DE102015215430A1 - Aircraft and method of operating an aircraft - Google Patents
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Abstract
Luftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges Es wird ein Luftfahrzeug (1), umfassend eine elektrische Antriebsvorrichtung (2) und einen ersten und zweiten elektrochemischen Energiespeicher (41, 42) vorgeschlagen, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung (2) mittels des ersten und zweiten Energiespeichers (41, 42) mit elektrischer Energie versorgbar ist. Erfindungsgemäß ist die Energiedichte des zweiten Energiespeichers (42) größer als die des ersten Energiespeichers (41). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges (1).An aircraft and method for operating an aircraft There is proposed an aircraft (1) comprising an electric drive device (2) and a first and second electrochemical energy store (41, 42), wherein the electric drive device (2) by means of the first and second energy store ( 41, 42) can be supplied with electrical energy. According to the invention, the energy density of the second energy store (42) is greater than that of the first energy store (41). The invention further relates to a method for operating an aircraft (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges. The invention relates to an aircraft according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating an aircraft.
Eine Vielzahl von Fortbewegungsmitteln, beispielsweise Elektroautos oder Elektroflugzeuge, werden mittels elektrischer Antriebe betrieben. Hierfür weisen diese einen Energiespeicher auf, der die elektrische Energie für den Antrieb des Fortbewegungsmittels speichert und bereitstellt. A variety of means of transportation, such as electric cars or electric aircraft, are operated by electric drives. For this purpose, they have an energy store, which stores and provides the electrical energy for driving the means of transportation.
Generell kann die Vielzahl der Energiespeicher in direkte, mechanische, elektrochemische, thermisch oder thermochemische Energiespeicher kategorisiert werden. Insbesondere für eine Anwendung in elektrisch angetriebenen Fortbewegungsmitteln sind elektrochemische Energiespeicher von Vorteil, da sie hohe Energiedichten bei einer ausreichenden elektrischen Leistung bereitstellen. Entscheidend ist hierbei die gravimetrische Energiedichte des Energiespeichers, das heißt die auf das Gewicht des Energiespeichers bezogene Energiedichte. Die gravimetrische Energiedichte ist insbesondere bei Elektroflugzeugen, Schienenfahrzeugen oder Elektroautos zu berücksichtigen und sollte möglichst erhöht werden. In general, the large number of energy stores can be categorized into direct, mechanical, electrochemical, thermal or thermochemical energy stores. Electrochemical energy stores are advantageous in particular for use in electrically driven vehicles because they provide high energy densities with sufficient electrical power. Decisive here is the gravimetric energy density of the energy store, that is, the energy density based on the weight of the energy store. The gravimetric energy density is to be considered in particular in electric aircraft, rail vehicles or electric cars and should be increased as much as possible.
Weiterhin ist eine ausreichende Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit des verwendeten Energiespeichers vorzusehen. Beispielsweise kann nach dem Stand der Technik die Zuverlässigkeit durch eine Redundanz der verwendeten Energiespeicher sichergestellt werden. Furthermore, a sufficient reliability and reliability of the energy storage device used should be provided. For example, according to the prior art, the reliability can be ensured by a redundancy of the energy storage devices used.
Insbesondere bei Elektroflugzeugen muss der verwendete Energiespeicher eine ausreichende Kapazität aufweisen. Das ist deshalb der Fall, da ein Teil der mittels des Energiespeichers gespeicherten Energie als Betriebsreserve vorgehalten werden muss. Die Betriebsreserve des Energiespeichers ist hierbei typischerweise für unvorhergesehene Ereignisse, beispielsweise bei Problemen mit dem Wetter am Flughafen der vorgesehenen Landung des Elektroflugzeuges, vorgesehen und vorgeschrieben. Es ist daher erforderlich, dass der verwendete Energiespeicher eine ausreichende Kapazität als Betriebsreserve bereitstellt. Hieraus ergibt sich der Nachteil, dass der verwendete Energiespeicher bezüglich seiner Kapazität überdimensioniert ausgelegt werden muss, da sich die Ausgestaltung seiner Kapazität an die genannten unvorhergesehenen Ereignisse orientieren muss. Durch die Erhöhung der Kapazität wird typischerweise das Gewicht und das Volumen des Energiespeichers proportional erhöht. Insbesondere bei Elektroflugzeugen ist dies von Nachteil. In particular, in electric aircraft, the energy storage device used must have sufficient capacity. This is the case because part of the energy stored by means of the energy storage has to be stored as an operating reserve. The operating reserve of the energy storage is hereby typically for unforeseen events, for example in case of problems with the weather at the airport of the intended landing of the electric aircraft, provided and prescribed. It is therefore necessary that the energy storage used provides sufficient capacity as an operating reserve. This results in the disadvantage that the energy storage used must be designed oversized in terms of its capacity, since the design of its capacity must be based on the aforementioned unforeseen events. Increasing capacity typically increases the weight and volume of the energy store proportionally. This is disadvantageous especially with electric aircraft.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Luftfahrzeug mit einem verbesserten Energiespeicher bereitzustellen. The present invention has for its object to provide an electric aircraft with an improved energy storage.
Die Aufgabe wird durch ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 8 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben. The object is achieved by an aircraft having the features of independent claim 1 and by a method for operating an aircraft with the features of
Das erfindungsgemäße Luftfahrzeug umfasst eine elektrische Antriebsvorrichtung und einen ersten und zweiten elektrochemischen Energiespeicher, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung mittels des ersten und zweiten Energiespeichers mit elektrischer Energie versorgbar ist. Erfindungsgemäß ist die Energiedichte des zweiten Energiespeichers größer als die des ersten Energiespeichers. The aircraft according to the invention comprises an electric drive device and a first and second electrochemical energy store, wherein the electric drive device can be supplied with electrical energy by means of the first and second energy store. According to the invention, the energy density of the second energy store is greater than that of the first energy store.
Hierbei wird ein Gesamtenergiespeicher des Luftfahrzeuges durch den ersten und zweiten elektrochemischen Energiespeicher ausgebildet. Here, a total energy storage of the aircraft is formed by the first and second electrochemical energy storage.
Durch den ersten und zweiten Energiespeicher, wobei der zweite Energiespeicher eine höhere Energiedichte als der erste Energiespeicher aufweist, wird eine effizientere Speicherung der für eine Betriebsreserve vorgesehenen elektrischen Energie ermöglicht. Der erste Energiespeicher ist hierbei als Haupt-Energiespeicher (kurz: Hauptspeicher) des Luftfahrzeuges vorgesehen, das heißt, dass das Luftfahrzeug beziehungsweise die Antriebsvorrichtung größtenteils durch den ersten Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt wird. Der zweite Energiespeicher ist als Neben-Energiespeicher (kurz: Nebenspeicher) vorgesehen, der erfindungsgemäß eine höhere Energiedichte als der Haupt-Energiespeicher (erster Energiespeicher) aufweist. Vorteilhafterweise kann dadurch eine ausreichende Betriebsreserve mit einer nur geringfügigen Erhöhung des Gewichts und des Volumens des Gesamtenergiespeichers bereitgestellt werden. Das ist deshalb der Fall, da der zweite Energiespeicher eine größere Energiedichte als der für den Hauptbetrieb vorgesehene erste Energiespeicher aufweist. Dadurch wird vorteilhafterweise die gravimetrische Energiedichte des Gesamtenergiespeichers (erster und zweiter Energiespeicher) gegenüber einem einzelnen Energiespeicher, der sowohl für den Hauptbetrieb als auch für die Betriebsreserve des Luftfahrzeuges vorgesehen ist, erhöht. By the first and second energy storage, wherein the second energy storage has a higher energy density than the first energy storage, a more efficient storage of provided for an operating reserve electrical energy is made possible. The first energy store is provided here as the main energy store (in short: main memory) of the aircraft, that is to say that the aircraft or the drive device is largely supplied with electrical energy by the first energy store. The second energy store is provided as a secondary energy store (in short: secondary store), which according to the invention has a higher energy density than the main energy store (first energy store). Advantageously, this can provide a sufficient reserve of operation with only a slight increase in the weight and volume of the total energy storage. This is the case because the second energy store has a greater energy density than the first energy store provided for the main operation. As a result, the gravimetric energy density of the total energy store (first and second energy store) is advantageously increased compared to a single energy store, which is provided both for the main operation and for the operating reserve of the aircraft.
Hierbei können vorteilhafterweise der erste Energiespeicher und der zweite Energiespeicher parallel betrieben werden. Mit anderen Worten kann die elektrische Antriebsvorrichtung sowohl durch den ersten Energiespeicher als auch durch den zweiten Energiespeicher unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt werden. Weiterhin können auch beide Energiespeicher gemeinsam zum Betrieb des Luftfahrzeuges vorgesehen sein. Weiterhin können/kann der erste und/oder zweite Energiespeicher zur Erhöhung der Redundanz aus untergeordneten elektrochemischen Energiespeichern aufgebaut sein. In this case, the first energy store and the second energy store can advantageously be operated in parallel. In other words, the electric drive device, both by the first energy storage and by the second energy storage independently with each other electrical energy to be supplied. Furthermore, both energy stores can be jointly provided for the operation of the aircraft. Furthermore, the first and / or second energy store can be constructed to increase redundancy from subordinate electrochemical energy stores.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der erste Energiespeicher unabhängig vom zweiten Energiespeicher sowie der zweite Energiespeicher unabhängig vom ersten Energiespeicher ausgestaltet werden kann. Das ist deshalb der Fall, da durch die wenigstens zwei Energiespeicher eine Trennung zwischen dem Hauptbetrieb des Luftfahrzeuges und der Bereitstellung der Betriebsreserve ermöglicht wird. Dadurch können insbesondere die Energiespeicher des Luftfahrzeuges verschieden ausgestaltet werden. Beispielsweise kann der erste Energiespeicher für eine höhere Zyklenzahl ausgelegt werden oder eine zum zweiten Energiespeicher verschiedene Zellchemie aufweisen. Der zweite Energiespeicher kann gegenüber dem ersten Energiespeicher eine verringerte Zyklenstabilität aufweisen. A further advantage of the invention is that the first energy store can be configured independently of the second energy store and the second energy store independently of the first energy store. This is the case because a separation between the main operation of the aircraft and the provision of the operating reserve is made possible by the at least two energy storage. As a result, in particular the energy storage of the aircraft can be configured differently. For example, the first energy store can be designed for a higher number of cycles or have a cell chemistry different from the second energy store. The second energy store can have a reduced cycle stability compared to the first energy store.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Gewicht des Gesamtenergiespeichers (erster und zweiter Energiespeicher) verringert wird. Dadurch kann vorteilhafterweise die Betriebsdauer, das heißt beispielsweise die Flugzeit des Luftfahrzeuges bei gleichem Gewicht des Luftfahrzeuges erhöht werden. Another advantage of the present invention is that the weight of the total energy storage (first and second energy storage) is reduced. As a result, advantageously, the operating time, that is, for example, the flight time of the aircraft can be increased with the same weight of the aircraft.
Weiterhin wird eine höhere Redundanz und somit eine höhere Betriebssicherheit des Luftfahrzeuges bereitgestellt, da unabhängige Energiespeicher, die durch den ersten und zweiten Energiespeicher ausgebildet sind, für die elektrische Versorgung des Luftfahrzeuges bereitgestellt werden. Furthermore, a higher redundancy and thus a higher reliability of the aircraft is provided because independent energy storage, which are formed by the first and second energy storage, are provided for the electrical supply of the aircraft.
Ein weiterer Vorteil der Aufteilung des Gesamtenergiespeichers des Luftfahrzeuges in den ersten und zweiten Energiespeicher ist, dass für den zweiten Energiespeicher, da dieser größtenteils für die Betriebsreserve vorgesehen ist, eine kostengünstigere und anders geartete Technologie verwendbar ist. Dadurch lassen sich beispielsweise die Betriebskosten des Luftfahrzeuges vorteilhafterweise verringern. Insbesondere im Hinblick auf Elektroflugzeuge zum Transport einer Mehrzahl von Passagieren, beispielsweise von 50 bis 100 Passagieren, ist dies von Vorteil. Another advantage of the distribution of the total energy storage of the aircraft in the first and second energy storage is that for the second energy storage, since this is largely provided for the operating reserve, a cheaper and different kind of technology is used. As a result, for example, the operating costs of the aircraft can advantageously be reduced. In particular with regard to electric aircraft for transporting a plurality of passengers, for example from 50 to 100 passengers, this is advantageous.
Bevorzugt kann die Energiedichte des zweiten Energiespeichers wenigstens 30 Prozent, bevorzugt wenigstens 50 Prozent mehr als die Energiedichte des ersten Energiespeichers betragen. The energy density of the second energy store may preferably be at least 30 percent, preferably at least 50 percent, more than the energy density of the first energy store.
Besonders bevorzugt kann die Energiedichte des zweiten Energiespeichers wenigstens 70 Prozent, insbesondere wenigstens 100 Prozent, mehr als die Energiedichte des ersten Energiespeichers betragen. Particularly preferably, the energy density of the second energy store can amount to at least 70 percent, in particular at least 100 percent, more than the energy density of the first energy store.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Luftfahrzeug ein Elektroflugzeug oder ein Elektrohubschrauber. According to an advantageous embodiment of the invention, the aircraft is an electric aircraft or an electric helicopter.
Insbesondere für ein Elektroflugzeug oder einen Elektrohubschrauber ist die Aufteilung des Gesamtenergiespeichers in den ersten und zweiten Energiespeicher, wobei der zweite Energiespeicher eine größere Energiedichte als der erste Energiespeicher aufweist, von Vorteil. Das ist deshalb der Fall, da bei einem Elektroflugzeug oder einem Elektrohubschrauber eine ausreichende Betriebsreserve bereitgestellt werden muss. Dies wird vorteilhafterweise durch den zweiten Energiespeicher des Elektroflugzeuges oder des Elektrohubschraubers ermöglicht. Insbesondere kann durch die genannte Aufteilung des Gesamtenergiespeichers dieser vorteilhaft innerhalb des Luftfahrzeuges verteilt werden. Dies ist insbesondere aus Gründen der Balancierung der Energiespeicher von Vorteil. In particular, for an electric aircraft or an electric helicopter, the division of the total energy storage in the first and second energy storage, the second energy storage having a higher energy density than the first energy storage, advantage. This is the case because an electric aircraft or an electric helicopter must provide sufficient reserve capacity. This is advantageously made possible by the second energy storage of the electric aircraft or the electric helicopter. In particular, can be distributed advantageously within the aircraft by the said division of the total energy storage of this. This is particularly advantageous for reasons of balancing the energy storage.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Energiespeicher eine größere nominelle (kalendarische) Lebensdauer als der erste Energiespeicher auf. In a further advantageous embodiment of the invention, the second energy storage on a larger nominal (calendar) life as the first energy storage.
Hierbei wird als nominelle Lebensdauer der Energiespeicher die Lebensdauer bezeichnet, die als Kalenderlebensdauer beispielsweise vom Hersteller des jeweiligen Energiespeichers angegeben wird. Typischerweise wird die nominelle Lebensdauer in Jahren angegeben. Eine größere nominelle Lebensdauer des zweiten Energiespeichers ist deshalb von Vorteil, da der zweite Energiespeicher für die Betriebsreserve des Luftfahrzeuges vorgesehen ist und somit deutlich weniger beansprucht wird als der erste Energiespeicher, der größtenteils den Betrieb des Luftfahrzeuges sicherstellt. Für den ersten Energiespeicher ist daher eine gegenüber dem zweiten Energiespeicher verringerte Lebensdauer zweckmäßig und ausreichend. Beispielsweise beträgt die Lebensdauer des zweiten Energiespeichers wenigstens zehn Jahre. Weiterhin können durch die erhöhte Lebensdauer des zweiten Energiespeichers die Betriebskosten des Luftfahrzeuges gesenkt werden. In this case, the service life is referred to as the nominal life of the energy store, which is specified as the calendar life, for example, by the manufacturer of the respective energy store. Typically, the nominal life is given in years. A larger nominal life of the second energy storage is advantageous because the second energy storage is provided for the operating reserve of the aircraft and thus significantly less stress than the first energy storage, which ensures the operation of the aircraft for the most part. For the first energy storage is therefore reduced compared to the second energy storage life appropriate and sufficient. For example, the life of the second energy storage is at least ten years. Furthermore, the operating costs of the aircraft can be reduced by the increased life of the second energy storage.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Energiespeicher eine geringere Leistung als der erste Energiespeicher auf. According to a further embodiment of the invention, the second energy store has a lower power than the first energy store.
Vorteilhafterweise kann dadurch die Energiedichte des zweiten Energiespeichers weiter erhöht werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der zweite Energiespeicher eine zum ersten Energiespeicher verschiedene chemische Speicherreaktion aufweist. Advantageously, thereby the energy density of the second energy storage can be further increased. This can be achieved in that the second energy store has a chemical storage reaction different from the first energy store.
Weiterhin sind für einen generellen Energiespeicher bei gegebenem Gewicht die Leistung und die mittels des Energiespeichers speicherbare Energie gegenläufig optimierbare Größen. Folglich kann durch die Verringerung der Leistung des zweiten Energiespeichers seine Energiedichte erhöht werden. Die Leistung des Energiespeichers ist ein Maß für die Menge der Energie, die pro Zeiteinheit, insbesondere bei Dauerbelastung, aus dem Energiespeicher maximal entnommen werden kann. Furthermore, the power and the energy which can be stored by means of the energy store can be optimized in opposite directions for a general energy store for a given weight. Consequently, by reducing the power of the second energy storage, its energy density can be increased. The power of the energy storage is a measure of the amount of energy that can be removed from the energy storage maximum per unit time, especially at continuous load.
Bevorzugt ist der erste Energiespeicher als Lithium-Ionen-Batterie und der zweite Energiespeicher als Metall-Luft-Batterie ausgebildet. Preferably, the first energy storage is designed as a lithium-ion battery and the second energy storage as a metal-air battery.
Vorteilhafterweise weist die Lithium-Ionen-Batterie eine im Vergleich zu anderen Batterietypen mittlere bis hohe Leistung auf. Die Metall-Luft-Batterie, das heißt der zweite Energiespeicher, weist im Vergleich zur Lithium-Ionen-Batterie eine deutlich erhöhte Energiedichte, allerdings auch eine geringere Leistung auf. Folglich ergänzen sich die beiden genannten Batterietypen synergetisch, sodass insgesamt ein Gesamtspeichersystem mit einer mittleren bis hohen Leistung sowie einer hohen Energiedichte bereitgestellt wird. Die Leistungsdichte der Lithium-Ionen-Batterie, das heißt die auf das Volumen der jeweiligen Batterie bezogene Leistung, kann wenigstens das Dreifache der Leistungsdichte der Metall-Luft-Batterie betragen. Advantageously, the lithium-ion battery has a medium to high performance compared to other battery types. The metal-air battery, that is, the second energy storage, has in comparison to the lithium-ion battery, a significantly higher energy density, but also a lower performance. Consequently, the two types of battery mentioned complement each other synergistically, so that overall a total storage system with a medium to high power and a high energy density is provided. The power density of the lithium-ion battery, that is, the power related to the volume of each battery, may be at least three times the power density of the metal-air battery.
Weiterhin können auch beide Energiespeicher als Lithium-Ionen-Batterien ausgebildet sein. Hierbei kann der zweite Energiespeicher durch eine Auswahl einer geeigneten Lithium-Ionen-Batterie eine wenigstens 30 Prozent höhere Energiedichte als der erste Energiespeicher aufweisen. Beispielsweise kann wenigstens eine Elektrode, insbesondere die Anode, des zweiten Energiespeichers einen hohen Anteil an Silizium aufweisen, sodass durch eine Anpassung oder Änderung des Aktivmaterials eine höhere Energiedichte erreicht werden kann. Allerdings ist es dann vorteilhaft den zweiten Energiespeicher nur teilweise oder nur selten zu entladen. Der erste Energiespeicher weist dadurch eine gegenüber dem zweiten Energiespeicher erhöhte Zyklenstabilität auf. Furthermore, both energy stores can be designed as lithium-ion batteries. In this case, by selecting a suitable lithium-ion battery, the second energy store can have an energy density at least 30 percent higher than the first energy store. For example, at least one electrode, in particular the anode, of the second energy store can have a high silicon content, so that a higher energy density can be achieved by adapting or changing the active material. However, it is then advantageous to only partially or only rarely discharge the second energy store. As a result, the first energy store has an increased cycle stability compared to the second energy store.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Energiespeicher als Primärbatterie ausgebildet. According to an advantageous embodiment of the invention, the second energy storage is designed as a primary battery.
Als Primärbatterie wird eine Batterie bezeichnet, die nicht wiederaufladbar ist. Primärbatterien sind deshalb von Vorteil, da diese im Vergleich zu anderen Batterietypen höher Energiedichten aufweisen. Durch die Verwendung einer Primärbatterie kann vorteilhafterweise die Energiedichte des zweiten Energiespeichers weiter erhöht werden. Allerdings ist es erforderlich, die Primärbatterie nach ihrer Verwendung oder Beanspruchung auszutauschen. Dies ist jedoch kein Nachteil, da der zweite Energiespeicher, folglich die Primärbatterie, die die elektrische Energie für die Betriebsreserve des Luftfahrzeuges bereitstellt, nur selten beansprucht wird. Hierbei sollte die Leistung der Primärbatterie auf eine für die Betriebsreserve vorgesehene oder erforderliche Leistung abgestimmt sein. Eine solche Abstimmung kann durch die Verwendung eines geeigneten Primärbatterietyps erfolgen. The primary battery is a battery that is not rechargeable. Primary batteries are advantageous because they have higher energy densities compared to other battery types. By using a primary battery, the energy density of the second energy store can advantageously be further increased. However, it is necessary to replace the primary battery after its use or stress. However, this is not a disadvantage, since the second energy storage, consequently the primary battery, which provides the electrical energy for the operating reserve of the aircraft, is rarely claimed. In this case, the power of the primary battery should be matched to a power intended or required for the operating reserve. Such tuning can be done by using a suitable primary battery type.
Bevorzugt ist der zweite Energiespeicher austauschbar. Preferably, the second energy storage is exchangeable.
Vorteilhafterweise lässt sich dadurch die Primärbatterie nach ihrer Beanspruchung leicht austauschen und ersetzen. Beispielsweise kann der elektrische Anschluss des zweiten Energiespeichers an die Antriebsvorrichtung die Austauschbarkeit ermöglichen. Weiterhin kann der zweite Energiespeicher leicht zugänglich sein, sodass dieser bei einer Wartung des Luftfahrzeuges einfach ausgetauscht werden kann. Advantageously, this allows the primary battery easily replace and replace after their stress. For example, the electrical connection of the second energy store to the drive device can enable interchangeability. Furthermore, the second energy storage device can be easily accessible, so that it can be easily exchanged during maintenance of the aircraft.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Luftfahrzeuges wird ein Luftfahrzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche bereitgestellt. Weiterhin wird die Antriebsvorrichtung des Luftfahrzeuges mittels des ersten oder zweiten Energiespeichers betrieben. Erfindungsgemäß wird als zweiter Energiespeicher ein Energiespeicher mit einer größeren Energiedichte als der erste Energiespeicher verwendet. In the method according to the invention for operating an aircraft, an aircraft according to one of the preceding claims is provided. Furthermore, the drive device of the aircraft is operated by means of the first or second energy store. According to the invention, an energy store having a greater energy density than the first energy store is used as the second energy store.
Es ergeben sich zum bereits genannten erfindungsgemäßen Luftfahrzeug gleichartige und gleichwertige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens. There are similar and equivalent advantages of the inventive method to the aforementioned aircraft according to the invention.
Insbesondere zum Betrieb eines Elektroflugzeugs oder eines Elektrohubschraubers ist das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil. In particular, for operating an electric aircraft or an electric helicopter, the inventive method is advantageous.
Bevorzugt wird der erste Energiespeicher während des Startens und/oder Steigens des Elektroflugzeuges oder des Elektrohubschraubers verwendet, das heißt der erste Energiespeicher stellt die für das Starten und/oder Steigen erforderliche elektrische Energie für die Antriebsvorrichtung bereit. The first energy store is preferably used during the starting and / or ascending of the electric aircraft or the electric helicopter, that is to say the first energy store provides the electrical energy required for starting and / or ascending for the drive device.
In den Flugphasen des Startens und/oder Steigens des Elektroflugzeuges oder des Elektrohubschraubers ist typischerweise eine hohe Leistung des ersten Energiespeichers erforderlich. Dadurch weist der erste Energiespeicher eine verringerte Energiedichte auf. Es ist daher erfindungsgemäß der zweite Energiespeicher vorgesehen, der eine gegenüber dem ersten Energiespeicher erhöhte Energiedichte aufweist. Der zweite Energiespeicher kann bevorzugt in Flugphasen des Startens und/oder Steigens des Elektroflugzeuges und/oder Elektrohubschraubers verwendet werden. Mit anderen Worten unterstützt der zweite Energiespeicher den ersten Energiespeicher in den genannten Flugphasen. Dadurch kann eine insgesamt größere Leistung für die Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden. Hierbei ist der zweite Energiespeicher insbesondere wiederaufladbar. Denkbar ist auch eine Verwendung des zweiten Energiespeichers bei dem Erreichen der Reiseflughöhe und/oder während des Sinkfluges des Elektroflugzeuges und/oder des Elektrohubschraubers. Insbesondere wird der zweite Energiespeicher zur Aufrechterhaltung der erreichten Reiseflughöhe, insbesondere während der Flugreservezeit (Betriebsreserve), durch die Antriebsvorrichtung beansprucht. In the flight phases of starting and / or climbing the electric aircraft or the electric helicopter typically a high power of the first energy storage is required. As a result, the first energy store has a reduced energy density. It is therefore provided according to the invention, the second energy storage, which has a relation to the first energy storage increased energy density. The second energy store can preferably be used in flight phases of starting and / or ascending the electric aircraft and / or electric helicopter. In other words supports the second energy storage the first energy storage in the mentioned phases of flight. As a result, an overall greater power for the drive device can be provided. In this case, the second energy store is in particular rechargeable. It is also conceivable to use the second energy store when the cruising altitude is reached and / or during the descent of the electric aircraft and / or the electric helicopter. In particular, the second energy store is claimed by the drive device for maintaining the achieved cruising altitude, in particular during the flight reserve time (operating reserve).
Vorteilhafterweise werden durch die vorliegende Erfindung die sich gegenüberstehenden physikalischen Eigenschaften einer hohen Energiedichte und einer hohen Leistungsdichte mittels der Aufteilung des Gesamtenergiespeichers in den ersten und zweiten Energiespeicher, wobei der zweite Energiespeicher eine gegenüber dem ersten Energiespeicher erhöhte Energiedichte aufweist, ermöglicht. Advantageously, by the present invention, the opposing physical properties of a high energy density and a high power density by means of the distribution of the total energy storage in the first and second energy storage, wherein the second energy storage has a relation to the first energy storage increased energy density enabled.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen schematisiert: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Shown schematically:
Gleichartige, gleichwertige und/oder gleichwirkende Elemente können in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Similar, equivalent and / or equivalent elements may be provided with the same reference numerals in the figures.
Die Antriebsvorrichtung
Die erste Batterie
Erfindungsgemäß weist die zweite Batterie
Muss die Flugzeit des Elektroflugzeuges
Die zweite Batterie
In
An der Abszisse
Der Flug des Elektroflugzeuges
Beim oder nach dem Erreichen der vorgesehenen Reiseflughöhe des Elektroflugzeuges
Sollte aus nicht vorherzusehenden Gründen die Flugzeit des Elektroflugzeuges
Allerdings ist auch eine Beanspruchung der zweiten Batterie
Generell kann eine weniger zyklenstabile Batterie oder eine Batterie, die bei einer geringen Zyklentiefe eine hohe Zyklenzahl (Nutzzyklen) erreicht als zweite Batterie
Insbesondere ist es vorgesehen, die zweite Batterie
Weiterhin ist die zweite Batterie
Durch die vorliegende Erfindung wird ein Gesamtenergiespeicher für ein Luftfahrzeug bereitgestellt, bei dem die Anforderungen an eine hohe Leistung sowie an eine hohe Energiedichte unabhängig voneinander vorteilhaft abgedeckt werden können. The present invention provides a total energy storage for an aircraft, in which the requirements for a high performance and a high energy density can be covered independently advantageous.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt oder andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, or other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
Claims (11)
Priority Applications (1)
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