[发明专利]紧急动力供给系统、飞行器和在飞行器中提供动力的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2014年9月29日提交的欧洲专利申请No.14 186 828.1的优先权，该申请的整体内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种紧急动力供给系统、一种具有该紧急动力供给系统的飞行器以及一种用于在飞行器的紧急情况下至少提供电力和液力的方法。

具体地，本发明涉及一种用于在飞行器中至少提供液力和电力的紧急动力供给系统，涉及一种具有电力系统和液力系统以及该紧急动力供给系统的飞行器。本发明还涉及一种用于在紧急情况下至少提供电力和液力的方法。

背景技术

基于冲压空气涡轮(RAT)的紧急动力供给系统是已知的，冲压空气涡轮与用于向飞行控制系统的致动器提供液力的液压泵机械耦接。为了提供电力，液压动力发电机与液压系统耦接。

在例如EP 1 859 499 B1和EP 2 222 562 B1中知晓了提供燃料电池系统而非用于在紧急情况下提供电力的发电机的概念。

将冲压空气涡轮更换为燃料电池需要修改电动系统或液压系统，因为燃料电池仅能够提供电压明显低于用于通过诸如400Hz的115V的公共电压生成交流电的所需电压的直流电。再者，燃料电池仅递送直流电，其还取决于施加到燃料电池的电负载。

此外，公共电动液压泵还需要相当高的电压，并且特别是在起动期间，需要大电流。因此，根据保守的设计方法，燃料电池将包括显著的尺寸和重量，并且不得不接受可变的直流输出电压。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有显著的可靠性的改进的紧急动力供给系统，允许安全操作并且需要最小的附加重量。

通过具有独立权利要求1的特征的紧急动力供给系统满足该目的。根据从属权利要求和下面的描述可以获得有利实施例和进一步的改进。

提出了一种用于在飞行器中至少提供液力和电力的紧急动力供给系统。该系统包括：具有电出口的至少一个燃料电池，其用于提供电力；用于电力转换的转换单元，其能够与飞行器的交流(AC)总线和至少一个燃料电池的电出口耦接；以及至少一个液压泵，其具有能够重新配置的电机和电机控制单元，并且能够与飞行器的液压系统耦接用于提供液力。转换单元适于将至少一个燃料电池的出口的供电电压转换成与交流总线处的预定电压匹配的交流电压。能够重新配置的电机能够与至少一个燃料电池和交流总线耦接，其中能够重新配置的电机适于通过来自至少一个燃料电池或交流总线的电力供给而操作。

至少一个燃料电池可以是单个燃料电池、燃料电池堆或多个燃料电池堆。在空气被用作氧化剂的情况下，至少一个燃料电池能够在氢气或含氢气体和氧气或含氧气体的消耗下进行燃料电池处理用于生成电力、水和氧气耗尽空气。燃料电池自身可以具有任何适当类型，可以包括低温、中温或高温燃料电池类型，其产生电、热和水。对于车辆中的使用，燃料电池优选地可以包括质子交换膜燃料电池，其还被称为聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)。然而，根据飞行器内部的动力需要和可用安装空间，燃料电池也可以被实现为固体氧化物燃料电池，其经历高得多的操作温度。

转换单元将被理解为能够进行电压转换的装置，该转换单元还可以被称为电压转换器。在现有技术中，多种不同类型的电压转换器是已知的。例如，使用变压器可以容易地转换交流电。然而，从一个直流(DC)电压到另一直流或交流电压的转换需要功率电子装置。

在本发明的背景下，转换单元可以主要执行将来自燃料电池的电出口的直流电转换成用于交流总线的交流电的功能。然而，如根据下文显见的，这不应被理解为限制。

有利地提供具有能够重新配置的电机的液压泵，该能够重新配置的电机适于通过来自至少一个燃料电池的电出口或者交流总线的电力供给而操作。因此，最终没有必要提供专用的液压泵，而是使用液压回路中现有的液压泵，其中紧急动力供给系统在紧急情况下在其操作中集成该现有的液压泵。

除了提供紧急电力供给之外，该设置允许通过在正常操作期间来自交流总线的交流电压供给来驱动能够重新配置的电机。在紧急情况下，电机可以被重新配置以便能够通过来自至少一个燃料电池的电力供给驱动。因此，仅需要对包括液压动力飞行控制和交流总线的现有飞行器架构的最小改变。因此本发明通过具体考虑飞行器中的集成提供了一种构成重量显著最优化的整体紧急系统的系统。