飞行器的动力分配网络中的时变电负载分担的制作方法

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1.本发明总体上涉及一种用于飞行器的电力系统，并且涉及一种具有这样的电力系统的飞行器。例如，飞行器可以为具有沿着前翼或鸭翼以及沿着后翼或主翼分布的多个升力/推力单元的鸭翼型飞行器。电力系统包括多个电负载，比如多个升力/推力单元和多个襟翼致动器中的至少一者，多个电源，如多个蓄电池或电池单元，以及电力分配网络，电力分配网络配置成将电源与电负载连接，使得每个电负载可以由至少一个相关联的电源经由电力分配网络的至少一个相关联的动力通道驱动。本发明还涉及一种用于操作飞行器的电力系统的方法。

背景技术：

2.飞行器通常可以分为固定翼类型的和旋转翼类型的。固定翼飞行器典型地包括多个飞行控制表面，当可控地定位时，这些飞行控制表面引导飞行器从一个目的地移动到另一个目的地。包括在飞行器中的飞行控制表面的数量和类型可以变化。主飞行控制表面典型地为那些用于控制飞行器相对于俯仰、偏航和滚转轴线移动的控制表面。辅助飞行控制表面典型地为那些用来影响飞行器升力或阻力(或两者)的控制表面。典型的主飞行控制表面包括升降舵、副翼和方向舵，而典型的辅助飞行控制表面包括多个襟翼、缝翼、减速板和扰流板。
3.旋转翼飞行器，例如直升机，典型地不具有与产生升力的机翼分离的飞行控制表面，但是构成旋转翼的机翼具有对俯仰和滚转的循环控制，以及对升力的集体控制。
4.此外，已知的飞行器具有基于推进发动机的竖直起飞和着陆能力，推进发动机相对于飞行器的横向轴线或俯仰轴线可旋转地安装。推进发动机可在巡航飞行位置与起飞/着陆位置之间可控地移动。在巡航位置，发动机提供向前的推力，并且飞行器在空中的移动由合适的飞行控制表面控制。在起飞/着陆位置，推进发动机向下倾斜，以便根据发动机提供的推力允许竖直起飞或着陆。
5.根据公开us 2016/0023754 a1和us 2016/0311522 a1以及专利同族的其他公开，本技术人lilium eaircraft gmbh已经提出了具有竖直起飞和着陆能力并且具有电驱动的导管螺旋桨作为推进发动机的这样的类型的飞行器。同时，本技术人已经开发了一种称为lilium jet的飞行器，其为一种鸭翼型飞行器，并且具有电动操作的导管螺旋桨的形式的多个左前发动机、多个右前发动机、多个左后发动机和多个右后发动机，这些发动机安装到鸭翼型飞行器的左前和右前鸭翼以及左后和右后或主翼的相应襟翼。这种lilium jet的首次试飞于2019年10月1日进行。
6.从us 2020/0010187 a1中已知另一种类型的具有竖直起飞和着陆能力并且电动操作的飞行器。该飞行器具有多个推进组件，每个推进组件包括具有两个独立绕组的电动马达，因此电动马达为双供应类型的。多个蓄电池单元成对地与电动马达相关联，使得每个电动马达的第一绕组可以基于蓄电池单元中的一者来驱动，并且每个电动马达的第二绕组可以基于蓄电池单元中的另一个者来驱动。公开了旨在实现容错的各种电力系统架构。根
据第一实施例，六个电动马达和六个蓄电池单元以环形架构布置，使得每个蓄电池单元向两个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据第二实施例，六个电动马达和四个蓄电池单元以双重构型布置，使得每个蓄电池单元为三个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据第三实施例，六个电动马达和六个蓄电池单元以六边形构型布置，使得每个蓄电池单元向两个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据第四实施例，六个电动马达和四个蓄电池单元以星形构型布置，使得每个蓄电池单元向三个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据第五实施例，六个电动马达和四个蓄电池单元以星形构型布置，使得每个蓄电池单元向三个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据第六实施例，六个电动马达和四个蓄电池单元以网状结构布置，使得每个蓄电池单元向三个电动马达提供动力，并且每个电动马达从两个蓄电池单元接收动力。根据网状构型，第一对蓄电池单元共同驱动相关联的第一电动马达的两个绕组，并且第二对蓄电池单元共同驱动相关联的第二电动马达的两个绕组。
7.对于任何这样的类型的飞行器和任何其他类型的飞行器，抵御技术故障的能力是最重要的方面之一，这实质上也涉及飞行器的电力分配网络。
8.用于比如飞行器的安全关键应用的电力分配网络都存在内在矛盾：分隔防止故障传播，但统一允许跨动力源的有效负载分担。典型的方法包括分隔的“动力通道”，这些通道对于一个通道含有电故障，但是不能受益于跨动力源的负载分担。任何使用统一的方法都被认为是内在不安全的，因为电故障会在整个网络上传播，并导致瞬时或稳态电源中断。因此，用于安全关键应用的典型电力分配网络严格遵循分隔的途径，由此错失了统一的益处。
9.根据常规方法，响应于故障的发生，可以引入某种统一，以补偿这种故障。例如，传统飞行器电系统可以使用机电继电器来提供统一，但安全容差降低，因此仅在系统故障后使用。
10.已知在电力分配网络中使用固态和机电切换设备，用于根据当前的环境和要求来启用和禁用电力分配网络的相关部分之间的动力传输。
11.此外，已知在电力分配网络中使用固态和机电电路保护布置(spd)，比如固态和机电断路器，用于在短路发生时保护下游的电线和电负载。还已知的是，使用通常被称为“sspc”的所谓“固态动力控制器”作为电力分配网络(包括飞行器的电力分配网络)中的电路保护布置，代替常规机电断路器或甚至“老式”熔断器。
12.固态动力控制器(sspc)是一种电路保护设备，其类似于熔断器或另一种断路器，因此用于在短路发生时保护下游的电线和电负载。与传统机电设备(熔断器和断路器)相比，sspc具有许多优点，诸如，当短路发生时，它们可以更快地断开，它们可以更轻并使用更小的体积，它们是软件可重置的(不需要手动接近它来进行维护或携带备用熔断器)，它们在电流和电压跳闸额定值方面非常灵活，它们可以自检以避免休眠故障，它们可以记录关于电气系统牢靠性的数据，并且它们可以执行附加功能，包括切换设备的功能。为此，sspc包括微控制器、用于与上级控制实体进行数据通信的通信接口、具有用于监控每个负载通道的至少一种电状况的监控功能的一个或多个负载通道、以及在每个负载通道内的固态开关，诸如例如至少一个金属氧化物场效应晶体管(mosfet)、至少一个双极晶体管(bjt)、可控硅整流器(scr)和三端双向可控硅开关元件(triac)。微控制器监控至少一种电状况，包
括通过相应负载通道流到相应负载的电流，并且如果发生电跳闸状况，例如检测到的电流超过特定阈值，则命令固态开关断开。可以设置多个电跳闸状况来处理不同种类的电故障。
13.已知各种sspc分布架构，诸如为来自具有至少一个电气系统控制器(esc)的车辆管理系统(vms)的大量sspc(例如＞40spp)的集中控制而优化的分级架构。经由固态动力管理器(sspm)实现控制，sspm与辅助动力分配单元(spdu)中的相关联sspc分组在一起。同样已知的一种等级较低的架构通常用于对车辆管理系统(vms)中较少数量的sspc(例如＜40spp)进行集中控制。sspc被分组到主动力分配单元(ppdu)中。通过在车辆管理系统(vms)中包括至少两个电气系统控制器(esc)，并在每个辅助动力分配单元(spdu)中包括至少两个固态动力管理器(sspm)，sspc配电架构可以提供冗余。
14.对于电动飞行器的电力系统，其具有用于为各种电负载或飞行器设备提供动力的蓄电池或蓄电池单元形式的多个电源，这些电源的不平衡放电是不希望的，并且可能导致问题。此外，飞行范围可能会受到蓄电池不平衡放电的负面影响。为了实现飞行器的高性能，有利的是，如果相应的电负载或飞行器设备(诸如多个升力/推力单元中的每一者)可以由多个独立的电源驱动，则至少在某些情况下，诸如飞行操纵需要增加升力/推力单元的驱动动力。
15.鉴于前述内容，本发明的目的是提供一种用于飞行器的电力系统和相应的操作方法，其允许以有效的方式实现对电故障的充分恢复。
16.本发明的另一个目的是提供一种用于飞行器的电力系统和相应的操作方法，其在需要增加的驱动动力的飞行操纵以及可实现的飞行范围方面实现高的飞行器性能。
17.本发明的另一个目的是提供一种用于飞行器的电力系统和相应的操作方法，其允许实现蓄电池或蓄电池单元形式的动力源的均匀放电。

技术实现要素：

18.为了实现这些目的中的至少一者，本发明提供了一种用于飞行器的电力系统，电力系统包括多个电负载、多个电源和电力分配网络，电力分配网络配置成将电源与电负载连接，使得每个电负载可以由至少一个相关联的电源经由电力分配网络的至少一个相关联的动力通道驱动。
19.电力分配网络包括具有多个可切换或可中断动力链路的电路保护布置和电路切换布置中的至少一者，其中每个动力链路具有两个连接端口，并且其中每个动力链路配置为在第一操作模式下连接连接端口，用于将动力从连接到连接端口中的一者的驱动动力通道或驱动动力通道部分传输到与所述连接端口中的另一者连接的从动动力通道或从动动力通道部分，并且配置为在第二操作模式下中断连接端口之间的连接，用于防止驱动动力通道或驱动动力通道部分与从动动力通道或从动动力通道部分之间的动力传输。
20.电力分配网络配置成通过在电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，根据电力分配网络按顺序采用的多个不同的部分负载分担模式，以时变方式关于相关联的电负载提供跨电源的部分负载分担，每个部分负载分担配置与部分负载分担模式中的特定一者相关联。
21.电力分配网络还配置成使得所述多个电源的至少一组电源中的每个电源与不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且所述多个电负载中的至少
一组电负载中的每个电负载与不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且配置成使得每个部分负载分担模式具有相关联的多个电源和多个电负载，使得电源和电负载形成相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组，其中电力分配网络当采用相应的部分负载分担模式时，关于相关联的共同的负载分担组的电负载提供跨相关联的共同的负载分担组的电源之间的负载分担，或者为分离的负载分担组中的每一者提供各自的部分负载分担，其是关于这一相应的分离的负载分担组的电负载，跨每个相应的分离的负载分担组的电源的负载分担，而不是跨分离的负载分担组的任何负载分担。
22.所提出的电力系统允许结合统一电网和隔离电网的主要优点。在电源之间的部分负载分担实现了网络的动力通道之间有目的的统一。原则上，统一动力分配网络的所有或至少大部分优点都可以实现，而不需要整个网络的完全统一。提出的部分统一似乎特别有利于像蓄电池这样的动力源之间的负载分担。
23.电力分配网络可以配置成以至少一种正常操作模式和至少一种电故障缓解操作模式操作。在这方面，还提出，电力分配网络配置成在正常操作模式下按顺序采用不同的部分负载分担模式。因此，在正常操作模式下，电力分配网络提供跨电源的所提出的部分负载分担。
24.在电故障缓解模式下，电力分配网络优选地提供电故障隔离，使得电力分配网络的包括电故障的网络部分由采取第二操作模式的至少一个动力链路与电力分配网络的至少一个其他网络部分隔离。因此，所提出的电力系统允许结合统一电网以及隔离电网的优点，还涉及实现抵御电故障的能力。在飞行器的正常飞行操作中假设的正常操作模式下，网络的动力通道之间顺序变化的部分统一允许跨动力源的有效部分负载分担。如果发生电故障，电力分配网络采取电故障缓解操作模式，电故障缓解操作模式提供相关动力通道之间的隔离，并由此隔离电故障。
25.基于本发明，实现了具有时变部分统一的部分统一的电网络，其为飞行器的正常操作提供了由统一方法产生的基本上所有的优点，尽管根据常规看法，统一方法被认为对于像航空这样的安全关键应用是不安全的。
26.因此，本发明的电力系统与飞行器的传统电力分配网络显著不同，飞行器的传统电力分配网络在飞行器的正常操作中通过使用分隔的动力通道具有不可撤销地分配给特定动力源的特定电负载。这种分配导致对动力源具有不一致的动力需求，这是次优的，特别是对于电池电动车辆/飞行器应用。其次，在动力通道出现故障后，必须通过引入某种统一来暂停分隔，以便为电负载提供连续的提供动力。这种分隔的损失导致安全系数的降低。
27.根据本发明，追求一种完全不同的方法。根据多个部分负载分担配置，多个或所有电源和多个或所有电负载以时变方式部分地统一或连接在一起，这对于跨电源的负载分担以及由此对电源的均匀动力需求是最佳的。通过将这些电源适当地与部分负载分担配置相关联，可以实现用作电源的蓄电池均匀放电。任何电故障在传播之前被安全地隔离，然后，在故障被消除之后，可以安全地重新建立统一，并且网络返回到正常操作。通过将电源和负载适当地关联到部分负载分担配置，人们甚至可以在正常操作中提供抵御电故障的能力，而不依赖于立即的故障隔离。
28.与标准统一网络相比，在多个部分负载分担配置内进行故障隔离使得能够更容易
且更快地消除故障，因为当只有有限数量的电源提供故障时，在部分统一且因此部分分隔的电力分配网络中才更容易消除故障，这与标准统一网络中的许多电源的情况相反。此外，部分负载分担配置之间的顺序切换有助于识别哪个动力通道或电源或负载直接受到电故障的影响。
29.根据优选实施例，在电故障缓解模式中，使用跨电源的部分负载分担也是有利的。在这方面，提出了电力分配网络配置成在电故障缓解模式下，通过在电力分配网络的多个不同的部分故障隔离负载分担配置之间按顺序切换，根据电力分配网络按顺序采用的多个不同的部分故障隔离负载分担模式，以时变方式关于相关联的电负载提供跨电源的部分负载分担，每个部分故障隔离负载分担配置与部分故障隔离负载分担模式中的特定一者相关联，并提供电故障隔离。
30.通过以不同的方式将电源和电负载与负载分担模式和负载分担组关联起来，这种跨电源的部分负载分担可以类似于正常操作模式下跨电源的部分负载分担在电故障缓解模式下实现。在这方面，提出了电力分配网络配置成使得在所述至少一组电源中，不直接受电故障影响的多个或所有电源每一者都与不同的部分故障隔离负载分担模式中的至少一者、优选地与至少两者相关联，并且使得在所述至少一组电负载中，不受电故障直接影响的多个或所有电负载每一者都与不同的部分故障隔离负载分担模式中的至少一者、优选地与至少两者相关联，并且使得每个部分故障隔离负载分担模式都与多个电源和多个电负载相关联，使得电源和电负载形成相应的部分故障隔离负载分担模式的一个共同的故障隔离负载分担组或多个分离的故障隔离负载分担组。当电力分配网络采用相应的部分故障隔离负载分担模式时，电力分配网络关于相关联的共同的故障隔离负载分担组的电负载提供跨相关联的共同的故障隔离负载分担组的电源的负载分担，或者为分离的故障隔离负载分担组中的每一者提供各自的部分负载分担，其为关于这一相应的分离的故障隔离负载分担组的电负载跨每个相应的分离的故障隔离负载分担组的电源的负载分担，而不是跨分离的故障隔离负载分担组的任何负载分担；并且其中至少一个电源或/和至少一个电负载被排除在用于实现电故障隔离的负载分担之外。
31.如果需要，相同种类的多个电负载可以形成电负载组。可替代地，不同种类的多个电负载可以形成电负载组。可以提供这种类型的多个不同组。
32.根据优选实施例，电力分配网络配置为根据按顺序采用的多个不同的部分负载分担模式关于所有电负载提供跨所有电源部分的负载分担。
33.关于电力分配网络的架构和结构及其动力通道的布置没有限制。根据优选方法，电力分配网络可以包括第一类的多个动力通道；其中第一类的每个动力通道已经关联了至少一个关联电源，该关联电源不与第一类的另一动力通道相关联，并且其中第一类的每个动力通道已经关联了至少一个电负载，该电负载不与第一类的另一动力通道相关联，使得至少一个相关联的电源经由相应的第一类的动力通道与至少一个相关联的电负载连接或可连接，用于使得至少一个电源可以经由相应的第一类的动力通道驱动至少一个电负载，而不必涉及经由另一个第一类的动力通道的驱动。根据前面提到的常规方法，这些第一类的动力通道在任何时候或在飞行器的正常运行中都会相互分隔。
34.多个第一类的动力通道之间的部分统一可以通过除第一类的动力通道之外提供的另一类动力通道来实现。在这方面，提出了第一类的多个动力通道通过电力分配网络的
连接通道布置连接或可连接，该连接通道布置包括第二类的一个或多个动力通道，用于通过经由第二类的至少一个动力通道在第一类的这些动力通道之间传输动力，关于与第一类的这些动力通道相关联的电负载实现跨与至少一组第一类的动力通道相关联或者与所有第一类的动力通道相关联的电源的部分负载分担。
35.连接通道布置可以有利地包括至少一个连接通道，至少一个连接通道与第一类的至少两个、优选至少三个动力通道相关联，第一类的动力通道通过与第一类的相应的动力通道相关联的第二类的相应的动力通道而与连接通道连接或可连接。
36.连接通道布置可以有利地包括一个或多个第二类的动力通道，其中第二类的每个动力通道已经关联了第一类的两个动力通道，使得第一类的两个动力通道经由第二类的动力通道连接或可连接，用于通过经由第二类的动力通道在第一类的两个动力通道之间传输动力，关于与第一类的两个动力通道相关联的电负载实现跨与第一类的两个动力通道相关联的电源的负载分担。在这方面，优选的是，第一类的两个动力通道之间经由第二类的动力通道的动力传输不一定涉及经由第二类的另一个动力通道的动力传输。
37.第一类的动力通道和第二类的动力通道可以以各种不同的方式或根据各种类型来布置。通常，如果电力分配网络包括第二类的两个、三个或更多个动力通道是合适的，第二类的动力通道以这样的方式与第一类的多个动力通道相关联，使得第一类的所述多个动力通道中的每一者都经由第二类的相应的动力通道与第一类的动力通道中的至少一个其他通道连接或可连接。
38.在这方面，根据第一实施方式方法还提出，第一类的所述多个动力通道或第一类的所述多个动力通道的子组中的每一者都经由第二类的相应的动力通道与第一类的所述多个动力通道中的另外两个动力通道或第一类的动力通道的所述子组连接或可连接，使得实现环形拓扑中跨电负载的部分负载分担。
39.根据附加地或可替代地实现的第二实现方式方法，提出第一类的所述多个动力通道或第一类的所述多个动力通道的子组中的两个动力通道经由第二类的相应的动力通道仅与第一类的所述多个动力通道或第一类的动力通道的所述子组中的一个其他动力通道连接或可连接或者相互连接或可连接，其中，如果提供了一个或多个这样的其他动力通道，则第一类的所述多个动力通道或第一类的所述多个动力通道的所述子组中的每个其他动力通道经由第二类的相应的动力通道与第一类的所述多个动力通道或第一类的动力通道的所述子组中的其他两个动力通道连接或可连接，使得实现在沿着第二类的所有这些动力通道的线路拓扑中跨电负载的部分负载分担。这也包括仅提供第一类的两个动力通道的情况，这两个动力通道通过第二类的动力通道相互连接或可连接。
40.根据替代第一和第二实现方式方法或者与第一和第二实现方式方法之一或两者一起实现的第三实现方式方法，提出第一类的所述多个动力通道或第一类的所述多个动力通道的子组中的一个动力通道经由第二类的相应的动力通道与第一类的所述多个动力通道或第一类的动力通道的所述子组中的至少三个其他动力通道连接或可连接，使得实现跨星形拓扑中电负载的部分负载分担。如果需要，这些至少三个其他动力通道中的每一者都可以是包括根据所述线路拓扑的多个动力通道的动力通道线路的起始动力通道。
41.根据第三实施方式方法的优选变型，提出连接通道布置的连接通道经由第二类的相应的动力通道与第一类的所述多个动力通道或第一类的动力通道的所述子组中的至少
三个动力通道连接或可连接，使得实现在星形拓扑中跨电负载的部分负载分担。如果需要，这些至少三个其他动力通道中的每一者都再次可以是包括根据所述线路拓扑的多个动力通道的动力通道线路的起始动力通道。
42.第三实施方式方法的变型具有显著的优点，因为连接通道而不是第一类的动力通道用作星形拓扑的中枢或中心，因此该中枢或中心不太可能直接受到电故障的影响。这个中枢或中心可以避开任何相关联的第一类的动力通道，并由此避开任何可能由第二类的相应的动力链路在此发生的电故障。这允许保持部分负载分担，即使发生直接影响第一类的动力通道中的任何一者的电故障。
43.优选地，第一类的动力通道每一者都包括第一类的动力链路，第一类的动力链路允许在其第一操作模式下电力经由这个第一类的动力链路从相关联的至少一个电源传输到相关联的至少一个电负载，并且禁止在其第二操作模式下电力经由这个第一类的动力链路从相关联的至少一个电源传输到相关联的至少一个电负载。
44.这样的第一类的动力链路可以本质上对应于常规断路器，如熔断器或者机电或固态电路保护布置，其用于在短路发生时保护下游的电线和电负载。因此，第一类的每个动力链路都可以配置为响应于指示电故障的至少一个预设或可预设的电跳闸状况，将其操作模式从第一操作模式改变到第二操作模式。
45.第一类的动力链路可以配置为根据一个或多个预定的电跳闸状况跳闸。可以实施本领域已知的任何合适的电跳闸状况。这种实施方式可以为硬件中的实施方式，硬件如常规熔断器和断路器，它们具有预定义的电跳闸状况，诸如由制造商实现的一组预定义跳闸曲线，使得当命令设备改变跳闸曲线时，必须改变设备的零件号。
46.例如，至少一个预定义电跳闸状况可以包括以下中的至少一者：i)经由第一类的动力链路传输并且超过预定义电流跳闸阈值的电流，以及ii)代表在预定义参考时间间隔内经由第一类的动力链路消耗并且超过预定电i2t跳闸阈值的电能的i2t量。
47.根据优选实施方式，第一类的每个动力链路由电力分配网络的机电或固态电路保护布置提供，例如由机电或固态断路器提供。固态设备是优选的。不排除第一类的动力链路由电力分配网络的一个或多个固态动力控制器(sspc)来实现。
48.为了实现电力分配网络可以采取提供部分统一的配置和提供部分分隔的配置，提出第二类的动力通道每一者都包括第二类的动力链路，第二类动力链路允许在其第一操作模式下电力经由第二类的动力链路在第一类的动力通道之间传输，并且禁止在其第二操作模式下电力经由第二类的动力链路在第一类的动力通道之间传输。
49.有利的是，第二类的每个动力链路都可以由电力分配网络的相关联的机电或固态电路切换设备提供。原则上，可以使用在适当控制器控制下操作的相当简单的切换设备。然而，不排除电力分配网络的一个或多个固态动力控制器(sspc)实现第二类的一个或多个动力链路，例如，如果除了在不同的部分负载分担配置之间的切换之外还提供附加或替代功能。
50.通常，适当的是，电力分配网络包括至少一个控制器，优选至少一个上级控制器，其配置为控制第二类的动力链路以在其第一和第二操作模式之间切换，使得电力分配网络在多个不同的部分负载分担配置之间或者在多个不同的部分故障隔离负载分担配置之间按顺序切换。这种控制器还可以配置成检测电力分配网络中电故障的发生，并控制网络，使
得其采取电故障缓解操作模式。
51.为了实现上述目的中的至少一者，本发明还提供了一种用于操作飞行器的电力系统的方法，该电力系统包括多个电负载、多个电力源和电力分配网络，电力分配网络配置成将电力源与电负载连接，使得每个电负载可以由至少一个相关联的电力源经由电力分配网络的至少一个相关联的动力通道驱动。电力分配网络包括多个可切换或可中断动力链路，每个动力链路提供在电力分配网络的相应的动力通道内，用于使得可以在动力链路的第一操作模式下经由相应的动力通道传输电力，并且用于阻止在动力链路的第二操作模式下经由相应的动力通道传输电力。
52.该方法包括操作电力分配网络，使得电力分配网络以时变方式按顺序采用多个不同的部分负载分担模式，这通过在电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换来关于相关联的电负载提供跨电源的部分负载分担，每个部分负载分担配置与部分负载分担模式中的特定一者相关联。
53.所述多个电源的至少一组电源中的每个电源与不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且所述多个电负载中的至少一组电负载中的每个电负载与不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且每个部分负载分担模式具有相关联的多个电源和多个电负载，使得电源和电负载形成相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组，其中电力分配网络在其操作采用相应的部分负载分担模式时，关于相关联的共同的负载分担组的电负载提供跨相关联的共同的负载分担组的电源的负载分担，或者为分离的负载分担组中的每一者提供各自的部分负载分担，其为关于这一相应的分离的负载分担组的电负载跨每个相应的分离的负载分担组的电源的负载分担，而不是跨所述分离的负载分担组的任何负载分担。
54.本发明的方法通过上面关于本发明的电力系统讨论的部分负载分担，提供了常规分隔方法的优点与常规统一方法的优点的组合。
55.该方法可以包括以至少一种正常操作模式操作电力分配网络，其通过在电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，关于相关联的电负载提供跨电源的所述部分负载分担。此外，该方法可以包括以至少一个电故障缓解操作模式操作电力分配网络，其提供电故障隔离，使得电力分配网络的包括电故障的网络部分由采取第二操作模式的至少一个动力链路与电力分配网络的至少一个其他网络部分隔离。
56.因此，本发明的方法提供了常规分隔方法的优点与常规统一方法的优点的结合，也是关于不损害针对关键故障的安全性的目的，如上面关于本发明的电力系统所讨论的。
57.在这方面，还提出，该方法包括以电故障缓解操作模式操作电力分配网络，使得其以时变方式按顺序采用多个不同的部分故障隔离负载分担模式，这通过在电力分配网络的多个不同的部分故障隔离负载分担配置之间按顺序切换，关于相关联的电负载提供跨电源的部分故障隔离负载分担，每个部分故障隔离负载分担配置与部分故障隔离负载分担模式中的特定一者相关联。在所述至少一组电源中，未直接受电故障影响的多个或所有电源每一者都与不同的部分故障隔离负载分担模式和所述至少一组电负载中的至少一者、优选至少两个相关联，未直接受电故障影响的多个或所有电负载每一者都与不同的部分故障隔离负载分担模式中的至少一者、优选至少两个相关联，并且每个部分负载故障隔离负载分担模式都与多个电源和多个电负载相关联，使得电源和电负载形成相应的部分故障隔离负载
分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组，其中电力分布网络在其操作采用相应的部分负载分担模式时，关于相关联的共同的故障隔离负载分担组的电负载提供跨相关联的共同的故障隔离负载分担组的电源的负载分担，或者为每个分离的故障隔离负载分担组提供各自的部分负载分担，其为关于这一相应的分离的故障隔离负载分担组的电负载跨每个相应的分离的故障隔离负载分担组的电源的负载分担，而不是跨分离的故障隔离负载分担组的任何负载分担。该方法包括以电故障缓解模式操作电力分配网络，使得至少一个电源或/和至少一个电负载被排除在负载分担之外，以实现电故障隔离。
58.电力系统的电力分配网络可以包括第一类的动力通道，第一类的每个动力通道都包括相应的第一类的动力链路。此外，电力系统的电力分配网络可以包括第二类的一个或多个动力通道，第二类的每个动力通道都包括相应的第二类的动力链路。第一类的每个动力通道可以将至少一个相关联的电源与至少一个相关联的电负载连接，用于使至少一个相关联的电源可以驱动至少一个相关联的电负载，而不必涉及经由第一类的另一动力通道的驱动。此外，第二类的每个动力通道可以与第一类的至少两个相关联的动力通道连接或可连接，用于使得可以在第一类的动力通道之间传输动力，使得可以实现关于与所述第一类的这些动力通道相关联的电负载跨与第一类的这些动力通道相关联的电源的部分负载分担。
59.根据本发明，该方法包括在其第一和第二操作模式之间重复切换第二类的动力链路，使得电力分配网络在多个不同的部分负载分担配置之间或者在多个不同的部分故障隔离负载分担配置之间按顺序切换。
60.关于这样的电力分配网络，该方法可以有利地还包括将第二类的动力链路中的一者或多者的操作模式从第一操作模式改变到第二操作模式，用于在电故障缓解模式下隔离电故障。
61.鉴于前述内容，本发明提供了一种方法，用于向使用多个电池源的电力分配网络提供负载分担能力，同时避免了这样的统一水平，即电故障将能够不安全地在电力分配网络上传播。有利的是，网络的多个网络通道可以被分配给部分负载分担，并且可以实现多级切换方法以允许安全的负载分担，同时防止电故障传播。
62.本发明还提供了一种用于飞行器的通用电力系统，其特征在于配置成根据本发明的方法操作。
63.原则上，本发明的电力系统和用于操作电力系统的方法可以应用于任何种类的飞行器或设置在任何种类的飞行器内。因此，本发明提供了一种飞行器，其包括所述的电力系统，或者包括配置为根据所述的本发明的方法操作的电力系统。这种飞行器优选地为单飞行员飞行器、具有竖直起飞和着陆能力的飞行器和鸭翼型飞行器中的至少一者。此外，该飞行器优选地为电动飞行器，如前面的讨论所述。
64.根据优选实施例，电力系统可以包括至少一组飞行器设备形式的常见类型的电负载，电负载对于维持飞行器的安全飞行操作至关重要，其中飞行器设备以一定数量和配置布置在飞行器的机身和飞行器的机翼中的一者或两者处，以实现抵御故障的能力，使得多个飞行器设备的各个子组可以发生故障，而不会危及飞行器的飞行能力和可控性，多个飞行器设备的各个子组每一者都包括至少两个常见类型的飞行器设备。
65.常见类型的飞行器设备可以为飞行器的电动升力/推力单元。
66.有利的是，所述或每个相应子组的飞行器设备与电力系统的电力分配网络的一个特定公共动力通道相关联，用于可经由这个公共动力通道被公共驱动，并且其中所述或每个相应子组的飞行器设备被提供为以对称分布的方式布置在飞行器的机身和飞行器的机翼中的一者或两者处，使得直接或间接影响公共动力通道并导致这个子组的飞行器设备故障的电故障不会危及飞行器的飞行能力和可控性。
67.如前所考虑的，电力分配网络的相应特定公共动力通道可以是第一类的动力通道。如前所考虑的，可以通过第二类的动力链路实现跨多个或所有子组的部分负载分担。
68.优选地，飞行器设备每一者都与不同的部分负载分担模式中的至少一者或多者相关联，使得飞行器设备形成相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组。在这方面，还提出，所述飞行器设备与不同的部分负载分担模式相关联，以这样的方式形成所述相应的一个共同的负载分担组或所述相应的多个分离的负载分担组，并且，对于每个不同的部分负载分担模式，共同的负载分担组或多个分离的负载分担组中的每一个分离的负载分担组的飞行器设备以这样的方式对称分布地设置布置在飞行器的机身和飞行器的机翼中的一者或两者处，使得直接或间接影响相应共同的负载分担组或相应分离的负载分担组的飞行器设备并导致其飞行器设备故障的电故障不会危及飞行器的飞行能力和可控性。
69.根据这一提议，任何共同的负载分担组或多个分离的负载分担组的故障，例如由电负载或电源中的短路引起的故障，将不会危及飞行器的飞行能力和可控性。
70.当检测到这样的电故障时，飞行器的电力分配网络的故障缓解操作模式可以变得活跃。优选地，这种故障缓解操作模式以隔离电故障的修改方式提供继续部分负载分担。例如，在电故障减轻操作模式下，受电故障影响的特定负载分担组或分离的负载分担组可被排除在进一步的部分负载分担之外。更适当地，在电故障减轻操作模式下，作为电故障或受电故障直接影响的动力通道(特别是第一动力通道)的来源的电负载或/和电源可以被排除在进一步的部分负载分担之外。
附图说明
71.图1示意性地示出了飞行器的飞行控制系统，其具有飞行员的用户界面、冗余飞行控制计算机系统、将飞行器设备与飞行控制计算机系统连接的电子或光电总线系统，其中飞行器设备属于飞行器的电力系统(未示出)。
72.图2是关于第一变型的鸭翼型飞行器的示意性俯视图，该鸭翼型飞行器可以实现为具有vtol能力的单飞行员飞行器，并且可以设置有根据本发明的包括飞行器设备和为飞行器设备提供动力的电源的电力系统。
73.图3是第二变型的鸭翼型飞行器的示意性俯视图，该鸭翼型飞行器可以实现为具有vtol能力的单驾驶员飞行器，并且可以设置有根据本发明的电力系统。
74.图4在子图4a)和子图4b)中示意性地示出了两种类型的升力/推力单元，其具有安装到襟翼或与襟翼集成的三个推进发动机，如图4a)所示，或者具有安装到襟翼或与襟翼集成的一个推进发动机，如图4b)所示。
75.图5在子图5a)、子图5b)、子图5c)和子图5d)中以侧视图示出了图4的升力/推力单元以及相应的飞行器翼，其中襟翼相对于翼处于四个不同的偏转角。
76.图6示意性地示出了飞行器的通用电力系统。
77.图7示意性地示出了具有电力分配网络的飞行器的电力系统，该电力分配网络例示了第一常规方法。
78.图8示意性地示出了具有电力分配网络的飞行器的电力系统，该电力分配网络例示了第二和第三常规方法。
79.图9示意性地示出了飞行器的电力系统，其例示了图8的常规方法的变型。
80.图10示意性地例示了飞行器的电力系统的动力分配网络的合适线路拓扑，基于该线路拓扑可以实施本发明。
81.图11示意性地例示了根据图10的网络拓扑的第一变型。
82.图12示意性地例示了根据图10的网络拓扑的第二变型。
83.图13示意性地例示了飞行器的电力系统的电力分配网络的合适的环形拓扑，基于该拓扑可以实施本发明。
84.图14示意性地例示了飞行器的电力系统的电力分配网络的合适的星形拓扑，基于该拓扑可以实施本发明。
85.图15示意性地例示了飞行器的电力系统的动力分配网络的合适的星形拓扑，这是特别有利的，并且基于该拓扑可以实施本发明。
86.图16在子图16a)中示意性地示出了根据图2的鸭翼型飞行器的简化形式，并且在子图16b)中例示了飞行器的电力系统的不期望的配置，并且在子图16c)中例示了飞行器的电力系统的期望配置。
具体实施方式
87.下面描述了“第一种方法”和“第二种方法”，用于以有利和协同的方式实现常规电力网络分隔以及常规电力网络统一的主要优点，其中只有“第二种方法”是本发明的方法，因此为实现“第二种方法”而给出的示例是非限制性的本发明的说明性实施例。“第一种方法”和为实现“第一种方法”而给出的示例仅用于比较目的以及完成本公开。
88.图1至图5示出了飞行器的非限制性示例，该飞行器可以被设计成具有根据本发明的电力系统。
89.图1示意性地示出并说明了飞行器的飞行控制系统10的非限制性示例。飞行控制系统具有飞行控制计算机系统12，其可以根据常规概念，特别是提供冗余的概念来实现。一个示例是具有三个冗余飞行控制计算机12a、12b和12c的如此这样的常规三重架构，这些计算机一方面可以与飞行员用户接口冗余连接，另一方面可以与基于飞行员的命令要控制的飞行器的元件和设备冗余地连接。作为常规冗余概念的示例，可以参考us 7,337,044 b2、us 8,935,015 b2和us 8,818,575 b2。
90.在图1中，飞行器的各种部件由元件14至20示意性地表示，元件14至20可以表示各种飞行器设备，诸如传感器、致动器(诸如用于可控地移动诸如襟翼等飞行控制表面的致动器)、推进发动机等，它们可以由飞行控制计算机系统12经由适当的控制总线系统(例如can总线系统22)来控制和监控。
91.飞行控制系统10还包括飞行员用户界面，其可以包括左侧杆装置30a和右侧杆装置30b，左侧杆装置具有带有侧杆传感器组件38a的左侧杆32a，而右侧杆装置具有带有侧杆
传感器组件38a的右侧杆32b。飞行控制计算机系统12可以经由电子或光学连接链路42a和42b从飞行员用户界面接收控制信号。
92.图2和图3示出了两个鸭翼型飞行器作为非限制性示例，本发明可以应用于这两个鸭翼型飞行器，并且这两个鸭翼型飞行器可以具有如图1所示的飞行控制系统10。鸭翼型飞行器200在飞行器的机身203的后部部分具有固定的左后或主翼202和固定的右后或主翼204，并且在飞行器的机身的前部部分具有固定的左前或鸭翼206和固定的右前或鸭翼208。每个翼分别设置有多个襟翼210、212、214和216的阵列。例如，每个前翼或鸭翼可以提供至少六个襟翼，并且每个后翼或主翼可以提供至少十二个襟翼。
93.图2所示的实施例每个前翼或鸭翼有两个襟翼，并且每个后翼或主翼有四个襟翼，而图3所示的实施例每个前翼或鸭翼有六个襟翼，并且每个后翼或主翼有十二个襟翼。
94.两个实施例的襟翼可枢转地或可移动地安装到相应的机翼，并且可以通过相应的电致动器布置绕枢转轴线枢转或通过枢转移动部件移动，优选地，对于每个襟翼彼此独立。每个襟翼可以在上部的第一操作位置与下部的第二操作位置之间枢转。每个襟翼可以采取相对于飞行器纵向轴线的最小或零倾斜的位置，其可能是上方的第一操作位置，以及相对于飞行器纵向轴线的最大向下倾斜的位置，其可能是下方的第二操作位置。然而，如果最大向下倾斜的位置对应于襟翼的竖直方向，则下部第二操作位置可以可替换地为超过最大向下倾斜的位置的位置，使得襟翼略微指向前方。
95.对于这些襟翼中的每一者，安装有电动操作的导管螺旋桨形式的至少一个推进发动机。导管螺旋桨优选地安装到相应的襟翼的上表面。可替代地，推进发动机可以以这样的方式集成到相应的襟翼中，即相应的推进发动机的空气通道位于相应的前翼或后翼的上表面上方并与之对齐，相应的导管螺旋桨在空气通道中旋转。
96.优选地，襟翼可以采取对应于较低的第二操作位置的位置或第一和第二操作位置之间的另一操作位置，其中导管螺旋桨仅提供向下的竖直推力，这为飞行器提供了竖直起飞和着陆(vtol)能力。在上方的第一操作位置或第一和第二操作位置之间的另一操作位置，其中襟翼在纵向方向上或相对于飞行器的纵向方向以最小角度延伸，工作的导管螺旋桨为飞行器提供最大的向前推力。襟翼不仅用于控制推进发动机或推进模块的推力方向，还用于用作飞行控制表面，根据通常的空气动力学原理影响飞行器在空中的移动。
97.在图2所示的实施例中，襟翼设置有推进模块，导管螺旋桨形式的多个推进发动机集成在推进模块中。例如，这样的推进模块可以包括三个这样的推进发动机，使得每个襟翼都设置有相应的导管螺旋桨形式的三个推进发动机。在这种情况下，飞行器总共设置有36个推进发动机。
98.图4a)示出了关于这样的推进模块230的示意图，该推进模块230具有三个推进发动机232a、232b和232c的阵列，并且安装到襟翼234，襟翼234可以是图2所示的襟翼210、212、214和216中的任何一者。
99.在图3所示的实施例中，襟翼每一者都设有导管螺旋桨形式的一个相应的推进发动机。因此，飞行器总共设置有36个推进发动机。
100.图4b)示意性地示出了安装有推进发动机232的这样的襟翼234。襟翼234可以是图3的襟翼210、212、214和216中的任何一者。
101.图4以从飞行器后部的视图示意性地示出了具有推进模块230或推进发动机232的
相应的襟翼234。
102.图5示意性地示出了飞行器的相应的翼236和相应的襟翼234的侧视图，其中机翼236可以是图2和图3的翼202、204、206和208中的任何一者，相应的推进模块230或相应的推进发动机232安装到相应的襟翼234，用于得到襟翼相对于机翼的不同偏转角。例如，图5a)中所示的最小或零偏转角为飞行器提供了最大的向前推力，而图5d)中所示的最大偏转角或90度的偏转角提供了最大或仅有的竖直向下推力，以实现飞行器的竖直起飞和着陆(vtol)能力。最大偏转角甚至可以大于90度，从而在具有向下分量和向后分量的方向上提供推力。
103.如图5b)和图5c)中所示的襟翼的中间偏转角在具有向下分量和向前分量的方向上提供推力，如下面从相应的偏转角得出的。这个偏转角优选可以在最小和最大偏转角之间连续变化。在相应的翼236与相应的襟翼234之间作用的合适的襟翼致动器或襟翼致动器布置在图5中由元件240示意性地表示。将襟翼234与翼236可枢转地连接的合适的枢转接头或枢转接头布置在图5中由元件242示意性地表示。
104.在图3中，升力/推力单元每一者都具有襟翼234和推进发动机232以及如图4b)和图5所示的襟翼致动器或襟翼致动器布置240，这些升力/推力单元具有在图3中的插图中示出的相关标识号，其与翼和鸭翼相关联。鸭翼206的六个襟翼或升力/推力单元214已经分配了标识号1.1至1.6。鸭翼208的六个襟翼或升力/推力单元214已经分配了标识号2.1至2.6。主翼202的十二个襟翼或升力/推力单元210已经分配了标识号3.1至3.12。主翼204的十二个襟翼或升力/推力单元212已经分配了标识号4.1至4.12。
105.标识号1.1、2.1、3.1和4.1分别标识邻近或靠近机身203的最内侧襟翼或升力/推力单元，并且标识号1.6、2.6、3.12和4.12标识距机身203最大距离的最外侧襟翼或升力/推力单元，而其他襟翼或升力/推力单元及其沿相应的翼或鸭翼的位置由图3中的四个标识号插图相应地标识。
106.在两个实施例中，布置在翼202、204、206和208上的推进发动机232或推进模块230以及与多襟翼210、212、214和216的四个阵列的襟翼234相关联的襟翼致动器240是类似于图1的元件14、16、18和20的飞行器设备，其由飞行控制计算机系统12控制。
107.根据优选实施例，所有这些飞行器设备都是电动飞行器设备，其由飞行器的多个蓄电池提供的电力提供动力。飞行器设备是飞行器的电力系统的电负载，而蓄电池是飞行器电力系统的电源。该电力系统具有电力分配网络，电力分配网络配置成将电力源与电负载连接，使得每个电负载或飞行器设备能够经由电力分配网络的至少一个相关联的动力通道由至少一个相关联的电源或蓄电池驱动。本发明涉及一种用于飞行器的电力系统及其电力分配网络，例如诸如在图1至图5的说明性实施例的上下文中提及的电力系统及其电力分配网络。
108.图6示意性地示出了由本发明提供的这样的电力系统300。电力系统具有多个电源或蓄电池302(其在所示的示意性实施例中为四个，分别表示为电源a、b、c和d)，以及多个电负载304(其在本例中为五个电负载，分别表示为负载aa、bb、cc、dd1和dd2)，它们典型地为如前所述的电动飞行器设备。电源302和电负载304经由电力分配网络306连接或可连接，在图6中仅象征性地示出。电负载中的每一者都可以表示与电力分配网络306并联的多个电负载，如电负载dd1和dd2所示，它们共同形成经由电力分配网络提供动力的电负载dd。
109.根据常规方法，电力分配网络306将被实现为具有独立动力通道的分隔的网络，在本示例中，如图7所示，独立动力通道为四个独立动力通道308a、308b、308c和308d，每个动力通道将电源中的一个特定电源与电负载中的一个特定电负载连接。动力通道每一者都设置有一组动力链路310的相应动力链路a、b、c和d，动力链路310典型地是也被称为“cpd”的电路保护布置，如果发生短路，该电路保护布置将保护相应的动力通道的下游布线和下游负载免受损坏。为了简明起见，动力链路310在下文中称为“cpd”，但仅在非限制性示例的意义上。技术人员可以容易地选择这样的cpd，使其适合于要保护的布线或动力通道。可以使用具有通常的跳闸时间常数(例如大约10ms的量级)的cpd，这适合于要保护的特定电力分配网络的动力通道和特定环境。
110.分隔的网络具有在一定程度上具有故障恢复能力的显著优势，因为动力分配网络被分隔到分开的动力通道308中，使得一个动力通道上的电故障不会影响另一个动力通道。在图7所示的示例中，负载bb上的电故障将导致动力通道308b上的电力中断，直到cpd b隔离该电故障。其他动力通道不受影响。
111.分隔的网络的缺点是无法实现负载分担。如果负载的动力消耗不相等，那么对电源的需求就会不一致，从而使蓄电池放电不均匀。这可能会限制电动飞行器的性能。
112.任何采用统一而非分隔的替代网络都更适合负载分担。相应的统一网络在图8中由左侧网络部分示意性地示出，该左侧网络部分由具有电源ab、电负载aa和bb以及cpd a和b的动力通道308a和308b形成。这两个动力通道由连接通道312连接，从而实现了关于其相关联的电负载aa和bb跨电源a和b的负载分担。然而，关于这些动力通道中的一者发生的任何电故障也将影响另一个动力通道，并且将在网络上传播，并且导致与受电故障直接影响的通道连接的所有通道上的动力中断，直到故障被隔离。
113.因此，在所示示例中，负载bb上的电故障将导致动力通道308b以及动力通道308a动力中断，并且甚至不能被隔离，因为连接通道312被布置在cpd a和b的下游侧。只有当连接通道312将连接cpd a和b的上游侧上的动力通道308a和308b时，如图9所示，负载d上假设的电故障可以被cpd b隔离，从而此后负载aa可以由电源a和b提供电力。
114.整个电力分配网络同时断电对于像飞行器的这样的网络的安全/关键电力分配网络来说典型地是不可接受的。
115.还有另外三个缺点：i)因为电故障由电源a和b两者供电，所以将会释放更多的能量，ii)因为电故障由电源a和b两者供电，所以如果在连接通道312的下游侧提供cpd，则cpd必须在更高的故障电流下中断，iii)取决于网络电源的容量和cpd的反应时间，其他cpd也可能错误地隔离，这不仅会导致负载bb的能量供应损失，还会导致负载aa的能量供应损失，尽管负载aa没有出现故障。
116.图8和图9不仅示出了统一网络，还示出了可切换网络，这是一种混合解决方案，在当今的常规航空航天技术中使用。这样的网络根据情况使用开关来提供统一和分隔。根据图8和图9，动力通道308c和308b经由连接通道314连接，该连接通道314包括了开关sw形式的电源链路316，其位于根据图8的cpd c和d的下游和根据图9的cpd c和d的上游。
117.因为在开关sw闭合时发生的故障能够在动力通道之间传播，所以闭合开关sw的动作使得安全系数的显著降低。因此，根据常规空域技术，当系统在降级模式下操作时，开关sw仅在故障之后闭合，从而在正常操作中不能实现统一的好处。响应于故障对统一的这样
的引入的示例是电源d的故障，使得在电力分配网络306的分隔状态下，负载dd或负载dd1和dd2将不再经由动力通道308d从电源d接收电力。通过闭合动力链路316或开关sw，可以从电源c向这些负载提供电力，然后电源c必须驱动负载cc和负载dd。
118.基于图10至图15中作为说明性示例示出的说明性非限制性网络拓扑，根据本文提出并表示为“第一方法”和“第二方法”的两种可替换方法，可以以有利且协同的方式实现网络分隔以及网络统一的主要优点，如下所述。在以下描述中，使用了以下术语：经由类似cpd的相应的动力链路将相应的电源与相应的电负载连接的动力通道308，即图10的动力通道308a、308b、308c和308d被表示为“第一类的动力通道”。这些第一类的动力通道包括了所提及的动力链路310中的相应一者，即所示示例中的动力链路a、b、c和d中的一者，其典型地实现为cpd，如所解释的。这些动力链路310被表示为“第一类的动力链路”。为简明起见，这些动力链路在下文中再次被称为“cpd”，但仅在非限制性示例的意义上。
119.根据图10的说明性示例，这些第一类的这些动力通道通过连接通道314成对地彼此连接，连接通道314即单独的动力通道314a、314b和314c，其每一者都包括了动力链路316组的相应的动力链路ab、bc和cd。这些连接通道314或314a、314b和314c被表示为“第二类的动力通道”，并且它们的动力链路ab、bc和cd被表示为“第二类的动力链路”。根据图10，分别表示为ab、bc和cd的第二类的动力链路316设置在动力链路的上游侧。取决于应用和要实现的方法，第二类的这些动力链路可以是cpd、开关、sspc(固态动力控制器)等。根据所提出的两种方法的优选实施例使用sspc或开关作为第二类的动力链路，因此在下文中，为了简明起见，第二类的这些动力链路被表示为“sspc/sw”或“sspcs/sws”(sw代表开关)，但这只是在非限制性示例的意义上。
120.图11示出了可替代配置，即第二类的动力通道或sspcs/sws 316(ab、bc、cd)位于第一类的动力链路或cpd a、b、c和d的下游侧。
121.也可以选择在第一类的相关联的动力通道的cpd的上游侧上提供一个或多个sspc，并且在第一类的相关联的动力通道的第一类的动力链路的下游侧上提供一个或多个第二类的动力链路，如图12所示。第二类的动力通道314a、314b与其sspcs/sws ab和bc位于cpd a、b和c的上游侧上，而第二类的动力通道314c与其sspc/sw cd位于cpd c和d的下游侧上。图10、图11和图12的网络拓扑关于线性拓扑中的电气负载aa、bb、cc和dd实现跨动力源a、b、c和d的负载分担或部分负载分担，这是因为负载经由包括在由第二类的动力通道314a、314b和314c形成的一类负载分担连接线中的sspcs/sws ab、bc、cd连接或可连接。
122.甚至更有利的是，第二类的连接通道与它们的sspc以环形配置连接，使得实现关于环形拓扑中的电气负载aa、bb、cc和dd跨动力源a、b、c和d的负载分担或部分负载分担，如图13所示。第一类的动力通道308c和308d之间的连接由图13中的虚线表示，用于指示在经由由第二类的动力通道形成的负载分担连接环线进行负载分担或部分负载分担时可以提供或包括第一类的更多的动力通道与其cpd。不再提供第一类的动力通道使得第二类的动力通道314c包括sspc/sw cd的可能性也在图13中示出。
123.环形通道由具有sspc/sw ad的第二类的动力通道314d封闭，sspc/sw ad连接第一类的动力通道308a和308d。
124.另一种可能性是将第一类的动力通道与其sspc并联，以形成一种用于负载分担或部分负载分担的星形拓扑。图14示出了非限制性示例。这里，第一类的动力通道308a经由第
二类的相应的动力通道与第一类的动力通道的其他示出的动力通道中的每一者连接或可连接，即经由第二类的动力通道314a与第一类的动力通道308b连接，经由第二类的动力通道314e与第一类的动力通道308c连接，以及经由第二类的动力通道314f与第一类的动力通道连接。第二类的这些动力通道每一者都包括表示为ab、ac和ad的各自的sspc/sw。
125.所示配置的缺点是，直接影响第一类的动力通道308a的故障也会影响第一类的所有其他动力通道，并且在隔离这个故障之后，不再可能进行负载分担或部分负载分担。
126.因此，如图15所示的星形负载分担配置是优选的，其不使用第一类的动力通道作为星形配置的中枢或中心，而是使用单独的连接通道320，连接通道320经由第二类的动力通道314g、314h、314i和314j与第一类的动力通道308a、308b、308c和308d中的每一者连接或可连接，第二类的动力通道314g、314h、314i和314j中的每一者都包括相应的sspc/sw ax、bx、cx和dx。
127.所有这些电力分配网络配置或拓扑仅仅是非限制性的示例。所有这些拓扑可以在电力分配网络的相应网络部分中组合实现，并且也可以实现技术人员已知的其他拓扑，诸如网状拓扑以及从us 2020/0010187 a1已知的拓扑。
128.现在将描述根据所提到的优选提出的方法的电力分配网络的配置和电力分配网络的操作。
129.第一种方法
130.根据所提及的第一种方法，提供了用于正常操作的统一电力分配网络306，如果发生电故障，统一电力分配网络306可以以非常快速的方式切换到分隔或部分分隔的电力分配网络。为此，第二类的动力链路316被实现为非常快速动作的固态开关或非常快速动作的固态cpd，或类似或更优选地被实现为固态动力控制器(sspc)或电力分配网络的一个或多个固态动力控制器(sspc)的负载通道。
131.第二类的这些动力链路，优选是sspc，在正常操作中可以处于导通状态，因此在负载分担方面是透明的。然而，如果检测到电故障，第二类的这些动力链路配置为极快地隔离，例如在10至20μs内，以引入分隔。在下文中，作为非限制性示例，第二类的这些动力链路仅被称为“sspc”。通常，优选的是，通过sspc实现约100μs、更优选低于100μs、最优选约10至20μs的隔离时间。然而，不排除较慢的隔离时间，例如大约1 ms。
132.sspc是一种众所周知的电子设备，其包括一个或多个导通通道或负载通道、用于每个负载通道的电流测量装置以及以在软件或硬件中实现的逻辑装置，使得如果超过某个电流阈值或者可能响应于一个或多个其他跳闸状况，可以切断负载通道。这样的电流阈值和跳闸状况可以由技术人员基于电力分配网络的设计和电源和电负载的性质以及正常无故障运行所预期的最大电流值和其他电条件来容易地选择或定义。技术人员会考虑适当的安全系数。
133.由此，实现了一种电力分配网络，其一方面利用了统一并受益于负载分担的优点，另一方面还具有耐故障性能和安全性。
134.例如，考虑图10和图11的电源a和b、电负载aa和bb、具有cpd a和b的第一类的动力通道308a和308b以及具有sspc ab的第二类的动力通道314a，sspc ab并联插入在动力通道308a和308b之间。在网络的正常工作状态下，这个sspc处于导通状态，因此负载aa可以由电源a和电源b均等地供电并且负载bb也可以由电源a和电源b均等地供电。这同样适用于具有
根据图10和图11的sspc的第一类的其他动力通道和第二类的其他动力通道，以及根据图12至图15的所有对应的动力通道，这使得在电力分配网络的正常操作中可以分担负载，但是通过引入适当的分隔以非常快速的方式隔离可能发生的电故障。
135.优选地，根据多个后续故障隔离阶段，优选地为三个故障隔离阶段来实现故障隔离。原因是发生的电故障可能导致了比故障隔离所需更多的sspc从其导通状态切换到非导通状态。
136.第一故障隔离阶段和第二故障隔离阶段可以再次基于电源a和b、电负载aa、bb、它们相关联的具有相应cpd a和b的第一类的动力通道308a和308b以及相关联的具有sspc ab的第二类的动力通道314a来解释和说明，例如根据图10和图11。
137.第一隔离阶段导致将这个网络部分分隔成第一类的动力通道。如果负载bb上发生电故障，那么sspc ab将由于电源a给电故障供电而经历增加的电流，并且将通过切换到其非导通状态而被极快地隔离。现在故障已经被隔离到动力通道308b，并且动力通道308a可以继续正常操作。负载aa经历很少或没有动力中断。
138.现在，电故障仅影响动力通道308b，从而可以根据第二故障隔离阶段实现这个通道内的故障隔离。由于电故障仅影响第一类的动力通道308b，因此故障隔离的紧迫性降低。由于电故障仅由电源b的电能供电，因此故障时释放的能量较少，并且cpd b可以安全地中断故障电流。cpd b可以安全地隔离假定短路形式的故障。
139.所提出的方法的重大优点是，用于协调串联在电源与负载之间的多个cpd以使cpd以正确的顺序隔离的常规“选择性”概念是不相关的或未被利用。
140.一个或多个sspc可以是任何速度的，并且不需要与其他sspc和cpd协调，除了第二类的动力链路(优选为sspc)应该足够快以允许在第一类的动力链路或第一类的动力通道中的cpd可能跳闸之前跳闸相应的sspc。提供第二类非常快速的动力链路也有利于限制相应的动力中断的持续时间。第二类的动力链路或sspc本身并不将电力与负载隔离，而是仅将第一类的动力通道彼此分隔，从而第二类的动力链路或sspc的协调不像根据现有技术方法的网络上的某些cpd那样关键。
141.第三故障隔离阶段提供网络统一的恢复，除了维持隔离电故障所需的一定分隔。这个故障隔离阶段与具有更多动力通道的较大网络相关，如在图10至图15所示的电源a和b以及负载aa和bb的情况下所考虑的。
142.在这样的扩展的电力分配网络306中，很可能在第一故障隔离阶段中，第二类的多个动力链路切换到它们的非导通状态。由于sspc的高灵敏度，这尤其适用于sspc。因此，即使在第一类的健全的动力通道之间，负载分担也可能已经失去。
143.例如，可能发生的是，在图10和图11的网络306中，动力通道308c和308d之间的sspc cd切换到非导通状态，尽管第一类的动力通道308c没有受到电故障的影响，但是第一类的动力通道308b受到影响。为了隔离这种电故障，只有sspc ab和bc必须切换到非导通状态，使得一旦通过将sspc bc切换到非导通状态而将第一类的动力通道308c与第一类的故障动力通道308b分隔开，sspc cd就可以切换回或者可以切换回导通状态。
144.在图10的网络拓扑的情况下，假设电负载bb中发生电短路，根据第二故障隔离阶段，在第一类的动力通道308b内的故障隔离之后(即，将这个动力通道的cpd b切换到其非导通状态，这中断了故障电流)，甚至其他sspc ab和bc也可以返回到导通状态。
145.考虑到在电负载中发生故障的可能性，使第二类的动力通道及其第二类的动力链路或sspc位于第一类的动力链路或cpd的上游侧似乎是有利的。在这样的情况下，根据第三故障隔离阶段，在统一恢复之后，所有电源可以继续有助于提供电力和负载分担。
146.考虑到电源可能出现故障的可能性，使第二类的动力通道和第二类的动力通道或sspc位于第一类的动力通道或cpd的下游侧似乎是有利的。在这样的情况下，根据第三故障隔离阶段，在恢复统一之后，基于跨剩余电源的负载分担，可以继续给所有电负载提供电力。
147.因为这两种可能性都有其优点，所以可以使用如图12所示的混合配置。
148.然而，不排除在第一类动力链路的上游侧上以及下游侧上提供具有第二类的相应的动力链路的第二类的动力通道。此外，可以将所提出的第一种方法与常规混合方法相结合，即在上游侧和下游侧中的一者上提供第二类的快速动作动力链路，特别是sspc，并且在上游侧和下游侧中的另一者上提供如图8和图9所示的常规开关sw或动力链路314，它们在正常操作中处于断开状态，并且在第三故障隔离阶段的过程中被选择性地切换到导通状态。
149.第三故障隔离阶段可以由各个sspc在它们相应的逻辑装置的控制下，基于它们的负载通道的测量的电状况，独立地进行。可替代地，电力分配网络的集中控制器可以控制sspc以实现第三故障隔离阶段，例如基于来自cpd和sspc的状态数据以及网络的可能测量的电状况。
150.前面对三个故障隔离阶段的解释类似地适用于图10至图15的其他网络拓扑。在完成第二故障隔离阶段之后，除了第一类的故障动力通道之外，所有第一类的动力通道之间的所有sspc可以复位到导通状态，以便重新引入负载分担，并且将网络转向接近正常的操作状态。由于实现了故障隔离，网络的这种操作状态可以被表示为网络的电故障缓解操作模式。根据sspc在cpd的下游或上游侧的位置，甚至有可能所有的sspc都可以复位到导通状态，因为在第一类的相应的动力通道内实现故障隔离的一个或多个cpd对于故障隔离可能是足够的。
151.对于在图1至图5的上下文中提及的飞行器，并且通常对于所谓的evtol应用，其采用多个电源和分布式电力推进单元(epu)或升力/推力单元作为电负载，有利的是相对于飞行器的几何形状以对称和分布式的方式将epu分配给动力通道，使得动力通道的损失对车辆可控性的影响最小。这可以通过确保单个动力通道来实现，在所讨论的网络配置的情况下，第一类的单个动力通道提供分布良好的epu而不是相邻的epu。
152.图16在图16a中示出了根据图2和图3的飞行器的简化示意图，该飞行器仅具有6个epu，即在前翼或鸭翼处的epu 1和epu 2以及在后翼处的epu 3、epu 4、epu 5和epu 6。这些epu中的每一者可以代表包括多个推进发动机的单元。
153.图16b示意性地示出了一种分配，该分配是不期望的，因为一个动力车道上的故障影响相邻的epu并且影响不对称的epu，其中对称线是车辆滚转轴线。epu 1、3、4或者epu 2、5、6受到影响，epu 1、3和4位于车辆右侧的前后翼处，epu 3和4彼此相邻地位于右尾翼上，epu 2、5、6位于车辆左侧的前后翼上，epu 5和6彼此相邻地位于左尾翼上。
154.图16c示意性地示出了一种分配，该分配是期望的，因为第一类的一个动力通道上的故障不会影响相邻的epu，并且提供了故障epu的更好的对称性(其中对称线是车辆滚转
轴线)。如果动力通道308a和308b中只有一者出现故障，则在左前翼和右前翼处的两个epu 1和2中只有一者将受到影响，并且在左后翼和右后翼上只有一个相应的epu，即epu 4和5或epu 3和6将受到影响。
155.基于图16和图16c所示的概念可以类似地应用于图2和图3所示实施例的epu或升力/推力单元或推进发动机和飞行致动器。
156.一般而言，技术人员将可以提供足够数量的常见类型的飞行器设备，特别是升力/推力单元，并且将这些飞行器设备以合适的配置布置在飞行器上，特别是其翼上，并且以合适的方式将这些飞行器设备分配给动力通道，特别是电力分配网络的第一类的动力通道，从而实现具有抵御单一甚至多重电故障的期望能力。
157.例如，参考图3，电故障可以导致左主翼202的升力/推力单元3.1和3.6或/和右主翼204的升力/推力单元4.1和4.6同时故障。因此，邻近机身的一个或两个升力/推力单元以及仍然相当靠近机身的一个或两个升力/推力单元将受到影响，从而不会对横向平衡产生影响或者影响很小。
158.例如，参考图3，电故障可能导致左鸭翼206的最外面的升力/推力单元1.6和右主翼204的最外面的升力/推力单元4.12的同时故障，或者/和右鸭翼208的最外面的升力/推力单元2.6和左主翼202的最外面的升力/推力单元3.12的同时故障。同样，横向平衡不会受到影响或者不会受到很大影响。
159.基于所提出的方法实现抵御故障的能力的说明的原理当然也可以应用于除了图2、图3和图16a)中所示的飞行器之外的其他种类的飞行器，并且也可以应用于完全不同种类的飞行器，这些飞行器具有如此数量的升力/推力单元、推进发动机、襟翼等，以至于不需要所有这些飞行器发动机来维持飞行器的飞行能力和可控性。为了实现抵御单一、双重或多重电故障的能力，当实施本发明时，技术人员将可以以这样的方式将各种飞行器发动机分配给电力分配网络的各个动力通道，使得这样的单一、双重或多重总线故障的影响最小化。
160.第二种方法
161.根据所提到的第二种方法，提供了部分统一和部分分隔的电力分配网络306，用于电力分配网络的正常操作，并且优选地还用于故障缓解操作模式。根据这种方法，网络在多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，这些配置与多个部分负载分担模式中的相应模式相关联。电力分配网络以时变方式按顺序采用这些部分负载分担模式并因此采用其部分负载分担配置。这些不同的部分负载分担配置中的每一者对应于网络的不同种类的部分统一和部分分隔。通过在部分负载分担配置之间的这种顺序的、优选周期性的切换，可以实现电源的均匀放电。
162.不同的部分负载分担配置之间的这种切换受第二类的动力链路316的影响，第二类的动力链路316以同步的方式在它们的导通状态与它们的非导通状态之间切换，优选地，该切换与典型的电路保护布置或cpd的跳闸时间相比相对较慢，甚至与固态电力控制器(sspc)的典型跳闸时间相比更慢。例如，用于第二类的动力链路316的切换的合适的时间范围可以是以一分钟的时间间隔在导通状态与非导通状态之间的切换。因此，相当慢的机电或固态开关适合于实现第二类的动力链路316，尽管也可以使用允许在导通状态与非导通状态之间切换的其他部件。
163.在下文中，第二类的这些动力链路仅被称为“sw”或“sws”，以代表一个或多个合适的开关，但仅作为非限制性示例。
164.此外，如根据前面描述的提议的第一种方法的情况，第一类的动力链路可以是合适的电路保护布置或“cpd”。在下文中，第一类的这些动力链路仅被称为“cpd”，再次仅作为非限制性示例。
165.基于图13的环形拓扑，可以给出根据电力分配网络按顺序采用的多个不同的部分负载分担模式以时变方式关于相关联的电负载跨电源部分的负载分担的示例。现在假设第一类的动力通道308c和第一类的动力通道308d通过具有开关sw作为第二类的动力链路cd的第二类的动力通道314e直接连接。相应地，第二类的其他动力链路ad、ab和bc也是开关，而动力链路a、b、c和d是cpd。
166.表示为阶段1和阶段2的合适的部分负载分担模式如下，例如：
167.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1ab、cdbc、ada与b、c与d2bc、adab、cdb与c、a与d
168.通过在操作期间在阶段1与阶段2之间周期性地交替，保证了电故障永远不会影响超过一半的通道。根据两个阶段1和2，每个阶段已经将电源a、b、c和d以及相应的电负载aa、bb、cc和dd与多个分离的负载分担组相关联，即在阶段1中与分离的部分负载分担组(a+b、aa+bb)和分离的部分负载分担组(c+d、cc+dd)相关联，并且在阶段2中与部分分离的负载分担组(b+c、bb+cc)和部分分离的负载分担组(a+d、aa+dd)相关联。相应阶段的这些组被表示为“分离的组”，因为这些组没有共同的元素。
169.所有电源都有机会直接或经由另一个源(如果提供)与其他电源一起加载共享。
170.这个解决方案可扩展至任意数量的动力通道。
171.将电源和负载分配给不同的阶段也是可能的，例如如下所示：
172.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1abbc、cd、ada与b2bcab、cd、adb与c3cdbc、bc、adc与d4adab、bc、cda与d
173.根据这个示例，每个阶段已经将电源和负载分配给相应的共同的部分负载分担组，即在阶段1中分配给共同的负载分担组(a+b、aa+bb)，在阶段2中分配给共同的负载分担组(b+c、bb+cc)，在阶段3中分配给共同的负载分担组(c+d、cc+dd)，并且在阶段4中分配给共同的负载分担组(a+d、aa+dd)。
174.然而，与第一个示例相比，不会获得特别的优势。
175.如果网络关键性允许在某个时间点丢失超过一半的通道，则附加阶段成为可能，其中第一类的三个动力通道同时参与负载分担，例如如下：
176.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1ab、bccd、ada与b与c2bc、cdab、adb与c与d
3cd、adab、bca与c与d4ab、adbc、cda与b与d
177.根据这个示例，每个阶段再次将电源和负载分配给相应的共同的部分负载分担组，即，在阶段1中分配给共同的负载分担组(a+b+c、aa+bb+cc)，在阶段2中分配给共同的负载分担组(b+c+d、bb+cc+dd)，在阶段3中分配给共同的负载分担组(a+c+d、aa+cc+dd)，并且在阶段4中分配给共同的负载分担组(a+b+d、aa+bbb+dd)。
178.在发生电故障的情况下，第一类的相应的动力通道将被排除在用于隔离电故障的进一步部分负载分担之外。然而，根据网络按顺序所采用的多个不同的部分负载分担模式的部分负载分担可以继续。
179.假设电源c或负载cc有电故障，则网络可以周期性地采用例如以下阶段：
180.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1abbc、cd、ada与b2adab、bc、cda与d
181.对应于以上第二示例的阶段1和4的这些阶段1
′
和2
′
对应于电力分配网络的部分故障隔离负载分担模式。这些阶段是上述第二示例的阶段1至4的子集，阶段1
′
对应于阶段1并且阶段1
′
对应于阶段4。
182.可替代地，如果必须隔离电故障，则可以在电力分配网络的电故障缓解操作模式下，针对第一类的健全的动力通道的电源的负载跨第一类的健全的动力通道的全的源实现永久负载分担。在本示例中，再次假设电源c或负载cc具有电故障，网络可以采用以下故障缓解阶段来永久隔离故障，直到解决电故障：
183.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1ab、adbc、cda与b与d
184.基于根据图15的星形拓扑给出了另一个示例。在充当中心节点的连接通道320与第一类的每个动力通道之间的动力链路ax、bx、cx和dx再次被假设为开关。合适的部分负载分担模式或阶段的示例是以下阶段1至6：
185.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源1ax、bxcx、dxa与b2ax、cxbx、dxa与c3ax、dxbx、cxa与d4bx、cxax、dxb与c5bx、dxax、dxb与d6cx、dxax、bxc与d
186.与其他示例一样，这个解决方案可扩展至任意数量的动力通道，并且各阶段之间可以以任意顺序转换。如果网络关键性允许丢失超过一半的通道，则附加阶段变得可能，其中例如三个通道而不是仅仅两个通道参与相应的同时部分负载分担。
187.在动力通道308c由于电源c或负载cc的故障而发生故障的情况下，在网络的电故障缓解操作模式下，可以周期性地假设以下阶段：
188.阶段闭合的开关断开的开关进行负载分担的电源
1ax、bxcx、dxa与b2ax、dxbx、cxa与d3bx、dxax、dxb与d
189.这些阶段1
′
、2
′
和3
′
是针对正常操作给出的示例的阶段1至6的子集，阶段1
′
对应于阶段1，阶段2
′
对应于阶段3，并且阶段3
′
对应于其阶段5。
190.可替代地，如果需要，可以在电力分配网络的电故障缓解操作模式下，针对第一类的健全的动力通道的电源的负载跨跨第一类的健全的动力通道的电源再次实现永久负载分担。
191.相应的实施方式的各个阶段或部分负载分担模式之间的转换优选地通过首先断开当前闭合的开关，然后闭合要闭合的开关以实现下一阶段来完成。这保证了阶段转换不涉及安全系数的任何降低。因此，阶段之间的切换优选地不直接进行，而是仅在没有跨源的部分负载分担的中间阶段之后进行。
192.如参照图16和图3所考虑和解释的，至关重要的负载可以以合适的分布和对称方式分配给第一类的动力通道以及飞行器的翼和机身，以实现抵御能力并保持飞行器的可控性。这在提出的第二种办法的背景下也适用。
193.有利的是，可以说部分负载分担模式或部分负载分担阶段的各种部分共同的负载分担组或部分分离的负载分担组以这样的方式形成，使得每个相应的共同的负载分担组或分离的负载分担组的关键重要性的相应的负载或飞行器设备以对称的方式良好地分布在飞行器的翼和/或机身上，使得这些组中的一者的故障不是关键的，并且不会损害飞行器的可控性。在这种情况下，电力分配网络注意到电故障的发生并以非常快的方式对其做出反应以隔离电故障并采取电故障缓解操作模式并不是非常重要。
194.本领域技术人员如何详细实施本公开的所提出的概念和方法存在许多可能性。本领域技术人员还可以决定在飞行器的电力分配网络中同时实施这两种提出的方法，例如通过对一个网络部分应用这些方法中的一者，而对另一个网络部分应用另一种方法。此外，如果第二类的动力链路被适当地选择，则原则上电力分配网络可以配置或能配置为与两种方法一致。
195.应该注意的是，前面使用的诸如“电源”、“电负载”、“动力通道”、“第一类的动力通道”、“第二类的动力通道”、“动力链路”、“第一类的动力链路”和“第二类的动力链路”的术语本质上是通用术语，其在特定技术背景下处理特定功能，而不一定暗示用于实现这些功能的具体结构和具体元件。因此，有可能将多个动力链路集成在一个相应的动力网络设备中。甚至第一类的一个或多个动力链路和第二类的一个或多个动力链路可以集成在一个相应的动力网络设备中。集成在动力网络设备中的这样的动力链路可以共享动力网络设备的连接端口，例如使得动力网络设备的一个连接端口同时为第一类的动力链路的连接端口和第二类的动力链路的连接端口。在这个意义上，这样的动力网络设备还可以包括集成到设备中的动力通道或动力通道部分，以及相应的动力链路。
196.操作飞行器的电力系统(300)的电力分配网络(306)，使得其以时变方式按顺序采用多个不同的部分负载分担模式，所述部分负载分担模式通过在电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，针对相关联的电负载(aa、bb、cc、dd)跨电源(a、b、c、d)提供部分负载分担，每个部分负载分担配置与部分负载分担模式中的特定一者相关联。
197.附图标记
198.10飞行控制系统
199.12飞行控制计算机系统
200.12a、12b、12c飞行控制计算机
201.14、16、18、20飞行器设备
202.22控制总线系统
203.30a、30b左右侧杆装置
204.32a、32b左右侧杆
205.38a、38b传感器组件
206.42a、42b连接链路
207.200鸭翼型飞行器
208.202左后翼
209.203机身
210.204右后翼
211.206左前翼
212.208右前翼
213.210、212、214、216；234襟翼
214.230推进模块
215.232、232a、232b、232c推进发动机
216.3.1至3.12左后翼的升力/推力单元
217.4.1至4.12右启翼的升力/推力卑无
218.1.1至1.6左前翼的升力/推力单元
219.2.1至2.6右前翼的升力/推力单元
220.236翼
221.240襟翼致动器
222.242枢转接头
223.300电力系统
224.302；a、b、c、d电源
225.304；aa、bb、cc、dd1，dd2，dd电负载
226.306电力分配网络
227.308；308a；308b；308c；308d动力通道；第一类的动力通道
228.310；a、b、c、d第一类的动力链路
229.312、314动力通道
230.316；sw动力链路；开关
231.314；314a、314b、314c、314d、314e、314f、第二类的动力通道314g、314h、314i、314j
232.316；ab、bc、cd、ad、ac、ad、ax、bx、cx、第二类的动力链路dx
233.312、314、314a、320连接通道
234.epu1、epu2、epu3、epu4、epu5、epu6电推进单元

技术特征：

1.一种用于飞行器(200)的电力系统(300)，包括多个电负载(304)、多个电源(302)和电力分配网络(306)，所述电力分配网络(306)配置为将所述电源与所述电负载连接，使得每个电负载能够由至少一个相关联的电源经由所述电力分配网络的至少一个相关联的动力通道(308)驱动；其中所述电力分配网络(306)包括具有多个能切换或能中断动力链路(310、316)的电路保护布置和电路切换布置中的至少一者，其中每个动力链路具有两个连接端口，并且其中每个动力链路配置为在第一操作模式下连接所述连接端口，用于将动力从连接到所述连接端口中的一者的驱动动力通道或驱动动力通道部分传输到与所述连接端口中的另一者连接的从动动力通道或从动动力通道部分，并且每个动力链路配置为在第二操作模式下中断所述连接端口之间的连接，用于防止动力在所述驱动动力通道或驱动动力通道部分与所述从动动力通道或从动动力通道部分之间的传输；其中所述电力分配网络(306)配置成通过在所述电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，根据由所述电力分配网络(306)按顺序采用的多个不同的部分负载分担模式，以时变方式关于相关联的电负载(aa、bb；cc、dd；bb、cc；aa、dd；aa、bb；aa、cc；aa、dd；bb、cc；bb、dd；cc、dd)提供跨电源(a、b；c、d；b、c；a、d；a、b；a、c；a、d；b、c；b、d；c、d)的部分负载分担，每个部分负载分担配置与所述部分负载分担模式中的特定一者相关联；并且其中所述电力分配网络配置成使得所述多个电源中的至少一组电源中的每个电源与所述不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且所述多个电负载中的至少一组电负载中的每个电负载与所述不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且所述电力分配网络配置成使得每个部分负载分担模式具有相关联的多个电源和多个电负载，使得所述电源和电负载形成相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组，其中所述电力分配网络(306)当采用所述相应的部分负载分担模式时，关于相关联的共同的负载分担组的电负载提供跨所述相关联的共同的负载分担组的电源的负载分担，或者为所述分离的负载分担组中的每一者提供各自的部分负载分担，其为关于这一相应的分离的负载分担组的电负载跨每个相应的分离的负载分担组的电源的负载分担，而不是跨所述分离的负载分担组的任何负载分担。2.根据权利要求1所述的电力系统，其中所述电力分配网络(306)配置为以至少一种正常操作模式和至少一种电故障缓解操作模式操作，其中所述电力分配网络配置为在所述正常操作模式下按顺序采用所述不同的部分负载分担模式。3.根据权利要求2所述的电力系统，其中所述电力分配网络(306)在所述电故障缓解模式下提供电故障隔离，使得所述电力分配网络的包括电故障的网络部分由采取所述第二操作模式的至少一个动力链路(314)与所述电力分配网络的至少一个其他网络部分隔离。4.根据权利要求1至3之一所述的电力系统，其中所述电力分配网络配置为关于所有电负载(aa、bb、cc、dd)跨所有电源(a、b、c、d)根据按顺序采用的所述多个不同的部分负载分担模式来提供部分负载分担。5.根据权利要求1至4之一所述的电力系统，其中所述电力分配网络(306)包括第一类的多个动力通道(308)；其中所述第一类的每个动力通道已经关联了至少一个相关联的电源(a；b；c；d)，所述
至少一个相关联的电源(a；b；c；d)不与所述第一类的另一动力通道相关联，并且其中所述第一类的每个动力通道已经关联了至少一个电负载(aa；bb；cc；dd)，所述至少一个电负载(aa；bb；cc；dd)不与所述第一类的另一动力通道相关联，使得所述至少一个相关联的电源经由所述第一类的相应的动力通道与所述至少一个相关联的电负载连接或能连接，用于使得所述至少一个电源能够经由所述第一类的所述相应的动力通道驱动所述至少一个电负载，而不必涉及经由所述第一类的另一动力通道的驱动。6.根据权利要求5所述的电力系统，其中所述第一类的多个动力通道(308)经由所述电力分配网络的连接通道布置连接或能连接，所述连接通道布置包括第二类的一个或多个动力通道(314)，用于通过经由所述第二类的至少一个动力通道在所述第一类的这些动力通道之间传输动力，关于与所述第一类的这些动力通道相关联的电负载(aa、bb、cc、dd)实现跨与所述第一类的所述动力通道的至少一组相关联或者与所述第一类的所有动力通道相关联的电源(a、b、c、d)的部分负载分担。7.根据权利要求5或6所述的电力系统，其中所述第一类的所述动力通道(308)每一者都包括第一类的动力链路(310)，所述第一类的动力链路(310)允许在其第一操作模式下经由所述第一类的这一动力链路将电力从所述相关联的至少一个电源(a；b；c；d)传输到所述相关联的至少一个电负载(aa；bb；cc；dd)，并且所述第一类的动力链路(310)禁止在其第二操作模式下经由所述第一类的这一动力链路将电力从所述相关联的至少一个电源传输到所述相关联的至少一个电负载；其中所述第一类的每个动力链路优选地配置成响应于指示电故障的至少一个预设或能预设的电跳闸状况，将其操作模式从所述第一操作模式改变到所述第二操作模式。8.根据权利要求6以及可能根据权利要求7所述的电力系统，其中所述第二类的所述动力通道(314)每一者都包括第二类的动力链路(316)，所述第二类的动力链路(316)允许在其第一操作模式下经由所述第二类的这一动力链路在所述第一类的动力通道(310)之间传输电力，并且所述第二类的动力链路(316)禁止在其第二操作模式下经由所述第二类的这一动力链路在所述第一类的动力通道(310)之间传输电力；其中所述第二类的每个动力链路优选地由所述电力分配网络的相关联机电或固态电路切换设备提供。9.一种用于操作飞行器(200)的电力系统(300)的方法，所述电力系统(300)包括多个电负载(304)、多个电源(302)和电力分配网络(306)，所述电力分配网络(306)配置为将所述电源与所述电负载连接，使得每个电负载能够由至少一个相关联的电源经由所述电力分配网络的至少一个相关联的动力通道驱动；其中所述电力分配网络(306)包括多个能切换或能中断动力链路(310、316)，每个动力链路设置在所述电力分配网络的相应的动力通道内，用于在所述动力链路的第一操作模式下实现经由所述相应的动力通道的动力传输，并且用于在所述动力链路的第二操作模式下阻止经由所述相应的动力通道的动力传输；其中所述方法包括操作所述电力分配网络(306)，使得所述电力分配网络以时变方式按顺序采用多个不同的部分负载分担模式，其通过在所述电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，关于相关联的电负载(aa、bb；cc、dd；bb、cc；aa、dd；aa、bb；aa、cc；aa、dd；bb、cc；bb、dd；cc、dd)提供跨电源(a、b；c、d；b、c；a、d；a、b；a、c；a、d；b、c；b、d；c、d)的部分负载分担，每个部分负载分担配置与所述部分负载分担模式中的特定一者相关联；
其中所述多个电源的至少一组电源中的每个电源与所述不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且所述多个电负载中的至少一组电负载中的每个电负载与所述不同的部分负载分担模式中的至少一者、优选至少两者相关联，并且每个部分负载分担模式具有相关联的多个电源和多个电负载，使得所述电源和电负载形成相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组，其中所述电力分配网络(306)在其操作采用所述相应的部分负载分担模式时，关于所述相关联的共同的负载分担组的所述电负载提供跨所述相关联的共同的负载分担组的所述电源的负载分担，或者为所述分离的负载分担组中的每一者提供各自的部分负载分担，其为关于这一相应的分离的负载分担组的电负载跨每个相应的分离的负载分担组的电源的负载分担，而不是跨所述分离的负载分担组的任何负载分担。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法包括以至少一种正常操作模式操作所述电力分配网络(306)，其通过在所述电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，关于相关联的电负载提供跨电源的所述部分负载分担；并且其中所述方法包括以至少一种电故障缓解操作模式操作所述电力分配网络(306)，其提供电故障隔离，使得所述电力分配网络的包括电故障的网络部分由采取所述第二操作模式的至少一个动力链路与所述电力分配网络的至少一个其他网络部分隔离。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述电力分配网络(306)包括第一类的动力通道(308)，所述第一类的每个动力通道包括了第一类的相应的动力链路(310)，并且其中所述电力分配网络(306)包括第二类的一个或多个动力通道(314)，所述第二类的每个动力通道包括了第二类的相应的动力链路(316)；其中所述第一类的每个动力通道将至少一个相关联的电源(302)与至少一个相关联的电负载(304)连接，用于使所述至少一个相关联的电源能够驱动所述至少一个相关联的电负载，而不必涉及经由所述第一类的另一动力通道的驱动；并且其中所述第二类的每个动力通道(314)与所述第一类的至少两个相关联的动力通道(310)连接或能连接，用于使得能够在所述第一类的动力通道之间传输动力，使得能够关于与所述第一类的这些动力通道相关联的所述电负载(aa、bb、cc、dd)实现跨与所述第一类的这些动力通道相关联的所述电源(a、b、c、d)的部分负载分担；其中所述方法涉及在其第一操作模式和第二操作模式之间重复地切换所述第二类的所述动力链路(314)，使得所述电力分配网络在所述多个不同的部分负载分担配置之间或者在所述多个不同的部分故障隔离负载分担配置之间按顺序切换。12.一种飞行器(200)，所述飞行器(200)包括根据权利要求1至8之一所述的电力系统(300)；其中所述飞行器(200)优选为单飞行员飞行器、具有竖直起飞和着陆能力的飞行器和鸭翼型飞行器中的至少一者。13.根据权利要求12所述的飞行器，其中所述电力系统(300)包括至少一组飞行器设备形式的常见类型的电负载，所述电负载对于维持所述飞行器的安全飞行操作至关重要，其中所述飞行器设备以一定数量和配置布置在所述飞行器的机身(203)和所述飞行器的翼(202、204、206、208)中的一者或两者处，以实现抵御故障的能力，使得所述多个飞行器设备的各个子组可以发生故障，而不会危及所述飞行器的飞行能力和可控性，所述多个飞行器设备的各个子组每一者都包括至少两个常见类型的所述飞行器设备。
14.根据权利要求13所述的飞行器，其中所述或每个相应子组的所述飞行器设备与所述电力系统(300)的所述电力分配网络的一个特定公共动力通道相关联，用于经由这一公共动力通道能共同驱动，并且其中所述或每个相应子组的所述飞行器设备以对称分布的方式设置布置在所述飞行器的所述机身(203)和所述飞行器的翼(202、204、206、208)中的一者或两者处，使得直接或间接影响所述公共动力通道并导致这一子组的所述飞行器设备的故障的电故障不会危及所述飞行器的飞行能力和可控性。15.根据权利要求13或14所述的飞行器，其中所述飞行器设备每一者都与所述不同的部分负载分担模式中的至少一者或多者相关联，使得所述飞行器设备形成所述相应的部分负载分担模式的一个共同的负载分担组或多个分离的负载分担组；其中所述飞行器设备与所述不同的部分负载分担模式相关联，以便以这样的方式形成相应的一个共同的负载分担组或相应的多个分离的负载分担组，并且，对于所述不同的部分负载分担模式中的每一者，所述共同的负载分担组或所述多个分离的负载分担组中的每一者的所述飞行器设备被设置布置成以这样的方式对称分布在所述飞行器的所述机身(203)和所述飞行器的机翼(202、204、206、208)中的一者或两者处，使得直接或间接影响相应的所述共同的负载分担组或相应的所述分离的负载分担组的所述飞行器设备并导致其所述飞行器设备的故障的电故障不会危及所述飞行器的飞行能力和可控性。

技术总结

操作一种飞行器的电力系统(300)的电力分配网络(306)，使得电力分配网络(306)以时变方式按顺序采用多个不同的部分负载分担模式，其通过在电力分配网络的多个不同的部分负载分担配置之间按顺序切换，关于相关联的电负载(AA、BB、CC、DD)提供跨电源(A、B、C、D)的部分负载分担，每个部分负载分担配置与部分负载分担模式中的特定一者相关联。模式中的特定一者相关联。模式中的特定一者相关联。