DE-102021204525-B4 - HYBRID-LUFTMOBILITÄTSFAHRZEUG

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Abstract

Hybrid-Luftmobil, umfassend Folgendes: einen Motor (1) und einen Generator (2); einer Batterie (3) und einem Antriebsmotor (4), der elektrisch mit dem Generator (2) verbunden ist; einen ersten Propeller (5), der mit dem Antriebsmotor (4) verbunden ist, und einen zweiten Propeller (6), der über eine Kupplung (7) mit dem Generator (2) verbunden ist; und eine Steuerung (8), die eingerichtet ist: den Antrieb des Motors (1), der Kupplung (7) und des Antriebsmotors (4) anhand eines Flugfaktors zu steuern, der wenigstens einen Flugmodus, eine erforderliche Leistung, eine Batterielademenge oder eine umgebende Flugumgebung des Hybrid-Luftmobils umfasst, wobei der Flugmodus Schwebeflug, Reiseflug und Rollbetrieb umfasst, die erforderliche Leistung, die während des Schwebefluges oder des Reisefluges benötigt wird, anhand einer Fluggeschwindigkeit des Hybrid-Luftmobiles bestimmt wird, und die umgebende Flugumgebung umfasst: eine Bevölkerungsdichte eines Fluggebiets, in dem das hybride Luftmobil fliegt, ob eine Sicherheitszone in dem Fluggebiet existiert, ein Vorhandensein einer Lärmschutzeinrichtung und eine Flughöhe des hybriden Luftmobils, wobei, wenn der Flugmodus vom Schwebeflug in den Reiseflug übergeht und die Batterielademenge in einem maximalen Ladezustand ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) und den zweiten Propeller (6) mit Leistung der Batterie (3) zu betreiben, und wobei der Antriebsmotor (4) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) anzutreiben, und der Generator eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) über die Kupplung (7) anzutreiben, die eingerichtet ist, den Generator (2) wahlweise mit dem zweiten Propeller (6) zu verbinden, und wobei die Steuerung (8), wenn sie anhand der Batterielademenge bestimmt, dass die Batterie (3) geschont werden soll, eingerichtet ist: den ersten Propeller (5) durch Antreiben des Antriebsmotors (4) mit der Leistung der Batterie (3) zu betreiben, und den zweiten Propeller (6) mit Leistung zu betreiben, die vom Motor (1), der über die Kupplung (7) mit dem Generator (2) in Eingriff steht, erzeugt wird.

Inventors

Hee Kwang Lee
Hyun Seok Hong
Woo Suk JUNG
Keun Seok Lee
Hyun Woo JUN

Assignees

HYUNDAI MOTOR COMPANY
KIA CORPORATION

Dates

Publication Date: 20260507
Application Date: 20210505
Priority Date: 20201106

Claims (16)

Hybrid-Luftmobil, umfassend Folgendes: einen Motor (1) und einen Generator (2); einer Batterie (3) und einem Antriebsmotor (4), der elektrisch mit dem Generator (2) verbunden ist; einen ersten Propeller (5), der mit dem Antriebsmotor (4) verbunden ist, und einen zweiten Propeller (6), der über eine Kupplung (7) mit dem Generator (2) verbunden ist; und eine Steuerung (8), die eingerichtet ist: den Antrieb des Motors (1), der Kupplung (7) und des Antriebsmotors (4) anhand eines Flugfaktors zu steuern, der wenigstens einen Flugmodus, eine erforderliche Leistung, eine Batterielademenge oder eine umgebende Flugumgebung des Hybrid-Luftmobils umfasst, wobei der Flugmodus Schwebeflug, Reiseflug und Rollbetrieb umfasst, die erforderliche Leistung, die während des Schwebefluges oder des Reisefluges benötigt wird, anhand einer Fluggeschwindigkeit des Hybrid-Luftmobiles bestimmt wird, und die umgebende Flugumgebung umfasst: eine Bevölkerungsdichte eines Fluggebiets, in dem das hybride Luftmobil fliegt, ob eine Sicherheitszone in dem Fluggebiet existiert, ein Vorhandensein einer Lärmschutzeinrichtung und eine Flughöhe des hybriden Luftmobils, wobei, wenn der Flugmodus vom Schwebeflug in den Reiseflug übergeht und die Batterielademenge in einem maximalen Ladezustand ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) und den zweiten Propeller (6) mit Leistung der Batterie (3) zu betreiben, und wobei der Antriebsmotor (4) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) anzutreiben, und der Generator eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) über die Kupplung (7) anzutreiben, die eingerichtet ist, den Generator (2) wahlweise mit dem zweiten Propeller (6) zu verbinden, und wobei die Steuerung (8), wenn sie anhand der Batterielademenge bestimmt, dass die Batterie (3) geschont werden soll, eingerichtet ist: den ersten Propeller (5) durch Antreiben des Antriebsmotors (4) mit der Leistung der Batterie (3) zu betreiben, und den zweiten Propeller (6) mit Leistung zu betreiben, die vom Motor (1), der über die Kupplung (7) mit dem Generator (2) in Eingriff steht, erzeugt wird.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei, wenn der Flugmodus der Schwebeflug ist und die Batterielademenge in einem maximalen Ladezustand ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) durch Antreiben des Antriebsmotors (4) mit Leistung (Strom) der Batterie (3) zu betreiben.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei, wenn der Flugmodus der Schwebeflug ist und die Batterielademenge gleich oder größer als eine eingestellte Kapazität ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) zu betreiben, indem sie den Antriebsmotor (4) mit Leitung der Batterie (3) und durch den Generator (2) erzeugte Leistung durch Antreiben des Motors (1) antreibt.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 3 , wobei die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) zu betreiben, indem sie den Antriebsmotor (4) mit der Leistung der Batterie (3) antreibt, wenn die Bevölkerungsdichte des Fluggebiets gleich oder höher als eine Referenzbevölkerung ist und die Flughöhe gleich oder niedriger als eine eingestellte Höhe ist.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 4 , wobei die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) zu betreiben, indem sie den Antriebsmotor (4) mit der Leistung der Batterie (3) und der vom Generator (2) durch Antreiben des Motors (1) erzeugten Leistung antreibt, wenn die Lärmblockiereinrichtung im Flugbereich vorhanden ist.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 3 , wobei die Steuerung (8) eingerichtet ist, den ersten Propeller (5) zu betreiben, indem sie den Antriebsmotor (4) mit dem Strom der Batterie (3) und der durch den Generator (2) durch das Antreiben des Motors (1) erzeugten Leistung antreibt, wenn das Fluggebiet die sichere Zone ist.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei, wenn der Flugmodus der Schwebeflug ist und die Batterielademenge kleiner als eine eingestellte Kapazität ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist: die Batterie (3) mit Leistung zu laden, der von dem Generator (2) durch Antreiben des Motors (1) erzeugt wird, und den Antriebsmotor (4) anzutreiben.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei die Steuerung (8), wenn sie feststellt, dass die Batterie (3) geschont werden soll, eingerichtet ist, den Motor (1) so zu steuern, dass die durch den Generator (2) erzeugte Leistung proportional zu einem Niveau der Batterielademenge derart erhöht wird, dass die durch den Motor (1) über den Generator (2) erzeugte Leistung zunimmt, wenn die Batterielademenge abnimmt.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei, wenn der Flugmodus der Reiseflug ist und die Batterielademenge gleich oder größer als eine eingestellte Kapazität ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den Generator (2) mit Leistung der Batterie (3) zu betreiben und die Kupplung (7) zu betätigen, um den zweiten Propeller (6) mit dem Generator (2) zu koppeln.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei, wenn der Flugmodus der Reiseflug ist, die Batterielademenge gleich oder größer als eine eingestellte Kapazität ist und die Fluggeschwindigkeit gleich oder höher als eine hohe Fahrgeschwindigkeit ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) mit Leistung der Batterie (3) und Strom, der vom Motor (1) erzeugt wird, der über die Kupplung (7) mit dem Generator (2) in Eingriff steht, zu betreiben.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 10 , wobei die Steuerung (8) eingerichtet ist: anhand der Batterieladung zu bestimmen, ob die Batterie (3) geschont werden soll, den zweiten Propeller (6) mit der vom Motor (1) erzeugten Leistung über die Kupplung (7) mit dem Generator (2) zu betreiben, falls die Batterieschonung gewünscht ist.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 10 , wobei die Steuerung (8) eingerichtet ist, die Kupplung (7) zu betätigen, um den zweiten Propeller (6) mechanisch mit dem Generator (2) zu verbinden, der mit der Leistung der Batterie (3) angetrieben wird, um den zweiten Propeller (6) zu betreiben, wenn die Bevölkerungsdichte gleich oder höher als eine Referenzbevölkerung ist oder die Flughöhe gleich oder niedriger als eine eingestellte Höhe ist.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei für den Fall, dass der Flugmodus der Reiseflug ist, die Batterielademenge kleiner als eine eingestellte Kapazität ist, oder in einer Notlandungssituation die Steuerung (8) eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) durch Zahneingriff mit der Kupplung (7) zu betreiben und die Batterie (3) mit vom Generator (2) erzeugter Leistung zu laden, indem sie eine Leistung entsprechend dem Motorantrieb erhöht.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei für den Fall, dass der Flugmodus der Rollbetrieb ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) durch Zahneingriff mit der Kupplung (7) zu betreiben und den Generator (2) mit Leistung der Batterie (3) anzutreiben.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei für den Fall, dass der Flugmodus der Rollbetrieb ist und die Batterielademenge kleiner als eine eingestellte Kapazität ist, die Steuerung (8) eingerichtet ist, den zweiten Propeller (6) mit Leistung durch Motorantrieb zu betreiben, indem der Motor (1) angetrieben wird.
Hybrid-Luftmobil nach Anspruch 1 , wobei mehrere erste Propeller (5) an einem Flügel eines Flugkörpers vorgesehen sind, um während des Starts und der Landung des Flugkörpers einen Schub in Aufwärts- und Abwärtsrichtung zu erzeugen, und der zweite Propeller (6) an einem Flügel oder an einem Heck des Flugkörpers vorgesehen ist, um während des Fluges des Flugkörpers einen Schub nach hinten zu erzeugen.

Description

GEBIET Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Hybrid-Luftmobilitätsfahrzeug (Luftmobil), das die Flugeffizienz durch Verbesserung der elektrischen Energieeffizienz einer Batterie erhöht. HINTERGRUND Die Angaben in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen zur vorliegenden Erfindung und stellen keinen Stand der Technik dar. In letzter Zeit wird ein Luftmobil entwickelt, das in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden kann, z. B. als Frachtcontainer, medizinischer Transport und dergleichen. Darüber hinaus wurde das Luftmobil, das Energieeffizienz und Stabilisierung der Flugmobilität implementiert, entwickelt und kommerzialisiert. Ein solches Luftmobil erhält seine Flugfähigkeit durch den Antrieb von Propellern, jedoch wird lediglich eine Batterie (Akku) verwendet, um mit elektrischer Energie zum Antreiben der Propeller geladen zu werden, was zu Einschränkungen führt. Das heißt, für einen langen Flug des Luftmobils wird ein Hybridsystem eingesetzt, das einen Verbrennungsmotor und eine Batterie verwendet. Ein solches Hybridsystem treibt die Propeller durch die elektrische Energy der Batterie an und ergänzt die unzureichende elektrische Energie dahingehend, dass der Verbrennungsmotor Strom erzeugt. Da der Verbrennungsmotor jedoch das Problem hat, dass beim Betrieb des Motors laute Geräusche erzeugt werden, und das Luftmobil auch in Innenstädten fliegen soll, können sich die Menschen in der Umgebung durch den Lärm gestört fühlen. Aus der WO 2020 / 137 103 A1 ist ein Hybrid-Luftmobil bekannt, umfassend einen Motor und einen Generator; eine Batterie und einen Antriebsmotor, der elektrisch mit dem Generator verbunden ist; einen ersten Propeller, der mit dem Antriebsmotor verbunden ist, und einen zweiten Propeller, der über eine Kupplung mit dem Generator verbunden ist; und eine Steuerung, die eingerichtet ist den Antrieb des Motors, der Kupplung und des Antriebsmotors anhand eines Flugfaktors zu steuern, der wenigstens einen Flugmodus, eine erforderliche Leistung, eine Batterielademenge oder eine umgebende Flugumgebung des Hybrid-Luftmobils umfasst. Die US 2019 / 0 256 202 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Heben einer Nutzlast, wobei ein erster mechanischer Rotor von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. Ein Teil der vom Verbrennungsmotor erzeugten mechanischen Arbeit wird zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt, die entweder in einer Batterie gespeichert oder zur Versorgung eines Elektromotors verwendet wird, der einen zweiten Rotor antreibt. Der von den mechanischen und elektrischen Rotoren erzeugte Schub wird nach unten gerichtet, um die Nutzlast anzuheben. Die US 10 759 540 B2 zeigt noch ein Beispiel für ein hybrides Flugzeugantriebssystem umfassend eine Vielzahl von Antriebseinheiten, die so konfiguriert sind, dass sie elektrische Energie an einen oder mehrere elektrische Busse ausgeben; einen oder mehrere Antriebe; und eine oder mehrere elektrische Maschinen, wobei jede jeweilige elektrische Maschine so konfiguriert ist, dass sie einen jeweiligen Antrieb der einen oder mehreren Antriebe unter Verwendung von elektrischer Energie antreibt, die von mindestens einem der einen oder mehreren elektrischen Busse empfangen wird. Die vorstehenden Ausführungen dienen lediglich dem Hintergrundverständnis der vorliegenden Erfindung und sollen nicht bedeuten, die vorliegende Erfindung fiele in den Bereich des Stands der Technik, der dem Fachmann bereits bekannt ist. ÜBERBLICK Es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein hybrides Luftmobil zur Verfügung zu stellen, das einen Langstreckenflug durch einen effizienten Antrieb eines Verbrennungsmotors und einer Batterie ermöglicht, und das die durch Lärm verursachte Unannehmlichkeit durch Reduzierung des Lärms entsprechend der Flugumgebung reduziert. Die Aufgabe wird gelöst durch ein hybrides Luftmobil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen. Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst ein hybrides Luftmobil: einen Motor (engl. „engine“) und einen Generator; eine Batterie und einen Antriebsmotor, die elektrisch mit dem Generator verbunden sind; einen ersten Propeller, der mit dem Antriebsmotor verbunden ist, und einen zweiten Propeller, der über eine Kupplung mit dem Generator verbunden ist; und eine Steuerung, die eingerichtet ist, den Antrieb des Motors, der Kupplung und des Antriebsmotors zu steuern und den Antrieb anhand eines Flugfaktors zu steuern, der einen oder mehrere Flugmodi, eine erforderliche Leistung, eine Batterielademenge oder eine umgebende Flugumgebung des hybriden Luftmobils umfasst. Der Flugmodus umfasst Schwebeflug, Reiseflug und Rollbetrieb (am Boden, „to taxi“). Die erforderliche Leistung, die während des Schwebefluges oder des Reisefluges benötigt wird, wird anhand einer Fluggeschwindigkeit des Hybrid-Luftmobiles bestimmt, und die umgebende Flugumgebung umfasst eine Bevölkerungsdichte eines Fluggebiets, in dem das hybride Luftm