[发明专利]一种基于微波无线供电的UAM飞行器混合电力能量系统

说明书

本发明涉及UAM飞行器技术领域，尤其涉及一种基于微波无线供电的UAM飞行器混合电力能量系统，其包括能量补充系统、能量存储系统及地面微波供电设备；地面微波供电设备作为第一能量源且当能量有盈余时为超级电容器及充电电池充电；地面快速充电器作为第二能量源为超级电容器及充电电池充电；充电控制器负责控制无线充电及地面快速充电器充放电及其释放能量的顺序，并将信息发送给能量管理控制器；能量管理控制器控制放电控制器采用哪种能量源为UAM飞行器供电；放电控制器采用相应的能量源为UAM飞行器供电。本发明提供的系统有效克服了UAM飞行器受电力能源补给的限制的问题，并且能够有效保护充电电池、燃料电池及UAM飞行器用电设备免受电压波动的影响。

技术领域

本发明涉及UAM飞行器技术领域，尤其涉及一种基于微波无线供电的UAM飞行器混合电力能量系统。

背景技术

自上个世纪以来，航空工业正处于另一场革命的中期。首先环境意识日益突出推动减少有害排放和航空业的整体环境足迹。其次，新的需求和趋势目前正在向自主飞机发展，为没有飞行员的未来做准备。

近年来，随着能源危机和环境保护压力越来越大，寻求改善城市交通的创新解决方案受到了广泛关注。随着城市交通和空气质量的恶化，为了减少温室气体排放，清洁能源的使用正趋于普及。空气和噪音污染是当今飞机的主要缺点之一，而电动飞机以一种重要的方式解决了这两个问题。例如，挪威承诺到2040年将其所有国内航班都采用电力驱动。对电力推进UAM，特别是eVTOL的兴趣一直呈上升趋势。UAM是政府、学术界和工业界正在研究和开发的一种不使用任何道路的城市内客运的替代方式。短途旅客空中旅行的概念将引入一种更可靠、更安全和更环保的替代当前(航空)运输方式。但是受电力能源补给的限制极大地制约了该行业的发展。因此选择具有最佳能量管理系统(EMS)的合适混合动力对于实现先进UAM的有效运行至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题提供一种基于微波无线供电的UAM飞行器混合电力能量系统，采用多种能量源构成混合电力能量系统为UAM飞行器进行电力能源的供应，并通过优先级的控制，且能将剩余电量有效利用，以最大限度的满足UAM飞行器飞行距离所需电能，有效克服了UAM飞行器受电力能源补给限制的问题，具有广泛的应用前景。本发明是通过以下技术方案予以实现：

一种基于微波无线供电的UAM飞行器混合电力能量系统，其包括能量补充系统、能量存储系统及地面微波供电设备；

所述能量补充系统包括无线充电器、地面快速充电器及分别与无线充电器、地面快速充电器连接的充电控制器；

所述能量存储系统包括超级电容器、充电电池、能量管理控制器及放电控制器；

所述充电控制器分别与能量管理控制器及放电控制器连通，所述超级电容器、充电电池分别与能量管理控制器、放电控制器连通；

所述地面微波供电设备为无线充电器通过微波进行充电作为第一能量源供UAM飞行器飞行时的电力能量补给，且当能量有盈余，超级电容器及充电电池充电状态低时为超级电容器及充电电池充电；

所述地面快速充电器负责UAM飞行器在地面时的电力补给，为超级电容器及充电电池充电，作为第二能量源供UAM飞行器飞行时的电力能量补给；

所述充电控制器负责控制无线充电及地面快速充电器充放电，无线充电器、超级电容器及充电电池释放能量的顺序，并将相应的能量信息发送给能量管理控制器；

所述能量管理控制器根据充电控制器及放电控制器的能量信息控制放电控制器采用哪种能量源为UAM飞行器供电；

所述放电控制器根据能量管理控制器的能量信息采用相应的能量源为UAM飞行器供电。进一步，能量存储系统还包括燃料电池，所述燃料电池与放电控制器连通，通过放电控制器控制与超级电容器、充电电池一起作为第二能量源供UAM飞行器在空中飞行时的电力能量补给。