本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定，基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部?jī)?nèi)容。
[0022]實(shí)施例一
[0023]請(qǐng)參閱圖2a，為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的一種飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)包括:燃料電池供電系統(tǒng)21、主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22、空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23和蓄電池24。
[0024]其中，燃料電池供電系統(tǒng)21與直流匯流條連接，用于為連接在所述直流匯流條上的全部負(fù)載供電。連接在所述直流匯流條上的全部負(fù)載包括:連接在所述直流匯流條上的普通設(shè)備和通過(guò)降壓裝置(如圖中DC/DC所示)和關(guān)鍵設(shè)備匯流條連接在所述直流匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備，所述關(guān)鍵設(shè)備通常為低壓直流負(fù)載。其中，所述普通設(shè)備既可以包括連接在所述直流匯流條上的直流設(shè)備，也可以包括通過(guò)直流/交流轉(zhuǎn)換裝置連接在所述直流匯流條上的交流設(shè)備，本實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限制。
[0025]需要說(shuō)明的是，所述燃料電池供電系統(tǒng)21作為飛機(jī)的主要電源，并全時(shí)段工作。
[0026]主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22通過(guò)第一控制開(kāi)關(guān)和交流/直流轉(zhuǎn)換裝置(如圖中AC/DC所示)連接直流匯流條，所述第一控制開(kāi)關(guān)用于在所述燃料電池供電系統(tǒng)21出現(xiàn)故障時(shí)，切換地控制所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22與所述直流匯流條連接，且切換地控制所述直流匯流條與第一設(shè)定負(fù)載保持連接。
[0027]需要說(shuō)明的是，所述第一設(shè)定負(fù)載的范圍小于所述全部負(fù)載所覆蓋的范圍。其中，與所述全部負(fù)載類(lèi)似，所述第一設(shè)定負(fù)載也可以有多種實(shí)現(xiàn)形式，例如，只包括連接在所述直流匯流條上的普通設(shè)備，又如，包括連接在所述直流匯流條上的部分普通設(shè)備，以及通過(guò)降壓裝置和關(guān)鍵設(shè)備匯流條連接在所述直流匯流條上的全部和/或部分關(guān)鍵設(shè)備，本實(shí)施例對(duì)此不進(jìn)行限制，只要滿(mǎn)足所述關(guān)鍵設(shè)備的峰值功率〈所述第一設(shè)定負(fù)載的峰值功率〈所述全部負(fù)載的峰值功率即可。
[0028]具體地，所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22可包括:主發(fā)動(dòng)機(jī)221和啟動(dòng)發(fā)電機(jī)222，所述主發(fā)動(dòng)機(jī)221與所述啟動(dòng)發(fā)電機(jī)222、第一控制開(kāi)關(guān)和交流/直流轉(zhuǎn)換裝置順序連接，并連接至所述直流匯流條，所述啟動(dòng)發(fā)電機(jī)222用于啟動(dòng)所述主發(fā)動(dòng)機(jī)221，所述主發(fā)動(dòng)機(jī)221用于在啟動(dòng)后驅(qū)動(dòng)所述啟動(dòng)發(fā)電機(jī)222輸出交流電壓。
[0029]空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23通過(guò)第二控制開(kāi)關(guān)和交流/直流轉(zhuǎn)換裝置連接關(guān)鍵設(shè)備匯流條，所述第二控制開(kāi)關(guān)用于在所述燃料電池供電系統(tǒng)21與所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22均出現(xiàn)故障時(shí)，或者所述燃料電池供電系統(tǒng)21出現(xiàn)故障、且所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，切換地控制所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23與所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條連接，為連接在所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電。
[0030]具體地，所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23可包括:空氣沖壓渦輪231和由所述空氣沖壓渦輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)232，其中，所述空氣沖壓渦輪231與所述由所述空氣沖壓渦輪驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)232、第二控制開(kāi)關(guān)和交流/直流轉(zhuǎn)換裝置順序連接，并連接至所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條。
[0031]蓄電池24通過(guò)第三控制開(kāi)關(guān)連接關(guān)鍵設(shè)備匯流條，所述第三控制開(kāi)關(guān)用于在所述燃料電池供電系統(tǒng)21、所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22以及所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23均出現(xiàn)故障時(shí)，或者所述燃料電池供電系統(tǒng)21出現(xiàn)故障、且所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)22與所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)23均無(wú)法啟動(dòng)時(shí)，切換地控制所述蓄電池24與所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條連接，為連接在所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電。
[0032]本實(shí)施例的技術(shù)方案，一方面，通過(guò)將燃料電池供電系統(tǒng)作為飛機(jī)的主要電源，全時(shí)段工作，為連接在直流匯流條上的全部負(fù)載供電，燃料電池供電系統(tǒng)中的燃料電池的發(fā)電效率高達(dá)60%以上，提高了發(fā)電的效率，避免了從主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)提取功率，可以提高飛機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性；而且，由于燃料電池供電系統(tǒng)可直接提供直流輸出，飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成直接輸出直流功力，可以滿(mǎn)足逐漸增多的直流負(fù)載的功率需求；另一方面，將主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)用作燃料電池供電系統(tǒng)的備份電源，正常情況下與直流匯流條斷開(kāi)，僅在燃料電池供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)才啟動(dòng)，從而為所述全部負(fù)載中的第一設(shè)定負(fù)載供電，由于無(wú)需從主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)提取功率，因此主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)僅需安裝主發(fā)動(dòng)機(jī)和啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，而無(wú)需安裝引氣、液壓及附件機(jī)匣等功率提取裝置，簡(jiǎn)化了主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并可減輕飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的重量，還可改善主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中主發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，提高主發(fā)動(dòng)機(jī)的效率；再一方面，空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)也用作燃料電池供電系統(tǒng)的備份電源，正常情況下與關(guān)鍵設(shè)備匯流條斷開(kāi)，在燃料電池供電系統(tǒng)與主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障時(shí)，或者燃料電池供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障、且主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)，從而為連接在所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電；又一方面，蓄電池也用作燃料電池供電系統(tǒng)的備份電源，正常情況下與關(guān)鍵設(shè)備匯流條斷開(kāi)，在所述燃料電池供電系統(tǒng)、所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)以及所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障時(shí)，或者所述燃料電池供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障、且所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)與所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)均無(wú)法啟動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)，從而為連接在所述關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電；也即，燃料電池供電系統(tǒng)、主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)、空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池形成了 4余度的非相似余度備份，通過(guò)冗余備份保證了供電的可靠性；再一方面，相對(duì)于現(xiàn)有的飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，該飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中可節(jié)省輔助動(dòng)力裝置，進(jìn)一步減輕了飛機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的重量。
[0033]優(yōu)選是，燃料電池供電系統(tǒng)的數(shù)量為多組，多組燃料電池供電系統(tǒng)采用并聯(lián)設(shè)計(jì)，從而形成多余度的相似余度備份，在一組燃料電池供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，其余燃料電池供電系統(tǒng)仍能維持供電，進(jìn)一步提高了供電的可靠性。相應(yīng)的，主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)正常情況下與直流匯流條斷開(kāi)，僅在多組燃料電池供電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障時(shí)才啟動(dòng)，從而通過(guò)第一控制開(kāi)關(guān)為第一設(shè)定負(fù)載供電；空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)正常情況下與關(guān)鍵設(shè)備匯流條斷開(kāi)，在多組燃料電池供電系統(tǒng)與主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障時(shí)，或者多組燃料電池供電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障、且主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)，從而通過(guò)第二控制開(kāi)關(guān)為連接在關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電；蓄電池正常情況下與關(guān)鍵設(shè)備匯流條斷開(kāi)，在多組燃料電池供電系統(tǒng)、所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)以及所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障時(shí)，或者多組燃料電池供電系統(tǒng)均出現(xiàn)故障、且所述主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)與所述空氣沖壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)均無(wú)法啟動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)，為連接在關(guān)鍵設(shè)備匯流條上的關(guān)鍵設(shè)備供電。
[0034]類(lèi)似地，也可以采用多組主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，從而形成多余度的相似余度備份，進(jìn)一步提高飛機(jī)供電系統(tǒng)的可靠性?？諝鉀_壓渦輪發(fā)電系統(tǒng)和/或蓄電池的數(shù)量也可以為多組，不再贅述。
[0035]在本實(shí)施例中，所述燃料電池供電系統(tǒng)21可優(yōu)選包括:電力轉(zhuǎn)換器、燃料處理裝置、氣體處理裝置和燃料電池。
[0036]其中，燃料處理裝置用于獲取并處理燃料電池所需燃料；氣體處理裝置用于對(duì)從外界吸入的客艙尾氣或沖壓空氣進(jìn)行處理；燃料電池與所述燃料處理裝置和氣體處理裝置分別連接，并與電力轉(zhuǎn)換器連接，用于對(duì)所述燃料和處理后的氣體進(jìn)行反應(yīng)，在所述燃料電池的陽(yáng)極和陰極產(chǎn)生電力，并通過(guò)所述電力轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為所需要的電壓輸出。
[0037]其中，燃料處理裝置、氣體處理裝置和燃料電池可以有多種實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)下面的實(shí)施例進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0038]優(yōu)選是，所述燃料電池的數(shù)量為多組，多組燃料電池根據(jù)飛機(jī)的至少兩個(gè)區(qū)域中各自的負(fù)載的功率需求，進(jìn)行分布式放置。
[0039]請(qǐng)參閱圖2b，示出了四組燃料電池，四組燃料電池之間通過(guò)并聯(lián)的方式連接到直流匯流條上，具有并聯(lián)均流能力。四組燃料電池分別為:第一燃料電池2bl，分布式設(shè)置在飛機(jī)的機(jī)頭區(qū)域，用于為機(jī)頭區(qū)域中的負(fù)載供電；第二燃料電池2b2