(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電力量を消費するよう構成された少なくとも１つのデバイスに第１電力需要に基づいて第１電力量を供給するよう構成された電力供給部と、
インテリジェントデバイスであって、輸送手段の動作中にインテリジェントデバイスに対する第２電力需要を求めるよう構成されているインテリジェントデバイスと、
エネルギー管理システムであって、
第２電力需要に関して少なくとも１つのインテリジェントデバイスと通信して、輸送手段の動作中に、必要であれば一つ以上のインテリジェントデバイスの動作を再計画するか解消することを含む配電のスケジューリングを調整し、
少なくとも１つのデバイスの第１電力需要および少なくとも１つのインテリジェントデバイスの第２電力需要を説明する（account for）配電計画を生成又は変更し、
少なくとも１つのデバイスの第１電力需要にしたがって第１電力量を少なくとも１つのデバイスへ向け、
配電計画にしたがって第２電力量を少なくとも１つのインテリジェントデバイスへ向けるよう構成されたエネルギー管理システムと、
を含む輸送手段電力制御システム。
【請求項２】
配電計画が、輸送手段の動作中の１つ以上の期間の各々に対して電力の分配を割り当て、１つ以上の期間の各々が、
輸送手段の動作中の特定の時点に生じる時点期間と、
輸送手段の動作中の事象の発生に応じて生じる事象期間と
のうちの１つ以上を含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項３】
予想電力量を生成するよう構成された主電源と、
主電源の補充に得られる予備電力量を提供するよう構成された補助電源、ならびに、
制御された電力量の提供、および、現在の電力容量または予測電力容量の一方に関する照会への応答のうちの少なくとも一方のために構成されたインテリジェント電源のうちの少なくとも一方と、
を含む適応可能電源をさらに含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項４】
インテリジェント電源が、少なくとも１つの他の源の動作から取り入れられる余剰電力を受け、後に使用するためにその電力を保存するようさらに構成されている請求項３に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項５】
インテリジェント電源が、
熱電デバイス、
ディーゼル発電機、
光電池、
無線周波数（ＲＦ）エネルギーハーベスタ、
振動エネルギーハーベスタ、
タービン、
蓄電池、
電気二重層キャパシタ、
原子力電池、
燃料電池、および、
フライホイール
のうちの１つ以上を含む請求項３に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項６】
少なくとも１つのインテリジェントデバイスが電力消費を低減させること、
電力消費を増加させること、
エネルギー管理システムにより再始動されると少なくとも１つのインテリジェントデバイスが動作を再開可能なスタンバイ状態を取ること、および、
電源を切断することのうちの１つを、少なくとも１つのインテリジェントデバイスに行わせるエネルギー管理システムからのコマンドに応じるようさらに構成されている請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項７】
少なくとも１つのインテリジェントデバイスが、
アクションを行うよう構成されたデバイスと、
デバイスのためのセンサフィードバックループとを含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項８】
少なくとも１つのインテリジェントデバイス内に配置されたコントローラをさらに含み、前記コントローラが、輸送手段の旅程中の１つ以上の期間について少なくとも１つのインテリジェントデバイスに対する第２電力需要を求め、前記１つ以上の期間の各々に対する第２電力需要に関するエネルギー管理システムから少なくとも１つのインテリジェントデバイスへの通信に応答するよう構成されている請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項９】
エネルギー管理システムが、コントローラを認識し、少なくとも１つのインテリジェントデバイスとの通信を自動的に構築するよう構成されている請求項８に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項１０】
１つ以上のセンサからデータを受信し、
データをエネルギー管理システムへ伝えるよう構成された少なくとも１つのリモートデータ集線装置をさらに含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項１１】
エネルギー管理システムから向けられた第１電力量を受け、第１電力量を少なくとも１つのデバイスへ分配すること、および、
エネルギー管理システムから向けられた第２電力量を受け、第２電力量を少なくとも１つのインテリジェントデバイスへ分配することのうちの少なくとも１つのために構成された少なくとも１つのリモート配電ユニットをさらに含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項１２】
エネルギー管理システムが、決定論的モデルにしたがって配電計画を生成するよう構成されており、決定論的モデルが、
総電力需要が総電力容量を上回ったときに優先順位リストに基づいて１つ以上の負荷を取り除き、かつ、
１つ以上の負荷に対する電力の提供を再開するために供給可能な電力が存在するときに優先順位リストに基づいて１つ以上の負荷を再開するよう構成されたステートマシンを含む請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項１３】
輸送手段が航空機である請求項１に記載の輸送手段電力制御システム。
【請求項１４】
少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよび少なくとも１つのインテリジェント電源と通信して、必要であれば一つ以上のインテリジェントデバイスの動作を再計画するか解消することを含む配電のためのスケジューリングを調整し、
少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよび少なくとも１つの追加のデバイスにより消費される電力に対する合計需要を求め、
追加の電力の提供に接続可能な少なくとも１つの主電力供給部および少なくとも１つのインテリジェント電源から得られる電力の合計供給を求め、
合計電力需要および合計電力供給に基づいて動作に対する電力計画を生成又は変更し、
電力を少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよび少なくとも１つの追加のデバイスへ向けることを含む、輸送手段において電力を制御するための方法。
【請求項１５】
動作の過程にわたって電力供給を取り入れ、保存し、かつ、保存した電力供給をオンデマンドで提供するよう少なくとも１つのインテリジェント電源を構成する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
電力計画にしたがって電力消費を調節するためにコマンドを少なくとも１つのインテリジェントデバイスへ向けることをさらに含む請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、数多くのデバイス間で配電を管理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機等の複雑なシステムは、電力を消費する多くのデバイスを搭載している。システムが、最大電力量を供給することのできる電源によりサポートされ、システム動作中のある時点において、デバイスが、供給可能な最大電力量を超える電力を要する可能性がある場合、課題が生じる。いくつかのデバイスは、ある特定の時点に電力を要することがあるに過ぎない。困ったことに、断続的または定期的に電力を要することがあるに過ぎない多くのデバイスは、他のデバイスもまた電力を要するのと同時に電力を消費しようとし、結果として、供給可能量を超える総電力需要となることがある。
【０００３】
従来、電力需要が供給可能量を超えると、電力を求めているいくつかのデバイスには電力が提供されず、そのときに電力が提供されているいくつかのデバイスの運転は停止されることがある。重要と考えられるデバイスがシャットダウンされることがないか、または、最後にシャットダウンされるもののうちに含まれるように、デバイスに優先順位を付してもよい。例えば、航空機システムの中では、環境制御システムには、給仕室用器具や機内娯楽システムより高い優先順位を与えてもよい。その結果、電力需要が供給可能電力量を超えると、環境制御システムがシャットダウンされる前に、給仕室用器具および機内娯楽システムをシャットダウンすることができる。
【０００４】
従来の配電システムは、現在の需要に対応可能なこともある。したがって、先に述べた例において、給仕室用器具または機内娯楽システムのいずれも突然にシャットダウンされることがないように、これらのいずれかに順に電力を提供することも可能かもしれないが、従来のシステムは、現在の需要しか処理できない。配電システムを制御するさらに最適な方法が必要である。
【発明の概要】
【０００５】
ここに開示されている実施形態は、動作中に輸送手段システムに配電を割り当てるために、生成した配電計画にしたがって1つ以上のインテリジェントデバイスおよび電源と通信するシステムを含む。輸送手段電力制御システムは、輸送手段の動作中に電力需要を伝え、かつ、電力消費を低減または増加させる命令に応答するよう構成されている１つ以上のインテリジェントデバイスを含む。輸送手段電力制御システムはまた、消費されているより多くの電力が供給可能となったときに輸送手段の動作の一部の間電力を取り入れ、かつ、取り入れた電力を後の時点で供給可能とするよう構成された１つ以上のインテリジェント電源を含む。インテリジェントデバイスおよびインテリジェント電源ならびにその他のデバイスおよび電源と通信することにより、輸送手段電力制御システムは、輸送手段の動作のための配電計画を生成することができる。輸送手段電力制御システムは、配電を管理する配電計画にしたがって、インテリジェントデバイスおよびインテリジェント電源にそれぞれ電力消費を低減または電力出力を増加させることができる。
【０００６】
ある特定の例示的実施形態において、輸送手段電力制御システムは、第１電力需要に基づいて電力を消費するよう構成された少なくとも１つのデバイスに第１電力量を供給するよう構成された電力供給部を含む。輸送手段電力制御システムは、輸送手段の動作中にインテリジェントデバイスに対する第２電力需要を求めるよう構成されたインテリジェントデバイスをも含む。輸送手段電力制御システムは、エネルギー管理システムをも含む。エネルギー管理システムは、少なくとも１つのインテリジェントデバイスの第２電力需要に関して少なくとも１つのインテリジェントデバイスと通信して、輸送手段の動作中に配電のスケジューリングを調整することにより、少なくとも１つのデバイスの第１電力需要および少なくとも１つのインテリジェントデバイスの第２電力需要を説明する（account for）配電計画を生成するよう構成されている。エネルギー管理システムは、少なくとも１つのデバイスの第１電力需要にしたがって第１電力量を少なくとも１つのデバイスへ向け、かつ、配電計画にしたがって第２電力量を少なくとも１つのインテリジェントデバイスへ向ける。
【０００７】
別の特定の例示的実施形態において、システムは、飛行中に電力需要を求めるよう構成されている１つ以上のデバイスおよび１つ以上のインテリジェントデバイスを含む航空機配電システムである。エネルギー管理システムは、予想電力量を生成するよう構成された主電源と後の使用のために保存される電力を受け取るためにエネルギー管理システムにより起動されるよう構成された補助電源とを含む１つ以上の電源から電力を受け取る。エネルギー管理システムは、電力需要に関して１つ以上のインテリジェントデバイスと通信して、飛行中に配電のスケジューリングを調整し、１つ以上のデバイスおよび１つ以上のインテリジェントデバイスの総電力需要を説明する配電計画を生成する。配電計画は、１つ以上のインテリジェントデバイスの動作を計画し直すかまたは解消し、かつ、電力を１つ以上のデバイスおよび１つ以上のインテリジェントデバイスへ向けるために変更される。
【０００８】
さらに別の特定の例示的実施形態において、方法を提供する。該方法は、少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよび少なくとも１つのインテリジェント電源と通信して、配電のスケジューリングを調整する。該方法は、インテリジェントデバイスによりおよびその他のデバイスにより消費される電力の合計需要を求める。該方法はまた、主電源と電力を取り入れかつ保存する少なくとも１つのインテリジェント補助電源とからの合計電力供給を求める。該方法は、合計電力需要および合計電力供給に基づいて電力計画を生成し、次いで、その電力計画にしたがって電力をインテリジェントデバイスとその他のデバイスとの両方へ向ける。
【０００９】
取り上げてきた特徴、機能および利点は、さまざまな実施形態において独立して達成可能であり、または、以下の説明および図面を参照してさらなる詳細が理解可能であるさらに他の実施形態において組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、電力管理システムの特定の例示的実施形態のブロック図である。
【図２】図２は、飛行過程中の総電力需要の変化に対する反応を示した、主発電機およびその他の電源を備えた航空機電力システムの反応を描写するグラフである。
【図３】図３は、インテリジェントエネルギー管理アーキテクチャを使用した電力管理システムの特定の例示的実施形態のブロック図である。
【図４】図４は、インテリジェントエネルギー管理アーキテクチャを使用した電力管理システムの特定の例示的実施形態のブロック図である。
【図５】図５は、インテリジェントデバイスを用いて配電を相互作用的に管理する方法の特定の例示的実施形態のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
特定の例示的実施形態において、電力制御システムは、電力需要を報告し、かつ、インテリジェントデバイスの電力消費を制御するインテリジェントデバイスに携わる。電力制御システムは、電力需要を説明するために電力を保存および供給するよう構成されたインテリジェント電源を含む。電力制御システムは、インテリジェントデバイスにより報告された電力需要、その他のデバイスに対する電力需要ならびにインテリジェント源およびその他の源から供給可能な電力を説明する情報を有する。この情報を用いて、輸送手段の動作中にデバイスによりどれほどの電力が消費されうるかを説明するために配電計画を作成することができる。インテリジェントデバイスおよびインテリジェント電源は、輸送手段の動作中にデバイスに対して電力を供給可能なように、それぞれ、電力消費を制御および電力供給を制御するよう仕向けることができる。
【００１２】
図１は、全体を１００で示す輸送手段電力管理システムの特定の例示的実施形態のブロック図である。輸送手段電力管理システム１００は、エネルギー管理システム１１０を含む。エネルギー管理システム１１０は、少なくとも１つの電源１２０および少なくとも１つのインテリジェント電源１２２から受け取った電力の分配を管理する。エネルギー管理システム１１０は、１つ以上の別個のデバイスを含んでいてもよく、または、エネルギー管理システム１１０は、図３および図４を参照しながら後でさらに説明するように、電力制御ユニットまたは配電ユニットと一体化されていてもよい。エネルギー管理システム１１０は、受け取った電力を、少なくとも１つのデバイス１３０および少なくとも１つのインテリジェントデバイス１３２に分配することができる。インテリジェントデバイス１３２は、コントローラ１３８を含んでいてもよく、このコントローラ１３８は、後にさらに説明するようにインテリジェントエネルギー管理アーキテクチャの動作を促進するためにエネルギー管理システム１１０と通信するデバイスのためのセンサフィードバックループを構成していてもよい。エネルギー管理システム１１０は、さまざまな動作時点においてデバイス１３０および１３２のうちのいずれが電力を受けるか、ならびに、電源１２０および１２２により提供される電力の供給可能性を説明する配電計画を生成するよう構成されていてもよい。
【００１３】
図１の特定の例示的実施形態において、電源１２０は、輸送手段の動作中常に一定であってもよいか、エネルギー管理システム１１０が電源１２０をアイドルまたは切断状態としていなければ動作の複数段階の各々にわたって一定であってもよいか、または、エネルギー管理システム１１０の制御下で変化させてもよい電力を供給すると考えられている。インテリジェント電源１２２は、コントローラ１２８を含んでいてもよく、このコントローラ１２８は、後にさらに説明するようにインテリジェントエネルギー管理アーキテクチャの動作を促進するためにエネルギー管理システム１１０と通信するインテリジェント電源１２２用センサフィードバックループを構成していてもよい。インテリジェント電源１２２は、可変電力量を選択的に供給可能な適応電源であってもよい。インテリジェント電源１２２はまた、電力を保存し、次に、エネルギー管理システム１１０からの命令に応じて電源１２０を補うために再生電力を供給するよう構成されていてもよい。電源１２０は、あらゆる種類の電源を含むことができる。例えば、航空機、船舶または陸上輸送手段といった輸送手段において、電源１２０は、エンジンの回転運動から電力を生成するパワートレイン駆動発電機を含んでいてもよい。あるいは、電源１２０は、ある量の電力を提供するよう構成された蓄電池、化学もしくは核燃料電池またはその他のあらゆる種類の電源を含んでいてもよい。インテリジェント電源１２２は、電源のような、蓄電池、原子力電池、燃料電池、フライホイール、電気二重層スーパーキャパシタ（スーパーキャップ）またはウルトラキャパシタ（ウルトラキャップ）、廃熱を取り込む熱電デバイス、ディーゼル発電機、光電池、ＲＦ信号から電力を取り入れるよう構成された無線周波数（ＲＦ）エネルギーハーベスタ、振動エネルギーハーベスタまたはタービンのようなあらゆる種類の制御可能な電源を含んでいてもよい。
【００１４】
ある特定の例示的実施形態において、インテリジェント電源１２２は、電力を取り入れ、エネルギー管理システム１１０により指示されたとおり再生電力を供給するよう構成されていてもよい。コントローラ１２８は、他の電源またはその他の源のうちの１つ以上により作られた電力の余剰分を取り入れ、保存された電力を用いて他の電源により作られた電力を補うことができる後の時点まで余剰電力を保存するコマンドに応答してもよい。
【００１５】
インテリジェント電源１２２は、電源１２０から得られる電力を補うための電力を提供するのに用いてもよい。例えば、エネルギー管理システム１１０により策定された配電計画にしたがって、エネルギー管理システム１１０が、電源１２０の供給可能電力より多くの電力が必要であると判断すると、エネルギー管理システム１１０は、インテリジェント電源１２２に、端末装置に対して分配するための追加の電力を提供させてもよい。電力を取り入れるよう構成された１つ以上のインテリジェント電源１２２を含むある実施形態において、輸送手段の動作中の後の時点において追加の電力を提供できるためには、エネルギー管理システム１１０は、動作中のどの時点で、電源１２０が、消費されると予想されるより多くの電力を供給し、インテリジェント電源１２２に後の使用のために保存されるその時点の電力を取り入れさせるのかを判断してもよい。その後、取り入れられ、保存された電力は、輸送手段の動作中の後の時点で引き出されて、追加の電力を提供することができる。
【００１６】
配電計画の策定の際、エネルギー管理システム１１０は、デバイス１３０および１３２ならびにセンサ１４０および１４２の電力需要を考慮してもよい。デバイス１３０またはセンサ１４０は、動作の際は固定量または実質的に一定量の電力を消費してもよく、かつ、デバイス１３０およびセンサ１４０は、エネルギー管理システム１１０がデバイス１３０またはセンサ１４０をアイドルまたは切断状態としていなければ、システム１００が動作している際は常に動作していてもよい。例えば、航空機の場合、デバイス１３０は、航空機の動作中はいつでも運転されている機室空気再循環ファンを含んでいてもよい。同様に、センサ１４０は、航空機の動作中はいつでも機内温度を監視しているサーモスタットを含んでいてもよい。デバイス１３０およびセンサ１４０の電力消費は、システム１００の動作中はいつでも実質的に同じであってよいので、デバイス１３０とセンサ１４０の両方の電力消費は、固定かつ既知とすることができる。
【００１７】
あるいは、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２の電力需要は、選択的にかつ選択可能な電力レベルで動作していてもよい。例えば、インテリジェントデバイス１３２は、優先順位の高い他の電力需要にしたがって選択的に作動させたり停止させたりすることができる、機内温度を制御する環境制御システム、または、オーブン、飲料調製機またはそのほかの給仕室用器具のような乗客快適化デバイスを含んでいてもよい。インテリジェントデバイス１３２は、より低い電力レベルで動作するよう構成されていてもよい。例えば、環境制御システムは、空調システムに対する電力低減の要求に応じることにより、機内温度を許容可能範囲内で上昇させることができるよう構成されていてもよい。さらなる例として、給仕室用器具は、より低い熱設定で動作するよう構成されていてもよい。同様に、インテリジェントセンサ１４２は、飛行の特定段階中には動作している必要がないセンサを含んでいてもよい。したがって、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２は、電力消費を低減するか、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２が再起動可能なスタンバイ状態を取るか、完全に電源が切られるよう構成されていてもよい。これに加えて、インテリジェントデバイス１３２は、その電力消費を増加させる要求に応じるよう構成されていてもよい。インテリジェントデバイス１３２は、例えば、電力消費が増加することにより、インテリジェントデバイス１３２の性能に所望の変化が生じる場合に、電力消費を増加させるよう要求されてもよい。あるいは、インテリジェントデバイス１３２は、システム内で供給可能な余剰電力を消散させるために電力消費を増加させるよう要求されてもよい。
【００１８】
電力消費命令に応じることに加えて、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２は、コントローラまたはエネルギー管理システム１１０などの管理システムと通信するか、または、別のインテリジェントサブシステムと通信するよう応答するよう構成されていてもよい。インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２は、例えば、電力消費に関する情報に対する要求に応じるよう構成されていてもよい。その他の非連続動作デバイスの例を挙げると、機内娯楽システムは、スクリーン配備中、ディスプレイ動作中およびその他の段階中にどれほどの電力を消費する可能性があるかを判断するために照会してもよく、その結果、エネルギー管理システム１１０は、そのような電力需要を考慮して、配電計画を作成するために配電のスケジューリングを調整することができる。
【００１９】
インテリジェント電源１２２、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２を含むインテリジェントサブシステムの各々は、エネルギー管理システム１１０からの照会およびコマンドに応答する１つ以上のコントローラを含んでいてもよい。コントローラは、エネルギー管理システム１１０または別のコントローラと通信するよう構成されているマイクロコントローラもしくはその他のデバイス、または、インテリジェント電源、デバイスもしくはセンサの動作を調整する管理デバイスを含んでいてもよい。例えば、インテリジェント電源１２２は、電源を供給するコマンドを受信し、応答するよう構成されたコントローラ１２８を含んでいてもよい。さらに、コントローラ１２８は、インテリジェント電源１２２がその最大容量より少ない制御された電力量を供給できるように構成されていてもよい。コントローラ１２８はまた、インテリジェント電源１２２がその現在の電力供給能力または後の動作時点におけるその予測電力供給能力に対する要求に応答できるように構成されていてもよい。インテリジェント電源１２２のコントローラ１２８はまた、電源１２０により提供された電力を補うための再生電力を提供するために、さらに下に説明するように、電力を取り入れて保存するコマンドを受信するよう構成されていてもよい。
【００２０】
同様に、インテリジェントデバイス１３２は、輸送手段の動作期間中の電力需要に関するエネルギー管理システム１１０からの照会に応じ、電力消費を低減するか、スリープモードとなるか、電源切断するコマンドのような電力使用コマンドに応じるためのコントローラ１３８を含む。インテリジェントセンサ１４２もまた、輸送手段の動作期間中の電力需要に関するエネルギー管理システム１１０からの照会に応じ、電力使用コマンドに応じるためのセンサフィードバックループのようなコントローラ１４８を含む。
【００２１】
コントローラ１２８、１３８および１４８の潜在的な恩恵は、関連するインテリジェント電源１２２、インテリジェントデバイス１３２およびインテリジェントセンサ１４２が「プラグアンドプレイ」デバイスとして配備可能なようにそれぞれ自動的に構成可能であるということである。言い換えると、一例として、インテリジェントデバイス１３２が航空機に搭載されるとき、インテリジェントデバイス１３２は、エネルギー管理システム１１０または別のコントローラもしくは管理システムと通信するよう構成されていてもよい。この通信の一部として、エネルギー管理システム１１０は、エネルギー管理システム１１０の手作業でのプログラミングやコンフィギュレーションなしにインテリジェントデバイス１３２の機能および名目予想電力需要を求めることができてもよい。その結果、インテリジェントデバイス１３２は、配電の調整およびスケジューリングに自動的に参加可能である。
【００２２】
図２は、飛行過程中の総電力需要の変化に対する反応を示した、主発電機およびその他の電源を備えた航空機電力システムの反応を描写するグラフ２００である。グラフ２００は、時間２２０の経過に伴い描かれた電力需要２１０を示している。グラフ２００上には総電力需要曲線２３０が描かれ、このグラフ２００はまた、主発電機出力限度２５０および最大供給可能電力出力限度２６０を含む。主発電機出力限度２５０と最大供給可能電力出力限度２６０との間の電力差は、その他の電源２７０の最大電力出力により提供される電力である。上に説明したようなその他の電源は、主発電機の電力出力を補うために入手可能な燃料電池および蓄電池、ならびに、充電式電池やスーパーキャップといった１つ以上のインテリジェント電源を含んでいてもよい。
【００２３】
総電力需要曲線２３０は、主発電機出力限度２５０を超える電力需要を表す複数のピーク２３２、２３４および２３６を含む。これらの電力需要のピークの間、その他の電源から電力を取り出して、必要な追加電力を提供することができる。その他の電源の電力出力は、総電力需要曲線２３０と主発電機出力限度２５０との間の破線２４２により表されている。主発電機およびその他の電源の最大合計出力は、最大供給可能電力出力２６０により表されているので、総電力需要曲線２３０は、最大供給可能電力出力限度２６０を超過することはできない。しかしながら、総電力需要曲線２３０は、ピーク２３６が最大供給可能電力出力限度２６０に到達していることに反映されているように、最大供給可能電力出力限度２６０まで到達してもよい。上に説明したように、インテリジェントデバイスまたはインテリジェントセンサの電力消費は、総電力需要がシステムの最大供給可能電力出力内に収まるように低減されてもよい。
【００２４】
総電力需要曲線２３０は、さまざまな時点において、総電力需要が主発電機出力限度２５０の電力需要を下回っていてもよいことを示している。谷２３８および２４０により表されるこれらの時点において、主発電機は、余剰電力を提供している。これらの時点において、インテリジェント電源を含むその他の電源は、総電力需要が主発電機出力限度２５０を超過する他の時点に使用するために余剰電力を取り入れてもよい。取り入れ可能な余剰電力は、点線２４４により表されている。
【００２５】
本開示の例示的実施形態にしたがって、エネルギー管理システムは、１つ以上のインテリジェントデバイスまたはセンサにより電力消費を選択的に低減するために、または、１つ以上のインテリジェント電源の使用により電力供給を選択的に増加させるために、総電力需要の変化に反応することができる。これに加えて、いくつかのインテリジェントデバイスおよびインテリジェントセンサは、配電スケジューリングの調整を可能とするためにそれらの電力需要を予測することができてもよい。
【００２６】
図３は、電力需要が航空機の動作の間中満たされるように総電力消費および総電力容量の制御を可能とする複数のインテリジェントまたは「スマート」デバイスを含む航空機システムにおいてインテリジェントエネルギー管理アーキテクチャを使用した、全体を３００で示す電力管理システムの特定の例示的実施形態のブロック図である。図１を参照して説明したように、電力管理システム３００は、通常の電源、デバイスおよびセンサ、ならびに、電力消費および容量を制御するためのインテリジェント電源、インテリジェントデバイスおよびインテリジェントセンサを含む。
【００２７】
電力管理システム３００は、配電パネル３６０を含み、この配電パネル３６０に電力を消費するデバイス３３０およびセンサ３４０が接続されていてもよく、かつ、配電パネル３６０に電源３２２〜３２８が接続されてデバイス３３０およびセンサ３４０に電力を提供していてもよい。デバイス３３０、センサ３４０および電源３２２〜３２８は、配電パネル３６０に直接または（下でさらに説明する）リモートユニットを介して間接的に接続されていてもよい。本開示の実施形態によると、バス電力制御ユニット３７０は、飛行に極めて重要な動作を維持するために電力バスを自動的に再構築するよう構成されていてもよい。バス電力制御ユニット３７０は、迅速なバス切り替えを行うために配電パネル３６０とともに動作していてもよい。例えば、飛行に極めて重要なシステムへの電力供給に用いられる１つの電源からの電力が失われた場合、または、その電力の供給に用いられるバスが失われた場合、バス電力制御ユニット３７０は、迅速にバス切り替えを行って、飛行に極めて重要なシステムに電力を向け直すまたは送り直す。一実施形態において、バス電力制御ユニット３７０はまた、現在の電力需要および現在の電力供給を監視し、需要が供給を上回ると、飛行に重要でないデバイスを自動的にシャットダウンする決定論的ステートマシンを使用するか、飛行に極めて重要な動作に対して十分な電力が確実に存在するように負荷をかけるよう構成されていてもよい。
【００２８】
電力管理システム３００の例示的実施形態はまた、インテリジェントデバイス、センサおよび電源とともに動作することにより、総電力容量および総電力消費の制御を助け、かつ、容量が消費需要に少なくとも見合うように配電計画を生成するよう構成されていてもよいエネルギー管理システム３１０をも含む。エネルギー管理システム３１０は、配電パネル３６０とともに機能して、電力をインテリジェントデバイスおよびセンサへ選択的に向け、かつ、インテリジェント電源から電力を取り出してもよい。
【００２９】
電力管理システム３００は、主電源としての役割を果たすことのできる主発電機３２２から電力を受けてもよい。航空機では、主電源は、航空機エンジンの回転から生じる機械的エネルギーから発電する、１つ以上のエンジンに接続された主発電機を含んでいてもよい。電力管理システム３００は、追加の「非インテリジェント」電源３２４からも電力を受けている。電源３２４は、緊急電力需要のために得られる蓄電池を含んでいてもよい。エネルギー管理システム３１０は、主発電機３２２および電源３２４から電力を取り出すよう構成されていてもよい。ただし、主発電機３２２へのフィードバック経路がないことにより示されているように、エネルギー管理システム３１０は、主発電機３２２が動作している際は制御しなくともよいが、主発電機３２２を補うための電力を提供するために、電源３２４が動作している際は制御するよう構成されていてもよい。あるいは、図３には示されていないが、エネルギー管理システム３１０は、主発電機３２２およびシステム３００に含まれているその他の電源の動作を制御するよう構成されていてもよい。エネルギー管理システム３１０は、電源３２４を直接または別のライン交換可能ユニット（ＬＲＵ）を介して制御してもよい。
【００３０】
なお、主発電機３２２自体がインテリジェント電源であってもよい。主発電機３２２は、主発電機３２２が現在のまたは予測される電力容量および能力に関する照会に応答するか、または、その電力出力を調節するコマンドに応答することができるようにする（図３に示されていない）コントローラを含むよう構成されていてもよい。
【００３１】
例示のために図３に示されている電力管理システム３００の実施形態は、２つのインテリジェントまたは「スマート」電源３２６および３２８を含む。スマート電源３２６および３２８は、主発電機３２２および電源３２４と同様に、エネルギー管理システム３１０と接続されることにより、電力消費需要を満たすために、エネルギー管理システム３１０が、適宜、スマート電源３２６および３２８から電力を取り出せるようになっていてもよい。スマート電源３２６および３２８は、各々、図１のインテリジェント電源１２２に示されているようなコントローラ１２８を含む。先に説明したように、コントローラ１２８は、スマート電源３２６および３２８の各々が、電力容量、現在のまたは計画された電力供給能力についての要求に応答するか、その供給可能電力の制御された量を供給できるようにしてもよい。さらに、一実施形態において、インテリジェント電源３２６および３２８はまた、エネルギー管理システム３１０から入力を受けるよう接続されていることにより、電力を取り入れ保存して後続の電力消費需要を満たすためにエネルギー管理システム３１０がインテリジェント電源３２６および３２８を向け直すことができるようにしてもよい。図３は、２つのスマート電源３２６および３２８を示しており、電力消費需要を満たすために選択的かつ独立して動作する複数のインテリジェント電源が含まれていてもよいことを表している。
【００３２】
エネルギー管理システム３１０はまた、複数のデバイス３３０に対する電力供給を制御していてもよい。該デバイスは、航空機が動作している際に電力を取り出すデバイス３３２のような「非インテリジェント」デバイスを含む。エネルギー管理システム３１０は、デバイス３３２を照会するか、または、デバイス３３２が電力を受けるか否かを制御するよう構成されていても、いなくてもよい。一実施形態において、エネルギー管理システム３１０は、システム３００内のすべてのシステムおよびデバイスを制御するよう構成されていてもよい。あるいは、いくつかの飛行に極めて重要なデバイスの動作は、例えば、いくつかの指定されたデバイスが動作中に部分的または完全にシャットダウンされることがないよう保証するために、エネルギー管理システム３１０の制御下になくともよい。同時に、その他のデバイスおよびインテリジェントデバイスは、エネルギー管理システム３１０がこれらのデバイスを管理して総電力消費を制御することができるように、エネルギー管理システム３１０の制御下にあってもよい。システム３００におけるデバイス３３０は、電力消費について照会可能であり、かつ、総電力消費を制御するためにエネルギー管理システム３１０により電力消費を制御させることができるスマートデバイス３３４および３３６といった複数のインテリジェントまたは「スマート」デバイスを含んでいてもよい。電力管理システム３００は、エネルギー管理システム３１０の制御下で１つ以上のリモート配電ユニット（ＲＰＤＵ）３３８を含んでいてもよい。したがって、エネルギー管理システム３１０は、いずれのデバイス３３０が電力を受けるかを制御することができる。
【００３３】
エネルギー管理システム３１０はまた、複数のセンサ３４０に対する電力供給を制御していてもよい。該センサは、センサ３４２のような「非インテリジェント」センサを含む。非インテリジェントセンサ３４２は、航空機が動作している際には電力を取り出すよう構成されていてもよく、かつ、エネルギー管理システム３１０からの照会に応答するようには構成されていなくともよく、または、エネルギー管理システム３１０の制御下になくともよい。他方で、センサ３４０は、電力消費について照会可能であり、かつ、総電力消費を制御するためにエネルギー管理システム３１０により電力消費を制御させることができるスマートセンサ３４４といった複数のインテリジェントまたは「スマート」センサを含んでいてもよい。電力管理システム３００は、エネルギー管理システム３１０の制御下で１つ以上のリモートデータ集線装置（ＲＤＣ）３４６を含んでいてもよい。ＲＰＤＵ３３８と同様、ＲＤＣ３４６は、データバス３４８上のセンサ３４０からの信号の多重化を可能とするので、センサ３４０と「ブラックボックス」３５０とセンサ出力を読み取るその他のシステムとの間の配線の複雑性を低減することができる。
【００３４】
図４は、電力需要が航空機の動作の間中満たされるように総電力消費の制御を可能とし、かつ、電力容量を総計する複数のインテリジェントまたは「スマート」デバイスを含む航空機システムにおいてインテリジェントエネルギー管理アーキテクチャを使用した、全体を４００で示す電力管理システムの別の特定の例示的実施形態のブロック図である。電力管理システム４００の構成要素および動作は、１つの例外を除いて図３の電力管理システム３００と同じであってもよい。図３の電力管理システム３００は、別々のバス電力制御ユニット３７０および別々のエネルギー管理システム３１０を含む。対照的に、電力管理システム４００は、一体型エネルギー管理システム４１０を含む。一体型エネルギー管理システム４１０は、図３のエネルギー管理システム３１０とバス電力制御ユニット３７０との両方の機能を搭載し、すべての輸送手段デバイスおよびシステムに対する電力の供給および提供を制御する。
【００３５】
図５は、図１〜図３を参照して前に説明したインテリジェントデバイスを用いて配電を相互作用的に管理する方法の特定の例示的実施形態のフロー図５００である。５０２において、前に説明したように、少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよび少なくとも１つのインテリジェント電源との通信を構築して、配電のスケジューリングを調整してもよい。５０４において、動作過程にわたる期間について、少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよびその他のデバイスにより消費される電力に対する合計または総需要を求めてもよい。
【００３６】
例えば、航空機制御デバイスといったデバイスに対する電力需要、気候制御システムに対する電力需要および給仕室用器具といったインテリジェントデバイスに対する電力需要を求めてもよい。航空機制御デバイスに対する電力需要は、離陸期間およびその後の航空機が巡航高度へと上昇している期間中は高い可能性があり、かつ、気候制御システムに対する電力需要は、飛行期間の各々の間実質的に一定である可能性がある。他方で、インテリジェント給仕室用器具の電力需要は、離陸期間および上昇期間中に供給可能な電力量を上回っている可能性がある。したがって、給仕室用器具に対する電力は、離陸期間および上昇期間中は低減または削減し、後に、後続の期間中に給仕室用器具に提供することができる。同様に、電車、バス、船およびその他の動力輸送手段といったその他の輸送手段において、娯楽システムやその他の安全または移動に関連していないシステムへの電力は、エンジン、輸送手段制御デバイスまたは輸送手段の動作にとってより不可欠なデバイスおよびサブシステムに電力が必要であるかもしれない期間中は、低減または削減することができる。
【００３７】
５０６において、動作の期間にわたって、少なくとも１つの主電源および少なくとも１つのインテリジェント電源から得られる電力の合計または総供給量または容量を求めてもよい。特定の一実施形態において前に説明したインテリジェント電力供給部は、電力を取り入れ補充電力を供給して適宜電力消費需要を満たすために得られるよう構成してもよい。５０８において、動作期間にわたって合計電力需要および合計電力供給に基づいて動作に対する電力計画を生成する。前に説明したように、配電計画は、時系列的時点、または、動作の開始または例えば離陸時などの動作中の別の顕著な点からの相対的時点の期間をもとに生成することができる。配電計画はまた、離陸、巡航高度への到達、下降開始などといったさまざまな運航事象と対応付けることができる時点期間を用いてもよい。５１０において、動作の過程にわたって少なくとも１つのインテリジェントデバイスおよびその他のデバイスに電力を分配する。
【００３８】
ここで説明した実施形態の例示は、さまざまな実施形態の構造を大まかに理解できるようにすることを意図している。例示は、ここで説明している構造または方法を利用した装置およびシステムの要素および特徴をすべて完全に説明したものとなるよう意図されてはいない。開示を検討すると、その他の数多くの実施形態が当業者にとって明白であるかもしれない。その他の実施形態を利用し、かつ、開示から導いてもよく、その結果、開示の範囲から逸脱することなしに構造的および論理的置換や変化を行ってもよい。例えば、方法工程は、図示されているものとは異なる順序で行ってもよく、または、１つ以上の方法工程を省略してもよい。よって、開示および図は、制限的ではなく例示的であると考えねばならない。
【００３９】
そのうえ、ここでは特定の実施形態を例示および説明したが、同じまたは類似の結果を達成するよう設計されたいかなる後続の配置構成も、示されている特定の実施形態と置き換えてもよいことは理解されるべきである。本開示は、さまざまな実施形態のあらゆるすべての後続の適合または変形を包含するよう意図されている。上記実施形態の組み合わせおよびここで特に説明されていないその他の実施形態は、説明を検討すると当業者に明白となるだろう。
【００４０】
前に述べた詳細な説明において、開示を簡素化する目的で、さまざまな特徴をひとまとめにするか、または、単一の実施形態で説明してもよい。本開示は、請求されている実施形態が各請求項にはっきりと記載されているより多くの特徴を要件とするという意図を反映しているとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の請求項が反映しているように、請求された主題は、開示された実施形態のいずれかの特徴のすべてより少ない特徴に向けられている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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