[发明专利]用于飞行器的故障容限电气系统

说明书

一种电动飞行器具有错误容限电气系统，该错误容限电气系统被设计成优化了与成本、性能和安全性相关的矛盾关注点。根据本公开的一些实施方案，一种电气系统具有多个电源(例如电池)，这些电源通过多个电气总线与其他电气部件比如用于驱动螺旋桨或飞行操纵面的电机连接。每个这样的总线与其他总线电气隔离，以帮助系统更好地抵御电气故障。此外，将一个或多个电气总线与用于驱动多个螺旋桨的电机连接。对由从同一总线接收的能量供电的螺旋桨的选择进行优化，以限制电气故障对飞行器的稳定性和可控性的影响。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月30日提交的题为“Fault-Tolerant Electrical Systemsfor Aircraft(用于飞行器的故障容限电气系统)”的美国临时申请62/527,777的优先权，其通过引用并入本文。

背景技术

电动飞行器具有各种优点，并且作为其他类型燃料驱动飞行器的替代方案而变得越来越普遍。关于这一点，电动飞行器运行更清洁并且通常运行成本更低。此外，电动飞行器能够更安静地运行，使得这种类型的飞行器对于涉及在城市环境附近飞行的应用，包括被设计用于个人运输和包裹递送的自动驾驶飞行器，是特别有吸引力的。

使用电力来驱动飞行器的推进系统(例如螺旋桨)显著地提高了对飞行器电气系统的要求，并且对可用电力的有效利用是非常重要的。此外，由于电动飞行器中的电气故障可能是灾难性的，因此将电气系统设计成能够抵御故障也是重要的。然而，用于保护飞行器免受电气故障的设备，比如隔离总线和冗余电源，可能增加成本和重量，会限制飞行器的范围。电气系统，包括用于保护飞行器免受电气故障的防护装置，应当被有效地设计并且最佳地平衡各种考虑因素，包括安全性、性能和成本。总体来说，需要改进的电气系统，其在各种操作条件下提供足够的电力，同时有效且稳健地保护飞行器免受电气故障的影响。

附图说明

参考以下附图可以更好地理解本公开。附图的元件不一定相对于彼此成比例，重点在于清楚地说明本公开的原理。

图1示出了根据本公开的一些实施方案的自动驾驶VTOL飞行器的透视图。

图2A示出了如图1所示的自动驾驶VTOL飞行器的前视图，其中飞行操纵面被致动以用于控制侧倾和俯仰。

图2B示出了如图2A所示的自动驾驶VTOL飞行器的透视图。

图3是用于说明如图1所示的VTOL飞行器的各部件的框图。

图4是用于说明根据本公开的一些实施方案的如图3所示的飞行控制致动系统的框图。

图5示出了根据本公开的一些实施方案的处于悬停构造的如图1所示的自动驾驶VTOL飞行器的透视图。

图6示出了处于悬停构造的如图5所示的自动驾驶VTOL飞行器的俯视图，其中机翼倾斜使得由安装在机翼上的螺旋桨产生的推力基本垂直。

图7示出了根据本公开的一些实施方案的处于悬停构造的自动驾驶VTOL飞行器的俯视图。

图8是用于说明根据本公开的一些实施方案的用于如图1所示的电动飞行器的电气系统的一部分的框图。

图9是用于说明如图8所示的电气系统的另一部分的框图。

图10是用于说明根据本公开的一些实施方案的如图8所示的电源的框图。

图11是用于说明根据本公开的一些实施方案的如图8所示的电气总线的框图，其配备有用于隔离电气故障的熔断器。

图12是用于说明根据本公开的一些实施方案的用于如图1所示的电动飞行器的电气系统的一部分的框图。

图13是用于说明如图12所示的电气系统的另一部分的框图。