[发明专利]用于管理多旋翼飞行器的混合动力设备的能量的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于在飞行期间管理多旋翼飞行器(1)的混合动力设备(10)的能量的方法和装置(20)。混合动力设备(10)包括热力发动机(15)、发电机(16)和多个电动马达(17)以及多个电能存储装置(18)。飞行器(1)具有由相应的电动马达(17)驱动得旋转的多个旋翼(2)。飞行器(1)的飞行包括起飞阶段、巡航阶段和着陆阶段，起飞阶段和着陆阶段仅在消耗电能时执行。所述方法使得能够根据在起飞、着陆和巡航阶段消耗的电能和热能的量来计算飞行的电气化率Rsubgt;电/subgt;，从而将热力发动机(15)的使用在巡航阶段限制于最少可能的量，因此减少相关的滋扰。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年7月25日提交的FR1800800的权益，该FR1800800的公开内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明在于用于飞行器、特别是用于具有多个旋翼的飞行器的混合动力设备的技术领域。本发明涉及一种管理用于混合动力设备的能量的方法。本发明还涉及一种多旋翼飞行器，其包括混合动力设备和用于管理其混合动力设备的能量的装置。

术语“多旋翼飞行器”用于表示具有至少两个旋翼的旋翼飞行器。

举例来说，第一类型的多旋翼飞行器可以具有至少一个主旋翼和可选的抗扭矩旋翼，每个主旋翼为飞行器提供升力并且还可能提供推进力，并且如果有的话，抗扭矩旋翼抵制主旋翼施加在飞行器机身上的偏航扭矩，并且还用于控制飞行器的偏航运动。这种多旋翼飞行器还可以具有一个或两个也适合于执行抗扭矩功能的推进旋翼。

第二类型的多旋翼飞行器可具有至少三个一起用于为飞行器提供推进力和升力的旋翼。例如，目前常规使用的这种多旋翼飞行器可具有三个、四个、六个或八个旋翼。当这种多旋翼飞行器上没有飞行员或任何其他人时，这种多旋翼飞行器也被称为“无人机”。每个旋翼优选由相应的电动马达驱动，但是它也可以由燃料燃烧的或“热力”发动机驱动。

当动力设备具有两个不同的能量源(即，电能源和热能源)时，飞行器动力设备被称为“混合动力”。电能源可包括至少一个用于存储电能的装置，例如可选的可充电电池或实际上是燃料电池。举例来说，热能源可包括一个或多个热力发动机。

在第一架构中，混合动力设备可具有电能源、热能源、至少一个电机以及机械动力传动装置，该机械动力传动装置特别地设置有用于驱动多旋翼飞行器的每个旋翼旋转的主动力齿轮箱(MGB)。MGB通常由热能源的每个热力发动机和至少一个电机共同驱动。每个旋翼可以仅由每个热机驱动，仅由至少一个电机驱动，或者实际上由每个热机和至少一个电机共同驱动。该第一架构特别地用于上述第一类型的多旋翼飞行器。

电机可以是可逆的，在这种情况下，它可以执行马达功能以及发电功能。因此，电机可以以“电动马达”模式运行以便向MGB提供机械动力，或者以“发电机”模式运行以便从由MGB输送的机械动力产生电能。

电机同样可以是仅执行马达功能的电动马达。电机同样可以是仅执行发电机功能的发电机。

在第二架构中，混合动力设备可包括电能源和多个电机，例如一个电机仅执行发电机功能并构成发电机，而其他电机仅执行马达功能并构成相应的电动马达，每个电动马达驱动多旋翼飞行器的一个旋翼旋转，该混合动力设备还包括驱动发电机的热能源，例如热力发动机。结果，热能源仅用于通过发电机产生电能，该电能直接分配给驱动旋翼旋转的电机，或者存储在电能源中。该第二架构更特别地用于上述第二类型的多旋翼飞行器，并且被称为“分配式推进结构”。

多旋翼飞行器可以用于商业、准公共或军事目的的空中运输任务以及敏感的环境区域中，例如在建成区域或实际上在国家公园中。特别是在建成区域内，这种空中运输通常持续时间短，大约几十分钟到一小时，并且用于运输一个或多个乘客和/或货物。此外，位于敏感区域，在噪声和污染排放方面都对这些飞行器提出了环境限制。