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原文传递混合电动飞行器推进系统

专利名称：	混合电动飞行器推进系统
摘要：	本公开题为“混合电动飞行器推进系统”。本公开涉及用于飞行器的混合电动气体涡轮系统（300）的控制。该系统包括用于形成发电机系统的发电机（308）和气体涡轮（309）、用于形成推进器（301）的电动马达（303）和风扇（302）、控制器（306）、以及电力储存单元（307）。在接收到用于改变推力需求的命令后，该控制器（306）在一时间段内确定使函数最小化的操作规范，该函数包括供应给该气体涡轮（309）的燃料的测量值、自或至所述电力储存单元（307）的电力的传输、以及电流的测量值和所需推力的测量值之间的差值。然后该控制器根据在该时间段内确定的操作规范来操作该电动马达（303）、该气体涡轮（309）和该电力储存单元（307）。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	英国;GB
申请人：	劳斯莱斯有限公司
发明人：	M.巴奇克
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910397883.7
公开号：	CN110481802A
代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司
代理人：	刘子豪;李建新
分类号：	B64D27/24(2006.01);B;B64;B64D;B64D27
申请人地址：	英国伦敦
主权项：	1.一种操作混合电动气体涡轮系统(300)的方法，所述混合电动气体涡轮系统(300)包括发电机系统(308,309)、推进器(301)、控制器(306)和电力储存单元(307)，所述发电机系统(308,309)包括被布置成由气体涡轮(309)驱动的发电机(308)，所述气体涡轮具有被壳体围绕的多个转子叶片，所述转子叶片与所述壳体相隔间隙，所述推进器包括被布置成由电动马达(303)驱动的风扇(302)，所述控制器(306)被构造成响应于推力需求来操作所述气体涡轮(309)并控制所述电动马达(303)、所述电力储存单元(307)和所述发电机(308)之间的电力供应，所述方法包括所述控制器(306)：接收用于改变推力需求的命令；在一时间段内确定使函数最小化的操作规范，所述函数包括供应给所述气体涡轮(309)的燃料的测量值、自或至所述电力储存单元(307)的电力的传输、以及电流的测量值和所需推力的测量值之间的差值；以及根据在所述时间段内确定的操作规范来操作所述电动马达(303)、气体涡轮(309)和电力储存单元(307)。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作规范保持以下中的一者或多者：将所述间隙保持在预定公差内；将所述气体涡轮的速度变化率保持在或低于预定上限。 3.根据权利要求1所述的方法，其中推力需求的所述改变为推力需求的增大，所述操作规范包括：从所述电力储存单元(307)向所述电动马达(303)提供第一电力供应；以及从所述发电机(308)向所述电动马达(303)提供第二电力供应，其中所述第一电力供应随所述第二电力供应的增大而减小。 4.根据权利要求1所述的方法，其中推力需求的所述改变为推力需求的减小，所述操作规范包括：从所述发电机(308)向所述电力储存单元(307)传输第一电力供应；以及从所述发电机(308)向所述电动马达(303)提供第二电力供应，其中所述第一电力供应随所述第二电力供应的减小而减小。 5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述操作规范包括通过控制冷却空气向所述壳体的供应以及/或者控制所述壳体相对于所述转子叶片的运动来控制所述转子叶片和所述壳体之间的所述间隙。 6.根据权利要求1所述的方法，其中所述函数为以下形式：其中α和β为常数，ωd和ωfan为命令的且实际的风扇旋转速度，Pbat为传输至或自所述电力储存单元(307)的电力，Wf为供应到所述气体涡轮(309)的燃料的测量值，在0到t0时间段内计算所述函数。 7.根据权利要求6所述的方法，其中使所述函数最小化受到以下的约束：储存在所述电力储存单元(307)中的电能等于或高于最低水平、所述风扇速度的变化率等于或低于第一最大值、所述气体涡轮速度的变化率等于或低于第二最大值、以及传输至或自所述电力储存单元的电力等于或低于最大电力传输极限。 8.一种用于混合电力气体涡轮系统(300)的控制器(306)，所述混合电力气体涡轮系统包括发电机系统(308,309)、推进器(301)和电力储存单元(307)，所述发电机系统(308,309)包括被布置成由气体涡轮(309)驱动的发电机(308)，所述气体涡轮具有被壳体围绕的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片与所述壳体相隔间隙，并且所述推进器包括被布置成由电动马达(303)驱动的风扇(302)；所述控制器(306)被构造成响应于推力需求来操作所述气体涡轮(309)并控制所述电动马达(303)、所述电力储存单元(307)和所述发电机(308)之间的电力供应，所述控制器(306)进一步被构造成：接收用于改变推力需求的命令；在一时间段内确定使函数最小化的操作规范，所述函数包括供应给所述气体涡轮(309)的燃料的测量值、自或至所述电力储存单元(307)的电力的传输、以及电流的测量值和所需推力的测量值之间的差值；以及根据在所述时间段内确定的操作规范来操作所述电动马达(303)、气体涡轮(309)和电力储存单元(307)。 9.根据权利要求1所述的控制器，其中确定所述操作规范以保持以下中的一者或多者：将所述间隙保持在预定公差内；将所述气体涡轮的速度变化率保持在或低于预定上限。 10.根据权利要求8所述的控制器，其中推力需求的所述改变为推力需求的增大，所述操作规范包括用于所述控制器进行如下操作的指令：从所述电力储存单元(307)向所述电动马达(303)提供第一电力供应；以及从所述发电机(308)向所述电动马达(303)提供第二电力供应，其中所述第一电力供应随所述第二电力供应的增大而减小。 11.根据权利要求8所述的控制器，其中推力需求的所述改变为推力需求的减小，所述操作规范包括用于所述控制器进行如下操作的指令：从所述发电机(308)向所述电力储存单元(307)传输第一电力供应；以及从所述发电机(308)向所述电动马达(303)提供第二电力供应，其中所述第一电力供应随所述第二电力供应的减小而减小。 12.根据权利要求10所述的控制器，其中所述操作规范包括用于所述控制器进行如下操作的指令：通过控制冷却空气向所述壳体的供应以及/或者控制所述壳体相对于所述转子叶片的运动来控制所述转子叶片和所述壳体之间的所述间隙。 13.根据权利要求8至12中任一项所述的控制器，其中所述函数为以下形式：其中α和β为常数，ωd和ωfan为命令的且实际的风扇旋转速度，Pbat为传输至或自所述电力储存单元(307)的电力，Wf为供应到所述气体涡轮(309)的燃料的测量值，在0到t0时间段内计算所述函数。 14.根据权利要求15所述的控制器，其中使所述函数最小化受到以下的约束：储存在所述电力储存单元(307)中的电能等于或高于最低水平、所述风扇速度的变化率等于或低于第一最大值、所述气体涡轮速度的变化率等于或低于第二最大值、以及传输至或自所述电力储存单元的电力等于或低于最大电力传输极限。 15.能够由形成混合电动气体涡轮系统(300)的一部分的计算机实现的控制器执行的指令，所述混合电动气体涡轮系统还包括发电机系统(308,309)、推进器(301)和电力储存单元(307)，所述发电机系统包括被布置成由气体涡轮(309)驱动的发电机(308)，所述气体涡轮具有被壳体围绕的多个转子叶片，所述转子叶片与所述壳体相隔间隙，所述推进器包括被布置成由电动马达(303)驱动的风扇(302)，所述控制器(306)被构造成响应于推力需求来操作所述气体涡轮(309)并控制所述电动马达(303)、所述电力储存单元(307)和所述发电机(308)之间的电力供应，其中在由所述控制器执行时，所述计算机可读指令使所述控制器执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
所属类别：	发明专利