飞行器的传送器装置的制作方法

1.本公开总体上涉及飞行器。具体地，提出了一种用于具有适合于向电动飞行器供电的更换电池的库的补给飞行器与由可更换电池组供电的电动飞行器之间的空中电池更换的传送器装置。本公开还涉及对应的系统、补给飞行器和电动飞行器。


背景技术：

2.在飞机行业中，通常已知采用允许在飞行期间为飞机加油的加油技术。为此，通常采用大型燃料补给飞机，其中，控制要加油的飞机以与补给飞机以同步的速度和方向飞行——通常位于补给飞机稍下方和后方的位置——使得管道可以在飞行期间从补给飞机延伸以连接到飞机，从而通过管道从补给飞机的燃料库向飞机供应液体燃料一段时间来为飞机加油。
3.如今，存在采用使用其他驱动技术(即，基于非燃料的驱动技术)的飞行器的趋势，特别是在无人驾驶飞行器(uav)的情况下。例如，无人机在许多情况下是电驱动的，其中，驱动相应电机所需的电能由无人机所携带的机载电池供应。今天，无人机用于许多应用，例如用于监视、维和、科学研究和商业用途，包括用于农业、物流、航拍等。例如，无人机最近的应用还涉及所谓的无人机基站(dbs)的使用，即，作为携带无线电基站(rbs)的无人机用于将移动通信网络的覆盖范围扩展到未被网络的地面rbs覆盖的远程地区。然而，上述常规加油技术不适用于这种类型的电驱动的无人机，因此，今天的电动飞行器的飞行范围通常受到限制，因为当机载电池快没电时，这些飞行器将需要飞回到地面上的维修中心，其中电池可以被充电以用于下一回合。


技术实现要素：

4.因此，需要允许扩展电动飞行器的飞行范围的技术。
5.根据第一方面，提出了一种用于具有适合于向电动飞行器供电的更换电池的库的补给飞行器与由可更换电池组供电的电动飞行器之间的空中电池更换的传送器装置。该传送器装置被配置为在飞行期间在补给飞行器与电动飞行器之间传送电池以将电动飞行器的可更换电池组中的可更换电池更换为补给飞行器的库中的更换电池。
6.该电动飞行器可以是uav，可选地是携带rbs的无人机。该传送器装置可附接到补给飞行器并且在飞行期间可向电动飞行器延伸以将电动飞行器对接到补给飞行器。该传送器装置可以包括在飞行期间可连接在补给飞行器与电动飞行器之间的电力线，用于在执行更换电池时从补给飞行器向电动飞行器供电。
7.该传送器装置可以包括多个辊，该多个辊随后被布置为形成其上可以传送电池的柔性传送器。该传送器的一侧可以用于将电池从补给飞行器传送给电动飞行器，并且传送器的相对侧可以用于将电池从电动飞行器传送给补给飞行器。该多个辊中的至少一些可以使用齿轮装置来驱动，可选地由沿传送器布置的多个电机来驱动。该齿轮装置中的至少一些齿轮可以由力激发电机来驱动，该力激发电机取决于施加在传送器上的负载来激活。该
传送器装置可以包括至少一个放大器电源电路，用于放大传递给距离超过阈值距离的电机的电控制信号。该传送器装置可以包括附加的多个辊，该附加的多个辊随后被布置为形成具有多个辊的至少两侧传送器，其中，该至少两侧传送器从至少两侧夹住传送的电池。
8.该电池可以使用可在多个辊上移动的传送器单元在传送器上传送，其中，传送器单元可以包括接口装置，该接口装置被配置为将要传送的电池可释放地耦接到传送器单元。该传送器装置可以包括绞盘，并且其中，传送器单元可以借助于其有效长度可以可由绞盘控制的绳索沿多个辊移动。该接口装置可以电可控制地打开或闭合传送器单元和要传送的电池的机械耦接。可以使用由沿绳索延伸的线缆和沿传送器安装的轨道中的至少一个制成的导体将电控制信号传递给接口装置，以便在传送器单元沿传送器移动时提供到传送器单元的滑动接触。该导体可以由线缆和轨道冗余地制成，其中，可以提供在线缆和轨道之一发生故障的情况下将来自线缆和轨道之一的电控制信号的传递切换到线缆和轨道中的另一个的电控制信号的传递的故障转移机制。
9.可以提供被配置为检测机械耦接的闭合状态的检测器电路。该检测器电路可以设置为接口装置的一部分，并且其中，用于检测器电路的电力可以从补给飞行器供应。此外，该检测器电路的一部分可以设置在接口装置中，并且检测器电路的另一部分可以设置在要传送的电池中，其中，当传送器单元和电池之间的机械耦接闭合时，检测器电路可以闭合。此外，该检测器电路可以设置为要运输的电池的一部分，其中，用于检测器电路的电力可以从电池供应。
10.根据第二方面，提供了一种具有适合于向电动飞行器供电的更换电池的库的补给飞行器。该补给飞行器被配置为使用根据第一方面的传送器装置来执行空中电池更换。
11.根据第三方面，提供了一种由可更换电池组供电的电动飞行器。电动飞行器被配置为使用根据第一方面的传送器装置来执行空中电池更换。
12.根据第四方面，提供了一种用于空中电池更换的系统。该系统包括：补给飞行器，具有适合于向电动飞行器供电的更换电池的库；电动飞行器，由可更换电池组供电；以及根据第一方面的传送器装置，用于在飞行期间在补给飞行器与电动飞行器之间传送电池以将电动飞行器的可更换电池组中的可更换电池更换为补给飞行器的库中的更换电池。
附图说明
13.下文参考附图描述了本文所呈现的技术的实施例，在附图中：
14.图1示意性地示出了根据本公开的包括补给飞行器、电动飞行器和传送器装置的系统；
15.图2示意性地示出了根据本公开的包括多个辊的传送器；
16.图3a和图3b从前视图和俯视图示意性地示出了根据本公开的齿轮装置；
17.图4示出了根据本公开的驱动齿轮装置的多个电机的布线；
18.图5a和图5b示意性地示出了根据本公开的两侧传送器的变型；
19.图6示出了根据本公开的其上传送器单元由绞盘驱动的传送器的透视图；
20.图7示出了图6的变型，其中，传送器的辊附加地由齿轮装置推进；
21.图8示出了导体线缆如何可以沿绞盘的绳索延伸；
22.图9示出了图6的变型，其中，为传送器单元提供滑动接触的导电轨沿传送器布置；
23.图10示出了根据本公开的示例性接口装置；
24.图11示出了根据本公开的可释放地耦接到电池的接口装置；
25.图12示出了根据本公开的由接口装置提供的示例性机械耦接机构；
26.图13示出了其中检测器电路设置为接口装置的一部分的示例性实施例；
27.图14示出了其中检测电路的一部分设置在电池中的示例性实施例；
28.图15示出了其中检测器电路设置为电池的一部分的示例性实施例；
29.图16a和图16b示出了根据本公开的示例性方法，该方法包括使用具有用于电池更换的单个路径的传送器装置的一系列步骤；
30.图17a和图17b示出了根据本公开的示例性方法，该方法包括使用具有用于电池更换的多个路径的传送器装置的一系列步骤；
31.图18示出了根据本公开的补给飞行器与电动飞行器之间的示例性通信的序列图。
具体实施方式
32.在以下描述中，出于说明而非限制的目的，阐述了具体细节以便提供对本公开的全面理解。然而，对本领域技术人员将显而易见的是：本公开可以在脱离这些具体细节的其它实施例中实行。
33.根据本公开，提出了一种用于具有适合于向电动飞行器供电的更换电池的库的补给飞行器与由可更换电池组供电的电动飞行器之间的空中电池更换的传送器装置。该传送器装置被配置为在飞行期间在补给飞行器与电动飞行器之间传送电池以将电动飞行器的可更换电池组中的可更换电池更换为补给飞行器的库中的更换电池。
34.图1示意性地示出了包括补给飞行器102、电动飞行器104和传送器装置106的对应系统。如图所示，在飞行期间，电动飞行器104可以与补给车102同向且同速飞行，以保持电动飞行器104与补给飞行器102之间的近似稳定的相对位置，这允许在其间附接传送器装置106。传送器装置106可以用于提供补给飞行器102与电动飞行器104之间的物理连接，该物理连接可以用于在电动飞行器104与补给飞行器102之间传送(或“运输”)电池以用于更换。如图所示，电动飞行器104可以在补给飞行器下方飞行，使得传送器装置106可以从补给飞行器102沿下后方向延伸(例如，由飞行期间的空气动力阻力引起)以与电动飞行器104连接。传送器装置106可以是与补给飞行器102和电动飞行器104两者分离的组件，并且可以附接(例如，作为临时或永久组件安装)到这些飞行器之一并且在飞行期间可以延伸到这些飞行器中另一个。在一个变型中，传送器装置106可以附接(例如，作为其一部分安装)到补给飞行器102，并且可以向电动飞行器104延伸以在飞行期间将电动飞行器104对接到补给飞行器102。
35.电动飞行器104可以是任何电驱动的飞行器，即，其航空发动机由一个或多个可充电(和可更换)机载电池所供应的电能驱动。因此，电动飞行器104可以由可更换电池组供电，其中，可更换电池可以在飞行期间由从补给飞行器102的库提供的更换电池更换。电动飞行器104例如可以是uav，并且可选地是携带rbs的无人机。因此，电动飞行器104可以是用于扩展(或增强)移动通信系统(例如，5g网络)的无线电覆盖范围的dbs。
36.另一方面，补给飞行器102可以是与常规燃料补给飞机相当的大型补给飞机。然而，补给飞行器102不是具有为其他飞机加油的燃料库，而是可以具有机载更换电池的库
(或“仓库”)108，电池可以在飞行期间从该库中取出以更换电动飞行器104的没有电的电池。补给飞行器102可以是燃料驱动的飞行器，例如，其可以具有燃料或另一种(例如，密集)能源的储存库110，该储存库110的能量可以用于对库108中的(可充电的)更换电池进行充电。经由传送器装置106从电动飞行器104接收到的没有电的电池因此可以在完成更换之后被放置到库108中以被再充电(并且，可选地，以测试它们的可操作性)，从而翻新电池以用于未来的空中电池更换。
37.如图1所示，传送器装置106可以具有路径112以将更换电池114从库108传送给电动飞行器104，在那里更换电池114可以被接收在被配置用于电池交换的电池舱中，即，换言之，被配置为从传送器装置106接收更换电池并且被配置为将(例如，没有电的)电池从电动飞行器104的可更换电池组释放到传送器装置106上以传递到补给飞行器102的舱。因此，传送器装置106还可以具有路径116以将可更换电池118从电动飞行器104的可再充电电池组运输到补给飞行器102，在那里可更换电池118可以被接收以放置到库108中用于再充电目的，如上所述。虽然在图1中，路径112和116被示例性地示出为允许同时(或“并行”)传送更换电池和可更换电池的单独路径，但将理解的是，也可以使用仅具有单个路径的传送器装置，在这种情况下，电池可以在后续(非并行)步骤中在相应的飞行器之间运输。
38.传送器装置106还可以包括电力线120，该电力线120可在飞行期间连接在补给飞行器102与电动飞行器104之间以在执行电池更换时向电动飞行器104供应来自补给飞行器102的电力。电力线120可以用作电动飞行器104的(例如，备用)电源，该电源可以向电动飞行器104供应维持飞行所需的电力，即使在电池更换期间一个或多个电池可能从电动飞行器104的可更换电池组中移除(或者即使一个或多个电池没电)。例如，在可更换电池组仅包括一个电池的情况下，电力线120可以在电池更换期间专门地向电动飞行器104供电。电力线120因此可以提供以下安全特征：即使电池更换失败(例如，当电池不能成功更换或者更换电池工作不正常时)，也可以保证飞行的继续。电力线120还可以用于对电动飞行器104的至少一个电池进行充电，例如，至少充电到保证电动飞行器104的着陆的程度。为了连接补给飞行器102与电动飞行器104之间的电力线120，将理解的是，电力线120可以具有允许将线120插入到电动飞行器104处的对应插座中的连接器。传送器装置106还可以包括当传送器装置106对接到电动飞行器104时自动将电力线120插入到插座中的机构。
39.如图1所示，例如，补给飞行器102和电动飞行器104两者可以支持例如经由移动通信网络(例如，5g网络)或卫星的无线连接，从而允许它们彼此通信以及与地面站122通信。这种通信对于协调飞行路径以及补给飞行器102和电动飞行器104之间的电池供应和更换需求可能是必要的，特别是当电动飞行器104是需要电池更换的多个电动飞行器104之一时，在这种情况下，可能需要协调以根据例如电池更换优先级对电动飞行器进行适当排队。
40.传送器装置106可以以具有外壁的管道的形式来提供，该外壁在飞行期间保护在补给飞行器102和电动飞行器104之间传送的电池免受施加在传送器装置106上的空气动力的影响。由于沿向上和向下方向传送的性质，传送器装置106也可以表示为“电梯管道”。传送器装置106可以包括多个辊，该多个辊随后被布置为(例如，在管道外壁的内部)形成其上可以传送电池的柔性传送器。这些辊可以设置为以例如其上(或“沿”其)可以传送电池的滚筒的形式。这些辊可以设置有防滑表面，例如，使这些辊能够在沿传送器传送电池时“夹住”电池。
41.虽然将理解的是，对于由传送器装置106提供的每个路径(例如，沿向上和向下方向行进的路径112和116)，可以提供单独的传送器(每个传送器包括多个随后布置的辊)，在一个特定的变型中，可以采用包括随后布置的多个辊的单个传送器，其中，传送器的一侧可以用于沿向下方向运输电池，并且传送器的另一侧可以用于沿向上方向运输电池。因此，传送器的一侧可以用于将电池从补给飞行器102传送给电动飞行器104，并且传送器的相对侧可以用于将电池从电动飞行器104传送给补给飞行器102。图2中示意性地示出了这种变型，其中，更换电池114在传送器202的一侧沿向下方向传送，并且其中，可更换电池118在传送器202的相对侧沿向上方向传送，其中，传送器202由多个辊204组成。
42.为了沿传送器传送电池，通常可以设想各种驱动机构。在一个变型中，被传送的电池可以由多个辊中的至少一些辊沿传送器的主动旋转驱动，其中，这些辊可以(例如，用它们的防滑表面)夹住电池以将这些辊的旋转力传输到电池在这些辊上并沿传送器的平移运动中。多个辊中的至少一些可以使用齿轮装置来驱动，例如其可以可选地由沿传送器布置的多个电机来驱动。如图3a和图3b示例性所示，例如，辊204可以与齿轮装置300中的每个奇数齿轮302连接，其中，偶数齿轮304可以布置在每对奇数齿轮302之间以便平移一个奇数齿轮302到下一个奇数齿轮302的旋转运动。如图3a所示，图3a示出了齿轮装置300的前视图，偶数齿轮304在这种情况下可以沿与奇数齿轮302相反的方向旋转，其中，奇数齿轮302可以沿相同方向旋转。
43.虽然将理解的是，驱动多个齿轮之一的单个电机(例如，步进电机)可能足以沿齿轮装置驱动齿轮，但在一个变型中，多个辊可以由沿传送器布置的多个电机驱动，例如以便(例如，均等地)沿传送器的长度分布驱动力。可以提供电机来驱动齿轮装置中的每第二个、第三个、第四个等齿轮，例如以便(例如，均等地)分担沿传送器的长度驱动齿轮装置所需的驱动负载。示出齿轮装置300的俯视图的图3b示出了其中电机m1和m2设置在齿轮装置300中的每第二个奇数齿轮302处的示例。齿轮装置中的至少一些齿轮可以由力激发电机(例如，360度伺服电机)来驱动，这些力激发电机可以取决于施加在传送器上的负载来激活，例如，特别是施加在传送器的相应力激发电机所驻留的一部分上的负载。以这种方式，仅当电池实际在传送器上并且需要飞行器102与104之间的传送时才可以激活电机。
44.如图3b所示，多个电机可以经由可以沿传送器延伸的相应线缆306供应有电力和控制信号。在一个变型中，每个电机可以设置有单独线缆，并且在另一变型中，多个电机可以设置有公共线缆，如图3b的示例所示。如图4中示例性所示，可以安装线缆以提供控制信号(例如，脉冲宽度调制(pwm)或脉冲位置调制(ppm))、电压公共集电极(vcc)和接地(gnd)。如图所示，每个电机输入信号的电压可以由电阻器r1来缩放，每个电机vcc的电压可以由电阻器r2来缩放，并且可以在来自电机的反馈的情况下使用二极管d来防止主导信号形状的变化。在较长的距离上，由于线缆的电阻，信号电压可能降低，因此，信号电压可能需要在一定距离之后由放大器a放大。因此，传送器装置106可以包括至少一个放大器电源电路，用于放大传递给距离超过阈值距离的电机的电控制信号。在这种情况下，放大器电源电路和电阻器r3可能需要另一gnd线缆，以缩放放大器a应接收的源电压量，以适当地放大该信号。将理解的是，在较长距离上的若干个放大的情况下，控制信号可能失去其矩形形状，因此，在一些变型中，还可以想到针对电机之间的每个距离段提供单独的线缆。
45.如上所述，通常可以想到用于在传送器上传送电池的各种驱动机构，包括其中辊
夹住电池以将辊的旋转力传输为传送器上的电池的平移运动的变型。在这种变型的细化中，可以提供附加系列的辊以在电池在飞行器102与104之间传送时从多侧夹住电池。因此，传送器装置l06可以包括附加的多个辊，该附加的多个辊随后被布置为形成具有多个辊的至少两侧传送器，其中，该至少两侧传送器从至少两侧夹住传送的电池。图5a示出了示例性变型，其中，要传送的电池(例如，更换电池114或更换电池118)从两侧传送器202的两侧夹住，该两侧传送器202在要传送的电池的两侧具有一系列辊204。图5b示出了另一个这种变型，其中，提供了两个单独的路径(如图1的路径112和116)，每个路径由两侧传送器202形成，该两侧传送器202在要传送的相应电池的两侧具有一系列辊204，其中，中间序列的辊204的一侧用于在向下方向上传送电池，并且中间序列的辊204的另一(相对)侧用于在向上方向上传送电池，如上所述。该附加的多个辊可以具有与上述多个辊相同的特性。因此，例如，在上述变型之一中，附加的多个辊同样可以使用齿轮装置来驱动。
46.在一些实现中，电池可以借助于辅助部件在传送器上传送，该辅助部件在下文中被表示为“传送器单元”。因此电池可以使用在多个辊上可移动的传送器单元在传送器上传送，其中，传送器单元可以包括接口装置，该接口配置被配置为将要传送的电池可释放地耦接到传送器单元。在这种情况下，用于沿传送器传送电池的另一驱动机构可以涉及使用附接到传送器单元的绳索，其中，可以使用绳索的长度来控制传送器单元在传送器上的位置。例如，该绳索的长度可以使用绞盘来控制，该绞盘可以设置在传送器装置106的上端处，例如在补给飞行器102中。因此，传送器装置106可以包括绞盘，其中，传送器单元(以及与其耦接的电池)可以借助于其有效长度(对应于绳索的展开长度)可以可由绞盘控制的绳索沿多个辊移动。图6示出了示例性实施例的透视图，在该示例性实施例中，要传送的电池(例如，更换电池114或更换电池118)可释放地耦接到传送器单元602，其中，该耦接借助于传送器单元602的接口装置604来实现。在所示示例中，传送器单元602包括两个子单元，该两个子单元中的每一个附接到其有效长度可以可由绞盘608控制的绳索606。
47.这种基于绞盘的驱动机构可以作为上述基于齿轮装置的驱动机构的补充或替代来设置。在图6的示例中，基于绞盘的机构被设置为唯一的驱动机构(即，没有基于齿轮装置的驱动)，因此，辊204对应于松散的(即，可自由旋转的)辊，该松散的辊可以在传送器单元602(以及与其连接的电池)在传送器上移动时旋转，从而允许传送器单元602在辊204上的滑行移动。将理解的是，在其他实施例中，基于绞盘的驱动机构可以由基于齿轮装置的驱动机构支持。这种变型在图7中示例性地示出，该变型基本上等同于图6的示例，唯一的区别在于辊204附加地由齿轮装置300推动。图7还示出了可以提供多个平行行的齿轮传动辊204(在所示示例中：两个平行行)以形成传送器。此外，图7突出示出了传送器装置106可以以管道的形式提供以在飞行期间保护所传送的电池免受空气动力的影响。管道的外壁在附图中由附图标记702指示。将理解的是，在其他变型中，齿轮装置300和辊204的组合可以不同。例如，可以由齿轮本身来提供辊而不是滚筒，然后这些齿轮的齿可以夹住传送器单元602和/或正被传送的电池。
48.如上所述，附接到传送器单元的绳索可以通过设置在补给飞行器102处的绞盘缠绕和展开。该绳索例如可以是钢、玻璃纤维或碳纤维绳索(或其复合物)。如上所述，传送器单元可以包括接口装置，该接口装置被配置为将要传送的电池可释放地耦接到传送器单元。传送器单元和电池之间的可释放耦接可对应于机械耦接，该机械耦接可以由控制单元
(例如，设置在补给飞行器辆102处)电可控地打开或闭合。因此该接口装置可以电可控地打开或闭合传送器单元与要传送的电池的机械耦接。为了将相应的电控制信号传递给接口装置，通常可以想到各种实现。虽然将理解的是，无线通信技术可以用于传送对应的控制信号，但在另一变型中，可以使用由沿绳索延伸的线缆和沿传送器安装的轨道中的至少一个制成的导体将电控制信号(从控制单元)传递给接口装置，以便在传送器单元沿传送器移动时提供到传送器单元的滑动接触。
49.图8示例性地示出了绞盘608，该绞盘608包括附接到传送器单元的绳索606，如上所述。作为用于将电控制信号传递给接口装置的一种可能的导体实现，图8附加地示出了沿绳索606延伸的线缆802。更具体地，如图所示，线缆802可以以弯曲方式在两条平行绳索606之间延伸，使得(有效)线缆长度可以比绳索的(有效)长度更长，以便为绳索灵活性提供缓冲。在一个变型中，线缆802例如可以是绳索606的两倍长。
50.作为用于将电控制信号传递给接口装置的另一种可能的导体实现，除了图6的示例之外，图9还示出了沿传送器安装的轨道902，其中，轨道902提供滑动接触904(在所示示例中，例如用于信号、vcc和gnd的三个滑动接触；也参见图13)以在传送器单元602沿传送器移动时保持电连接。在一些变型中，该导体可以由线缆和轨道冗余地制成，其中，可以提供在线缆和轨道之一发生故障的情况下将来自线缆和轨道之一的电控制信号的传递切换到线缆和轨道中的另一个的电控制信号的传递的故障转移机制。换言之，可以从控制单元向接口装置提供双信号，使得在导体实现之一出现故障的情况下，另一实现可以保持所需的电连接。例如，当主要信号由线缆传递时，信号和电力传递可以在线缆故障的情况下切换到轨道，以便从而经由轨道而不是经由线缆向接口装置传递信号和电力。
51.图10示出了接口装置604的示例性实现，该接口装置604可以用于将传送器单元602可释放地耦接到要传送的电池。如图所示，接口装置604可以包括从传送器单元602向要传送的电池延伸的臂1002，其中，可旋转操纵器1004可以用于建立与要传送的电池的机械耦接。图11示出了与对应电池(例如，更换电池114或更换电池118)的这种耦接，并且图12更详细地示出了如何可以建立机械耦接。如图所示，为了使操纵器1004和电池之间的机械耦接进入闭合状态，可旋转操纵器1004可以插入到设置在电池处的对应开口中，然后可以被旋转以与电池建立正形式锁定(或“形式配合”)。将理解的是，这种机械耦接仅是示例性的，并且通常可以想到耦接的各种其他实现。
52.如上所述，接口装置可以(例如，经由导体)电可控地打开或闭合传送器单元和要传送的电池之间的机械耦接。为了监测机械耦接的状态，可以设置被配置为检测机械耦接的闭合状态的检测器电路。将理解的是，这种检测器电路可以以各种方式实现。在一个变型中，该检测器电路可以设置为接口装置的一部分，并且其中，用于检测器电路的电力可以从补给飞行器102供应。图13示出了这种变型的示例性实施例。可以看出，接口装置604的可旋转操纵器1004可以设置有电检测电路，该电检测电路在操纵器1004和电池之间的机械耦接闭合时闭合，如上所述。在该电池中，可以仅提供简单的导体，该简单的导体在机械耦接处于闭合状态时闭合操纵器1004的电检测电路。在所示示例中，当电路闭合时(当建立机械耦接时)，操纵器1004中包括的led(ledl)可以开始向臂1002中包括的光电二极管led2发射光，并因此经由线路1302向补给飞行器102中的控制单元输出信号，从而向控制单元指示机械耦接器已经适当地进入闭合状态。例如，在该变型中，用于电检测电路的电力可以经由线
路1302从补给飞行器102供应。
53.在实现检测器电路的另一变型中，该检测器电路的一部分可以设置在接口装置中，并且检测器电路的另一部分可以设置在要传送的电池中，其中，当传送器单元和电池之间的机械耦接闭合时，检测器电路可以闭合。图14在要传送的电池的一侧示出了这种变型的示例性实施例。可以看出，该电池可以包括电路1402，该电路1402形成检测器电路的一部分，使得检测器电路可以在接口装置中的所述电路的所述部分与电池中的所述电路的所述部分之间建立电连接时向控制单元输出信号。在该变型中，用于检测器电路的电力可以由补给飞行器或电池供应。在由电池供电的情况下，(单独的)子电池可以设置在要传送的电池的外壳内，其中，该子电池例如可以从主电池充电。
54.在实现检测器电路的又另一变型中，该检测器电路可以设置为要运送的电池的一部分，其中，用于检测器电路的电力可以由电池供应。在该变型中，该检测器电路可以仅设置在电池的一侧，并且在接口装置的操纵器1004中，可以仅设置简单的导体，该简单的导体在机械耦接处于闭合状态时闭合电池的检测器电路。图15示出了这种变型的示例性实施例。可以看出，该电池可以设置有电检测电路，该电检测电路在操纵器1004和电池之间的机械耦接闭合时闭合，如上所述。在所示示例中，设置了电路bt1和bt2，其中，电路bt1可以当机械耦接进入闭合状态时在电检测电路通过操纵器1004的简单导体变得闭合时开始工作。作为响应，led1灯接通，并且接收光的光电二极管led2使电路bt2导通。信标或调制解调器mbl可以接收指示该电池安全地耦接到接口装置的对应信号。然后，该信标或调制解调器mbl可以向补给飞行器102中的控制单元无线地传送指示该机械耦接已经合适地建立的消息。在这种情况下，该检测器电路的电源可以是设置在要传送的电池的外壳中的子电池，其中，该子电池例如可以从主电池充电。
55.图16a和图16b示出了示例性方法，该示例性方法包括从电动飞行器104的视角来看的可以针对电动飞行器104的电池执行的一系列步骤，其中，使用针对电池更换具有单个路径的传送器装置106来执行电池更换。在步骤1中，当电动飞行器104仍然在地面上时，可以将新电池插入到电动飞行器104的电池舱中。在步骤2中，电池舱可以闭合，并且在步骤3中，电动飞行器104可以起飞并执行其专用空中操作。在步骤4中，当电动飞行器104的电池将被来自补给飞行器102的更换电池更换时(例如，由于电池变得没电)，电动飞行器104的电池舱可以在飞行期间被打开，以使传送器装置106(“管道”)能够与电动飞行器104对接。在步骤5中，传送器装置106可以对接到电动飞行器104，其中，来自补给飞行器102的电力线可以连接到电动飞行器104，以在电池更换期间为电动飞行器104提供外部电源。在步骤6中，可以卸下要更换的电池，并将其拉出电池舱以经由传送器装置106传送给补给飞行器102。在步骤7中，然后可以将新电池从补给飞行器102经由传送器装置106推到电动飞行器104，并且可以安装在其电池舱中。在步骤8中，新插入的电池可以作为新电源连接在电动飞行器104中。在步骤9中，当确定传送器单元与电池之间的机械耦接释放时，可以断开外部电源。在步骤10中，电动飞行器104可以从传送器装置106脱离，并且在步骤11中，电动飞行器104的电池舱可以相应地闭合。最后，在步骤12中，电动飞行器可以再次完全可操作，将新电池作为其新电源。
56.图17a和图17b示出了示例性方法，该示例性方法包括从电动飞行器104的视角来看的可以针对电动飞行器104的电池执行的一系列步骤，其中，使用针对电池更换具有多路
径的传送器装置106来执行电池更换。在步骤1中，当飞行器104仍然在地面上时，可以将新电池插入到电动飞行器102的电池舱中的架子中，其中，该架子在第一位置。在步骤2中，电池舱可以闭合，并且在步骤3中，电动飞行器104可以起飞并执行其专用空中操作。在步骤4中，当电动飞行器104的电池将被来自补给飞行器102的更换电池更换时(例如，由于电池变得没电)，电动飞行器104的电池舱可以在飞行期间被打开，以使传送器装置106(“双管道”)能够与电动飞行器104对接。在步骤5中，传送器装置可以对接到电动飞行器，其中，来自补给飞行器102的电力线可以连接到电动飞行器104，以在后续电池更换期间为电动飞行器104提供外部电源。在步骤6中，可以卸下要更换的电池，并将其拉出电池舱中的架子以经由传送器装置106传送给补给飞行器102。在步骤7中，该架子可以移动在电池舱内的第二位置中。在步骤8中，然后可以将新电池从补给飞行器102经由传送器装置106推到电动飞行器104，并且可以相应地安装在该架子上。此外，可以确定传送器单元和电池之间的机械耦接被释放。在步骤9中，该架子可以与电池一起移回第一位置，并且在步骤10中，新插入的电池可以作为新电源连接在电动飞行器104中。在步骤11中，可以断开外部电源。在步骤12中，电动飞行器104可以从传送器装置106脱离，并且在步骤13中，电动飞行器104的电池舱可以再次闭合。最后，在步骤14中，电动飞行器可以再次完全可操作，将新电池作为其新电源。
57.如上所述，补给飞行器102和电动飞行器104可以支持无线连接，该无线连接允许它们彼此通信，例如以在彼此之间协调用于电池更换的过程。图18示出了补给飞行器102和电动飞行器104之间的示例性通信的序列图，该序列图包括准备以及进行电池的实际更换。在该过程的步骤1中，电动飞行器104可以经由(无线)控制链路指示电池电量为低。在步骤2中，补给飞行器102可以检查机载库中的新(已充电的)电池的可用性。如果新电池可用并且确定没有其他电动飞行器(可能具有比电动飞行器104更高的充电优先级)，则补给飞行器102可以经由控制链路向电动飞行器104发送对接请求。在步骤4中，补给飞行器l02和电动飞行器l04可以交换转向命令以协调它们的飞行路径和速度，以允许在它们之间对接传送器装置106。在步骤5中，实际的电池更换可以遵循如上面关于图16a和图16b或图17a和图17b描述的方法之一来执行。最后，在步骤6中，在更换电池之后，在它们继续再次执行它们自己的专用空中操作之前，补给飞行器102和电动飞行器104可以交换转向命令以协调它们的飞离到安全距离。
58.如根据上面变得显而易见的，本公开提供了一种用于补给飞行器与电动飞行器之间的空中电池更换的传送器装置。本公开还提供了对应的系统、补给飞行器和电动飞行器。使用本文提出的技术，可以在飞行期间更换电动飞行器的没有电或低功率的电池，因此可以极大地扩展电动飞行器的可能飞行范围。通过获得的能量改进，电动飞行器可能不需要中断它们的操作以飞到地面维护中心进行重新充电(在常规系统中通常是这样做的)。例如，通过一整群补给飞行器，可以覆盖大的地理区域，从而例如通过使用连续保持在空中的一整群dbs，使得能够在广泛的地理区域上提供移动通信网络的连续网络覆盖。
59.相信根据前面的描述将完全理解本文呈现的技术的优点，并且将明显的是，在不脱离本发明的范围或不牺牲其所有有利效果的情况下，可以对其示例性方面的形式、结构和布置进行各种改变。因为本文呈现的技术可以以多种方式变化，将意识到：本发明应该仅由所附权利要求的范围来限定。

技术特征：
1.一种用于具有适合于向电动飞行器(104)供电的更换电池(114)的库(108)的补给飞行器(102)与由可更换电池(114)组供电的电动飞行器(104)之间的空中电池更换的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)被配置为在飞行期间在所述补给飞行器(102)与所述电动飞行器(104)之间传送电池(114、118)以将所述电动飞行器(104)的所述组中的可更换电池(118)更换为所述补给飞行器(102)的所述库(108)中的更换电池(114)。2.根据权利要求1所述的传送器装置(106)，其中，所述电动飞行器(104)是无人驾驶飞行器uav，可选地是携带无线电基站rbs的无人机。3.根据权利要求1或2所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)能够附接到所述补给飞行器(102)并且在飞行期间能够向所述电动飞行器(104)延伸以将所述电动飞行器(104)对接到所述补给飞行器(102)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)包括在飞行期间能够连接在所述补给飞行器(102)和所述电动飞行器(104)之间的电力线(120)，用于在执行电池更换时从所述补给飞行器(102)向所述电动飞行器(104)供电。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)包括多个辊(204)，所述多个辊(204)随后被布置为形成其上能够传送电池(114、118)的柔性传送器(202)。6.根据权利要求5所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器(202)的一侧用于将电池(114、118)从所述补给飞行器(102)传送给所述电动飞行器(104)，并且所述传送器(202)的相对侧用于将电池(114、118)从所述电动飞行器(104)传送给所述补给飞行器(102)。7.根据权利要求5或6所述的传送器装置(106)，其中，所述多个辊(204)中的至少一些使用齿轮装置(300)来驱动，可选地由沿所述传送器(202)布置的多个电机(m1、m2)来驱动。8.根据权利要求7所述的传送器装置(106)，其中，所述齿轮装置(300)中的至少一些齿轮(302)由力激发电机(m1、m2)来驱动，所述力激发电机(m1、m2)取决于施加在所述传送器(202)上的负载来激活。9.根据权利要求7或8所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)包括至少一个放大器电源电路(a)，用于放大传递给距离超过阈值距离的电机(m1、m2)的电控制信号。10.根据权利要求5至9中任一项所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)包括附加的多个辊(204)，所述附加的多个辊(204)随后被布置为形成具有所述多个辊(204)的至少两侧传送器(202)，其中，所述至少两侧传送器(202)从至少两侧夹住传送的电池(114、118)。11.根据权利要求5至10中任一项所述的传送器装置(106)，其中，电池(114、118)使用能够在所述多个辊(204)上移动的传送器单元(602)在所述传送器(202)上传送，其中，所述传送器单元(602)包括接口装置(604)，所述接口装置(604)被配置为将要传送的电池(114、118)可释放地耦接到所述传送器单元(602)。12.根据权利要求11所述的传送器装置(106)，其中，所述传送器装置(106)包括绞盘(608)，并且其中，所述传送器单元(602)借助于其有效长度能够由所述绞盘(608)控制的绳索(606)沿所述多个辊(204)移动。13.根据权利要求11或12所述的传送器装置(106)，其中，所述接口装置(604)能够电控
地打开或闭合所述传送器单元(602)和要传送的电池(114、118)的机械耦接。14.根据权利要求13所述的传送器装置(106)，其中，使用由以下各项中的至少一项构成的导体将电控制信号传递给所述接口装置(604)：线缆(802)，沿所述绳索(606)延伸，以及轨道(902)，沿所述传送器(202)安装以便在所述传送器单元(602)沿所述传送器(202)移动时提供到所述传送器单元(602)的滑动接触(904)。15.根据权利要求14所述的传送二器装置(106)，其中，所述导体由所述线缆(802)和所述轨道(902)冗余地构成，其中，提供了在所述线缆(802)和所述轨道(902)之一发生故障的情况下将从所述线缆(802)和所述轨道(902)之一的电控制信号的传递切换到从所述线缆(802)和所述轨道(902)中的另一个的电控制信号的传递的故障转移机制。16.根据权利要求13至15中任一项所述的传送器装置(106)，其中，设置了被配置为检测所述机械耦接的闭合状态的检测器电路(1502)。17.根据权利要求16所述的传送器装置(106)，其中，所述检测器电路被设置为所述接口装置(604)的一部分，并且其中，用于所述检测器电路的电力从所述补给飞行器(102)供应。18.根据权利要求16所述的传送器装置(106)，其中，所述检测器电路的一部分被设置在所述接口装置中，并且所述检测器电路的另一部分(1402)被设置在要传送的所述电池(114、118)中，其中，当所述传送器单元(602)和所述电池(114、118)之间的机械耦接被闭合时，所述检测器电路是闭合的。19.根据权利要求16所述的传送器装置(106)，其中，所述检测器电路(1502)被设置为要传送的所述电池(114、l18)的一部分，并且其中，用于所述检测器电路(1502)的电力从所述电池(114、118)供应。20.一种补给飞行器(102)，具有适合于对电动飞行器(104)供电的更换电池的库，其中，所述补给飞行器(102)被配置为使用根据权利要求1至19中任一项所述的传送器装置(106)来执行空中电池更换。21.一种由可更换电池组供电的电动飞行器(104)，其中，所述电动飞行器(104)被配置为使用根据权利要求1至19中任一项所述的传送器装置(106)来执行空中电池更换。22.一种用于空中电池更换的系统，包括：补给飞行器(102)，具有适合于向电动飞行器(104)供电的更换电池(114)的库；电动飞行器(104)，由可更换电池(118)组供电；以及根据权利要求1至19中任一项所述的传送器装置(106)，用于在飞行期间在补给飞行器(102)与电动飞行器(104)之间传送电池(114、118)以将所述电动飞行器(104)的所述组中的可更换电池(118)更换为补给飞行器(102)的库中的更换电池(114)。

技术总结
公开了一种用于具有适合于向电动飞行器(104)供电的更换电池(114)的库(108)的补给飞行器(102)与由可更换电池(114)组供电的电动飞行器(104)之间的空中电池更换的传送器装置(106)。传送器装置(106)被配置为在飞行期间在补给飞行器(102)与电动飞行器(104)之间传送电池(114、118)以将电动飞行器(104)的所述组中的可更换电池(118)更换为补给飞行器(102)的库(108)中的更换电池(118)。的库(108)中的更换电池(118)。的库(108)中的更换电池(118)。


技术研发人员：沃伊切赫
受保护的技术使用者：瑞典爱立信有限公司
技术研发日：2020.10.08
技术公布日：2023/6/3