(57)【要約】【課題】ハイブリッド電気航空機推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための方法を提供する。【解決手段】ハイブリッド電気推進システム（５０）は、ターボ機械（１０２）と、ターボ機械（１０２）に連結された電気機械（５６）とを含む。ハイブリッド電気推進システム（５０）を動作させるための方法は、ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップと、ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップと、ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械（５６）を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システム（５０）を発電モードで動作させるステップとを含む方法。【選択図】図４
2019027431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機（１０）のハイブリッド電気推進システム（５０）を動作させるための方法（４００）であって、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、ターボ機械（１０２）と、前記ターボ機械（１０２）に連結された電気機械（５６）とを含み、前記方法（４００）は、
前記ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）と、
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）と、
前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を発電モードで動作させるステップ（４１５）と
を含む方法（４００）。
【請求項２】
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）の排気ガス温度を示す情報を受信するステップ（４１６）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップ（４１８）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）のストールマージンを示す情報を受信するステップ（４２０）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記ストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップ（４２２）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）の加速要求を示す情報を受信するステップ（４２４）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記加速要求が所定のしきい値を下回ることを判定するステップ（４２６）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項５】
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、電気エネルギー蓄積ユニット（５５）をさらに含み、電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を充電モードで動作させるステップ（４１４）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）をさらに含み、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の充電状態が所定の最大レベル未満であることを判定するステップを含み、
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（４１４）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（４３０）を含む、
請求項５に記載の方法（４００）。
【請求項７】
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の温度を示す情報を受信するステップ（４０６）と、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の前記温度が指定範囲内にあることを判定するステップ（４０８）とを含む、請求項６に記載の方法（４００）。
【請求項８】
前記電気機械（５６）を用いて前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するための前記充電モードで動作させるステップ（４１４）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される電力量を変調するステップ（４３６）をさらに含む、請求項５に記載の方法（４００）。
【請求項９】
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される前記電力量を変調するステップ（４３６）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の充電状態に少なくとも部分的に基づいて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される前記電力量を変調するステップを含む、請求項８に記載の方法（４００）。
【請求項１０】
前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）または前記航空機（１０）の負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を電気移送モードで動作させるステップ（４４４）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項１１】
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記負荷に供給される電力量を変調するステップ（４４６）を含む、請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１２】
前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップは（４４６）、前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報に少なくとも部分的に基づいて前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップ（４４８）を含む、請求項１１に記載の方法（４００）。
【請求項１３】
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、少なくとも約５キロワットの電力を前記負荷に供給するステップ（４５０）を含む、請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１４】
前記負荷が受電モードにあることを判定するステップ（４５２）をさらに含み、
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記負荷が前記受電モードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４５４）を含む、
請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１５】
前記ターボ機械（１０２）が定常状態条件で動作していることを判定するステップ（４５６）をさらに含み、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記ターボ機械（１０２）が前記定常状態条件で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４５８）
を含む、請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１６】
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記ターボ機械（１０２）で前記電気機械（５６）を回転させるステップ（４５１）を含む、請求項１０に記載の方法（４００）。
【請求項１７】
前記電気機械（５６）は、第１の電気機械（５６Ａ）であり、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、第２の電気機械（５６Ｂ）と、前記第２の電気機械（５６Ｂ）に連結された第２の推進器（１０４Ｂ）とをさらに含み、前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記第２の推進器（１０４Ｂ）を駆動し、前記航空機（１０）に推進力利益を提供するために、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）の前記第１の電気機械（５６Ａ）から前記第２の電気機械（５６Ｂ）に電力を供給するステップを含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項１８】
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（３０８）は、実質的に一定の出力を維持するように前記ターボ機械（１０２）の動作を変更するステップ（３１０）を含む、請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項１９】
ハイブリッド電気推進システム（５０）であって、
ターボ機械（１０２）と、
前記ターボ機械（１０２）に連結された電気機械（５６）と、前記電気機械（５６）に電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニット（５５）とを含む電気システムと、
前記ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するように、さらに前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を充電モードで動作させるように構成されたコントローラ（７２）と
を含むハイブリッド電気推進システム（５０）。
【請求項２０】
前記動作可能性パラメータは、前記ターボ機械（１０２）の排気ガス温度、前記ターボ機械（１０２）のストールマージン、および前記ターボ機械（１０２）の加速要求のうちの１つまたは複数である、請求項１９に記載のハイブリッド電気推進システム（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド電気航空機推進システムに関し、より詳細には、ハイブリッド電気航空機推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な航空機推進システムは、１つまたは複数のガスタービンエンジンを含む。特定の推進システムでは、ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流体連通して配置されたファンおよびコアを含む。ガスタービンエンジンのコアは、一般に、直列の流れの順に、圧縮機部、燃焼部、タービン部、および排気部を含む。動作時には、ファンから圧縮機部の入口に空気が供給され、空気が燃焼部に到達するまで、１つまたは複数の軸流圧縮機が徐々に空気を圧縮する。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼部内で燃焼して、燃焼ガスを提供する。燃焼ガスは、燃焼部からタービン部まで送られる。タービン部を通る燃焼ガスの流れは、タービン部を駆動し、次に、排気部を通って、例えば大気中に送られる。
【０００３】
ハイブリッド電気タイプの推進システムが提案されており、それは、場合によっては少なくとも１つのガスタービンエンジンに加えて電動ファンを含んでいる。このようなハイブリッド電気推進システムの効率を高めるために、本開示の発明者らは、バッテリーパックを含めことにより、電力を蓄積し、飛行エンベロープ全体を通じて最も価値があるときに、例えば電動ファンにこのような電力を供給することができることを認識している。しかし、本開示の発明者らは、電力が適切に供給されなければ、バッテリーパックが損傷したり故障したりするおそれがあり、さらに、バッテリーパックを充電するによって、例えば、ガスタービンエンジンの１つまたは複数の動作条件に応じて、ガスタービンエンジンの性能に悪影響を及ぼすおそれがあることを認識している。したがって、エネルギー蓄積ユニットに損傷を与えるリスク、エネルギー蓄積の障害、および／またはガスタービンエンジンユニットの性能に悪影響を及ぼすことを最小限に抑えながら、エネルギー蓄積ユニットを充電するためのシステムを有するハイブリッド電気推進システムが有用であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００４４９８９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本発明の実施を通して学ぶことができる。
【０００６】
本開示の１つの例示的な態様では、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させるための方法が提供される。ハイブリッド電気推進システムは、ターボ機械と、ターボ機械に連結された電気機械とを含む。本方法は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップと、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップと、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップとを含む。
【０００７】
特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップは、ターボ機械の排気ガス温度を示す情報を受信するステップを含み、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップは、ターボ機械の排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップを含む。
【０００８】
特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップは、ターボ機械のストールマージンを示す情報を受信するステップを含み、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップは、ターボ機械のストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップを含む。
【０００９】
特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップは、ターボ機械の加速要求を示す情報を受信するステップを含み、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップは、ターボ機械の加速要求が所定のしきい値を下回ることを判定するステップを含む。
【００１０】
特定の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムは、電気エネルギー蓄積ユニットをさらに含み、電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップは、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いてハイブリッド電気推進システムを、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための充電モードで動作させるステップを含む。
【００１１】
例えば、特定の例示的な態様では、本方法は、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップをさらに含み、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップを含む。
【００１２】
例えば、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップは、電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態が所定の最大レベル未満であることを判定するステップを含む。
【００１３】
例えば、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップは、電気エネルギー蓄積ユニットの温度を示す情報を受信し、電気エネルギー蓄積ユニットの温度が指定範囲内にあることを判定するステップを含む。
【００１４】
例えば、特定の例示的な態様では、本方法は、ターボ機械が定常状態条件で動作していることを判定するステップをさらに含み、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、ターボ機械が定常状態条件で動作していると判定したことにも応答して、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップをさらに含む。
【００１５】
例えば、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、ターボ機械で電気機械を回転させ、電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに電力を供給するステップを含む。
【００１６】
例えば、特定の例示的な態様では、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップをさらに含む。
【００１７】
例えば、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップは、電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態に少なくとも部分的に基づいて電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップを含む。
【００１８】
例えば、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップは、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報に少なくとも部分的に基づいて電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップを含む。
【００１９】
例えば、特定の例示的な態様では、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、電気エネルギー蓄積ユニットに少なくとも約５キロワットの電力を供給するステップを含む。
【００２０】
特定の例示的な態様では、電気機械は、第１の電気機械であり、ハイブリッド電気推進システムは、第２の電気機械と、第２の電気機械に連結された第２の推進器とをさらに含み、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップは、第２の推進器を駆動し、航空機に推進力利益を提供するために、ハイブリッド電気推進システムの第１の電気機械から第２の電気機械に電力を供給するステップを含む。
【００２１】
特定の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップは、実質的に一定の出力を維持するようにターボ機械の動作を変更するステップを含む。
【００２２】
特定の例示的な態様では、電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップは、電気機械を用いてターボ機械から電力を抽出し、航空機の負荷またはハイブリッド電気推進システムの電気で駆動されるファンの少なくとも一方にそのような電力を移送するステップを含む。
【００２３】
本開示の例示的な実施形態では、ハイブリッド電気推進システムが提供される。ハイブリッド電気推進システムは、ターボ機械と、ターボ機械に連結された電気機械および電気機械に電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニットを含む電気システムと、コントローラとを含む。コントローラは、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するように、さらにターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるように構成される。
【００２４】
特定の例示的な実施形態では、電気エネルギー蓄積ユニットは、少なくとも約５０キロワット時の電力を蓄積するように構成される。
【００２５】
特定の例示的な実施形態では、動作可能性パラメータは、ターボ機械の排気ガス温度、ターボ機械のストールマージン、およびターボ機械の加速要求のうちの１つまたは複数である。
【００２６】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２７】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本開示の様々な例示的な実施形態による航空機の上面図である。
【図２】図１の例示的な航空機に取り付けられたガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図３】本開示の別の例示的な実施形態による電動ファンアセンブリの概略断面図である。
【図４】本開示の例示的な実施形態によるハイブリッド電気推進システムの概略図である。
【図５】本開示の例示的な態様による、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法の概略図である。
【図６】本開示の例示的な態様による、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法の流れ図である。
【図７】本開示の別の例示的な態様による、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法の流れ図である。
【図８】本開示のさらに別の例示的な態様による、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法の流れ図である。
【図９】本開示の例示的な態様によるコンピューティングシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの１つまたは複数の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数字および文字による符号を用いる。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して用いられている。
【００３０】
本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。
【００３１】
「前方」および「後方」という用語は、ガスタービンエンジンまたは車両内の相対位置を指し、ガスタービンエンジンまたは車両の通常の動作姿勢を指す。例えば、ガスタービンエンジンに関しては、前方はエンジン入口に近い位置を指し、後方はエンジンノズルまたは排気部に近い位置を指す。
【００３２】
「上流」および「下流」という用語は、経路における流れに対する相対的な方向を指す。例えば、流体の流れに対して、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。しかしながら、本明細書で使用される「上流」および「下流」という用語はまた、電気の流れを指してもよい。
【００３３】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００３４】
近似を表す文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用される。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの場合には、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度、あるいは、構成要素および／またはシステムを構築もしくは製造するための方法または機械の精度に対応することができる。例えば、近似を表す文言は、１０％のマージン内にあることを指すことができる。
【００３５】
ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせられ、および置き換えられ、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。例えば、本明細書に開示するすべての範囲は端点を含み、端点は互いに独立して組み合わせ可能である。
【００３６】
本開示は、一般的に、ターボ機械に連結された電気機械を使用してハイブリッド電気推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するように、航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法に関する。本方法は、一般的に、電気エネルギー蓄積ユニットに損傷を与えるリスクを最小限に抑えながら、ターボ機械の損傷、摩耗および／またはストールを防止しながら、ならびに／あるいはターボ機械および航空機の性能に対する悪影響を回避しながら、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するように動作可能であり得る。
【００３７】
概して、本方法は、まず、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップを含むことができる。さらに、本方法は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップと、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップとを含むことができる。このような判定を行うことに応答して、本方法は、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させることができる。
【００３８】
例えば、特定の例示的な態様では、本方法は、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するか否か（すなわち、充電受け入れモードであるか否か）を判定する際に、電気エネルギー蓄積ユニットが現在過充電または過熱などされていないことを保証することができる。
【００３９】
また、例えば、特定の例示的な態様では、動作可能性パラメータは、ターボ機械の排気ガス温度、ターボ機械のストールマージン、ターボ機械の加速要求などであってもよいし、これらを示してもよい。このような例示的な態様では、本方法は、例えば、ターボ機械が排気ガス温度限界の望ましくない範囲内で動作している場合、ターボ機械がストールマージンに近づいて望ましくない動作をしている場合、ターボ機械が加速しようとしていない場合などに、ハイブリッド電気推進システムがターボ機械から電力を引き出さないようにすることができる。これによって、ターボ機械の損傷／早すぎる摩耗のリスクを最小にし、さらに、ターボ機械をストールさせるリスクを最小限に抑えることができる。さらに、これによって、ターボ機械が航空機の使用のために十分な推力を生成することができることを保証することができる。大型ハイブリッド推進システムに関連する潜在的に高い動力抽出レベル、すなわちターボ機械からの動力抽出はターボ機械の推力出力に影響を及ぼすほど十分に高くてもよいことが、以下の議論から理解されよう。
【００４０】
ここで図面を参照すると、図面全体を通して同一符号は同一要素を示しており、図１は、本開示の様々な実施形態を組み込むことができる例示的な航空機１０の上面図である。図１に示すように、航空機１０は、それを通って延在する長手方向中心線１４、横方向Ｌ、前端部１６、および後端部１８を画定する。さらに、航空機１０は、航空機１０の前端部１６から航空機１０の後端部１８まで長手方向に延在する胴体１２と、航空機１０の後端部にある尾翼１９とを含む。さらに、航空機１０は、第１の、左側翼部２０および第２の、右側翼部２２を含む翼部アセンブリを含む。第１の翼部２０および第２の翼部２２はそれぞれ、長手方向中心線１４に対して横方向外向きに延在する。第１の翼部２０および胴体１２の一部は共に航空機１０の第１の側２４を画定し、第２の翼部２２および胴体１２の別の部分は共に航空機１０の第２の側２６を画定する。図示する実施形態では、航空機１０の第１の側２４は航空機１０の左側として構成され、航空機１０の第２の側２６は航空機１０の右側として構成される。
【００４１】
図示する例示的な実施形態の翼部２０、２２の各々は、１つもしくは複数の前縁フラップ２８および１つもしくは複数の後縁フラップ３０を含む。航空機１０は、またはむしろ、航空機１０の尾翼１９は、ヨー制御用のラダーフラップ（図示せず）を有する垂直スタビライザ３２と、ピッチ制御用のエレベータフラップ３６をそれぞれ有する一対の水平スタビライザ３４とをさらに含む。胴体１２は、外面または外板３８をさらに含む。しかしながら、本開示の他の例示的な実施形態では、航空機１０は、それに加えてまたはその代わりに、任意の他の適切な構成を含むことができることを理解されたい。例えば、他の実施形態では、航空機１０は、任意の他の構成のスタビライザを含むことができる。
【００４２】
ここでまた図２および図３を参照すると、図１の例示的な航空機１０は、第１の推進器アセンブリ５２および第２の推進器アセンブリ５４を有するハイブリッド電気推進システム５０をさらに含む。図２は、第１の推進器アセンブリ５２の概略断面図を示し、図３は、第２の推進器アセンブリ５４の概略断面図を示す。図示した実施形態では、第１の推進器アセンブリ５２および第２の推進器アセンブリ５４は、それぞれアンダーウィング取り付け構成で構成される。しかし、以下に説明するように、第１および第２の推進器アセンブリ５２、５４の一方または両方は、他の例示的な実施形態では、任意の他の適切な位置に取り付けられてもよい。
【００４３】
より詳細には、図１〜図３を全体的に参照すると、例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、一般に、ターボ機械および主推進器（図２の実施形態では、ガスタービンエンジンとして、またはむしろ、ターボファンエンジン１００として共に構成される）を有する第１の推進器アセンブリ５２と、ターボ機械に駆動連結された電気機械５６（図２に示す実施形態では、電動モータ／発電機である）と、第２の推進器アセンブリ５４（図３の実施形態では、電気推進器アセンブリ２００として構成される）と、電気エネルギー蓄積ユニット５５（電気機械５６および／または電気推進器アセンブリ２００と電気的に接続可能である）と、コントローラ７２と、電力バス５８とを含む。電気推進器アセンブリ２００、電気エネルギー蓄積ユニット５５、および電気機械５６は各々、電力バス５８の１つまたは複数の電線６０を介して互いに電気的に接続可能である。例えば、電力バス５８は、ハイブリッド電気推進システム５０の様々な構成要素を選択的に電気的に接続するように移動可能な様々なスイッチまたは他の電力エレクトロニクスを含むことができる。さらに、電力バス５８は、ハイブリッド電気推進システム５０内の電力を調整または変換するための、インバータ、コンバータ、整流器などの電力エレクトロニクスをさらに含むことができる。
【００４４】
理解されるように、コントローラ７２は、ハイブリッド電気推進システム５０の様々な構成要素の間に電力を分配するように構成されてもよい。例えば、コントローラ７２は、電気機械５６などの様々な構成要素に電力を供給する、または様々な構成要素から電力を引き出し、様々な動作モードでハイブリッド電気推進システム５０を動作させ、ならびに様々な機能を実行するために、電力バス５８（１つまたは複数のスイッチまたは他の電力エレクトロニクスを含む）と共に動作可能であってもよい。そのようなものは、コントローラ７２を通って延在する電力バス５８の電線６０として概略的に示されており、以下でより詳細に説明する。
【００４５】
コントローラ７２は、ハイブリッド電気推進システム５０の専用のスタンドアローンコントローラであってもよく、あるいは、航空機１０のメインシステムコントローラ、例示的なターボファンエンジン１００のための別個のコントローラ（例えば、ＦＡＤＥＣとも呼ばれる、ターボファンエンジン１００用の全機能デジタルエンジン制御システム）などの１つまたは複数に組み込まれてもよい。例えば、コントローラ７２は、図９を参照して後述する例示的なコンピューティングシステム５００と実質的に同じ方法で構成されてもよい（および以下に説明する例示的な方法３００の１つまたは複数の機能を実行するように構成されてもよい）。
【００４６】
さらに、電気エネルギー蓄積ユニット５５は、１つまたは複数のリチウムイオン電池などの１つまたは複数の電池として構成されてもよく、あるいは、他の適切な電気エネルギー蓄積デバイスとして構成されてもよい。本明細書に記載のハイブリッド電気推進システム５０の場合、電気エネルギー蓄積ユニット５５は、比較的大きな電力量を蓄積するように構成されていることが理解されよう。例えば、特定の例示的な実施形態では、電気エネルギー蓄積ユニットは、少なくとも約５０キロワット時の電力、例えば、少なくとも約６５キロワット時の電力、例えば、少なくとも約７５キロワット時の電力、および最大約１０００キロワット時の電力を蓄積するように構成することができる。
【００４７】
ここで特に図１および図２を参照すると、第１の推進器アセンブリ５２は、航空機１０の第１の翼部２０に取り付けられた、または取り付けられるように構成されたガスタービンエンジンを含む。より具体的には、図２の実施形態では、ガスタービンエンジンは、ターボ機械１０２と、推進器とを含み、推進器はファン（図２を参照して「ファン１０４」と呼ばれる）である。したがって、図２の実施形態では、ガスタービンエンジンは、ターボファンエンジン１００として構成される。
【００４８】
ターボファンエンジン１００は、軸方向Ａ１（基準となる長手方向中心線１０１に平行に延びる）および半径方向Ｒ１を画定する。上述したように、ターボファンエンジン１００は、ファン１０４と、ファン１０４の下流に配置されたターボ機械１０２とを含む。
【００４９】
図示する例示的なターボ機械１０２は、一般に、環状入口１０８を画定する実質的に管状の外側ケーシング１０６を含む。外側ケーシング１０６は、直列の流れの関係で、ブースタもしくは低圧（ＬＰ）圧縮機１１０および高圧（ＨＰ）圧縮機１１２を含む圧縮機部と、燃焼部１１４と、第１の高圧（ＨＰ）タービン１１６および第２の低圧（ＬＰ）タービン１１８、ならびにジェット排気ノズル部１２０を収容する。圧縮機部、燃焼部１１４、およびタービン部は、共に、ターボ機械１０２を通るコア空気流路１２１を少なくとも部分的に画定する。
【００５０】
ターボファンエンジン１００の例示的なターボ機械１０２は、タービン部の少なくとも一部、さらに図示する実施形態では、圧縮機部の少なくとも一部と共に回転可能な１つまたは複数のシャフトをさらに含む。より具体的には、図示した実施形態では、ターボファンエンジン１００は、ＨＰタービン１１６をＨＰ圧縮機１１２に駆動可能に接続する高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール１２２を含む。さらに、例示的なターボファンエンジン１００は、ＬＰタービン１１８をＬＰ圧縮機１１０に駆動可能に接続する低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール１２４を含む。
【００５１】
さらに、図示する例示的なファン１０４は、ディスク１３０に離間して連結された複数のファンブレード１２８を有する可変ピッチファンとして構成されている。図示するように、ファンブレード１２８は、ほぼ半径方向Ｒ１に沿ってディスク１３０から外向きに延在する。各ファンブレード１２８は、ファンブレード１２８のピッチを同時にまとめて変化させるように構成された適切な作動部材１３２に動作可能に連結されたファンブレード１２８により、それぞれのピッチ軸Ｐ１を中心としてディスク１３０に対して回転することができる。ファン１０４が第２のＬＰタービン１１８によって機械的に駆動されるように、ファン１０４はＬＰシャフト１２４に機械的に連結される。より詳細には、ファン１０４は、ファンブレード１２８、ディスク１３０、および作動部材１３２を含み、動力ギヤボックス１３４を介してＬＰシャフト１２４に機械的に連結され、動力ギヤボックス１３４を横切るＬＰシャフト１２４によって長手方向軸１０１を中心に回転することができる。動力ギヤボックス１３４は、ＬＰシャフト１２４の回転速度をより効率的な回転ファン速度に低下させる複数のギヤを含む。したがって、ファン１０４は、ターボ機械１０２のＬＰシステム（ＬＰタービン１１８を含む）によって駆動される。
【００５２】
さらに図２の例示的な実施形態を参照すると、ディスク１３０は、複数のファンブレード１２８を通る空気流を促進するために空気力学的に輪郭づけされた回転可能なフロントハブ１３６で覆われている。さらに、ターボファンエンジン１００は、ファン１０４および／またはターボ機械１０２の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状のファンケーシングまたは外側ナセル１３８を含む。したがって、図示した例示的なターボファンエンジン１００は、「ダクト付き」ターボファンエンジンと呼ばれることがある。さらに、ナセル１３８は、円周方向に離間した複数の出口ガイドベーン１４０によってターボ機械１０２に対して支持されている。ナセル１３８の下流側部分１４２は、ターボ機械１０２の外側部分の上に延在し、ターボ機械１０２の外側部分との間にバイパス空気流路１４４を画定する。
【００５３】
引き続き図２を参照すると、ハイブリッド電気推進システム５０は、図示した実施形態では電動モータ／発電機として構成される電気機械５６をさらに含む。電気機械５６は、図示した実施形態では、ターボファンエンジン１００のターボ機械１０２内に配置され、コア空気流路１２１の内側にあり、ターボファンエンジン１００のシャフトの１つと連結／機械的に連通する。より具体的には、図示した実施形態では、電気機械は、ＬＰシャフト１２４を介して第２の、ＬＰタービン１１８に連結される。電気機械５６は、（ＬＰシャフト１２４が電気機械５６を駆動するように）ＬＰシャフト１２４の機械的動力を電力に変換するように構成されてもよく、あるいは、電気機械５６は、（電気機械５６がＬＰシャフト１２４を駆動するか、または駆動するのを補助するように）それに供給される電力をＬＰシャフト１２４のための機械的動力に変換するように構成されてもよい。
【００５４】
しかし、他の例示的な実施形態では、電気機械５６は、代わりに、ターボ機械１０２内の任意の他の適切な位置または他の場所に配置することができることを理解されたい。例えば、電気機械５６は、他の実施形態では、タービンセクション内のＬＰシャフト１２４と同軸に取り付けられてもよく、あるいは、ＬＰシャフト１２４からオフセットされ、適切な歯車列を介して駆動されてもよい。それに加えて、またはその代わりに、他の例示的な実施形態では、電気機械５６は、代わりに、ＨＰシステムによって、すなわち、例えばＨＰシャフト１２２を介してＨＰタービン１１６によって、またはデュアル駆動システムを介してＬＰシステム（例えば、ＬＰシャフト１２４）とＨＰシステム（例えば、ＨＰシャフト１２２）の両方によって動力供給されてもよい。それに加えて、またはその代わりに、さらに他の実施形態では、電気機械５６は、例えば、１つがＬＰシステム（例えば、ＬＰシャフト１２４）に駆動可能に接続され、１つがＨＰシステム（例えば、ＨＰシャフト１２２）に駆動可能に接続される複数の電気機械を含んでもよい。さらに、電気機械５６は電動モータ／発電機として説明されているが、他の例示的な実施形態では、電気機械５６は、発電機としてのみ構成されてもよい。
【００５５】
引き続き図１および図２を参照すると、ターボファンエンジン１００は、コントローラ１５０と、複数のセンサ（図示せず）とをさらに含む。コントローラ１５０は、ＦＡＤＥＣとも呼ばれる全機能デジタルエンジン制御システムであってもよい。ターボファンエンジン１００のコントローラ１５０は、例えば、作動部材１３２、燃料供給システムなどの動作を制御するように構成されてもよい。さらに、図１に戻って参照すると、ターボファンエンジン１００のコントローラ１５０は、ハイブリッド電気推進システム５０のコントローラ７２に動作可能に接続される。さらに、理解されるように、コントローラ７２は、第１の推進器アセンブリ５２（コントローラ１５０を含む）、電気機械５６、第２の推進器アセンブリ５４、およびエネルギー蓄積ユニット５５の１つまたは複数に、適切な有線または無線通信システム（破線で示されている）を介して動作可能に接続することができる。
【００５６】
さらに、図示していないが、特定の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１００は、ターボファンエンジン１００の１つまたは複数の動作パラメータを示すデータを検出するように配置され、構成された１つまたは複数のセンサをさらに含むことができる。例えば、ターボファンエンジン１００は、ターボ機械１０２のコア空気流路１２１内の温度を検出するように構成された１つまたは複数の温度センサを含むことができる。例えば、そのようなセンサは、燃焼部１１４の出口で排気ガス温度を検出するように構成されてもよい。それに加えて、またはその代わりに、ターボファンエンジン１００は、ターボ機械１０２の燃焼部１１４内の燃焼器内などの、ターボ機械１０２のコア空気流路１２１内の圧力を示すデータを検出するための１つまたは複数の圧力センサを含むことができる。さらに、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１００はまた、ＬＰスプール１２４またはＨＰスプール１２２の１つまたは複数などの、ターボファンエンジン１００の１つまたは複数の構成要素の回転速度を示すデータを検出するように構成された１つまたは複数の速度センサを含むことができる。さらに、特定の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１００は、ＬＰ圧縮機１１０、ＨＰ圧縮機１１２、または様々な支持構造体などの、ターボファンエンジン内の様々な構成要素の振動量を示すデータを検出するように構成された１つまたは複数のセンサを含むことができる。
【００５７】
図２に示す例示的なターボファンエンジン１００は、他の例示的な実施形態では、他の適切な構成を有してもよいことをさらに理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、ファン１０４は可変ピッチのファンでなくてもよく、さらに他の実施形態では、ＬＰシャフト１２４はファン１０４に直接機械的に連結されてもよい（すなわち、ターボファンエンジン１００は、ギヤボックス１３４を含まなくてもよい）。さらに、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１００は、任意の他の適切なガスタービンエンジンとして構成されてもよいことを理解されたい。例えば、他の実施形態では、ターボファンエンジン１００は、代わりに、ターボプロップエンジン、ダクトのないターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、ターボシャフトエンジンなどとして構成されてもよい。
【００５８】
ここで特に図１および図３を参照すると、先に述べたように、例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、図示した実施形態では、航空機１０の第２の翼部２２に取り付けられた第２の推進器アセンブリ５４をさらに含む。特に図３を参照すると、第２の推進器アセンブリ５４は、一般に、電動モータ２０６と、推進器／ファン２０４とを含む電気推進器アセンブリ２００として構成される。電気推進器アセンブリ２００は、半径方向Ｒ２と同様に、参照のために電気推進器アセンブリ２００を通って延びる長手方向中心線軸２０２に沿って延びる軸方向Ａ２を画定する。図示する実施形態では、ファン２０４は、電動モータ２０６によって中心線軸２０２を中心に回転可能である。
【００５９】
ファン２０４は、複数のファンブレード２０８およびファンシャフト２１０を含む。複数のファンブレード２０８は、ファンシャフト２１０に取り付けられ、ファンシャフト２１０と共に回転可能であり、電気推進器アセンブリ２００（図示せず）のほぼ円周方向に沿って離間している。特定の例示的な実施形態では、複数のファンブレード２０８は、固定された態様でファンシャフト２１０に取り付けられてもよく、あるいは、複数のファンブレード２０８は、図示する実施形態のように、ファンシャフト２１０に対して回転可能であってもよい。例えば、複数のファンブレード２０８はそれぞれのピッチ軸Ｐ２を各々画定し、図示する実施形態では、複数のファンブレード２０８の各々のピッチが例えばピッチ変更機構２１１によって一斉に変更されるようにファンシャフト２１０に取り付けられている。複数のファンブレード２０８のピッチを変更することにより、第２の推進器アセンブリ５４の効率を向上させることができ、および／または第２の推進器アセンブリ５４が所望の推力プロファイルを達成することを可能にすることができる。そのような例示的な実施形態では、ファン２０４を可変ピッチファンと呼ぶことができる。
【００６０】
さらに、図示した実施形態では、図示した電気推進器アセンブリ２００は、１つまたは複数のストラットまたは出口ガイドベーン２１６を介して電気推進器アセンブリ２００のコア２１４に取り付けられたファンケーシングまたは外側ナセル２１２をさらに含む。図示する実施形態では、外側ナセル２１２は、ファン２０４、特に複数のファンブレード２０８を実質的に完全に取り囲んでいる。したがって、図示した実施形態では、電気推進器アセンブリ２００は、ダクト付き電動ファンと呼ぶことができる。
【００６１】
引き続き特に図３を参照すると、ファンシャフト２１０は、コア２１４内の電動モータ２０６に機械的に連結され、電動モータ２０６がファンシャフト２１０を介してファン２０４を駆動する。ファンシャフト２１０は、１つまたは複数のローラベアリング、ボールベアリング、または任意の他の適切なベアリングなどの１つまたは複数のベアリング２１８によって支持される。さらに、電動モータ２０６は、インランナー電動モータ（すなわち、ステータの半径方向内側に配置されたロータを含む）であってもよく、あるいは、アウトランナー電動モータ（すなわち、ロータの半径方向内側に配置されたステータを含む）であってもよいし、あるいは、軸方向磁束電動モータ（すなわち、ロータがステータの外側でもなくステータの内側でもなく、むしろ電動モータの軸に沿ってステータからオフセットされている）であってもよい。
【００６２】
簡単に上述したように、電源（例えば、電気機械５６または電気エネルギー蓄積ユニット５５）は、電気推進器アセンブリ２００に電力を供給するために電気推進器アセンブリ２００（すなわち、電動モータ２０６）と電気的に接続される。より具体的には、電動モータ２０６は、電力バス５８を介して、より具体的には、それらの間に延びる１つまたは複数の電気ケーブルまたは電線６０を介して、電気機械５６および／または電気エネルギー蓄積ユニット５５と電気通信する。
【００６３】
しかし、他の例示的な実施形態では、例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、他の任意の適切な構成を有してもよく、さらに、任意の他の適切な方法で航空機１０に組み込まれてもよいことを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、ハイブリッド電気推進システム５０の電気推進器アセンブリ２００は、代わりに、複数の電気推進器アセンブリ２００として構成することができ、および／またはハイブリッド電気推進システム５０は、複数のガスタービンエンジン（例えばターボファンエンジン１００など）と、電気機械５６とをさらに含むことができる。
【００６４】
さらに、他の例示的な実施形態では、電気推進器アセンブリ２００および／またはガスタービンエンジンならびに電気機械５６は、任意の他の適切な方法（例えば、テールマウント構成を含む）で、任意の他の適切な位置で航空機１０に取り付けられてもよい。例えば、特定の例示的な実施形態では、電気推進器アセンブリは、境界層空気を取り込み、そのような境界層空気を再活性化して航空機に推進力の利益を提供するように構成することができる（推進力の利益は、推力であってもよいし、あるいは単純に航空機の抗力を軽減することによる航空機の全体の正味の推力の増加であってもよい）。
【００６５】
さらに、他の例示的な実施形態では、例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、さらに他の構成を有してもよい。例えば、他の例示的な実施形態では、ハイブリッド電気推進システム５０は、「純粋な」電気推進器アセンブリを含まなくてもよい。例えば、ここで図４を簡単に参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態によるハイブリッド電気推進システム５０の概略図が示されている。図４に示す例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、図１〜３を参照して上述した例示的なハイブリッド電気推進システム５０の１つまたは複数と同様に構成することができる。
【００６６】
例えば、図４の例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、一般に、第１の推進器アセンブリ５２および第２の推進器アセンブリ５４を含む。第１の推進器アセンブリは、一般に、第１のターボ機械１０２Ａおよび第１の推進器１０４Ａを含み、同様に、第２の推進器アセンブリ５４は、一般に、第２のターボ機械１０２Ｂおよび第２の推進器１０４Ｂを含む。第１および第２のターボ機械１０２Ａ、１０２Ｂの各々は、一般に、低圧シャフト１２４を介して低圧タービン１１８に駆動連結された低圧圧縮機１１０を有する低圧システムと、高圧シャフト１２２を介して高圧タービン１１６に駆動連結された高圧圧縮機１１２を有する高圧システムとを含む。さらに、第１の推進器１０４Ａは、第１のターボ機械１０２Ａの低圧システムに駆動連結され、第２の推進器１０４Ｂは、第２のターボ機械１０２Ｂの低圧システムに駆動連結される。特定の例示的な実施形態では、第１の推進器１０４Ａおよび第１のターボ機械１０２Ａは第１のターボファンエンジンとして構成することができ、同様に、第２の推進器１０４Ｂおよび第２のターボ機械１０２Ｂは第２のターボファンエンジン（例えば、図２の例示的なターボファンエンジン１００と同様）として構成することができる。しかし、あるいは、これらの構成要素は、代わりに、ターボプロップエンジンまたは任意の他の適切なターボ機械駆動の推進器の一部として構成されてもよい。さらに、特定の例示的な実施形態では、第１の推進器アセンブリ５２は航空機の第１の翼部に取り付けられてもよく、第２の推進器アセンブリ５４は航空機の第２の翼部に取り付けられてもよい（例えば、図１の例示的な実施形態と同様）。もちろん、他の例示的な実施形態では、任意の他の適切な構成が提供されてもよい（例えば、両方が同じ翼部に取り付けられてもよく、一方または両方が航空機の尾部に取り付けられてもよい、など。）
さらに、図４のハイブリッド電気推進システム５０は、電気システムをさらに含む。電気システムは、第１の電気機械５６Ａと、第２の電気機械５６Ｂと、第１の電気機械５６Ａおよび第２の電気機械５６Ｂに電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニット５５とを含む。第１の電気機械５６Ａは、第１のターボ機械１０２Ａにさらに連結される。より具体的には、図示した実施形態では、第１の電気機械５６Ａは、第１のターボ機械１０２Ａの高圧システムに連結され、より具体的には、第１のターボ機械１０２Ａの高圧スプール１２２に連結される。このようにして、第１の電気機械５６Ａは、第１のターボ機械１０２Ａの高圧システムから動力を取り出し、および／または第１のターボ機械１０２Ａの高圧システムに動力を供給することができる。
【００６７】
さらに、図示した実施形態では、第２の推進器アセンブリ５４は、純粋な電気推進器アセンブリとして構成されていないことが理解されよう。代わりに、第２の推進器アセンブリ５４は、ハイブリッド電気推進器の一部として構成されている。より詳細には、第２の電気機械５６Ｂは、第２の推進器１０４Ｂに連結され、さらに、第２のターボ機械１０２Ｂの低圧システムに連結される。このようにして、第２の電気機械５６Ｂは、第２のターボ機械１０２Ｂの低圧システムから動力を取り出し、および／または第１のターボ機械１０２Ａの低圧システムに動力を供給することができる。より詳細には、特定の例示的な態様では、第２の電気機械５６は、第２の推進器１０４Ｂを駆動するか、または駆動するのを補助することができる。
【００６８】
図４にも示すように、例示的なハイブリッド電気推進システム５０は、コントローラ７２および電力バス５８をさらに含む。第１の電気機械５６Ａ、第２の電気機械５６Ｂ、および電気エネルギー蓄積ユニット５５は、それぞれ、電力バス５８の１つまたは複数の電線６０を介して互いに電気的に接続可能である。例えば、電力バス５８は、ハイブリッド電気推進システム５０の様々な構成要素を選択的に電気的に接続し、任意選択的に、それを介して伝達されるそのような電力を変換または調整するように移動可能な様々なスイッチまたは他の電力エレクトロニクスを含むことができる。
【００６９】
さらに、他の例示的な実施形態では、例示的なハイブリッド電気推進システム５０が他の適切な構成を有してもよいことを理解されたい。例えば、図４の例示的な実施形態は、第１のターボ機械１０２Ａの高圧システムに連結された第１の電気機械５６Ａと、第２のターボ機械１０２Ｂの低圧システムに連結された第２の電気機械５６Ｂとを含むが、他の例示的な実施形態では、電気機械５６Ａ、５６Ｂの各々が低圧システムに連結されてもよいし、あるいは、高圧システムに連結されてもよい。あるいは、他の例示的な実施形態では、電気システムは、第１のターボ機械１０２Ａの低圧システムに連結された追加の電気機械、および／または第２のターボ機械１０２Ｂの高圧システムに連結された追加の電気機械をさらに含んでもよい。
【００７０】
上述したように、本開示は、一般に、航空機用のハイブリッド電気推進システムを動作させる方法を提供し、より具体的には、航空機用のハイブリッド電気推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットを充電する方法を提供する。例えば、ここで図５を参照すると、本開示の例示的な態様を示す概略図３００が示されている。
【００７１】
図示するように、概略図３００は、まずハイブリッド電気推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあるか否かを判定するステップ３０２を含む。電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあるか否かを判定するステップ３０２は、特定の例示的な態様では、充電レベルまたは充電状態が所定のしきい値（例えば、最大しきい値）未満であることを判定するステップを含むことができる。それに加えて、またはその代わりに、特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあるか否かを判定するステップ３０２は、電気エネルギー蓄積ユニットが故障状態にあるか否かを判定するステップを含むことができる。例えば、電気エネルギー蓄積ユニットが故障状態にあるか否かを判定するステップは、電気エネルギー蓄積ユニットの温度が指定範囲内にあるか否かを判定するステップなどの、電気エネルギー蓄積ユニットの健全性を監視するステップを含むことができる。この指定範囲は、電気エネルギー蓄積ユニットの安全動作範囲であってもよい。この範囲外で充電するまたは充電しようとすると、電気エネルギー蓄積ユニットが損傷するおそれがある。しかしながら、特に、電気エネルギー蓄積ユニットが故障状態にあるか否かを判定するステップは、電気エネルギー蓄積ユニットの他の健全性関連パラメータを監視するステップを含んでもよい。したがって、例えば、論理は、充電状態が所定のしきい値未満であると判定したことに応答して、および／または電気エネルギー蓄積ユニットが故障状態にない（例えば、電気エネルギー蓄積ユニットの温度が指定範囲内にある）と判定したことに応答して、ステップ３０２において電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあると判定することができる。
【００７２】
さらに、流れ図３００に示す論理は、ターボ機械の動作パラメータが所定の動作可能性範囲内にあるか否かを判定するステップ３０４を含む。特定の例示的な態様では、動作可能性パラメータは、ターボ機械の排気ガス温度、ターボ機械のストールマージン、ターボ機械の加速要求、ターボ機械の出力レベル、ターボ機械からの抽気要求（例えば、低圧圧縮機の下流および高圧圧縮機の上流のターボ機械の圧縮機部から流出する空気量）などのうちの１つまたは複数を含むことができる。したがって、論理は、例えば、ターボ機械の排気ガス温度が所定のしきい値より低く、ターボ機械のストールマージンが所定のしきい値よりも大きく、ターボ機械の加速要求が所定のしきい値より低く、ターボ機械の出力レベルが最小しきい値より高く（例えば、アイドリングより高く）、および／または抽気要求が特定のしきい値より低い（例えば、相当量の抽気が、例えば、航空機によってターボ機械から取り出されている場合にエンジンが特定の出力レベル未満で動作している）と判定したことに応答して、ステップ３０４においてターボ機械が所定の動作可能性範囲内にあると判定することができる。これらの動作パラメータ値は、ターボ機械内の１つまたは複数のセンサを使用して決定することができる。さらに、それぞれの所定の動作可能性範囲内にあるこれらの動作パラメータ値は、要求された場合に増加した推力を提供するターボ機械の能力を制限することなく、ターボ機械を損傷／早期の摩耗の比較的低いリスクで、さらにターボ機械をストールさせる比較的低いリスクで、動力を引き出せることを示すことができる。
【００７３】
図示するように、流れ図３００に示す論理は、ステップ３０２において電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードで動作していない、および／またはステップ３０４においてターボ機械の動作可能性パラメータが所定の動作可能性範囲内にないと判定したことに応答して、ステップ３０６においてハイブリッド電気推進システムを電気スタンバイモードで動作させることができる。スタンバイモードにあるときには、電気エネルギー蓄積ユニットは、例えば、電気機械または他の場所に電力を供給してもよいし、あるいは単にアイドリングのままであってもよい。
【００７４】
しかし、対照的に、ステップ３０２において電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあり、かつ、ステップ３０４においてターボ機械の動作可能性パラメータが所定の動作可能性範囲内にあると判定したことに応答して、ステップ３０８において論理はハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させることができる。ステップ３０８において、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させる場合に、ハイブリッド電気推進システムは、ターボ機械で電気機械を回転させて電力を発生させることにより、ターボ機械に連結された電気機械を発電機として動作させることができ、そのような電力を電気エネルギー蓄積ユニットに供給して電気エネルギー蓄積ユニットを充電することができる。
【００７５】
特に、図５に示す例示的な態様では、概略図３００に示す論理は、ステップ３０８でハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させながら、実質的に一定の出力を維持するようにターボ機械の動作を変更するステップ３１０をさらに含む。したがって、例えば、特定の例示的な態様では、図示した論理は、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させる場合に電気機械を通る電力の抽出に起因するターボ機械に対する実効的な抗力を説明するために、ターボ機械への燃料流量を増加させることができる。
【００７６】
次いで、ステップ３０８でハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させ続けるために、あるいは条件が変化した場合にステップ３０８で動作を停止させるために、論理は、ステップ３０２で電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモード内にとどまり、かつ、ステップ３０４でターボ機械の動作可能性パラメータが所定の動作可能性範囲内にとどまることを確実にするために戻って循環する。
【００７７】
図５に関して上述した（および後述する）論理は、単一のターボ機械が単一の電気エネルギー蓄積ユニットを充電する構成に関連しているように見えるかもしれないが、本開示の態様は、１つまたは複数の電気エネルギー蓄積ユニットを充電するための１つまたは複数のターボ機械（および関連する電気機械）を利用することにさらに関連してもよいことが理解されよう。例えば、第１の電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにない場合には、（第２の電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあると仮定して）電力を第２の電気エネルギー蓄積ユニットに迂回させることができる。同様に、第１のターボ機械の動作可能性パラメータが所定の動作可能性パラメータ範囲内にない場合には、第２のターボ機械（および関連する電気機械）が、１つまたは複数の電気エネルギー蓄積ユニットに電力を供給することができる（第２のターボ機械の動作可能性パラメータが所定の動作可能性パラメータ範囲内にある場合）。
【００７８】
ここで図６を参照すると、本開示の例示的な態様による航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させるための方法４００が示されている。図６の方法４００は、図５を参照して上述した例示的な論理に類似していてもよく、さらに、図１〜図４を参照して上述した１つまたは複数の例示的なハイブリッド電気推進システムで動作可能であり得る。したがって、例えば、例示的なハイブリッド電気推進システムは、一般にターボ機械、ターボ機械に連結された電気機械、および電気エネルギー蓄積ユニットを含むことができる。
【００７９】
方法４００は、一般に、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）を含む。電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、一般に、電気エネルギー蓄積ユニットが充電を受け入れる状態にあることを保証するステップを含む。例えば、図示した例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、一般に、電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態または充電レベルが所定のレベルより低いことを判定するステップ（４０４）を含む。この所定のレベルは、例えば、電気エネルギー蓄積ユニットの最大充電レベルよりも低い所定の最大レベルであってもよい。それに加えて、またはその代わりに、所定のレベルは、ターボ機械の始動またはターボ機械の再始動などの特定の動作を実行するための所定の最小レベルであってもよい。
【００８０】
また図示した例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、電気エネルギー蓄積ユニットの温度を示す情報を受信するステップ（４０６）と、電気エネルギー蓄積ユニットの温度が指定範囲内にあることを判定するステップ（４０８）とをさらに含む。この指定範囲は、電気エネルギー蓄積ユニットを充電することによって電気エネルギー蓄積ユニットを損傷するリスクが最小であると判定される温度範囲であってもよい。例えば、特定の電気エネルギー蓄積ユニットは、電気エネルギー蓄積ユニットの温度が下限温度しきい値より低い場合に充電するまたは充電しようと試みると損傷を受け易くなることがあり、さらに電気エネルギー蓄積ユニットの温度が上限温度しきい値より高い場合に充電するまたは充電しようと試みると損傷（例えば、熱暴走事象）を受け易くなり得る。
【００８１】
さらに、図示していないが、他の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、電気エネルギー蓄積ユニットが充電を受け入れるための適正な条件にあることを保証するための任意の他の適切な判定をさらに含んでもよいことを理解されたい。例えば、少なくとも特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、電気エネルギー蓄積ユニットの充電関連の故障表示がないことを判定するステップをさらに含んでもよい。
【００８２】
引き続き図６に示す方法４００の例示的な態様を参照すると、方法４００は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）と、ステップ（４１０）で受信したターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報に少なくとも部分的に基づいて、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）とをさらに含む。さらに、以下でより詳細に説明するように、図６に示す方法４００の例示的な態様は、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップと、より具体的には、ステップ（４０２）で電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、ステップ（４１２）でターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４１４）を含む。
【００８３】
例えば、ここで図７を簡単に参照すると、図示した方法４００の例示的な態様のフローチャートが示されており、少なくとも特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、ターボ機械の排気ガス温度を示す情報を受信するステップ（４１６）を含む。さらに、そのような例示的な態様では、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、ターボ機械の排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップ（４１８）を含む。このようにして、方法４００は、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、ターボ機械が、安全な、または所望の動作条件限界を超えないことを保証することができる。これによって、ターボ機械の損傷または早すぎる摩耗のリスクを低減することができる。
【００８４】
それに加えて、またはその代わりに、少なくとも特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、ターボ機械のストールマージンを示す情報を受信するステップ（４２０）を含む。さらに、そのような例示的な態様では、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、ターボ機械のストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップ（４２２）を含む。このようにして、方法４００は、ハイブリッド電気推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、ターボ機械がストールのリスクを高める条件に置かれないことを保証することができる。ストール（４２０）で受信したストールマージンを示す情報は、例えば、ターボ機械内の１つまたは複数の温度、ターボ機械内の圧力、ターボ機械内の様々な構成要素の回転速度、ターボ機械の健全性悪化要因などであってもよい。
【００８５】
それに加えて、またはその代わりに、少なくとも特定の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、ターボ機械の加速要求を示す情報を受信するステップ（４２４）を含む。そのような例示的な態様では、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、ターボ機械の加速要求が加速要求しきい値を下回ることを判定するステップ（４２６）を含む。このようにして、方法４００は、特に、促されたときに推力を増加させるために、ハイブリッド電気推進システムおよびターボ機械の能力を犠牲にしなくてもよい。例えば、ステップ上昇を実行するためにハイブリッド電気推進システムを動作させる場合に、本方法は、ターボ機械に対する比較的高い加速要求を認識して、ハイブリッド電気推進システムが充電モードで動作するのを防止するか、またはハイブリッド電気推進システムが充電モードで動作しているのを停止させて、ターボ機械が所望のように加速できるようにすることができる。
【００８６】
それに加えて、またはその代わりに、図示していないが、他の例示的な態様では、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、他の任意の適切な動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップを含むことができる。例えば、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、ターボ機械の出力レベルを示す情報、ターボ機械からの抽気要求（例えば、低圧圧縮機の下流および高圧圧縮機の上流のターボ機械の圧縮機部から流出する空気量）などを示す情報を受信するステップを含むことができる。したがって、特定の例示的な態様では、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、ターボ機械の出力レベルが最小しきい値（例えば、アイドリング）を超えており、抽気要求が特定のしきい値未満である（例えば、相当量の抽気が、例えば、航空機によってターボ機械から取り出されている場合にエンジンが特定の出力レベル未満で動作している）ことなどを判定するステップをさらに含むことができることが理解されよう。
【００８７】
さらに、図６に示す方法４００の例示的な態様を特に参照すると、方法４００は、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させる前に、ハイブリッド電気推進システムが所望の態様で動作することを保証するさらなる保護手段を含む。より詳細には、図６の例示的な方法４００は、ターボ機械が定常状態動作条件で動作していることを判定するステップ（４２８）をさらに含む。例えば、少なくとも特定の例示的な態様では、ターボ機械が定常状態動作条件で動作していることを判定するステップ（４２８）は、ターボ機械内の１つまたは複数の温度および／または圧力をある期間にわたって監視して、そのような温度および／または圧力が実質的に一定のままであることを判定するステップ、乗務員からの入力（スロットルなど）および／またはこれらの入力を示すデータを監視するステップなどを含むことができる。それに加えて、またはその代わりに、特定の例示的な態様では、ターボ機械が定常状態条件で動作していることを判定するステップ（４２８）は、ターボ機械内の１つまたは複数の回転部品の補正されたまたは物理的な回転速度を監視するステップと、そのような回転速度が実質的に一定のままであることを判定するステップとを含むことができる。さらに、図示するように、このような例示的な態様では、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４１４）は、ステップ（４２８）でターボ機械が定常状態条件で動作していると判定したことにも応答して、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４３０）をさらに含む。
【００８８】
しかしながら、図６に示す方法４００の例示的な態様は単なる例示であり、他の例示的な態様では、方法４００は、図示した例示的なチェックのうちの１つまたは複数を含まなくてもよいことが理解されよう。例えば、特定の例示的な態様では、方法４００は、ターボ機械が定常状態で動作していない間に、電気エネルギー蓄積ユニットの１つまたは複数を充電することを望んでもよい。
【００８９】
引き続きステップ（４１４）における充電モードでのハイブリッド電気推進システムの動作を参照すると、図６に示す方法４００の例示的な態様では、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４１４）は、ターボ機械を用いて電気機械を回転させるステップ（４３２）と、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに電力を供給するステップ（４３４）とをさらに含む。特に、図示していないが、少なくとも特定の例示的な態様では、電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに電力を供給するステップ（４３４）は、電力を調整または変換するために１つまたは複数の電力エレクトロニクスを介して電力を供給するステップをさらに含むことができる。例えば、電力は、電力エレクトロニクスによって、交流（「ＡＣ」）電力から直流（「ＤＣ」）電力に変換することができる。したがって、そのような例示的な態様では、電力エレクトロニクスは、整流器または他の電力エレクトロニクスを含むことができる。
【００９０】
さらに、図６に示す方法４００の例示的な態様では、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４１４）は、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４３６）をさらに含む。例えば、図６に示す例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４３６）は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報に少なくとも部分的に基づいて電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４３８）を含むことができる。例えば、ターボ機械の実際の排気ガス温度が排気ガス温度しきい値よりも十分に低い場合には、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに比較的高い電力量を供給することができる。対照的に、ターボ機械の実際の排気ガス温度が排気ガス温度しきい値よりもわずかに低い場合には、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために、電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに比較的低い電力量を供給することができる。動作可能性パラメータがターボ機械のストールマージンまたはターボ機械の加速要求を参照する場合にも、同様の論理が適用される。
【００９１】
それに加えて、またはその代わりに、破線で示すように、少なくとも特定の例示的な態様では、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４３６）は、ステップ（４０２）で電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあるという判定に少なくとも部分的に基づいて、より具体的には、判定された電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態に少なくとも部分的に基づいて、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４４０）を含むことができる。例えば、電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態が所望の充電状態よりも十分に低い場合には、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに比較的高い電力量を供給することができる。対照的に、例えば、電気エネルギー蓄積ユニットの充電状態が所望の充電状態よりもわずかに低い場合には、電気エネルギー蓄積ユニットを充電するために電気機械から電気エネルギー蓄積ユニットに比較的低い電力量を供給することができる。それに加えて、またはその代わりに、電気エネルギー蓄積ユニットが充電受け入れモードにあるという判定に少なくとも部分的に基づいて、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップ（４４０）は、電気エネルギー蓄積ユニットの温度に少なくとも部分的に基づいて、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電力量を変調するステップを含む。例えば、電気エネルギー蓄積ユニットに供給される電気エネルギーの量は、温度が関連する温度限界に近づくにつれて低減され得る。
【００９２】
さらに、上記の例示的な実施形態を参照して説明したように、電気エネルギー蓄積ユニットは比較的大きな電気エネルギー蓄積ユニットであり、電気機械は比較的強力な電気機械であることが理解されよう。例えば、電気エネルギー蓄積ユニットは、少なくとも約５０キロワット時の電力を蓄積するように構成することができる。さらに、特定の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップ（４１４）は、少なくとも約５キロワットの電力を供給するステップを含むことができる。
【００９３】
上述したように、図６に示す方法４００の例示的な態様を参照すると、少なくとも特定の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムは、第２の推進器に連結された第２の電気機械をさらに含むことができる。例えば、第２の推進器は、電気推進器アセンブリ（例えば、電動ファン）の一部として構成されてもよく、あるいは例えば第２のターボファンエンジンとして第２のターボ機械と共に構成されてもよい。これらの実施形態のうちの１つまたは複数では、方法４００は、（破線で示すように）第２の電気機械が第２の推進器を少なくとも部分的に駆動して航空機に推進力の利益（例えば推力）を提供できるように、電気機械および電気エネルギー蓄積ユニットのうちの少なくとも一方からハイブリッド電気推進システムの第２の電気機械に電力を供給するステップ（４４２）をさらに含むことができる。特に、別個の要素として示しているが、特定の例示的な態様では、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップは、電気機械および電気エネルギー蓄積ユニットのうちの少なくとも一方からハイブリッド電気推進システムの第２の電気機械に電力を供給するステップを含むことができる。
【００９４】
それに加えて、またはその代わりに、図示した方法４００のさらに他の例示的な態様では、方法４００は、ターボ機械、または推進器、またはその両方を駆動するもしくは駆動するのを補助するために、電気エネルギー蓄積ユニットから電気機械に電力を供給するステップをさらに含むことができる。
【００９５】
上記の例示的な態様のうちの１つまたは複数によるハイブリッド電気推進システムを動作させることにより、ハイブリッド電気推進システムのターボ機械などの、ハイブリッド電気推進システムの残りの構成要素の所望の動作を損なうことなく、そしてターボ機械の損傷または早すぎる摩耗のリスクを低減しつつ、電気エネルギー蓄積ユニットの充電を可能にすることができる。
【００９６】
さらに、方法４００（および論理３００）は、一般に、電気エネルギー蓄積ユニットを電気機械で充電する時期を決定することに向けられているが、方法４００（および論理３００）は、例えば、航空機またはハイブリッド電気推進システムの負荷に電力を供給するために、電気機械を使用してターボ機械から動力をいつ取り出すかを決定するためのより一般的な態様でさらに適用することができることを理解されたい。
【００９７】
例えば、ここで図８を簡単に参照すると、本開示の別の例示的な態様による方法４００の流れ図が示されている。図示するように、図８に示した方法４００の例示的な態様は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）と、ターボ機械の動作可能性パラメータを示す受信した情報に少なくとも部分的に基づいて、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）とを一般に含む。さらに、図８に示す方法４００の例示的な態様は、ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップ（４１５）をさらに含む。特定の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップ（４１５）は、電気機械を用いて電気エネルギー蓄積ユニットを充電するためにハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるステップを含むことができる（例えば、図６のステップ（４１４）を参照）。しかしながら、代わりに、方法４００は、航空機またはハイブリッド電気推進システムの任意の他の適切な負荷に電力を供給するために使用されてもよい。本明細書で使用される「負荷」という用語は、電力を受け入れることができる任意の構成要素を指す。例えば、負荷は、航空機の１つまたは複数の機構または構成要素、ハイブリッド電気推進システムの電動ファン、ハイブリッド電気推進システムの電気エネルギー蓄積ユニットなどに電力を供給するように構成された航空機の電気システムであってもよい。
【００９８】
したがって、図示した例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップ（４１５）は、ステップ（４１２）でターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、ハイブリッド電気推進システムまたは航空機の負荷に電力を移送するためにハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４４４）を含む。
【００９９】
特に、他の点では、図８に記載した方法４００のより一般的な態様は、上述の方法４００の他の例示的な態様と同様であってもよい。例えば、図８の方法４００の例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、負荷に供給される電力量を変調するステップ（４４６）を含む。より具体的には、負荷に供給される電力量を変調するステップ（４４６）は、ターボ機械の動作可能性パラメータを示すステップ（４１０）で受信した情報に少なくとも部分的に基づいて負荷に供給される電力量を変調するステップ（４４８）を含む。さらに、図示した例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、負荷に少なくとも約５キロワットの電力を供給するステップ（４５０）と、ターボ機械で電気機械を回転させるステップ（４５１）とを含む。
【０１００】
さらに、図８の方法４００の例示的な態様では、本方法は、負荷が受電モードにあることを判定するステップ（４５２）を含む。（例えば、負荷が電気エネルギー蓄積ユニットである場合には、受電モードは充電受け入れモードであってもよいが、しかし、他の態様では、受電モードは、一般的には、電力を受け入れるのが望ましい、電力を受け入れるのが安全であり得るなどの構成要素のモードを指す。）このような例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、ステップ（４５２）で負荷が受電モードにあると判定したことに応答し、かつ、ステップ（４１２）でターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４５４）を含む。
【０１０１】
さらに、図８の方法４００の例示的な態様では、本方法はまた、ターボ機械が定常状態条件で動作していることを判定するステップ（４５６）を含む。このような例示的な態様では、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、ステップ（４５６）でターボ機械が定常状態条件で動作していると判定したことにも応答して、ハイブリッド電気推進システムを電気移送モードで動作させるステップ（４５８）を含む。
【０１０２】
したがって、このような例示的な態様では、方法４００は、（ハイブリッド電気推進システムを充電モードで動作させるのとは対照的に）ターボ機械が所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、電気機械を用いて電力を発生させるためにハイブリッド電気推進システムを発電モードで動作させるステップをより広く含むことができ、さらに航空機または推進システムの任意の適切な負荷にそのような発生した電力を供給することができることが理解されよう。
【０１０３】
ここで図９を参照すると、本開示の例示的な実施形態によるコンピューティングシステム５００の一例が示されている。コンピューティングシステム５００は、例えば、ハイブリッド電気推進システム５０のコントローラ７２として使用することができる。コンピューティングシステム５００は、１つまたは複数のコンピューティングデバイス５１０を含むことができる。コンピューティングデバイス５１０は、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａ、ならびに１つまたは複数のメモリデバイス５１０Ｂを含むことができる。１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、集積回路、論理デバイス、および／または他の適切な処理デバイスなどの任意の適切な処理デバイスを含むことができる。１つまたは複数のメモリデバイス５１０Ｂは、非一時的コンピュータ可読媒体、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードドライブ、フラッシュドライブ、および／または他のメモリデバイスを含むが、これらに限定されない、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体を含むことができる。
【０１０４】
１つまたは複数のメモリデバイス５１０Ｂは、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａによって実行することができるコンピュータ可読命令５１０Ｃを含む、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａによってアクセス可能な情報を格納することができる。命令５１０Ｃは、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａによって実行された場合に、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａに動作を実行させる任意の命令セットであってもよい。いくつかの実施形態では、命令５１０Ｃは、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａによって実行されて、コンピューティングシステム５００および／またはコンピューティングデバイス５１０が構成される動作および機能、本明細書で説明した航空機のハイブリッド電気推進システムを動作させるための操作（例えば、方法３００）、ならびに／あるいは１つまたは複数のコンピューティングデバイス５１０の任意の他の動作または機能のいずれかなどの動作を、１つまたは複数のプロセッサ５１０Ａに実行させることができる。したがって、特定の例示的な態様では、図５〜図８を参照して上述した例示的な方法３００、４００は、コンピュータにより実施される方法であってもよく、そのようにして、上述したそれぞれのステップの１つまたは複数は、１つまたは複数のコンピューティングデバイスを用いて実施されることが理解されよう。命令５１０Ｃは、任意の適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアであってもよく、あるいはハードウェアで実現されてもよい。それに加えて、および／またはそれに代えて、命令５１０Ｃは、プロセッサ５１０Ａ上の論理的および／または仮想的に別個のスレッドで実行することができる。メモリデバイス５１０Ｂは、プロセッサ５１０Ａによってアクセス可能なデータ５１０Ｄをさらに格納することができる。例えば、データ５１０Ｄは、ハイブリッド電気推進システムの動作モード、電気エネルギー蓄積ユニットの電力備蓄レベル、ターボ機械の１つまたは複数のシャフトもしくはスプールの回転速度、ならびに／あるいはターボ機械の１つまたは複数のシャフトもしくはスプールの１つまたは複数の負荷を示すデータを含むことができる。
【０１０５】
コンピューティングデバイス５１０はまた、例えば、システム５００の他の構成要素と（例えば、ネットワークを介して）通信するために使用されるネットワークインターフェース５１０Ｅを含むことができる。ネットワークインターフェース５１０Ｅは、例えば、送信器、受信器、ポート、コントローラ、アンテナ、および／または他の適切な構成要素を含む１つまたは複数のネットワークとインターフェースするための任意の適切な構成要素を含むことができる。１つまたは複数の外部表示装置（図示せず）は、１つまたは複数のコンピューティングデバイス５１０から１つまたは複数のコマンドを受信するように構成することができる。
【０１０６】
本明細書で説明した技術は、コンピュータベースのシステム、ならびにコンピュータベースのシステムにより行われる動作、およびそれとの間でやりとりされる情報を参照する。当業者であれば、コンピュータベースのシステムの固有の柔軟性によって、構成要素間の多種多様な可能な構成、組み合わせ、ならびにタスクおよび機能の分割が可能になることを認識するであろう。例えば、本明細書で説明した処理は、単一のコンピューティングデバイスまたは組み合わせて働く複数のコンピューティングデバイスを使用して実施することができる。データベース、メモリ、命令、およびアプリケーションは、単一のシステムに実装してもよいし、複数のシステムに分散してもよい。分散した構成要素は、順次または並列に動作することができる。
【０１０７】
様々な実施形態の具体的な特徴がいくつかの図面には示されており、他の図面には示されていないが、これは単に便宜上のものである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【０１０８】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示すると共に、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
航空機（１０）のハイブリッド電気推進システム（５０）を動作させるための方法（４００）であって、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、ターボ機械（１０２）と、前記ターボ機械（１０２）に連結された電気機械（５６）とを含み、前記方法（４００）は、
前記ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）と、
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）と、
前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を発電モードで動作させるステップ（４１５）と
を含む方法（４００）。
［実施態様２］
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）の排気ガス温度を示す情報を受信するステップ（４１６）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記排気ガス温度が排気ガス温度しきい値より低いことを判定するステップ（４１８）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様３］
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）のストールマージンを示す情報を受信するステップ（４２０）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記ストールマージンがストールマージンしきい値を上回ることを判定するステップ（４２２）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様４］
前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す情報を受信するステップ（４１０）は、前記ターボ機械（１０２）の加速要求を示す情報を受信するステップ（４２４）を含み、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するステップ（４１２）は、前記ターボ機械（１０２）の前記加速要求が所定のしきい値を下回ることを判定するステップ（４２６）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様５］
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、電気エネルギー蓄積ユニット（５５）をさらに含み、電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を充電モードで動作させるステップ（４１４）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様６］
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）をさらに含み、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の充電状態が所定の最大レベル未満であることを判定するステップを含み、
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（４１４）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（４３０）を含む、
実施態様５に記載の方法（４００）。
［実施態様７］
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）が前記充電受け入れモードにあることを判定するステップ（４０２）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の温度を示す情報を受信するステップ（４０６）と、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の前記温度が指定範囲内にあることを判定するステップ（４０８）とを含む、実施態様６に記載の方法（４００）。
［実施態様８］
前記電気機械（５６）を用いて前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するための前記充電モードで動作させるステップ（４１４）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される電力量を変調するステップ（４３６）をさらに含む、実施態様５に記載の方法（４００）。
［実施態様９］
前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される前記電力量を変調するステップ（４３６）は、前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）の充電状態に少なくとも部分的に基づいて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）に供給される前記電力量を変調するステップを含む、実施態様８に記載の方法（４００）。
［実施態様１０］
前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）または前記航空機（１０）の負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を電気移送モードで動作させるステップ（４４４）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様１１］
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記負荷に供給される電力量を変調するステップ（４４６）を含む、実施態様１０に記載の方法（４００）。
［実施態様１２］
前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップは（４４６）、前記ターボ機械（１０２）の前記動作可能性パラメータを示す前記受信した情報に少なくとも部分的に基づいて前記負荷に供給される前記電力量を変調するステップ（４４８）を含む、実施態様１１に記載の方法（４００）。
［実施態様１３］
前記負荷に電力を移送するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、少なくとも約５キロワットの電力を前記負荷に供給するステップ（４５０）を含む、実施態様１０に記載の方法（４００）。
［実施態様１４］
前記負荷が受電モードにあることを判定するステップ（４５２）をさらに含み、
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記負荷が前記受電モードにあると判定したことに応答し、かつ、前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４５４）を含む、
実施態様１０に記載の方法（４００）。
［実施態様１５］
前記ターボ機械（１０２）が定常状態条件で動作していることを判定するステップ（４５６）をさらに含み、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記ターボ機械（１０２）が前記定常状態条件で動作していると判定したことに応答して、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４５８）
を含む、実施態様１０に記載の方法（４００）。
［実施態様１６］
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記電気移送モードで動作させるステップ（４４４）は、前記ターボ機械（１０２）で前記電気機械（５６）を回転させるステップ（４５１）を含む、実施態様１０に記載の方法（４００）。
［実施態様１７］
前記電気機械（５６）は、第１の電気機械（５６Ａ）であり、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）は、第２の電気機械（５６Ｂ）と、前記第２の電気機械（５６Ｂ）に連結された第２の推進器（１０４Ｂ）とをさらに含み、前記電気機械（５６）を用いて電力を発生させるために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記発電モードで動作させるステップ（４１５）は、前記第２の推進器（１０４Ｂ）を駆動し、前記航空機（１０）に推進力利益を提供するために、前記ハイブリッド電気推進システム（５０）の前記第１の電気機械（５６Ａ）から前記第２の電気機械（５６Ｂ）に電力を供給するステップを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様１８］
前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を前記充電モードで動作させるステップ（３０８）は、実質的に一定の出力を維持するように前記ターボ機械（１０２）の動作を変更するステップ（３１０）を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様１９］
ハイブリッド電気推進システム（５０）であって、
ターボ機械（１０２）と、
前記ターボ機械（１０２）に連結された電気機械（５６）と、前記電気機械（５６）に電気的に接続可能な電気エネルギー蓄積ユニット（５５）とを含む電気システムと、
前記ターボ機械（１０２）の動作可能性パラメータを示す受信した情報の少なくとも一部に基づいて、前記ターボ機械（１０２）が所定の動作可能性範囲内で動作していることを判定するように、さらに前記ターボ機械（１０２）が前記所定の動作可能性範囲内で動作していると判定したことに応答して、前記電気機械（５６）を用いて前記電気エネルギー蓄積ユニット（５５）を充電するために前記ハイブリッド電気推進システム（５０）を充電モードで動作させるように構成されたコントローラ（７２）と
を含むハイブリッド電気推進システム（５０）。
［実施態様２０］
前記動作可能性パラメータは、前記ターボ機械（１０２）の排気ガス温度、前記ターボ機械（１０２）のストールマージン、および前記ターボ機械（１０２）の加速要求のうちの１つまたは複数である、実施態様１９に記載のハイブリッド電気推進システム（５０）。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  航空機
１２  胴体
１４  長手方向中心線
１６  前端部
１８  後端部
１９  尾翼
２０  第１の翼部／左側翼部
２２  第２の翼部／右側翼部
２４  第１の側
２６  第２の側
２８  前縁フラップ
３０  後縁フラップ
３２  垂直スタビライザ
３４  水平スタビライザ
３６  エレベータフラップ
３８  外面／外板
５０  ハイブリッド電気推進システム
５２  第１の推進器アセンブリ
５４  第２の推進器アセンブリ
５５  電気エネルギー蓄積ユニット
５６  電気機械
５６Ａ  第１の電気機械
５６Ｂ  第２の電気機械
５８  電力バス
６０  電線
７２  コントローラ
１００  ターボファンエンジン
１０１  長手方向中心線、長手方向軸
１０２  ターボ機械
１０２Ａ  第１のターボ機械
１０２Ｂ  第２のターボ機械
１０４  ファン
１０４Ａ  第１の推進器
１０４Ｂ  第２の推進器
１０６  外側ケーシング
１０８  環状入口
１１０  低圧（ＬＰ）圧縮機／ブースタ
１１２  高圧（ＨＰ）圧縮機／ブースタ
１１４  燃焼部
１１６  第１の高圧（ＨＰ）タービン
１１８  第２の低圧（ＬＰ）タービン
１２０  ジェット排気ノズル部
１２１  コア空気流路
１２２  高圧（ＨＰ）シャフト／スプール
１２４  低圧（ＬＰ）シャフト／スプール
１２８  ファンブレード
１３０  ディスク
１３２  作動部材
１３４  動力ギヤボックス
１３６  回転可能なフロントハブ
１３８  ファンケーシング／外側ナセル
１４０  出口ガイドベーン
１４２  下流側部分
１４４  バイパス空気流路
１５０  コントローラ
２００  電気推進器アセンブリ
２０２  長手方向中心線軸
２０４  ファン
２０６  電動モータ
２０８  ファンブレード
２１０  ファンシャフト
２１１  ピッチ変更機構
２１２  ファンケーシング／外側ナセル
２１４  コア
２１６  ストラット／出口ガイドベーン
２１８  ベアリング
３００  方法、流れ図、概略図
４００  方法
５００  コンピューティングシステム
５１０  コンピューティングデバイス
５１０Ａ  プロセッサ
５１０Ｂ  メモリデバイス
５１０Ｃ  コンピュータ可読命令
５１０Ｄ  データ
５１０Ｅ  ネットワークインターフェース
【図１】
2019027431.tif 000003
【図２】
2019027431.tif 000004
【図３】
2019027431.tif 000005
【図４】
2019027431.tif 000006
【図５】
2019027431.tif 000007
【図６】
2019027431.tif 000008
【図７】
2019027431.tif 000009
【図８】
2019027431.tif 000010
【図９】
2019027431.tif 000011
【外国語明細書】
2019027431000001.pdf