KR20120084740A - 항공기 전력 관리 - Google Patents

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KR20120084740A
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drive unit
generator
propeller drive
bus
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KR1020127010110A
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타도스 벤자민 마츠스제스키
롤란드 미첼 코흐
스캇 개럿 버만
무야히드 압둘라힘
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에어로바이론먼트 인크
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Abstract

운송 수단의 전기 전력 관리 시스템이 발전장치, 프로펠러 구동 유닛, 및 배터리를, 버스를 통해 상호연결할 수 있다. 제어기는 발전장치 및 프로펠러 구동 유닛의 동작을 지시할 수 있다. 저속 제어 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은 작은 스로틀 변화 요청에 천천히 반응할 수 있다. 저속 제어 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은 발전장치로부터 완전히 또는 실질적으로 인출할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛 속도를 임계치 이상으로 빠르게 변화시키라는 스로틀 요청이 있으면, 제어기는, 발전장치로부터 발생한 전력을 초과하는 필요한 전력을 인출함으로써, 프로펠러 구동 유닛이 요청된 속도를 빨리 획득할 것을 지시할 수 있다. 그 후, 제어기는 프로펠러 구동 유닛을 새로운 속도로 유지하고, 배터리를 재충전하거나 부동화하기 위해, 발전장치가 전력 발생분을 증가시킬 것을 지시할 수 있다.

Description

항공기 전력 관리{AIRCRAFT POWER MANAGEMENT}
선행 기술 출원의 참조
이 출원은 2009년09월23일자로 출원된 미국 특허 출원 제12/565,426호의 출원일을 기초로 우선권 주장하며, 상기 미국 특허 출원은 본원에서 참조로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전력 관리에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 운송 수단의 전기 전력 관리 시스템에 관한 것이다.
오늘날 베트남 전쟁이 헬리콥터 전쟁이라고 기억되듯이, 이라크와 아프가니스탄에서의 분쟁은 무인 비행체(drone)의 사용으로 기억될 수 있다. 무인 비행체는 원격 정보 수집을 촉진시켜, 지상군들이 적군의 위치나 힘에 대한 정보가 거의 또는 전혀 없이 "눈먼 채(blind)" 적진에 들어갈 필요를 완화할 수 있다. 무인 비행체는 가령, 관심 표적을 식별하고 제거하는 등의 근접 전투(close combat)를 제공하여, 병사 및/또는 항공병을 잠재적인 소형 무기 발사, 박격포, 로켓탄, 지뢰, 대공화기, 미사일, 및 그 밖의 다른 위험에 노출시킬 필요를 완화할 수 있다.
일반적으로, 항공기의 경우 성능을 향상시킬 필요성이 오랜 기간 있어 왔다. 종래 기술의 전력 관리의 개선으로는 미국 특허 제5,315,819호(system with various modes of operation) 및 미국 특허 제4,185,460호(system controlling fuel supply to a turbine engine)에 기재된 것들이 있다. 그러나 종래의 운송 수단 및 항공기, 가령 무인 비행체의 동작 능력은 제한된 채 남아 있을 수 있다.
본원의 시스템 및 방법은 운송 수단의 성능을 강화할 수 있다. 운송 수단은 스로틀 요청(throttle request)에 대해 신속한 운송 수단 응답을 제공하는 전기 전력 관리 시스템을 포함할 수 있다. 항공기의 경우, 전력 관리 시스템은 발전장치(power plant), 프로펠러 구동 유닛(PDU), 배터리, 항공전자장치(avionics), 및 보조 부하(auxiliary load)를 상호연결하는 전력 버스를 이용할 수 있다. 제어기는 발전장치, 프로펠러 구동 유닛, 항공전자장치, 및 보조 부하의 동작을 지시하고, 배터리와 전력 버스로부터 피드백을 수신할 수 있다. 저속 스로틀 모드(slow throttle mode)에서, 제어기는 발전장치가 프로펠러 구동 유닛 및 그 밖의 다른 부하로 전력을 공급하고, 배터리를 거의 트리클 충전 또는 방전 상태로 유지하도록 지시할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛 속도의 요청된 작은 변화에 응답하여, 발전장치에 의해 발생한 전력이 천천히 증가하거나 감소함에 따른 프로펠러 구동 유닛은 발전장치의 출력을 추적할 수 있다. 가령, 요청된 프로펠러 구동 유닛 속도의 갑작스럽고 큰 변화가 있을 때와 같은, 고속 스로틀 모드(fast throttle mode)에서, 제어기는, 발전장치에 의해 발생한 전력을 초과하는 추가 전력을 배터리로부터 인출함으로써, 프로펠러 구동 유닛이 속도를 빠르게 증가시킬 것을 지시할 수 있다. 그 후, 제어기는, 발전장치가 요청된 프로펠러 구동 유닛 속도 및 보조 부하에 의해 인출되는 전력에 비례하는 새로운 전력 레벨을 발생시키고, 배터리를 보충할 것을 지시할 수 있다.
하나의 실시예에서, 운송 수단용 전기 전력 관리 시스템이 제공될 수 있다. 전기 전력 관리 시스템은 전기 전력을 발생시키고 전압을 전력 버스로 공급하도록 구성된 발전장치와, 전력 버스와 상호연결된 배터리를 포함할 수 있다. 상기 배터리는 발전장치에 의해 발생하며 전력 버스를 통해 발전장치에서 배터리로 공급되는 전력으로부터 충전되도록 구성될 수 있다. 상기 시스템은 전력 버스와 상호연결된 프로펠러 구동 유닛을 포함할 수 있다. 운송 수단의 움직임을 야기하기 위해, 상기 프로펠러 구동 유닛이 발전장치로부터 전력 버스를 통해 전력을 인출하도록 구성될 수 있다. 제어기는 복수의 이산 동작 모드로 전력 관리 시스템에게 지시하도록 구성될 수 있다. 각각의 이산 동작 모드는 서로 다른 방식으로 프로펠러 구동 유닛을 제어할 수 있다. 제 1 이산 동작 모드는 저속 스로틀 모드일 수 있고, 제 2 이산 동작 모드는 고속 스로틀 모드일 수 있다. 저속 스로틀 모드에서, 전력의 흐름이 발전장치로부터 시작하여, 프로펠러 구동 유닛 및 배터리로 향할 수 있다. 고속 스로틀 모드에서, 전력의 흐름은 배터리 및 발전장치로부터 시작하여, 프로펠러 구동 유닛으로 향할 수 있다. 고속 스로틀 모드에서, 요청된 프로펠러 구동 유닛의 속도 증가는, 우선, 전적으로 배터리에 의해 전력 공급받는다. 따라서, 고속 스로틀 모드에서, 발전장치에 의해 발생하는 전력의 현재 레벨에 의해, 프로펠러 구동 유닛 속도가 제한되지 않는다.
또 다른 실시예에서, 운송 수단용 전기 전력 관리 시스템이 제공될 수 있다. 전기 전력 관리 시스템은 전기 전력을 발생하고 전압을 전력 버스로 공급하도록 구성된 발전장치와, 전력 버스를 통해 상기 발전장치와 상호연결된 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는, 전력 버스와 연계된 버스 전압의 레벨에 따라, 전력 버스로 전류를 방전시키거나, 전력 버스로부터 전류를 인출하여, 자신을 충전할 수 있다. 상기 시스템은 전력 버스를 통해 발전장치와 배터리 모두와 상호연결된 프로펠러 구동 유닛을 포함할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛이 전력 버스를 통해 발전장치 및 배터리로부터 전력을 인출하도록 구성될 수 있다. 제어기가 복수의 이산 동작 모드로 전력 관리 시스템에게 지시하도록 구성될 수 있다. 이산 동작 모드 각각은 서로 다른 방식으로 프로펠러 구동 유닛을 제어할 수 있다. 제 1 이산 동작 모드는 저속 제어 모드일 수 있고, 제 2 이산 동작 모드는 고속 제어 모드일 수 있다. 저속 제어 모드에서, 제어기는, 프로펠러 구동 유닛에게 전력 버스를 통해 발전장치로부터 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력량만 사용하도록 지시함으로써, 프로펠러 구동 유닛의 속도의 변화가 발전장치에 의해 발생하는 전력의 변화를 추적하도록 지시할 수 있다. 고속 제어 모드에서, 제어기는 프로펠러 구동 유닛에게, 요청된 속도를 얻기 위해 필요한, 전력 버스를 통해 발전장치에 의해 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력을 초과하는 추가 전력을 배터리로부터 인출함으로써, 프로펠러 구동 유닛의 요청된 속도 증가에 신속하게 응답할 것을 지시할 수 있다. 따라서 프로펠러 구동 유닛의 속도가 발전장치에 의해 발생하는 전력의 레벨에 의해 제한되지 않는다.
또 다른 실시예에서, 전기 전력 관리를 위한 방법이 제공될 수 있다. 상기 방법은 운송 수단에 위치하는 발전장치로부터 전기 전력을 발생하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 발전장치는 버스와 상호연결될 수 있다. 상기 방법은 저속 스로틀 동작 모드에서, 발전장치에 의해 버스에 비치된 전압으로부터 운송 수단의 프로펠러 구동 유닛에 전력을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛은 저속 스로틀 모드에서 발전장치로부터의 전력을 이용해 프로펠러를 구동시킬 수 있다. 상기 방법은, 프로펠러 구동 유닛이, 프로펠러 속도를 요청된 만큼 증가시키기 위해, 버스를 통해 발전장치에 의해 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력 이상으로 필요한 추가 전력을 배터리로부터 즉시 인출하는 고속 스로틀 동작 모드로 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
해당업계 종사자라면, 설명을 위해 제공되는 다음의 바람직한 실시예들의 기재로부터 본 발명의 이점이 더 명확해질 것이다. 구현될 때, 시스템 및 방법은 그 밖의 다른 실시예로 가능할 수 있으며, 그 세부사항은 다양한 양태로 변형될 수 있다. 따라서 도면과 기재는 본질적으로 본 발명을 설명하기 위한 것이지 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1은 예시적 전기 전력 관리 시스템을 도시한다.
도 2는 예시적 전력 버스를 도시한다.
도 3은 전력 관리 시스템의 예시적 제어를 도시한다.
도 4는 전력 관리 시스템의 제어 모드를 스위칭하기 위한 예시적 방법을 도시한다.
도 5는 예시적 전력 관리 시스템 아키텍처를 도시한다.
도 6은 예시적 프로펠러 구동 유닛을 도시한다.
도 7은 예시적 PDU 명령어 곡선을 도시한다.
도 8은 예시적 전류 조정기를 도시한다.
도 9 및 10은 PDU 제어와 연계된 예시적 전압 대역을 도시한다.
도 11은 예시적 저속 및 고속 스로틀 모드를 도시한다.
도 12는 예시적 과도 거동을 도시한다.
도 13은 예시적 차동 스로틀 제어를 도시한다.
도 14는 예시적 명령어 한계 이득을 도시한다.
도 15는 예시적 버스 전압 조정을 도시한다.
도 16은 예시적 전류 전압 조정을 도시한다.
시스템 및 방법은 운송 수단 성능을 향상시키는 전기 전력 관리 시스템을 제공할 수 있다. 전기 전력 관리 시스템은 유의미한 스로틀 증가에 대한 운송 수단의 응답 시간을 증가시킬 수 있다. 운송 수단은, 전력 버스를 통해 상호 연결되어 있는 발전장치, 배터리, 및 하나 이상의 프로펠러 구동 유닛(PDU)을 포함할 수 있다. 제어기는 복수의 제어 모드에서 발전장치 및 프로펠러 구동 유닛의 동작을 지시할 수 있다. 저속 스로틀 동작 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은 주로 또는 전적으로 발전장치에서 전력을 인출할 수 있다. 고속 동작 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은, 발전장치에 의해 전력 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛으로 현재 제공되는 전력을 초과하는 전력을 배터리로부터 빠르게 인출할 수 있다.
전력 관리 시스템은 전력을 발생시키고 전력 버스로 전압을 공급하는 발전장치를 포함할 수 있다. 상기 발전장치는 내연기관, 외연기관, 연료 전지, 또는 전기 발전기로 연결된 그 밖의 다른 임의의 발전장치를 포함할 수 있다. 발전장치의 연료로서 액체 수소가 가능할 수 있다. 연료가 기관을 구동할 수 있고, 그 후, 발전기가 전력 버스에 비치될 전력을 발생시킬 수 있다.
전력 관리 시스템은 전력 버스를 통해 발전장치와 상호연결된 배터리 또는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 버스 전압의 레벨에 따라, 배터리는 전력 버스로 전류를 방전하거나, 전력 버스로부터 전류를 인출해 자신을 충전하도록 구성될 수 있다.
전력 관리 시스템은, 전력 버스를 통해 발전장치와 배터리 둘 모두와 상호연결된 하나 이상의 프로펠러 구동 유닛을 포함할 수 있다. 각각의 프로펠러 구동 유닛은 전력 버스를 통해 발전장치 및/또는 배터리로부터 전력을 인출하고, 상기 전력을 이용해, 운송 수단의 운동을 야기하도록 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 프로펠러 구동 유닛이 프로펠러를 회전시키고, 연계된 프로펠러 구동 유닛의 제어의 재생 모드에서, 상기 프로펠러를 회전유지(wind-milling)시킴으로써, 전력 버스를 통해, 배터리, 보조 부하, 또는 그 밖의 다른 프로펠러 구동 유닛으로 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
전력 관리 시스템은 복수의 이산 동작 모드에서 각각의 프로펠러 구동 유닛을 제거하도록 구성된 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 각각의 이산 동작 모드는, 각각의 프로펠러 구동 유닛으로 전력을 제공하는, 서로 다른 전력원, 또는 서로 다른 전력원 조합을 제공할 수 있다.
제 1 이산 동작 모드는 저속 스로틀 모드일 수 있고, 제 2 이산 동작 모드는 고속 스로틀 모드일 수 있다. 저속 스로틀 모드에서, 발전장치에 의해 버스 전압의 현재 레벨이 유지될 수 있다. 전력이 발전장치로부터 프로펠러 구동 유닛 및 배터리로 흐르거나, 배터리가 부동상태(float)일 수 있다. 따라서, 프로펠러 구동 유닛의 프로펠러는, 발전장치에 의해 발생하고, 전력 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛이 이용 가능한 전력에 의해 전적으로, 또는 거의 전적으로 구동될 수 있다. 한편, 배터리는, 발전장치로부터 배터리로의 전류의 트리클 충전을 통해, 또는 배터리로부터 프로펠러 구동 유닛 또는 그 밖의 다른 부하로의 전류의 트리클 방전을 통해, 희망 충전 상태(SOC: state of charge)로 유지될 수 있다.
저속 스로틀 모드는 "정적 상태(steady state)" 또는 보통의 제어 모드일 수 있다. 저속 스로틀 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은 요청된 속도의 작은 변화에 응답할 수 있다. 속도 요청이 프로펠러 구동 유닛의 구성요소의 속도, 가령, 모터나 발전기의 로터의 속도, 기관이나 프로펠러의 속도, 운송 수단의 지상 또는 공중 속도와 연계될 수 있다.
상기 시스템은, 스로틀 요청과 연계된 요청된 속도 변화를 지정된 임계치와 비교함으로써, 스로틀 요청을 작다고 식별할 수 있다. 스로틀 요청 또는 이와 연계된 요청된 속도 변화가 지정 임계치보다 작은 경우, 시스템은 스로틀 요청을 작다고 식별할 수 있다. 따라서, 시스템이 저속 스로틀 모드로 유지될 수 있고, 고속 스로틀 제어 모드로 전환되지 않는다.
저속 스로틀 모드에서, 작은 스로틀 요청이 조종사나 운전사가 운송 수단 속도의 신속한 변화를 필요로 하지 않음을 나타낼 수 있다. 시스템은, 스로틀 요청과 연계된 프로펠러 구동 유닛의 새로운 속도에 비례하도록, 발생하는 전력을 증가 또는 감소시키도록 발전장치를 조정할 수 있다. 발전장치가 요청된 작은 속도 변화와 연계된 새로운 전력 레벨로 천천히 조정됨에 따라, 버스 상의 이용 가능한 전력이 변화한다. 프로펠러 구동 유닛이, 전력 버스 상에서 이용 가능하며, 발전장치에 의해 발생하는 전력량에 따라 프로펠러 또는 그 밖의 다른 구성요소의 속도를 증가하거나 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 저속 스로틀 동작 모드에서, 프로펠러 구동 유닛, 또는 그 속도가 발전장치에 의해 발생하는 전력을 "추적(track)"할 수 있다.
고속 스로틀 모드에서, 프로세싱 유닛은 프로펠러 구동 유닛에게 그의 속도(가령, 모터 또는 프로펠러 속도)를 빠르게 증가시키라고 지시할 수 있다. 따라서, 발전장치가 스로틀 요청에 신속하게 응답할 수 없을 때, 프로펠러 구동 유닛은 발전장치에 의해 현재 제공되는 전력보다 더 많은 전력을 필요로 할 수 있다. 오히려, 발전장치가 속도를 높이는 데, 즉, 발생하는 전력의 양을 변화시키는 데 시간이 걸릴 수 있다. 프로펠러 구동 유닛은 프로펠러, 모터, 또는 그 밖의 다른 속도를 빠르게 증가시키기 위해 필요한 추가 전력을 버스를 통해 배터리로부터 인출할 수 있다. 예를 들어, 스로틀 요청에 응답하여, 프로펠러 구동 유닛은 버스로부터 과량의 전력을 인출할 수 있어서, 버스 전압의 레벨을 거의 배터리 전압까지로 강하되게 한다. 그 후, 배터리는 버스 전압을 거의 배터리 전압으로 유지하고 프로펠러 구동 유닛이 스로틀 요청에 신속하게 대답하기 위해 필요한 과량의 전류를 공급하여, 프로펠러 구동 유닛의 속도를 요청된 속도로 변화시킬 수 있다.
프로세싱 유닛은 발전장치에게 요청된 속도에 비례하도록 전력을 덜, 또는 더 발생시키도록 지시할 수 있다. 발전장치가 점진적으로 전력을 더 또는 덜 발생시킴으로써, 버스 전압이, 발전장치에 의해 버스 전압이 결정되는 정상 상태(steady state)로 복귀되고, 다시 한 번, 전력이 발전장치에서 프로펠러 구동 유닛 및 임의의 보조 부하, 배터리로 흐르거나, 배터리를 부동상태로 만들 수 있다.
전력 관리 시스템은 지정된 임계치와 거의 동일하거나 그 이상인 스로틀 변화 요청을 주 스로틀 변화 요청(major throttle change request)이라고 식별할 수 있다. 주 스로틀 요청은 전력 관리 시스템을 저속 스로틀 모드에서 고속 스로틀 모드로 트리거할 수 있다. 지정된 임계치는 프로펠러 구동 유닛 속도의 대략 5, 10, 또는 20퍼센트 변화일 수 있다. 또 다른 임계치가 사용될 수 있다.
이에 추가로, 또는 이를 대체하여, 시스템은, 하나 이상의 스로틀 모드 설정들 중 사용자 선택을 기초로, 저속 스로틀 모드에서 고속 스로틀 모드로 스위칭될 수 있다. 상기 시스템은 저속 스로틀 모드, 고속 스로틀 모드, 재생 모드, 및 그 밖의 다른 제어 모드와 연계된 다양한 사용자 선택 및/또는 스위치를 포함할 수 있다. 저속 스로틀 모드 스위치의 선택이 시스템이 저속 스로틀 모드가 되게 할 수 있다. 마찬가지로, 고속 스로틀 모드 스위치의 선택이 시스템이 고속 스로틀 모드가 되게 할 수 있다.
복수의 제어 모드가 제공될 수 있다. 프로펠러 구동 유닛은 프로세서를 포함하고 자기 조정식(self-regulating)일 수 있다. 전력의 흐름은 프로펠러 구동 유닛에 대해 양방향일 수 있다. 저속 스로틀 상태 또는 고속 스로틀 상태에서 전력이 프로펠러 구동 유닛으로 흐를 수 있다. 저속 스로틀 모드(프로펠러 구동 유닛으로 발전장치로부터 전력을 공급함) 및 고속 스로틀 모드(요청된 프로펠러 구동 유닛 속도 변화에 대해 전력을 배터리로부터 공급함)에 추가로, 재생 모드(regeneration mode)에 의해, (가령, 회전유지(wind-milling) 동안) 프로펠러 구동 유닛이 버스에, 그리고 배터리 및 그 밖의 다른 부하에 전력을 제공할 수 있다.
따라서, 보통의 동작에서, 프로펠러 구동 유닛은 추력(thrust)을 발생시키기 위한 전력을 인출할 수 있다. 그러나 또한 시스템은 동적 제동(dynamic braking) 및 무효 전력의 연소를 위해 제공될 수 있다. 동적 제동은, 운송 수단을 느리게 할 때, 프로펠러 구동 유닛의 전기 모터를 발전기로서 이용하는 것을 포함할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛에 의해 발생한 전력은 열로 소산될 수 있다. 덧붙여, 프로펠러 구동 유닛에 의해 발생한 "재생(regenerative)" 전력이 버스 상에 비치되고, 에너지 소비량을 낮출 수 있다. 항공기를 느리게 하기 위해, 동적 제동을 이용함으로써, 착륙장치 구성요소의 마모율이 낮아질 수 있다.
시스템은 배터리를 약 70-80% 충전 상태로 유지할 수 있다. 파워 덤프(power dump)가 바람직할 수 있는 상황(가령, 프로펠러 구동 유닛의 속도를 신속하게 감소시키기 위한 상황)에서, 불완전하게 충전된 배터리가 여분의 전력 저장 용량을 가질 수 있다. 동시에, 70-80% SOC를 갖는 배터리가, 실질적인 스로틀 요청 후에 고속 제어 동작 모드를 지원하기에 충분히 충전될 수 있다.
Ⅰ. 예시적 전력 관리 시스템
도 1은 예시적 전기 전력 관리 시스템(100)을 도시한다. 상기 전력 관리 시스템(100)은 연료 공급부(102), 흐름 제어부(104), 교류발전기 정류기 유닛(alternator rectifier unit, 106), 전력 버스(112), 배터리(114), 및 하나 이상의 프로펠러 구동 유닛(116, 118)을 포함할 수 있다. 전기 전력 관리 시스템은 더 많은 개수의, 또는 더 적은 개수의, 또는 대안적인 구성요소를 포함할 수 있다.
연료 탱크가 연료 공급(102)을 저장할 수 있다. 연료(102)는 교류발전기 정류기 유닛(106)에 전력을 공급할 수 있다. 흐름 제어부(104)에 의해, 교류발전기 정류기 유닛(106)으로의 연료의 흐름이 제어될 수 있다. 흐름 제어부(104)는 전기적 및 기계적 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 흐름 제어부(104)가 다양한 솔레노이드 동작식 밸브를 포함할 수 있다. 그 밖의 다른 유형의 전자 제어식 밸브가 사용될 수 있다. 하나의 실시예에서, 연료(102)는 액체 수소일 수 있다. 그 밖의 다른 연료, 가령, 화석 연료가 사용될 수 있다.
교류발전기 정류기 유닛(106)이 내연 모터(internal combustion motor, 108)와 발전기(110)를 포함할 수 있다. 내연 모터(108)는 연료(102)에 따라 구동될 수 있다. 내연 모터(108)가 발전기(110)와 결합해 동작하여 전력을 발생시킬 수 있다. 발전기(110)는 발생한 전력을 전력 버스(112)로 비치시킬 수 있다. 대안적 실시예에서, 시스템은, 교류발전기 정류기 유닛 및/또는 모터를 대신해, 외연 모터, 배터리, 하나 이상의 연료 전지, 태양광 어레이, 환경 에너지 수확 장치, 또는 그 밖의 다른 장치를 포함할 수 있다.
저속 스로틀 모드에서, 주로 또는 온전히 발전기(110)로부터의 전력이 프로펠러 구동 유닛(116, 118)에 전력을 공급할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛(116, 118)은 전력 버스(112)로 연결될 수 있다.
전력 버스(112)는 배터리(114)와 상호연결될 수 있다. 배터리(114)는 단일 전지 또는 일련의 배터리 팩을 포함할 수 있다. 배터리(114)는 전력 버스(112)로부터의 전류, 또는 상기 전력 버스(112) 상에 비치된 전류를 인출하도록 동작할 수 있다. 하나의 실시예에서, 배터리는 리튬 이온 배터리일 수 있다. 각각의 배터리 팩은 대략 105개의 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 매사추세츠 주, 워터타운(Watertown)에 소재하는 A123 Systems, Inc.™에 의해 제조된 것일 수 있다. 그 밖의 다른 배터리가 사용될 수 있다.
예를 들어, 발전기(110)가 배터리(114)의 전압보다 높은 전압을 발생하는 경우, 전류가 발전기(110)로부터 프로펠러 구동 유닛(116, 118) 및 배터리(114)로 흘러서, 배터리(114)를 충전할 수 있다. 또 다른 한편, 프로펠러 구동 유닛(116, 118)은 전력 버스(112)로부터 충분한 전류 및 전력을 인출하여, 버스 전압이 강하하도록 할 수 있다. 버스 전압이 배터리(114)의 배터리 전압 이하로 강하하는 경우, 전류가 배터리(114)에서 프로펠러 구동 유닛(116, 118)으로 흘러, 배터리(114)로부터, 적어도 부분적으로, 프로펠러 구동 유닛(116, 118)으로 전력을 공급할 수 있다.
Ⅱ. 예시적 전력 버스
도 2는 예시적 전력 버스(200)를 도시한다. 버스(200)는 버스워크(busswork, 202)를 포함하고, 교류발전기 정류기 유닛(ARU)(204), 배터리(206), 프로펠러 구동 유닛(208), 항공전자기기(avionics, 210), 및 페이로드(212)를 상호 연결할 수 있다. 상기 전력 버스(200)는 더 많은 개수의, 또는 더 적은 개수의, 또는 대안적인 구성요소를 상호연결할 수 있다.
교류발전기 정류기 유닛(204)은 버스워크(202) 상으로 전력을 제공할 수 있다. 항공전자기기(210)(가령, 액추에이터) 및 페이로드(212)(가령, 센서 및 이미징 장치)가 버스워크(202)로부터 전력을 취할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛(208) 및 배터리(206)가 버스워크(202)로부터 전력을 취할 뿐 아니라, 버스워크(202)로 전력을 비치할 수 있다.
전력 버스(200)는 제어기에 의해 둘 이상의 제어 모드로 제어될 수 있다. 상기 전력 버스(200)는 저속 스로틀 모드 및 고속 스로틀 모드로 제어될 수 있다. 저속 스로틀 모드에서, 전력 버스(200) 상의 전력이 천천히 변화하고, 내연 모터의 출력에 의해 제어될 수 있다. 이 모드에서 버스 전압을 보충하기 위해, 전력이 배터리로부터 전력 버스로 거의 또는 전혀 추가되지 않을 수 있다. 또 다른 한편, 고속 스로틀 모드에서, 가능한 빨리 프로펠러 구동 유닛을 요청된 속도까지로 만들기 위해, 배터리로부터 전력이 취해질 수 있다. 하나의 실시예에서, 항공기의 이륙 및 착륙을 위해, 또는 (가령, 폭풍 상태 동안 요청될 수 있는) 요청된 프로펠러 구동 유닛 속도의 유의미한 증가 또는 감소에 응답하기 위해, 고속 스로틀 모드가 사용될 수 있다.
Ⅲ. 예시적 제어
도 3은 전력 관리 시스템(300)의 예시적 제어를 도시한다. 상기 시스템은 전력 버스(302), 보조 부하(304), 발전장치(306), 배터리(308), 프로펠러 구동 유닛(312), 및 비행 제어 컴퓨터(FCC)(318)를 포함할 수 있다. 상기 시스템은 더 많은 개수의, 또는 더 적은 개수의, 또는 대안적인 구성요소를 상호연결할 수 있다.
보통의 동작 동안, 비행 제어 컴퓨터(318)는 저속 스로틀 제어 모드(320)로 전력 관리 시스템(300)을, 본원에 기재된 바와 같이, 제어할 수 있다. 저속 스로틀 모드(320)는, 주로 또는 전적으로 발전장치(306)로부터 프로펠러 구동 유닛(312)에 전력을 공급하는 것을 기초로 할 수 있다.
그러나 스로틀 요청에 대해 프로펠러 구동 유닛(312)의 신속한 반응이 요구되는 그 밖의 다른 시간 동안, 비행 제어 컴퓨터(318)는 고속 스로틀 제어 모드(322)로 전력 관리 시스템(300)을, 본원에 기재된 바와 같이, 제어할 수 있다. 고속 스로틀 모드(322)는 발전장치(306)와 배터리(308) 모두로부터 프로펠러 구동 유닛(312)에 전력을 공급하는 것을 기초로 할 수 있다.
고속 스로틀 모드(322)에서, 스로틀 요청에 따라 프로펠러 구동 유닛(312)의 속도를 조정하기 위해 필요한, 발전장치(306)에 의해 현재 발생하는 전력을 초과하는 추가적인 전력이, 배터리(308)로부터 즉시 취해질 수 있다. 따라서 발전장치(306)가 요청된 새로운 속도에 대응하는 전력 발생량을 점진적으로 조정하기 위해 요구될 수 있는 지연 시간(lag time)이 완화될 수 있다.
비행 제어 컴퓨터(318)는 전력 버스(302) 및/또는 배터리(308)로부터 피드백(314, 316)을 수신할 수 있다. 피드백은 배터리(308) 밖으로 흐르는 버스 전압 또는 전류, 또는 배터리 전압을 나타낼 수 있다.
Ⅳ. 예시적 방법
도 4는 전력 관리 시스템의 제어를 복수의 모드들로 스위칭하기 위한 예시적 방법을 도시한다. 상기 방법(400)은 전력 관리 알고리즘을 이용해 제어기를 프로그래밍하는 단계(402)와, 보통 또는 저속 스로틀 제어 모드로 동작하는 단계(404)와, 유의미한 스로틀 또는 그 밖의 다른 요청을 수신할 때 고속 스로틀 제어 모드로 동작하는 단계(406)와, 저속 스로틀 제어 모드로 복귀하는 단계(408)를 포함할 수 있다. 상기 방법은 이보다 더 많은, 또는 더 적은, 또는 대안적 동작을 포함할 수 있다.
제어 알고리즘은, 본원에서 기재된 바와 같이 프로펠러 구동 유닛의 동작에 전력을 공급하는 프로펠러 구동 유닛 제어 전류를 발생할 수 있다. 상기 방법(400)은 복수의 이산 동작 모드로 각각의 개별 프로펠러 구동 유닛을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 이산 동작 모드가 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛을 구동하는 서로 다른 전력원을 제공할 수 있다.
저속 스로틀 모드(404)에서, 상기 방법은, 일반적으로 발전장치만 프로펠러 구동 유닛에 전력을 공급하도록 버스 전압을 유지할 수 있다. 하나의 실시예에서, 발전장치의 내연 모터의 속도가, 요청된 프로펠러 속도의 약간의 증가분에 비례하는 속도가 될 때, 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛이 이용 가능한 전력량이 천천히 추가될 수 있고, 배터리로부터 버스로 전력이 거의 또는 전혀 추가되지 않을 수 있다.
고속 스로틀 모드(406)에서, 프로펠러 구동 유닛이 발전장치에 의해 제공되는 전력보다 더 많은 전력을 인출할 수 있다. 상기 방법은 저속 스로틀 모드에서 고속 스로틀 모드로 스위칭할 수 있다. 하나의 실시예에서, 시스템이 고속 스로틀 모드로 스위칭한 후, 가능한 빨리 프로펠러 구동 유닛을 요청된 프로펠러 속도로 만들기 위해 필요한 요청된 전력 증가가 배터리로부터 취해질 수 있다. 따라서, 저속 스로틀 모드에서 발전장치에 의해 버스 전압이 유지될 수 있고, 고속 스로틀 모드에서, 배터리에 의해, 적어도 부분적으로 그리고 일시적으로, 버스 전압이 유지될 수 있다.
상기 방법(400)은, 고속 스로틀 모드로 스위칭한 후, 발생하는 전력을 요청된 새 속도에 대응하도록 조정하라고 발전장치에게 지시하는 단계를 포함할 수 있다. 발전장치가, 프로펠러 구동 유닛에게 전력을 공급하는 것과 어울리며, 버스로부터 전력을 공급받는 보조 부하를 고려한 전력을 발생시키면, 상기 방법은 시스템 제어를 저속 스로틀 모드(408)로 복귀시켜, 전력이 더 이상 배터리로부터 취해지지 않도록 할 수 있다.
Ⅴ. 예시적 구조
A. 전력 관리 시스템
도 5는 전력 관리 시스템(500)을 위한 예시적 구조를 도시한다. 시스템(500)은 하나 이상의 페이로드(502), 항공전자기기(504), 유도 항법 제어(GNC) 유닛(506), 배터리(508), 발전장치(510), 프로펠러 구동 유닛(PDU) 명령어 제한 소프트웨어 및/또는 하드웨어(512), 및 하나 이상의 프로펠러 구동 유닛(514)을 포함할 수 있다. 상기 구조는 더 많은, 또는 더 적은, 또는 대안적 구성요소를 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 발전장치(510)는, 페이로드(502), 항공전자기기(504), 및 GNC 유닛(506)으로부터 수신된 신호를 조합함으로써 발생한 총 전력 명령어 신호(total power command signal)와, 배터리(508)의 충전 상태와 연계된 배터리 충전 명령어 신호에 응답할 수 있다. 총 전력 명령어 신호가, 시스템 부하에 의해 요청되는 총 전력에 대응할 수 있다. 발전장치(510), 또는 상기 발전장치(510)를 제어하는 것과 관련된 프로세서에 의해 총 전력 명령어 신호가 수신될 수 있다.
발전장치(510)는 전력을 발생하고 전력 버스에 비치할 수 있다. 배터리(508)는, 버스 전압에 대한 배터리 전압의 현재 레벨에 따라 충전하거나 방전할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛(514)으로부터의 전력 수요가 발전장치(510)에 의해 발생하는 전력을 초과할 때 배터리(508)는 전류를 버스로 공급할 수 있다.
PDU 명령어 제한 로직 및/또는 회로(512)가 사용되어, 물리적 프로펠러 구동 유닛(514)으로 공급되는 전류를 발생시킬 수 있다. PDU 명령어 제한 유닛(512)은 버스 전압을 하나의 입력으로 수용하고, 전력 명령어(가령, GNC 유닛(506)으로부터의 전력 명령어)를 또 다른 입력으로서 수용할 수 있다. 현재의 동작 모드가 저속 스로틀 모드인지, 또는 고속 스로틀 모드인지, 또는 그 밖의 다른 모드인지 여부를 기초로 하여, PDU 명령어 제한 유닛(512)이 버스 전압을 조절하여, 프로펠러 구동 유닛(514)으로 희망 전류를 제공할 수 있다.
PDU 명령어 제한 로직 및/또는 회로(512)는, 배터리의 스트레스 또는 순환(cycling)을 제한하는 고속/저속 스로틀 거동을 촉진시킬 수 있다. 프로펠러 구동 유닛(514)의 동작에 의해, 스트레스 제한이 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 전압 설정 포인트(voltage set point)는 0 배터리 전류(zero battery current)에 의해, 결정될 수 있고, 상기 0 배터리 전류와 연계될 수 있다. 도면에 도시되어 있고, 이하에서 설명될 바와 같이, 저속 스로틀 모드에서, (1) 버스 전압은 설정 포인트 부근에서 약간 변동하는 것이 가능할 수 있고, (2) 상한 전압과 하한 전압이 상당한 배터리 사용을 방지할 수 있고, (3) 명령어 곡선이 상수 이득 또는 상수 한계를 포함하는 하나 이상의 구간을 가질 수 있다. 고속 스로틀 모드에서, (1) 버스 전압이 설정 포인트 전후로 폭넓게 변하는 것이 가능할 수 있으며(가령, 저속 스로틀 모드에서보다 더 변함), (2) 상한 전압과 하한 전압이 배터리 충전 및 방전 속도를 설정할 수 있고, (3) 한계 밖에서, 제한 명령어, 가령, 최대 및 최소 전류 및 전압 한계가 사용될 수 있다.
B. 프로펠러 구동 유닛
하나의 실시예에서, 시스템은 항공기의 프로펠러를 회전시키도록 사용되는 경량의 고효율 모터 구동 유닛을 포함할 수 있다. 전력 관리 시스템에 의해 상호연결되는 4 내지 8개의 프로펠러 구동 유닛이 존재할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛 제어기(PDC)는 각각의 프로펠러 구동 유닛을 구동할 수 있다.
추진 시스템(propulsion system)은 4개의 주요한 부-구성요소를 포함할 수 있으며, (1) 무철심 영구 자석 모터 및/또는 발전기, (2) 인버터 및 제어기, (3) 프로펠러, 및 (4) 이더넷 스위치를 포함할 수 있다. 추진 시스템은 더 많은, 또는 더 적은, 또는 대안적 구성요소를 포함할 수 있다.
도 6은 프로펠러 구동 유닛(600)의 예시적 개략도이다. 프로펠러 구동 유닛(600)은 인버터(604)와, 전자기 간섭(EMI) 필터(606), 전력 스테이지(608), 프로펠러 구동 유닛 제어기(610), 모터(616), 및 프로펠러(도면에 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 프로펠러 구동 유닛(600)은 더 많은, 또는 더 적은, 또는 대안적 구성요소를 포함할 수 있다.
프로펠러 구동 유닛(600)은 전력 버스(602) 상의 DC 전압을 수용할 수 있다. 하나의 실시예에서, DC 전압이 약 200V 내지 약 370V일 수 있다. 또 다른 전압이 사용될 수 있다.
제어기(610)가 다양한 제어기, 네트워크, 및 장치와 통신연결(가령, RS 232 통신연결(620))될 수 있다. 또한 제어기(610)는, 가령, 이더넷을 통해, 또는 IEEE 802 표준을 이용해, 마스터 제어기(612)로부터 신호를 수신하고, 상기 마스터 제어기(612)로 신호를 전송할 수 있다. 마스터 제어기(612)가 교류발전기 정류기 유닛(614)과 양방향 통신연결될 수 있다.
EMI 필터(606)는 DC 전력 버스(602)로부터 수신된 전력 신호로부터 잡음을 제거할 수 있다. 전력 스테이지(608)는 전력 신호를 변환할 수 있다. 전력 스테이지(608)는, 제어기(610)와, 프로펠러 구동 유닛(600)에 연계되어 있는 모터(616) 모두로 전력을 제공할 수 있다. 모터(616)는, 운송 수단의 운동을 촉진시키는 프로펠러(도면에 도시되지 않음)에 의해 상호연결될 수 있다. 프로펠러는 변속 기어비로 동작 가능한 종래의 변속기를 포함할 수 있다.
모터(616)는 제어기(610)로부터 명령어를 수신하고, 피드백 및 센서 신호(618)를 다시 제어기(610)로 제공할 수 있다. 모터(616)는 복수의 센서, 가령, 온도 및 속도 센서를 포함할 수 있다. 모터(616)는 온도, 속도, 및 그 밖의 다른 신호(618)를 제어기(610)로 전송할 수 있다. 제어기(610)는 수신된 신호에 응답하여 프로펠러 구동 유닛(600)의 동작을 변경시킬 수 있다.
C. PDU 명령어 제한 곡선
도 7은 예시적 PDU 명렁어 제한 곡선(700)을 도시한다. PDU 명령어 제한 곡선(700)은, 프로펠러 구동 유닛의 동작을 제어하는 전기 전력 관리 시스템에 의해 발생하는 조정된 전류를 도시한다.
전력 관리 시스템이 도 7의 그래프에 따라 버스 전류 및 전압을 유지하도록 구성될 수 있다. 도 7의 y-축은 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 버스 전류(702)를 나타내고, x-축은 버스 전압(704)을 나타낸다. 버스 전압(704)이 변할 때, 시스템은 PDU 명령어 제한 회로 및/또는 소프트웨어에 의해 발생하고, 프로펠러 구동 유닛으로 전력을 공급하는 버스 전류(702)를 조정할 수 있다.
PDU 명령어 제한 기능이, 최소 전압 구간(710), 제어 범위(706), 및 최대 전압 구간(708)을 포함하는 전류 대 전압의 제어 그래프를 제공할 수 있다. 상기 최소 전압 구간(710)은 저전압 이득과 연계된 버스 전압에 대한 버스 전류의 기울기를 가질 수 있다. 상기 최대 전압 구간(708)은 고전압 이득과 연계된 버스 전압에 대한 버스 전류의 기울기를 가질 수 있다. 전체 시스템과 개별 프로펠러 구동 유닛의 시스템 신뢰도와 안정적 제어를 강화하기 위해, PDU 명령어 제한 곡선(700)은 전압 상한 및 전압 하한과, 전류 상한 및 전류 하한을 포함할 수 있다. 예를 들어, 과량의 버스 전류 및 전압이 버스워크 및 보조 부하를 손상시키거나, 과속(over-speed) 모터가 프로펠러 구동 유닛 제어의 손실을 초래할 수 있다.
PDU 명령어 제한 기능이 버스 전류(702)를, 가능한 제어 범위 내로 유지하도록 구성될 수 있다. 제어 범위는 하한 버스 전압(718) 및 상한 버스 전압(716)과, 하한 버스 전류(714) 및 상한 버스 전류(712)에 의해 정의될 수 있다. 버스 전압(704)이 하한(718) 값일 때, 하한 버스 전류(714) 레벨의 명령어 전류가 발생하고, 버스 전압(704)이 상한 버스 전압(716) 값일 때, 상한 버스 전류(712) 레벨의 명령어 전류가 발생한다. 그 밖의 다른 제어 범위가 사용될 수 있다.
D. 제어 및 조정 핸들러(controls and regulation handler)
전력 관리 시스템은 버스 전압을 조정할 수 있다. 기본적인 버스 전압 조정이 도 15에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다. 프로펠러 구동 유닛들 간 적절한 병렬화 및 부하 분담(load sharing)을 보장하기 위해, 비례 이득(proportional gain)이 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 도 15에 의해 도시된 버스 전압 조정은, (1) 균형을 이루는 프로펠러 부하, (2) 세밀한 전압 루프 전압 조정을 보장할 수 있다. 프로펠러 부하는 복수의 프로펠러 구동 유닛들 간에 고르게 분산될 수 있다. 전압 조정은, 기준 전압 신호를 조절하기 위한 피드백으로서, 실제 버스 전압을 이용할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 기준 버스 전압과 버스 전압이 합산기로 전송되며, 합산기의 결과가 비례 이득 유닛으로 제공되어, 기준 전류 신호를 발생시킬 수 있다. 기준 전류 신호는, 추가로 조정될 전류 조정기(current regulator)로 전송될 수 있다. 그 밖의 다른 버스 전압 조정이 사용될 수 있다.
전력 관리 시스템은 버스 전류를 조정할 수 있다. 기본 버스 전류 조정은 도 16에 도시된 것과 같이 구현될 수 있다. 버스 전류 조정은 프로펠러 구동 유닛들 간 적절한 병렬화 및 부하 분담을 보장할 수 있다. 바람직하게는, 비례 적분 이득이 사용될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 기준 버스 전류와 버스 전류가 합산기로 전송될 수 있고, 합산기의 출력은 비례 적분기(PI)로 전송될 수 있다. 비례 적분기는 기준 전류를 발생시킬 수 있으며, 상기 기준 전류는 전류 조정기로 전송되고, 상기 전류 조정기는 프로펠러 구동 유닛을 제어하기 위한 명령어 전류를 발생시킬 수 있다. 그 밖의 다른 버스 전류 조정이 사용될 수 있다.
E. 전류 조정기
도 8은 예시적 명령어 전류 조정기(800)를 도시한다. 상기 전류 조정기(800)는 제어 그래프(가령, 도 7에 도시된 제어 그래프)에 따라 프로펠러 구동 유닛을 제어하는 명령어 전류를 발생시킬 수 있다.
상한 및 하한 버스 전압 임계치가 버스 전압 신호를 조정하도록 사용될 수 있다. 상한 및 하한 버스 전압 임계치가, 버스 전압이 상한 및 하한 범위 내에 있음을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
조정된 버스 전압(828)이 도 8에 도시된다. 조정된 버스 전압(828)은, 전류 설정치(830)를 기초로 하는 함수에 의해, 조절될 수 있고, 최대 및 최소 전류 한계에 의해 제한될 수 있다. 그 후, 조정된 버스 전압(828)이 합산기(858)로 전송되고, 합산기(858)의 출력이 비례 적분기(PI)(860)로 전송될 수 있다.
도 8에서 상부 반쪽은 최대 전류 한계 신호(864)를, 도 8의 하부 반쪽은 최소 전류 한계 신호(866)를 비례 적분기(860)로 제공할 수 있다. 그 후, 비례 적분기(860)는 PDU 명령어 전류 신호(862)를 생성할 수 있다. 하나의 실시예에서, PDU 명령어 전류 신호(862)는 본원의 도면(가령, 도 7)에서 도시된 버스 전류일 수 있다. 그 밖의 다른 프로펠러 구동 유닛 명령어 전류가 사용될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 최대 전류 신호(818)가 제 1 합산기(810)로 공급될 수 있다. 최대 속도 신호(822) 및 (프로펠러 구동 유닛 구성요소의 현재 속도를 나타내는) 실제 속도 신호(820)가 합산기(802)로 전송되어 한 신호를 생성할 수 있으며, 상기 신호는 제 1 합산기(810)에 의해 수신되기 전에 상수(842)와 램프 함수(850)에 의해 조절될 수 있다.
제 1 합산기(810)의 출력이 제 2 합산기(812)에서 조절될 수 있다. 최소 버스 전압 신호(824)와 버스 전압 신호(826)가 합산기(804)로 전송되어, 한 신호를 생성할 수 있으며, 상기 신호는 제 2 합산기(812)에 의해 수신되기 전에 상수(844)와 램프 함수(852)에 의해 조절될 수 있다. 제 2 합산기(812)는 최대 전류 한계 신호(864)를 비례 적분기(860)로 전송할 수 있다.
도 8의 하단에 도시된 바와 같이, 최소 전류 신호(840)가 제 3 합산기(816)로 공급될 수 있다. 최대 버스 전압 신호(836) 및 버스 전압 신호(838)가 합산기(808)로 전송되어, 한 신호가 생성될 수 있으며, 상기 신호는 제 3 합산기(816)에 의해 수신되기 전에, 상수(848)와 램프 함수(856)에 의해 조정될 수 있다.
제 3 합산기(816)의 출력이 제 4 합산기(814)에서 조절될 수 있다. 최소 속도 신호(832)와 (프로펠러 구동 유닛 구성요소의 현재 속도를 나타내는) 실제 속도 신호(834)가 합산기(806)로 전송되어, 한 신호를 생성할 수 있고, 상기 신호는 제 4 합산기(814)에 의해 수신되기 전에, 상수(846)와 램프 함수(854)에 의해 조절될 수 있다.
제 4 합산기(814)가 최소 전류 한계 신호(866)를 비례 적분기(860)로 전송할 수 있고, 상기 비례 적분기(860)가 앞서 언급한 바와 같이 명령어 전류(862)를 발생시킬 수 있다. 하나의 실시예에서, 명령어 전류(862)는 프로펠러 구동 유닛으로 전송되는 토크 명령어일 수 있다.
도 8의 로직은 프로그래밍 언어, 예를 들어, 터보 C(Turbo C), 터보 C++, 파스칼(Pascal), 객체 지향 언어, 또는 그 밖의 다른 프로그래밍 언어로 구현될 수 있다. 바람직하게는, C 기반의 언어가 사용된다. 소프트웨어가 프로펠러 구동 유닛들 중 하나 이상을 제어하는 전류를 발생시킬 수 있다.
소프트웨어가 DC 버스 전류를 조정하는 메인 또는 보이드 함수를 포함할 수 있다. 메인 루틴이 (1) 버스 전류 명령어 요청을 불러오고(retrieve), (2) 버스 전류를 최대 전류와 최소 전류 내로 제한하며, (3) (하한 및 상한 전압 임계치, 및 하한 및 상한 전압 이득을 이용해) 버스 전류의 조정분을 계산하며, (4) 버스 전류를 필터링하고, (5) 버스 전류를 최대 전류 한계와 최소 전류 한계에 의해 정의되는 범위 내로 제한하는 루틴을 호출할 수 있다.
소프트웨어는 속도 한계의 초과를 기초로, 또는 버스 전압이 최소 허용되는 버스 전압 이하가 될 때, 버스 전류 조정기의 상한 전류를 조절하는 제 1 루틴을 포함할 수 있다. 제 1 루틴은 버스 전압, 속도, 최대 전류, 최대 속도, 및 최소 버스 전압을, 입력으로서 수용하고, 최대 전류 한계를 반환(return)할 수 있다.
소프트웨어는 로터가 하한 속도 이하로 회전하는 것을 기초로, 또는 버스 전압이 최대 허용 가능한 버스 전압을 초과할 때, 버스 전류 조정기의 상한 전류를 조절하는 제 2 루틴을 포함할 수 있다. 제 2 루틴은 버스 전압, 속도, 최소 전류, 최소 속도, 및 최대 버스 전압을 입력으로서 수용하고, 최소 전류 한계를 반환할 수 있다.
소프트웨어가 버스 전압을 기초로 버스 전류 조정치를 계산하는 제 3 루틴을 포함할 수 있다. 상기 제 3 루틴은 버스 전압, 하한 및 상한 전압 임계치, 하한 전압 임계치와 상한 전압 임계치 간의 전류 변화, (버스 전압이 하한 전압 임계치보다 작을 때 버스 전류와 연계된) 저전압 이득, 및 (버스 전압이 상한 전압 임계치보다 높을 때 버스 전류와 연계된) 고전압 이득을, 입력으로서 수용하고, 버스 전류 조정치를 반환할 수 있다.
또한 소프트웨어는 설정 포인트 근방으로, 또는 대역 한계 내로, 전압, 속도, 및/또는 전류를 부동화(float)하기 위한 루틴을 포함할 수 있다. 더 많은, 또는 더 적은, 또는 대안적 기능을 갖는 소프트웨어 루틴이 사용될 수 있다.
F. 전압 대역 정의
도 9-14는 본원에서 설명된 전압과 전류 조정에 의해 생성될 수 있는 명령어 곡선을 도시한다. 도 9는 y-축에 버스 전압이 나타나고, x-축에 PDU 전류가 나타난 예시적 PDU 명령어 한계 곡선(900)을 도시한다. PDU 명령어 전류가 전압 대역 내에서, 가령, 도 9에 도시된 7.5Amps의 명령어 전류에서 수정되지 않을 수 있다. 전압 대역 내에서 PDU 명령어 전류를 세밀하게 제어함으로써, 시스템 제어 및 신뢰성이 향상될 수 있다. 고 버스 저압에 대해 PDU 명령어 범위가 증가할 수 있다. 마찬가지로, 저 버스 전압에 대해 PDU 명령어가 감소할 수 있다.
도 10은 예시적 전압 대역 정의(1000)를 도시한다. y-축은, (1) 저속 스로틀 전압 범위, (2) 고속 스로틀 전압 범위, 및 (3) 버스 전압 한계를 나타낼 수 있다. 도시된 바와 같이, 제어 곡선이 7.5Amps에 위치하는 설정 포인트를 중심으로 할 수 있다. 저속 스로틀 전압 범위는, 더 넓은 고속 스로틀 전압 범위 내에 있거나, 상기 고속 스로틀 전압 범위보다 좁을 수 있다. 최대 저속 모드 전압과 최소 저속 모드 전압에 의해 상기 저속 스로틀 전압 범위가 정의될 수 있다. 고속 스로틀 전압 범위가 최대 고속 모드 전압 및 최소 고속 모드 전압에 의해 정의될 수 있다. 버스 전압이 최대 및 최소 전압 한계에 의해 정의될 수 있다.
PDU 명령어 전류는 하나의 대역 내 버스 전압 변화에 따라 변하지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 10은 PDU 명령어 전류가, 저속 스로틀 전압 대역의 최대 및 최소 전압 한계 내 약 7.5Amps에 고정될 수 있음을 도시한다. 덧붙이자면, 버스 전압이 대역 한계를 초과할 때 PDU 명령어 전류가 제한될 수 있다.
G. 저속/고속 스로틀 모드
도 11은 저속 및 고속 스로틀 모드와 연계된 예시적 제어 곡선(1100)을 도시한다. 다시, y-축이 버스 전압을 도시하고, x-축이 프로펠러 구동 유닛 전류를 도시한다. 실선은 저속 스로틀 제어 곡선을 도시하고, 점선은 고속 스로틀 제어 곡선을 나타낼 수 있다.
도시된 바와 같이, 저속 스로틀 제어가 고속 스로틀 제어보다 더 세밀하게 제어될 수 있다. 가령, 갑작스럽게 요청된 프로펠러 구동 유닛의 유의미한 속도 변화를 수용하기 위해 고속 스로틀 제어가 더 넓은 버스 전압 범위에 걸쳐 동작할 수 있다. 고속 스로틀 모드에서, 속도를 빠르게 변화시키고, 속도를 증가시키기 위해 필요한 과량의 전력을 인출하기 위해 프로펠러 구동 유닛을 제어함으로써, 저속 스로틀 모드에서보다 더 넓은 버스 과도 구간(bus transient)을 야기할 수 있으며, 여기서 프로펠러 구동 유닛은 발전장치에 의해 발생한 전력을 천천히 추적하도록 지시받을 수 있다.
H. 과도 거동
도 12 내지 14는 전력 관리 시스템(1200, 1300 및 1400)의 예시적 과도 거동(transient behavior)을 도시한다. 다시, y-축은 버스 전압을 도시하고, x-축은 프로펠러 구동 유닛 전류를 도시한다. 버스에서의 과도 거동은 저속 제어 모드에서 고속 제어 모드로의 전환의 결과, 또는 그 밖의 다른 부하 증가/감소일 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 포인트 A가 초기 동작 포인트일 수 있다. 초기 동작 포인트 A는, 최대 허용 가능한 명령어 전류의 25%인 초기 프로펠러 구동 유닛 전류 값일 수 있다. 시스템에게, 프로펠러 구동 유닛의 속도를 증가시킬 것을 명령하는 스로틀 요청이 수신될 수 있다. 도시된 예에서, 요청된 속도 변화가 최대 허용 가능한 전류의 50%까지 프로펠러 구동 유닛 전류를 증가시키는 것에 대응한다.
포인트 B에서, 프로펠러 구동 유닛 부하의 증가에 의해, 버스 전압이 강하될 수 있다. 버스 전압이 배터리 전압 이하로 강하될 수 있으며, 이로써, 배터리가 버스 상으로, 그리고 프로펠러 구동 유닛으로 전류를 방전할 수 있다. 하나의 실시예에서, 프로펠러 구동 유닛으로 향하는 명령어 전류가 약 30%까지 감소되어, 추가적인 전압 강하를 피할 수 있다.
포인트 C에서, 발전장치는 명령어 신호에 천천히 응답할 수 있다. 발전장치가 전력 생산 및 버스 전압을 증가시킬 수 있다. 그 결과로, 프로펠러 구동 유닛 명령어 전류가 증가될 수 있다. 포인트 D에서, 버스 전압이 명목값으로 복귀될 수 있다. 프로펠러 구동 유닛, 발전장치, 및 배터리가 정상 상태(steady state)로 복귀될 수 있다. 요컨대, 포인트 B에서 포인트 C로의 이동이 과도 경로일 수 있고, 포인트 A에서 포인트 C로의 이동은 시스템 오류와 연계될 수 있으며, 포인트 D에서 도 12의 우측까지, 버스 전압은 상한 명령어 이득 경계에 의해 제한될 수 있다.
도 13은 예시적 차동 스로틀 명령어 곡선(1300)을 도시한다. 우측 날개에 대한 프로펠러 구동 유닛이 좌측 날개에 대한 프로펠러 구동 유닛과 다르게 제어될 수 있다. 예를 들면, 프로펠러 구동 유닛들은 서로 다른 속도로, 또는 서로 다른 방향으로 제어될 수 있다.
도 13에서, 실선이 전진하는 프로펠러 구동 유닛 명령어 한계를 도시할 수 있다. 점선이 후퇴하는 프로펠러 구동 유닛 명령어 한계를 도시할 수 있다. 실선 화살표가 전진하는 프로펠러 구동 유닛 명령어 궤적을 도시할 수 있다. 점선 화살표가 후퇴하는 프로펠러 구동 유닛 명령어 궤적을 도시할 수 있다.
도 14는 예시적 명령어 한계를 다시 도시한다. 실선이 고정된 한계를 갖는 가변 이득을 도시할 수 있다. 점선이 가변 한계를 갖는 고정된 이득을 도시할 수 있다. 화살표는 과도 명령어 궤적을 도시할 수 있다. 도 14는 시스템의 2개의 초기 동작 포인트를 도시한다. 초기 동작 포인트들 중 어느 것에서도, 시스템은 특정된 한계(중앙, 검은 점)를 얻을 수 있다.
요컨대, 고속/저속 전압 대역이 프로펠러 구동 유닛 전압 설정 포인트 부근을 중심으로 가질 수 있다. 전압 설정 포인트는, (1) 배터리가 원하는 전류를 제공하는 대강의 전압, (2) 배터리 충전을 위한 고전압, 또는 (3) 배터리 방전을 위한 저전압일 수 있다. 전압 설정 포인트는 배터리 충전 상태(SOC), 배터리 모델, 및 프로펠러 구동 유닛으로의 배터리 전류 피드백에 따라 달라질 수 있다. 전력 관리 시스템은 버스 전압을 변화시키지만, (가변 전압을 이용해) 전류는 일정하게 유지할 수 있다. 하한 및 상한 버스 전압 한계가 사용될 수 있다.
Ⅵ. 예시적 적용예
하나의 적용예에서, 운송 수단은, 약 지상 65,000피트 높이까지 지속적으로 비행할 수 있는 원격 제어되는 무인 비행체일 수 있다. 상기 무인 비행체는 항공 교통 및 날씨에 따라 동작하고, 1주일의 비행 지속시간을 가지며, 위치 유지 능력(station-keeping capability)을 제공하고, 백업 플랫폼과 연계해 동작하여, 관심 영역에 걸쳐 지속적인 원격 정보 수집 커버리지를 보장할 수 있고, 외부 통신 네트워크로 직접 상호연결될 수 있다.
무인 비행체가 통신물 및 그 밖의 다른 페이로드를 계전(relay)하기 위한 플랫폼으로서 기능할 수 있다. 무인 비행체는 양방향 광대역, 음성 및/또는 협대역 통신을 촉진시킬 수 있고, 비디오 및/또는 오디오의 브로드캐스팅을 촉진시킬 수 있다. 무인 비행체는 (1) 약 2인치 정도로 작은 안테나를 갖는 고정된 사용자 장비, (2) 게이트웨이 스테이션, (3) 인터넷, (4) 위성 접시, 및 (5) 모바일 사용자 장비(가령, 핸드헬드 장치, 휴대폰, PDA, 랩톱, GPS 장치, 및 그 밖의 다른 장치)와 통신할 수 있다.
위성 링크를 통해, 무인 비행체가 지상에 위치하는 임무 통제 스테이션과 통신연결될 수 있다. 무인 비행체는 지상, 공중, 및 해상의 전투 유닛이 실시간으로 액세스할 수 있는 실시간 고해상도의 비디오 이미징을 제공할 수 있다.
무인 비행체의 임무 예시로, 정찰 통신 또는 GPS 기능, 전자기 간섭의 검출 및 위치파악, 전략적 온-스테이션 날씨 및 통신 모니터링, 현장 사령관의 동적 작업 할당, 통신 증강, 대역폭 확장, 다른 커버리지를 거의 또는 전혀 이용하지 않는 강건한 영역 커버리지, 연속적이고 활용 가능한 정보의 실시간 수집, 전파교란, 전파교란자 추적, 미사일 방어, 지상 및 공중 전장 인식, 공중 충돌 회피, 및 전용 통신 지원이 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 기재되었지만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며, 본 발명의 범위 내에서 변형이 이뤄질 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정의되며, 명시적으로, 또는 묵시적으로, 청구항이 의미하는 바에 속하는 모든 장치가 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
따라서 지금까지의 상세한 설명은 한정이 아닌 예시를 위한 것이며, 모든 등가물을 포함해 다음의 청구항이 본 발명의 범위를 정의한다.

Claims (20)

  1. 운송 수단(vehicle)용 전기 전력 관리 시스템에 있어서, 상기 전기 전력 관리 시스템은,
    전기 전력을 발생시키고, 전력 버스로 전압을 공급하도록 구성된 발전장치,
    전력 버스와 상호연결된 배터리로서, 상기 배터리는, 발전장치에 의해 발생하고, 전력 버스를 통해 발전장치로부터 배터리로 공급되는 전류로부터 충전되는 특징의, 상기 배터리,
    상기 전력 버스와 상호연결되어 있으며, 상기 전력 버스를 통해 발전장치로부터 전력을 인출하여, 운송 수단의 이동을 야기하는 프로펠러 구동 유닛, 및
    복수의 이산 동작 모드로 상기 전력 관리 시스템에게 지시하도록 구성된 제어기로서, 이산 동작 모드 각각은 프로펠러 구동 유닛을 상이한 방식으로 제어하는 특징의, 상기 제어기
    를 포함하며,
    제 1 이산 동작 모드는 저속 스로틀 모드(slow throttle mode)이며, 제 2 이산 동작 모드는 고속 스로틀 모드(fast throttle mode)이고,
    저속 스로틀 모드에서, 전력의 흐름은 실질적으로 발전장치에서만 시작하여 프로펠러 구동 유닛과 배터리로 향하고,
    고속 스로틀 모드에서, 전력의 흐름은 배터리와 발전장치에서 시작하여 프로펠러 구동 유닛으로 향하며, 프로펠러 구동 유닛의 요청된 속도 증가는, 초기에는 전적으로 배터리에 의한 전력에 의해 이뤄져서, 고속 스로틀 모드에서, 발전장치에 의해 발생 중인 현재 전력 레벨에 의해 프로펠러 구동 유닛의 속도가 제한되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 저속 스로틀 모드에서, 버스 전압의 레벨이 발전장치에 의해 유지되며, 버스 전압은, 전력의 흐름이 발전장치 및 프로펠러 구동 유닛에서 시작하여 배터리로 향하기에 충분히 높아서, 프로펠러 구동 유닛의 모터에 의해 회전되는 프로펠러는 우선적으로 발전장치에 의해 발생하는 전력에 의해 구동되고, 배터리는 트리클(trickle) 충전 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 고속 스로틀 모드에서, 제어기는, (1) 프로펠러 구동 유닛에게, 프로펠러 속도를 신속하게 증가시킬 것을 지시하며, 이로써, 프로펠러 구동 유닛이 발전장치에 의해 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛으로 현재 제공되는 전력보다 더 많은 전력을 인출하고, 프로펠러 구동 유닛이 배터리로부터 프로펠러 속도를 신속하게 증가시키기에 필요한 추가 전력을 인출하게 되며, (2) 발전장치에게, 요청된 프로펠러 속도에 비례하는 더 많은 전력을 발생시킬 것을 지시하고, 이로써, 발전장치가 더 많은 전력을 점진적으로 발생시킬수록, 버스 전압은, 발전장치에 의해 버스 전압이 결정되는 상태로 복귀되고, 다시 한번, 전력의 흐름이 발전장치에서 시작하여, 프로펠러 구동 유닛 및 배터리로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 프로펠러 구동 유닛이 프로펠러를 포함하고, 발전장치 및 배터리로부터 버스를 통해 인출된 전력을 이용해, 프로펠러를 회전시키며, 재생 동작 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은, 프로펠러를 회전유지(wind-milling)시킴으로써, 버스를 통해 배터리로 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 발전장치는 연료로서 액체 수소를 이용하도록 구성된 내연 모터(internal combustion motor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 운송 수단은 원격 제어되는 무인 항공기(unmanned aircraft)이고, 항공전자 유닛(avionics unit) 및 유도 항법 제어 유닛(guidance navigation and control unit)이 전력 버스와 상호연결되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 제어기가, 버스 전류를 설정 포인트(set point)로 유지하면서, 버스 전압을 최대 및 최소 전압에 의해 정의된 범위 내로 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  8. 운송 수단(vehicle)용 전기 전력 관리 시스템에 있어서, 상기 시스템은
    전기 전력을 발생시키고, 전압을 전력 버스로 공급하도록 구성된 발전장치,
    전력 버스를 통해 발전장치와 상호연결된 배터리로서, 전력 버스와 관련된 버스 전압의 레벨에 따라, 상기 배터리는 전력 버스로 전류를 방전시키거나, 전력 버스로부터 전류를 인출해 자신을 충전하도록 구성되는 특징의, 상기 배터리,
    전력 버스를 통해 발전장치 및 배터리 모두와 상호연결되며, 발전장치 및 배터리로부터 전력 버스를 통해 전력을 인출하도록 구성되는 프로펠러 구동 유닛,
    복수의 이산 동작 모드로, 전기 전력 관리 시스템에게 지시하도록 구성된 제어기로서, 이산 동작 모드 각각은 상이한 방식으로 프로펠러 구동 유닛에게 전력을 공급하는 특징의, 상기 제어기
    를 포함하며,
    제 1 이산 동작 모드는 저속 제어 모드(slow control mode)이고, 제 2 이산 동작 모드는 고속 제어 모드(fast control mode)이며,
    저속 제어 모드에서, 제어기는, 프로펠러 구동 유닛에게, 발전장치로부터 전력 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력량만 이용할 것을 지지함으로써, 프로펠러 구동 유닛의 속도 변화가 발전장치에 의해 발생하는 전력의 변화를 추적하도록 지시하며,
    고속 제어 모드에서, 제어기는, 요청된 속도를 획득하기 위해, 발전장치에 의해 배터리로부터 전력 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력을 초과하는 추가 전력을, 프로펠러 구동 유닛이 배터리로부터 인출함으로써, 프로펠러 구동 유닛의 요청된 속도 변화에 빠르게 반응할 것을 지시하여, 발전장치에 의해 발생하는 전력의 레벨에 의해 프로펠러 구동 유닛의 속도가 제한되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 저속 제어 모드에서, 발전장치가 프로펠러 구동 유닛으로 전력을 공급하도록 버스 전압이 유지되며, 발전장치의 내연 모터(internal combustion motor)가 요청된 프로펠러의 작은 속도 변화에 비례하는 속도에 이를 때까지 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛이 이용 가능한 전력량이 천천히 추가되며, 배터리로부터 버스로 어떠한 전력도 추가되지 않는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 고속 스로틀 동작 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은 발전장치에 의해 제공되는 전력보다 더 많은 전력을 인출하고, 프로펠러 구동 유닛이 요청된 프로펠러의 큰 속도 변화에 가능한 신속하게 이르기에 필요한 요청된 전력 증가분이 배터리로부터 얻어지고, 고속 제어 모드와 관련된 요청된 프로펠러의 큰 속도 변화는, 저속 제어 모드와 관련된 요청된 프로펠러의 작은 속도 변화보다 커서, 저속 제어 모드에서, 발전장치에 의해 버스 전압이 유지되고, 고속 제어 모드에서, 배터리에 의해 버스 전압이 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 프로펠러 구동 유닛은 버스로부터 인출된 전력을 이용하여, 프로펠러를 회전시키고, 프로펠러 구동 유닛의 속도는 프로펠러 속도에 대응하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 발전장치는 연료로서 액체 수소를 이용하는 내연 모터를 포함하고, 재생 모드에서, 프로펠러 구동 유닛은, 프로펠러를 회전유지(wind-milling)시킴으로써, 버스를 통해 배터리로 전력을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서, 사용자의 고속 스로틀 모드 설정의 선택을 기초로, 또는 요청된 프로펠러 구동 유닛 속도 변화가 지정 임계치 이상, 또는 상기 지정 임계치와 거의 동일하다는 식별을 기초로, 제어기가 저속 스로틀 모드로부터 고속 스로틀 모드로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리 시스템.
  14. 전기 전력 관리를 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    운송 수단(vehicle)에 위치하는 발전장치로부터 전기 전력을 발생시키는 단계로서, 상기 발전장치는 버스와 상호연결되어 있는 특징의 단계,
    저속 스로틀 동작 모드에서, 발전장치에 의한 버스의 전압으로부터 운송 수단의 프로펠러 구동 유닛에 전력을 공급하는 단계로서, 상기 프로펠러 구동 유닛은, 저속 스로틀 모드에서, 발전장치로부터의 전력을 이용해 프로펠러를 구동시키도록 구성된 특징의 단계,
    요청된 만큼 프로펠러 속도를 증가시키기 위해, 발전장치에 의해 버스를 통해 프로펠러 구동 유닛으로 제공되는 전력을 초과하는 추가 전력을, 프로펠러 구동 유닛이, 배터리로부터 즉시 인출하는 고속 스로틀 동작 모드로 스위칭하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 방법은
    프로펠러 구동 유닛에 의해 구동되는 프로펠러의 속도 변화를 요청하는 스로틀 요청을 수신하는 단계,
    요청된 프로펠러 속도 변화가 지정 임계치보다 큰지 여부를 식별하는 단계,
    요청된 프로펠러 속도 변화가 지정 임계치와 거의 동일하거나 상기 지정 임계치 이상이라고 판단되면, 고속 스로틀 동작 모드로 스위칭하는 단계, 및
    고속 스로틀 동작 모드로 스위칭한 후, 요청된 프로펠러 속도 및 및 버스를 통해 발전장치에 의해 전력을 공급받는 임의의 다른 부하에 비례하도록, 발생하는 전력을 조정할 것을 발전장치에게 지시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 방법은
    고속 스로틀 모드 설정의 사용자 선택에 의해, 고속 스로틀 동작 모드로 스위칭하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 방법은
    재생 제어 모드에서, 전력이 프로펠러 구동 유닛으로부터 발생하여 버스에 비치되게 하여 배터리를 충전하도록, 프로펠러 구동 유닛이 프로펠러를 회전유지(wind-milling)시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 발전장치가 액체 수소로부터 전력을 발생시키며, 운송 수단은 무인 항공기이며 원격 제어를 통해 동작하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  19. 제 14 항에 있어서, 고속 스로틀 모드에서, (1) 버스 전압이 설정 포인트를 중심으로 변하고, (2) 상한 및 하한 전압이 배터리 충전 및 방전 속도를 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 저속 스로틀 모드에서, (1) 버스 전압이 설정 포인트를 중심으로, 고속 스로틀모드에서보다 더 적은 증분만큼 변하며, (2) 제어 한계 곡선이 상수 전압 이득을 갖는 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 전력 관리를 위한 방법.
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