專利名稱：智能能量管理架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管理多個(gè)設(shè)備之間的電力分配。
背景技術(shù)：
復(fù)雜系統(tǒng)，如飛行器，包括許多消耗電力的設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)可由能夠供應(yīng)最大電量 的電源支持，且在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的某些點(diǎn)，設(shè)備要求超過最大量的可用電力時(shí)，就存在難 題。某些設(shè)備可能僅在某些時(shí)間要求電力。遺憾的是，僅間歇地或周期性地要求電力的許 多設(shè)備可能在其他設(shè)備也要求電力的相同時(shí)間消耗電力，因而導(dǎo)致總計(jì)電力需求超過可用 的供電量。常規(guī)地，當(dāng)對(duì)電力的需求超過可用供電量時(shí)，不能向某些尋求電力的設(shè)備提供電 力，且當(dāng)前被提供電力的某些設(shè)備可能被斷開。設(shè)備可被分配優(yōu)先級(jí)，以便被認(rèn)為重要的設(shè) 備不被關(guān)閉或最后關(guān)閉。例如，在飛行器系統(tǒng)中，可給予環(huán)境控制系統(tǒng)比機(jī)內(nèi)廚房電器或機(jī) 上娛樂系統(tǒng)更高的優(yōu)先級(jí)。結(jié)果，當(dāng)電力需求超過可用的電力供應(yīng)時(shí)，機(jī)內(nèi)廚房電器和機(jī)上 娛樂系統(tǒng)可在環(huán)境控制系統(tǒng)關(guān)閉之前關(guān)閉。常規(guī)的電力分配系統(tǒng)可響應(yīng)當(dāng)前需求。因此，在前面的例子中，雖然可以依次提供 電力給機(jī)內(nèi)廚房電器或機(jī)上娛樂系統(tǒng)，以便它們都不會(huì)突然關(guān)閉，但是常規(guī)系統(tǒng)僅管理當(dāng) 前需求。需要控制電力分配系統(tǒng)的更優(yōu)方法。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開的實(shí)施例包括若干系統(tǒng)，所述系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)生的電力分配計(jì)劃表與一個(gè)或 更多個(gè)智能設(shè)備和電源通信，從而在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中分派電力分配給交通工具系統(tǒng)。交通工具 電力控制系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備，這些設(shè)備被配置為在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中傳輸 電力需求，并響應(yīng)指令來減小或增加電力消耗。交通工具電力控制系統(tǒng)也包括一個(gè)或更多 個(gè)智能電源，所述智能電源被配置為當(dāng)可用電力比正在消耗的電力多時(shí)，在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn) 的各部分過程中收獲電力，并使收獲的電力在隨后的時(shí)間點(diǎn)可用。通過與智能設(shè)備和智能 電源以及其他設(shè)備和電源通信，交通工具電力控制系統(tǒng)可為交通工具的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生電力分配 計(jì)劃表。交通工具電力控制系統(tǒng)可根據(jù)管理電力分配的電力分配計(jì)劃表指示智能設(shè)備和智 能電源來分別減小電力消耗或增加電力輸出。在一個(gè)特定的說明性實(shí)施例中，交通工具電力控制系統(tǒng)包括經(jīng)配置而供應(yīng)第一電 量給至少一個(gè)設(shè)備的電源，該至少一個(gè)設(shè)備被配置為根據(jù)第一電力需求消耗電力。該交通 工具電力控制系統(tǒng)也包括智能設(shè)備，該智能設(shè)備被配置為在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中為智能設(shè) 備確定第二電力需求。該交通工具電力控制系統(tǒng)也包括能量管理系統(tǒng)。該能量管理系統(tǒng)被 配置為就至少一個(gè)智能設(shè)備的第二電力需求與至少一個(gè)智能設(shè)備通信，從而在交通工具運(yùn) 轉(zhuǎn)過程中協(xié)調(diào)電力分配的調(diào)度，以便產(chǎn)生電力分配計(jì)劃表以解決至少一個(gè)設(shè)備的第一電力 需求和至少一個(gè)智能設(shè)備的第二電力需求。該能量管理系統(tǒng)根據(jù)至少一個(gè)設(shè)備的第一電力 需求引導(dǎo)第一電量到至少一個(gè)設(shè)備，并根據(jù)電力分配計(jì)劃表引導(dǎo)第二電量到至少一個(gè)智能
在另一個(gè)特定的說明性實(shí)施例中，系統(tǒng)是飛行器電力分配系統(tǒng)，其包括被配置為 在飛行過程確定電力需求的一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備和一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備。能量管理系統(tǒng)從 一個(gè)或更多個(gè)電源接收電力，所述電源包括經(jīng)配置而產(chǎn)生預(yù)期電量的主電源和經(jīng)配置而由 能量管理系統(tǒng)激活從而接收要存儲(chǔ)供以后使用的電力的輔助電源。該能量管理系統(tǒng)就電力 需求與一個(gè)或更多智能設(shè)備通信，從而協(xié)調(diào)飛行過程中的電力分配調(diào)度并生成電力分配計(jì) 劃表來解決一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備和一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備的總計(jì)電力需求。該電力分配計(jì)劃 表被修改從而重新調(diào)度或切斷一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)并引導(dǎo)電力到一個(gè)或更多個(gè) 設(shè)備和一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備。在又一個(gè)特定的說明性實(shí)施例中，提供一種方法。該方法與至少一個(gè)智能設(shè)備和 至少一個(gè)智能電源通信從而協(xié)調(diào)電力分配的調(diào)度。該方法確定智能設(shè)備和其他設(shè)備要消耗 的總電力需求。該方法也確定可從主電源和至少一個(gè)收獲并存儲(chǔ)電力的智能輔助電源得到 的總電力供應(yīng)。該方法基于總電力需求和總電力供應(yīng)生成電力計(jì)劃表，且然后根據(jù)電力計(jì) 劃表弓I導(dǎo)電力到智能設(shè)備和其他設(shè)備。上面討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可在不同實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)或可在其他實(shí)施例中組 合，其進(jìn)一步細(xì)節(jié)可參考下面的說明和附圖看出。


圖1是電力管理系統(tǒng)的特定說明性實(shí)施例的框圖；圖2是描述裝配有主發(fā)電機(jī)和其他電源的飛行器電力系統(tǒng)的響應(yīng)的曲線圖，其示 出在飛行過程中對(duì)總計(jì)電力需求變化的響應(yīng)；圖3和圖4是利用智能能量管理架構(gòu)的電力管理系統(tǒng)的特定說明性實(shí)施例的框 圖；以及圖5是使用智能設(shè)備交互式管理電力分配的方法的特定說明性實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)特定的說明性實(shí)施例，電力控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)(engage)報(bào)告電力需求和控制智 能設(shè)備的電力消耗的智能設(shè)備。該電力控制系統(tǒng)包括智能電源，該智能電源被配置為存儲(chǔ) 和供應(yīng)電力從而解決電力需求。該電力控制系統(tǒng)具有描述由智能設(shè)備報(bào)告的電力需求、其 他設(shè)備的電力需求和從智能源和其他源可獲得的電力的信息。使用該信息，可建立電力分 配計(jì)劃表從而解決在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)期間多少電力可由設(shè)備消耗。智能設(shè)備和智能電源可被 指示來分別控制電力消耗和控制電源，從而在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)期間為設(shè)備提供可用電力。圖1是交通工具電力管理系統(tǒng)的特定說明性實(shí)施例的框圖，其整體標(biāo)示為100。交 通工具電力管理系統(tǒng)100包括能量管理系統(tǒng)110。能量管理系統(tǒng)110管理從至少一個(gè)電源 120和至少一個(gè)智能電源122接收的電力的分配。能量管理系統(tǒng)110可包括一個(gè)或更多個(gè) 獨(dú)立的設(shè)備，或者能量管理系統(tǒng)110可與電力控制單元或電力分配單元集成在一起，如下 面參考圖3和4進(jìn)一步說明的。能量管理系統(tǒng)110可分配接收的電力給至少一個(gè)設(shè)備130 和至少一個(gè)智能設(shè)備132。智能設(shè)備132可包括控制器138，其組成與能量管理系統(tǒng)110通 信的設(shè)備的傳感器反饋環(huán)，從而促進(jìn)智能能量管理架構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如下面進(jìn)一步說明的。能量管理系統(tǒng)110可被配置為生成電力分配計(jì)劃表從而說明設(shè)備130和132中的哪個(gè)在不同運(yùn) 轉(zhuǎn)點(diǎn)接收電力，以及要由電源120和122提供的電力的可用性。在圖1的特定說明性實(shí)施例中，假定電源120提供這樣的電力供應(yīng)其可以在整個(gè) 交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)期間是恒定的，或者除非能量管理系統(tǒng)110指示電源120為閑置或關(guān)閉狀態(tài)， 其可以在運(yùn)轉(zhuǎn)的多個(gè)階段中的每個(gè)階段上是恒定的，或者其可在能量管理系統(tǒng)110的控制 下改變。智能電源122可包括構(gòu)成智能電源122的傳感器反饋環(huán)的控制器128，其可與能 量管理系統(tǒng)110通信從而促進(jìn)智能能量管理架構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如下面進(jìn)一步說明的。智能電源 122可以是自適應(yīng)電源，其能夠選擇性供應(yīng)可變量的電力。智能電源122也可被配置為響 應(yīng)來自能量管理系統(tǒng)110的指令而存儲(chǔ)電力且隨后供應(yīng)再生的電力來補(bǔ)充電源120。電源 120可包括任何類型的電源。在交通工具中，如飛行器、船只或陸地交通工具中，例如，電源 120可包括動(dòng)力系驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，其從引擎的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電力?？商鎿Q地，電源120可包 括蓄電池、化學(xué)燃料或核燃料電池或被配置為提供一定電量的任何其他類型的電源。智能 電源122可包括任何類型的可控制電源，例如以下類型的電源蓄電池、核電池、燃料電池、 飛輪、電雙層超級(jí)電容器(超級(jí)電容)或超電容器(超電容)、收集廢熱的熱電設(shè)備、柴油發(fā) 電機(jī)、光伏電池、被配置為收獲來自RF信號(hào)的電力的射頻(RF)能量收獲器(harvester)、振 動(dòng)能量收獲器或渦輪機(jī)。在一個(gè)特定說明性實(shí)施例中，智能電源122可被配置為按能量管理系統(tǒng)110的指 令收獲電力并供應(yīng)再生的電力?？刂破? 可響應(yīng)命令而收獲由其他電源或其他源中的一 個(gè)或更多個(gè)產(chǎn)生的多余電力，并存儲(chǔ)該多余電力直到在存儲(chǔ)的電力可用于補(bǔ)充其他電源產(chǎn) 生的電力的隨后時(shí)間。智能電源122可用于提供電力來補(bǔ)充從電源120可獲得的電力。例如，根據(jù)能量管 理系統(tǒng)110規(guī)劃的電力分配計(jì)劃表，當(dāng)能量管理系統(tǒng)110確定需要的電力超過電源120可 供應(yīng)的電力時(shí)，能量管理系統(tǒng)110可指示智能電源122提供額外電力分配給終端設(shè)備。在 包括被配置為收獲電力從而能夠在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中后面的時(shí)間點(diǎn)提供額外電力的一 個(gè)或更多個(gè)智能電源122的實(shí)施例中，能量管理系統(tǒng)110可確定在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中哪些點(diǎn)電源 120供應(yīng)的電力超過預(yù)計(jì)要消耗的電力并指示智能電源122在這些點(diǎn)收獲電力，以存儲(chǔ)用 于以后使用。收獲并存儲(chǔ)的電力可在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的以后時(shí)間點(diǎn)被汲取以提供額外 的電力。在規(guī)劃電力分配計(jì)劃表時(shí)，能量管理系統(tǒng)110可考慮設(shè)備130和132以及傳感器 140和142的電力需求。在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備130或傳感器140可消耗固定的或基本恒定量的電 力，且當(dāng)系統(tǒng)100在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)備130和傳感器140可總是處于運(yùn)轉(zhuǎn)中，除非能量管理系統(tǒng) 110指示設(shè)備130或傳感器140處于閑置或關(guān)閉狀態(tài)。例如，在飛行器的情形中，設(shè)備130 可包括一旦飛行器可運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就運(yùn)行的機(jī)艙空氣循環(huán)風(fēng)扇。類似地，傳感器140可包括一旦 飛行器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)就監(jiān)視內(nèi)部機(jī)艙溫度的自動(dòng)調(diào)溫器。只要系統(tǒng)100處于工作中，則設(shè)備130 和傳感器140的電力消耗可基本相同，因此設(shè)備130和傳感器140的電力消耗可以是固定 且已知的?？商鎿Q地，智能設(shè)備132和智能傳感器142的電力需求可以可選擇地工作并在可 選擇的電力水平工作。例如，智能設(shè)備132可包括控制機(jī)艙溫度的環(huán)境控制系統(tǒng)，或乘客 舒適性設(shè)備，如爐子、飲料機(jī)或其他機(jī)內(nèi)廚房電器，其可根據(jù)按優(yōu)先級(jí)的其他電力需求被選
7擇性激活和去激活。智能設(shè)備132也可被配置為在降低的功率水平下運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，環(huán)境控 制系統(tǒng)可被配置為響應(yīng)請(qǐng)求而減小給空調(diào)系統(tǒng)的電力，允許機(jī)艙溫度在可容許的范圍內(nèi)提 高。作為另一例子，機(jī)內(nèi)廚房電器可被配置為在較低的熱設(shè)定值下運(yùn)轉(zhuǎn)。類似地，智能傳感 器142可包括在飛行的特定階段不必運(yùn)轉(zhuǎn)的傳感器。智能設(shè)備132和智能傳感器因此可被 配置為降低電力消耗，呈現(xiàn)智能設(shè)備132和智能傳感器142可被去激活或完全關(guān)閉的待機(jī) 狀態(tài)。此外，智能設(shè)備132可被配置為響應(yīng)請(qǐng)求而增加其電力消耗。例如，當(dāng)增加的電力消 耗將導(dǎo)致智能設(shè)備132的性能的預(yù)期改變時(shí)，智能設(shè)備132可被請(qǐng)求增加其電力消耗?？?替換地，智能設(shè)備132可被請(qǐng)求增加電力消耗從而耗散系統(tǒng)中可用的過量電力。除了響應(yīng)電力消耗指令，智能設(shè)備132和智能傳感器142可被配置為響應(yīng)與控制 器或管理系統(tǒng)(如能量管理系統(tǒng)110)通信，或與另一個(gè)智能子系統(tǒng)通信。智能設(shè)備132和 智能傳感器142例如可被配置為響應(yīng)對(duì)關(guān)于電力消耗的信息的請(qǐng)求。以其他非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè) 備作為例子，可查詢飛行中娛樂系統(tǒng)從而確定其在熒屏展開期間、顯示操作期間和其他階 段期間可消耗多少電力，由此能量管理系統(tǒng)110可考慮這類電力需求從而協(xié)調(diào)電力分配的 調(diào)度，以便產(chǎn)生電力分配計(jì)劃表。包括智能電源122、智能設(shè)備132和智能傳感器142的智能子系統(tǒng)中的每一個(gè)可 包括一個(gè)或更多個(gè)控制器，從而響應(yīng)來自能量管理系統(tǒng)110的查詢和命令。這些控制器可 包括微控制器或其他設(shè)備，其被配置為與能量管理系統(tǒng)110或另一個(gè)控制器或管理設(shè)備通 信從而協(xié)調(diào)智能電源、設(shè)備或傳感器的運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，智能電源122可包括被配置為接收和響 應(yīng)供電命令的控制器128。進(jìn)一步，控制器1 可經(jīng)配置以便智能電源122可供應(yīng)小于其 最大容量的受控電量?？刂破? 也可經(jīng)配置以便智能電源122可響應(yīng)針對(duì)其當(dāng)前供電容 量或在隨后的運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)其預(yù)期的供電容量的請(qǐng)求。智能電源122的控制器1 也可被配置為 接收命令從而收獲和存儲(chǔ)電力，如下面進(jìn)一步說明的，從而提供再生的電力來補(bǔ)充電源120 提供的電力。類似地，智能設(shè)備132包括控制器138，該控制器響應(yīng)來自能量管理系統(tǒng)110的關(guān) 于在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)期間的電力需求的查詢，并響應(yīng)電力使用命令，如減少電力消耗、采取睡 眠模式或關(guān)閉電源的命令。智能傳感器142也包括控制器148，如傳感器反饋環(huán)，其響應(yīng) 來自能量管理系統(tǒng)110的關(guān)于在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)期間的電力需求的查詢，并響應(yīng)電力使用命 令?？刂破?28、138、和148的潛在益處是關(guān)聯(lián)的智能電源122、智能設(shè)備132和智能 傳感器142分別可以可自動(dòng)配置，以便其可部署為“即插即用”設(shè)備。換句話說，作為例子， 當(dāng)智能設(shè)備142安裝在飛行器中時(shí)，智能設(shè)備142可被配置為與能量管理系統(tǒng)110或另一 個(gè)控制器或管理系統(tǒng)通信。作為該通信的一部分，能量管理系統(tǒng)110能夠確定智能設(shè)備142 的功能和標(biāo)稱的預(yù)期電力需求，而無需手動(dòng)編程或配置能量管理系統(tǒng)110。結(jié)果，智能設(shè)備 142可自動(dòng)參與電力分配的協(xié)調(diào)和調(diào)度。圖2是曲線圖200，其描繪裝配有主發(fā)電機(jī)和其他電源的飛行器電力系統(tǒng)的響應(yīng)， 并示出對(duì)飛行過程中總電力需求的變化的響應(yīng)。曲線圖200示出相對(duì)時(shí)間220繪出的電力 需求210。總電力需求曲線230是在曲線圖210上繪出的，其也包括主發(fā)電機(jī)輸出限250和 最大可用電力輸出限260。主發(fā)電機(jī)輸出限250和最大可用電力輸出限沈0之間的電力差 是其他電源270的最大電力輸出提供的電力。如前面所述，其他電源可包括燃料電池和蓄電池，以及一個(gè)或更多個(gè)智能電源，如可用于補(bǔ)充主發(fā)電機(jī)的電力輸出的可充電電池或超 級(jí)電容器?？傠娏π枨笄€230包括許多峰頂232、234和236，其表示超過主發(fā)電機(jī)輸出限 250的電力需求。在電力需求的這些峰頂期間，可從其他電源汲取電力從而提供所需的額外 電力。其他電源的電力輸出由總電力需求曲線230和主發(fā)電機(jī)輸出限250之間的虛線242 表示。主發(fā)電機(jī)和其他電源的最大組合輸出由最大可用電力輸出260表示；因此，總電力需 求曲線230不能超過最大可用電力輸出限沈0。然而，總電力需求曲線230可達(dá)到最大可用 電力輸出限260，如由達(dá)到最大可用電力輸出限沈0的峰頂236反映的。如前面所述，智能 設(shè)備或智能傳感器的電力消耗可能減少，從而總電力需求保持在系統(tǒng)的最大可用電力輸出 內(nèi)?？傠娏π枨笄€230示出在不同時(shí)間，總電力需求可在主發(fā)電機(jī)輸出限250以下。 在由谷底238和240表示的這些時(shí)間，主發(fā)電機(jī)提供過量電力。在這些時(shí)間，包括智能電 源的其他電源可收獲過量電力，以便在總電力需求超過主發(fā)電機(jī)輸出限250的其他時(shí)間使 用?？捎糜讷@得的過量電力由虛線244表示。根據(jù)本公開的說明性實(shí)施例，能量管理系統(tǒng)可對(duì)總電力需求中的變化做出反應(yīng)從 而選擇性減小一個(gè)或更多個(gè)智能設(shè)備或傳感器的電力消耗，或通過利用一個(gè)或更多個(gè)智能 電源選擇性增加電力供應(yīng)。此外，某些智能設(shè)備和智能傳感器能夠預(yù)測(cè)其電力需求從而使 得能夠協(xié)調(diào)電力分配調(diào)度。圖3是電力管理系統(tǒng)的特定說明性實(shí)施例的框圖，整體標(biāo)示為300，其在包括多個(gè) 智能或“智慧”設(shè)備的飛行器系統(tǒng)中采用智能能量管理架構(gòu)，從而使得能夠控制總電力消耗 和總電力容量，以提供飛行器的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)期間可能遇到的電力需求。如參考圖1所述的，電 力管理系統(tǒng)300包括普通電源、設(shè)備和傳感器，以及智能電源、智能設(shè)備和智能傳感器，從 而提供對(duì)電力消耗和容量的控制。電力管理系統(tǒng)300包括電力分配面板360，消耗電力的設(shè)備330和傳感器340連 接到其上，且電源322-3 也可連接到其上，從而提供電力給設(shè)備330和傳感器340。設(shè)備 330、傳感器340和電源322-3 可直接連接到或間接地經(jīng)遠(yuǎn)程單元(下面進(jìn)一步說明)連 接到電力分配面板360。根據(jù)本公開的實(shí)施例，總線電力控制單元370可被配置為自動(dòng)重新 配置電力總線從而保持飛行關(guān)鍵操作?？偩€電力控制單元370可結(jié)合電力分配面板360運(yùn) 轉(zhuǎn)從而執(zhí)行快速總線切換。例如，如果來自用于供應(yīng)電力給飛行關(guān)鍵系統(tǒng)的一個(gè)電源的電 力損失掉，或如果用于供應(yīng)那個(gè)電力的總線丟失，則總線電力控制單元370快速執(zhí)行總線 切換從而將電力改變方向或改道發(fā)送給飛行關(guān)鍵系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，總線電力控制單 元370也可被配置為采用確定性狀態(tài)機(jī)(deterministic state machine)，該確定性狀態(tài)機(jī) 監(jiān)視當(dāng)前電力需求和當(dāng)前電力供應(yīng)，并且當(dāng)需求超過供應(yīng)時(shí)，其自動(dòng)關(guān)閉非飛行關(guān)鍵設(shè)備 或卸下負(fù)載從而確保有足夠的電力用于飛行關(guān)鍵操作。電力管理系統(tǒng)300的說明性實(shí)施例也包括能量管理系統(tǒng)310，該能量管理系統(tǒng)可 經(jīng)配置而與智能設(shè)備、傳感器和電源一起工作，從而輔助控制總電力容量和總電力消耗，并 產(chǎn)生電力分配計(jì)劃表，以便容量至少滿足消耗需求。能量管理系統(tǒng)310可與電力分配面板 360 一起工作從而選擇性地弓I導(dǎo)電力到智能設(shè)備和傳感器，并從智能電源汲取電力。電力管理系統(tǒng)300可從可用作主電源的主發(fā)電機(jī)322接收電力。在飛行器中，主電源可包括耦合到一個(gè)或更多引擎的主發(fā)電機(jī)，從而從飛行器引擎旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械能產(chǎn)生 電能。電力管理系統(tǒng)300也從額外的“非智能”電源3M接收電力。電源3M可包括可用 于緊急電力需求的蓄電池。能量管理系統(tǒng)310可被配置為從主發(fā)電機(jī)322和電源3M汲取 電力。然而，如缺失到主發(fā)電機(jī)322的反饋路徑所指明的那樣，能量管理系統(tǒng)310在主發(fā)電 機(jī)322運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能控制，但可被配置為在電源3M運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)控制從而提供電力來補(bǔ)充主發(fā)電 機(jī)322?？商鎿Q地，雖然圖3中沒有示出，但能量管理系統(tǒng)310可被配置為控制主發(fā)電機(jī)322 以及包括在系統(tǒng)300中的其他電源的運(yùn)轉(zhuǎn)。能量管理系統(tǒng)310可直接或通過另一線路可更 換單元(LRU)控制電源324。應(yīng)該注意，主發(fā)電機(jī)322自身可以是智能電源。主發(fā)電機(jī)322可被配置為包括控 制器(圖3中未示出)，從而使得主發(fā)電機(jī)322能夠響應(yīng)關(guān)于當(dāng)前或預(yù)期的電力容量和能力 的查詢，或響應(yīng)調(diào)節(jié)其電力輸出的命令。為了示例說明，圖3中所示的電力管理系統(tǒng)300的實(shí)施例包括兩個(gè)智能或“智慧” 電源3 和328。智慧電源3 和3 和主發(fā)電機(jī)322和電源3M —樣，可耦合到能量管理 系統(tǒng)310，使得能量管理系統(tǒng)310能夠從智慧電源3 和3 適當(dāng)汲取電力，從而滿足電力 消耗需求。智慧電源3 和3 每個(gè)都包括控制器128，如圖1中的智能電源122所示。如 前面的說明，控制器1 可使得各個(gè)智慧電源3 和3 響應(yīng)關(guān)于電力容量、當(dāng)前或計(jì)劃的 供電能力的請(qǐng)求，或供應(yīng)受控量的其可用電力。進(jìn)一步，在一個(gè)實(shí)施例中，智能電源3 和 328也可耦合以接收來自能量管理系統(tǒng)310的輸入，使得能量管理系統(tǒng)310指示智能電源 326和3 收獲電力并存儲(chǔ)電力從而滿足隨后的電力消耗需求。圖3示出兩個(gè)智慧電源3 到328，從而表示可包括多個(gè)智能電源以便選擇性且獨(dú)立地運(yùn)轉(zhuǎn)，以滿足電力消耗需求。能量管理系統(tǒng)310也可控制到多個(gè)設(shè)備330的電力供應(yīng)。所述設(shè)備包括“非智能” 設(shè)備，如飛行器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汲取電力的設(shè)備332。能量管理系統(tǒng)310可被配置或不配置為查詢?cè)O(shè) 備332或控制設(shè)備332是否接收電力。在一個(gè)實(shí)施例中，能量管理系統(tǒng)310可被配置為控 制系統(tǒng)300內(nèi)的所有系統(tǒng)和設(shè)備?？商鎿Q地，某些飛行關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可不在能量管理系 統(tǒng)310的控制下，從而確保例如在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中某些指定的設(shè)備將不會(huì)部分或全部關(guān)閉。同 時(shí)，其他設(shè)備和智能設(shè)備可在能量管理系統(tǒng)310的控制下，從而使得能量管理系統(tǒng)310能夠 管理這些設(shè)備來控制總電力消耗。系統(tǒng)300中的設(shè)備330可包括多個(gè)智能或“智慧”設(shè)備， 如智慧設(shè)備334和336，它們可被查詢電力消耗并使其電力消耗被能量管理系統(tǒng)310控制從 而控制總電力消耗。電力管理系統(tǒng)300可包括由能量管理系統(tǒng)310控制的一個(gè)或更多個(gè)遠(yuǎn) 程電力分配單元(RPDU) 338。因此，能量管理系統(tǒng)310可控制哪個(gè)設(shè)備330接收電力。能量管理系統(tǒng)310也可控制到多個(gè)傳感器340的電力供應(yīng)。這些傳感器包括“非 智能”傳感器，如傳感器342。非智能傳感器342可被配置為在飛行器處于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)汲取電力， 并可不被配置為響應(yīng)來自能量管理系統(tǒng)310的查詢或可不在能量管理系統(tǒng)310的控制下。 另一方面，傳感器340可包括多個(gè)智能或“智慧”傳感器，如智慧傳感器344，其可被查詢電 力消耗并使其電力消耗由能量管理系統(tǒng)310控制，從而控制總電力消耗。電力管理系統(tǒng)300 可包括在能量管理系統(tǒng)310控制下的一個(gè)或更多個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)集中器(RDC) 346。RDC 346類 似于RPDU338，其使得能夠在數(shù)據(jù)總線348上多路復(fù)用來自傳感器340的信號(hào)，且因此使得 能夠減小傳感器340和“黑盒” 350以及讀取傳感器輸出的其他系統(tǒng)之間的布線復(fù)雜性。圖4是電力管理系統(tǒng)的另一個(gè)特定說明性實(shí)施例的框圖，整體標(biāo)示為400，其在包括多個(gè)智能或“智慧”設(shè)備的飛行器系統(tǒng)中采用智能能量管理架構(gòu)，以使得能夠控制總電力 消耗和總電力容量，從而使得在飛行器的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)期間可滿足電力需求。除了一點(diǎn)之外，電 力管理系統(tǒng)400的零件和運(yùn)轉(zhuǎn)可與圖3的電力管理系統(tǒng)300相同。圖3的電力管理系統(tǒng)300 包括單獨(dú)的總線電力控制單元370和單獨(dú)的能量管理系統(tǒng)310。相反，電力管理系統(tǒng)400包 括集成的能量管理系統(tǒng)410。集成的能量管理系統(tǒng)410包括能量管理系統(tǒng)310的功能和圖 3中總線電力控制單元370的功能，從而控制對(duì)所有交通工具設(shè)備和系統(tǒng)的電力供應(yīng)和預(yù) 備(provision)。圖5是使用如前面參考圖1-3所述的智能設(shè)備來交互管理電力分配的方法的特定 說明性實(shí)施例的流程圖500。在502，可以和至少一個(gè)智能設(shè)備和至少一個(gè)智能電源建立通 信，從而協(xié)調(diào)電力分配的調(diào)度，如前面所述。在504，可為運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的多個(gè)時(shí)間段確定由至 少一個(gè)智能設(shè)備和其他設(shè)備消耗的合計(jì)或總電力需求。例如，可確定設(shè)備如飛行器控制設(shè)備的電力需求、氣候控制系統(tǒng)的電力需求和智 能設(shè)備如機(jī)內(nèi)廚房電器的電力需求。飛行器控制設(shè)備的電力需求在起飛和當(dāng)飛行器攀爬到 巡航高度時(shí)的隨后階段中是高的，氣候控制系統(tǒng)的電力需求在飛行的每個(gè)時(shí)間段中可基本 恒定。另一方面，智能的機(jī)內(nèi)廚房電器的電力需求可在起飛階段和攀爬階段超過可用的電 量。因此在起飛階段和攀爬階段期間，可減小或削減給機(jī)內(nèi)廚房電器的電力，并隨后在后續(xù) 階段期間提供給機(jī)內(nèi)廚房電器。類似地，在其他交通工具中，如火車、公共汽車、輪船和其他 動(dòng)力推動(dòng)的交通工具中，在引擎、交通工具控制設(shè)備或?qū)煌üぞ哌\(yùn)轉(zhuǎn)更重要的設(shè)備及子 系統(tǒng)需要電力時(shí)，可減小或削減給娛樂系統(tǒng)或不涉及安全或運(yùn)動(dòng)的其他系統(tǒng)的電力。在506，可確定整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間段中可從至少一個(gè)主電源和至少一個(gè)智能電源得到 的合計(jì)或總電力供應(yīng)或容量。如前面在一個(gè)特定實(shí)施例中所述，智能電源可被配置為可用 于收獲電力并適當(dāng)供應(yīng)補(bǔ)充的電力，以便滿足電力消耗需求。在508，基于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間段中的 總電力需求和總電力供應(yīng)，針對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)生成電力計(jì)劃表。如前所述，電力分配計(jì)劃表可以以時(shí) 間順序的時(shí)間段或距運(yùn)轉(zhuǎn)開始或運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的另一個(gè)標(biāo)記點(diǎn)如起飛時(shí)間的相對(duì)時(shí)間為單 位生成。電力分配計(jì)劃表也可使用可與不同運(yùn)轉(zhuǎn)事件如起飛、達(dá)到巡航高度、開始下降等關(guān) 聯(lián)的時(shí)間周期。在510，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，電力被分配給至少一個(gè)智能設(shè)備和其他設(shè)備。這里所述的實(shí)施例的說明是為了提供對(duì)不同實(shí)施例結(jié)構(gòu)的總的理解。說明不是為 了用來作為利用這里所述結(jié)構(gòu)或方法的裝備和系統(tǒng)的所有元件和特征的完整描述。許多其 他實(shí)施例對(duì)閱讀了本公開的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。其他實(shí)施例可被利用和從 本公開獲得，以便可以做出結(jié)構(gòu)和邏輯替換及變化，而不偏離本公開的范疇。例如，方法步 驟可以與圖中所示不同的順序執(zhí)行，或一個(gè)或更多方法步驟可被省略。因此，本公開和附圖 被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。而且，雖然這里已經(jīng)示出和描述了特定實(shí)施例，但應(yīng)該理解，設(shè)計(jì)用來實(shí)現(xiàn)相同或 類似結(jié)果的任何后續(xù)的裝置可替代所示的特定實(shí)施例。本公開要涵蓋不同實(shí)施例的任何和 所有后續(xù)的適應(yīng)或變化。上面的實(shí)施例的組合和這里沒有特別說明的其他實(shí)施例對(duì)閱讀了 本說明的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。在前面的具體實(shí)施方式
中，為了使本公開連成一個(gè)整體，不同特征可分組在一起 或在單個(gè)實(shí)施例中描述。不將本公開解讀為反映這樣的意圖要求保護(hù)的實(shí)施例要求比每 個(gè)權(quán)利要求中明確表述的特征更多的特征。更確切地，如下面權(quán)利要求的反映的，可指示要求保護(hù)的主題少于這里任何公開實(shí)施例的所有特征。
權(quán)利要求
1.一種交通工具電力控制系統(tǒng)，其包括電源，其被配置為供應(yīng)第一電量到至少一個(gè)設(shè)備，所述至少一個(gè)設(shè)備被配置為基于第 一電力需求消耗所述第一電量；智能設(shè)備，所述智能設(shè)備被配置為確定交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所述智能設(shè)備的第二電力 需求；以及能量管理系統(tǒng)，其被配置為就所述第二電力需求與所述至少一個(gè)智能設(shè)備通信從而協(xié)調(diào)在所述交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過 程中的電力分配的調(diào)度；生成電力分配計(jì)劃表從而解決所述至少一個(gè)設(shè)備的所述第一電力需求和所述至少一 個(gè)智能設(shè)備的所述第二電力需求；根據(jù)所述至少一個(gè)設(shè)備的所述第一電力需求引導(dǎo)所述第一電量到所述至少一個(gè)設(shè)備；以及根據(jù)所述電力分配計(jì)劃表弓I導(dǎo)所述第二電量到所述至少一個(gè)智能設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述電力分配計(jì)劃表為所述交 通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間段的每一個(gè)指派電力分配，其中所述一個(gè)或更多個(gè) 時(shí)間段的每一個(gè)包括下列各項(xiàng)中的一個(gè)或更多個(gè)出現(xiàn)在所述交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中規(guī)定時(shí)間的時(shí)間段；以及 響應(yīng)在所述交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中事件的發(fā)生而出現(xiàn)的事件時(shí)間段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括可調(diào)適電源，所述可調(diào) 適電源包括被配置為生成預(yù)期電量的主電源；以及 下列各項(xiàng)中的至少一個(gè)補(bǔ)充電源，其被配置為提供可用于補(bǔ)充所述主電源的一定量的保存電力；以及 智能電源，其被配置為執(zhí)行下列項(xiàng)中的至少一項(xiàng) 提供受控的電量；以及響應(yīng)關(guān)于當(dāng)前電力容量或預(yù)期電力容量之一的查詢。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述智能電源進(jìn)一步被配置為 接收從至少一個(gè)其他源的運(yùn)轉(zhuǎn)收獲的過量電力并存儲(chǔ)該電力用于以后使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述智能電源包括下列各項(xiàng)中 的一個(gè)或更多個(gè)熱電設(shè)備； 柴油發(fā)電機(jī)； 光伏電池； 射頻能量收獲器； 振動(dòng)能量收獲器； 渦輪機(jī)； 蓄電池； 電雙層電容器； 核電池；燃料電池；以及 飛輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)智能設(shè)備進(jìn)一步 被配置為響應(yīng)來自所述能量管理系統(tǒng)的命令從而指示所述至少一個(gè)智能設(shè)備執(zhí)行下列各 項(xiàng)之一減小電力消耗； 增加電力消耗；采取待機(jī)狀態(tài)，所述至少一個(gè)智能設(shè)備在被所述能量管理系統(tǒng)重新起動(dòng)后可從該狀態(tài) 恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)；以及 關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)智能設(shè)備包括 被配置為執(zhí)行動(dòng)作的設(shè)備；以及用于所述設(shè)備的傳感器反饋環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述至少一個(gè)智 能設(shè)備內(nèi)的控制器，所述控制器被配置而為所述至少一個(gè)智能設(shè)備確定交通工具行程期間 一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間段內(nèi)的所述第二電力需求，并響應(yīng)從所述能量管理系統(tǒng)到所述至少一個(gè) 智能設(shè)備的關(guān)于所述一個(gè)或更多個(gè)時(shí)間段中每個(gè)時(shí)間段的所述第二電力需求的通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述能量管理系統(tǒng)被配置為識(shí) 別所述控制器并自動(dòng)建立與所述至少一個(gè)智能設(shè)備的通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)集 中器，其經(jīng)配置用于從一個(gè)或更多個(gè)傳感器接收數(shù)據(jù)；以及 將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿瞿芰抗芾硐到y(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括至少一個(gè)遠(yuǎn)程電力分 配單元，所述至少一個(gè)遠(yuǎn)程電力分配單元被配置用于執(zhí)行下列至少一項(xiàng)接收所述能量管理系統(tǒng)引導(dǎo)的所述第一電量并分配所述第一電量到所述至少一個(gè)設(shè) 備；以及接收所述能量管理系統(tǒng)引導(dǎo)的所述第二電量并分配所述第二電量到所述至少一個(gè)智 能設(shè)備。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述能量管理系統(tǒng)被配置為 根據(jù)確定性模型生成所述電力分配計(jì)劃表，其中所述確定性模型包括狀態(tài)機(jī)，所述狀態(tài)機(jī) 被配置為當(dāng)總電力需求超過總電力容量時(shí)，基于優(yōu)先級(jí)列表去除一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載；以及 當(dāng)可用電力存在從而恢復(fù)提供電力給所述一個(gè)或更多負(fù)載時(shí)，基于所述優(yōu)先級(jí)列表恢 復(fù)所述一個(gè)或更多個(gè)負(fù)載。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交通工具電力控制系統(tǒng)，其中所述交通工具是飛行器。
14.一種在交通工具中控制電力的方法，其包括與至少一個(gè)智能設(shè)備和至少一個(gè)智能電源通信，從而協(xié)調(diào)電力分配的調(diào)度； 確定要由所述至少一個(gè)智能設(shè)備和至少一個(gè)額外設(shè)備消耗的總電力需求；確定從至少一個(gè)主電源和至少一個(gè)可用以提供額外電力的智能電源可得到的總電力供應(yīng)；基于所述總電力需求和所述總電力供應(yīng)生成針對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)的電力計(jì)劃表；以及 引導(dǎo)電力到所述至少一個(gè)智能設(shè)備和至少一個(gè)額外設(shè)備。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述至少一個(gè)智能電源被配置為在所述運(yùn)轉(zhuǎn)過 程中收獲和存儲(chǔ)電力供應(yīng)并根據(jù)需求提供所存儲(chǔ)的電力供應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括指示一個(gè)命令到所述至少一個(gè)智能設(shè) 備，從而根據(jù)所述電力計(jì)劃表調(diào)整電力消耗。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于包括智能設(shè)備的電力控制系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。一種交通工具電力控制系統(tǒng)包括電源，該電源被配置為向至少一個(gè)設(shè)備提供第一電量，該至少一個(gè)設(shè)備被配置為基于第一電力需求消耗電力。該交通工具電力控制系統(tǒng)也包括智能設(shè)備，該智能設(shè)備被配置為確定交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中智能設(shè)備的第二電力需求。該交通工具電力控制系統(tǒng)也包括能量管理系統(tǒng)。該能量管理系統(tǒng)被配置為就至少一個(gè)智能設(shè)備的第二電力需求與至少一個(gè)智能設(shè)備通信，從而在交通工具運(yùn)轉(zhuǎn)過程中協(xié)調(diào)電力分配的調(diào)度，以便生成電力分配計(jì)劃表來解決至少一個(gè)設(shè)備的第一電力需求和至少一個(gè)智能設(shè)備的第二電力需求。該能量管理系統(tǒng)根據(jù)至少一個(gè)設(shè)備的第一電力需求引導(dǎo)第一電量到至少一個(gè)設(shè)備，并根據(jù)電力分配計(jì)劃表引導(dǎo)第二電量到至少一個(gè)智能設(shè)備。
文檔編號(hào)H02J3/14GK102144344SQ200980134860
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者J·S·布雷特, K·J·卡瑞米, S·B·海爾頓, T·M·萊博 申請(qǐng)人:波音公司