所述燃料电池能够实质上以恒定电压(V1)、恒定电流(I1)以及恒定功率(W1)放电。所述锂离子电池和/或超级电容器可以在UAV开始操作之前被满充电或部分地充电。所述锂离子电池可以高达电流I2放电。电流I2可以对应于所述锂离子电池的最大连续放电电流或最大30秒放电脉冲电流。所述锂离子电池的电压可以是V2。当V1≥V2时，所述燃料电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V1<V2时，所述燃料电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。所述超级电容器的电压可以是V3。当V2≥V3时，所述锂离子电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V2<V3时，所述锂离子电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。所述太阳能电池的电压可以是V4。当V4≥V2时，所述太阳能电池可以对所述锂离子电池进行充电而不要求功率提升。当V4<V2时，所述太阳能电池可以通过功率提升对所述锂离子电池进行充电。当V4≥V3时，所述太阳能电池可以对所述超级电容器进行充电而不要求功率提升。当V4<V3时，所述太阳能电池可以通过功率提升对所述超级电容器进行充电。

当所述UAV处于常态飞行模式时，由所述负载汲取的电流是I0，其中I0≤I1。在所述常态飞行模式期间，可以使用所述燃料电池来对UAV提供电力。由于I0≤I1，单独所述燃料电池的电力足以对UAV提供电力。当所述UAV从所述常态飞行模式切换到高级飞行模式时，所述负载可以汲取电流I(h)，其中I(h)>I1。当I1＜I(h)≤I2时，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供第一电流提升I(b₁)以便对所述UAV提供电力。当I(h)>I2时，所述功率控制器可以接通所述超级电容器放电开关(例如，放电开关K5)，使得所述超级电容器提供第二电流提升I(b₂)以便对所述UAV提供电力。在一些情况下，当I1＜I(h)≤I2持续小于或等于一个预定时间段t(p)时，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池放电开关(例如，放电开关K3)，使得所述锂离子电池提供第一电流提升I(b₁)以便对所述UAV提供电力。当I(h)>I2持续大于或等于预定时间段t(p)时，所述功率控制器可以接通所述超级电容器放电开关(例如，放电开关K5)，使得所述超级电容器提供第二电流提升I(b₂)以便对所述UAV提供电力。

当完成机动动作时，UAV从所述高级飞行模式切换回到常态飞行模式，并且所述功率控制器关断所述锂离子电池和/或超级电容器放电开关。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K2)，使得所述燃料电池对所述锂离子电池进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K4)，使得所述锂离子电池对所述超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池充电开关和超级电容器充电开关(例如，充电开关K2和K4)，使得所述燃料电池对所述锂离子电池和超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K6)，使得所述太阳能电池对所述超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个超级电容器充电开关(例如，充电开关K4’)，使得所述燃料电池对所述超级电容器进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通一个锂离子电池充电开关(例如，充电开关K6')，使得所述太阳能电池对所述锂离子电池进行充电。在一些情况下，所述功率控制器可以接通所述锂离子电池充电开关和超级电容器充电开关(例如，充电开关K2、K4和K6)，使得所述燃料电池和太阳能电池对所述锂离子电池和超级电容器进行充电。所述功率控制器可以在所述锂离子电池和/或超级电容器被满充电或达到一个预定荷电状态时关断所述锂离子电池和/或超级电容器充电开关。

根据在此描述的这些实施方式，一种示例性混合电力系统可以包括多个电源。这些电源可以包括诸如可再充电电池(例如，锂离子电池)、超级电容器、燃料电池、太阳能电池的能量源，和/或其他类型的能量源。通过利用不同类型的能量源的快速负载响应、高功率密度以及高放电电流能力的特点，可以改善UAV的机动性并且可以增加其飞行持续时间。除此之外，可以通过共享/调制不同电源之间的电流负载来改善各种电源的可靠性和使用寿命。

本文所描述的系统、装置及方法可以应用于各种各样的可移动物体。如前面所提及的，在此对于飞行器的任何描述可以适用于任何可移动物体。本发明的可移动物体还可以被配置成在如下任何合适的环境中移动，诸如在空气中(例如，固定翼飞行器、旋翼飞行器或者既不具有固定翼也不具有旋翼的飞行器)、在水中(例如，船舶或潜艇)、在地面上(例如，机动车，诸如轿车、卡车、公交车、厢式货车、摩托车；可移动结构或框架，诸如棒状物、钓鱼竿；或者火车)、在地下(例如，地铁)、在太空(例如，航天飞机、卫星或探测器)，或者这些环境的任何组合。所述可移动物体可以是载运工具，诸如本文其他地方描述的远程控制的载运工具。在一些实施方式中，所述可移动物体可以被安装在活体上，例如人或动物。

所述可移动物体可能能够在所述环境内关于六个自由度(例如，三个平移自由度和三个旋转自由度)自由移动。可替代地，可移动物体的移动可关于一个或多个自由度受到限制，如受到预定路线、轨道或朝向的限制。可以通过任何合适的致动机构(如引擎或电机)来致动所述移动。可移动物体的致动机构可由任何合适的能源提供动力，如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或它们的任何合适的组合。所述可移动物体可以经由推进系统自推进，例如如下进一步描述的。所述推进系统可以可选地依靠能源运行，如电能、磁能、太阳能、风能、重力能、化学能、核能或上述能源的任何合适的组合。可替代地，可移动物体可以由生物来携带。

在一些情形下，所述可移动物体可以是载运工具。合适的载运工具可以包括水上载运工具、飞行器、太空载运工具、或地面载运工具。例如，飞行器可以是固定翼飞行器(例如，飞机、滑翔机)、旋转翼飞行器(例如，直升飞机、旋翼机)、具有固定翼和旋转翼二者的飞行器、或既无固定翼也无旋转翼的飞行器(例如，飞艇、热气球)。载运工具可以是自推进的，如穿过空气、在水面上或在水中、在太空中、或者在地上或地下进行自推进。自推进式载运工具可以利用推进系统，例如，包括一个或多个引擎、电机、轮子、轮轴、磁体、旋翼、螺旋桨、桨叶、喷嘴、或其任意合适的组合的推进系统。在一些情形下，所述推进系统可以用来使得可移动物体能够从表面起飞、在表面上着落、维持其当前位置和/或朝向(例如，悬停)、改变朝向和/或改变位置。

例如，所述推进系统可以包括一个或多个旋翼。旋翼可包括固定至中心轴的一个或多个桨叶(例如，一个、两个、三个、四个、或更多个桨叶)。这些桨叶可以围绕所述中心轴对称地或非对称地安置。这些桨叶可以通过中心轴的旋转而转动，所述中心轴的旋转可以通过合适的电机或引擎驱动。这些桨叶可以被配置为按顺时针旋转方式和/或按逆时针旋转方式进行旋转。所述旋翼可以为水平旋翼(可称为具有水平旋转平面的旋翼)、竖直朝向的旋翼(可称为具有竖直旋转平面的旋翼)、或以水平和竖直位置之间的中间角度倾斜的旋翼。在一些实施方式中，水平朝向的旋翼可以旋转并且为所述可移动物体提供升力。竖直朝向的旋翼可以旋转并且为所述可移动物体提供推力。在水平与竖直位置之间的中间角度朝向的旋翼可以旋转并为所述可移动物体提供升力以及推力二者。一个或多个旋翼可用于提供扭矩来抵消另一个旋翼旋转所产生的扭矩。

所述可移动物体可以由用户远程控制或者由可移动物体之内或其上的乘员本地控制。在一些实施方式中，所述可移动物体为无人的可移动物体，例如UAV。无人可移动物体(如UAV)可以不具有机载于可移动物体上的乘员。可移动物体可以由人类或自主式控制系统(例如，计算机控制系统)或其任何合适的组合来控制。所述可移动物体可以是自主式或者半自主式机器人，如配置有人工智能的机器人。

所述可移动物体可以具有任何合适的大小和/或尺寸。在一些实施方式中，所述可移动物体可以具有一定大小和/或尺寸以在所述载运工具之内或之上具有人类乘员。可替代地，所述可移动物体可以具有比能够在所述载运工具之内或之上具有人类乘员的大小和/或尺寸更小的大小和/或尺寸。所述可移动物体可以具有适合于被人提升或搬运的大小和/或尺寸。可替代地，所述可移动物体可以大于适合于被人举起或搬运的大小和/或尺寸。在一些情形下，可移动物体可以具有小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、直径、对角线)。所述最大尺寸可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m或10m。例如，可移动物体的相对旋翼的轴之间的距离可以小于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。可替代地，相对旋翼的轴之间的距离可以大于或等于约：2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、或10m。

在一些实施方式中，可移动物体可以具有小于100cm×100cm×100cm、小于50cm×50cm×30cm或小于5cm×5cm×3cm的体积。可移动物体的总体积可以小于或等于约：1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³、或10m³。相反，可移动物体的总体积可以大于或等于约：1cm³、2cm³、5cm³、10cm³、20cm³、30cm³、40cm³、50cm³、60cm³、70cm³、80cm³、90cm³、100cm³、150cm³、200cm³、300cm³、500cm³、750cm³、1000cm³、5000cm³、10,000cm³、100,000cm³、1m³、或10m³。

在一些实施方式中，可移动物体可以具有小于或等于大约32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²或5cm²的占地面积(其可以指由可移动物体所包围的横截面面积)。相反地，占地面积可以大于或等于大约32,000cm²、20,000cm²、10,000cm²、1,000cm²、500cm²、100cm²、50cm²、10cm²或5cm²。

在一些情形下，所述可移动物体可以不超过1000kg重。可移动物体的重量可以小于或等于约1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。相反，所述重量可以大于或等于约1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg或0.01kg。

在一些实施方式中，可移动物体可以相对于所述可移动物体搭载的载荷而言是小的。所述载荷可以包括有效载荷和/或载体，如下文更详细描述的。在一些实例中，可移动物体重量与载荷重量的比率可以大于、小于或等于约1:1。可选地，可移动物体重量与载荷重量的比率可以大于、小于或等于约1:1。当需要时，可移动物体重量与载荷重量的比率可以小于或等于1:2、1:3、1:4、1:5、1:10或甚至更小。相反地，可移动物体重量与载荷重量的比率可以大于或等于：2:1、3:1、4:1、5:1、10:1或甚至更大。

在一些实施方式中，所述可移动物体可以具有低能耗。例如，可移动物体可以使用小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。在一些情形下，可移动物体的载体可以具有低能耗。例如，所述载体可以使用小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。可选地，所述可移动物体的有效载荷可以具有低能耗，如小于约5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h或更小。

图19图示了根据实施方式的包括载体1902和有效载荷1904的可移动物体1900。虽然可移动物体1900被描绘为飞行器，但是这样的描述并不旨在进行限制，并且可以使用如本文先前所描述的任意合适类型的可移动物体。本领域技术人员将了解在飞行器系统的背景下在此所描述的任何实施方式可以应用于任何适合的可移动物体(例如，UAV)。

在一些实施方式中，可移动物体1900可以是UAV。UAV可以包括具有任何数目(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、或更多个)旋翼的推进系统。无人飞行器的这些旋翼或者其他推进系统可以使无人飞行器能够悬停/维持位置、改变朝向和/或改变位置。相对旋翼的轴之间的距离可以是任意适合的长度。例如，所述长度可以小于或等于2m、或小于等于5m。在一些实施方式中，所述长度可以在40cm至7m、70cm至2m、或者5cm至5m的范围内。本文中任何对UAV的描述都可以应用于可移动物体，例如不同类型的可移动物体，并且反之亦然。

在一些情形下，有效载荷1904可以不需要载体1902而提供在可移动物体1900上。可移动物体1900可包括推进机构1906、感测系统1908以及通信系统1910。这些推进机构1906可包括旋翼、螺旋桨、桨叶、引擎、电机、轮子、轮轴、磁体或喷嘴中的一个或多个，如在此前面所述的。所述可移动物体可以具有一个或多个、两个或更多个、三个或更多个、或四个或更多个推进机构。这些推进机构可以全都是同一类型的。可替代地，一个或多个推进机构可以是不同类型的推进机构。在一些实施方式中，这些推进机构1906能够使可移动物体1900能够从表面竖直起飞、或者竖直降落在表面上，而不需要可移动物体1900的任何水平移动(例如，不需要在跑道上滑行)。可选地，这些推进机构1906可以是可操作来准许可移动物体1900以指定的位置和/或朝向在空中悬停。

例如，可移动物体1900可以具有多个水平朝向的旋翼，这些旋翼可以为所述可移动物体提供升力和/或推力。所述多个水平朝向的旋翼可以被致动以提供竖直起飞、竖直着陆、以及悬停能力给可移动物体3000。在一些实施方式中，这些水平朝向的旋翼中的一个或多个旋翼可以用顺时针方向来转动，而水平旋翼中的一个或多个旋翼可以用逆时针方向来转动。例如，顺时针旋翼的数量可以等于逆时针旋翼的数量。这些水平朝向的旋翼各自的旋转速度可以独立地变化以便控制每个旋翼产生的升力和/或推力，并且由此调整可移动物体1900(例如，关于多达三个平移度以及多达三个旋转度而言)的空间布局、速度和/或加速度。

感测系统1908可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器可以感测可移动物体1900(例如，关于多达三个平移度以及多达三个旋转度而言)的空间布局、速度和/或加速度。所述一个或多个传感器可以包括全球定位系统(GPS)传感器、运动传感器、惯性传感器、接近度传感器或图像传感器。可以用感测系统1908所提供的感测数据来控制可移动物体1900的空间布局、速度和/或朝向(例如，使用如下文所描述的适合的处理单元和/或控制模块)。可替代地，可以用感测系统1908来提供与所述可移动物体的周围环境相关的数据，例如气象条件、与潜在障碍物的接近度、地理特征的位置、人造结构的位置等等。

通信系统1910能够经由无线信号1916与具有通信系统1914的终端1912通信。在一些实施方式中，所述终端可以包括如本文其他地方描述的图像分析器、运动感测模块和/或运动控制器。通信系统1910、1914可以包括适合于无线通信的任何数量的发射器、接收器和/或收发器。这种通信可以是单向通信，而使得仅能在一个方向上传输数据。例如，单向通信可以仅涉及可移动物体1900传输数据给终端1912，或反之亦然。所述数据可以从通信系统1910的一个或多个发射器传输到通信系统1912的一个或多个接收器，或反之亦然。可替代地，通信也可以是双向通信，使得数据可以在可移动物体1900与终端1912之间的两个方向上传输。所述双向通信可以涉及从通信系统1910的一个或多个发射器传输数据到通信系统1914的一个或多个接收器，并且反之亦然。

在一些实施方式中，终端1912可以将控制数据提供给可移动物体1900、载体1902和有效载荷1904中的一者或多者，并且从可移动物体1900、载体1902和有效载荷1904中的一者或多者接收信息(例如，所述可移动物体、载体或有效载荷的位置和/或运动信息；所述有效载荷所感测到的数据，例如有效载荷相机所捕捉的图像数据)。在一些实施方式中，可移动物体1900可以被配置为与除了终端1912之外或者代替终端1912的另一个远程装置通信。终端1912还可以被配置为与另一远程装置以及可移动物体1900通信。例如，可移动物体1900和/或终端1912可以与另一个可移动物体、或另一个可移动物体的载体或有效载荷通信。当希望时，所述远程装置可以是第二终端或其他计算装置(例如，计算机、膝上计算机、平板计算机、智能手机或其他移动装置)。所述远程装置可以被配置成将数据传输给可移动物体1900、接收来自可移动物体1900的数据、将数据传输给终端1912、和/或接收来自终端1912的数据。可选地，所述远程装置可以连接到互联网或其他电信网络，使得从可移动物体1900和/或终端1912接收到的数据可以上传到网站或服务器。

虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员而言显然这样的实施方式只是以举例方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明的情况下产生许多变体、改变和替代。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。希望所附权利要求限定本发明的范围，并且进而涵盖在这些权利要求及其等效项的范围内的方法和结构。

Claims (165)

1.一种混合电力系统，包括：

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

检测由所述负载汲取的电流是否超出预定阈值电流；

当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；

其中，所述混合电力系统被定位在无人飞行器上；

所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

2.如权利要求1所述的混合电力系统，其中所述负载包括所述无人飞行器的电机系统。

3.如权利要求2所述的混合电力系统，其中所述电机系统被用来推进所述无人飞行器。

4.如权利要求1所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以常态巡航模式操作。

5.如权利要求1所述的混合电力系统，其中当所述无人飞行器飞行时所述无人飞行器能够在所述常态巡航模式与所述高级飞行模式之间切换。

6.如权利要求1所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是超级电容器。

7.如权利要求1所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是锂离子电池。

8.如权利要求1所述的混合电力系统，其中所述第一电源是锂离子电池，并且所述第二电源是超级电容器。

9.如权利要求1所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以对所述负载提供电力，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

10.如权利要求9所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力，使得所述第一电源放出所述电流I1至所述负载，并且所述第二电源放出提升电流I(b)至所述负载。

11.如权利要求10所述的混合电力系统，其中所述提升电流I(b)对应于所述电流I(h)与所述电流I1之间的差。

12.如权利要求10所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成接通第二电源放电开关以允许将所述提升电流I(b)从所述第二电源放电至所述负载。

13.如权利要求12所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间。

14.如权利要求12所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源放电开关被关断时，终止将所述提升电流I(b)从所述第二电源放电至所述负载。

15.如权利要求10所述的混合电力系统，其中所述第二电源具有这样的功率密度：当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，所述第二电源能够放出所述提升电流I(b)以补充由所述第一电源放出的所述电流I1。

16.如权利要求10所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度。

17.如权利要求1所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测由所述负载汲取的所述电流是否超出所述预定阈值电流。

18.如权利要求17所述的混合电力系统，其中所述传感器被进一步配置成检测所述第一电源、所述第二电源以及所述负载之间的一个或多个放电电流。

19.如权利要求1所述的混合电力系统，进一步包括：第三电源，并且其中所述功率控制器被适配成与所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述负载进行通信。

20.如权利要求19所述的混合电力系统，其中，所述功率控制器被进一步配置成：当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流并且小于第一预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电而不允许所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力；并且当由所述负载汲取的所述电流大于所述第一预定阈值电流时，控制所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力。

21.如权利要求20所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是超级电容器。

22.如权利要求21所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步适配成与第四电源进行通信，并且其中所述第四电源是太阳能电池。

23.如权利要求20所述的混合电力系统，其中所述第一电源是太阳能电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是超级电容器。

24.如权利要求21所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步适配成与第四电源进行通信，并且其中所述第四电源是燃料电池。

25.如权利要求20所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以对所述负载提供电力，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中所述第一预定阈值电流对应于电流I2，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

26.如权利要求25所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当I(h)≤I2时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力，使得所述第一电源放出所述电流I1至所述负载，并且所述第二电源放出第一提升电流I(b1)至所述负载。

27.如权利要求26所述的混合电力系统，其中所述第一提升电流I(b1)对应于所述电流I(h)与所述电流I1之间的差。

28.如权利要求26所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成接通第二电源放电开关以允许将所述第一提升电流I(b1)从所述第二电源放电至所述负载。

29.如权利要求28所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间。

30.如权利要求26所述的混合电力系统，其中所述第二电源具有这样的功率密度：当I(h)≤I2时，所述第二电源能够放出所述第一提升电流I(b1)以补充由所述第一电源放出的所述电流I1。

31.如权利要求26所述的混合电力系统，其中所述第一预定阈值电流I2被设定成小于或等于所述预定阈值电流I1的值的大约两倍，以便维持所述第二电源的性能和电池寿命。

32.如权利要求26所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步配置成：当I(h)>I2时，控制所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源的放电以便对所述负载提供电力，使得所述第一电源放出所述电流I1至所述负载，所述第二电源放出所述第一提升电流I(b1)至所述负载，并且所述第三电源放出第二提升电流I(b2)至所述负载。

33.如权利要求32所述的混合电力系统，其中所述第二提升电流I(b2)是使用以下方程计算出的：I(b2)＝I(h)–I(b1)–I1。

34.如权利要求32所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成接通第三电源放电开关以允许将所述第二提升电流I(b2)从所述第三电源放电至所述负载。

35.如权利要求34所述的混合电力系统，其中所述第三电源放电开关被安置在所述第三电源与所述负载之间。

36.如权利要求32所述的混合电力系统，其中所述第三电源具有这样的功率密度：当I(h)>I2时，所述第三电源能够放出所述第二提升电流I(b2)至所述负载以补充由所述第一电源放出的所述电流I1和由所述第二电源放出的所述第一提升电流I(b1)。

37.如权利要求36所述的混合电力系统，其中所述第三电源的所述功率密度高于所述第二电源的所述功率密度。

38.如权利要求32所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度，并且其中所述第二电源的所述能量容量密度高于所述第三电源的能量容量密度。

39.如权利要求22或24所述的混合电力系统，其中所述第四电源被配置成向所述负载提供额外的提升电流。

40.如权利要求20所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测由所述负载汲取的所述电流是否超出所述预定阈值电流和/或所述第一预定阈值电流。

41.如权利要求40所述的混合电力系统，其中所述传感器被进一步配置成检测所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述负载之间的一个或多个放电电流。

42.如权利要求19所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是超级电容器，并且所述第三电源是太阳能电池。

43.如权利要求19所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是太阳能电池。

44.如权利要求19所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以便对所述负载提供电力。

45.如权利要求44所述的混合电力系统，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

46.如权利要求45所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力，使得所述第一电源放出所述电流I1至所述负载，并且所述第二电源放出提升电流I(b)至所述负载。

47.如权利要求46所述的混合电力系统，其中所述提升电流I(b)对应于所述电流I(h)与所述电流I1之间的差。

48.如权利要求46所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成接通第二电源放电开关以允许将所述提升电流I(b)从所述第二电源放电至所述负载。

49.如权利要求48所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间。

50.如权利要求48所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源放电开关被关断时，终止将所述提升电流I(b)从所述第二电源放电至所述负载。

51.如权利要求46所述的混合电力系统，其中所述第二电源具有这样的功率密度：当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，所述第二电源能够放出所述提升电流I(b)以补充由所述第一电源放出的所述电流I1。

52.如权利要求46所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度。

53.如权利要求46所述的混合电力系统，其中所述第三电源被配置成向所述负载提供额外的提升电流。

54.一种无人飞行器，包括：

负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

检测由所述负载汲取的电流是否超出预定阈值电流；

当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

55.一种用于控制电力输送的方法，所述方法包括：

检测由负载汲取的电流是否超出预定阈值电流；

当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，借助于一个或多个处理器来控制第一电源的放电而不允许第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，借助于所述一个或多个处理器来控制所述第一电源和所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；

所述用于控制电力输送的方法被用于无人飞行器上；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

56.一种混合电力系统，包括：

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

当由所述负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的所述功率大于所述预定阈值功率时，控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；

其中，所述混合电力系统被定位在无人飞行器上；

所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

57.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是超级电容器。

58.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是锂离子电池。

59.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述第一电源是锂离子电池，并且所述第二电源是超级电容器。

60.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述时间段小于或等于预定时间段，并且其中所述预定时间段是基于所述第二电源的功率密度来确定的。

61.如权利要求60所述的混合电力系统，其中所述第二电源被配置成从所述时间段结束时开始补充所述第一电源以便对所述负载提供电力。

62.如权利要求56所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述功率大于所述预定阈值功率持续所述时间段时，所述功率控制器被配置成：持续所述时间段控制所述第一电源放出电流以便对所述负载提供电力。

63.如权利要求56所述的混合电力系统，其中从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的所述功率大于所述预定阈值功率时，所述功率控制器被配置成：从所述时间段结束时开始控制所述第一电源放出第一电流并且控制所述第二电源放出第二电流以便对所述负载提供电力。

64.如权利要求63所述的混合电力系统，其中所述第二电流被配置成补充所述第一电流以便对所述负载提供电力。

65.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第一电源被消耗时，控制所述第二电源的放电以便对所述负载提供电力。

66.如权利要求56所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度。

67.如权利要求56所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测由所述负载汲取的电流是否和/或何时超出所述预定阈值功率。

68.如权利要求67所述的混合电力系统，其中所述传感器被进一步配置成检测所述第一电源、所述第二电源以及所述负载之间的一个或多个放电电流。

69.一种无人飞行器，包括：

负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

当由所述负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，控制所述第一电源的放电而不允许所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的所述功率大于所述预定阈值功率时，控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

70.一种用于控制电力输送的方法，所述方法包括：

当由负载汲取的功率大于预定阈值功率持续一个时间段时，借助于一个或多个处理器来控制第一电源的放电而不允许第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；并且

从所述时间段结束时开始，当由所述负载汲取的所述功率大于所述预定阈值功率时，借助于所述一个或多个处理器来控制所述第二电源的放电，以便对所述负载提供电力；

所述用于控制电力输送的方法被用于无人飞行器上；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度，并且所述第二电源由所述第一电源充电；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

71.一种混合电力系统，包括：

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

当由所述负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时控制所述第一电源和所述第二电源中至少一者的放电，以便对所述负载提供电力；

其中，所述混合电力系统被定位在无人飞行器上；

所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

72.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是超级电容器。

73.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，并且所述第二电源是锂离子电池。

74.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述第一电源是锂离子电池，并且所述第二电源是超级电容器。

75.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以便对所述负载提供电力。

76.如权利要求75所述的混合电力系统，其中当所述第二电源处于满充电状态时所述第二电源具有电压V2。

77.如权利要求76所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1高于或等于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

78.如权利要求76所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1低于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源通过功率提升对所述第二电源进行充电。

79.如权利要求78所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第一电源与所述第二电源之间的功率提升集成电路来提供的。

80.如权利要求76所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以常态巡航模式操作。

81.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

82.如权利要求81所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，所述功率控制器被配置成控制所述第一电源以充电电流I(c)对所述第二电源进行充电。

83.如权利要求82所述的混合电力系统，其中所述充电电流I(c)对应于所述电流I1与所述电流I0之间的差。

84.如权利要求82所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当对所述第二电源进行充电时，关断第二电源放电开关并且接通第二电源充电开关。

85.如权利要求84所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间，并且所述第二电源充电开关被安置在所述第一电源与所述第二电源之间。

86.如权利要求84所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源充电开关被接通时，将所述充电电流I(c)从所述第一电源引导至所述第二电源。

87.如权利要求84所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源被所述第一电源充满电时，关断所述第二电源充电开关。

88.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度。

89.如权利要求71所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测从所述第一电源到所述第二电源的充电电流。

90.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述系统进一步包括第三电源，并且其中所述功率控制器被适配成与所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述负载进行通信。

91.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步配置成：当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源和/或所述第三电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源和/或所述第三电源的充电。

92.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步配置成：当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第三电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第二电源对所述第三电源的充电。

93.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是超级电容器。

94.如权利要求93所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步适配成与第四电源进行通信，并且其中所述第四电源是太阳能电池。

95.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述第一电源是太阳能电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是超级电容器。

96.如权利要求95所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步适配成与第四电源进行通信，并且其中所述第四电源是燃料电池。

97.如权利要求94或96所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以便对所述负载提供电力。

98.如权利要求95所述的混合电力系统，其中当所述第二电源处于满充电状态时所述第二电源具有电压V2。

99.如权利要求96所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1高于或等于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

100.如权利要求98所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1低于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源通过功率提升对所述第二电源进行充电。

101.如权利要求100所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第一电源与所述第二电源之间的功率提升集成电路来提供的。

102.如权利要求98所述的混合电力系统，其中当所述第三电源处于满充电状态时所述第三电源具有电压V3。

103.如权利要求102所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1高于或等于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第一电源对所述第三电源进行充电而不要求功率提升。

104.如权利要求102所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1低于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第一电源通过功率提升对所述第三电源进行充电。

105.如权利要求104所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第一电源与所述第三电源之间的功率提升集成电路来提供的。

106.如权利要求102所述的混合电力系统，其中当所述第二电源的所述电压V2高于或等于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第二电源对所述第三电源进行充电而不要求功率提升。

107.如权利要求102所述的混合电力系统，其中当所述第二电源的所述电压V2低于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第二电源通过功率提升对所述第三电源进行充电。

108.如权利要求1107所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第二电源与所述第三电源之间的功率提升集成电路来提供的。

109.如权利要求102所述的混合电力系统，其中所述第四电源被配置成以电压V4和电流I4放电。

110.如权利要求109所述的混合电力系统，其中当所述第四电源的所述电压V4高于或等于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第四电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

111.如权利要求109所述的混合电力系统，其中当所述第四电源的所述电压V4低于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第四电源通过功率提升对所述第二电源进行充电。

112.如权利要求111所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第二电源与所述第四电源之间的功率提升集成电路来提供的。

113.如权利要求109所述的混合电力系统，其中当所述第四电源的所述电压V4高于或等于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第四电源对所述第三电源进行充电而不要求功率提升。

114.如权利要求109所述的混合电力系统，其中当所述第四电源的所述电压V4低于所述第三电源的所述电压V3时，所述功率控制器能够控制所述第四电源通过功率提升对所述第三电源进行充电。

115.如权利要求114所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第三电源与所述第四电源之间的功率提升集成电路来提供的。

116.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

117.如权利要求116所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源和/或所述第三电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，所述功率控制器被配置成控制所述第一电源以充电电流I(c)对所述第二电源和/或所述第三电源进行充电。

118.如权利要求117所述的混合电力系统，其中所述充电电流I(c)对应于所述电流I1与所述电流I0之间的差。

119.如权利要求117所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当对所述第二电源和/或所述第三电源进行充电时，关断第二电源放电开关和/或第三电源放电开关并且接通第二电源充电开关和/或第三电源充电开关。

120.如权利要求119所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间，并且所述第二电源充电开关被安置在所述第一电源与所述第二电源之间。

121.如权利要求119所述的混合电力系统，其中所述第三电源放电开关被安置在所述第三电源与所述负载之间，并且所述第三电源充电开关被安置在所述第一电源与所述第三电源之间。

122.如权利要求119所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源充电开关和/或所述第三电源充电开关被接通时，将所述充电电流I(c)从所述第一电源引导至所述第二电源和/或所述第三电源。

123.如权利要求119所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源和/或所述第三电源被所述第一电源充满电时，关断所述第二电源充电开关和/或所述第三电源充电开关。

124.如权利要求116所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第三电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，所述功率控制器被配置成控制所述第二电源以所述充电电流I(c)对所述第三电源进行充电。

125.如权利要求124所述的混合电力系统，其中所述充电电流I(c)对应于所述电流I1与所述电流I0之间的差。

126.如权利要求124所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当对所述第三电源进行充电时，关断第三电源放电开关并且接通第三电源充电开关。

127.如权利要求126所述的混合电力系统，其中所述第三电源放电开关被安置在所述第三电源与所述负载之间，并且所述第三电源充电开关被安置在所述第一电源与所述第三电源之间。

128.如权利要求126所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第三电源充电开关被接通时，将所述充电电流I(c)从所述第二电源引导至所述第三电源。

129.如权利要求126所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第三电源被所述第一电源充满电时，关断所述第三电源充电开关。

130.如权利要求116所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源和/或所述第三电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，所述功率控制器被进一步配置成控制所述第四电源以所述充电电流I(c)对所述第二电源和/或所述第三电源进行充电。

131.如权利要求130所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当对所述第二电源和/或所述第三电源进行充电时，关断第二电源放电开关和/或第三电源放电开关并且接通第二电源充电开关和/或第三电源充电开关。

132.如权利要求131所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间，并且所述第二电源充电开关被安置在所述第二电源与所述第一电源和/或所述第四电源中的每一个之间。

133.如权利要求131所述的混合电力系统，其中所述第三电源放电开关被安置在所述第三电源与所述负载之间，并且所述第三电源充电开关被安置在所述第三电源与所述第一电源和/或所述第四电源中的每一个之间。

134.如权利要求131所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源充电开关和/或所述第三电源充电开关被接通时，将所述充电电流I(c)从所述第四电源引导至所述第二电源和/或所述第三电源。

135.如权利要求139所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源和/或所述第三电源被所述第四电源充满电时，关断所述第二电源充电开关和/或所述第三电源充电开关。

136.如权利要求98所述的混合电力系统，其中所述第三电源的功率密度高于所述第二电源的功率密度。

137.如权利要求90所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度，并且其中所述第二电源的所述能量容量密度高于所述第三电源的能量容量密度。

138.如权利要求94或96所述的混合电力系统，其中所述第四电源被配置成向所述负载提供额外的提升电流。

139.如权利要求94或96所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置成检测所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述第四电源之间的一个或多个充电电流。

140.如权利要求71所述的混合电力系统，其中所述系统进一步包括第三电源。

141.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被适配成与所述第一电源、所述第二电源、所述第三电源以及所述负载进行通信。

142.如权利要求141所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被进一步配置成：当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源和/或所述第三电源对所述第二电源的充电。

143.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是超级电容器，并且所述第三电源是太阳能电池。

144.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述第一电源是燃料电池，所述第二电源是锂离子电池，并且所述第三电源是太阳能电池。

145.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述第一电源被配置成以电压V1和电流I1放电以便对所述负载提供电力。

146.如权利要求145所述的混合电力系统，其中当所述第二电源处于满充电状态时所述第二电源具有电压V2。

147.如权利要求146所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1高于或等于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

148.如权利要求146所述的混合电力系统，其中当所述第一电源的所述电压V1低于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第一电源通过功率提升对所述第二电源进行充电。

149.如权利要求148所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第一电源与所述第二电源之间的功率提升集成电路来提供的。

150.如权利要求146所述的混合电力系统，其中所述第三电源被配置成以电压V3和电流I3放电。

151.如权利要求148所述的混合电力系统，其中当所述第三电源的所述电压V3高于或等于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第三电源对所述第二电源进行充电而不要求功率提升。

152.如权利要求148所述的混合电力系统，其中当所述第三电源的所述电压V3低于所述第二电源的所述电压V2时，所述功率控制器能够控制所述第三电源通过功率提升对所述第二电源进行充电。

153.如权利要求152所述的混合电力系统，其中所述功率提升是通过被安置在所述第二电源与所述第三电源之间的功率提升集成电路来提供的。

154.如权利要求150所述的混合电力系统，其中所述预定阈值电流对应于所述第一电源的所述电流I1，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I0，并且其中当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时，由所述负载汲取的所述电流是I(h)。

155.如权利要求154所述的混合电力系统，其中当由所述负载汲取的所述电流小于所述预定阈值电流时并且当所述第二电源处于所述至少部分消耗的荷电状态时，所述功率控制器被配置成控制所述第一电源和/或所述第三电源以充电电流I(c)对所述第二电源进行充电。

156.如权利要求155所述的混合电力系统，其中所述充电电流I(c)对应于所述电流I1与所述电流I0之间的差。

157.如权利要求155所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当对所述第二电源进行充电时，关断第二电源放电开关并且接通第二电源充电开关。

158.如权利要求157所述的混合电力系统，其中所述第二电源放电开关被安置在所述第二电源与所述负载之间，并且所述第二电源充电开关被安置在所述第二电源与所述第一电源和所述第三电源中的每一个之间。

159.如权利要求157所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源充电开关被接通时，将所述充电电流I(c)从所述第一电源和/或所述第三电源引导至所述第二电源。

160.如权利要求157所述的混合电力系统，其中所述功率控制器被配置成：当所述第二电源被所述第一电源和/或所述第三电源充满电时，关断所述第二电源充电开关。

161.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述第一电源的能量容量密度高于所述第二电源的能量容量密度。

162.如权利要求140所述的混合电力系统，其中所述第三电源被配置成向所述负载提供额外的提升电流。

163.如权利要求140所述的混合电力系统，进一步包括：一个或多个电流传感器，用于检测所述第一电源、所述第二电源以及所述第三电源之间的一个或多个充电电流。

164.一种无人飞行器，包括：

负载，所述负载包括至少一个推进单元；以及

功率控制器，所述功率控制器被适配成与第一电源、第二电源以及所述负载进行通信，其中所述功率控制器被配置成：

当由所述负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当所述第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，控制由所述第一电源对所述第二电源的充电；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时控制所述第一电源和所述第二电源中的至少一者的放电，以便对所述负载提供电力；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

165.一种用于控制电力输送的方法，所述方法包括：

当由负载汲取的电流小于预定阈值电流时并且当第二电源处于至少部分消耗的荷电状态时，借助于一个或多个处理器来控制由第一电源对所述第二电源的充电；并且

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时借助于所述一个或多个处理器来控制所述第一电源和所述第二电源中的至少一者的放电，以便对所述负载提供电力；

所述用于控制电力输送的方法被用于无人飞行器上；

其中，所述第二电源的功率密度高于所述第一电源的功率密度；

当由所述负载汲取的所述电流大于所述预定阈值电流时所述无人飞行器以高级飞行模式操作，所述高级飞行模式包括加速、增加速率、方向改变、朝向改变或者所述无人飞行器的要求给所述负载提供额外电流的任何突然的机动动作。

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