CN113949146A - 动态供电系统 - Google Patents

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CN113949146A CN202110802376.4A CN202110802376A CN113949146A CN 113949146 A CN113949146 A CN 113949146A CN 202110802376 A CN202110802376 A CN 202110802376A CN 113949146 A CN113949146 A CN 113949146A
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Abstract

一种电源系统，包括一组供电单元，每个供电单元电串联布置并限定公共电源，每个供电单元具有电力模块和用于选择性地绕过相应电力模块的选择性旁路。供电系统可以满足电力需求。

Description

动态供电系统
技术领域
本发明涉及适于向电力总线供应动态电力的供电系统。
背景技术
电力分配系统管理从能源到消耗分布式电力的电负载的电力分配。在飞行器中，一个或多个涡轮发动机提供飞行器的推进，并且可以进一步提供机械能以产生电力，所述电力被供应给多个选择性地互连的电力总线。电力总线可以通过接触器被选择性地连接，并且最终为许多不同的附件(诸如环境控制系统(ECS)、机内娱乐系统、挡风玻璃除冰、厨房、燃料泵和液压泵等)供电，例如，用于除推进之外的飞行器上所需功能的设备。例如，现代飞行器利用电力，用于与航空电子设备、电动机和其他电气设备相关的电负载。
发明内容
在一方面，本公开涉及一种动态供电系统，该动态供电系统包括一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置并限定公共直流(DC)供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集来操作所述能量存储单元的至少第一子集，以可操作地供应能量，并且被配置为操作所述能量存储单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集。
在另一方面，本公开涉及一种用于飞行器电力分配系统的动态供电系统，包括至少一个发电机；直流(DC)电力总线，所述直流电力总线选择性地将所述至少一个发电机与至少一个电负载连接；一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置，并限定与所述DC电力总线选择性地连接的公共DC供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为确定补充电力需求的存在，并且响应于确定所述补充电力需求的存在，操作所述供电单元的至少第一子集，以通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集而可操作地向所述DC电力总线供应补充能量，以及操作所述供电单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集，使得在所述公共DC供电系统输出处供应的电力满足所述电力需求。
参考以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好地理解。并入本说明书并构成本说明书一部分的附图图示了本公开的各个方面，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。
附图说明
本说明书参考附图阐述了针对本领域普通技术人员的本说明书的完整且能够公开的内容，包括其最佳模式，其中：
图1是根据本文描述的各个方面的示例飞行器和包括动态供电系统的飞行器的电力分配系统的俯视示意图。
图2是根据本文描述的各个方面的包括供电单元的图1的动态供电系统的示意图。
图3是根据本文描述的各个方面的图2的供电单元的示意图。
图4是示出根据本文描述的各个方面的通过一组能量存储单元的电流输出的示例曲线图。
具体实施方式
本公开的方面在本文中在飞行器的上下文中描述，其使得能够从诸如涡轮发动机、喷气燃料、氢等的能量源或例如从电能存储单元或设备产生电力。然而，将理解的是，本公开不是如此限制的，并且具有对非飞行器应用中的电力分配系统或电能供应构造的一般适用性，包括其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用。例如，适用的移动环境可以包括飞行器、航天器、空间运载火箭、卫星、机车、汽车等。商业环境可以包括制造设施或发电和电力分配设施或基础设施。
虽然将描述“一组”各种元件，但是将理解“一组”可包括任意数量的相应元件，仅包括一个元件。术语“近端”或“近端地”的使用是指在朝向另一部件的方向上移动，或与另一参考点相比，部件相对更靠近另一部件。此外，如本文所使用的，虽然传感器可以被描述为“感测”或“测量”相应的值，但是感测或测量可以包括确定指示相应值或与相应值相关的值，而不是直接感测或测量该值本身。感测的或测量的值可进一步提供给附加部件。例如，可以将该值提供给控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值执行处理，以确定代表值或代表所述值的电特性。另外，虽然诸如“电压”、“电流”和“电力”的术语可以在这里使用，但是对于本领域技术人员来说，当描述电路或电路操作的方面时，这些术语可以是相互关联的。
所有方向参考(例如，径向、轴向、上、下、向上、向下、左、右、侧、前、后、顶、底、上方、下方、垂直、水平、顺时针、逆时针)仅用于识别目的以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于位置、定向或其使用的限制。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)将被广义地理解，并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接引用不一定推断两个元件直接连接并且以固定关系彼此连接。在非限制性示例中，连接或断开可被选择性地构造成提供、启用、禁用或类似的各个元件之间的电连接。可以通过开关、总线连接逻辑或被构造成启用或禁用总线下游的电负载的激励的任何其他连接器来启用或操作非限制性示例电力分配总线连接或断开。另外，如本文所使用的，“电连接”或“电联接”可包括有线或无线连接。示例性附图仅用于说明的目的，并且在附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
另外，如本文所使用的，“控制器”或“控制器模块”可以包括被构造或适于为可操作部件提供指令、控制、操作或任何形式的通信以实现其操作的部件。控制器模块可以包括任何已知的处理器、微控制器或逻辑设备，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、全权数字引擎控制(FADEC)、比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)、比例微分控制器(PD)、比例积分微分控制器(PID控制器)硬件加速逻辑控制器(例如用于编码、解码、转码等)、类似物或其组合。控制器模块的非限制性示例可以被构造或适于运行、操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法、功能、处理任务、计算、比较、感测或测量值等，以能够实现或实现本文描述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入、存储的数据值、感测或测量的值、真或假指示等。虽然描述了“程序代码”，但是可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括例程、程序、对象、组件、数据结构、算法等，其具有执行特定任务或实现特定抽象数据类型的技术效果。在另一非限制性示例中，控制器模块还可以包括可由处理器访问的数据存储组件，包括存储器，无论是瞬态存储器、易失性存储器或非瞬态存储器或非易失性存储器。
如本文所使用的，可控开关元件或“开关”是能够被控制以在第一操作模式和第二操作模式之间切换的电气或机电设备，其中开关是“闭合的”，其意图是将电流从开关输入传输到开关输出，第二操作模式是“断开的”，其意图是防止电流在开关输入和开关输出之间传输。在非限制性示例中，连接或断开(例如由可控开关元件启用或禁用的连接)可被选择性地构造为提供、启用、禁用或类似地提供相应元件之间的电连接。
本公开可以在具有开关的任何电路环境中实现。可以包括本公开的方面的电路环境的非限制性示例可以包括飞行器电力系统架构，其使得能够从电源(例如发电机或电力存储单元或设备)产生或供应电力，并且经由至少一个固态开关(例如固态电力控制器(SSPC)开关设备)将电力输送到一组电负载。SSPC的一个非限制性示例可以包括基于碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的高电力开关。可基于其固态材料构造、在较小和较轻的外形因素中处理高电压和大电力电平的能力、以及执行非常快速的电气操作的高速开关能力来选择SiC或GaN。可以包括附加的开关器件或附加的硅基电力开关。
示例性附图仅用于说明的目的，并且在附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。
如图1所示，飞行器10示出为具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。可选地，动力系统可以具有较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可以基本上相同，并且可以进一步包括至少一个电源，例如电机或发电机18。飞行器10被进一步示出为具有一组耗电部件或电负载20，例如致动器负载、飞行临界负载和非飞行临界负载。电负载20经由电力分配系统与至少一个发电机18电联接，电力分配系统例如包括电力传输线22、诸如DC电力总线或汇流条的电力总线和电力分配节点16。
飞行器10还可以包括补充电源，其示意性地示出为与传输线22或汇流条连接的动态供电系统24。动态供电系统24的非限制性示例可以包括电力转换部件，该电力转换部件适于将存储在动态供电系统24中或由动态供电系统24供应的电力转换为适合于用于分配的传输线的电力。虽然示意性地示出了单个动态供电系统24，但是可以包括本公开的非限制性方面，其中一组动态供电系统24包括但不限于电池组、一组电池单元等。在本公开的又一非限制性示例中，该组动态供电系统24可包括至少一个可再充电电池，即适于在多个循环中至少部分地电放电和再充电的电池。
应当理解，图1的公开内容的所示方面仅是电力分配系统的一个非限制性示例，并且除了所示出的方面和构造之外，本公开还包括许多其他可能的方面和构造。此外，图1中描绘的各种部件的数量和放置也是与本公开相关联的方面的非限制性示例。
在飞行器10中，操作左发动机系统12和右发动机系统14提供机械能，该机械能通常经由线轴被提取以提供发电机18的驱动力。发电机18继而产生电力，例如AC或DC电力，并将所产生的电力提供给传输线22，传输线22将电力提供给位于整个飞行器10中的电力分配节点16。在图示的示例中，传输线22可以包括DC传输线22，DC传输线22从发电机18接收DC电力(例如通过直接DC电力产生，或者通过发电机18产生的AC电力的转换)。电力分配节点16经由传输线22接收DC电力，并且可以根据需要提供切换、电力转换或分配管理功能，以向用于负载操作的电负载20提供期望的电力。在本公开的其他非限制性方面中，根据负载操作的要求或期望，可以经由存储在一个或多个动态供电系统24中的电力向传输线22供应附加电力、补充电力、冗余电力等。
示例性电力分配管理功能可以包括但不限于，根据例如可用电力分配供应、电负载20功能的关键性或飞行器操作模式(例如起飞、巡航或地面操作)，选择性地启用或禁用向特定电负载20输送电力。在包括但不限于发动机或发电机故障的紧急或不充分的发电时段期间，可以操作、启用或连接至少一组动态供电系统24，以向电负载20提供电力。可包括其他管理功能。
应当理解，虽然在图1的飞行器环境中示出了本公开的方面，但是本公开并不限于此，并且可以在各种环境中具有适用性。例如，虽然该描述针对飞行器中的电力系统架构，但本公开的方面可进一步适用于在其他非紧急操作(例如起飞、降落或巡航飞行操作)中提供电力、补充电力、紧急电力、基本电力等。
电力分配系统的期望电力可以基于期望或要求电力(例如“电力需求”)。在非限制性示例中，电力需求可以包括在控制器模块处接收的电力需求输入，控制器模块负责确保提供足够的供电以操作电负载20。在一个示例中，当电力需求超过稳定供电(例如发电机18)的容量时，动态供电系统24可操作以提供补充或附加电力以满足电力需求。在本公开的其他非限制性方面中，动态供电系统24可以向电力分配系统提供主供电，并且在必要时由附加电源补充。
电力需求的其他非限制性示例可以包括与电气系统的预期电力需求、电气系统的期望电力需求、电气系统的预测或估计的电力需求相关的数据或简档，与电气系统的子部件的电力需求相关的细节(例如，电动机、灯泡、与一旦操作时的较小电力需求相比，启动时的高电力需求)，部件或电气系统的关键性等。
此外，图1中描绘的各种部件的数量和放置也是与本公开相关联的方面的非限制性示例。例如，虽然已经示出了各种部件相对于飞行器10的构造的位置(例如，飞行器10的机翼上的电负载20等)，但是本公开的方面不受如此限制，并且基于它们的示意性描绘，部件不受如此限制。设想了额外的飞行器10构造。
现在参考图2，图2是具有图1的动态供电系统24的示例性电力分配系统的示意图。如图所示，动态供电系统24可包括一组供电单元32，该组供电单元32电串联布置，并限定公共DC供电系统输出30。动态供电系统24可以与具有处理器36和存储器38的控制器模块34通信连接。在一个非限制性示例中，控制器模块34可以是与动态供电系统24远离或分离的单元，或者可以与动态供电系统24集成。在另一个非限制性示例中，控制器模块34可以包括电力系统控制器模块34，该电力系统控制器模块34并入整个电力分配系统的控制模式，适于提供或以其他方式传递用于整个电力分配系统的指令，包括但不限于发电机18控制、电负载20控制或其组合。在这个意义上，控制器模块34可以从远离动态供电系统24的另一控制器模块34接收指令。控制器模块34还可以例如通过通信连接40与每个相应供电单元32通信连接，以独立地控制每个相应的供电单元32。
该组供电单元32中的每一个可以进一步包括相应的电力模块管理系统42、电力模块44、DC-DC电源转换器46和相应的能量存储电力输出48。在这个意义上，一组能量存储电力输出48被电串联布置以限定公共DC供电系统输出30。
现在转到图3，相应供电单元32中的每一个可以包括类似的组成。如图所示，电力模块44可以包括一组DC能量存储单元，或者由一组DC能量存储单元限定，该组DC能量存储单元被示出为电串联布置的一组电池60。虽然示出了一组电池60，但是该组能量存储单元可以包括任何可放电、可再充电或发电部件，包括但不限于电池组、可再充电电池组、一个或多个燃料电池、一组超级电容器、一组光伏电池等或其组合。总体而言，该组能量存储单元与电力模块管理系统42连接，该电力模块管理系统42可被构造为或适于可操作地控制相应供电单元32的操作。根据需要，电力模块管理系统42的控制可以包括但不限于电力模块44的放电或供电、供电单元32的切换操作、电力模块44的再充电操作或供电单元32的健康管理功能。
供电单元32还示出具有三个开关模块，第一开关模块64在电力模块44和能量存储单元电力输出48之间与第二开关模块66电串联，第三开关模块68位于能量存储单元电力输出48两端，并且在第一开关模块64和第二开关模块66之间。在一个非限制性示例中，第二开关模块66和第三开关模块68可以作为一个组来操作，以限定用于相应能量存储单元电力输出48的选择性旁路，即，当第二开关模块66和第三开关模块68都允许跨越开关66、68导通时，可以从动态供电系统24的一组供电单元32的串联布置来绕过供电单元32。如本文所使用的，“绕过”供电单元32意味着没有电力从该特定供电单元32供应至能量存储电力输出48或在公共DC供电系统输出30处累积。在绕过供电单元32的示例中，设想第一开关模块64以非导通模式操作。
在另一非限制性示例中，第一开关模块64和第二开关模块66可以进一步作为另一组操作，以使得能够从电力模块44到能量存储电力输出48的选择性电力传送。在这种意义上，电力从一组DC能量存储单元(诸如一组电池60)供应到或从该组DC能量存储单元放电到能量存储电力输出端48，并且在公共DC供电系统输出30处累积。在从电力模块44到能量存储电力输出48的选择性电力传送的这个示例中，可以设想第三开关模块68以非导通模式操作。类似于从电力模块44到能量存储电力输出48的选择性电力传送，在一组DC能量存储单元可再充电的情况下，第一开关模块64和第二开关模块66可允许导电模式，以在能量存储电力输出48处接收电力，并从所接收的电力对电力模块再充电。
可包括本公开的又一非限制性方面，其中第一开关模块64、第二开关模块66、第三开关模块68或其组合可被可操作地控制为作为DC-DC电源转换器46(例如升压转换器)操作，以将从电力模块44供应(或在再充电模式下传送至电力模块44)的电力的特性转换、修改、适配、改变或以其他方式改变为提供至能量存储电力输出48的电力的期望或预定特性。
可以包括本公开的其他方面。例如，如图所示，可以根据需要包括其它部件以提供期望的电力管理特性。在一个非限制性示例中，电感器62与能量存储电力输出48一起提供，用于纹波电流缓解。在一个非限制性示例中，每个相应供电单元32的可用电力输出可以是大约50伏DC。在该示例中，50伏DC可以限定从相应电力模块44供应的电力，或者在DC-DC电源转换器46的输出处供应的电力。在这种意义上，DC-DC电源转换器可以针对电气特性而被“额定”或选择，该电气特性使得能够在期望的电力分配实现中(例如在飞行器电力分配系统中)输出50伏DC电力。在本公开的另一个非限制性方面中，动态供电系统24可以包括大于1kV DC(例如1.2kV DC或2.4kV DC)的公共DC供电系统输出30处的最大期望电力输出。
该组开关模块64、66、68可以由电力模块管理系统42或控制器模块34中的一个(通过通信连接40，未示出)可控制地操作。控制器模块34可以共同地独立地操作该组供电单元32中的相应供电单元32的相应电力模块管理系统42、DC-DC电源转换器46、开关模块64、66、68的至少一个子集、或它们的组合中的至少一个，以可操作地从能量供应单元的至少第一子集(例如电力模块44的第一子集)供电，并操作该组供电单元32中的相应供电单元32的相应电力模块管理系统42、DC-DC电源转换器46、至少开关模块64、66、68的子集或其组合的至少第二子集，以可操作地绕过能量供应单元的第二子集。在本公开的一个非限制性方面中，供电单元32的相应第一子集和相应第二子集可随操作而变化，例如，以平衡该组供电单元32的放电或再充电。
因此，如本文所解释的，动态供电系统24可以可操作地从一组供电单元32供应电力，其中每个供电单元32包括其各自的相应DC-DC电源转换器46。在传统的飞行器电力分配系统中，较高电压的电力操作(例如大于或等于270伏DC)利用电池单元的集中化解决方案，或以串联、并联或串并联组合方式排列供应的电力，并向公共或单一电源转换器供电。当使用集中化电源转换器(例如DC-DC电源转换器)时，传统系统要求半导体或固态器件具有更高的电压额定值。更高的电压额定值通常与更大的尺寸要求、成本相关，并且由于宇宙射线效应而进一步需要更大的电力能力缓冲器，特别是在航空电子设备或飞行器使用中。
如所熟知的，对固态器件的宇宙射线效应是由来自与半导体器件相互作用的宇宙射线的高能中子引起的，产生不期望的或意想不到的故障、操作、导电或非导电状态等。由于海拔越高，大气保护越少，所以宇宙射线效应对在飞行器飞行中操作的半导体具有更大的干扰效应。所得到的传统系统倾向于使用“高额定”电源转换器，即额定电力特性(即设计的电力特性)比电力分配系统中预期的大得多的电源转换器，以“预留”高额定电力特性，从而减轻宇宙射线效应，在一些示例中，预留高达设计的电力特性或DC-DC电源转换器的电力额定值的50％，以说明或减轻宇宙射线效应(例如使用DC-DC电源转换器，其具有根据系统需要的两倍电力额定值)。
与传统系统相比，本公开的方面能够或允许在每个相应的供电单元32内分散DC-DC电源转换器46。这种模块化使得能够允许利用基于单个供电单元32而额定的较小额定DC-DC电源转换器46的技术效果，从而减少成本、复杂性、所需空间和高额定考虑，如本文所解释的。在这个意义上，至少部分地由于模块化减轻了中子相互作用的宇宙射线效应对每个DC-DC电源转换器的影响，因此，利用基于单独的供电单元32而额定并可操作地减少对于DC-DC电源转换器的预留电压的较小额定DC-DC电源转换器46成为可能。换句话说，所公开的构造减少宇宙射线效应的影响，该宇宙射线效应使得能够“正确确定尺寸”(例如，与集中化传统示例中的较高电压DC-DC电源转换器相比，减少了对于DC-DC电源转换器的预留电压)，使得能够对负载利用DC-DC电源转换器更好地匹配(例如，相对于设计的电力特性包括相应的较低或减少的预留电压)。
因此，可以包括本公开的方面，其中与在传统系统中将设计的电力特性增加50％的高额定电力特性相比，每个DC-DC电源转换器被设计成将预留电压减少到小于设计电力特性的50％。虽然本公开的方面描述了每个DC-DC电源转换器被设计成将预留电压减少到小于设计电力特性的50％，但是本公开的非限制性方面可以包括甚至进一步减少的小于设计电力特性的40％、小于设计电力特性的30％、小于设计电力特性的25％或小于设计电力特性的23％的预留电压，这可以显著减少相应DC-DC电源转换器的总电压额定值。
图4示出了可应用于本公开各方面的电力传送模式的示例曲线图100。如曲线图100所示，可以定时、交错或以其他方式改变对来自一组供电单元32的电力的供应的控制，以在每个相应的能量存储电力输出施加电流输出的分配，以便在公共DC供电系统输出30处提供更一致的DC输出。如图所示，来自第一供电单元32的第一电流输出110、来自第二供电单元32的第二电流输出120、来自第三供电单元32的第三电流输出130和来自第四供电单元32的第四电流输出140可以被相位改变或移相，使得电力(或电流)输出一致。虽然仅示出了四个输出，但是任意数量的相位改变或移相可以包括在任意数量的对应的供电单元32中。此外，虽然描述了“相位改变”和“相移”，但可以设想DC输出“相位”介于上非零电流值和下非零电流值之间；也就是说，它可以在DC输出之间变化，并且不意味着交流电输出跨越零电流阈值。
在尚未描述的程度上，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。某些特征未在所有方面中示出并不意味着被解释为特征未被包括或设想，而是为了描述的简洁而进行。因此，无论新的方面是否被明确描述，不同方面的各种特征都可以根据需要被混合和匹配以形成新的方面。此处描述的特征的组合或排列由本公开覆盖。
在上述方面中可以实现的一个优点是，上述方面对于每个单独的供电单元具有较低的供电特性(例如DC电压)，包括能够独立地操作每个其他供电单元的独立模块，或者集中化转换器能力。这为动态供电系统提供了固有的模块化，能够以更低的维护成本和更短的维护时间快速更换、维护和提高性能。此外，通过将转换器能力分散到每个相应的供电单元中，可以增加系统的总体冗余和可靠性，因为与转换器故障的单点相比，可以为系统隔离单个转换器的故障。此外，通过使用更小、更低的电压额定值转换器，可以减少由于宇宙射线效应而导致的高额定值部件的增加的成本。
本发明的其它方面由以下条款的主题提供：
一种动态供电系统，包括：一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置并限定公共直流(DC)供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集来操作所述能量存储单元的至少第一子集，以可操作地供应能量，并且被配置为操作所述能量存储单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集。
根据前述任一条款的动态供电系统，进一步包括电力需求输入，所述电力需求输入被配置为接收所述动态供电系统的电力需求。
根据前述任一条款的动态供电系统，所述控制器模块进一步被配置为操作所述能量存储单元的所述第一子集和所述能量存储单元的所述第二子集，使得在所述公共DC供电系统输出处供应的电力满足所述电力需求。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述一组能量存储单元中的每一个包括可放电能量源。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述可放电能量源包括电池、电池组、可再充电电池或可再充电电池组中的至少一个。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述电力需求是瞬态电力需求。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述控制器模块进一步被配置为通过脉冲宽度调制来操作所述DC-DC电源转换器的相应子集或所述能量存储单元的所述第一子集。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述控制器模块进一步被配置为使所述能量存储单元的所述第一子集的所述脉冲宽度调制交错，以可操作地减小在所述公共DC供电系统输出处的输出DC电压纹波。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述一组供电单元中的每一个被配置为在相应的能量存储单元电力输出处供应50伏DC。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个被额定为在相应的能量存储单元电力输出处供应50伏DC。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个是固态DC-DC电源转换器。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个是低压DC-DC电源转换器，所述低压DC-DC电源转换器被设计成将预留电压减少到小于设计电力特性的50％。
一种用于飞行器电力分配系统的动态供电系统，包括至少一个发电机；直流(DC)电力总线，所述直流电力总线选择性地将所述至少一个发电机与至少一个电负载连接；一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置，并限定与所述DC电力总线选择性地连接的公共DC供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为确定补充电力需求的存在，并且响应于确定所述补充电力需求的存在，操作所述供电单元的至少第一子集，以通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集而可操作地向所述DC电力总线供应补充能量，以及操作所述供电单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集，使得在所述公共DC供电系统输出处供应的电力满足所述电力需求。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述一组能量存储单元中的每一个包括可放电能量源，所述可放电能量源包括电池、电池组、可充电电池或可充电电池组中的至少一个。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述一组能量存储单元中的每一个包括至少一个可再充电电池，并且其中所述控制器模块进一步被配置成确定在所述DC电力总线处的补充电力的存在，并且响应于确定在所述DC电力总线处的所述补充电力的存在，操作所述一组能量存储单元中的至少一个，以可操作地从所述DC电力总线对所述至少一个可再充电电池进行再充电。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述一组供电单元中的每一个被配置为在相应的能量存储单元电力输出处提供50伏DC。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个被额定为在相应的能量存储单元电力输出处提供50伏DC。
根据前述任一条款的动态供电系统，所述DC-DC电源转换器中的每一个是固态DC-DC电源转换器。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个是低压DC-DC电源转换器，所述低压DC-DC电源转换器被设计成将预留电压减少到小于设计电力特性的50％。
根据前述任一条款的动态供电系统，其中所述补充电力需求是瞬态电力需求。
该书面描述使用示例来公开本公开的方面，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本公开的方面，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果它们具有与权利要求书的文字语言不存在差异的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的文字语言具有不显著差异的等效结构元件，则这样的其他示例旨在在权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种动态供电系统，其特征在于，包括：
一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置并限定公共直流(DC)供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：
电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；
DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和
选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及
控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集来操作所述能量存储单元的至少第一子集，以可操作地供应能量，并且被配置为操作所述能量存储单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集。
2.根据权利要求1所述的动态供电系统，其特征在于，进一步包括电力需求输入，所述电力需求输入被配置为接收所述动态供电系统的电力需求。
3.根据权利要求2所述的动态供电系统，其特征在于，其中，所述控制器模块进一步被配置为操作所述能量存储单元的所述第一子集和所述能量存储单元的所述第二子集，使得在所述公共DC供电系统输出处供应的电力满足所述电力需求。
4.根据权利要求3所述的动态供电系统，其特征在于，其中所述一组能量存储单元中的每一个包括可放电能量源。
5.根据权利要求4所述的动态供电系统，其特征在于，其中所述可放电能量源包括电池、电池组、可再充电电池或可再充电电池组中的至少一个。
6.根据权利要求2所述的动态供电系统，其特征在于，其中所述电力需求是瞬态电力需求。
7.根据权利要求1或2所述的动态供电系统，其中，其中，所述控制器模块进一步被配置为通过脉冲宽度调制来操作所述DC-DC电源转换器的相应子集或所述能量存储单元的所述第一子集。
8.根据权利要求7所述的动态供电系统，其特征在于，其中所述控制器模块进一步被配置为使所述能量存储单元的所述第一子集的所述脉冲宽度调制交错，以可操作地减小在所述公共DC供电系统输出处的输出DC电压纹波。
9.根据权利要求1或2所述的动态供电系统，其特征在于，其中所述DC-DC电源转换器中的每一个是低压DC-DC电源转换器，所述低压DC-DC电源转换器被设计成将预留电压减少到小于设计电力特性的50％。
10.一种用于飞行器电力分配系统的动态供电系统，其特征在于，包括：
至少一个发电机；
直流(DC)电力总线，所述直流电力总线选择性地将所述至少一个发电机与至少一个电负载连接；
一组供电单元，所述一组供电单元电串联布置，并限定与所述DC电力总线选择性地连接的公共DC供电系统输出，所述一组供电单元中的每一个包括：
电力模块，所述电力模块具有一组能量存储单元；
DC-DC电源转换器，所述DC-DC电源转换器与所述电力模块和能量存储单元电力输出连接；和
选择性旁路，所述选择性旁路被布置成跨所述能量存储单元电力输出可控地绕过所述电力模块；以及
控制器模块，所述控制器模块与每个相应的DC-DC电源转换器和所述选择性旁路通信地连接，并且被配置为确定补充电力需求的存在，并且响应于确定所述补充电力需求的存在，操作所述供电单元的至少第一子集，以通过操作所述DC-DC电源转换器的相应子集而可操作地向所述DC电力总线供应补充能量，以及操作所述供电单元的至少第二子集，以可操作地绕过所述选择性旁路的相应子集，使得在所述公共DC供电系统输出处供应的电力满足所述电力需求。
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