(57)【要約】      （修正有）【課題】コンピュータシステムにおける少なくとも１つのプロセッサにより、複数のモーターコントローラに対してリアルタイムで電力制御を行う方法を提供する。【解決手段】電力切替ネットワーク２０２が用いられ、この電力切替ネットワークが、特定の瞬間において、システム全体用優先順位に基づき、選択された１つのモーター１０８Ａ〜１０８Ｄからの電力負荷要求量に応じて、モーターコントローラ２０４Ａ〜２０４Ｆの異なる組み合わせのうちの選択された１つの組合せを当該選択されたモーターに接続する。【選択図】図４Ａ
2015211632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータシステムにおける少なくとも１つのプロセッサにより、複数のモーターコントローラに対してリアルタイムで電力制御を行う方法であって、
複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１の電力負荷要求量を特定することと、
前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記第１組合せのモーターコントローラと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、
第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターためのの電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルに対して第１優先順位指定を決定することと、
前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、
前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、
前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を含む方法。
【請求項２】
第２制御ユニットから、前記電力要求と関連付けられた第１信号を受信することと、
前記第１信号に基づいて前記第１優先順位指定を調整することにより、前記システム全体用優先順位の第２集合を調整することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記モーターコントローラの第２組合せが、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合に対して、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の最適動作電力量よりも低い電力量を供給するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記電力要求が有効性を失ったと確認することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合を再度割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている前記電力量が、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の前記最適動作電力まで再び増加するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている電力量が、当該優先順位の低い稼働中モーターの最適動作レベルよりも低くなるように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記第１制御ユニットは、バス電力制御ユニットである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のモーターは、それぞれ、主エンジン電気始動機、始動機、発電機、電子エンジンコントローラ、補助動力ユニットコントローラ、補助エンジン電気始動機、補助始動発電機、補助エンジン用バッテリー式電気始動制御ユニット、電気式地上走行モーター、キャビン空気圧縮機、油圧ポンプ、窒素発生モーター、環境制御システムファン、及び貨物冷却システムを含むグループから選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２制御ユニットは、発電機制御ユニット、電子エンジンコントローラ、補助動力ユニットコントローラ、補助発電機制御ユニット、バッテリー式電圧ブーストユニットコントローラ、電気式地上走行コントローラ、電気ブレーキコントローラ、空調パック制御ユニット、油圧ポンプコントローラ、窒素発生システムコントローラ、環境制御システムファンコントローラ、及び貨物冷却システムコントローラを含むグループから選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
モーター制御システムであって、
複数のモーターと、
並列電気接続用に構成された複数のモーターコントローラと、
前記複数のモーターを前記複数のモーターコントローラに電気的に接続する電力切替ネットワークと、
前記電力切替ネットワークを動的に制御するための並列モジュラーコンバータと、を含み、前記並列モジュラーコンバータは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ実行可能な命令を記憶している非一時的な記憶媒体とを有するコンピュータを含み、前記命令は、前記コンピュータ上で実行されると、
前記複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１電力負荷要求量を特定することと、
前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記モーターコントローラの第１組合せと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、
第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターのための電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルについて第１優先順位指定を決定することと、
前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、
前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、
前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、モーター制御システム。
【請求項１２】
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
第２制御ユニットから、前記電力要求と関連付けられた第１信号を受信することと、
前記第１信号に基づいて前記第１優先順位指定を調整することにより、前記システム全体用優先順位の第２集合を調整することと、を前記コンピュータに実行させる、請求項１１に記載のモーター制御システム。
【請求項１３】
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、を前記コンピュータに実行させる、請求項１２に記載のモーター制御システム。
【請求項１４】
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記モーターコントローラの第２組合せが、優先順位の低い稼働中モーターの部分集合に対して、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の最適動作電力量よりも低い電力量を供給するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、請求項１２に記載のモーター制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システム、モーター制御システム、及び分配システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターは、多種多様な用途に用いられている。多くの用途において、モーターは、そのモーターの動作を管理するための特定の機能を実行するモーターコントローラに接続されている。例えば、航空機におけるモーターは、操縦翼面、環境系、及びその他のシステムを駆動するために用いられる。これらのモーターは、典型的には、それぞれ、モーターと電源との間で直列に接続された専用モーターコントローラからの電力を受信する。モーターコントローラは、モータが使用するべく電源から受信する電気信号を調節する整流器、インバータ、及びフィルタのいずれかの組み合わせを含みうる。
【０００３】
航空機及び他の輸送手段のプラットフォームに関して、典型的には、モーター毎に、１つの専用モーターコントローラが輸送手段内に設置されている。各モーターコントローラは、そのモーターコントローラが管理するモータのピーク電力の負荷要求量に従ってサイズが決定される。例えば、１００キロワット（ｋＷ）のモーターには、このモーターに対して１００ｋＷを調整及び提供可能なモーターコントローラである、１００ｋＷのモーターコントローラが必要である。
【０００４】
モーターコントローラは、比較的重たい装置となりうる。入力フィルタや出力フィルタ等のモーターコントローラの様々な部品は、コントローラの全重量を著しく増加させる。モーターコントローラの重量は、コントローラの定格電力にほぼ比例するため、モーターコントローラの定格電力が高いほど、モーターコントローラは重くなる。
【０００５】
本開示は、これら及びその他の問題点を考慮して、提示されるものである。
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態において、コンピュータシステムにおける少なくとも１つのプロセッサにより、複数のモーターコントローラに対してリアルタイムで電力制御を行う方法は、複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１電力負荷要求量を特定することと、前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記モーターコントローラの第１組合せと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターのための電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルについて第１優先順位指定を決定することと、前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を含みうる。
【０００７】
他の実施形態において、モーター制御システムは、複数のモーターと、並列電気接続用に構成された複数のモーターコントローラと、前記複数のモーターを前記複数のモーターコントローラに電気的に接続する電力切替ネットワークと、前記電力切替ネットワークを動的に制御するための並列モジュラーコンバータと、を含み、前記並列モジュラーコンバータは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ実行可能な命令を記憶している非一時的な記憶媒体とを有するコンピュータを含み、前記命令は、前記コンピュータ上で実行されると、前記複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１電力負荷要求量を特定することと、前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記モーターコントローラの第１組合せと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターのための電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルについて第１優先順位指定を決定することと、前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる。
【０００８】
さらに他の実施形態において、モーター制御システムを有する航空機は、複数のモーターと、並列電気接続用に構成された複数のモーターコントローラと、前記複数のモーターを前記複数のモーターコントローラに電気的に接続する電力切替ネットワークと、前記電力切替ネットワークを動的に制御するための並列モジュラーコンバータと、を含みうる。前記並列モジュラーコンバータは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ実行可能な命令を記憶している非一時的な記憶媒体とを有するコンピュータを含み、前記命令は、前記コンピュータ上で実行されると、要求モードと要求モード電力量とを含む通信を受信することと、モーターコントローラの総数と、各モーターコントローラに関連付けられた電力量とに少なくとも部分的に基づいて、最大電力容量を計算することと、現在実行中のモードと、これらの実行中のモードにより消費されている電力量とに少なくとも部分的に基づいて、現在の電力使用量を計算することと、前記最大電力容量と、前記現在の電力使用量との間の差分をとることにより、現在利用可能である、現在の電力容量を特定することと、前記現在の電力容量が、前記要求モード電力量以上である場合に限り、前記要求モードを実行して、前記要求モードを実行した分だけ前記現在の電力容量を減算する一方、現在の電力容量が、前記要求モード電力量未満である場合には、他の全ての実行中モードに対する要求モード優先順位指定を決定することと、前記要求モードの前記優先順位が、他の全ての実行中モードの優先順位以下である場合のみ、前記現在の電力容量でのみ前記要求モードを実行して、前記要求モードを実行した分だけ前記現在の電気容量を低減し、前記要求モードの前記優先順位が、他の全ての実行中モードの前記優先順位未満である場合、前記要求モード優先順位指定よりも低い優先順位指定を有している優先モードが存在するか否かを判定し、より低い優先モードが存在する場合には、存在するより低い優先モードが、要求モード優先順位指定よりも１レベルだけ低い優先順位指定を有する第１低優先モードであるか否かを判定し、第１低優先モードが存在する場合には、これらの第１低優先モードにより現在利用されている、第１低優先モードの総電力を特定し、前記第１低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第１低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定し、第１低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、前記第１低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、このなくなるまで低減した分の電力を要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定することと、前記第１低優先モード指定レベルと、前記要求モード優先順位指定レベルとの間の優先順位指定を有する第２低優先モードが存在するか否かを判定し、第２低優先モードが存在する場合には、前記第１低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第１低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給し、前記第１低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、前記第１低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、これらの第２低優先モードにより現在利用されている、第２低優先モード総電力を特定し、前記第２低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第２低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給し、前記第２低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、前記第１低優先モードの総電力及び第２低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、このなくなるまで低減した分の電力を組み合わせて要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定することと、を前記コンピュータに実行させる。
【０００９】
上述する特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態において個々に実現可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。詳細については、以下の説明、図面、及び添付する請求項を参照することによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来型のモーターコントローラアーキテクチャを示す。
【図２】本明細書で開示される様々な実施形態に係る、並列モーターコントローラアーキテクチャを示すブロック図である。
【図３】本明細書で開示される様々な実施形態に係る、航空機飛行の様々な段階におけるキャビン空気圧縮機及び油圧モーターポンプの電力負荷要求量のグラフを示す電力負荷チャートである。
【図４Ａ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラ切替アーキテクチャの例を示すブロック図である。
【図４Ｂ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラ切替アーキテクチャの例を示すブロック図である。
【図４Ｃ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラ切替アーキテクチャの例を示すブロック図である。
【図４Ｄ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラ切替アーキテクチャの例を示すブロック図である。
【図４Ｅ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラ切替アーキテクチャの例を示すブロック図である。
【図５Ａ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラシステムにおいて出力フィルタの配置を用いる態様を示すブロック図である。
【図５Ｂ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラシステムにおいて出力フィルタの配置を用いる態様を示すブロック図である。
【図５Ｃ】本明細書で開示される実施形態に係る、モーターコントローラシステムにおいて出力フィルタの配置を用いる態様を示すブロック図である。
【図６】モーターのグループを制御するための方法を示すフロー図である。
【図７】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図である。
【図８】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に説明した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に主エンジン電気始動の新規な動作ロジックに関する図である。
【図９】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に補助動力ユニットのエンジン電気始動の新規な動作ロジックに関する図である。
【図１０】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に、バッテリー式補助動力ユニットのエンジン電気始動の新規な動作ロジックに関する図である。
【図１１】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に電気式地上走行の新規な動作ロジックに関する図である。
【図１２】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特にキャビン空気圧縮機の新規な動作ロジックに関する図である。
【図１３】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に油圧ポンプの新規な動作ロジックに関する図である。
【図１４】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に窒素発生システムの新規な動作ロジックに関する図である。
【図１５】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に環境制御システムファンの新規な動作ロジックに関する図である。
【図１６】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に貨物冷却システムの新規な動作ロジックに関する図である。
【図１７】モーターのグループを制御するための方法における制御及び工程を詳細に示した好ましい実施形態を示すフロー図であり、特に新規な負荷削減及び再構成の動作ロジックに関する図である。
【図１８】本明細書で開示される実施形態の態様を実施可能な演算システムのための、例示的なコンピュータハードウェア及びソフトウェアアーキテクチャを示す、コンピュータアーキテクチャ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
モーターは、典型的には、そのモーターに対して電力を設定及び供給するためのモーターコントローラを含む。モーターのグループを含むシステムでは、典型的には、モータの数とモータコントローラの数とは同じである。モーターコントローラは、対応するモータのピーク負荷と同等またはそれ以上のピーク負荷電力を供給するように定格化されることが多い。
【００１２】
本明細書に記載される概念及び技術を用いれば、モーターシステムは、電力切替ネットワークと並列に接続された複数のモーターコントローラを含むことになる。以下に記載されるアーキテクチャを用いることにより、モーターコントローラの数及び／又は定格電力を低減したり、各モーターコントローラの電力出力性能を低減したりして、モーターシステムの全重量を減らすことができる。本開示で説明される実施形態は、航空機内で用いられるモーター及びモーターコントローラに関する。航空機の重量を減らすことは普遍的な目的であるため、航空機環境は、本明細書で説明される実施形態において有用な例として挙げることができる。しかしながら、本明細書で提示される概念は、船や輸送手段を含むプラットフォーム、又はサイズや重量の低減が考慮すべき問題である他のプラットフォームにおけるモーターシステムにも同様に適用可能なことは言うまでもない。
【００１３】
以下の詳細な説明においては、特定の実施形態又は実施例として示す添付図面を参照するが、同添付図面は本明細書の一部を構成する図解である。いくつかの図面に亘って同様の参照番号は、同様の要素を示している。以下では、図面を参照しながら、並列モーターコントローラアーキテクチャを説明する。図１は電力をモーター１０８に供給するためのモーターコントローラの従来型アーキテクチャ１００を示す。従来型アーキテクチャ１００によると、電源１０２は、バス１０４に電力を供給し、当該バスは、任意の数の従来型モーターコントローラ１０６に電力を供給する。
【００１４】
なお、明確化のために、２つの従来型モーターコントローラ１０６Ａ及び１０６Ｂと、対応するモーター１０８Ａ及び１０８Ｂのみが図示されている。各従来型モーターコントローラ１０６は、接続された単一のモーター１０８が使用できるように、受信した電力信号を調整する。図示された例では、従来型モーターコントローラ１０６Ａは、モーター１０８Ａに電力を供給し、従来型モーターコントローラ１０６Ｂは、モーター１０８Ｂに電力を供給する。
【００１５】
例示として、従来型アーキテクチャ１００は、航空機内に実装することができる。この実施態様によると、電源１０２は、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）信号を、従来型モーターコントローラ１０６に供給する。例示する従来型モーターコントローラ１０６Ａ及び１０６Ｂは、キャビン空気圧縮機用モーターコントローラ（cabin air compressor motor controller）、油圧用電気モーターポンプ用モーターコントローラ（hydraulic electric motor pump motor controller）、発電機兼エンジン始動用モーターコントローラ（generator engine starting motor controller）、窒素発生システム圧縮機用モーターコントローラ（nitrogen generation system compressor motor controller）、ファンモーターコントローラ、及びフライト制御アクチュエータ用モーターコントローラ（flight controls actuator motor controller）を含むが、これらに限定されない。なお、モーターコントローラ１０６及びモーター１０８のタイプは何であってもよく、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、何れのタイプの輸送手段又は他のプラットフォームでも用いることができる。
【００１６】
図２を参照しながら、様々な実施形態にしたがって、並列モーターコントローラアーキテクチャ２００の説明を行う。図１に示される例示的な従来型アーキテクチャ１００と同様に、並列モーターコントローラアーキテクチャ２００は、電源１０２と、バス１０４と、モーター１０８を含む。しかしながら、並列モーターコントローラアーキテクチャ２００では、電力切替ネットワーク２０２と並列に接続された複数の並列モーターコントローラ２０４が設置されている。電力切替ネットワーク２０２は、並列モーターコントローラ２０４からモーター１０８へ電力を供給する。電力切替ネットワーク２０２は、任意の数の並列モーターコントローラ２０４を何れかの特定のモーター１０８に接続させる一連の電気スイッチを介して、並列モーターコントローラ２０４をモーター１０８に電気的に接続する電気回路を含む。電力切替ネットワーク２０２は、必要に応じて並列モーターコントローラ２０４同士を接続するように電子スイッチを制御する演算装置を含んでもよいし、当該演算装置に接続されていてもよい。これにより、経時的に変化するモーター１０８の任意の瞬間の電力負荷要求量に従って、適切な電力をモーター１０８に供給する。電力切替ネットワーク２０２の動作は、以下でより詳細に述べる。
【００１７】
図２に示される例では、３つの並列モーターコントローラ２０４は、それぞれ、図１に示される従来型のモーターコントローラ１０６よりも低い電力出力性能を有する。例えば、並列モーターコントローラ２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０４Ｃは、それぞれ５０ｋＷの電力を供給することができ、これらのモーターコントローラ２０４の総電力出力性能は、１５０ｋＷである。一方、図１に示される従来型アーキテクチャ１００は、２つの従来型モーターコントローラ１０６Ａ及び１０６Ｂを用いており、各コントローラは、１００ｋＷの電力出力性能を有しており、総電力出力性能は、２００ｋＷである。モーターコントローラの重量は、典型的には、電力出力性能と比例する。したがって、従来型アーキテクチャ１００では２つの従来型並列モーターコントローラ１０６を用いているのに対して、並列モーターコントローラアーキテクチャ２００では、３つの並列モーターコントローラ２０４を用いているにも関わらず、図２に示される並列モーターコントローラアーキテクチャ２００は、図１に示される従来型アーキテクチャ１００よりも軽量であると考えられる。
【００１８】
本明細書に記載されている概念及び技術は、各モーター１０８のピーク電力負荷又は最大電力要求が同時に発生しないという、輸送手段又は他の構造体におけるモーター１０８の動作特性を利用している。モーターに対する電力負荷が相補的であるこれらの構造体では、専用の大きい従来型モーターコントローラ１０６の代わりに、複数の小さい並列モーターコントローラ２０４を用いて、本明細書で説明されるように、モーター１０８の電力要求に応じて、動的に再構成を行って、モーター１０８間で電力分配をシフトすることができる。
【００１９】
なお、図２に示される例は、理解を容易にするため簡略化してある。同図では、３つの並列モーターコントローラ２０４Ａ、２０４Ｂ、及び２０４Ｃのみが、２つのモーター１０８Ａ及び１０８Ｂに接続されているが、様々な実施形態によると、任意の数のモーター１０８に対して、並列モーターコントローラ２０４をいくつ用いて電力を供給してもよい。同様に、明確化のために、電力切替ネットワーク２０２は、１つの単純な電子スイッチを含むことが示されている。しかしながら、電力切替ネットワーク２０２において、任意の数及びタイプのスイッチ機構を使用して、並列モーターコントローラ２０４の電力出力を組み合わせ、この出力をモーター１０８に供給してもよい。
【００２０】
次に図３を参照して、例示的な電力負荷チャート３０２の説明を行う。電力負荷チャート３０２は、本明細書に記載される実施形態が、飛行中の様々な段階において、航空機における２つの異なるモーターの相補的な電力負荷要求量３０４の利点を活かして、モーター１０８に電力を供給する際に並列モーターコントローラ２０４を利用することを示している。この例では、上段グラフは、地上操作、エンジン始動、地上走行、離陸、上昇、巡航、降下、及び着陸を含む、８つの飛行段階３０６におけるキャビン空気圧縮機の電力負荷要求量３０４を示す。縦軸は、キャビン空気圧縮機の現在の電力負荷要求量３０４を示す。
【００２１】
下段グラフは、同じ８つの飛行段階３０６における、油圧用電気モーターポンプの電力負荷要求量３０４を示す。２つのグラフにおける様々な飛行段階３０６を左から右へ辿ると、利用可能電力、すなわち、２つのモーター１０８に電力を供給するための全ての並列モーターコントローラ２０４の総電力出力性能が、１５０ｋＷに保たれていることが分かる。この利用可能電力は、３つの並列モーターコントローラ２０４がそれぞれ５０ｋＷで定格化されている、図２に示す並列モーターコントローラアーキテクチャ２００を用いて供給することができる。様々な飛行段階３０６において２つのモーター１０８の現在の動作要求が変化すると、３つの並列モーターコントローラ２０４を組み合わせて得られる１５０ｋＷの電力は、キャビン空気圧縮機と油圧用電気モーターポンプとの間で動的に再分配される。
【００２２】
例えば、地上操作の際には、１００ｋＷの電力がキャビン空気圧縮機に供給され、５０ｋＷの電力が油圧用電気モーターポンプに供給される。これを実行するには、２つの並列モーターコントローラ２０４をキャビン空気圧縮機に接続し、１つのモーターコントローラ２０４を油圧用電気モーターポンプに接続する。エンジン始動の際には、モーターコントローラ２０４を発電機に接続して、全利用可能電力である１５０ｋＷを発電機に供給することにより、エンジンを始動させる。このアーキテクチャについては、図４Ｂを用いて以下でより詳細に説明する。
【００２３】
地上走行及び離陸の際には、モーター１０８の動作要求により、電力切替ネットワーク２０２の再構成が行われ、キャビン空気圧縮機への電力出力が５０ｋＷに低減される一方で、２つの並列モーターコントローラ２０４からの電力の出力先が油圧用電気モーターポンプへ切り替えられる。上昇、巡航、及び降下の際には、１００ｋＷの電力がキャビン空気圧縮機に供給され、５０ｋＷの電力が油圧用電気モーターポンプに供給される。最後に、着陸の際には、着陸ギア及び特定の飛行操縦翼面を下げるために油圧用電気モーターポンプに対する要求が高まるため、電力を切り替えて、１００ｋＷの電力を油圧用電気モーターポンプに供給し、５０ｋＷの電力をキャビン空気圧縮機に供給するように電力を切り替える。
【００２４】
なお、キャビン空気圧縮機及び油圧用電気モーターポンプの電力負荷要求量３０４の値は例示的なものであり、２つのモーター１０８の電力要求の相補的な性質と、モーター１０８の電力負荷要求量に応じた電力を再分配するための電力切替ネットワーク２０２の動的再構成とを説明するための値である。また、キャビン空気圧縮機及び油圧用電気モーターポンプについて、例示的なデータのみを示したが、任意の数及びタイプのモーター１０８を使用して、全ての並列モーターコントローラ２０４からの利用可能電力を、全てのモーター１０８間で動的に分配することができる。
【００２５】
図４Ａは、図４Ｂ〜４Ｅにおいて用いられる例示的な配電システム４００を示しており、異なる飛行段階において、モーターの現在の動作要求が変更された際に、電力切替ネットワーク２０２における電気接続を動的に再構成して、１つ又はそれ以上の並列モーターコントローラ２０４からの電力の供給先を１つ又はそれ以上のモーター１０８へ切り替えることを説明する図である。図４Ａ〜４Ｅに示されたこれらの例において、６つの並列モーターコントローラ２０４Ａ〜２０４Ｆは、発電機１０８Ａ、キャビン空気圧縮機１０８Ｂ、ポンプ１０８Ｃ、及びファン１０８Ｄを含む４つのモーター１０８に電力を供給する。
【００２６】
図４Ｂは、発電機１０８Ａを用いて航空機のエンジンを始動させる際の、電力切替ネットワーク２０２内の電気接続を表すエンジン始動用配電システム４０２を示す。この場合、発電機１０８Ａは、非常に大きい電力負荷を要する。結果として、並列モーターコントローラ２０４Ａ〜２０４Ｅの全てが発電機１０８Ａに電気的に接続され、残りのモーターコントローラ２０４Ｆは、航空機の機器を冷却するためにファン１０８Ｄに電力を供給する。
【００２７】
図４Ｃは、航空機が離陸する際の、電力切替ネットワーク２０２内の電気接続を表す離陸用配電システム４０４を示す。エンジン始動後は、発電機１０８Ａは、並列モーターコントローラ２０４からの電力を必要としないため、発電機１０８Ａは、バス４５０に電力を供給することが図示されている。エンジン始動時に電力を発電機１０８Ａに供給した並列モーターコントローラ２０４は、キャビン空気圧縮機１０８Ｂ及びポンプ１０８Ｃに電力を供給するように再構成されている。離陸時には、ポンプ１０８Ｃの電力負荷要求量３０４は、キャビン空気圧縮機１０８Ｂの電力負荷要求量よりも大きい。結果として、この例では、２つの並列モーターコントローラ２０４Ａ及び２０４Ｂが、キャビン空気圧縮機１０８Ｂに接続され、３つの並列モーターコントローラ２０４Ｃ〜２０４Ｅが、ポンプ１０８Ｃに接続されている。
【００２８】
図４Ｄは、巡航中に電力切替ネットワーク２０２が再構成される巡航用配電システム４０６を示す。キャビン空気圧縮機１０８Ｂ及びポンプ１０８Ｃの電力負荷要求量３０４は相補的（図３に示される）であるため、巡航中には、キャビン空気圧縮機１０８Ｂのより高い電力負荷要求量に対応するために、並列モーターコントローラ２０４Ｃの接続先が、ポンプ１０８Ｃからキャビン空気圧縮機１０８Ｂに切り替えられる。
【００２９】
図４Ｅは、着陸ギアの上げ下げやエンジンの逆噴射などの一時的な油圧状態において電力切替ネットワーク２０２が再構成される油圧要求用配電システム４０８を示す。図に示されるように、６つの並列モーターコントローラ２０４のうちの４つが、ポンプ１０８Ｃに電気的に接続されている。図示された各例と同様に、ポンプ１０８Ｃの高い電力負荷要求量３０４が緩和されると、電力切替ネットワーク２０２は、全てのモーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４にしたがって、もう一度、再構成される。
【００３０】
図５Ａ〜５Ｃは、それぞれ、様々な実施形態による出力フィルタ５１０の様々な配置を説明するための、モーターコントローラシステムの代替的な構成５００、５２０、及び５４０を示す。従来型モーターコントローラ１０６は、モーター１０８により用いられる電子信号を調整するために、フィルタを用いる。図５Ａは、モーター１０８に電力を供給するために、並列モーターコントローラ２０４Ａ及び２０４Ｂが電力切替ネットワーク２０２に接続されている、一実施形態を示す。この例では、電源１０２は、並列モーターコントローラ２０４に交流信号を供給する。
【００３１】
各モーターコントローラ２０４は、入力フィルタ５０２と、出力フィルタ５１０と、中間フィルタ５０６とを含み、当該中間フィルタは、整流器５０４とインバータ５０８との間に配置されている。なお、並列モーターコントローラ２０４の構成要素は、図５Ａ〜５Ｃに示されたものに限らず、何れかの並列モーターコントローラ２０４の構成要素が、図示されたものとは異なっていてもよい。例えば、電源１０２が並列モーターコントローラ２０４に直流入力を供給する場合、並列モーターコントローラ２０４は、整流器５０４や他の追加的なフィルタを必要とせず、入力フィルタ５０２と、インバータ５０８と、出力フィルタ５１０とを含んでもよい。
【００３２】
図５Ｂは、複数の並列モーターコントローラ２０４が１つの出力フィルタ５１０を共有する代替的なモーターコントローラアーキテクチャ５２０を示す。この実施形態では、出力フィルタ５１０を、モーター１０８に接続することにより、電力切替ネットワーク２０２から受信した電力を、モーター１０８が受信する前に出力フィルタ５１０に入力する。このようにすることで、並列モーターコントローラ２０４から出力フィルタ５１０を省略することができる。フィルタは、比較的重たい部品であるため、各並列モーターコントローラ２０４が出力フィルタ５１０を含む代わりに、出力フィルタ５１０を共有することで、全体的なシステムの重量を軽減することができる。
【００３３】
さらに軽量化するため、図５Ｃに示す実施形態は、１つ又はそれ以上の並列モーターコントローラ２０４が出力フィルタ５１０を用いない代替的なモーターコントローラアーキテクチャ５４０を示す。典型的には、出力フィルタ５１０は、航空機又は他の輸送体の機器格納室（equipment bay）における並列モーターコントローラ２０４からモーター１０８までの給電線が長いために用いられるものである。並列モーターコントローラ２０４からの電気信号は、高調波成分（significant harmonic content）を含み、且つ、パルス幅変調された波形又は切替（矩形）波形で構成することができ、この高周波成分は、モーター１０８によって信号が受信されるまでに、給電線のインピーダンスによって増幅される。並列モーターコントローラ２０４内の出力フィルタ５１０は、波形を滑らかにすることにより、フィルタ処理されていない矩形波形に含まれる増幅された高調波に起因するモーター１０８への損傷を防止する。しかしながら、並列モーターコントローラ２０４がモーター１０８の近傍に位置する実施形態、又は、給電線からの放射妨害波を考慮する必要がない場合には、出力フィルタ５１０を含まない代替的なモーターコントローラアーキテクチャ５４０を用いて、更にモーターコントローラシステムを軽量化してもよい。
【００３４】
なお、図６〜１７で説明されている論理演算は、（１）演算システムで動作する一連のコンピュータ実施行為（computer implemented acts）若しくはプログラムモジュール、及び／又は、（２）演算システム内の相互接続機械論理回路（interconnected machine logic circuits）若しくは回路モジュールとして実現される。演算システムは、電力切替ネットワーク２０２の一部であるか、又は当該ネットワークに接続されており、図１８を用いて後述する。本明細書で説明される論理演算の実装は、演算システムの性能及び他の要件に依存する選択の問題である。従って、本明細書に記載される論理演算は、状態工程（states operations）、構造デバイス（structural devices）、行為（act）、又はモジュールの様々な呼び方がある。これらの工程、構造デバイス、行為、及びモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、特殊用途デジタル論理、及びそれらの任意の組合せで実現できる。また、本明細書に記載され、図示される工程数よりも多い又は少ない工程を実行してもよいことを理解されたい。これらの工程は、本明細書に記載される順番とは異なる順番で実行されてもよい。
【００３５】
次に図６を参照して、モーター１０８のグループを制御するための、例示的なルーチン６００の説明を行う。ルーチン６００は、工程６０２で始まり、各モーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４が特定される。この工程及び他の工程は、モーターコントローラ再構成用アプリケーションが、電力切替ネットワーク２０２の一部として、又は電力切替ネットワーク２０２と通信して、コンピュータシステム上で実行されることにより行われる。上述したように、モーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４は、その時点での動作電力要求量を示す。図３に示すように、航空機若しくは他の輸送手段、又はプラットフォーム内のモーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４は、様々な飛行段階３０６などの動作段階に従って変化する。各モーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４は相補的であり、１つのモーター１０８の電力要求量の増加は、他のモーター１０８の電力要求量の対応する低下と一致する。このため、本明細書で説明される、電力切替ネットワーク２０２内での電気接続を動的に再構成することが可能である。
【００３６】
ルーチン６００は、工程６０２から工程６０４に進み、各モータ１０８に接続する並列モーターコントローラ２０４の数が決定される。上述したように、何れかのモーター１０８に接続される並列モーターコントローラ２０４の数は、この特定のモーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４を供給することができる最少数の並列モーターコントローラ２０４を含みうる。例えば、１つのモーター１０８が１００ｋＷの電力を用いている場合、それぞれ５０ｋＷの電力供給が可能な２つの並列モーターコントローラ２０４がモーター１０８に接続される。工程６０６において、電力切替ネットワーク２０２は、工程６０４で決定されたように、モーターの現在の電力負荷要求量に従って、並列モーターコントローラ２０４をモーター１０８に接続するように構成される。なお、電力切替ネットワーク２０２は、並列モーターコントローラ２０４を各モーター１０８に接続させる、回路内の任意の数の電子スイッチを起動することにより構成される。
【００３７】
ルーチン６００は、工程６０６から工程６０８に進み、モーターコントローラシステムは、モーター動作要求について監視される。一実施形態によると、モーター動作要求は、１つ又はそれ以上のモーター１０８を用いるシステムを制御するために用いるスイッチ、レバー、制御装置、又は他の装置の何れかの起動又は動作である。例えば、航空機の環境では、モーター動作要求は、着陸ギアの上げ下げ、飛行操縦翼面を動かすための制御開始又は制御動作、及びポンプの作動を含むが、これらに限られない。なお、モーター動作要求は、人による行為の結果、又は、コンピュータ制御による動作の結果である。また、監視動作は、任意の数のシステムの能動的な監視若しくはポーリング、又は、要求の受信などの受動的な監視を含むということを理解されたい。
【００３８】
工程６１０において、モーター動作要求が受信されなかった場合には、ルーチン６００は、工程６０８に戻り、監視が継続される。しかしながら、工程６１０において、モーター動作要求が発生した又は受信されたと判断された場合には、ルーチン６００は、工程６０２に戻り、この工程にてモーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４が再度評価され、その後ルーチン６００は上述した工程を続けて行う。このようにして、電力切替ネットワーク２０２は、動的に再構成されることにより、並列モーターコントローラ２０４からの電力の供給先を該当するモーター１０８へ切り替えて、モーター１０８の電力負荷要求量３０４の変化に対応することができる。
【００３９】
次に図７を参照して、負荷削減（load shedding）及び再構成によりモーター１０８のグループを制御するための、例示的なルーチン７０００の説明を行う。ルーチン７０００は、工程７０１０で始まり、この工程において、第１モーターの第１電力負荷要求量と、第２モーターの第２電力負荷要求量に基づく初期電力負荷要求量を特定する。次のステップは、工程７０２０であり、第１モーターコントローラの電力容量、第２モーターコントローラの電力容量、及び、第３モーターコントローラの電力容量から、最大電力出力を特定することを含む。次のステップは、工程７０３０であり、第１モーターコントローラの電力容量が、第１電力負荷要求量に対応するために十分であること、及び第２モーターコントローラの電力容量が、第２電力負荷要求量に対応するために十分であることを判断することを含む。次のステップは、工程７０４０であり、最大電力出力、第１電力負荷要求量、及び第２電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合（first set of system-wide priorities）を割り当てることを含む。次のステップは、工程７０５０であり、第１モーターコントローラを第１モーターに接続し、第２モーターコントローラを、第２モーターに接続するように、電力切替ネットワークを構成することを含む。次のステップは、工程７０６０であり、第３モーターの第３電力負荷要求量を供給するための電力要求を制御ユニットから受信することを含む。次のステップは、工程７０７０であり、初期電力負荷要求量及び第３電力負荷要求量に基づいて、更新電力負荷要求量を特定することを含む。
【００４０】
引き続き図７を参照すると、更新電力負荷要求量の特定後の次のステップは工程７０８０であり、更新電力負荷要求量が最大電力出力よりも大きいと判断することを含む。次のステップは、工程７０９０であり、最大電力出力、第１電力負荷要求量、第２電力負荷要求量、及び第３電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、第２モーターよりも第３モーターに対して高い優先レベルを指定するシステム全体用優先順位の第２集合（second set of system-wide priorities）を割り当てることを含む。ステップ７１００における「ＯＲ」分岐（OR split）は、本発明の２つの代替の実施形態を示しており、ステップ７１１１から始まる実施形態では、並列モーターコントローラアーキテクチャは、電力を１つのモーターから別のモーターへ完全に切り替えることにより供給源（resource）を再構成し、ステップ７１２１から始まる実施形態では、並列モーターコントローラアーキテクチャは、必要な電力量のみを、必要とされる期間だけ切り替えることにより、優先順位の高いモーターからの電力要求に対応する。
【００４１】
再構成の実施形態において、工程７１１１は、第３モーターコントローラの電力容量と第２モーターコントローラの電力容量との組み合わせが、第３電力負荷要求量に対応する必要があると判断することを含む。次のステップは、工程７１１２であり、第２モーターから第２モーターコントローラを切り離し、第２モーターコントローラと第３モーターコントローラとを第３モーターに接続するように電力切替ネットワークを構成することを含む。次のステップは、工程７１１３であり、電力要求が有効性を失ったと確認することを含む。次のステップは、工程７１１４であり、システム全体用優先順位の第１集合を再度割り当てることを含む。この実施形態の最後のステップは、工程７１１５であり、第３モーターから第２モーターコントローラを切り離し、第２モーターコントローラを第２モーターに再度接続するように電力切替ネットワークを構成することを含む。
【００４２】
負荷削減（load shedding）の実施形態において、ステップ７１２１は、第３モーターコントローラの電力容量と第２モーターコントローラの電力容量の第１部分との組み合わせが、第３電力負荷要求量に対応するために十分であると判断することを含む。次のステップは、工程７１２２であり、第２モーターコントローラを第３モーターに接続することにより、第２モーターコントローラを切り替えて第２モーターコントローラの電力容量の第１部分を第３モーターに供給し、第３モーターコントローラを第３モーターに接続するように、電力切替ネットワークを構成することを含む。次のステップは、工程７１２３であり、電力要求が有効性を失ったと確認することを含む。次のステップは、工程７１２４であり、システム全体用優先順位の第１集合を再度割り当てることを含む。この実施形態の最後のステップは、工程７１２５であり、第３モーターから第２モーターコントローラを切り離し、第２モーターコントローラを第２モーターに再度接続することにより第２電力負荷要求量に完全に対応するように電力切替ネットワークを構成することを含む。
【００４３】
次に図８を参照して、主エンジン電気始動の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン８００の説明を行う。ルーチン８００は、工程８１０で始まり、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータ（Parallel Modular Converter）が利用可能な電力量を特定する。工程８２０において、並列モジュラーコンバータは、エンジンを始動させるための電力切替ネットワークを構成する。この動作は、電子エンジンコントローラ（Electronic Engine Controller）によるトルクの決定８１１（電子エンジンコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）と、発電機用回路遮断器（Generator Circuit Breaker）を開放して、始動機／発電機に対して励磁電圧を印加する（apply excitation）ための発電機制御ユニット（Generator Control Unit）の動作８１２と、により通知される。工程８３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程８４０において、並列モジュラーコンバータは、エンジン始動機／発電機に電力を供給し、８４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する電子エンジンコントローラとの間で共有される。工程８５０において、始動機のカットオフ速度（cutoff speed）に到達しない場合には、工程８４０を再度開始するが、始動機のカットオフ速度に到達した場合には、８６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウン（soft shutdown）を開始して、始動機／発電機のモータリングモード（motoring mode）を終了する。工程８８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力割当て（power budget）を解放し、電子エンジンコントローラ及び発電機制御ユニットに対して、現在の設定モードが主エンジン電気始動のモードではなくなったことを通知し、その後、工程８８１及び８８２が開始される。工程８８１において、電子エンジンコントローラは、エンジンが作動中であると判断し、工程８８２においては、発電機制御ユニットは、励磁電圧を除去して、発電モードへの遷移を開始する。
【００４４】
次に図９を参照して、補助動力エンジンユニットの電気始動の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン９００の説明を行う。ルーチン９００は、工程９１０で始まり、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程９２０において、並列モジュラーコンバータは、エンジンを始動させるための電力切替ネットワークを構成する。この動作は、補助動力ユニットコントローラによるトルクの決定９１１（補助動力ユニットコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）と、補助始動発電機用回路遮断器を開放して、始動機／発電機に対して励磁電圧を印加するための補助発電機制御ユニットの動作９１２と、により通知される。工程９３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程９４０において、並列モジュラーコンバータは、モーター始動機／発電機に電力を供給し、９４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する補助動力ユニットコントローラとの間で共有される。工程９５０において、始動機のカットオフ速度に到達しない場合には、工程９４０を再度開始するが、始動機のカットオフ速度に到達した場合には、９６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、始動機／発電機のモータリングモードを終了する。工程９８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力割当てを解放し、補助動力ユニットコントローラ及び補助発電機制御ユニットに対して、現在の設定モードが補助エンジン電気始動のモードではなくなったことを通知し、その後、工程９８１及び９８２が開始される。工程９８１において、補助動力ユニットコントローラは、補助エンジンが作動中であると判断し、工程９８２においては、補助発電機制御ユニットは、励磁電圧を除去して、発電モードへの遷移を開始する。
【００４５】
次に図１０を参照して、補助動力ユニットのバッテリー電源によるエンジン電気始動の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン１０００の説明を行う。ルーチン１０００は、工程１０１０で始まり、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１０２０において、並列モジュラーコンバータは、補助動力ユニットをバッテリー電源始動させるための電力切替ネットワークを構成する。この動作は、補助動力ユニットコントローラによるトルクの決定１０１１（補助動力ユニットコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）と、補助始動発電機用回路遮断器を開放して、始動機／発電機に対して励磁電圧を印加するための補助発電機制御ユニットの動作１０１３と、により通知される。なお、補助発電機制御ユニットによる工程１０１３に先立って、工程１０１２において、バッテリー電圧ブーストユニットは、電力変換を行うことにより、補助始動発電機に対して励磁電力を供給し、並列モジュラーコンバータに対して高電圧を供給する。工程１０３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１０４０において、並列モジュラーコンバータは、エンジン始動機／発電機に電力を供給し、１０４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する補助動力ユニットコントローラとの間で共有される。工程１０５０において、始動機のカットオフ速度に到達しない場合には、工程１０４０を再度開始するが、始動機のカットオフ速度に到達した場合には、１０６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、始動機／発電機のモータリングモードを終了する。工程１０８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力割当てを解放し、補助動力ユニットコントローラ及び補助発電機制御ユニットに対して、現在の設定モードが補助エンジンのバッテリー式電気始動のモードではなくなったことを通知し、その後、工程１０８１及び１０８３が開始される。工程１０８１において、補助動力ユニットコントローラは、補助エンジンが作動中であると判断し、工程１０８３においては、補助発電機制御ユニットは、励磁電圧を除去して、発電モードへの遷移を開始し、工程１０８２において、バッテリー電圧ブーストユニットは、補助始動発電機の励磁電圧、及び、並列モジュラーコンバータのための電力変換を停止する。
【００４６】
次に図１１を参照して、電気式地上走行の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン１１００の説明を行う。ルーチン１１００は、工程１１１０で始まり、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１１２０において、並列モジュラーコンバータは、電気式地上走行モード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、電気式地上走行コントローラによるトルク、速度、及び加速／減速の決定１１１１（電気式地上走行コントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）と、電気式ブレーキコントローラによるブレーキの状態を報知する動作１１１２と、により通知される。工程１１３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１１４０において、並列モジュラーコンバータは、電気式地上走行用モーターに電力を供給し、１１４１において、速度、加速、及び減速フィードバックに関する情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度、加速率、及び減速率を監視する電気式地上走行コントローラとの間で共有される。工程１１５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び電気式地上走行コントローラを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１１４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１１６０において、並列モジュラーコンバータはソフトシャットダウンを開始して、電気式地上走行モーターモードを終了する。工程１１８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力割当てを解放し、電気式地上走行コントローラに対して、現在の設定モードが電気式地上走行のモードではなくなったことを通知し、その後、工程１１８１が開始される。工程１１８１において、電気式地上走行コントローラは、航空機が地上走行していないと判断し、工程１１８２では、電気式ブレーキコントローラは、電気式ブレーキの状態を提供する。
【００４７】
次に図１２を参照して、キャビン空気圧縮機の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン１２００の説明を行う。ルーチン１２００は、工程１２０１で始まり、空調パック制御ユニットにおいて、キャビン空気圧縮機モード要求が発生する。工程１２１０では、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１２２０において、並列モジュラーコンバータは、キャビン空気圧縮機モード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、空調パック制御ユニットの速度コマンドにより通知される（空調パック制御ユニットが並列モジュラーコンバータに通知する）。工程１２３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１２４０において、並列モジュラーコンバータは、キャビン空気圧縮機用モーターに電力を供給し、１２４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する空調パック制御ユニットとの間で共有される。工程１２５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び空調パック制御ユニットコントローラを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１２４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１２６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、キャビン空気圧縮機モーターモードを終了する。工程１２８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力割当てを解放し、空調パック制御ユニットに対して、現在の設定モードがキャビン空気圧縮機のモードではなくなったことを通知し、その後、工程１２８１が開始される。工程１２８１において、空調パック制御ユニットは、キャビン空気圧縮機が作動していないと判断する。
【００４８】
次に図１３を参照して、新規な油圧ポンプの動作ロジックに関する例示的なルーチン１３００の説明を行う。ルーチン１３００は、工程１３０１で始まり、油圧ポンプコントローラにおいて、油圧ポンプモード要求が発生する。工程１３１０では、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１３２０において、並列モジュラーコンバータは、油圧ポンプモード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、油圧ポンプコントローラの速度コマンドにより通知される（油圧ポンプコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）。工程１３３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１３４０において、並列モジュラーコンバータは、油圧ポンプ用モーターに電力を供給し、１３４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する油圧ポンプコントローラとの間で共有される。工程１３５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び油圧ポンプコントローラを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１３４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１３６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、油圧ポンプモーターモードを終了する。工程１３８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力を解放し、油圧ポンプコントローラに対して、現在の設定モードが油圧ポンプのモードではなくなったことを通知し、その後、工程１３９０が開始される。工程１３９０において、油圧ポンプコントローラは、油圧ポンプが作動していないと判断する。
【００４９】
次に図１４を参照して、新規な窒素発生システムの動作ロジックに関する例示的なルーチン１４００の説明を行う。ルーチン１４００は、工程１４０１で始まり、窒素発生システムコントローラにおいて、窒素発生システムモード要求が発生する。工程１４１０では、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１４２０において、並列モジュラーコンバータは、窒素発生システムモード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、窒素発生システムコントローラの速度コマンドにより通知される（窒素発生システムコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）。工程１４３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１４４０において、並列モジュラーコンバータは、窒素発生システム用モーターに電力を供給し、１４４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する窒素発生システムコントローラとの間で共有される。工程１４５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び窒素発生システムを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１４４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１４６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、窒素発生システムモーターモードを終了する。工程１４８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力を解放し、窒素発生システムコントローラに対して、現在の設定モードが窒素発生システムのモードではなくなったことを通知し、その後、工程１４８１が開始される。工程１４８１において、窒素発生システムコントローラは、窒素発生システム圧縮機が作動していないと判断する。
【００５０】
次に図１５を参照して、新規な環境制御システムファンの動作ロジックに関する例示的なルーチン１５００の説明を行う。ルーチン１５００は、工程１５０１で始まり、環境制御システムファンコントローラにおいて、環境制御システムファンモード要求が発生する。工程１５１０では、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１５２０において、並列モジュラーコンバータは、環境制御システムファンモード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、環境制御システムファンコントローラの速度コマンドにより通知される（環境制御システムファンコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）。工程１５３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１５４０において、並列モジュラーコンバータは、環境制御システムファン用モーターに電力を供給し、１５４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する環境制御システムファンコントローラとの間で共有される。工程１５５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び環境制御システムファンコントローラを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１５４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１５６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、環境制御システムファンモーターモードを終了する。工程１５８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力を解放し、環境制御システムファンコントローラに対して、現在の設定モードが環境制御システムファンのモードではなくなったことを通知し、その後、工程１５８１が開始される。工程１５８１において、環境制御システムファンコントローラは、環境制御システムファンが作動していないと判断する。
【００５１】
次に図１６を参照して、新規な貨物冷却システムの動作ロジックに関する例示的なルーチン１６００の説明を行う。ルーチン１６００は、工程１６０１で始まり、貨物冷却システムコントローラにおいて、貨物冷却システムモード要求が発生する。工程１６１０では、バス電力制御ユニットは、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力量を特定する。工程１６２０において、並列モジュラーコンバータは、貨物冷却システムモード用の電力切替ネットワークを構成する。この動作は、貨物冷却システムコントローラの速度コマンドにより通知される（貨物冷却システムコントローラが並列モジュラーコンバータに通知する）。工程１６３０において、並列モジュラーコンバータは、得られた情報に基づいて、適切なモーター制御アルゴリズムを選択する。工程１６４０において、並列モジュラーコンバータは、貨物冷却システムモーターに電力を加え、１６４１において、速度フィードバック情報が、並列モジュラーコンバータと、モーター速度を監視する貨物冷却システムコントローラとの間で共有される。工程１６５０において、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニット及び貨物冷却システムコントローラを監視し、停止コマンドを受信していない場合には、工程１６４０を再度開始するが、停止コマンドを受信した場合には、１６６０において、並列モジュラーコンバータは、ソフトシャットダウンを開始して、貨物冷却システムモーターモードを終了する。工程１６８０において、バス電力制御ユニットは、他のシステムに電力を解放し、貨物冷却システムコントローラに対して、現在の設定モードが貨物冷却システムのモードではなくなったことを通知し、その後、工程１６８１が開始される。工程１６８１において、貨物冷却システムコントローラは、貨物冷却システム圧縮機が作動していないと判断する。
【００５２】
次に図１７を参照して、負荷削減及び再構成の新規な動作ロジックに関する例示的なルーチン１７００について、本発明の好ましい実施形態として、説明を行う。ルーチン１７００は、工程１７１０で始まり、並列モジュラーコンバータは、バス電力制御ユニットからの出力（特定のモード要求及び当該モードに関連付けられた電力の通知）を受信するとともに、並列モジュラーコンバータの構成が確立され、当該構成には、モーターコントローラ（又はモジュール）の総数、各モーターコントローラの電力、及び、機能停止しているモーターコントローラが存在するか否かの情報が含まれる。次のステップは、工程１７２０であり、現在実行中のモード、及び、これら実行中のモードにより消費されている電力量を特定する。ステップ１７３０において、他のモードでの使用のためにまだ利用可能である現在の電力容量を特定する。ステップ１７４０において、現在の電力容量が、バス電力制御ユニットにより要求されたモードに必要な電力以上であると判断されると、並列モジュラーコンバータは、要求された容量で要求されたモードを実行し、並列モジュラーコンバータシステムは、この新たなモード１７４１を実行するための必要分を残電力容量から減算して、この結果がステップ１７４２において、バス電力制御ユニットに通知される。現在の電力容量が、要求されたモードに必要な電力未満である場合には、１７５０において、他の実行中のモードに対する、要求されたモードの優先順位を特定する。要求されたモードの優先順位が、他の全ての現在実行中のモードよりも低い又は同じである場合、１７６０において、並列モジュラーコンバータは、現在利用可能な容量のみで要求されたモードを実行し、さらに並列モジュラーコンバータは、残電力容量をゼロに設定し、バス電力制御ユニットは、要求されたモードが低減された電力で実行されていることと、並列モジュラーコンバータが利用可能な電力容量がゼロであることとについて、通知される。
【００５３】
ステップ１７７０において、要求されたモードの優先順位が、他の現在実行中のモードのうち少なくとも１つよりも高い場合であって、１７７１において、その少なくとも１つの優先順位が低いモードに供給されている電力を低減することが可能な場合には、このような優先順位が低いモードの総電力を低減することにより、要求されたモードに求められる電力を得るために必要な残りの電力を供給する。そして、１７７２で、並列モジュラーコンバータは、要求されたモードを実行するとともに残電力容量をゼロに設定し、１７７３において、要求されているよりも低い電力で優先順位が低いモードを実行中であることと、並列モジュラーコンバータの残電力容量の合計がゼロであることとを、バス電力制御ユニットに通知する。ステップ１７７６において、優先順位が低いモード用の電力供給の段階的低減（incremental reduction）が不可能である場合には、優先順位が低い全てのモードを完全にシャットダウンすることにより得られる最大可能低減量（maximum possible reduction）を計算し、これらの優先順位が低いモードに供給されていた電力を用いて、要求されたモードを提供する。
【００５４】
ステップ１７８０において、要求されたモードの優先順位が、現在実行中のモードのうち少なくとも２つよりも高く、そのうちの１つが、他の少なくとも１つの現在実行中のモードよりも高い場合であって、１７８１において、他の少なくとも１つの優先順位が低いモードに供給されている電力を低減することが可能な場合には、このような優先順位が低いモードの総電力を低減することにより、要求されたモードに求められる電力を得るために必要な残りの電力を供給する。そして、１７８２で、並列モジュラーコンバータは、要求されたモードを実行するとともに、優先順位が低い負荷のうちどの負荷がより低い電力で動作しているかということと、並列モジュラーコンバータの残電力容量がゼロであることとを、バス電力制御ユニットに通知する。ステップ１７８６において、優先順位が最も低いモード用の電力供給の段階的低減が不可能である場合には、優先順位が最も低い全てのモードを完全にシャットダウンするとともに、要求されたモードの優先順位よりも低い優先順位であって、優先順位が最も低いモードよりは高い優先順位を有する全てのモードを部分的にシャットダウンすることにより得られる最大可能低減量を計算し、これらの優先順位が低いモードに供給されていた電力を用いて要求されたモードを提供する。ステップ１７９０において、ステップ１７８６で説明した電力供給の低減が不可能な場合には、優先順位が低い全てのモードを完全にシャットダウンすることにより得られる最大可能低減量を計算し、これらの優先順位が低いモードに供給されていた電力を用いて要求されたモードを提供する。この処理は、優先順位が低い全てのモードに対して実行され、且つ／又は要求されたモードに必要な全電力量を受けるようになるまで、又はその要求が無効になるまで繰り返されてもよい。段階的低減が不可能な状況としては、段階的低減により供給される追加分の電力量のみでは、要求されたモードを実行できないことが考えられる。
【００５５】
図１８は、航空機１８０１内に設けられたコンピュータ１８００のための例示的なコンピュータアーキテクチャを示しており、このコンピュータは、上述したやり方でモーター１０８のグループに電力を供給するための、本明細書で説明されるソフトウェアコンポーネントを実行可能である。図１８に示されるコンピュータアーキテクチャは、従来型のデスクトップ、ラップトップ、又はサーバーコンピュータを示しており、本明細書で開示される方法の何れかの態様を実行するために用いることができる。上述したように、コンピュータ１８００は、電力切替ネットワーク２０２の一部であってもよいし、電力切替ネットワーク２０２と通信可能に接続されていてもよい。好ましい実施形態は、航空機内に設けられているが、本発明の範囲内である別の実施形態は、ジェット機、プロペラ機、ヘリコプター、ホーバークラフト、陸上車、海洋輸送体内に設けられているシステム上で具現化されてもよいし、一連のモーターコントローラ及びモーターを個々に制御する他のシステム上で具現化されてもよい。
【００５６】
図１８に示されるコンピュータアーキテクチャは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１８０２と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８１４及び読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１８１６を含むシステムメモリ１８０８と、メモリをＣＰＵ１８０２に接続するシステムバス１８０４とを含む。スタートアップ中などにおいて、コンピュータ１８００内の要素間で行われる情報伝達を助けるベーシックルーチンを含む基本入出力システムは、ＲＯＭ１８１６に格納されている。コンピュータ１８００は、本明細書で詳述するオペレーティングシステム１８１８、アプリケーションプログラム、及び他のプログラムモジュールを格納する大容量記憶装置１８１０をさらに含む。
【００５７】
大容量記憶装置１８１０は、バス１８０４に接続された大容量記憶コントローラ（不図示）を介して、ＣＰＵ１８０２に接続されている。大容量記憶装置１８１０及びそれに関連したコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ１８００のための不揮発性記憶域を提供する。本明細書におけるコンピュータ読み取り可能媒体の説明は、ハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどの大容量記憶装置に言及しているが、コンピュータ読み取り可能媒体とは、コンピュータ１８００がアクセス可能な、入手可能なコンピュータ記憶媒体であれば何であってもよいということは、当業者には明らかであろう。
【００５８】
一例として、限定するものではないが、コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するための、いずれかの方法又は技術によって実現される揮発性及び不揮発性の媒体、並びに、可換型及び非可換型の媒体を含む。例えば、コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ若しくは他の固体メモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤ）、ＨＤ−ＤＶＤ、ブルーレイ、若しくは他の光媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、若しくは他の磁気記憶装置、又は、所望の情報を記憶するために用いられる媒体であって、コンピュータ１８００がアクセス可能な他の媒体を含むが、これらに限定されない。
【００５９】
様々な実施形態によると、コンピュータ１８００は、ネットワーク１８２２などのネットワークを介したリモートコンピュータとの論理接続を用いて、ネットワーク環境で動作することができる。コンピュータ１８００は、バス１８０４に接続されたネットワークインターフェース部１８０６を介して、ネットワーク１８２２に接続することができる。なお、ネットワークインターフェース部１８０６は、他の種類のネットワーク及びリモートコンピュータシステムに接続するために用いることもできる。コンピュータ１８００は、キーボード、マウス、又は電子スタイラス（図１８では図示を省略）を含むいくつかの他の装置からの入力を受信及び処理するための入力／出力コントローラ１８１２を更に含んでもよい。同様に、入力／出力コントローラは、表示画面、プリンタ、又はそれ以外の出力装置（これらの装置についても、図１８では図示を省略）に対して出力を行うようにしてもよい。
【００６０】
先に簡単に述べたように、複数のプログラムモジュール及びデータファイルは、ネットワーク接続されたデスクトップ、ラップトップ、又はサーバコンピュータの動作制御に適したオペレーティングシステム１８１８を含む、大容量記憶装置１８１０、及びコンピュータ１８００のＲＡＭ１８１４に格納することができる。大容量記憶装置１８１０及びＲＡＭ１８１４は、１つまたはそれ以上のプログラムモジュールを格納することもできる。特に、大容量記憶装置１８１０及びＲＡＭ１８１４は、上述した工程を実行するように動作するモーターコントローラ再構成アプリケーション１８２０を格納することができる。大容量記憶装置１８１０及びＲＡＭ１８１４は、他の種類のプログラムモジュールを格納することもできる。
【００６１】
更に、本開示は、以下の付記に係る実施形態も含むものとする。
【００６２】
付記１．
コンピュータシステムにおける少なくとも１つのプロセッサにより、複数のモーターコントローラに対してリアルタイムで電力制御を行う方法であって、
複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１電力負荷要求量を特定することと、
前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記第１組のモーターコントローラと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、
第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターのための電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルについて第１優先順位指定を決定することと、
前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、
前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、
前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を含む方法。
【００６３】
付記２．
第２制御ユニットから、前記電力要求と関連付けられた第１信号を受信することと、
前記第１信号に基づいて前記第１優先順位指定を調整することにより、前記システム全体用優先順位の第２集合を調整することと、をさらに含む、付記１に記載の方法。
【００６４】
付記３．
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
【００６５】
付記４．
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記モーターコントローラの第２組合せが、優先順位の低い稼働中モーターの部分集合に対して、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の最適動作電力量よりも低い電力量を供給するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
【００６６】
付記５．
前記電力要求が有効性を失ったと確認することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合を再度割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている前記電力量が、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の前記最適動作電力まで再び増加するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、付記４に記載の方法。
【００６７】
付記６．
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
【００６８】
付記７．
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている電力量が、前記優先順位の低い稼働中モーターの最適動作レベルよりも低くなるように、前記電力切替ネットワークを構成することと、をさらに含む、付記２に記載の方法。
【００６９】
付記８．
前記第１制御ユニットは、バス電力制御ユニットである、付記１に記載の方法。
【００７０】
付記９．
前記複数のモーターは、それぞれ、主エンジン電気始動機、始動機、発電機、電子エンジンコントローラ、補助動力ユニットコントローラ、補助エンジン電気始動機、補助始動発電機、補助エンジン用バッテリー式電気始動制御ユニット、電気式地上走行モーター、キャビン空気圧縮機、油圧ポンプ、窒素発生モーター、環境制御システムファン、及び貨物冷却システムを含むグループから選択される、付記１に記載の方法。
【００７１】
付記１０．
前記第２制御ユニットは、発電機制御ユニット、電子エンジンコントローラ、補助駆動ユニットコントローラ、補助発電機制御ユニット、バッテリー式電圧ブーストユニットコントローラ、電気式地上走行コントローラ、電気ブレーキコントローラ、空調パック制御ユニット、油圧ポンプコントローラ、窒素発生システムコントローラ、環境制御システムファンコントローラ、及び貨物冷却システムコントローラを含むグループから選択される、付記２に記載の方法。
【００７２】
付記１１．
モーター制御システムであって、
複数のモーターと、
並列電気接続用に構成された複数のモーターコントローラと、
前記複数のモーターを前記複数のモーターコントローラに電気的に接続する電力切替ネットワークと、
前記電力切替ネットワークを動的に制御するための並列モジュラーコンバータと、を含み、前記並列モジュラーコンバータは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ実行可能な命令を記憶している非一時的な記憶媒体とを有するコンピュータを含み、前記命令は、前記コンピュータ上で実行されると、
前記複数のモーターの部分集合である第１群の稼働中モーターからの第１電力負荷要求量を特定することと、
前記複数のモーターコントローラの最大電力出力に少なくとも部分的に基づいて、前記第１電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第１組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記最大電力出力及び前記第１電力負荷要求量に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第１集合を割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、前記第１群の稼働中モーターが前記モーターコントローラの第１組合せと電気的に接続するように電力切替ネットワークを構成することと、
第１優先レベルと関連付けられた、第１モーターのための電力要求を、第１制御ユニットから受信することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合に関連して、前記第１優先レベルについて第１優先順位指定を決定することと、
前記第１優先順位指定及び前記システム全体用優先順位の第１集合に少なくとも部分的に基づいて、システム全体用優先順位の第２集合を割り当てることと、
前記第１群の稼働中モーター及び前記第１モーターを含む第２群の稼働中モーターからの第２電力負荷要求量を特定することと、
前記第２電力負荷要求量に対応する十分な電力を供給するために必要なモーターコントローラの第２組合せを、前記複数のモーターコントローラから選択することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記第２群の稼働中モーターが、前記モーターコントローラの第２組合せと電気的に接続するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、モーター制御システム。
【００７３】
付記１２．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
第２制御ユニットから、前記電力要求と関連付けられた第１信号を受信することと、
前記第１信号に基づいて前記第１優先順位指定を調整することにより、前記システム全体用優先順位の第２集合を調整することと、を前記コンピュータに実行させる、付記１１に記載のモーター制御システム。
【００７４】
付記１３．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、を前記コンピュータに実行させる、付記１２に記載のモーター制御システム。
【００７５】
付記１４．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記第２電力負荷要求量が、前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力よりも大きいと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、前記モーターコントローラの第２組合せが、優先順位の低い稼働中モーターの部分集合に対して、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の最適動作電力量よりも低い電力量を供給するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、付記１２に記載のモーター制御システム。
【００７６】
付記１５．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記電力要求が有効性を失ったと確認することと、
前記システム全体用優先順位の第１集合を再度割り当てることと、
前記システム全体用優先順位の第１集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている前記電力量が、前記優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の前記最適動作電力まで再び増加するように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、付記１４に記載のモーター制御システム。
【００７７】
付記１６．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
優先順位の低い稼働中モーターの部分集合の接続を断つことと、を前記コンピュータに実行させる、付記１２に記載のモーター制御システム。
【００７８】
付記１７．
記憶されている前記コンピュータ実行可能な命令は、さらに
前記複数のモーターコントローラの前記最大電力出力が、より低い最大電力出力に低減されたと判断することと、
前記システム全体用優先順位の第２集合にしたがって、優先順位の低い稼働中のモーターの部分集合に供給されている電力量が、前記優先順位の低い稼働中モーターの最適動作レベルよりも低くなるように、前記電力切替ネットワークを構成することと、を前記コンピュータに実行させる、付記１２に記載のモーター制御システム。
【００７９】
付記１８．
前記複数のモーターは、それぞれ、主エンジン電気始動機、始動機、発電機、電子エンジンコントローラ、補助動力ユニットコントローラ、補助エンジン電気始動機、補助始動発電機、補助エンジン用バッテリー式電気始動制御ユニット、電気式地上走行モーター、キャビン空気圧縮機、油圧ポンプ、窒素発生モーター、環境制御システムファン、及び貨物冷却システムを含むグループから選択される、付記１１に記載のモーター制御システム。
【００８０】
付記１９．
前記第２制御ユニットは、発電機制御ユニット、電子エンジンコントローラ、補助動力ユニットコントローラ、補助発電機制御ユニット、バッテリー式電圧ブーストユニットコントローラ、電気式地上走行コントローラ、電気ブレーキコントローラ、空調パック制御ユニット、油圧ポンプコントローラ、窒素発生システムコントローラ、環境制御システムファンコントローラ、及び貨物冷却システムコントローラを含むグループから選択される、付記１２に記載のモーター制御システム。
【００８１】
付記２０．
モーター制御システムを有する航空機であって、前記モーター制御システムは、
複数のモーターと、
並列電気接続用に構成された複数のモーターコントローラと、
前記複数のモーターを前記複数のモーターコントローラに電気的に接続する電力切替ネットワークと、
前記電力切替ネットワークを動的に制御するための並列モジュラーコンバータと、を含み、前記並列モジュラーコンバータは、少なくとも１つのプロセッサと、コンピュータ実行可能な命令を記憶している非一時的な記憶媒体とを有するコンピュータを含み、前記命令は、前記コンピュータ上で実行されると、
要求モードと要求モード電力量とを含む通信を受信することと、
モーターコントローラの総数と、各モーターコントローラに関連付けられた電力量とに少なくとも部分的に基づいて、最大電力容量を計算することと、
現在実行中のモードと、これらの実行中のモードにより消費されている電力量とに少なくとも部分的に基づいて、現在の電力使用量を計算することと、
前記最大電力容量と、前記現在の電力使用量との間の差分をとることにより、現在利用可能である、現在の電力容量を特定することと、
前記現在の電力容量が、前記要求モード電力量以上である場合に限り、前記要求モードを実行して、前記要求モードを実行した分だけ前記現在の電力容量を減算する一方、現在の電力容量が、前記要求モード電力量未満である場合には、
他の全ての実行中モードに対する要求モード優先順位指定を決定することと、
前記要求モードの前記優先順位が、他の全ての実行中モードの優先順位以下である場合のみ、前記現在の電力容量でのみ前記要求モードを実行して、前記要求モードを実行した分だけ前記現在の電気容量を低減し、前記要求モードの前記優先順位が、他の全ての実行中モードの前記優先順位未満である場合、
前記要求モード優先順位指定よりも低い優先順位指定を有している優先モードが存在するか否かを判定し、より低い優先モードが存在する場合には、
存在するより低い優先モードが、要求モード優先順位指定よりも１レベルだけ低い優先順位指定を有する第１低優先モードであるか否かを判定し、第１低優先モードが存在する場合には、
これらの第１低優先モードにより現在利用されている、第１低優先モードの総電力を特定し、
前記第１低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第１低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定し、第１低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、
前記第１低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、このなくなるまで低減した分の電力を要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定することと、
前記第１低優先モード指定レベルと、前記要求モード優先順位指定レベルとの間の優先順位指定を有する第２低優先モードが存在するか否かを判定し、第２低優先モードが存在する場合には、
前記第１低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第１低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給し、前記第１低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、
前記第１低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、
これらの第２低優先モードにより現在利用されている、第２低優先モード総電力を特定し、
前記第２低優先モードの総電力の一部削減が可能な場合にのみ、前記第２低優先モードの総電力を部分的に削減し、この部分的に削減した分の電力を前記要求モードに供給し、前記第２低優先モードの総電力の一部削減が不可能な場合には、
前記第１低優先モードの総電力及び第２低優先モードの総電力を完全になくなるまで低減して、このなくなるまで低減した分の電力を組み合わせて要求モードに供給するとともに現在の電力容量をゼロに設定することと、を前記コンピュータに実行させる、航空機。
【００８２】
先の説明に基づくと分かるように、本明細書においては、モーター１０８の現在の電力負荷要求量３０４が変化すると、任意の数の並列モーターコントローラ２０４からの電力の供給先を１つ又はそれ以上のモーター１０８に切り替えるために、電力切替ネットワーク２０２を再構成するための技術が開示されている。本明細書に記載された実施形態を用いると、航空機、輸送体、又は他のプラットフォームにおいて、モーター１０８のグループを管理する並列モーターコントローラ２０４の数は、従来のシステムと同様に、増加することもあるし、変化しないこともある。しかしながら、本明細書で説明したように、並列モーターコントローラ２０４をモーター１０８に接続する電力切替ネットワーク２０２内の電気接続を動的に再構成することにより、並列モーターコントローラ２０４の電力出力性能を低減するとともに、モーターコントローラシステムの総重量を低減することができる。
【００８３】
先の記載から分かるように、航空機を説明するために本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明から逸脱しない範囲で様々な改変が可能である。例えば、モーターコントローラは、上述した特定の実施形態に記載されている固定モードの数よりも、多くしたり少なくしたりすることができる。これらのモードは、上述した様々な飛行形態に対応していてもよい。いくつかの実施形態は、特定のシステム（例えば、油圧ポンプモーター、ＥＣＳシステム、及び窒素発生システム）に関連して説明を行ったが、これらの実施形態を、他のシステム及び／又は他の実施形態におけるシステムの組み合わせに適用することもできる。特定の実施形態に関連して説明されている本発明の態様は、他の実施形態において組み合わせたり、削除したりすることができる。例えば、バックアップモーターコントローラ機能の態様は、固定数の所定モードを用いて動作するモーターコントローラと組み合わせて提供されてもよい。さらに、本発明の特定の実施形態に関連する利点を、当該実施形態に関連して説明してきたが、他の実施形態においてもこのような利点が得られる場合がある。また、本発明の範囲に属していても、全ての実施形態が必ずしもこのような利点を有している必要はない。したがって、本発明は、添付されている請求項によってのみ限定されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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