FR3013007A1 - DEVICE FOR OPTIMIZING CONFIGURATIONS OF A BATTERY SET OF AN AIRCRAFT, AIRCRAFT - Google Patents

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Abstract

Le dispositif (2) d'optimisation d'un ensemble (B1, B2) de batteries (b1, b2) embarquée dans un aéronef (1) à propulsion électrique, comprend un commutateur permettant le passage d'une première configuration (16) de l'ensemble (B1, B2) de batteries (b1, b2) pour le décollage à une seconde configuration (15) pour le vol de croisière.The device (2) for optimizing a set (B1, B2) of batteries (b1, b2) embedded in an aircraft (1) with electric propulsion, comprises a switch allowing the passage of a first configuration (16) of the set (B1, B2) of batteries (b1, b2) for takeoff to a second configuration (15) for the cruise flight.

Description

DISPOSITIF D'OPTIMISATION DE CONFIGURATIONS D'UN ENSEMBLE DE BATTERIES D'UN AERONEF, AERONEF.DEVICE FOR OPTIMIZING CONFIGURATIONS OF A BATTERY SET OF AN AIRCRAFT AND AIRCRAFT.

DOMAINE Le domaine de l'invention concerne les dispositifs gérant l'alimentation des aéronefs légers à motorisation électrique utilisant des ensembles de batteries.FIELD The field of the invention relates to the devices managing the power supply of light aircraft with electric motorization using sets of batteries.

ETAT DE L'ART Les aéronefs légers à motorisation électrique, par exemple de type « mini-UAV », comprennent généralement une motorisation électrique et une propulsion par hélice. Les UAV désignent dans la terminologie anglo-saxonne : « Unmanned Air Vehicle ». Les mini UAV sont des aéronefs généralement de poids inférieur à 10Kg. De tels aéronefs sont généralement conçus pour réaliser des missions de surveillance d'une zone géographique, la mission ayant une durée prédéfinie de l'ordre de quelques heures. La réserve d'énergie doit donc être optimisée pour permettre l'accomplissement de la mission et donc permettre à l'aéronef de revenir à un point d'atterrissage prévu. La réserve d'énergie peut être obtenue à partir d'un ensemble de batteries, noté également « pack de batteries », dont le nombre est prévu en quantité suffisante. La tenue de l'autonomie se fait en dimensionnant correctement le pack de batteries. Un problème se pose alors pour augmenter la durée des missions. Les missions de plus longues durées imposent une augmentation de la capacité des batteries ou de leur nombre. Cette contrainte impose généralement une augmentation du poids de l'aéronef et donc nécessite plus d'énergie et de puissance notamment par une augmentation accrue de sa consommation. Une situation insoluble se pose sauf à dimensionner les capacités de l'aéronef au détriment de son volume, sa discrétion ou encore à limiter la durée des missions à des missions de courtes durées. Par ailleurs, la propulsion de l'aéronef impose selon les phases des vols différents types de fonctionnements qui n'ont pas les mêmes profils 35 de consommation et de gestion de l'énergie.STATE OF THE ART Light aircraft with electric motorization, for example of the "mini-UAV" type, generally comprise an electric motor and a propulsion propeller. UAVs designate in the English terminology: "Unmanned Air Vehicle". Mini UAVs are aircraft generally weighing less than 10Kg. Such aircraft are generally designed to carry out surveillance missions of a geographical area, the mission having a predefined duration of the order of a few hours. The energy reserve must therefore be optimized to allow the accomplishment of the mission and thus allow the aircraft to return to a planned landing point. The energy reserve can be obtained from a set of batteries, also noted "battery pack", the number is provided in sufficient quantities. The autonomy is achieved by properly sizing the battery pack. A problem arises then to increase the duration of the missions. Missions of longer durations impose an increase in the capacity of the batteries or their number. This constraint generally imposes an increase in the weight of the aircraft and therefore requires more energy and power, in particular by increasing its consumption. An insoluble situation arises except to size the capabilities of the aircraft to the detriment of its volume, its discretion or to limit the duration of missions to missions of short duration. Moreover, the propulsion of the aircraft imposes different types of operations according to the flight phases, which do not have the same profiles of consumption and energy management.

Un premier fonctionnement correspond à la phase de fonctionnement du décollage. L'aéronef doit déployer une puissance maximale pour assurer le décollage et utiliser le maximum de ses ressources. A minima, les capacités des batteries doivent permettre le déploiement de la toute la puissance nécessaire au décollage. Un second fonctionnement est celui du vol de croisière qui est effectué selon un rendement optimal. Les puissances nécessaires maximales sont moindres qu'au décollage et le rendement peut être optimisé pour une consommation à minima.A first operation corresponds to the operating phase of the takeoff. The aircraft must deploy maximum power to ensure takeoff and use the maximum of its resources. At a minimum, the battery capacities must allow the deployment of all the power necessary for take-off. A second operation is that of the cruise flight which is performed in optimal performance. The maximum power requirements are lower than at takeoff and the efficiency can be optimized for minimum consumption.

Or il est très difficile pour un ensemble de propulsion d'être optimisé en termes de rendement pour les deux points de fonctionnement : au décollage et en vol de croisière. En général, le dimensionnement d'un pack de batteries est réalisé pour atteindre des puissances élevées au décollage, au moins pour assurer le décollage de l'aéronef. Du fait de ce dimensionnement, le vol de croisière qui représente plus de 90% du temps de la mission souffre d'un rendement non optimisé. L'autonomie de la mission est donc affectée et sa durée doit être écourtée.However, it is very difficult for a propulsion unit to be optimized in terms of efficiency for the two operating points: at takeoff and in cruising flight. In general, the dimensioning of a battery pack is carried out to achieve high powers at takeoff, at least to ensure the take-off of the aircraft. Because of this design, the cruise flight, which represents more than 90% of the mission's time, suffers from a non-optimized performance. The autonomy of the mission is therefore affected and its duration must be shortened.

Une solution pour pallier à ce problème est d'utiliser des hélices à pas variable pour optimiser le rendement de la propulsion à tous les régimes moteurs. Une autre solution consiste à changer le rapport de rotation entre l'hélice et le moteur notamment grâce à une boite de vitesse.One solution to overcome this problem is to use variable pitch propellers to optimize the performance of the propulsion at all engine speeds. Another solution is to change the rotational ratio between the propeller and the engine including through a gearbox.

Une autre solution consiste à utiliser un système d'aide au décollage tel qu'une catapulte de manière à réduire l'énergie nécessaire au décollage. Il peut s'agir également d'un apport d'élan permise grâce à un opérateur qui cours et lance l'aéronef en faisant bénéficier ce dernier de son élan.Another solution is to use a take-off aid system such as a catapult so as to reduce the energy required for take-off. It can also be a contribution of momentum allowed by an operator who runs and launches the aircraft by giving the latter its momentum.

Sur certains aéronefs légers, voire très légers, ces solutions sont parfois difficiles à mettre en oeuvre ou sont complexes à intégrer et entrainent un surpoids de l'appareil. Les aéronefs ultralégers ou les mini-drones actuels volent pendant plus de 99% du temps avec une configuration de rendement de propulsion 35 sous-optimale, notamment à cause d'un surdimensionnement des batteries pour cette phase de décollage. De ce fait, les packs de batteries sont plus lourds et plus volumineux, une partie de leur capacité s'envole en calories inutiles. En outre, cette configuration peut entrainer des surchauffes du moteur. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise à pallier à aux inconvénients précités.On some light aircraft, even very light, these solutions are sometimes difficult to implement or are complex to integrate and lead to overweight of the aircraft. Today's ultra-light aircraft or mini-drones fly more than 99% of the time with a suboptimal propulsion efficiency configuration, notably because of over-sizing of the batteries for this take-off phase. As a result, the battery packs are heavier and bulkier, some of their capacity flies in unnecessary calories. In addition, this configuration can cause overheating of the engine. SUMMARY OF THE INVENTION The invention aims to overcome the aforementioned drawbacks.

Un objet de l'invention concerne un dispositif d'optimisation d'un ensemble de batteries embarqué dans un aéronef à propulsion électrique, ledit dispositif comprend un dispositif de commutation permettant le passage d'au moins une première configuration de l'ensemble de batteries pour le décollage à au moins une seconde configuration pour le vol de croisière.An object of the invention relates to a device for optimizing a set of batteries embedded in an electrically propelled aircraft, said device comprises a switching device allowing the passage of at least a first configuration of the set of batteries for taking off at least one second configuration for the cruise flight.

Un avantage de l'invention est d'offrir un mode de fonctionnement optimisé pour le décollage et un mode de fonctionnement optimisé pour le vol de croisière. Cette optimisation duale de l'aéronef permet d'allonger les durées des missions d'un aéronef léger et son autonomie. En outre, la dissociation des régimes de décollage et de vol croisière permet de limiter la dépendance du régime de croisière au dimensionnement de l'alimentation prévue pour effectuer un décollage. Avantageusement, la première configuration permet de délivrer un courant maximal supérieur au courant maximal délivré par la seconde configuration de l'ensemble de batteries. Un avantage est de permettre une première configuration propice au décollage qui nécessite un débit de courant important pendant une courte période. Avantageusement, la première configuration permet d'atteindre un régime comprenant la délivrance d'une poussée supérieure à premier seuil de l'aéronef et que la seconde configuration permet d'atteindre un régime de rendement entre l'énergie électrique et l'énergie mécanique supérieur à second seuil.An advantage of the invention is to offer an optimized operating mode for take-off and an optimized operating mode for cruising flight. This dual optimization of the aircraft makes it possible to extend the duration of the missions of a light aircraft and its autonomy. In addition, the separation of the take-off and cruising flight regimes makes it possible to limit the dependence of the cruising speed on the size of the feed planned for taking off. Advantageously, the first configuration makes it possible to deliver a maximum current greater than the maximum current delivered by the second configuration of the set of batteries. One advantage is to allow a first configuration conducive to takeoff which requires a large current flow for a short period. Advantageously, the first configuration makes it possible to reach a regime comprising the delivery of a higher thrust at the first threshold of the aircraft and that the second configuration makes it possible to achieve a performance regime between the electrical energy and the higher mechanical energy. at second threshold.

Le dispositif d'optimisation de l'invention permet d'offrir au moins deux configurations qui répondent à des différentes exigences de fonctionnement.The optimization device of the invention allows to offer at least two configurations that meet different operating requirements.

Avantageusement, le premier seuil correspond à 90% de la poussée maximale de l'aéronef et le second seuil correspond à un coefficient de 0,65 par rapport à un rendement théorique maximal de 1. Avantageusement, l'ensemble de batteries comprend un premier sous-ensemble de batteries et un second sous-ensemble de batteries, la première configuration comprenant la mise en série des premier et second sous-ensembles de batteries et la seconde configuration comprenant la mise en parallèle des premier et second sous-ensembles de batteries. Cette première possibilité permet d'offrir des niveaux de courants 15 différents au variateur de courant du ou des moteurs. Avantageusement, l'ensemble de batteries comprend un premier sous-ensemble de batteries et un second sous-ensemble de batteries, la première configuration comprenant la mise en série du premier et du second sous-ensembles de batteries, le dispositif d'optimisation comprenant, en 20 outre, un commutateur permettant d'alterner l'alimentation en courant de l'aéronef entre le premier sous-ensemble de batteries et le second sous-ensemble de batteries. Cette seconde possibilité permet d'éviter un problème secondaire: la mise en parallèle de batteries avec la possibilité qu'un sous-ensemble de 25 batteries ne se charge ou ne se décharge dans le second sous-ensemble. Avantageusement, le commutateur est un composant du dispositif de commutation. Avantageusement, le commutateur ou le dispositif de commutation comprend des relais électromécaniques. 30 Lorsque deux sous-ensembles de batteries sont utilisés, deux relais électromécaniques permettent d'assurer la fonction de commutation et/ou la fonction d'alternateur (au sens d'alternance de la source électrique) entre les deux sous-ensembles dans la seconde configuration. Avantageusement, les premier et second sous-ensembles de 35 batteries sont identiques. Lorsque le dispositif d'optimisation comprend une pluralité de sous-ensembles de batteries, chaque sous-ensemble peut comprendre avantageusement le même nombre d'éléments unitaires et le même agencement. Avantageusement, le dispositif d'optimisation comprend une pluralité de sous-ensembles de batteries et un dispositif de commutation comprenant une matrice de points de commutation permettant de définir une pluralité de configurations dont au moins une configuration correspond à la mise en série de tous les sous-ensembles de batteries. Cette configuration est avantageusement utilisée pour la phase de décollage de l'aéronef.Advantageously, the first threshold corresponds to 90% of the maximum thrust of the aircraft and the second threshold corresponds to a coefficient of 0.65 relative to a maximum theoretical efficiency of 1. Advantageously, the set of batteries comprises a first sub-flight. a set of batteries and a second subset of batteries, the first configuration comprising putting in series the first and second battery subassemblies and the second configuration comprising paralleling the first and second battery subassemblies. This first possibility makes it possible to offer different levels of currents to the current controller of the motor or motors. Advantageously, the set of batteries comprises a first subset of batteries and a second subset of batteries, the first configuration comprising putting in series the first and second subsets of batteries, the optimization device comprising, in addition, a switch for alternating the power supply of the aircraft between the first subset of batteries and the second subset of batteries. This second possibility makes it possible to avoid a secondary problem: the paralleling of batteries with the possibility that a subset of 25 batteries will not charge or discharge in the second subset. Advantageously, the switch is a component of the switching device. Advantageously, the switch or the switching device comprises electromechanical relays. When two subsets of batteries are used, two electromechanical relays make it possible to provide the switching function and / or the alternator function (in the alternating direction of the electrical source) between the two subsets in the second configuration. Advantageously, the first and second subsets of batteries are identical. When the optimization device comprises a plurality of battery subassemblies, each subassembly may advantageously comprise the same number of unit elements and the same arrangement. Advantageously, the optimization device comprises a plurality of battery subassemblies and a switching device comprising a matrix of switching points making it possible to define a plurality of configurations of which at least one configuration corresponds to the serialization of all the subsets. battery packs. This configuration is advantageously used for the takeoff phase of the aircraft.

Ce mode de réalisation permet de définir différentes phases de vol optimisées selon le rendement moteur ou selon la poussée. Une configuration pourrait être adaptée par exemple selon la durée de vol ou d'autres paramètres. Lorsqu'une configuration ne correspond pas à la mise en série de tous les sous-ensembles de batteries, le dispositif de l'invention comprend des moyens tels qu'un commutateur par exemple sous forme de relais électromécanique et une matrice de commutation qui permet d'alterner la prise d'alimentation de chaque sous-ensemble. Selon un mode de réalisation les sous-ensembles peuvent être configurés pour être en parallèle. Avantageusement, le dispositif comprend un calculateur permettant de calculer la valeur d'un paramètre et de générer une consigne de commutation permettant l'engagement d'un basculement d'une configuration à une autre configuration en fonction de la valeur de ce 25 paramètre. Avantageusement, le paramètre peut être un paramètre prédéfini ou un paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef ou un paramètre avion. - le paramètre prédéfini peut être une durée prédéfinie ; 30 - le paramètre avion peut être compris dans la liste suivante : {une vitesse de l'aéronef ; un poids de l'aéronef ; une donnée de consommation électrique ; une donnée de régime moteur, une autonomie restante} ; - le paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef peut être 35 compris dans la liste suivante : {une donnée d'altitude ; une donnée de cap ; une donnée d'inclinaison ; de coordonnées d'un point de l'espace à atteindre}. Avantageusement, le calculateur bascule d'une configuration à 5 une autre en fonction d'une combinaison de valeurs atteintes d'au moins un paramètre prédéfini, d'au moins un paramètre avion, ou d'au moins un paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef. Avantageusement, l'ensemble de batteries comprend des 10 batteries de type Lithium Polymère, par exemple : Lithium Ion. En outre un autre objet de l'invention concerne un aéronef comprenant un dispositif d'optimisation et un ensemble de propulsion comprenant au moins un moteur et une hélice, le moteur comprenant un 15 variateur permettant de réguler la vitesse de l'hélice en fonction du courant délivré par le dispositif d'optimisation. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à 20 la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : ^ figure 1 : un aéronef ultra léger comprenant un dispositif d'optimisation de l'invention pour la gestion des configurations d'un ensemble de batteries B ; 25 ^ figure 2 : des courbes indiquant les points de fonctionnement de la vitesse de rotation de l'hélice et de la poussée de l'aéronef au décollage et en vol de croisière avec un premier arrangement de batteries; ^ figure 3 : des courbes indiquant les points de fonctionnement de la 30 vitesse de rotation de l'hélice et de la poussée de l'aéronef au décollage et en vol de croisière avec un second arrangement de batteries; ^ figure 4 : un dispositif d'optimisation de l'invention permettant une première configuration des batteries ; 35 ^ figure 5 : un dispositif d'optimisation de l'invention permettant une seconde configuration des batteries ; ^ figure 6: un dispositif d'optimisation de l'invention selon deux configurations correspondant au décollage et au vol de croisière avec un exemple d'arrangements de batteries prédéfinis. ^ figure 7A : un dispositif d'optimisation dans une première sous s configuration comprenant un commutateur permettant d'alterner entre deux sous-configurations de batteries dans la seconde configuration ; ^ figure 7B : un dispositif d'optimisation dans une seconde sous configuration comprenant un commutateur permettant d'alterner 10 entre deux sous-configurations de batteries dans la seconde configuration ; ^ figure 7C : un dispositif d'optimisation de l'invention comprenant un commutateur permettant d'alterner entre les deux sous-ensembles de batteries dans la première configuration. 15 DESCRIPTION La figure 1 représente un aéronef ultra léger 1 tel qu'un drone équipé d'une hélice 11, d'un moteur électrique M, d'un fuselage 10 et d'un pack batterie B. Une caméra C embarquée dans l'aéronef est représentée à 20 titre d'illustration. La figure 2 représente un premier graphique 15, dite « courbe moteur », illustrant le nombre de tour minutes de l'hélice par une courbe 22 associée : - d'une part à la puissance motrice, sur une échelle notée P[W], 25 correspondant à la courbe 20, et ; - d'autre part au rendement moteur, sur une échelle notée Eta[%], correspondant à la courbe 21. Selon l'axe des abscisses, une échelle de courant 1[A] indique les niveaux pour chaque point de chaque courbe représentée. 30 La courbe 21 représente le rendement du moteur M dans les différentes phases du vol, décollage et croisière. Lors du décollage, correspondant, à la zone de fonctionnement 31, le courant délivré par l'ensemble des batteries nécessaire est élevé, et est de l'ordre de 75A. Lors du vol de croisière le courant nécessaire est de l'ordre de 10A selon la seconde zone de fonctionnement 32 de vol croisière. Une courbe 20 représente la puissance motrice dans les différentes phases du vol, décollage et croisière.This embodiment makes it possible to define different flight phases optimized according to engine efficiency or thrust. A configuration could be adapted for example according to the duration of flight or other parameters. When a configuration does not correspond to the serialization of all the battery subassemblies, the device of the invention comprises means such as a switch for example in the form of an electromechanical relay and a switching matrix that allows alternate the power plug of each subassembly. According to one embodiment, the subassemblies can be configured to be in parallel. Advantageously, the device comprises a computer for calculating the value of a parameter and generating a switching setpoint enabling the commitment of a switchover from one configuration to another configuration as a function of the value of this parameter. Advantageously, the parameter may be a predefined parameter or a parameter relating to the flight plan of the aircraft or an airplane parameter. the predefined parameter can be a predefined duration; The airplane parameter can be included in the following list: {a speed of the aircraft; a weight of the aircraft; electricity consumption data; engine speed data, remaining range}; the parameter relating to the flight plan of the aircraft can be included in the following list: {altitude data; a heading datum; tilt data; coordinates of a point in the space to be reached}. Advantageously, the computer switches from one configuration to another as a function of a combination of values reached with at least one predefined parameter, at least one aircraft parameter, or at least one parameter relating to the flight plan. of the aircraft. Advantageously, the battery set comprises Lithium Polymer type batteries, for example: Lithium Ion. In addition, another object of the invention concerns an aircraft comprising an optimization device and a propulsion assembly comprising at least one engine and a propeller, the engine comprising a variator making it possible to regulate the speed of the propeller as a function of the current delivered by the optimization device. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other features and advantages of the invention will become apparent on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, which illustrate: FIG. 1: an ultra-light aircraft comprising a device for optimizing the invention for managing the configurations of a set of batteries B; FIG. 2: curves indicating the operating points of the rotational speed of the propeller and the thrust of the aircraft at takeoff and in cruise flight with a first arrangement of batteries; FIG. 3: curves showing the operating points of the rotational speed of the propeller and the thrust of the aircraft at takeoff and in cruise flight with a second battery arrangement; FIG. 4: an optimization device of the invention allowing a first configuration of the batteries; FIG. 5: an optimization device of the invention allowing a second configuration of the batteries; FIG. 6: an optimization device of the invention according to two configurations corresponding to the take-off and the cruising flight with an example of predefined battery arrangements. FIG. 7A: an optimization device in a first configuration comprising a switch for alternating between two sub-configurations of batteries in the second configuration; FIG. 7B: an optimization device in a second configuration comprising a switch for alternating between two sub-configurations of batteries in the second configuration; FIG. 7C: an optimization device of the invention comprising a switch for alternating between the two subsets of batteries in the first configuration. DESCRIPTION 1 represents an ultra-light aircraft 1 such as a drone equipped with a propeller 11, an electric motor M, a fuselage 10 and a battery pack B. A camera C embedded in the aircraft is shown for illustration. FIG. 2 represents a first graph 15, called "motor curve", illustrating the number of revolutions of the helix by a curve 22 associated with: - on the one hand to the motive power, on a scale denoted P [W], Corresponding to curve 20, and; - on the other hand to the motor efficiency, on a scale Eta [%], corresponding to the curve 21. According to the abscissa axis, a current scale 1 [A] indicates the levels for each point of each represented curve. Curve 21 represents the efficiency of engine M in the different phases of flight, takeoff and cruising. During takeoff, corresponding to the operating zone 31, the current delivered by all the necessary batteries is high, and is of the order of 75A. During the cruise flight the required current is of the order of 10A according to the second operating zone 32 of flight cruise. A curve 20 represents the motive power in the different phases of the flight, take-off and cruise.

Ces courbes sont obtenues avec une configuration des batteries notée 6S. Une configuration 6S est une configuration dans laquelle 6 batteries sont agencées en série. Une notation 6S1P équivalente permet de comprendre que 6 éléments de batteries sont en série et forment qu'une branche. Dans cette configuration aucune batterie n'est en parallèle.These curves are obtained with a battery configuration rated 6S. A 6S configuration is a configuration in which 6 batteries are arranged in series. An equivalent 6S1P notation makes it possible to understand that 6 battery cells are in series and form only one branch. In this configuration no battery is in parallel.

On constate que la zone de fonctionnement 31 correspondant au décollage impose une puissance élevée de l'ordre 1250 Watt et un rendement proche de 90%. On constate également que la zone de fonctionnement 32 15 correspondant au vol de croisière pour cette même configuration de batteries nécessite une puissance moindre de l'ordre de 100 Watts et un rendement dégradé de l'ordre de 57%. De manière similaire, un second graphique 16, dite « courbe 20 propulseur », illustre la poussée de l'aéronef par une courbe 24 associée à la puissance motrice, courbe 23. La poussée est exprimée en grammes sur une échelle notée Thrust[g]. La courbe 23 représente la puissance motrice dans les différentes phases du vol : décollage et croisière. 25 Ces courbes sont obtenues avec la même configuration de batteries que le graphique 15. On constate que la zone de fonctionnement 33 correspondant au décollage impose une poussée maximale de l'ordre de 9000g, soit 9kg, pour la puissance précédemment relevée de l'ordre 1250 Watt. Pour réaliser le 30 décollage cette poussée doit être maintenue une certaine durée. Dans le cas d'exemple de la figure 2, une durée de 15s permet de faire décoller l'aéronef. On constate également que la zone de fonctionnement 34 correspondant au vol de croisière pour cette même configuration de batteries nécessite une puissance moindre de l'ordre de 100 Watts et une poussée de 35 l'ordre de 2kg. Cette phase est aussi appelée phase de vol stabilisée. En revanche, le graphique 15 montre le rendement dans cette phase de vol stabilisé est de l'ordre de 55%, ce constitue un régime non optimisé. Les graphiques 15 et 16 illustrent que l'aéronef a deux points de 5 fonctionnement qui ne peuvent être assurés par une unique configuration de batteries au risque de pénaliser le rendement du moteur dans la phase de vol de croisière. La figure 3 illustre les mêmes graphiques 17 et 18 avec une autre 10 configuration de batteries, notée 3S2P. Une configuration 3S2P est une configuration dans laquelle 2 ensembles de 3 batteries en série sont agencés en parallèles. La configuration 3S2P permet de délivrer 2 fois plus d'Ampère heure et deux fois moins de tension que la configuration 6S1P, à nombre de 15 cellules constant et à masse constante. Un graphique 17 illustre la courbe moteur. Elle représente comme la courbe 15 le nombre de tours par minute de l'hélice par une courbe 26 associée : 20 - d'une part, à la puissance motrice, sur une échelle notée P[W], correspondant à la courbe 27, et ; - d'autre part, au rendement moteur, sur une échelle notée Eta[%], correspondant à la courbe 42. Selon l'axe des abscisses, une échelle de courant 1[A] indique les 25 niveaux pour chaque point de chaque courbe représenté. La courbe 42 représente le rendement du moteur M dans les différentes phases du vol dont le décollage et le vol de croisière. Lors du décollage, correspondant, à la zone de fonctionnement 41, le courant délivré 30 par l'ensemble des batteries nécessaire est de l'ordre de 30A. Lors du vol de croisière le courant nécessaire est de l'ordre de 10A selon la seconde zone de fonctionnement 42 de vol croisière La courbe 27 représente la puissance motrice dans les différentes 35 phases du vol : décollage et croisière. -10- On constate que la zone de fonctionnement 41 correspondant au décollage impose une puissance motrice qui ne peut être atteinte par l'aéronef seul. Une aide extérieure comme une catapulte doit être mise en place. Cette aide au décollage permet d'obtenir un rendement proche de 80%. On constate également que la zone de fonctionnement 42 correspondant au vol de croisière pour cette même configuration de batteries nécessite une puissance moindre de l'ordre de 100 Watts et un rendement légèrement supérieur à 70%. Ce rendement est meilleur que celui de la configuration 6S1P en phase de vol de croisière. De manière similaire, un second graphique 18 illustre la courbe propulseur par la représentation de la poussée de l'aéronef. Une courbe 28 associée à la puissance motrice, courbe 29. La poussée est exprimée en 15 grammes sur une échelle notée Thrust[g]. La courbe 29 représente la puissance motrice dans les différentes phases du vol : décollage et croisière. Ces courbes sont obtenues avec la même configuration de batteries que le graphique 17. 20 On constate que la zone de fonctionnement 43 correspondant au décollage impose une poussée maximale d'un peu plus de 3kg. Or une telle poussée ne peut être atteinte par l'aéronef par sa seule puissance motrice. Une catapulte est nécessaire pour faire décoller l'aéronef. On constate également que la zone de fonctionnement 44 25 correspondant au vol de croisière pour cette même configuration de batteries nécessite une puissance moindre de l'ordre de 100 Watts et une poussée de 1,5kg. Cette dernière configuration de batteries, dite 3S2P, montre de 30 meilleurs résultats de rendement moteur notamment pour la phase de vol croisière. En revanche, il est nécessaire d'utiliser des moyens supplémentaires pour aider l'aéronef lors du décollage, telle qu'une catapulte ou un dispositif équivalent.It can be seen that the operating zone 31 corresponding to the take-off imposes a high power of the order of 1250 Watt and a yield close to 90%. It can also be seen that the operating zone 32 corresponding to the cruise flight for this same configuration of batteries requires a lower power of the order of 100 Watts and a degraded efficiency of the order of 57%. Similarly, a second graph 16, called "propeller curve", illustrates the thrust of the aircraft by a curve 24 associated with the driving power, curve 23. The thrust is expressed in grams on a scale denoted Thrust [g] . Curve 23 represents the motive power in the different phases of the flight: takeoff and cruising. These curves are obtained with the same configuration of batteries as the graph 15. It can be seen that the operating zone 33 corresponding to the take-off imposes a maximum thrust of the order of 9000 g, ie 9 kg, for the power previously recorded from the order 1250 Watt. To achieve take-off, this thrust must be maintained for a certain duration. In the case of example of Figure 2, a duration of 15s makes it possible to take off the aircraft. It is also noted that the operating zone 34 corresponding to the cruise flight for this same configuration of batteries requires a lower power of the order of 100 Watts and a thrust of the order of 2kg. This phase is also called the stabilized flight phase. On the other hand, graph 15 shows the yield in this stabilized flight phase is of the order of 55%, it constitutes a non-optimized regime. Graphs 15 and 16 illustrate that the aircraft has two operating points that can not be provided by a single battery configuration at the risk of penalizing engine performance in the cruising flight phase. Figure 3 illustrates the same graphs 17 and 18 with another battery configuration, denoted 3S2P. A 3S2P configuration is a configuration in which 2 sets of 3 series batteries are arranged in parallel. The 3S2P configuration delivers twice as much ampere hour and half the voltage as the 6S1P configuration, with a constant cell count and a constant mass. A graph 17 illustrates the motor curve. It represents, as the curve 15, the number of revolutions per minute of the helix by an associated curve 26: on the one hand, at the driving power, on a scale denoted P [W], corresponding to the curve 27, and ; - on the other hand, at engine efficiency, on a scale marked Eta [%], corresponding to curve 42. According to the abscissa axis, a current scale 1 [A] indicates the 25 levels for each point of each curve represent. Curve 42 represents the efficiency of the engine M in the different phases of flight including take-off and cruising flight. During takeoff, corresponding to the operating zone 41, the current delivered by all the necessary batteries is of the order of 30A. During the cruise flight the required current is of the order of 10A according to the second operating zone 42 of flight cruise The curve 27 represents the motive power in the various phases of flight: takeoff and cruising. It is noted that the operating zone 41 corresponding to the take-off imposes a driving power which can not be reached by the aircraft alone. Outside help such as a catapult must be put in place. This take-off aid makes it possible to obtain a yield close to 80%. It is also noted that the operating zone 42 corresponding to the cruise flight for the same configuration of batteries requires a lower power of the order of 100 Watts and a yield slightly greater than 70%. This performance is better than that of the 6S1P configuration in the cruising flight phase. Similarly, a second graph 18 illustrates the thrust curve by the representation of the thrust of the aircraft. A curve 28 associated with the driving power, curve 29. The thrust is expressed in 15 grams on a scale denoted Thrust [g]. Curve 29 represents the motive power in the different phases of flight: takeoff and cruising. These curves are obtained with the same configuration of batteries as the graph 17. It is noted that the operating zone 43 corresponding to the takeoff imposes a maximum thrust of just over 3kg. But such a thrust can not be achieved by the aircraft by its sole motive power. A catapult is needed to take off the aircraft. It is also noted that the operating zone 44 corresponding to the cruise flight for this same configuration of batteries requires a lower power of the order of 100 Watts and a thrust of 1.5kg. This last configuration of batteries, known as 3S2P, shows 30 best engine performance results especially for the cruise flight phase. On the other hand, it is necessary to use additional means to assist the aircraft during takeoff, such as a catapult or an equivalent device.

Le dispositif d'optimisation de l'invention permet de commuter d'un agencement de batteries par exemple 6S1P à un agencement 3S2P correspondant à au moins deux configurations de batteries. Ces configurations sont commutées selon la phase du vol de l'aéronef. Un commutateur permet de basculer d'une configuration à une autre. La figure 4 représente un mode de réalisation d'un dispositif d'optimisation 2 d'un ensemble de batteries de l'invention. L'ensemble de batteries comprend deux sous-ensembles B1 et B2 de batteries. Le dispositif 2 comprend un commutateur permettant de basculer d'une première configuration dans laquelle B1 et B2 sont en série dans une seconde configuration dans laquelle B1 et B2 sont en parallèles. La première configuration, illustrée par la figure 4, permet d'obtenir deux ensembles de batteries B1 et B2 en série. Cette configuration est propice à libérer la puissance nécessaire au décollage. Cette configuration est maintenue pendant une certaine durée relativement courte de l'ordre de quelques secondes à quelques minutes. Une durée envisagée est de l'ordre de 15s pendant laquelle l'aéronef délivre une poussée maximale ou proche.The optimization device of the invention makes it possible to switch from a battery arrangement, for example 6S1P, to a 3S2P arrangement corresponding to at least two battery configurations. These configurations are switched according to the flight phase of the aircraft. A switch toggles from one configuration to another. Figure 4 shows an embodiment of an optimization device 2 of a set of batteries of the invention. The set of batteries comprises two subsets B1 and B2 of batteries. The device 2 comprises a switch for switching from a first configuration in which B1 and B2 are in series in a second configuration in which B1 and B2 are in parallel. The first configuration, illustrated in FIG. 4, makes it possible to obtain two sets of batteries B1 and B2 in series. This configuration is conducive to release the power required for takeoff. This configuration is maintained for a relatively short period of time of the order of a few seconds to a few minutes. A planned duration is of the order of 15s during which the aircraft delivers maximum or near thrust.

La seconde configuration, illustrée par la figure 5, permet d'obtenir deux ensembles de batteries B1 et B2 en parallèle. Cette configuration est propice à optimiser le rendement moteur en vol de croisière. Cette phase de vol peut durer de quelques minutes à quelques heures. Une durée cible de mission peut être de 1h à 2h.The second configuration, illustrated in FIG. 5, makes it possible to obtain two sets of batteries B1 and B2 in parallel. This configuration is conducive to optimize engine performance in cruising flight. This phase of flight can last from a few minutes to a few hours. A target mission duration can be from 1h to 2h.

La commutation d'une configuration à une autre permet l'optimisation du rendement dans toutes les phases du vol. Le commutateur permet de piloter un ensemble de relais 50, 51 de manière simultanément de sorte à permettre le passage d'une configuration à une autre pendant le vol.Switching from one configuration to another allows optimization of performance in all phases of the flight. The switch makes it possible to drive a set of relays 50, 51 simultaneously so as to allow the passage from one configuration to another during the flight.

La figure 6 représente un mode de réalisation dans lequel chaque sous ensemble de batteries B1 et B2 comprend un ensemble de batteries ayant un arrangement prédéfini, notamment dans la figure 6 sont représentés 12 éléments de batteries dans chaque circuit 19 et 19'. -12- Différents modes de réalisations sont possibles selon les arrangements de batteries de chaque sous ensemble B1, B2. Un premier arrangement définit une première configuration 6S2P qui signifie que deux ensembles de 6 batteries en séries sont en parallèles.FIG. 6 shows an embodiment in which each subset of batteries B1 and B2 comprises a set of batteries having a predefined arrangement, in particular in FIG. 6 are represented 12 battery cells in each circuit 19 and 19 '. Various embodiments are possible according to the battery arrangements of each subassembly B1, B2. A first arrangement defines a first 6S2P configuration which means that two sets of six series batteries are in parallel.

Lorsque que le commutateur engage la première configuration selon le circuit 19, les deux ensembles de batteries 3S2P définissent une configuration 6S2P dans laquelle deux ensembles de 6 batteries en séries sont en parallèles. Lorsque que le commutateur engage la seconde configuration selon le circuit 19', les deux ensembles de batteries 3S2P définissent une configuration 3S4P dans laquelle quatre ensembles de 3 batteries en séries sont en parallèles. D'autres configurations peuvent être définies telles qu'une première configuration avec un arrangement de 12S2P et une seconde configuration avec un arrangement de 6S4P avec deux sous-ensembles de batteries chacune ayant un arrangement de 6S2P qui sont soient mis en série soient en parallèle. Dans la seconde configuration, afin d'afin d'éviter qu'un premier sous-ensemble de batteries ne se charge ou se décharge dans le second sous-ensemble agencés en parallèle au premier sous-ensemble, des composants d'équilibrage des batteries peuvent être implémentés pour améliorer le fonctionnement de cette seconde configuration. Selon un mode de réalisation, ces éléments d'équilibrage peuvent comprendre par exemple des diodes. Ces éléments permettent d'éviter une perte de rendement dû à cet effet indésirable de charge ou de décharge électrique d'un sous ensemble dans un autre sous ensemble lorsqu'ils sont en parallèle. En conséquence, pour éviter qu'un sous ensemble de batteries ne 30 se vide dans un autre sous-ensemble de batteries et pour éviter tout court-circuit ou quelque problème électrique, le dispositif d'optimisation de l'invention peut comprendre des diodes de blocage agencées entre les deux sous-ensembles agencés en parallèle. Le système de diodes permet de répartir la consommation des 35 deux sous-ensembles de batteries en alternance, ce qui permet de -13- consommer de l'énergie d'un sous ensemble en alternance avec le second sous-ensemble. Selon un autre mode de réalisation, pour éviter l'utilisation de diodes, il peut être mis en oeuvre une connectique entre le moteur M s comprenant l'organe de commande électrique, non représenté, et les deux sous-ensembles B1 et B2 de batteries permettant une utilisation alternée de chaque sous ensemble pour éviter les charges et décharges mutuelles. La figure 7A représente un mode de réalisation de ce commutateur. Deux relais 52 et 53 permettent de passer d'un premier sous- 10 ensemble B1 de batteries à un second sous-ensemble de batteries B2. Alternativement, les relais sont dans une position puis dans l'autre permettant d'alterner l'utilisation des deux sous-ensembles de batteries. Cette possibilité permet d'éviter les inconvénients de la mise en parallèle des deux batteries tout en étant adaptée à l'obtention d'un régime de vol de 15 croisière offrant un rendement optimisé des ressources d'alimentation. La figure 7A représente le dispositif dans une première sous-configuration de la seconde configuration dans laquelle le moteur M est alimenté par l'ensemble de batteries B1. La figure 7B représente le dispositif dans une seconde sous- 20 configuration de la seconde configuration dans laquelle le moteur M est alimenté par l'ensemble de batteries B2. Le passage de la première sous-configuration de la figure 7A à la seconde sous-configuration de la figure 7B est réalisé par une commutation du relais 52. 25 La figure 7C représente le dispositif lorsque la première configuration est activée, c'est-à-dire préférentiellement au décollage. Dans ce cas, le moteur est alimenté par les ensemble de batteries B1 et B2 qui sont alors en parallèle. Un agencement des relais 52 et 53 permet de l'activation de cette configuration. 30 Selon un mode de réalisation comme représenté aux figures 7A à 7C, les commutateurs utilisés pour le passage de la première à la seconde configuration peuvent être utilisés pour définir des sous-configurations de la seconde configuration. Un premier agencement des relais 52 et 53 permet 35 de définir différentes configurations répondant soit à une configuration -14- croisière ou soit une configuration de décollage. Un second agencement permet de définir en vol de croisière différentes sources d'énergie qui délivrent alternativement un courant au moteur M. L'alternance entre les ensembles de batteries B1 et B2 permet s alors d'offrir une bonne alternative à la configuration de mise en parallèle des deux ensembles de batteries B1 et B2. Selon un cas d'exemple, les batteries peuvent de type LiPo, Lithium-ion polymère. Chaque élément unitaire d'une batterie ou d'un ensemble ou d'un sous-ensemble de batterie peut dans un mode de réalisation avoir les caractéristiques suivantes : Une tension de 3.7V et une capacité de 5Ah (ampère/heure). Ce qui permet de délivrer en continu un courant de 5A pendant une heure ou un courant de 10A pendant 1/2 heure ou encore 2,5A pendant 2h. D'autres configurations sont possibles. 15 Une caractéristique de chaque élément est la possibilité de délivrer un courant maximal exprimé en fonction de la capacité de l'élément. Par exemple un élément de 5Ah et de courant max 10C permet de délivrer des crêtes de courant de 50A. Ceci est une caractéristique favorisant la phase de vol correspondant au décollage. 20 Un ensemble de batteries de configuration 3S2P comprend 3x2 = 6 éléments unitaires. De manière analogue, un ensemble de batteries de configuration 6S2P comprend 6x2 = 12 éléments unitaires, c'est-à-dire le même nombre d'éléments qu'une configuration 3S4P. 25 Pour une configuration d'un ensemble 6S2P, on aura les caractéristiques suivantes: - Tension 6 x 3.7V = 22.2V, tension calculée vis-à-vis des 6 batteries en série - Capacité 2 x 5Ah = 10Ah, capacité calculée vis-à-vis des deux 30 ensembles de 6 batteries en parallèle. - Courant max: 100A Un arrangement 6S2P défini par la première configuration de batteries est utilisé au maximum de ses performances en courant crête lors 35 du décollage, c'est-à-dire pour un courant de -50A à 100A. Un autre -15- arrangement, noté 3S4P, obtenu grâce au basculement dans la seconde configuration est ensuite utilisé au maximum de ses performances pour l'optimisation du rendement électrique de l'aéronef. Les capacités des sous-ensembles de batteries sont optimisées pour l'endurance de l'aéronef et son autonomie. Pour l'exemple précédent, un courant d'environ -6A en moyenne permet d'obtenir une autonomie 13h0 environ. La solution apportée par le dispositif d'optimisation de l'invention permet de reconfigurer en vol la batterie selon un arrangement à nombre d'éléments constants.When the switch engages the first configuration in circuit 19, the two sets of 3S2P batteries define a 6S2P configuration in which two sets of six series batteries are in parallel. When the switch engages the second configuration according to the circuit 19 ', the two sets of 3S2P batteries define a 3S4P configuration in which four sets of 3 series batteries are in parallel. Other configurations may be defined such as a first configuration with a 12S2P arrangement and a second configuration with a 6S4P arrangement with two subsets of batteries each having a 6S2P array that are either in series or in parallel. In the second configuration, in order to prevent a first subset of batteries from charging or discharging into the second subset arranged in parallel with the first subset, battery balancing components may be implemented to improve the operation of this second configuration. According to one embodiment, these balancing elements may comprise, for example, diodes. These elements make it possible to avoid a loss of efficiency due to this undesirable effect of charge or electrical discharge of a subassembly in another subassembly when they are in parallel. Accordingly, to prevent a subset of batteries from emptying into another subset of batteries and to avoid any short circuit or electrical problem, the optimization device of the invention may include diodes of blocking arranged between the two subsets arranged in parallel. The diode system distributes the power of the two battery subassemblies alternately, which allows the energy of one subassembly to be consumed alternately with the second subassembly. According to another embodiment, to avoid the use of diodes, it can be implemented a connection between the motor M s comprising the electrical control member, not shown, and the two subsets B1 and B2 batteries allowing alternate use of each subassembly to avoid mutual charges and discharges. Fig. 7A shows an embodiment of this switch. Two relays 52 and 53 make it possible to pass from a first subset B1 of batteries to a second subset of batteries B2. Alternatively, the relays are in one position and then in the other to alternate the use of the two subsets of batteries. This possibility makes it possible to avoid the drawbacks of paralleling the two batteries while being adapted to obtain a cruising flight regime that offers optimized efficiency of the power supply resources. Figure 7A shows the device in a first sub-configuration of the second configuration in which the motor M is powered by the battery pack B1. Fig. 7B shows the device in a second sub-configuration of the second configuration in which the motor M is powered by the battery bank B2. The transition from the first sub-configuration of FIG. 7A to the second subconfiguration of FIG. 7B is accomplished by a switching of relay 52. FIG. 7C shows the device when the first configuration is activated, that is, say preferentially at takeoff. In this case, the motor is powered by the battery packs B1 and B2 which are then in parallel. An arrangement of the relays 52 and 53 allows the activation of this configuration. According to one embodiment as shown in FIGS. 7A-7C, the switches used for the transition from the first to the second configuration can be used to define sub-configurations of the second configuration. A first arrangement of the relays 52 and 53 allows different configurations to be defined which either correspond to a cruising configuration or a take-off configuration. A second arrangement makes it possible to define, in cruise flight, different energy sources that alternately deliver a current to the motor M. The alternation between the battery packs B1 and B2 then makes it possible to offer a good alternative to the set-up configuration. parallel of the two sets of batteries B1 and B2. In one example, the batteries can be LiPo type, lithium-ion polymer. Each unitary element of a battery or a battery pack or subassembly may in one embodiment have the following characteristics: A voltage of 3.7V and a capacity of 5Ah (ampere / hour). This allows to continuously deliver a current of 5A for one hour or a current of 10A for 1/2 hour or 2.5A for 2h. Other configurations are possible. A feature of each element is the ability to deliver a maximum current expressed as a function of the capacitance of the element. For example an element of 5Ah and max current 10C can deliver current peaks of 50A. This is a characteristic favoring the flight phase corresponding to take-off. A set of 3S2P configuration batteries includes 3x2 = 6 unit elements. Similarly, a set of 6S2P configuration batteries comprises 6x2 = 12 unit elements, i.e. the same number of elements as a 3S4P configuration. For a configuration of a 6S2P assembly, the following characteristics will be obtained: - Voltage 6 x 3.7V = 22.2V, calculated voltage vis-à-vis the 6 batteries in series - Capacity 2 x 5Ah = 10Ah, capacity calculated vis- to the two 30 sets of 6 batteries in parallel. Max current: 100A A 6S2P arrangement defined by the first battery configuration is used to the maximum of its peak current performance at takeoff, i.e., for a current of -50A to 100A. Another arrangement, noted 3S4P obtained by switching to the second configuration is then used to the maximum of its performance for the optimization of the electrical efficiency of the aircraft. The capacities of the battery subassemblies are optimized for the endurance of the aircraft and its autonomy. For the previous example, a current of about -6A on average provides a range of 13h0 approximately. The solution provided by the optimization device of the invention makes it possible to reconfigure the battery in flight according to an arrangement with a number of constant elements.

En conservant les hypothèses de l'exemple précédent, une batterie ayant un arrangement 6S2P est constituée de 12 éléments qui peuvent être reconfigurés en un arrangement 3S4P. ce dernier arrangement permet de définir une seconde zone de fonctionnement de l'aéroenf plus adaptée au vol de croisière, on obtient : - Tension 3 x 3.7V = 11.1V - Capacité 4 x 5=20Ah - Courant max: 200A Cette reconfiguration peut aisément s'effectuer à l'aide de deux relais inverseurs typiquement représentés à la figure 6. D'autres configurations sont possibles. Selon les cas de figures, notamment en fonction de la motorisation, du poids de l'aéronef et des durées de missions prévues, le pack de batteries B est dimensionné pour que soit délivré: - Une tension - Un courant - Une charge électrique exprimée en ampère heure. La poussée maximale au décollage et le rendement en vol de 30 croisière sont les exigences correspondantes aux données d'entrées qui permettent de choisir la meilleure configuration du pack de batteries et des deux configurations qui peuvent être commutées. Le dispositif d'optimisation de l'invention peut comprendre une 35 unité de commande permettant d'engager le basculement des configurations -16- en vol. L'unité de commande peut comprendre un calculateur qui engage le basculement d'une configuration à une autre configuration selon des paramètres avion, des paramètres prédéfinis ou encore des paramètres relatifs au plan de vol. On entend par « paramètres avion », des paramètres pouvant être la vitesse de l'aéronef, le poids de l'aéronef, une donnée de consommation électrique ou encore une donnée de régime moteur. On entend par « paramètre prédéfinis », une durée prédéfinie qui correspond à une durée de décollage pré-calculée. On entend par « paramètres relatifs au plan de vols » de l'aéronef, une donnée d'altitude ; une donnée de cap ; une donnée d'inclinaison ; de coordonnées d'un point de l'espace à atteindre. L'unité de commande peut être l'autopilote de l'aéronef. Selon un mode de réalisation, le passage d'une configuration à 15 une autre, peut être engagé au moyen d'une télécommande de l'aéronef qui permet de piloter l'aéronef à distance. L'autopilote permet notamment de réguler le courant délivrer par les batteries et permet de gérer la vitesse de l'aéronef. Le dispositif de l'invention permet à l'autopilote de réguler le courant dans chacune des 20 configurations possibles des batteries et permet de commuter dans une configuration donnée pour obtenir le meilleur point de fonctionnement de l'aéronef selon les commandes avion souhaitées, du type des commandes en vitesse, en rendement moteur, en altitude, etc. 25 La commande des relais permet de passer d'une configuration 6S2P à une configuration 3S4P. Le basculement inverse est également possible mais de correspond pas au passage du décollage au vol de croisière. Or c'est ce dernier passage qui pose problème dans l'optimisation du vol de l'aéronef. 30 L'avantage technique de cette solution, outre qu'elle ajoute peu de poids par l'ajout de 2 relais d'environ 100grammes, est que le moteur peut travailler à un meilleur point de fonctionnement pour de faibles puissances lors de sa phase de vol croisière. -17- En effet, lors de la phase de vol de croisière, la tension est réduite, de ce fait la forme de la courbe de rendement se décale et le rendement pour une puissance donnée s'améliore sensiblement. L'amélioration du rendement signifie que la conversion de l'énergie consommée électrique des batteries en énergie mécanique produite par l'hélice est meilleure. En conséquence, en optimisant le rendement de la phase de vol de croisière, pour une énergie constante électrique produite le nombre de Watts mécanique produit lors de la commutation des batteries dans la seconde configuration est supérieur au nombre de Watts mécanique sans commutation dans la seconde configuration. Dans la configuration 3S4P, le moteur ne pourra plus délivrer la puissance maximale nécessaire au décollage mais sera adaptée à un meilleur rendement pendant le vol de croisière.Keeping the assumptions of the previous example, a battery having a 6S2P arrangement consists of 12 elements that can be reconfigured into a 3S4P arrangement. this last arrangement makes it possible to define a second zone of operation of the aircraft more adapted to the cruising flight, one obtains: - Voltage 3 x 3.7V = 11.1V - Capacity 4 x 5 = 20Ah - Current max: 200A This reconfiguration can easily be carried out using two inverter relays typically shown in Figure 6. Other configurations are possible. Depending on the cases, in particular according to the engine, the weight of the aircraft and the expected mission times, the battery pack B is dimensioned so that it is delivered: - A voltage - A current - An electric charge expressed in amp hour. The maximum take-off thrust and the cruising flight efficiency are the corresponding input data requirements for choosing the best configuration of the battery pack and the two configurations that can be switched. The optimization device of the invention may include a control unit for engaging the tilting of the in-flight configurations. The control unit may comprise a computer which engages the switching of a configuration to another configuration according to airplane parameters, predefined parameters or parameters relating to the flight plan. The term "aircraft parameters", parameters that can be the speed of the aircraft, the weight of the aircraft, a power consumption data or a data engine speed. The term "predefined parameter" means a predefined duration that corresponds to a pre-calculated take-off time. "Parameters relating to the flight plan" of the aircraft, an altitude datum; a heading datum; tilt data; coordinates of a point in the space to be reached. The control unit may be the autopilot of the aircraft. According to one embodiment, the passage from one configuration to another can be engaged by means of a remote control of the aircraft which makes it possible to steer the aircraft from a distance. The autopilot makes it possible in particular to regulate the current delivered by the batteries and makes it possible to manage the speed of the aircraft. The device of the invention allows the autopilot to regulate the current in each of the possible configurations of the batteries and makes it possible to switch in a given configuration to obtain the best operating point of the aircraft according to the desired aircraft commands, of the type commands in speed, engine efficiency, altitude, etc. Relay control allows switching from a 6S2P configuration to a 3S4P configuration. The reverse tilting is also possible but does not correspond to the passage from takeoff to cruise flight. But it is this last passage that poses a problem in optimizing the flight of the aircraft. The technical advantage of this solution, in addition to adding little weight by adding 2 relays of about 100 grams, is that the motor can work at a better operating point for low power during its phase. flight cruise. Indeed, during the cruise flight phase, the voltage is reduced, therefore the shape of the yield curve shifts and the efficiency for a given power improves significantly. The improvement in efficiency means that the conversion of the energy consumed by the batteries into mechanical energy produced by the propeller is better. Consequently, by optimizing the performance of the cruise flight phase, for a constant electrical energy produced, the number of mechanical Watts produced during switching of the batteries in the second configuration is greater than the number of mechanical Watts without switching in the second configuration. . In the 3S4P configuration, the engine will no longer be able to deliver the maximum power required for take-off but will be adapted to a better performance during the cruising flight.

L'amélioration de rendement dépend beaucoup des constituants de l'aéronef tels que le moteur, la ou les hélice(s) et éventuellement un réducteur tel qu'une boite de vitesses. Le dispositif de l'invention pourrait être adapté selon la configuration de l'aéronef à une pluralité de configurations de batteries paramétrables au moyen d'un commutateur ou d'une matrice de commutation commandée par un organe de commande. Par exemple, si 12 éléments de batteries sont présents dans le dispositif d'optimisation, ils peuvent définir 3 arrangements différents : un premier arrangement correspond un sous-ensemble de batteries en série : 12S1P.The efficiency improvement depends very much on the constituents of the aircraft such as the engine, the propeller (s) and possibly a gearbox such as a gearbox. The device of the invention could be adapted according to the configuration of the aircraft to a plurality of configurable battery configurations by means of a switch or a switching matrix controlled by a control member. For example, if 12 battery cells are present in the optimization device, they can define 3 different arrangements: a first arrangement corresponds to a subset of batteries in series: 12S1P.

Un second arrangement correspond à deux sous-ensembles de batteries 3S2P pouvant être connectés en série ou utilisés en alternance ou encore en série. Un troisième arrangement correspond à quatre sous-ensembles de batteries 4S1P pouvant être connectés en série ou utilisés en alternance 30 ou encore en série. Chaque sous-ensemble peut être utilisé en alternance lorsque l'aéronef est en vol de croisière. Le gain de rendement serait, dans ce cas, calculé au cas par cas 35 selon la configuration avion. -18- Grâce au dispositif de l'invention, un ordre de grandeur du gain en rendement est à minima pour des arrangements précédemment évoqués de l'ordre de 20%.A second arrangement corresponds to two subsets of 3S2P batteries that can be connected in series or used alternately or in series. A third arrangement corresponds to four subsets of 4S1P batteries that can be connected in series or used alternately or in series. Each subset can be used alternately when the aircraft is in cruise flight. The yield gain would be, in this case, calculated case by case according to the airplane configuration. Thanks to the device of the invention, an order of magnitude of the gain in performance is at least for previously mentioned arrangements of the order of 20%.

Comme ce gain est réalisé sur la configuration de propulsion correspondant à 99% du temps, cette amélioration de 20% du rendement se traduit immédiatement par une amélioration d'autonomie équivalente. Pour une autonomie de 1h3Omn, on passerait à environ 1h5Omn. Le dispositif d'optimisation de l'invention permet au moyen au minimum de deux relais d'allonger la durée du vol en conservant une masse de batterie quasi constante. En conséquence, le dispositif d'optimisation de l'invention permet d'allonger les distances des missions. Le dispositif de l'invention est particulièrement efficace lorsqu'une performance importante est nécessaire au décollage, c'est-à-dire pour une poussée supérieure au poids de l'aéronef. Dans ce cas, l'optimisation du rendement à bas régime, pendant la phase de vol de croisière, est importante. Le dispositif d'optimisation de l'invention reste néanmoins intéressant lorsque la poussée initiale nécessaire au décollage est inférieure 20 à la masse de l'aéronef, même si la différence de gain de rendement est moindre. Dans ce cas, le dispositif de l'invention est compatible d'une aide extérieure au décollage, tel qu'un opérateur courant pour « lancer » l'aéronef au décollage. 25 Un avantage du dispositif de l'invention est qu'il rend deux phases de vol possibles avec des écarts importants des régimes associés à ces phases. Car avec une seule configuration de batterie, un écart trop important de régime impose soit l'utilisation de moyens extérieurs au décollage soit la dégradation du rendement en vol de croisière. 30 De ce fait, le dispositif de l'invention autorise des configurations de poussée au décollage importante. La première configuration permet d'atteindre un régime comprenant la délivrance d'une poussée supérieure à premier seuil S1 de l'aéronef. Ce seuil peut correspondre à un pourcentage de la poussée -19- maximale délivrable par l'aéronef. Dans un mode de réalisation, ce premier seuil S1 correspond à 90% de la poussée maximale de l'aéronef. En revanche, la seconde configuration permet d'atteindre un régime de rendement entre l'énergie électrique et l'énergie mécanique supérieur à second seuil S2 qui peut être défini par rapport à un rendement théorique maximal de 1. Ce second seuil peut être selon les cas de figures autour de 0,65 ou encore 0,75 en vol de croisière.As this gain is achieved on the propulsion configuration corresponding to 99% of the time, this improvement of 20% of the output immediately translates into an improvement of equivalent autonomy. For an autonomy of 1h3Omn, we would spend about 1h5Omn. The optimization device of the invention allows the means at least two relays to extend the duration of the flight by maintaining a battery mass almost constant. As a result, the optimization device of the invention makes it possible to lengthen the distances of the missions. The device of the invention is particularly effective when a significant performance is required for takeoff, that is to say for a thrust greater than the weight of the aircraft. In this case, optimizing the low-end performance during the cruise flight phase is important. The optimization device of the invention nevertheless remains interesting when the initial thrust required for take-off is less than the mass of the aircraft, even if the difference in gain efficiency is lower. In this case, the device of the invention is compatible with an external take-off aid, such as a current operator to "launch" the aircraft on take-off. An advantage of the device of the invention is that it makes two possible flight phases with significant differences in the speeds associated with these phases. Because with a single battery configuration, a large deviation of the regime requires either the use of external means to take off or degradation of performance in cruising flight. As a result, the device of the invention allows large take-off thrust configurations. The first configuration makes it possible to reach a regime comprising delivering a higher thrust at first threshold S1 of the aircraft. This threshold may correspond to a percentage of the maximum thrust that can be delivered by the aircraft. In one embodiment, this first threshold S1 corresponds to 90% of the maximum thrust of the aircraft. On the other hand, the second configuration makes it possible to reach a performance regime between the electrical energy and the mechanical energy higher than the second threshold S2 which can be defined with respect to a maximum theoretical efficiency of 1. This second threshold can be according to the figures around 0.65 or 0.75 in cruise flight.

Selon un mode de réalisation, le changement de configurations peut être réversible et permettre en cas de manoeuvre urgente de revenir à la première configuration. Par exemple, en cas d'une montée rapide pour éviter un obstacle, le dispositif d'optimisation permet le passage de la seconde configuration à la première configuration. Ainsi l'aéronef peut bénéficier d'une poussée maximale en cours de vol. Le dispositif d'optimisation de l'invention s'applique également à la commutation à une pluralité de configurations. Par exemple, les phases de vol peuvent être segmentées en prenant en compte différentes vitesses de 20 vol croisière, à des phases de descente. Dans ce dernier cas, une matrice de points de commutation permet le passage d'une configuration à une autre. Les sous-ensembles de batteries comprennent des éléments de batterie qui peuvent être mis en série ou parallèle avec d'autres éléments de batteries d'un ou de plusieurs 25 autres sous-ensembles de batteries. Selon un mode de réalisation, un calculateur permet d'optimiser la configuration en fonction du régime moteur. L'invention est compatible de l'utilisation d'un pas variable de 30 l'hélice de l'aéronef. Lorsque l'aéronef comprend deux moteurs, lorsqu'il est bimoteur, le dispositif de l'invention peut piloter deux ensembles B de batteries comprenant chacun une pluralité de sous-ensembles de batteries B1, B2. 35According to one embodiment, the change of configurations can be reversible and allow in case of urgent maneuver to return to the first configuration. For example, in case of a rapid rise to avoid an obstacle, the optimization device allows the passage of the second configuration to the first configuration. Thus the aircraft can benefit from a maximum thrust during flight. The optimization device of the invention also applies to switching to a plurality of configurations. For example, the flight phases can be segmented by taking into account different cruising speeds at descent phases. In the latter case, a matrix of switching points allows the passage from one configuration to another. The battery subassemblies comprise battery cells that can be connected in series or parallel with other battery cells of one or more other battery subassemblies. According to one embodiment, a computer makes it possible to optimize the configuration as a function of the engine speed. The invention is compatible with the use of a variable pitch of the propeller of the aircraft. When the aircraft comprises two engines, when it is twin engine, the device of the invention can drive two sets B of batteries each comprising a plurality of battery subassemblies B1, B2. 35

Claims (16)

REVENDICATIONS1. Dispositif (2) d'optimisation d'un ensemble (B1, B2) de batteries (b1, b2) embarqué dans un aéronef (1) à propulsion électrique, caractérisée en ce que le dispositif (2) comprend un dispositif de commutation permettant le passage d'au moins une première configuration (16) de l'ensemble (B1, B2) de batteries (b1, b2) pour le décollage à au moins une seconde configuration (15) pour le vol de croisière.REVENDICATIONS1. Device (2) for optimizing an assembly (B1, B2) of batteries (b1, b2) embedded in an aircraft (1) with electric propulsion, characterized in that the device (2) comprises a switching device enabling the passing at least a first configuration (16) of the set (B1, B2) of batteries (b1, b2) for takeoff to at least a second configuration (15) for the cruise flight. 2. Dispositif (2) d'optimisation d'un ensemble (B1, B2) de batteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première configuration permet de délivrer un courant maximal supérieur au courant maximal délivré par la seconde configuration de l'ensemble (B1, B2) de batteries (b1, b2).2. Device (2) for optimizing a set (B1, B2) of batteries according to claim 1, characterized in that the first configuration allows to deliver a maximum current greater than the maximum current delivered by the second configuration of the set (B1, B2) of batteries (b1, b2). 3. Dispositif (2) d'optimisation d'un ensemble (B1, B2) de batteries selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la première configuration permet d'atteindre un régime comprenant la délivrance d'une poussée supérieure à premier seuil (S1) de l'aéronef et que la seconde configuration permet d'atteindre un régime de rendement entre l'énergie électrique et l'énergie mécanique supérieur à second seuil (S2).3. Device (2) for optimizing a set (B1, B2) of batteries according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the first configuration makes it possible to achieve a regime comprising the delivery of a thrust higher than the first threshold (S1) of the aircraft and the second configuration achieves a performance regime between the electrical energy and the mechanical energy higher than second threshold (S2). 4. Dispositif (2) d'optimisation d'un ensemble (B1, B2) de batteries selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier seuil (S1) correspond à 90% de la poussée maximale de l'aéronef et que le second seuil (S2) correspond à un coefficient de 0,65 par rapport à un rendement théorique maximal de 1.4. Device (2) for optimizing a set (B1, B2) of batteries according to claim 3, characterized in that the first threshold (S1) corresponds to 90% of the maximum thrust of the aircraft and that the second threshold (S2) corresponds to a coefficient of 0.65 with respect to a theoretical maximum efficiency of 1. 5. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble (B1, B2) de batteries comprend un premier sous-ensemble (B1) de batteries (b1) et un second sous- ensemble (B2) de batteries (b2), la première configuration (16)- 21 - comprenant la mise en série du premier (B1) et du second (B2) sous-ensembles de batteries (b1, b2) et la seconde configuration (15) comprenant la mise en parallèle du premier (B1) et du second (B2) sous-ensembles de batteries (b1, b2).5. Optimization device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the set (B1, B2) of batteries comprises a first subset (B1) of batteries (b1) and a second subset set (B2) of batteries (b2), the first configuration (16) - 21 - comprising putting in series the first (B1) and the second (B2) battery subassemblies (b1, b2) and the second configuration ( 15) comprising paralleling the first (B1) and the second (B2) battery subassemblies (b1, b2). 6. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'ensemble (B1, B2) de batteries comprend un premier sous-ensemble (B1) de batteries (b1) et un second sous-ensemble (B2) de batteries (b2), la première configuration (16) comprenant la mise en série du premier (B1) et du second (B2) sous- ensembles de batteries (b1, b2), le dispositif d'optimisation comprenant en outre un commutateur permettant d'alterner l'alimentation en courant de l'aéronef entre le premier sous-ensemble (B1) de batteries (b1) et le second sous-ensemble (B2) de batteries (b2).6. Optimization device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the set (B1, B2) of batteries comprises a first subset (B1) of batteries (b1) and a second subset set (B2) of batteries (b2), the first configuration (16) comprising putting in series the first (B1) and the second (B2) battery subassemblies (b1, b2), the optimization device comprising in in addition to a switch for alternating the power supply of the aircraft between the first subset (B1) of batteries (b1) and the second subset (B2) of batteries (b2). 7. Dispositif d'optimisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le commutateur est un composant du dispositif de commutation.7. Optimization device according to claim 6, characterized in that the switch is a component of the switching device. 8. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le commutateur ou le dispositif de commutation comprend des relais électromécaniques.8. Optimization device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the switch or the switching device comprises electromechanical relays. 9. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le premier (B1) et le second (B2) sous- ensembles de batteries sont identiques.9. Optimization device according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the first (B1) and the second (B2) subsets of batteries are identical. 10. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de sous-ensembles de batteries et un dispositif de commutation comprenant une matrice de points de commutation permettant de définir une pluralité de configurations dont au moins une configuration correspond à la mise en série de tous les sous-ensembles de batteries.10. Optimization device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a plurality of battery subassemblies and a switching device comprising a matrix of switching points for defining a plurality of configurations of which at least one configuration corresponds to the serialization of all battery subassemblies. 11. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le dispositif comprend un calculateur permettant de calculer la valeur d'un paramètre et de générer une- 22 - consigne de commutation permettant 1"engagement d'un basculement d'une configuration à une autre configuration en fonction de la valeur de ce paramètre.11. Optimization device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the device comprises a computer for calculating the value of a parameter and to generate a switching setpoint allowing 1 "commitment d a switch from one configuration to another configuration depending on the value of this parameter. 12. Dispositif d'optimisation selon la revendication 11, caractérisé en ce que le paramètre peut être un paramètre prédéfini ou un paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef ou un paramètre avion.12. Optimization device according to claim 11, characterized in that the parameter may be a predefined parameter or a parameter relating to the flight plan of the aircraft or an aircraft parameter. 13. Dispositif d'optimisation selon la revendication 12, caractérisé en ce que : - le paramètre prédéfini peut être une durée prédéfinie ; - le paramètre avion peut être compris dans la liste suivante : {une vitesse de l'aéronef ; un poids de l'aéronef ; une donnée de consommation électrique ; une donnée de régime moteur} ; - le paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef peut être compris dans la liste suivante : {une donnée d'altitude ; une donnée de cap ; une donnée d'inclinaison ; de coordonnées d'un point de l'espace à atteindre}.13. Optimization device according to claim 12, characterized in that: the predefined parameter can be a predefined duration; the airplane parameter can be included in the following list: {a speed of the aircraft; a weight of the aircraft; electricity consumption data; engine speed data}; the parameter relative to the flight plan of the aircraft can be included in the following list: {altitude data; a heading datum; tilt data; coordinates of a point in the space to be reached}. 14. Dispositif d'optimisation selon la revendication 13, caractérisé en ce que le calculateur bascule d'une configuration à une autre en fonction d'une combinaison de valeurs atteintes d'au moins un paramètre prédéfini, d'au moins un paramètre avion, ou d'au moins un paramètre relatif au plan de vol de l'aéronef.14. Optimization device according to claim 13, characterized in that the computer switches from one configuration to another according to a combination of values reached with at least one predefined parameter, at least one aircraft parameter, or at least one parameter relating to the flight plan of the aircraft. 15. Dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'ensemble de batteries (b1, b2) comprend des batteries de type Lithium Polymère.15. Optimization device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the set of batteries (b1, b2) comprises batteries of Lithium Polymer type. 16. Aéronef comprenant un dispositif d'optimisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 et un ensemble de propulsion comprenant au moins un moteur et une hélice, le moteur comprenant un variateur permettant de réguler la vitesse de l'hélice en fonction du courant délivré par le dispositif d'optimisation.3516. Aircraft comprising an optimization device according to any one of claims 1 to 15 and a propulsion assembly comprising at least one motor and a propeller, the motor comprising a variator for regulating the speed of the propeller according to the current delivered by the optimization device.
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