[发明专利]自切换双电压电池

说明书

一种自切换双电压电池系统包括多个电池单元组，所述多个电池单元组串联连接，以在负极端子和第一正极端子之间提供第一电压。开关矩阵将所述多个电池单元组中的一个选定电池单元组耦合到第二正极端子，以提供第二电压。控制器耦合到所述多个电池单元组中的每一个，该控制器监测与所述多个电池单元组中的每一个相关联的电荷水平。当所述控制器确定与所述选定电池单元组相关联的所述电荷水平下降到低于阈值时，所述控制器使所述开关矩阵从所述多个电池单元组中选择另一个电池单元组以提供所述第二电压。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月17日提交的美国专利申请15/354,251号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种运载工具电池，并且更具体地涉及一种适于在飞行器中使用的自切换双电压电池。

背景技术

现代商用飞行器一般采用28伏直流(28VDC)电源(例如电池)，为飞行器上使用的各种导航、飞行控制和其他系统供电。从历史上看，随着飞行器功率需求的增加，许多飞行器制造商选择产生更高电压的交流电电源(例如115VAC)，用于在整个飞行器机身中路由电力，并在本地向下转换到28VDC以给飞行器系统供电。另外，如本领域技术人员将理解的，通过产生用于在整个飞行器机身传输的更高电压，需要更低的电流来提供给定的功率水平(即欧姆定律)。通过减少电流需求，可以使用更高规格(即，更小直径)的导线，这在给定飞行器中使用的导线的英里数的情况下显著减轻了重量。

目前，为了进一步降低导线重量，一些飞行器制造商已经开始以甚至更高的电压(例如，235VAC或270VDC)发电，该更高的电压由专用变压器整流器单元转换为28VDC并进行重新分配以为飞行器系统供电。虽然较高电压功率向下转换为28VDC通常是有效的，但没有功率转换系统是100％有效的，并且在电压转换过程中，部分功率以热的形式损失。当飞行器在没有连接到地面电源的情况下停放时，其依靠电池继续向飞行器不使用时仍保持供电的一些飞行器系统(例如，安全系统、蜂窝连接)提供有时限的电力。即使在从高压直流电电池到标称28VDC的转换期间损失1％-2％，也会在几天之后由于转换期间的热损失而耗尽电池。携带专用28VDC电池来为这些系统供电，而不需要进行转换，这增加了重量、成本和不期望的额外布线。

因此，期望提供一种电源(即，电池)，其可以提供高压直流电源以减小导线重量，并且还提供28VDC电源而没有电压转换损耗。还期望28VDC电源具有在飞行器上长时间使用的扩展容量。此外，结合附图以及前述技术领域和背景技术，通过随后的详细描述和所附权利要求，其他期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

本文公开了自切换双电压电池和操作自切换双电压电池的方法的各种非限制性实施方式。

在第一非限制性实施方式中，自切换双电压电池系统包括但不限于串联连接以在负极端子与第一正极端子之间提供第一电压的多个电池单元组。所述自切换双电压电池系统还包括但不限于耦合到所述多个电池单元组中的每一个并耦合到第二正极端子的开关矩阵。所述自切换双电压电池系统还包括但不限于耦合到所述开关矩阵的控制器，用于控制所述开关矩阵以将所述多个电池单元组中的选定电池单元组耦合到第二端子以提供第二电压。所述控制器还耦合到所述多个电池单元组中的每一个以用于监测与所述多个电池单元组中的每一个相关联的电荷水平。以这种方式，当所述控制器确定与所述选定电池单元组相关联的所述电荷水平下降到低于阈值时，所述控制器使得所述开关矩阵从所述多个电池单元组中选择另一个电池单元组以提供所述第二电压。