(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送機における電気システムのための分散型保護を提供するシステムであって、
前記輸送機内に空間的に分散配置された複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）と、
前記輸送機内において、電気システムを監視及び制御することにより保護機能を実行するための複数の電力コントローラと、を含み、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうち１つ又は複数は、局所的な保護機能を実行するとともに、他のＭＥＣからの通信を用いずに独立した欠陥評価を行うように構成されており、前記輸送機内の１つ又は複数の他の電力コントローラは、連携した欠陥評価を行うように構成されており、
各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうち１つ又は複数が他のＭＥＣからの通信を用いることなく、前記複数の電力コントローラは、前記輸送機内において同時に前記保護機能を実行する、システム。
【請求項２】
各ＭＥＣは、前記電力コントローラのうち少なくとも１つの電力コントローラを含み、当該電力コントローラは、各ＭＥＣにおいて一次電力が受け取られる場合には、高電力レベルの保護を実行するように構成されており、各ＭＥＣから二次電力が分配される場合には、低電力レベルの保護を実行するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
各ＭＥＣは、一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行するように構成された少なくとも１つの電力コントローラを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
局所的な保護機能を実行するとともに独立した欠陥評価を行うように構成された、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうちの前記１つ又は複数は、前記ＭＥＣｓのうち１つ又は複数に電力を供給する電源の電力コントローラとは独立して、保護機能を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記保護機能は、差動保護、地絡保護、過電圧保護、過電流保護、不足電流保護、不平衡電流保護、欠相保護、コロナ故障検出、過昇温度保護、アーク故障検出のグループのうち、少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記保護機能は、電圧感知、電流感知、電流転送、電圧ＲＭＳ／位相機能、及びインピーダンス評価、又は、これらの組み合わせを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
局所的な保護機能を実行するとともに独立した欠陥評価を行うように構成された、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうちの前記１つ又は複数は、欠陥分離の処理及び修正動作を実行する際に他のＭＥＣｓと通信を行わない、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
電力コントローラを備えた発電機コントローラを更に含み、前記発電機コントローラの前記電力コントローラは、１つ又は複数のＭＥＣｓの前記１つ又は複数の電力コントローラとともに連携した欠陥評価を行うように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の電力コントローラの各々は、集積保護チップセット（ＩＰＣ）である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
専用のＩＰＣが、ＭＥＣの複数の接触器の各々に埋設されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
ＩＰＣは、ＭＥＣの複数の接触器にわたって多重化されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
１つ又は複数のＩＰＣｓが、少なくとも１つのＭＥＣの電力分配モジュールに設けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
１つ又は複数のＩＰＣｓが、少なくとも１つのＭＥＣの一次電力スイッチングネットワーク装置に設けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
輸送機における電気システムのための分散型保護及び制御アーキテクチャを提供する方法であって、
前記輸送機内に複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）を空間的に分散配置することと、
電源から、前記ＭＥＣｓの各々に一次電力を分配することと、
各ＭＥＣから、当該ＭＥＣに最も近い装置負荷に二次電力を分配することと、
各々が電子保護機能を有する複数の集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）を設けることと、
各ＭＥＣにおいて前記電源から一次電力が受け取られる場合に、高電力レベルの保護を実行することと、
各ＭＥＣから当該ＭＥＣに関連付けられた装置負荷に二次電力が分配される場合に、低電力レベルの保護を、他のＭＥＣからの通信を用いずに独立して実行することと、を含む方法。
【請求項１５】
一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、ＭＥＣｓ間で欠陥評価を連携することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、ＭＥＣｓ間で差動保護を実施することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
各ＭＥＣにおいて前記電源から一次電力が受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、発電機と一次ＭＥＣとの間で差動保護を実行することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
差動保護を実行するために、前記複数のＭＥＣｓの間で、１つ又は複数の通信チャネルを介してデジタル方式でデータを共有することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
高電力レベル及び低電力レベルの保護の各々は、各ＭＥＣに関連付けられたＩＰＣｓにより実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
個々に実行される低電力レベルの保護は、前記電源の電力コントローラとは独立して実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
１つのＭＥＣの１つのＩＰＣにより実行される保護機能の状態を、１つ又は複数の他のＭＥＣｓの１つ又は複数のＩＰＣｓに通信することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
１つのＩＰＣが欠陥を分離することと、前記欠陥の前記分離を１つ又は複数の他のＩＰＣｓに通信することと、前記１つのＩＰＣによる前記欠陥の分離に応答して、前記１つ又は複数の他のＩＰＣｓの保護機能の区域を拡張することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２４】
１つ又は複数のＩＰＣｓに関連付けられた保護区域を提供することと、前記保護区域内における電流不一致の検出に基づき、欠陥を分離するために１つ又は複数の他のＩＰＣｓを含むように前記保護区域を拡張することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２５】
１つ又は複数のＩＰＣｓに関連付けられた保護区域を提供することと、前記保護区域内における電力損失に基づき、保護機能を実行するために１つ又は複数のＩＰＣｓを含むように前記保護区域を拡張することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２６】
２つ又は複数のＩＰＣｓの複数のマイクロプロセッサが並列に動作することと、前記２つ又は複数のＩＰＣｓの各々が独立して欠陥除去を行うとともに局所的に修正動作を実行することと、を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２７】
反射率測定のインピーダンスにより欠陥までの距離を特定することを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項２８】
輸送機における電気システムの分散型保護を提供するシステムであって、
前記輸送機内に空間的に分散配置された複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）と、
前記ＭＥＣｓに一次電力を供給する１つ又は複数の電源と、
前記ＭＥＣｓの各々の対応を受ける１つ又は複数の装置負荷と、
前記輸送機内の電気システムを監視及び制御するための複数の集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）と、を含み、各ＩＰＣは、複数の保護機能を実行するように構成されており、前記複数のＩＰＣｓのうち各ＭＥＣ内の１つ又は複数のＩＰＣｓは、他のＭＥＣからの通信を用いることなく独立して欠陥評価を行うＩＰＣを含む、システム。
【請求項２９】
１つ又は複数のＭＥＣｓ内の１つ又は複数のＩＰＣｓは保護区域を規定する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
電力は、一のＭＥＣの全体又は一部に対して損失し、前記保護区域は、保護機能を実行するために、他のＭＥＣの１つ又は複数の追加のＩＰＣｓを含むように拡張される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
一のＭＥＣ内の１つ又は複数のＩＰＣｓは、各々、他のＭＥＣｓから提供された情報に基づいて独自の欠陥評価を行う、請求項２８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態の分野は、モジュール式の輸送機アーキテクチャに関し、より具体的には、分散型の電力及びデータ航空機アーキテクチャにおける電子保護に関する。
【０００２】
通常、民間航空機は、電力及び通信装置を収容するための１つ又は複数の集中型装置ベイ（bay）を有する。電力及びデータは、各集中型装置ベイから航空機全体に分配され、これによって、航空機内のすべての機能が制御される。これらの集中型装置ベイは、航空機内の１つ又は複数のセクションブレークを挟んで互いに離間している。通常、ある集中型装置ベイは航空機の前方セクションに配置され、他は後方セクションに配置される。
【０００３】
主推進エンジンによって駆動される発電機は、航空機用の三相一次電力を生成する。一次電力は、まず後方の装置ベイに送られ、その後、航空機内を通って前方の装置ベイに送られる。各ベイに送られた一次電力は、集中的に変換されたのち、航空機の他の部分に分配されて様々な装置負荷を機能させる。各装置ベイ内には集中型バス電力制御ユニットがあり、航空機内のすべての電力機能を制御している。上述の中央集中的な変換の後、二次電力は、遠隔の電力分配ユニットを介して航空機内の装置負荷に供給されるか、直接的に装置負荷に供給される。
【０００４】
上記の航空機では、すべての機能が集中型の電力及び通信装置に依存している。集中型装置ベイからの電力又はデータのいずれか一方が遮断されると、受信側の装置は待機状態となり、対応するシステムの状態を乗務員が判断することが難しくなる。また、ピーク時には集中型通信装置との通信に必要な帯域幅に対する要求が多くなるため、通信ネットワークのバックボーンは非常に大きいものでなければならない。
【０００５】
複合材料製の航空機は、リターン電流用の経路又はネットワークとして機能するアルミニウムのシャーシを有しない。従って、すべての回路用の電流リターン経路を設けるために複雑なワイヤのネットワークを追加するか、それぞれの装置負荷に専用のリターンワイヤを設けるかのいずれかを行わなければならない。例えば、発明の名称が「電流リターンネットワーク（CURRENT RETURN NETWORK）」である米国特許第８，０３１，４５８号の開示では、追加の導電配線が、複合材航空機の幅にわたって横に延びるだけでなく、複合材航空機の長さに沿って縦にも延びるように設けられている。しかしながらこの方策は、複合材航空機の費用の増加や、製造及びメンテナンスの複雑化、電圧降下の増大、および重量の増加をまねく。このため、配線を最小限にすることによって複合材航空機を軽量化しようとする試みは、複合材航空機において雷防護コンポーネントを増やす必要があることおよびその他の理由により阻まれてきた。
【０００６】
従来の航空機のアルミニウムのシャーシ（例えば、フレーム又は外板又はそれらの組み合わせを形成するコンポーネント）、並びに、航空機の他の任意の導電性金属構造体は、互いに連結されることによって、電圧基準点を電源分配接地点に戻すための電流リターンネットワークを形成する。電流リターンネットワークは、人的安全保護経路だけでなく、雷防護も実現する。しかし、シャーシが絶縁材料によって形成される複合材航空機においては、ワイヤの経路が、発電機から前方及び後方の装置ベイ、ならびに遠隔の電力分配ユニット及びそれらが電力供給する装置負荷まで延びる。さらに、ワイヤ経路が電流リターンネットワークを介して前方の装置ベイまで戻ることで、大きなワイヤループが形成される。複合材航空機において、このような長いワイヤループには、ある条件下において航空機への落雷により、大きな誘導電流が流れる。この問題に対処するため、ワイヤループにシールドを設けてもよいが、大きなワイヤループおよびそのシールドにより、航空機の重量が看過できないほど増加するおそれがある。
【０００７】
民間航空機は、例えば、セクションごとに製造し、それらを連結して完成航空機に組み立てられる。航空機内の様々なシステムは、複数のセクションにまたがって設けられた種々のコンポーネントを有しうる。セクション同士を最終的に組み付ける前に、１つのセクション内の多くのコンポーネントが正しく組み付けられたことを確認すべく検査が行われるが、あるセクションを検査・確認するためには、システムにおける組み立てシーケンス中にまだ存在していない部分をエミュレートする必要がある。セクションごとの取り付けの検査が完了すると、セクション同士を最終的に組み合わせて航空機を形成する。しかしながらこのような手法では、組立て後に間違いが発見されても、アクセスが容易でないために、修正がより困難になってしまう。
【０００８】
今日の航空機において、最終組み付けが非常に時間のかかる工程となっている理由の一つは、隣接するセクション同士での、一次電力コネクション及び二次電力コネクションの数、ならびにデータコネクションの数が多いことである。組み立てサイクルのより早い段階でシステムの動作確認検査を行い、これによって航空機の他の部分にある装置をエミュレートする必要性をなくすこと、セクションブレークにまたがるコネクションの数を減らすこと、統合パネルをなくすこと、及び、航空機の配線の重量及び複雑さを最小限に抑えることによって、航空機をより速く組み立てて、顧客の注文により迅速に応えることができるであろう。
【０００９】
本明細書における開示は、上記の観点及びその他の観点に鑑み、提示されるものである。
【発明の概要】
【００１０】
なお、本概要は、様々なコンセプトを適宜抽出し、簡略化した形で提示するものであり、より詳しい説明は、以下の詳細な説明において行う。また本概要は、特許請求される要旨の範囲を限定するために用いられることを意図したものではない。
【００１１】
本明細書に開示の一実施形態によれば、輸送機における電気システムのための分散型電気保護を提供するシステムが提供される。上記システムは、輸送機内に空間的に分散配置されたモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）を含む。上記システムは、更に、各ＭＥＣ内に設けられるとともに、航空機の電気システムを監視及び制御することにより保護機能を実行するための電力コントローラを更に含む。電力コントローラのうち１つ又は複数は、局所的な保護機能を実行するとともに、独立した欠陥評価を行うように構成されている。輸送機内の１つ又は複数の他の電力コントローラは、連携した欠陥評価を行うように構成されている。輸送機内の複数の電力コントローラは、他のＭＥＣｓからの通信を用いずに、実質的に同時に複数の保護動作を実行することができる。
【００１２】
本明細書に開示の他の実施形態によれば、輸送機の電気システムのための分散型保護及び制御アーキテクチャを提供する方法が提供される。上記方法は、輸送機内にＭＥＣｓを分散配置することと、電源から、ＭＥＣｓの各々に一次電力を分配することと、各ＭＥＣから、当該ＭＥＣに最も近い装置負荷に二次電力を分配することと、各々が電子保護機能を有する集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）を設けることと、を含む。各ＩＰＣは、各ＭＥＣにおいて電源から一次電力が受け取られる場合には、高電力レベルの保護を実行する一方、各ＭＥＣから、当該ＭＥＣに関連付けられた装置負荷に対して二次電力が分配される場合には、低電力レベルの保護を個々に実行する。
【００１３】
本明細書に開示の更に他の実施形態によれば、輸送機における電気システムの分散型保護を提供するシステムが提供される。上記システムは、輸送機内に空間的に分散配置されたＭＥＣｓを含む。１つ又は複数の電源が、ＭＥＣｓに一次電力を供給し、１つ又は複数の装置負荷が、ＭＥＣの各々による対応を受ける。また、上記システムは、航空機内の電気システムを監視及び制御するためのＩＰＣｓを更に含む。ＩＰＣｓは、複数の保護機能を実行するように構成されており、ＩＰＣのうち１つ又は複数は、個々に欠陥評価を行うように構成されている。
【００１４】
また、本開示は以下の付記に基づく実施形態を含む。
【００１５】
付記１．輸送機における電気システムのための分散型保護を提供するシステムであって、
前記輸送機内に空間的に分散配置された複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）と、
前記輸送機内において、電気システムを監視及び制御することにより保護機能を実行するための複数の電力コントローラと、を含み、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうち１つ又は複数は、局所的な保護機能を実行するとともに、独立した欠陥評価を行うように構成されており、前記輸送機内の１つ又は複数の他の電力コントローラは、連携した欠陥評価を行うように構成されており、前記複数の電力コントローラは、前記輸送機内において実質的に同時に保護動作を行う。
【００１６】
付記２．各ＭＥＣは、前記電力コントローラのうち少なくとも１つの電力コントローラを含んでおり、当該電力コントローラは、各ＭＥＣにおいて一次電力が受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行し、、各ＭＥＣから二次電力が分配される場合に低電力レベルの保護を実行するように構成されている、付記１に記載のシステム。
【００１７】
付記３．各ＭＥＣは、一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行するように構成された少なくとも１つの電力コントローラを更に含む、付記１に記載のシステム。
【００１８】
付記４．局所的な保護機能を実行するとともに独立した欠陥評価を行うように構成された、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうちの前記１つ又は複数は、前記ＭＥＣｓのうち１つ又は複数に電力を供給する電源の電力コントローラとは独立して保護機能を実行する、付記１に記載のシステム。
【００１９】
付記５．前記保護機能は、差動保護、地絡保護、過電圧保護、過電流保護、不足電流保護、不平衡電流保護、欠相保護、コロナ故障検出、過昇温度保護、アーク故障検出のグループのうち、少なくとも１つを含む、付記１に記載のシステム。
【００２０】
付記６．前記保護機能は、電圧感知、電流感知、電流転送、電圧ＲＭＳ／位相機能、及びインピーダンス評価、又は、これらの組み合わせを含む、付記１に記載のシステム。
【００２１】
付記７．局所的な保護機能を実行するとともに独立した欠陥評価を行うように構成された、各ＭＥＣ内の前記電力コントローラのうちの前記１つ又は複数は、欠陥分離の処理及び修正動作を実行する際に他のＭＥＣｓと通信を行わない、付記１に記載のシステム。
【００２２】
付記８．電力コントローラを含む発電機コントローラを更に含み、前記発電機コントローラの前記電力コントローラは、１つ又は複数のＭＥＣｓの前記１つ又は複数の電力コントローラとともに連携した欠陥評価を行うように構成されている、付記１に記載のシステム。
【００２３】
付記９．前記複数の電力コントローラの各々は、集積保護チップセット（ＩＰＣ）である、付記１に記載のシステム。
【００２４】
付記１０．専用のＩＰＣがＭＥＣの複数の接触器の各々に埋設されている、付記９に記載のシステム。
【００２５】
付記１１．ＩＰＣがＭＥＣの複数の接触器にわたって多重化されている、付記９に記載のシステム。
【００２６】
付記１２．１つ又は複数のＩＰＣｓが、少なくとも１つのＭＥＣの電力分配モジュールに設けられている、付記１に記載のシステム。
【００２７】
付記１３．１つ又は複数のＩＰＣｓが、少なくとも１つのＭＥＣの一次電力スイッチングネットワーク装置に設けられている、付記１に記載のシステム。
【００２８】
付記１４．輸送機における電気システムのための分散型保護及び制御アーキテクチャを提供する方法であって、
前記輸送機内に複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）を空間的に分散配置することと、
電源から、前記ＭＥＣｓの各々に一次電力を分配することと、
各ＭＥＣから、当該ＭＥＣに最も近い装置負荷に二次電力を分配することと、
各々が電子保護機能を有する複数の集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）を設けることと、
各ＭＥＣにおいて前記電源から一次電力が受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することと、
各ＭＥＣから、当該ＭＥＣに関連付けられた前記装置負荷に対して二次電力が分配される場合に低電力レベルの保護を個々に実行することと、を含む方法。
【００２９】
付記１５．一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することを更に含む、付記１４に記載の方法。
【００３０】
付記１６．一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、ＭＥＣｓ間で欠陥評価を連携することを含む、付記１５に記載の方法。
【００３１】
付記１７．一次電力が他のＭＥＣから受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、ＭＥＣｓ間で差動保護を実施することを含む、付記１５に記載の方法。
【００３２】
付記１８．各ＭＥＣにおいて前記電源から一次電力が受け取られる場合に高電力レベルの保護を実行することは、発電機と一次ＭＥＣとの間で差動保護を実行することを含む、付記１４に記載の方法。
【００３３】
付記１９．差動保護を実行するために、前記複数のＭＥＣｓの間で、１つ又は複数の通信チャネルを介してデジタル方式でデータを共有することを更に含む、付記１４に記載の方法。
【００３４】
付記２０．高電力レベル及び低電力レベルの保護の各々は、それぞれのＭＥＣに関連付けられたＩＰＣｓにより実行される、付記１４に記載の方法。
【００３５】
付記２１．個々に実行される低電力レベルの保護は、前記電源の電力コントローラとは独立して実行される、付記１４に記載の方法。
【００３６】
付記２２．１つのＭＥＣの１つのＩＰＣにより実行される保護機能の状態を、１つ又は複数の他のＭＥＣｓの１つ又は複数のＩＰＣｓに通信することを更に含む、付記１４に記載の方法。
【００３７】
付記２３．１つのＩＰＣが、欠陥を分離することと、前記欠陥の前記分離を１つ又は複数の他のＩＰＣｓに通信することと、前記１つのＩＰＣの前記欠陥の分離に応答して、前記１つ又は複数の他のＩＰＣｓの保護機能の区域を拡張することと、を更に含む、付記１４に記載の方法。
【００３８】
付記２４．１つ又は複数のＩＰＣｓに関連付けられた保護区域を提供することと、前記保護区域内において電流の不一致を検出すると、欠陥を分離するために、１つ又は複数の他のＩＰＣｓを含むように前記保護区域を拡張することと、を更に含む、付記１４に記載の方法。
【００３９】
付記２５．１つ又は複数のＩＰＣｓに関連付けられた保護区域を提供することと、前記保護区域内において電力が失われると、保護機能を実行するために、１つ又は複数のＩＰＣｓを含むように前記保護区域を拡張することと、を更に含む、付記１４に記載の方法。
【００４０】
付記２６．２つ又は複数のＩＰＣｓのマイクロプロセッサが並列に動作することと、前記２つ又は複数のＩＰＣｓの各々が独立して欠陥除去を行うとともに、局所的に修正動作を実行することと、を更に含む、付記１４に記載の方法。
【００４１】
付記２７．反射率測定のインピーダンスにより欠陥までの距離を特定することを更に含む、付記１４に記載の方法。
【００４２】
付記２８．輸送機における電気システムの分散型保護を提供するシステムであって、
前記輸送機内に空間的に分散配置された複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣｓ）と、
前記ＭＥＣｓに一次電力を供給する１つ又は複数の電源と、
前記ＭＥＣｓの各々の対応を受ける１つ又は複数の装置負荷と、
前記輸送機内の電気システムを監視及び制御するための複数の集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）と、を含み、各ＩＰＣは、複数の保護機能を実行するように構成されており、前記複数のＩＰＣｓのうち１つ又は複数のＩＰＣｓは、個々の欠陥評価を行うように構成されている、システム。
【００４３】
付記２９．１つ又は複数のＭＥＣｓ内の１つ又は複数のＩＰＣｓは保護区域を規定する、付記２８に記載のシステム。
【００４４】
付記３０．電力は、一のＭＥＣの全体又は一部に対して損失し、前記保護区域は、保護機能を実行するために、他のＭＥＣの１つ又は複数の追加のＩＰＣｓを含むように拡張される、付記２９に記載のシステム。
【００４５】
付記３１．一のＭＥＣ内の１つ又は複数のＩＰＣｓは、各々、他のＭＥＣｓから提供された情報に基づいて独自の欠陥評価を行う、付記２８に記載のシステム。
【００４６】
上述した特徴、機能、及び、利点は、本願開示の様々な実施形態において個別に実現可能であるが、他の実施形態において互いに組み合わせてもよく、さらなる詳細については、以下の記載及び図面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】
【００４７】
本明細書に提示の実施形態は、詳細な説明及び添付の図面によってより理解されるであろう。
【図１】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、空間的に分散配置されたモジュール式装置センター（ＭＥＣ）を有する航空機の一構成の上面図であり、装置負荷が最も近接するＭＥＣによる所定の対応を受ける構成を示す図である。
【図２】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の１つのエンジンあたりの２つの発電機を航空機の前方と後方とに分ける構成を示す図である。
【図３】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、電力バスネットワークを通電する発電機に接続された一次電力供給手段の一構成を示す図である。
【図４】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、一次ＭＥＣ及び二次ＭＥＣの一構成を示す図である。
【図５Ａ−５Ｆ】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、一次ＭＥＣ、二次ＭＥＣ、及び予備ＭＥＣの、フォールトトレラントな結合一次及び二次電力分配ネットワークの一構成を示す図である。
【図６】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の前方セクションにおける二次電力バスネットワークの一構成を示す図である。
【図７】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、装置負荷に対応するためのＭＥＣであって、分散されたコンピューティング機能及びＭＥＣ間の双方向データのゲートウェイルーティングのためのコンピューティング及びネットワークインターフェイスモジュールを有するＭＥＣの一構成を示す図である。
【図８】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、セクションブレークによって分離され空間的に分散配置されたＭＥＣ間の通信バスインターフェイスを有するデータネットワーク構造の一構成を示す図である。
【図９】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、分散されたコンピューティング機能及び双方向データのゲートウェイルーティングのためのコンピューティング及びインターフェイスモジュールの一構成を示す図である。
【図１０Ａ−１０Ｄ】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、特定の電力入力源及び複数の異なる電力出力に関する、一次ＭＥＣの高電圧一次電力バス構造の様々な構成を示す図である。
【図１１】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、一次ＭＥＣと共に使用するための、共通の電力入力源及び複数の共通の電力出力を有する一次電力スイッチングネットワーク装置の一般的な構造及びレイアウトを示す図である。
【図１２Ａ−１２Ｃ】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、発電機から三相電力を受け取る一次ＭＥＣと共に使用するための、一組の一次電力スイッチングネットワーク装置の一構成を示す図である。
【図１３】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ＭＥＣの多層統合トラスシステムの分解斜視図である。
【図１４】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、複数の電力及び通信転送層を有する一次ＭＥＣの一構成を示す図である。
【図１５】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、主発電機から複数の変圧整流器（ＴＲＵｓ）及び自動変圧器（ＡＴＵｓ）に送られ、ゼロ直流（ＤＣ）オフセット電圧になる、三相一次電力の一構成の概略図である。
【図１６】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ツイストシールド導体ペアを用いた、ＴＲＵｓ及びＡＴＵｓから装置負荷への交流（ＡＣ）又はＤＣ電力のいずれかの分配の一構成を示す図である。
【図１７】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、航空機の床内のＭＥＣの統合トラスシステムの一構成を示す図である。
【図１８】本明細書に開示の一実施形態による、集積保護チップセット（ＩＰＣｓ）を用いた一構成を示す図であり、電力供給手段は、主発電機、補助電源ユニット、および局所的な保護機能を実行するＭＥＣｓと相互接続している。
【図１９】本明細書に開示の少なくとも１つの実施形態による、ＭＥＣの接触器に設置されたＩＰＣｓを有するＭＥＣの一構成を示す図である。
【図２０】本明細書に開示の一実施形態による、輸送機の電気システムのための分散型保護及び制御アーキテクチャを提供するための手順の一構成を示す図である。
【００４８】
本開示に示す各図は、提示する実施形態の異なる側面を示しており、相違点についてのみ詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下の詳細な説明は、輸送機に関し、当該輸送機は、システムの冗長性を増すためのモジュール式の装置センターを有する。また、ワイヤの重量及び必要なワイヤコネクションの数を最小限に抑えることによって、輸送機全体の重量及び輸送機の製造時間を低減できるように、輸送機内にわたって複数のモジュール式装置センター（ＭＥＣ）を分散配置したものである。本発明は、多くの異なる形での実施形態が可能であり、本発明の原理を、開示した特定の実施形態のみに限定する意図はない。以下で言及した方向、例えば、「前」「後」「左」「右」などは、輸送機の後方から前方を見た場合のものである。以下の詳細な説明において参照する添付図面は、本開示の一部を構成するものであり、特定の実施形態又は実施例を例示的に表している。図面において、同様の要素には同様の参照数字を付している。以下、本開示の様々な側面に関し、図面を参照しつつ説明する。
【００５０】
本開示の側面は、種々の輸送機において利用することが可能である。そのような輸送機としては例えば、航空機、宇宙船、衛星、船舶、潜水艦、及び、旅客用、農業用又は建設用の輸送機などがあげられる。本開示の側面は、輸送機の他の様々な構成においても適用することができる。直接的な効果が奏されるのは、非導電性のフレーム、シャーシ又は外板を有する輸送機であるが、本願で開示する特徴は、導電性材料によって形成された輸送機にも好適かつ有益であろう。本開示の側面をわかりやすく説明するため、本明細書では、主要な例として複合材航空機１０をあげているが、開示の側面の多くが複合材航空機１０のみに限定されないことは容易に理解されよう。
【００５１】
当業者であればわかるように、図１に示した例示的な航空機１０は、実質的に複合材料又は複合材で形成されている胴体を有する。航空機１０の胴体の複合材外板は、胴体フレームの曲率に合わせて曲げられている。胴体は、前方セクション１２、中央セクション１４、および後方セクション１６を含む。隣接する航空機セクションの間には、セクションブレーク(section breaks)１８、２０、２２が規定されている。複合材航空機１０は、任意の数のエンジンを有する。図１に示すように、左エンジン３０は左翼に支持されており、右エンジン３２は右翼に支持されている。エンジン３０、３２のそれぞれが、ローターを有しており、これらはローターバーストゾーン３８（図５Ａ）を規定している。このゾーンは、エンジン３０、３２の一方に関する何らかの事象又は動作的な不具合の結果、エンジン３０、３２間の胴体及び航空機システムへの損傷が起こりうる領域である。
【００５２】
複合材航空機１０におけるセクションの数は、任意に設定可能である。複合材航空機１０内のセクション又はシステムの位置は、ローターバーストゾーン３８を基準として、これよりも前方あるいは後方であると規定することができる。胴体フレームの間には、床ビームが延びており、これらの床ビームの上には客室が、下には貨物を保管するための貨物エリアが設けられている。胴体フレームと床の間に延びるスタンチョン（stanchions)は、複合材航空機１０の床を補強する支柱である。客室エリアは与圧され、貨物エリアは、例えばその一部又は全体が与圧される。ダクトは、客室の上方の複合材航空機１０のクラウン部、又は胴体フレームとスタンチョンの間などの床の下の貨物エリアに配置されうる。
【００５３】
各エンジン３０、３２に対し、１つ又は複数の主一次電源が装備される。これらは例えば、高電圧ＡＣ左発電機３４ａ、３４ｂ及び高電圧ＡＣ右発電機３６ａ、３６ｂである。（以下、一括的及び／又は全体的に、「左発電機３４」、「右発電機３６」、「発電機３４、３６」と呼ぶ場合もある。）左発電機３４ａ、３４ｂからは、一次電力供給手段(power feeder)４０ａ、４０ｂが延びており、右発電機３６ａ、３６ｂからは、一次電力供給手段４２ａ、４２ｂが延びている。図１に示すように、一次電力は、一次電力供給手段４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ（以下、一括的及び／又は全体的に、「電力供給手段４０、４２」と呼ぶ場合もある）を介して、複合材航空機１０内に全体的に分配される。複合材航空機１０は、１つ又は複数の高電圧ＡＣ補助電源ユニット発電機５４をさらに有し、これは、発電機３４、３６の１つ又は複数が停止した場合の冗長性を確保するとともに、エンジン３０、３２が作動していないときに電力を供給するためのものである。複合材航空機１０が駐機され、エンジンが作動していない時には、高電圧ＡＣ補助電源ユニット発電機５４などの１つ又は複数の電源によって航空機に電力を供給することができる。
【００５４】
本開示において、低電圧及び高電圧とは、航空機産業において通常低電圧又は高電圧と規定されている電圧であり、例えば、ＲＴＣＡ社により発行されたアビオニクスハードウェアの環境試験基準である「DO-160, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment」に記載された電圧である。本開示を通して、２３０ＶＡＣを高電圧と称するが、２３０ＶＡＣより高い又は低い所定範囲内の電圧も高電圧と呼ぶこともできるであろう。また、２８ＶＤＣ及び１１５ＶＤＣを低電圧と称するが、２８ＶＤＣ及び１１５ＶＤＣより高い又は低い所定範囲内の電圧も低電圧と呼ぶこともできるであろう。
【００５５】
図１の複合材航空機１０は、専用の集中型装置ベイに電力及び通信装置を収容するといった構成を採用していない。すなわち、そのような装置の代わりに、各々がＭＥＣと呼ばれる複数のモジュール式電力及び通信装置センターを有しており、これら電力及び通信装置を複合材航空機１０全体に分散配置している。例えば、１つ又は複数のＭＥＣが、前方セクション、中央セクション、及び、後方セクション１２、１４、１６のそれぞれに配置されている。各ＭＥＣは、電力変換を局所的に行うものであり、例えば以下により詳しく述べるように、一次ＭＥＣ４４、二次ＭＥＣ４６、又は、補助もしくは予備ＭＥＣ４８のいずれかである。一次ＭＥＣ４４、二次ＭＥＣ４６及び予備ＭＥＣ４８を、１つ又は複数の適切な参照数字４４、４６、４８を付して概括的にＭＥＣと呼ぶ場合もある。一次電力は、発電機３４、３６から、電力供給手段４０、４２を介し、セクションブレーク１８、２０、２２を横切って、各ＭＥＣ４４、４６、４８の一次電力入力に分配される。
【００５６】
フォールトトレランス（fault tolerance）を最適なものとするために、航空機１０は、航空機１０の後部に配置された予備ＭＥＣ４８と、航空機１０の前方セクション、中央セクション、後方セクション１２、１４、１６のそれぞれに配置された少なくとも２つのＭＥＣ４４、４６を含みうる。例えば、図１においては、各航空機セクション内に複数のＭＥＣ４４、４６、４８を設けることによって冗長性を実現することができ、セクションブレーク１８、２０、２２を越える必要はない。好ましくは、予備ＭＥＣ４８に加えて、各セクション１２、１４、１６毎に、一次ＭＥＣ４４及びこれに相当する二次ＭＥＣ４６を設け、ＭＥＣ４４、４６からなる２×３の構成としてもよい。また、異なる４個の航空機セクションがある場合には、ＭＥＣ４４、４６からなる２×４の構成としてもよい。また好ましくは、ＭＥＣ４４、４６、４８は、航空機１０の長さ方向に沿って、互いに対して左側及び右側に交互に離間配置してもよい。なお、本開示は、ＭＥＣ４４、４６、４８の特定の数および配置に限定されるものではない。
【００５７】
装置負荷５０は、航空機に配備される様々な電気的負荷であり、例えば、ディスプレイ、ファン、環境ユニット等を含むが、これらに限定されるわけではない。場合により、装置負荷５０は、列線交換ユニット５２（ＬＲＵ）（図４）であってもよい。各航空機セクション１２、１４、１６内の複数の装置負荷５０は、電力及び通信に関して１つ又は複数の区域(zone)にグループ分けされる。複数のシステムにわたる複数の装置負荷５０が属する各区域は、最も近くにあるＭＥＣ４４、４６と関連付けられて、当該ＭＥＣによる所定の対応(service)を受ける。好ましくは、装置負荷５０の各区域は、単一のセクション内に位置しており、同じ区域内における少なくとも１つのＭＥＣ位置と関連付けられる。好ましくは、接続ワイヤ又はラインは、セクションブレーク１８、２０、２２を横切らない。
【００５８】
一般に、航空機１０内のあらゆる装置負荷５０は、電力と通信データの両方を必要とする。データは、何をすべきかを装置負荷５０に伝えるために、又は、現在の状況についてフィードバックを与えるために必要であり、電力は、意図した機能を装置負荷５０に実行させるために必要である。仮に、一の装置負荷５０に対し、電力とデータとが異なる装置センターから供給される場合には、電力又はデータの一方が途切れると、当該装置負荷５０は不確定な状態となる。このような不確定状態を回避するため、各ＭＥＣ４４、４６、４８は、関連付けられた区域内に局所的に配置された装置負荷５０のそれぞれに対応すべく、他のＭＥＣとは独立に、電力及び通信データの両方を提供する構成とされている。一の装置負荷５０に対する電力及びデータ通信は、同期化又はグループ化されていてもよい。その場合、例えば、当該装置負荷５０に対して提供される電力とデータ通信の両方が、１つの供給源、例えば最も近くにあるＭＥＣ４４、４６、４８に由来する。同期化された電力及び通信データは、しばしばパワーチャネルと呼ばれる。１つの区域内の複数の装置負荷５０が、ある特定のＭＥＣ４４、４６から電力を受け取るように構成されている場合には、これらの装置負荷５０にデータを与えるネットワーク通信スイッチは、その同じＭＥＣ４４、４６によって給電される。
【００５９】
ＭＥＣ４４、４６、４８は、主電源から受け取った電力を分配するように構成されている。ＭＥＣ４４、４６、４８は、それぞれ独立して一次電力を二次電力に変換しうる。二次電力は、ＭＥＣ４４、４６、４８から分配されて、各区域内の装置負荷５０のそれぞれに個別に供給することができ、セクションブレーク１８、２０、２２を横切って延びる二次分岐電力ネットワークは存在しない。この場合、例えば、一次電力の制御及び変換の作業は、航空機１０のそれぞれのセクションにおける各一次ＭＥＣ４４が担うこととなるので、一次電力だけがセクションブレーク１８、２０、２２を横切って複数の一次ＭＥＣ４４間で分配される。好ましい構成においては、高圧電力供給手段及びデータバックボーンのみがプロダクションブレークを横切って配置される。
【００６０】
一次電力だけをセクションブレーク１８、２０、２２を横切って分配することによって、航空機１０の複数のセクションにまたがって二次電力を分配するために必要とされるワイヤの量を減らすことができる。これは、分散型ＭＥＣアーキテクチャが、各セクション内に別個の二次電力分配ネットワークを形成し、これによって二次配線の配線長を短くすることができるからである。こうすることによって、隣接する胴体セクション同士を接合する際に必要とされる二次コネクションの数だけでなく、航空機全体で利用されるワイヤの総重量も減らすことができる。さらに、二次電力配線長が短くなるため、電力供給手段の配線の総ループ面積が、電流リターンネットワークでの構成と比べて短くなる。また、セクションブレークを横切って延びるワイヤの二次電力ネットワークが減る又は無くなるため、航空機生産工程が改善される。セクションブレークを横切って延びる二次電力ワイヤを減少させたことによって、他のセクションに対する依存度が低減されるため、航空機１０の最終組み立て前のより早い段階で、検査及び組み立て品質確認を容易に行うことができる。
【００６１】
図１に示すように、一次電力供給手段４０ａは、左エンジン３０の発電機３４ｂから中央セクション１４に入って中央セクション１４の左側に示したＭＥＣ４４へと延び、セクションブレーク２０を横切って、前方セクション１２の左側に示したＭＥＣ４４に至り、さらに前方セクション１２の前方における左側に示したＭＥＣ４４に至る。一次電力供給手段４０ｂは、左エンジン３０の発電機３４ａから中央セクション１４に入って左側のＭＥＣ４４へと延び、セクションブレーク２２を横切って、左後方のＭＥＣ４４に至り、次に、左後方のＭＥＣ４８に至る。電力供給手段４２ａは、右エンジン３２の発電機３６ａから中央セクション１４に入り、セクションブレーク２０を横切って、前方セクション１２の右側に示したＭＥＣ４４に至り、次に、前方セクション１２の前方における右側のＭＥＣ４４に至る。一次電力供給手段４２ｂは、右エンジン３２の発電機３６ｂから中央セクション１４に入って中央右側のＭＥＣ４４へと延び、セクションブレーク２２を横切って、右後方のＭＥＣ４４に至り、次に、右後方のＭＥＣ４４に至る。このような構成に代えて、電力供給手段４０ａ、４０ｂが、航空機１０の１つ又は複数のセクションにおける右側のＭＥＣ４４に一次電力を供給するようにしてもよい。この場合、電力供給手段４２ａ、４２ｂは、航空機１０の１つ又は複数のセクションにおける左側のＭＥＣ４４に一次電力を供給することになる。
【００６２】
また、左エンジン３０の発電機３４ａ、３４ｂのうちの一方が、ローターバーストゾーン３８の前方における航空機の一方側に一次電力を供給し、左エンジン３０の発電機３４ａ、３４ｂのうちの他方が、ローターバーストゾーン３８の後方における航空機の他方側に一次電力を供給するようにしてもよい。この場合、例えば、右エンジン３２の発電機３６ａ、３６ｂのうちの一方が、ローターバーストゾーン３８の前方における、左発電機３４ａ、３４ｂの一方によって給電された側とは反対側に一次電力を供給する。また、右エンジン３２の発電機３６ａ、３６ｂのうちの他方は、ローターバーストゾーン３８の後方における、左発電機３４ａ、３４ｂの他方によって給電された側とは反対側に一次電力を供給する。
【００６３】
図２は、各エンジンに配備する２つの発電機を、航空機１０のローターバーストゾーン３８を境として分割配置する構成を示している。これは、エンジン３０、３２に動作上の問題が発生した場合でも、一次電力の利用可能性を向上させるものである。仮に、エンジン３０、３２のうちの一方が失われた場合、あるいは、エンジン３０、３２のうちの一方における発電機３４、３６が停止した場合であっても、残りのエンジン３０、３２の残りの２つの発電機３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂが、前方及び後方の両方の一次電力を航空機１０に分配することができる。左エンジン３０の発電機３４ａ及び右エンジン３２の発電機３６ａは、ローターバーストゾーン３８の前方の、前方タイバス７６によって互いに接続された一対の一次電力スイッチングバス９６ａに給電する。左エンジン３０の発電機３４ｂ及び右エンジン３２の発電機３６ｂは、ローターバーストゾーン３８の後方の、後方タイバス７８によって互いに接続された別の一対の一次電力スイッチングバス９６ａに給電する。中央タイバス８０によって、前方の一次電力スイッチングバス９６ａの少なくとも１つが、後方の一次電力スイッチングバス９６ａの少なくとも１つと接続されている。従って、１つのエンジン３０、３２に動作的な不具合が発生した場合でも、残りのエンジン３０、３２から前方及び後方に電力が分配されることによって、航空機１０は、その全長に沿った一方側において、電力及び制御を維持することができる。電力及び制御は、配線の量を増やすことなく、１つのエンジン３０、３２から、ローターバーストゾーン３８の前方及び後方の両方に分配される。図２はまた、以下により詳しく説明するように、装置負荷５０に対する電力の変換及び分配を行うべく、一次電力スイッチングバス９６ａが二次ＭＥＣ４６に電力を分配する構成を示している。二次ＭＥＣ４６には、予備ＭＥＣ４８を接続してもよく、これにより、以下により詳しく説明するように、一次スイッチングバス９６ａが一次主ＡＣ電源を利用できない場合に、バックアップ電力を供給することができる。
【００６４】
１つ又は複数の区域内において、装置負荷５０を機能させるための所定の対応が行われない状態は、主に２つの理由で起こる。発電機３４、３６のすべてが停止し、これによって、ＭＥＣ４４、４６のいずれも一次電力を利用できない状態となったためか、あるいは、ローター又はタイヤのバーストなどの事象によりバス９６の１つ又は複数が物理的に損傷を受けたためである。このような場合、１つ又は複数の主一次電源の停止に基づき、４つの発電機３４、３６のいずれかから、あるいは補助電源ユニット発電機５４から供給される高電圧電力のルート変更が行われる。この変更は、図３の一次電力バスネットワークシステム９０によって示すように、複数のスイッチの組み合わせの開閉によって、タイバス７６、７８、８０を介した一次バスレベルで実現される。１つ又は複数の実施形態において、１つ又は複数の独立型(standalone)ソリッドステートスイッチ、例えば接触器、が、一次電力スイッチネットワークシステム９０に含まれている。各ソリッドステートスイッチは、他の電力システムコンポーネントが利用できるかどうかに関係なく、局所的な保護、電圧感知、及び電流感知のうちの１つ又は複数を実現するように構成された自己充足的な制御機能を有する。独立型ソリッドステートスイッチは、他の電力システムコンポーネントからのデータを必要とせずに機能することができる。ソリッドステートスイッチを開閉することによって、一次電力スイッチングバスの１つ又は複数を通ってＭＥＣ４４、４６、４８の１つ又は複数へと向かう一次電力が遮断あるいは送給される。図３においては、特定の接触器が、最初は閉状態又は開状態のいずれかで描かれている。開状態の接触器を示す記号は２本の平行線である。一方、通常閉状態の接触器は、同じ平行線に斜線を横切らせることで示している。独立型ソリッドステートスイッチは、当該スイッチを通る電流を制限するために、パルス幅変調機能を含んでいてもよい。高電圧バス及び変換の停止に基づくＭＥＣ４４、４６、４８間の二次電力及び低電圧ＤＣのルート変更は、図３に描かれた一次電力バスネットワーク９０によって示されるように、スイッチの組み合わせの開閉によって行われる。
【００６５】
各ＭＥＣ４４、４６、４８は、一次電力及び二次電力の両方を有しており、ハードウェア及びソフトウェアを含む中央コンピューターシステムに依存せずに、閉ループ処理及びセンサの局所的制御を独立して行うことができる。分散型電力システム制御アーキテクチャによって、輸送機全体の電力分配ステータスをＭＥＣ４４、４６、４８間で共有することができるが、他のすべてのＭＥＣ４４、４６に対する予備電力の分配も行うＭＥＣ４８を除いて、各ＭＥＣ４４、４６、４８は、各ＭＥＣに近接する装置負荷５０に対し所定の対応をするだけである。各ＭＥＣ４４、４６、４８は、最も近接する装置負荷５０の区域に関連付けられたデータを管理し、これによって、各ＭＥＣ４４、４６、４８は、それ自身の装置負荷５０の区域内で独立して動作を行う。
【００６６】
また、各ＭＥＣ４４、４６、４８は、好ましくは、バス電力制御のためのソリッドステートスイッチングを有し、回路保護も実現する。図３において、発電機３４、３６に接続された一次電力供給手段４０、４２からの電力は、一次電力スイッチングバス９６ａに通電する。各一次電力スイッチングバス９６ａは、ＭＥＣ４４内の一次電力スイッチングバス９６ｂ、及びＭＥＣ４６内の一次電力スイッチングバス９６ｃに分岐する。図４に示し且つ以下により詳しく述べるように、分配フィード９８によって一次電力スイッチングバス９６ｂと接続された各一次電力スイッチングバス９６ａは、単一の一次ＭＥＣ４４に通じている。
【００６７】
図４を参照すると、各ＭＥＣ４４における、一次電力スイッチングバス９６ａを備える部分は、高電力部分１２０であり、各ＭＥＣ４４における、一次電力スイッチングバス９６ｂを備える部分は、低電力部分１２２である。一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０は、航空機１０が利用できる任意の高電力主電源から一次電力を受け取るように構成されており、しばしば、一次電力スイッチングネットワーク装置３０２（図１２Ａ〜１２Ｃ）と呼ばれる。航空機１０内の一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０のネットワークは、高電圧一次電力スイッチングネットワークを規定する。
【００６８】
低電力部分１２２は、好ましくは、機内搭載の電源からの電力の一部を処理するものの、高電力部分１２０と同じ電圧を処理することも可能なように構成される。一次電力スイッチングバス９６ｃは、図４に示した二次ＭＥＣ４６に通じている。図４は、二次ＭＥＣ４６と、一次ＭＥＣ４４の低電力部分１２２との類似性を最もよく示している。一次ＭＥＣ４４は、航空機１０内における一次電源のルート変更を行うための、一次電力スイッチングバス９６ａにかかる一次レベル電力ネットワークバス構造を含んでいるが、二次ＭＥＣ４６はこれを有していない。異常動作中だけでなく正常動作中においても、一次及び二次ＭＥＣ４４、４６の両方が、一次電力及び予備電力を有している。二次ＭＥＣ４６は、一次ＭＥＣ４４と同様に、最も近接する装置負荷５０に対して所定の対応を行う。
【００６９】
図３に戻り、分配フィード９８は、各一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ａと９６ｂの間に延びており、分配フィード１００は、一次ＭＥＣ４４の各バス９６ｂと、同じ電源から電力を直接受け取る二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃの間に延びている。また、左発電機３４ａに関連付けられた一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ｂと、右発電機３６ａに関連付けられた一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ｂとの間に、クロスタイ１０２が延びている。また、左発電機３４ａに関連付けられた二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃと、右発電機３６ａに関連付けられた二次ＭＥＣ４８の一次電力スイッチングバス９６ｃとの間に、クロスタイ１０４が延びている。左発電機３４ｂに関連付けられた一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ｂと、右発電機３６ｂに関連付けられた一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ｂとの間に、クロスタイ１０６が延びている。発電機３４ｂに関連付けられた二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｂと、右発電機３６ｂに関連付けられた二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｂとの間に、クロスタイ１０８が延びている。クロスタイ１０２、１０６のそれぞれには、補助電源ユニット発電機５４が接続されている。
【００７０】
図５Ａは、航空機１０内における、一次ＭＥＣ４４、二次ＭＥＣ４６、及び予備ＭＥＣ４８のフォールトトレラントな結合一次及び二次電力分配ネットワークの一構成を示す。より詳細に示すために、図５Ｂ〜図５Ｅは、４つの別個の部分のクローズアップ部分図を示しており、これらを隣り合わせに配置すると図５Ａに示した全体システムとなる。図５Ｂ〜図５Ｅのそれぞれにおける２本の一点鎖線は、各部分図の切れ目を示す。図５Ｂは、図５Ａの左上部分を示す。図５Ｃは、図５Ａの右上部分を示す。図５Ｄは、図５Ａの左下部分を示し、図５Ｅは、図５Ａの右下部分を示す。また、図５Ｆは、図５Ａのシステムの予備ＭＥＣ４８の一構成を示す。図３Ａに示した接触器も、図５Ａ〜図５Ｆに記号で表しているが、図５Ａ〜５Ｆに対しては参照数字が無く、また、これらは、他の図面においても、参照数字の無い状態あるいは異なる参照数字を付して示す場合がありうる。
【００７１】
図５Ａにおいて、一次ＭＥＣ４４及び二次ＭＥＣ４６は、航空機１０の前方セクションに合計４つ存在し、航空機１０の後方セクションにも合計４つ存在するように配置されている。好ましくは、一対の前方セクションのそれぞれに１つの一次ＭＥＣ４４と１つの二次ＭＥＣ４６とが存在し、一対の後方セクションのそれぞれにも１つの一次ＭＥＣ４４と１つの二次ＭＥＣ４６とが存在する。図５Ａは、航空機１０の後方セクション内の予備ＭＥＣ４８も示している。予備ＭＥＣ４８用の非時限(non-time limited)電源としては、例えばＲＡＭエアタービン（ＲＡＴ）１２８があり、他の独立した時限予備電源としては、バッテリーもしくは燃料電池などがある。すべての発電機３４、３６に動作上の不具合が起こった場合、ＲＡＴ１２８を起動することによって、予備ＭＥＣ４８に予備電力の供給が行われる。また、発電機３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂに動作的な不具合が起こった場合、ＭＥＣ４４、４６のうちの１つ又は複数に上記の予備電力が供給される。バッテリー５９８は、非時限ＲＡＴ１２８の起動時に、ＭＥＣ４４、４６のうちの１つ又は複数ならびに予備ＭＥＣ４８に対して一時的な動作電力を供給する。
【００７２】
発電機３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂのうちの１つが停止すると、一次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ａにおいて電力が得られない。従って、この非給電一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ｂの低電力部分１２２に接続された装置負荷５０には所定の対応が行われず、また、隣接する非給電の二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃに接続された装置負荷５０にも所定の対応が行われない。この場合、接触器の組み合わせを適宜開閉することにより、一次レベルでのルート変更を行い、他の残りの作動状態の電源のうちの１つから電力を送給する。これにより、非給電の一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ａに通電することによって、該当する装置負荷５０に給電するとともに、隣接する任意の非給電の二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃに通電することによって、該当する装置負荷５０に給電する。
【００７３】
これに代えて、ＭＥＣ４４、４６、４８に物理的障害が発生し、その結果、その装置負荷５０に給電されない場合、電力送給ルートを変更することによって、給電されている別のＭＥＣ４４、４６、４８から非給電のＭＥＣ４４、４６、４８の装置負荷５０に給電してもよい。ルート変更することができる電力の量に応じて、装置負荷５０のすべて、又は、重要な(critical)負荷のみなどの一部だけに給電を再開してもよい。また、すべての電源が失われ、ＭＥＣ４４、４６、４８に給電されない場合には、燃料電池又はＲＡＴ１２８を備える予備ＭＥＣ４８によって、他のＭＥＣ４４、４６の重要な装置負荷５０に給電することができる。重要な負荷とは、航空機１０が継続して安全な飛行及び着陸を行うために、給電しておかなければならない装置負荷５０のことをいう。これに対し必須の(essential)負荷とは、例えば無線装置やその他の通信装置などのように、備えていることが望ましいが、航空機１０の飛行自体にはその作動が必要なわけではない装置負荷５０のことをいう。また、非必須の(non-essential)負荷とは、食品調理装置、装飾照明、客室娯楽システムなどを含め、例えば乗客の快適性のための負荷など、最も優先度の低い装置負荷５０のことをいう。
【００７４】
一例として、補助電源ユニット発電機５４は、主発電機３４、３６のうちの一方が停止することにより非作動となった装置負荷５０に対して、所定の対応を行うことができる。仮に発電機３４ｂが停止した場合、前方タイバス７６、後方タイバス７８、中央タイバス８０における接触器の組み合わせによって、残りの主発電機３４、３６から一次電力が直接供給される。これに代えて、一次電力は、補助電源ユニット発電機５４から、作動状態の別のＭＥＣ４４、４６を介して、クロスタイ１０２、１０４、１０６、１０８のうちの１つ又は複数を通って、非給電の一次ＭＥＣ４４の一次電力スイッチングバス９６ａ又は非給電の二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃに供給することもできる。
【００７５】
ＭＥＣ４４、４６のうちの１つ又は複数が物理的な動作不具合を有する場合、動作的に不具合のあるＭＥＣ４４、４６のそれぞれに関連付けられた区域内の複数の装置負荷５０のすべて又は一部を、最も近接する他のＭＥＣ４４、４６の１つ又は複数と関連付けることができる。例えば、一次ＭＥＣ４４が物理的に停止した場合、その停止したＭＥＣ４４によって所定の対応が行われていた装置負荷５０に対して、別のＭＥＣ４４、４６又はＭＥＣ４４、４６の組み合わせが当該対応を行うようにしてもよい。ＭＥＣ４４、４６は、停止したＭＥＣ４４によって所定の対応が行われていた装置負荷５０のタイプを判定し、ＭＥＣ４４、４６の組み合わせの１つ又は複数が、これらの非給電の装置負荷５０に所定の対応を行うべきかどうかを判断することができる。停止した一次ＭＥＣ４４の最も近接する二次ＭＥＣ４６が追加の装置負荷５０に所定の対応を行うべきであると判断された場合には、その二次ＭＥＣ４６にもともと関連付けられていた区域を拡大し、停止した一次ＭＥＣ４４によって以前は所定の対応が行われていた区域を包含させる。
【００７６】
これに代えて、追加の装置負荷５０を、停止した一次ＭＥＣ４６に近接する二次ＭＥＣ４６と、別の一次ＭＥＣ４６とで、分担してもよい。この場合、最も近接する作動状態の一次ＭＥＣ４４に関連付けられた装置負荷５０の区域を拡大することによって、停止した一次ＭＥＣ４４によって所定の対応が行われていた区域の一部を包含させる一方で、最も近接する作動状態の二次ＭＥＣ４６に関連付けられた装置負荷５０の区域を拡大することによって、停止した一次ＭＥＣ４４によって所定の対応が行われていた区域の残りの部分を包含させる。いずれの場合においても、停止したＭＥＣ４４、４６に近接する１つ又は複数の他のＭＥＣ４４、４６を供給源とすることによって、この停止したＭＥＣ４４、４６によって所定の対応が行われていた装置負荷５０に対し、独立して対応することができる。
【００７７】
各二次ＭＥＣ４６、及び、各一次ＭＥＣ４４の各低電力部分１２２は、変換装置に連結された接触器を含む。変換装置は、２３０ＶＡＣを整流してこれを２８ＶＤＣなどの、バス１３６用の主ＤＣ出力に変換する変圧整流器（ＴＲＵ１３４）と、２３０ＶＡＣを低電力ＡＣ出力バス１４０用の１１５ＶＡＣに変換するためのオートトランス又はオートステップダウントランスユニット（ＡＴＵ）１３８とを含む。各二次ＭＥＣ４６、及び、一次ＭＥＣ４４の各低電力部分１２２は、第２のＴＲＵ１４２をさらに含み、これは、単に冗長性のためだけではなく、継続して安全な飛行及び着陸を行うために欠かすことのできない、重要な負荷のみに電力を供給するためのものである。第２のＴＲＵ１４２を重要な負荷のみに制限することによって、予備電源が過負荷とならないようにすることができる。
【００７８】
図６は、例えば前方セクション１２における、二次電力バス構成を示しており、当該構成においては、一次ＭＥＣ４４の低電力部分１２２の一次電力スイッチングバス９６ｂと、二次ＭＥＣ４６の一次電力スイッチングバス９６ｃとが、結び付けられている。上述したように、別のＭＥＣ４４、４６によって、損傷したＭＥＣ４４、４６の非給電装置負荷５０のすべてに対応するかあるいは一部のみに対応するかは、利用可能な電力次第である。例えば、ある航空機セクション内における１つのＭＥＣ４４、４６の１つのＴＲＵ１３４が停止した場合、その不具合のあるＴＲＵ１３４に接続された装置負荷５０のうち最も重要な負荷に対して、様々な接触器及びバックアップバス１４８を介して二次電力を供給する、同じ航空機セクション内の別のＭＥＣ４４、４６によって、所定の対応が行われうる。
【００７９】
好ましくは、後方セクション１６のＭＥＣ４４、４６は、補助電源ユニット発電機５４と近接しているため、当該発電機からの二次電力タイイン（tie-ins）を有しており、これによって電力供給手段ワイヤ重量を最小限に抑えることができる。また、図２及び図６に示すように、航空機１０の前方セクション１２内のＭＥＣ４４、４６は、外部電源ユニット５６のような外部電力地上サービス装置から、１１５ＶＡＣなどの低電圧レベルで、タイインする。ただし、地上から、前方セクション１２内のＭＥＣ４８の低電力ＡＣ出力バス１４０への１１５ＶＡＣは、双方向ＡＴＵ１３８によって、２３０ＶＡＣなどのより高い電圧に変換することができ、これを、航空機１０の他のセクション内の他のＭＥＣ４４、４６に分配することができる。また、上述したように、通常より重要な負荷に使用される第２のＴＲＵ１４２によって、バックアップバス１４８を経由するバッテリーバス２９４からのバッテリー電力を、失われた重要負荷に供給することができる。
【００８０】
図７に示すように、各ＭＥＣ４４、４６、４８の内部に位置するコンピューティング（ハードウェア及びソフトウェア）及びネットワークインターフェイス（ＣＮＩ）モジュール１６２は、分散型コンピューティング機能及び双方向データのゲートウェイルーティングを実現する。各ＣＮＩモジュール１６２は、２つのフェールセーフのコンピューティングシステムを含み、これらがフォールトトレラントのコンピューティングシステムとなる。各フェールセーフコンピューティングシステムは、互いに対して冗長である。このフォールトトレラントコンピューティングシステムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアの突発的な動作不良に対して適切に対応することによって、航空機１０内のシステム機能が損なわれないようにする。ＣＮＩモジュール１６２は、内部システム通信バス（例えば、フレックスレイ、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、ＡＲＩＮＣ６６４、ＴＴＰ、又はその他のバス技術）を介して、内部ＭＥＣコンピューティング機能及び外部ＭＥＣコンピューティング機能に対して、データの送受信を行う。航空機１０の他のＭＥＣ４４、４６、４８は、ＡＲＩＮＣ６６４などのデータネットワーキング仕様を用いて、図７にそれぞれ参照数字１８８及び１９０として示した外部データ通信チャネルＡ及び外部データ通信チャネルＢを介して、ＣＮＩモジュール１６２と通信することになる。
【００８１】
ＣＮＩモジュール１６２は、航空機１０の局所化された区域内で使用される特定のソフトウェアアプリケーションをホストする分散型コンピューティング要素である。ＣＮＩモジュール１６２上でホストすることができるシステムアプリケーションの例としては、ＡＣ及びＤＣ電力システム、貨物ドアシステム、乗客入口ドアシステム、ランディングギアシステム、及び、客室キャビンシステムがある。ＣＮＩモジュール１６２と通信するコンピューティング機能は、ＴＲＵ１３４、ＴＲＵ１４２、ＡＴＵ１３８、ブレーカーモジュール１６６のソリッドステートスイッチ、発電機３４、３６の１つと関連付けられた発電機制御ユニットＧＣＵ１６８、ソリッドステート電力分配モジュール１７０、及び、遠隔データ集信装置である。以下により詳しく説明するように、ＣＮＩモジュール１６２は、ＭＥＣ４４、４６、４８内において、内部データチャネルＡ２０２及び内部データチャネルＢ２０４を介して、ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ブレーカーモジュール１６６、ＧＣＵ１６８、電力分配モジュール１７０と通信する。
【００８２】
ＣＮＩモジュール１６２は、これらのコンピューティング機能に対してデータを送受信する。ＣＮＩモジュール１６２は、さらに、他のＭＥＣ４４、４６、４８及び航空機コンピューティングシステムに対して、ステータス及び正常動作性を送受信する。各ＣＮＩモジュール１６２は、他のＭＥＣ４４，４６、４８で起こっていることを把握しつつ、個々のＭＥＣ４４、４６、４８の作業量を管理する。ＭＥＣ４４，４６、４８のＣＮＩモジュール１６２が情報を受信すると、そのコンピューティング機能が、どのシステムがデータを必要とするかを判断し、データの正常性を分析し、あらゆる電力システム異常に反応し、時間的制約のあるタイムクリティカルな情報を、それを必要とするコンピューティング機能に供給し、システムレベル論理アルゴリズムを実行し、飛行機レベルシステム欠陥を報告し、その区域のためのＡＣ及びＤＣ電力の分配を制御する。
【００８３】
図８は、セクションブレーク１８、２０、２２によって区切られた、空間的に分散されたＭＥＣ４４、４６、４８間の通信バスインターフェイスを有するデータネットワーク構造を示している。この構成によれば、故障が起こっても通信を継続可能とするために必要な冗長性がもたらされるだけでなく、個々のＭＥＣ４４、４６、４８のそれぞれが他のＭＥＣ４４、４６、４８と通信することができる。セクションブレーク２０によって、航空機の前方セクション及び後方セクションが規定される。必要なネットワーク通信スイッチの数は、ＭＥＣ４４、４６、４８の数及び希望するフォールトトレランスによって決まる。図８は、３対のネットワークスイッチ１８２ａ〜ｂ、１８４ａ〜ｂ、１８６ａ〜ｂ（以下、一括的及び／又は全体的に「ネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６」と呼ぶ場合もある）を備える９個のＭＥＣ４４、４６、４８を示している。各ネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６は、インターフェイスしているＭＥＣ４４、４６、４８のそれぞれのＣＮＩモジュール１６２から二次電力を受け取ることができる、レイヤ３ネットワークスイッチなどの多層ネットワークスイッチであってもよい。より多くのＭＥＣ４４、４６、４８が存在する場合は、同じレベルのフォールトトレランスを実現するのに、より多くのネットワークスイッチが必要となるであろう。
【００８４】
各ＭＥＣ４４、４６、４８は、通信チャネルＡ及びＢを有する。各一次ＭＥＣ４４のチャネルＡ及びＢは、別の一次ＭＥＣ４４又は予備ＭＥＣ４８のいずれかの、２つの対応するＡ又はＢスイッチに接続されている。各一次ＭＥＣ４４は、チャネルＡ又はチャネルＢのいずれかに１つのスイッチ１８２、１８４、１８６を有する一方、航空機の後方セクションの予備ＭＥＣ４８は、Ａチャネル及びＢチャネルの両方に一対のスイッチ１８２、１８４、１８６を有する。スイッチ１８２ａ、１８４ａ、１８６ａは、チャネルＡに対応し、スイッチ１８２ｂ、１８４ｂ、１８６ｂは、チャネルＢに対応する。外部通信データ線１９２は、スイッチ間データ線を表す。
【００８５】
一般に、セクションブレーク２０の一方側にある各ＭＥＣ４４のネットワークスイッチは、他の一次ＭＥＣ４４又は予備ＭＥＣ４８の２つのネットワークスイッチに接続されており、これらのＭＥＣ４４、４８の少なくとも１つは、セクションブレーク２０の他方側にあり、１つは航空機１０における反対側にある。例えば、セクションブレーク２０の前方にある前方右の一次ＭＥＣ４４のネットワークスイッチ１８２ａは、セクションブレーク２０の他方側で、後方左の一次ＭＥＣ４４のネットワークスイッチ１８４ａ及び予備ＭＥＣ４８のネットワークスイッチ１８６ａの両方に接続されている。また、セクションブレーク２０の前方にある前方左の一次ＭＥＣ４４のネットワークスイッチ１８２ｂは、セクションブレーク２０の他方側で、後方右の一次ＭＥＣ４４のネットワークスイッチ１８４ｂ及び予備ＭＥＣ４８のネットワークスイッチ１８６ｂの両方に接続されている。予備ＭＥＣ４８のネットワークスイッチ１８６ｂも、航空機１０における反対側のネットワークスイッチ１８４ｂに接続されている。ネットワークスイッチ１８４ａも、予備ＭＥＣ４８のネットワークスイッチ１８６ａに接続されている。
【００８６】
二次ＭＥＣ４６のそれぞれも、他の２つの一次ＭＥＣ４４又は予備ＭＥＣ４８との２つのデータチャネルを有する。外部通信データ線１９６は、一次ＭＥＣ４４のネットワークスイッチから二次ＭＥＣ４４に直接つながるデータ接続を表す。各二次ＭＥＣ４８のチャネルのうちの１つは、セクションブレーク２０の他方側にある一次ＭＥＣ４８の同じチャネルのネットワークスイッチに接続されており、もう１つのチャネルは別の二次ＭＥＣ４６に接続されている。従って、図８には、セクションブレーク２０を横切る８個のデータバスコネクション、及び、セクションブレーク１８、２２のそれぞれを横切る４個のデータバスコネクションが示されている。この構成によれば、航空機内の配線の総重量だけでなく、セクションブレークを横切る通信配線の量も、最小限に抑えることができる。航空機１０のクラウン内及び床内の空間を利用することによって、データバス同士を離間させておくことができる。
【００８７】
いずれか２つのＭＥＣ４４、４６、４８が給電されると、通信ネットワークがアクティブになり、データが存在する状態となり、これら２つのＭＥＣ４４、４６、４８が互いに十分に通信できるようになる。この通信ネットワークは、一対のＭＥＣ間のどの１つのコネクションが失われても、いずれのＭＥＣ４４、４６、４８の機能性も低下しないという点で、フォールトトレラントなネットワークである。また、ＭＥＣ４４、４６、４８の間でどの２つの通信コネクションが同時に失われても、その結果は、最大でも、ＭＥＣ４４、４６、４８のうちの１つだけとのデータ通信が失われるだけである。正常なＣＮＩモジュール１６２は、局所的な環境情報及び他の正常なＣＮＩモジュール１６２からの通信を利用することによって、電力システムの構成の変化に対して適切に対応することができる。
【００８８】
例えば、前方右の一次ＭＥＣ４４のチャネルＡのネットワークスイッチ１８２ａが喪失しても、前方右の一次ＭＥＣ４４に対する通信が完全に失われることにはならない。これは、チャネルＢを介して、前方右の一次ＭＥＣ４４に対する通信を継続しうるためである。チャネルＡを介して前方右の一次ＭＥＣ４４と通信していた他のＭＥＣ４４、４６、４８は、チャネルＢを介して直接通信するか、あるいは、前方右の一次ＭＥＣ４４にチャネルＢを介して接続されている他のＭＥＣ４４、４６、４８を介して通信することができる。また、仮に、前方右の二次ＭＥＣ４４へのチャネルＢコネクションに加えて、前方右の一次ＭＥＣ４４のチャネルＡのネットワークスイッチ１８２ａも失われた場合、前方右の一次ＭＥＣ４４に対する通信は、チャネルＢを介して継続することができるが、前方右の二次ＭＥＣ４４との通信だけは、チャネルＡ及びチャネルＢの両方が喪失するため、失われるであろう。
【００８９】
本開示の１つの態様は、分散型電力制御アークテクチャである。電力のみならず、電力制御も、各ＭＥＣ４４、４６、４８間で分散される。個々のＭＥＣ４４、４６、４８が集める局所的データに基づいて、各ＭＥＣ４４、４６、４８は、関連付けられた区域の独自の電力制御を行い、これによって、他のいずれのＭＥＣ４４、４６、４８に依存する必要なく、該当する装置負荷５０を構成あるいは制御する。電力のルート変更の必要性などの、本当に必要なデータのみが、他のＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２に送信される。
【００９０】
地上における航空機１０の通常のパワーアップは、好ましくは、ＭＥＣ４４、４６、４８の順次的なパワーアップである。通常のパワーアップは、バッテリー５９８を介して行われ、当該バッテリーは、静止インバーター２９０及びバックアップバス１４８を介して、ＭＥＣ４４、４６におけるすべての予備バス１６０に給電する。バッテリー５９８が利用できない場合、外部電源ユニット５６から限られた量の外部電力が送給されて、予備ＭＥＣ４８がパワーアップされる。予備ＭＥＣ４８がパワーアップされると、予備ＭＥＣ４８から他の一次及び二次ＭＥＣ４４、４６のそれぞれに電力が分配され、それらのＣＮＩモジュール１６２がパワーアップされ、各ＭＥＣ４４、４６内の接触器が、利用可能な電源で適宜設定される。一方、通常の飛行動作中にＭＥＣ４４、４６が非給電となった場合、順次的なパワーアップは利用されない。ＭＥＣ４４、４６のうちの一つのＣＮＩモジュール１６２が一次電力を有しない場合、２つのＭＥＣ４４、４６間の低電力相互接続、例えば一次ＭＥＣ４４と二次ＭＥＣ４４との分配フィード１００による接続によって、上述したように、非給電のＭＥＣ４４、４６になおも給電する手段が提供される。
【００９１】
ＣＮＩモジュール１６２は、他のＭＥＣ４４、４６、４８からの構成データ(configuration data)だけでなく、他のシステム又はＬＲＵからの入出力通信を読み込む。各ＭＥＣ４４、４６、４８の構成データを送信することによって、他のＭＥＣ４４、４６、４８のそれぞれが、航空機１０の他の場所で何が起きているかを判断することができる。ＣＮＩモジュール１６２は、次に、このデータを用いて、そのＭＥＣ４４、４６、４８内のブレーカー及び接触器の構成設定を行い、次に、その区域内の装置負荷５０についての構成データをチャネルＡ又はＢ上に書き込むことによって、他のＭＥＣ４４，４６、４８に送信し、他のＭＥＣ４４、４６、４８が同じ作業を行うことができるようにする。各ＣＮＩモジュール１６２は、通信入出力及び受信する環境データの有効性をチェックし、必要な場合には、これを精緻化することによって、独自の環境データ及びブレーカーのステータスを決定する。ＣＮＩモジュール１６２は、その区域内の自身のブレーカー及び接触器にどのように命令したいかを把握すると、その構成データを他のＭＥＣ４４、４６、４８へと送信する。
【００９２】
各ＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２は、そのＭＥＣ４４、４６、４８に割り当てられた境界線内の装置負荷のみを制御する。個々のＭＥＣ４４、４６、４８の各ＣＮＩモジュール１６２は、他のＭＥＣ４４、４６、４８の装置負荷５０の構成を設定したり、それらのブレーカー又は接触器をどのような構成にするかを設定したりはしない。ただし、すべてのＭＥＣ４４、４６、４８は、互いに連携し合うことによって、航空機１０の一次及び二次電力システムに対して、統一性のある一体的な電力伝送機能をもたらすことが可能である。適切に機能しているＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２は、動作上の問題を有するＭＥＣ４４、４６、４８に反応し、付加的な故障を伴う場合であっても、電力タイバス７６、７８、８０、分配フィード９８、１００、及びクロスタイ１０２、１０４、１０６、１０８を介して、電力のルート変更を行うことができる。コンピューティング及びネットワーキングアーキテクチャは、フェールセーフであり、且つ、フォールトトレラントである。ＣＮＩモジュール１６２が動作上の問題を有する場合、当該モジュールが接続された負荷のすべてが、予め定義されたデフォルトの「フェールセーフ」状態に入ることになる。隣接するＣＮＩモジュール１６２は、自身の区域の外にある他の装置負荷を制御する能力又は権限を有していない。
【００９３】
図９に示したＣＮＩモジュール１６２は、ＣＮＩモジュール１６２の一方側にチャネルＡに対応する１つのネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６を有し、他方側にチャネルＢに対応する別のネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６を有する。両方のネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６が、外部データ通信接続を行うための１つ又は複数のポート２０６を有する。ＣＮＩモジュール１６２のそれぞれの側は、以下により詳しく述べるように、ＭＥＣ４４、４６、４８内の内部データ通信接続を行うための１つ又は複数のポート２０８をさらに有する。ＣＮＩモジュール１６２は、チャネルＡ及びチャネルＢのデータ通信を処理することに関連する複数の命令を実行するための２つのマルチコアプロセッサ２４２、２４４を含み、１つのプロセッサは、ハードウェア及びソフトウェアを含んでいる。各プロセッサ２４２、２４４は、ポート２０８においてＭＥＣ４４、４６、４８内の通信データを送受信するための命令を処理したり、ポート２０６を介していずれかのネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６でＭＥＣ４４、４６、４８の外部の通信データを送受信するための命令を処理したりすることができる。ＣＮＩモジュール１６２の一方側にあるプロセッサ２４２、２４４のうちの１つは、一方の通信チャネルに対応し、ＣＮＩモジュール１６２の他方側にある別のプロセッサ２４４は、もう一方の通信チャネルに対応する。ただし、それぞれのプロセッサ２４２、２４４が、他方の通信チャネル用のネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６へのクロスオーバーを有しており、各プロセッサ２４２、２４４が、チャネルＡ及びチャネルＢの両方の通信の読み込み及び処理を行うことができるようになっている。
【００９４】
ＣＮＩモジュール１６２などのＭＥＣ４４、４６、４８のトラスシステムに配置された各コンポーネント又はＬＲＵ５２は、光学的にラベルを読み込むためのバーコードリーダー２４８を含みうる。バーコードリーダー２４８は、ＱＲコードを読み込むためのクイックレスポンス（ＱＲ）コードリーダーであってもよい。バーコード（図示せず）は、ＭＥＣ４４、４６、４８内、あるいは、航空機１０内のバーコードリーダー２４８に近接した他の場所に配置されうる。バーコードリーダー２４８がバーコードを読み込むことによって、ＭＥＣ４４、４６、４８は、識別情報、位置情報、時間追跡情報、及びその他の設定情報などの情報を入力することができ、これによって、ＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２のソフトウェアパラメータを設定することができる。例えば、バーコードリーダー２４８が、ＣＮＩモジュール１６２の位置を読み込むことによって、ＭＥＣ４４、４６、４８は、航空機１０のどのセクション又はどの側に当該モジュールが位置しているのかを把握することができる。また、ＣＮＩモジュール１６２の位置を把握することによって、ＭＥＣ４４、４６、４８は、最も近くにある装置負荷５０を把握することができる。設定情報は、他のＭＥＣ４４、４６、４８、航空機１０内の他の場所、又はメンテナンス施設などの航空機１０の外部の中心施設に送信されうる。
【００９５】
以下に説明するように、ＭＥＣ４４、４６、４８から分配される電力の量次第では、ＣＮＩモジュール１６２は、トラスシステムの１つ又は複数の転送層からの１つ又は複数の追加の電力入力２８８（例えば２８ＶＤＣ又は１１５ＶＡＣ、およびパワーレギュレータ２３８）を必要とする場合がある。例えば、２８ＶＤＣが、バーコードリーダー２４８用のユースポイントレギュレータ(point of use regulator)２８０に入力される。各ＣＮＩモジュール１６２は、さらに、１つ又は両方のネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６に給電するために、１つ又は複数の他のＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２の電力出力２８６から、１つ又は複数のＤＣ電力入力２８４を受け取る。電力入力２８４及びパワーレギュレータ２４６は、１つの電力故障によっていかなる処理チャネル又は通信チャネルも故障することがないように、冗長性をもたらす。
【００９６】
トラスシステムの転送層からの入力２８８によるＭＥＣ４４、４６、４８に対する給電が完全に途絶えても、ＣＮＩモジュール１６２、ネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６、パワーレギュレータ２４６及びバーコードリーダー２４８を有するＭＥＣ４４、４６、４８は、なお給電されうる。他のＭＥＣ４４、４６、４８の他のＣＮＩモジュール１６２の冗長な電力出力２８６から送られる１つ又は複数の電力入力２８４のために、非給電状態のＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュールは、決して電力を失わず、隣接するＭＥＣからの電力をルート変更して、それ自体のＭＥＣ４４、４６、４８の１つ又は複数の転送層をパワーアップすることができる。これにより、ＭＥＣ４４、４６、４８は、その後も、その装置負荷５０の一部又はすべてに対し所定の対応を行うことができる。またＣＮＩモジュール１６２は、十分に機能する状態を維持し、他のＣＮＩモジュール１６２と通信することができるので、ＭＥＣ４４、４６、４８のトラスシステム及び通信ネットワークをアクティブに保つことができる。
【００９７】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、図５Ａ〜図５Ｅに示した一次ＭＥＣ４４のそれぞれの高電圧一次電力スイッチングバス構造の構成を示す。どの発電機３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂが４つの一次ＭＥＣ４４のそれぞれに直接給電するか、４つの一次ＭＥＣ４４が前方であるか後方であるか、及び、それらが航空機１０の左側にあるか右側にあるかに基づいて、それぞれをＲ１、Ｒ２、Ｌ１、又はＬ２と呼ぶ場合がある。Ｒ１は、発電機３６ａから一次電力を受け取る前方右の一次ＭＥＣ４４に対応する。Ｒ２は、発電機３６ｂから一次電力を受け取る後方右の一次ＭＥＣ４４に対応する。Ｌ１は、発電機３４ａから一次電力を受け取る前方左の一次ＭＥＣ４４に対応する。Ｌ２は、発電機３４ｂから一次電力を受け取る後方左の一次ＭＥＣ４４に対応する。
【００９８】
図１０Ａは、図５Ａ及び図５Ｂの前方右の一次ＭＥＣ４４（Ｒ１）における、一次電力スイッチングバス９６ａ及びソリッドステートスイッチング装置を有する高電力部分１２０を示す。図１０Ｂは、図５Ａ及び図５Ｃの後方右の一次ＭＥＣ４４（Ｒ２）における、一次電力スイッチングバス９６ａ及びソリッドステートスイッチング装置を有する高電力部分１２０を示す。図１０Ｃは、図５Ａ及び図５Ｄの前方左の一次ＭＥＣ４４（Ｌ１）における、一次電力スイッチングバス９６ａ及びソリッドステートスイッチング装置を有する高電力部分１２０を示す。図１０Ｄは、図５Ａ及び図５Ｅの後方左の一次ＭＥＣ４４（Ｌ２）における一次電力スイッチングバス９６ａ及びソリッドステートスイッチング装置を有する高電力部分１２０を示す。合わせて、図１０Ａ〜図１０Ｄは、各一次ＭＥＣ４４のための接続性を実現することができるソリッドステートスイッチング装置の一般的なアーキテクチャ及びレイアウトを示している。
【００９９】
図１０Ａは、前方右の一次ＭＥＣ４４（Ｒ１）のための一次バス構造、ソリッドステート要素、及び接続を最もよく示したものであり、別の場所に配置された他の一次ＭＥＣ４４と比較してソリッドステート要素の数が最も少ないものである。ただし、他の一次ＭＥＣ４４に対して必要とされる機能性を含めるために、図１０Ａに示した最少の構造を拡大して、追加のソリッドステート要素（仮想線で示す）を含めてもよい。追加のソリッドステート要素は、設置された各ＭＥＣ４４、４６、４８のすべてのスロットに設けてもよいし設けなくてもよい。
【０１００】
４つの一次ＭＥＣ４４のための図１０Ａ〜図１０Ｄに示した４つの構成のそれぞれは、主発電機３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂのうちの１つからの一次電力コネクション２１０、及び、前方タイ又は後方タイ７６、７８のいずれかとのコネクション２１２を有する。各構成は、関連付けられた二次ＭＥＣ４６への出力コネクション２１４も含む。各構成は、２つの高電流ソリッドステート接触器２１６、２１８及び２つの低電流ソリッドステート接触器２２０、２２２も含む。２つの高電流接触器２１６、２１８は、コネクション２２４において、互いに接続されている。一方の高電流接触器２１６は、主一次電力をオンオフするためのコネクション２１０で接続されており、他方の高電流接触器２１８は、一次ＭＥＣ４４が航空機１０の前方セクション又は後方セクションのいずれにあるかに応じて、前方タイ又は後方タイ７６、７８用のコネクション２１２で接続されている。低電流接触器２２０は、関連付けられた二次ＭＥＣ４６用のコネクション２１４に接続されている。他方の低電流接触器２２２は、以下により詳しく説明するように、分配フィード９８と組み合わされて、各一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０と低電力部分１２２との間の電力をオンオフするためのものである。
【０１０１】
図１０Ｃに示した左前方の一次ＭＥＣ４４（Ｌ１）は、中央タイ８０からのコネクション２５２と前方タイバス７６用のコネクション２１２の間に、別の高電流接触器２５０を含む。図１０Ｄに示した後方左の一次ＭＥＣ４４（Ｌ２）は、前方左一次ＭＥＣ４４（Ｌ１）が含む追加の高電流接触器２５０に加えて、中央タイバス８０用のコネクション２５２と補助電源ユニット発電機５４用の入力コネクション２６２の間に、別の高電流接触器２６０を含む。また、この後方左の一次ＭＥＣ４４（Ｌ２）は、予備ＭＥＣ４８につながる低電流接触器２３２も含み、高電圧ＡＣ電力が、タイ２７０を介して自動変圧整流器ユニット（ＡＴＲＵ）２７２及びバス２７４に送られる。
【０１０２】
図１０Ｂに示した後方右の一次ＭＥＣ４４（Ｒ２）はまた、高電圧ＡＣ電力を有する予備ＭＥＣ４８を、タイ２３４を介してＡＴＲＵ２３６及びバス２４０に接続するための、低電流接触器２３２を含む。４つの構成はすべて、図１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれに示すように、２３０ＶＡＣの電力をオンオフするための、低電流接触器２７８などの追加の接触器を有するという選択肢を有する。
【０１０３】
製造を容易にし、在庫の利用可能性を向上させるため、図１０Ａ〜図１０Ｄのそれぞれに示した様々なアーキテクチャを再構成し、図１１に示すような、一次電力スイッチングネットワーク装置（ＰＰＳＮＤ）３０２と類似のレイアウトを有する単一の構造とすることができる。これは、上述したように、一次電力スイッチング構成、及び、ＭＥＣ４４が航空機１０内のどこにあるかに応じて、様々な負荷のための任意の接触器２３２、２５０、２６０、２７８を有するものである。各ＰＰＳＮＤ３０２は、各一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０に対応しており、且つ、共通の電源及び出力を共有するように構成されている。また各ＰＰＳＮＤ３０２は、オプションとして追加の接触器２３２、２５０、２６０、２７８を有し、予備ＭＥＣ４８から一次電力を直接受ける、あるいは、補助電源ユニット発電機５４から一次電力を受ける構成とされている。これに際し、上記追加の接触器は、必要に応じて、前方タイバス、後方タイバス、中央タイバス７６、７８、８０と接続される。
【０１０４】
図５Ｃに示すように、後方右の一次ＭＥＣ４４の高電力の一次電力スイッチングバス９６ａは、タイ２３４によって予備ＭＥＣ４８に接続されている。図５Ｄにおいて、前方左の一次ＭＥＣ４４は、前方タイバス７６を介して前方右の一次ＭＥＣ４４の接触器２１８ａ〜ｃに接続されるとともに、中央タイバス８０を介して後方左の一次ＭＥＣ４４の接触器２５０ａ〜ｃに接続されている。図１０Ｄに示す後方左の一次ＭＥＣ４４は、最も多くの接触器を有している。これは当該ＭＥＣが、後方タイバス及び中央タイバス７８、８０を介して他の複数の一次ＭＥＣ４４に接続され、且つタイ２７０を介して、接触器２３２ａ〜ｃを有する予備ＭＥＣ４８に接続されることによる。
【０１０５】
図１２Ａ〜１２Ｃに示した実質的に同一のＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃは、発電機３４、３６の一方からの三相一次電力を受け取るために、一次ＭＥＣ４４とともに使用することができる。図示のＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃは、前方右の一次ＭＥＣ４４（Ｒ１）と組み合わせて使用するように表示されているが、これら３つのＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃは、他のいずれかの一次ＭＥＣ４４用の三相電力を受け取るために使用することもできる。各一次電力供給手段４０、４２は、好ましくは、一次ＭＥＣ４４に接続される４つの導体からなる電力ワイヤであり、導体のうちの３つが、三相電力のうちのＡ相、Ｂ相、又はＣ相のいずれかを搬送する。４つ目の導体は、第４のＰＰＳＮＤに接続される中性線ワイヤとすることができる。
【０１０６】
さらに図１１及び図１２Ａ〜１２Ｃを参照すると、Ａ相電力は、図１２ＡのＰＰＳＮＤ３０２ａの一次電力スイッチングバス９６ａに電力供給すべく、コネクション２１０ａで受け取られ、Ｂ相電力は、図１２ＢのＰＰＳＮＤ３０２ｂの一次電力スイッチングバス９６ｂに電力供給すべく、コネクション２１０ｂで受け取られ、Ｃ相電力は、図１２ＣのＰＰＳＮＤ３０２ｃの一次電力スイッチングバス９６ｃに電力供給すべく、コネクション２１０ｃで受け取られる。ソリッドステート要素は、図１２Ａ〜図１２Ｃのそれぞれにおいて正方形で示しており、ソリッドステート要素の組が、図１１に示す接触器２１６、２１８、２２０、２２２、２３２、２５０、２６０、２７８を構成する。
【０１０７】
図１２Ａ〜図１２Ｃにおいて、末尾に「ａ」「ｂ」「ｃ」がつく参照数字は、それぞれ、Ａ相の電力、Ｂ相の電力、Ｃ相の電力を使用するコンポーネントを示しうる。ただし、そのような参照数字自体は、電力の特定の相を具体的に指すのではなく、一括的及び／又は全体的に同じコンポーネントのことをいう場合もある。コネクション２１０ａ〜ｃは、それぞれ、高電力の一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃに給電する。一次電力は、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃのそれぞれから出て、接触器２１８ａ〜ｃを介して、前方タイバス７６ａ〜ｃ（又は後方タイバス７８ａ〜ｃ−これは一次ＭＥＣ４４が航空機１０の前方セクションにあるか後方セクションにあるかによる）に至る。これに代えて、電力は、前方タイバス７６ａ〜ｃから出て、接触器２１８ａ〜ｃを介して、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃに至ることもできるであろう。一次電力は、また、コネクション２５２ａ〜ｃにおいて、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃと関連する接触器２５０ａ〜ｃを介して、中央タイバス８０ａ〜ｃに対して送受給することができるであろう。一次電力は、補助電源ユニット発電機５４から、コネクション２６２ａ〜ｃに接続された電力タイ１３０によって、接触器２６０ａ〜ｃを介して、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃに供給することもできるであろう。
【０１０８】
一次電力は、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃから、接触器２２０ａ〜ｃを介して、二次ＭＥＣ４６用の出力コネクション２１４ａ〜ｃに供給される。一次電力はまた、一次電力スイッチングバス９６ａ〜ｃから、接触器２２２ａ〜ｃを介して、出力コネクション３９０ａ〜ｃに供給され、分配フィード９８を介して、一次ＭＥＣ４４の低電力部分１２２に供給される。ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃの出力コネクション３９０ａ〜ｃからの三相一次電力は、トラスシステムを通って、ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃと同じＭＥＣ４４、４８内の他のコンポーネントに送られうる。分配フィード９８は、好ましくは、出力コネクション３９０ａに接続されたＡ相電力用の第１のワイヤ、出力コネクション３９０ｂに接続された第２のワイヤ、出力コネクション３９０ｃに接続された第３のワイヤ、を有する４つのワイヤの導体である。
【０１０９】
三相の高電力は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃ上の出力コネクション３４０ａ〜ｃ又は出力コネクション３４２ａ〜ｃを利用することによって、一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０から、任意の負荷又は補助的な負荷に分配されうる。図１１に示した接触器２３２及び接触器２７８は、図１２Ａ〜図１２Ｃに示した出力コネクション３４０ａ〜ｃ及び出力コネクション３４２ａ〜ｃに対応する。補助的な負荷に対する又は当該負荷からの、２３０ＶＡＣの電力は、ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃの接触器２３２ａ〜ｃ、２７８ａ〜ｃによって制御される。ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃが、図５Ａ及び図５Ｅに示すように左後方の一次ＭＥＣ４４（Ｌ２）において利用される場合、ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃの出力コネクション３４０ａ〜ｃに接続される補助三相負荷の１つは、予備ＭＥＣ４８であろう。そのような場合、予備ＭＥＣ４８から三相電力を供給するタイ２７０は、４本のワイヤからなる導体であり、３つのＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃのそれぞれに一本のワイヤが接続され、中性線としての第４のワイヤが第４のＰＰＳＮＤ３０２に接続される。図１２Ａ〜図１２Ｃは、異なる２つの三相負荷が直接接続された状態を示しているが、他の多くの三相負荷に対しても、追加のコネクションを有する特定の一次ＭＥＣ４４によって所定の対応を行うことができる。
【０１１０】
ＭＥＣ４４、４６、４８のうちの１つ又は複数は、１つ又は複数の絶縁層によって分離された１つ又は複数のデータ及び／又は電力転送層の取り付け構造体を有するトラスシステムを含みうる。トラスは、航空機１０内での簡単な取り付け又は交換を実現できるように構成されており、シートメタル、熱可塑性材料、複合材料、又はその他の適切な材料などの硬質材料又は可撓性材料によって形成することができる。航空機内において、電力又はデータを、トラスシステムの取り付け構造体上の様々な箇所又は航空機内の様々な箇所に送ることができる。２０１３年６月２８日に出願された米国特許出願第１３／９３０，０２４号「トラスインターコネクト（TRUSS INTERCONNECT）」に記載されているように、いくつかの構成において、ビア又はトラスインターコネクトなどの構造によって、１つの層内の１つ又は複数の電力線又はデータ線を、統合されたトラスシステムの１つ又は複数の他の層内の１つ又は複数の電力線又はデータ線と、電気的に接続することができる。また、インターコネクトを用いることによって、統合されたトラスシステムの上面層に取り付けられたＬＲＵを電気的に相互接続したり、電力をトラス内に送ったりトラスからＬＲＵに送ったりすることができる。ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃを有するＬＲＵは、導電性のボス（突起）を有している。インターコネクトがＬＲＵを通ってトラスシステムの中に入ると、インターコネクトは、ボスならびにトラスシステムの転送層内へと拡大し、ＬＲＵとトラスシステムとの間に電気的な接続を確立する。
【０１１１】
いくつかの構成において、統合されたトラスシステムは、電力システム及びデータシステムの両方を電気的に接続しうる。さらなる構成において、トラスインターコネクトは、統合されたトラスシステムの１つ又は複数の層の間に機械的な接続も確立することができる。追加の構成において、トラスインターコネクトは、繰り返し挿入及び取り出しができるように構成されており、これによってトラスインターコネクトを再利用することができる。
【０１１２】
図１３は、ＭＥＣ４４、４６、４８の多層統合トラスシステム５００の分解斜視図である。統合されたトラスシステム５００は、絶縁層５０２ａ〜５０２ｂ（以下、一括的及び／又は全体的に「絶縁層５０２」という）、及び、転送層５０４ａ〜５０４ｃ（以下、一括的及び／又は全体的に「転送層５０４」という）を含みうる。いくつかの構成において、絶縁層５０２と転送層５０４とが交互に配置されることによって、絶縁層が、少なくとも部分的に転送層５０４同士を電気的に切り離している。さらなる構成において、絶縁層５０２は、少なくともその一部が、転送層５０４のうちの１つ又は複数を、転送層５０４のうちの他の１つ又は複数から物理的に切り離すように構成される。また、いくつかの構成において、絶縁層のうちの１つ又は複数は、客室と貨物室の間の煙又は水滴のバリアとして作用しうる。
【０１１３】
ＭＥＣ４４、４６、４８のコンポーネントは、取り外し可能にトラスシステム５００に固定することができる。例えば一次ＭＥＣ４４の高電力部分１２０に対応する、図３の電力バスネットワークシステム９０の一部は、ＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃと共に、トラスシステム５００の上面絶縁層５０２ａに取り付けられたＬＲＵ５２に収容される。ＬＲＵ５２内には、電力バスネットワークシステム９０と共に、マイクロプロセッサが設けられており、これが、ＣＮＩモジュール１６２からチャネルＡ及びチャネルＢのデータ入力を受信することによって、すべての接触器２１６、２１８、２２０、２２２、２３２、２５０、２６０、２７８を制御する。
【０１１４】
三相一次電力５０６ａ〜ｄ（以下、一括的及び／又は全体的に「三相一次電力５０６」という場合もある）が、主発電機３４、３６のうちの１つから、電力バスネットワークシステム９０内のＰＰＳＮＤ３０２ａ〜ｃに供給される。Ａ相の電力５０６ａ、Ｂ相の電力５０６ｂ、Ｃ相の電力５０６ｃ、又は３つのすべてが、出力コネクション３９０ａ〜ｃから、絶縁層５０２を通って、トラスシステム５００の１つ又は複数の転送層５０４に送られうる。三相一次電力５０６の中性線５０６ｄも、絶縁層５０２を通って、トラスシステム５００の１つ又は複数の転送層５０４に送られうる。通信データは、１つのＭＥＣ４４、４６、４８から、２つのデータチャネル１８８、１９０（通常チャネルＡ及びＢとよばれる）を介して、任意の他のＭＥＣ４４、４６、４８に送信される。図１３に示すように、トラスシステム５００の取り付け構造体は、トラスシステム５００に取り付けられたシステムコンポーネントに別々の通信チャネルを提供するように構成された別個の層を備える。データチャネル１８８、１９０の両方が、絶縁層５０２を通って、トラスシステム５００の１つ又は複数の転送層５０４に繋がっていてもよい。例えば、転送層５０４ａは、データ転送経路５３６を含み、転送層５０４ｂは、データ転送経路５３８を含む。データ転送経路５３６、５３８は、転送層５０４ｃなどの１つ又は複数の層５０２、５０４によって、互いに隔てられていてもよい。ＰＰＳＮＤ３０２を有する電力バスネットワークシステム９０と、ＣＮＩモジュール１６２との間でやりとりされるデータ通信は、データチャネル１８８、１９０を介して送受信される。データチャネル１８８は、転送層５０４ａの転送経路５３６を通り、データチャネル１９０は、転送層５０４ｂの転送経路５３８を通る。
【０１１５】
いくつかの構成において、転送層５０４は、１つ又は複数の電力転送経路、データ転送経路、又はこれら両方を含むように構成される。例えば、転送層５０４ｃは、三相一次電力５０６のうちのＢ相電力５０６ｂ及び中性線５０６ｄに対応する電力転送経路５１２ａ及び５１２ｂを含みうる。電力転送経路５１２ａは、例えば２３０ＶＡＣのＢ相電力を受け取り、図１３に示したＣＮＩモジュール１６２などの、トラスシステム５００に取り付けられた別のＬＲＵ５２に転送する。転送経路５１２ｂは、中性線５０６ｄを介して、ＣＮＩモジュール１６２から、ＰＰＳＮＤ３０２のうちの１つに戻る電流リターン経路である。
【０１１６】
各ＭＥＣ４４、４６、４８は、複数のＭＥＣ４４、４６、４８からの二次電力を分配するための少なくとも１つの電力分配モジュール１７０も含む。各電力分配モジュールは、１つ又は複数のＬＲＵ５２として構成することができる。各電力分配モジュール１７０は、好ましくは、三相すべてを受け取るが、それらを複数の単相リードにバランスよく分配する。図１３に示すように、Ａ相５０６ａ及びＢ相５０６ｂは、トラスシステム５００の２つの異なる転送層５０４を通って、電力分配モジュール１７０に供給される。次に、各電力分配モジュール１７０は、単層の二次電力を、それぞれ特定のＭＥＣ４４、４６、４８に割り当てられた区域内の低電力装置負荷５０に分配する。各ＭＥＣ４４、４６、４８に関連付けられた複数の装置負荷５０は、好ましくは、３つの電力相に対して均等に分配される。好ましくは、低電力装置負荷５０のそれぞれは、ツイストペア導体によって、電力分配モジュール１７０に接続されている。本出願は、図面の１つ又は複数において、特定の数の接続を示しているが、利用可能な二次電力の量に応じて、任意の数の装置負荷５０に対して、ＭＥＣ４４、４６、４８による所定の対応を行うことができる。
【０１１７】
図１４は、トラスシステムのいくつかの層を有する一次ＭＥＣ４４を示す。一次ＭＥＣ４４は、ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ＣＮＩモジュール１６２、電力分配モジュール１７０、及び、ＰＰＳＮＤ３０２を含む。一次ＭＥＣ４４は、ＰＰＳＮＤ３０２を含むが、ＭＥＣ４６、４８は含まない。二次ＭＥＣ４６は、ＰＰＳＮＤ３０２を含まない点を除き、図１０ＢのＭＥＣ４４と同様に図示することができる。２つのＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ＣＮＩモジュール１６２、電力分配モジュール１７０、及び、ＰＰＳＮＤ３０２は、相互接続メカニズム５６２を挿入することによって、転送層５０４内のトレース又は金属化されたインターコネクトに電気的に相互接続される。相互接続メカニズム５６２は、ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ＣＮＩモジュール１６２、電力分配モジュール１７０、及び、ＰＰＳＮＤ３０２のそれぞれを通って、各転送層５０４内のビア５６６内に挿入されている。
【０１１８】
トラスシステムは、チャネルＡ用のトレース５３６を有する転送層５０４ａ、及び、チャネルＢ用のトレース５３８を有する転送層５０４ｂを含む。ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、電力分配モジュール１７０、及び、ＰＰＳＮＤ３０２のそれぞれは、専用のチャネルＡトレース５３６及び専用のチャネルＢトレース５３８に接続されている。ただし、各転送層５０４におけるトレース５３６、５３８の数は、プロトコルに依存する。他の実施例において、ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、電力分配モジュール１７０、及び、ＰＰＳＮＤ３０２は、すべて、同じチャネルＡトレース５３６及び同じチャネルＢトレース５３８に接続することもできるであろう。
【０１１９】
図１４におけるトラスシステムは、転送層５０４ｃ、５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆも含む。転送層５０４ｃは、ＭＥＣ４４、４６、４８のトラスシステム及びそれに接続されたシステムに給電するための、２３０ＶＡＣなどの三相一次電力５０６に対する複数のトレース５７０を含む。それぞれのトレース５７０は、Ａ相の電力５０６ａ、Ｂ相の電力５０６ｂ、Ｃ相の電力５０６ｃ、及び中性線５０６ｄに対応する。２つのＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ＣＮＩモジュール１６２及びＰＰＳＮＤ３０２は、ビア５６６を介して、相互接続メカニズム５６２によって転送層５０４ｃのトレース５７０に接続されている。三相一次電力５０６は、発電機３４、３６からＰＰＳＮＤ３０２を通って転送層５０４ｃに供給される。その後、２つのＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８及びＣＮＩモジュール１６２は、転送層５０４ｃのトレース５７０から三相一次電力５０６を受け取ることによって、給電される。
【０１２０】
二次電力は、ＴＲＵ１３４、１４２及びＡＴＵ１３８から、転送層５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆに分配される。転送層５０４ｄ、５０４ｅは、２８ＶＤＣなどの低電圧の層であり、それぞれが、正のトレース５７４、負のトレース５７６、及び、中性のトレース５７８を含む。これらの転送層５０４のうちの１つ、例えば転送層５０４ｅは、燃料電池又はＲＡＴ１２８から第２のＴＲＵ１４２を介して、予備の電力を供給しうる。転送層５０４ｄ、５０４ｅのトレース５７４、５７６、５７８からの２８ＶＤＣの電力は、電力分配モジュール１７０に分配される。転送層５０４ｆは、Ａ相の電力５８０、Ｂ相の電力５８２、Ｃ相の電力５８４及び中性線５８６を含む、１１５ＶＡＣなどの低電圧の三相の層である。転送層５０４ｆのトレースからの１１５ＶＡＣの電力も、電力分配モジュール１７０に分配される。
【０１２１】
電力分配モジュール１７０は、ツイストシールド導体ペア３１４によって装置負荷５０に二次電力を分配するために、二次電力用の転送層５０４ｄ、５０４ｅ、５０４ｆのトレースに接続され、且つ、チャネルＡ及びＢ２０２、２０４用のトレース５３６、５３８に接続されている。一次電力は電力分配モジュール１７０から分配されないので、電力分配モジュール１７０は、三相一次電力５０６の転送層５０６ｂには接続されていない。トラスの転送層５０４ａ、５０４ｂのチャネルＡ及びＢ２０２、２０４からの通信データは、電力分配モジュール１７０が、装置負荷５０に電力を供給すべくツイストシールド導体ペア３１４に対する二次電力をいつオンオフするかを制御する。
【０１２２】
図１４に示すように、ＣＮＩモジュール１６２は、ＭＥＣ４４、４６、４８のトラスシステムの各層５０４におけるすべてのトレースに接続されている。ＣＮＩモジュール１６２に対して複数の電圧入力が存在するので、パワーレギュレータが、必要とされる電圧への変換を行う。１つ又は複数の層５０４上のいずれかのトレースが給電状態になると、ＣＮＩモジュール１６２は起動する。例えば、すべてのＭＥＣ４４、４６、４８が一次電力を失った場合、燃料電池又はＲＡＴ１２８によって予備ＭＥＣ４８に電力を供給し、これによって、予備の層５０４ｅのトレース５７４、５７６、５７８に給電することができるであろう。転送層５０４ｅのトレース５７４、５７６、５７８内の電力によって、ＣＮＩモジュール１６２を起動させることができるであろう。ＣＮＩモジュール１６２はまた、ネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６で使用するための通信データを、転送層５０４ａ、５０４ｂのトレース５３６、５３８のそれぞれから、チャネルＡ及びＢ２０２、２０４の両方を通じて受信する。
【０１２３】
図１４はまた、好ましくはＭＥＣ４４、４６、４８のトラスシステムの転送層５０４上に配置されたバリア５８８も示している。図１７に示すようにトラスシステムが床構造内に配置された場合、当該バリアは、貨物室から煙が客室に入るのを阻止するための煙バリアとして機能したり、航空機１０内のどこかに水滴が落ちるのを防ぐための水滴バリアとして機能したりする。例えば、バリア５８８は、ＭＥＣ４４、４６、４８の電気コンポーネントに水滴が落ちるのを防ぐことができるであろう。バリア５８８に代えて、あるいはこれに加えて、絶縁層５０２のうちの１つ又は複数を、煙及び／又は水滴バリアとすることもできるであろう。例えば、トラスシステムの一番上の絶縁層５０２を、水及び煙に対するバリアとして作用するように構成することができるであろう。
【０１２４】
既存の複合材航空機において、電流リターンネットワークは、フォールト電流リターン経路、個人の安全の保護経路、及び、航空機システムの雷防護経路を提供する。ただし、上で説明したように、電流リターンネットワークによって、かなりのワイヤ重量が航空機に追加されることは望ましいものではない。
【０１２５】
さらに、これらの既知の航空機の電流リターンネットワークは、電圧オフセットが大きくなりがちである。電流リターンネットワーク上には、ＡＣおよびＤＣ電圧の双方が存在しうる。電流リターンネットワーク上における航空機内のすべての装置負荷のリターン電流は累積的であり、電源接地点から負荷接地点までの間において電流リターンネットワークに沿って電圧降下が生じる。電流リターンネットワークに沿った電圧降下は、電源接地点を起点として航空機の後ろに向かうほど増加し、その大きさは、電流リターンネットワークのインピーダンス及びそれを通る電流に比例する。
【０１２６】
図１５は、三相（３φ）の一次電力５０６が、主発電機３４、３６のうちの１つ又は複数から、絶縁された複数のＴＲＵ１３４及び絶縁されていない複数のＡＴＵ１３８に送られる様子を概略的に示している。図１５に表れているように、ＴＲＵ１３４及びＡＴＵ１３８は、分散型アーキテクチャの一部として、航空機内に分散配置されている。少なくとも１つのＴＲＵ１３４及び少なくとも１つのＡＴＵ１３８が、ＭＥＣ４４、４６、４８のうちの１つに対応する。ＴＲＵ１３４は絶縁されているので、どこでも都合のよい場所で接地することができる。また、ＴＲＵ１３４は分散されており、ＴＲＵ１３４は互いに異なる場所で接地することができるので、ＤＣリターン電流は、それぞれのＭＥＣ４４、４６、４８に対して局所的なままである。ただし、リターン電流は、もはや累積的ではなく、ＤＣオフセット電圧はゼロである。
【０１２７】
図１６は、ＡＴＵ１３８又はＴＲＵ１３４からＡＣ電力又はＤＣ電力が分配される様子を概略的に示している。ただし上でより具体的に説明したように、一次電力５０６はまず電力変換装置に分配され、次に電力分配モジュール１７０に分配される。なお、電力分配モジュール１７０は、各低電力装置負荷５０に対し、複数のツイストシールド導体を介して接続されており、それぞれの導体を流れる電流は、実質的に大きさが同じで方向が反対である。実際には、導体を流れる電流の大きさは、わずかに異なりうる。一例として、ツイストシールド導体ペア３１４は、パワー導体３１０と、中性線又はリターン導体３１２とを含む。中性線導体は、三相電力供給手段に接続されていてもよい。
【０１２８】
一次電力５０６を変換した後、ＡＣ電力は、各ＡＴＵ１３８から、パワー導体３１０によってＡＣ装置負荷５０ａに分配され、電流は、各ＡＣ装置負荷５０ａから、ツイストシールド導体ペア３１４の対応するリターン導体３１２を介して戻される。ＤＣ電力は、各ＴＲＵ１３４から、パワー導体３１０を介して、ＤＣ装置負荷５０ｂに供給される。電流は、各ＤＣ装置負荷５０ｂから、ツイスト導体ペアの対応するリターン導体３１２を介して戻される。
【０１２９】
Ａ相の電力５０６ａ、Ｂ相の電力５０６ｂ、及びＣ相の電力５０６ｃは、発電機３４、３６から分配される。図には、三相一次電力５０６用の発電機３４、３６からの第４のワイヤも描かれており、これは中性線５０６ｄである。ＡＣ装置負荷５０ａのそれぞれは、中性線５０６ｄに接続された、破線で示すシールド終端ワイヤ５９０を含み、ＤＣ装置負荷５０ｂのそれぞれは、中性線５０６ｄに接続された、同じく破線で示すシールド終端ワイヤ５９２を含む。装置負荷５０ａ及び５０ｂは、それぞれ、シールド終端ワイヤ５９０、５９２によって中性線５０６ｄに接続されているが、負荷リターン電流はもはや累積的ではない。図１６において、中性線５０６ｄの一部は、電流リターンネットワーク（ＣＲＮ）として表れるように構成されているが、これは単に、局所化された二次電力分配にツイストワイヤ導体ペアによる小さいループを使用した結果、電圧差がゼロになることを示すためである。航空機１０のＭＥＣ４４、４６、４８間の、分配された三相一次電力５０６の中性線５０６ｄは、安全用接地バス（ＳＧＢ）と呼ばれることがあり、ＣＲＮの一部として通常利用される導体よりもずっと小さい。従って、ＣＲＮは、ツイストワイヤ導体ペアによる局所化された二次電力分配を有する複合材航空機１０では、もはや必要とされない。本構成では、ツイストワイヤ導体ペアが、電流リターンを可能とする。また、ツイストワイヤ導体ペアによって形成されるループの断面積は、ＣＲＮの大きなループによって形成される断面積よりもかなり小さく、これにより、複合材航空機１０に対する落雷による悪影響を低減する。比較すると、ツイストペアの導体は、例えば約１６〜約２０米国ワイヤゲージ（ＡＷＧ）であるが、ＣＲＮの導体は、約２ＡＷＧ又はそれより大きい直径である。
【０１３０】
図１６は、航空機１０の前方セクション、中央セクション、及び、後方セクションに配置された複数の一次ＭＥＣ４４間における、発電機３４、３６からの一次電力の分配も示している。各一次ＭＥＣ４４は、上述したように、それぞれ装置負荷５０ｂ及び装置負荷５０ａに対し所定の対応を行うためのＴＲＵ１３４及びＡＴＵ１３８を含む。電力は、各ＭＥＣ４４から、ツイストシールド導体ペア３１４によって、各装置負荷５０に分配される。図１６は、補助負荷５２０に２３０ＶＡＣを供給する一対のＭＥＣ４４も示している。図１２Ａ〜図１２Ｃ及び該当する記載部分で説明したように、補助的な負荷に対する又は当該負荷からの２３０ＶＡＣの電力は、一次ＭＥＣ４４のＰＰＳＮＤ３０２の接触器２３２、２７８によって制御される。
【０１３１】
図１６は、最前方の一次ＭＥＣ４４による所定の対応を受ける、アビオニクスなどの複数のＬＲＵ５２も示している。図１６は、予備電力を供給するためのバッテリー５９８も示している。図１６においては、バッテリー５９８は、最も前方の一次ＭＥＣ４４のみに予備電力を供給しているが、バッテリーの予備電力は、好ましくは、すべての一次ＭＥＣ４４に供給される。
【０１３２】
図１７は、統合されたトラスシステム６００を示しており、これは、航空機の製造において、上記で説明したような１つ又は複数の電力及びデータ転送経路を提供するために使用しうるものである。１つ又は複数のＭＥＣ４４、４６、４８は、輸送機システム、ＭＥＣ４４、４６、４８のコンポーネント、装置負荷５０、ＬＲＵ５２、又は他の装置のうちのすべて又は一部を取り付けるための支持又は取り付け構造体として、トラスシステム６００を含みうる。
【０１３３】
トラスシステム６００による取り付け構造体は、複数の個別構成要素から成るマルチパーツ式あるいはモジュール式のアセンブリであってもよい。これらの構成要素は、積み重ねたり、取り外し可能に連結したり、互いに固定したりすることが可能であり、単一の構造体として航空機１０内に設置しうる、統合された取り付け構造体を形成することができる。各構成要素は、上述したような１つ又は複数の転送層及び１つ又は複数の絶縁層を有しうる。マルチパーツ式トラスシステム６００の各構成要素は、互いに対して取り外し可能であってもよく、これによって、損傷を受けていない構成要素を航空機１０から取り外すことなく、損傷を受けた構成要素のみを修理又は交換することができる。各構成要素の１つ又は複数の層も、交換することができる。また、トラスシステム６００全体を取り外すことなく、トラスシステム６００の１つの要素を交換することもできるであろう。また、トラスシステム６００の全体又は少なくとも一部は、例えば床ビーム又は胴体フレーム部材などの航空機１０の支持構造体から取り外し可能であってもよい。これに代えて、トラスシステム６００を、まるごと設置又は交換される単一の一体構造体として製造してもよい。
【０１３４】
トラスシステム６００は、胴体の側壁内の薄い構造空間、すなわちフレーム部材同士の間およびフレーム部材の深さによって規定された空間内を延びるように構成されているか、あるいは、床内の空間、すなわち航空機１０の客室と貨物室との間および床ビームの深さによって規定された空間内を延びるように構成されている。これに代えて、トラスシステム６００は、従来の装置ベイ内に設けるように構成された物理的形状を有することもできるであろう。航空機１０の側壁内に取り付けられるトラスシステム６００は、好ましくは、航空機１０の胴体の曲率に対応している。図１７は、シートレール６１０の下で、横方向に延びる床ビーム６０８の間を、航空機１０の側壁から側壁へと延びるよう構成されたトラスシステム６００を見上げた状態の底面図である。トラスシステム６００などのトラスシステムによって航空機１０の床又は側壁内に配置されたＭＥＣ４４、４６、４８は、航空機１０の客室内及び貨物室内における、当該ＭＥＣ４４、４６、４８に近接する装置負荷５０に対して所定の対応を行うことができる。
【０１３５】
トラスシステム６００は、隣接する２つの内側床ビーム６０８の上側を延びる小幅の中間部分と、これら２つの内側床ビーム６０８の両側から外側に向かって次の床ビーム６０８まで延びる両端部分とを有する構成とすることによって、電力分配モジュール１７０などのコンポーネントを取り付けるための広い面を有している。１つ又は複数の実施形態において、トラスシステムは、隣接する床ビーム６０８同士の間、又は、互いに離間した床ビーム６０８同士の間において所定の幅および長さを有することで、貨物室からの煙が客室に入ることを防ぐための煙バリアとして、及び／又は、水滴がＭＥＣ４４、４６、４８内の電気コンポーネントに落ちることを防ぐための水滴バリアとして機能するのに適した構成とされている。
【０１３６】
図１７はさらに、一次ＭＥＣ４４のトラスシステム６００に取り付けられたＣＮＩモジュール１６２、電力分配モジュール１７０、ＴＲＵ１３４、１４２、ＡＴＵ１３８、ＰＰＳＮＤ３０２を示している。ＴＲＵ１３４は、ＰＰＳＮＤ３０２の出力コネクション３９０からの２３０ＶＡＣを受け取る。ＴＲＵ１３４は、電力分配モジュール１７０に給電するために、２８ＶＤＣの電力バスに接続する。各電力分配モジュール１７０は、一次ＭＥＣ４４と関連付けられた装置負荷５０とインターフェイスするためのコネクション５９６を有する。
【０１３７】
トラスシステム６００の各構造要素は、上述したように、１つ又は複数の転送層及び絶縁層を有している。転送層のうちの１つは、ＭＥＣ４４、４６、４８の１つの部分から、同じＭＥＣ４４、４６、４８の別の部分に高電圧電力を転送するように構成されうる。例えば、高電圧電力は、トラスシステム６００内で、転送層を介して、ＬＲＵ５２として構成されるとともにトラスシステム６００の表面に取り付けられたＰＰＳＮＤ３０２に供給されうる。低電圧二次電力も、トラスシステム６００の別の転送層を通って、トラスシステム６００の表面に取り付けられた低電力装置負荷５０に供給されうる。また、通信データも、トラス６００の転送層を介して、トラスシステム６００の表面に取り付けられた航空機システムのコンポーネントに供給することができる。トラスシステム６００の１つの転送層は、トラスシステム６００の表面に取り付けられたシステムコンのポーネントにチャネルＡを提供することができ、別の転送層は、同じシステムにチャネルＢを提供することができる。
【０１３８】
しばしば、電子保護機能は、航空機の設計が完了してから実装されるため、意図しない待ち時間により反応時間が長くなる。航空機１０の１つ又は複数の構成は、分散型電子保護及び制御アーキテクチャを有している。これにより、欠陥分離ロジックに関して対立するコントローラの調整を行うことなく、複数の欠陥分離動作を同時に行うことができる。ユニバーサルな又は共通の電力コントローラ、例えば、航空機１０内の集積保護チップセット（ＩＰＣ）の方式であれば、所望の構成に基づいて容易に規模の拡大又は縮小が可能である。また、ユニバーサルＩＰＣは、局所的に、性能の向上や決定性保護動作の拡張も可能である。航空機１０の分散型アーキテクチャにおけるＩＰＣの並列処理においては、各ＩＰＣが独立した保護管理を行う。これにより、ＭＥＣ４４、４６、４８のうち１つ又は複数の内部、或いは、ＭＥＣ４４、４６、４８の下流に設けられた配線で生じる電気的な故障に対し欠陥除去及び修正動作を迅速に行うことができる。電気システム、発電機、及び、供給手段の制御、保護、及び保全を行うための命令サイクルは、８００Ｈｚの周波数で約１．２５ミリ秒の電圧サイクル未満である。
【０１３９】
保護機能の例としては、限定するものではないが、Ｉ2ｔ（アンペア平方秒）などの過電流保護、差動保護、地絡保護、コロナ故障検出、アーク故障検出、過電圧保護、不足電流保護、電圧感知、電流感知、電流転送、過昇温度保護、欠相保護、不平衡電流保護、電圧ＲＭＳ／位相機能、及び、反射測定法を用いたインピーダンス評価などが挙げられる。これらを組み合わせて単一のＩＰＣとして一体化することにより、コスト及び複雑性を低減するとともに、保護連携性能を損なう、供給業者による実施態様の違いを最小限にすることができる。トリップ値及び特定の保護機能は、ルックアップテーブルとともに、データロード、ピンプログラム(pin program)、又はバーコードリーダーを用いて、各位置でカスタマイズされる。また、反射インピーダンス評価による欠陥位置までの距離の特定は、電気保護機能と関係なくＩＰＣに組み込むことができる。
【０１４０】
従来、１つ又は複数の接触器の状況を感知するコントローラは、大量の利用サンプリングデータ及び送信データに遭遇し、その状態の特定については、外部要素が行うのを待たなければならない。これにより、通信ネットワークに待ち時間が生じる。各ＩＰＣは、内部データバスに依存することなく、或いは、航空機全体に分散されるとともに相互に通信する複数の他の電力コントローラにより実行される欠陥分離ロジックに依存することなく、独自の欠陥評価を行うとともに局所的な保護機能を実行することができる。例えば、ＭＥＣ４４、４６、４８内のＩＰＣは、下流側の関連する装置負荷５０に分配される二次電力の知識を有している。ＭＥＣ４４、４６、４８内のこれらのＩＰＣは、欠陥を局所的に感知し、保護機能を局所的に実行して、適切に遮断を行うことができる。この際も同様に、航空機１０の上流、例えば、一次電力スイッチングネットワークまたはＭＥＣ４４、４６、４８に電力を供給する電力源のコントローラなどの状態を把握する必要なく、且つ、当該状態とは無関係に遮断を行うことができる。
【０１４１】
ＩＰＣは、電力保護を必要とする何れの場所でも用いることができる。例えば、ＩＰＣは、接触器が設けられている何れの場所においてもフォールト電流を遮断するために用いることができる。各接触器は、自律的に動作することができるが、独自の保護機能の状態については、他のＩＰＣの各々と通信を行う。これは、接触器が、自身に隣接する場所から送信され、通信ネットワークを介して受信したデータに基づいて、自己設定を行うためである。例えば、１つのＭＥＣの１つのＩＰＣにより実行される保護機能の状態は、１つ又は複数の他のＭＥＣの１つ又は複数のＩＰＣに通信される。各接触器が独立して自身の保護についての特定及び実行を行うことができるため、局所領域で発生する欠陥がより早く分離され、通信ネットワークのオーバーヘッドも少ない。したがって、欠陥ロジックの処理は、外方に拡張され、電力分配システムの中央ではなくその周囲で並行に行われる。このようにしなければ、集中処理は、多くのプロセッサ資源を使ってしまう。
【０１４２】
図１８は、複数のＩＰＣ８２４を示しており、電力供給手段４０、４２、１３０は、主発電機３４、３６、補助電源ユニット発電機５４、及び、ＭＥＣ４４、４６、４８と相互接続している。発電機コントローラの一例として発電機制御ユニット（ＧＣＵ）８２０が、発電機３４、３６及び補助電源ユニット発電機５４の各々に対して設けられており、各ＧＣＵはＩＰＣ８２４を含んでいる。したがって、ＩＰＣ８２４を有する各ＧＣＵ８２０は、電力品質を保護するとともに主発電機３４、３６及び電力供給手段４０、４２に対する損傷を独立して防止する高電力レベルの保護手段(protections)を含むか、あるいは、電力品質を保護するとともに補助電源ユニット発電機５４及び電力供給手段１３０に対する損傷を独立して防止する保護手段を含むこととなる。
【０１４３】
一のＭＥＣ４４、４６、４８に搭載されたＩＰＣ８２４は、他のＭＥＣ４４、４６、４８のＩＰＣ８２４との連携評価を行うことが可能な高電力レベルの保護手段を含む。この保護手段は、、関連するＭＥＣ４４、４６、４８、対応する電力供給手段４０、４２、１３０、及び、対応する前方タイバス、後方タイバス、中央タイバス７６、７８、８０に対する損傷を防止することができる。一次電力がＭＥＣ４４、４６、４８に供給されている領域に設けられているＩＰＣ８２４は、一次電源に関連付けられている制御ユニット、例えば、ＧＣＵ８２０などのＩＰＣ８２４と共に、或いは、隣接するＭＥＣ４４、４６、４８から一次電力を供給する前方タイバス、後方タイバス、又は中央タイバス７６、７８、８０を介して、高電力レベルの保護動作を実行する。例えば、ＭＥＣ４４、４６、４８間に電流が流れている場合、ＩＰＣ８２４は、高電力レベルの保護機能を連携するために、自身のＭＥＣの状況に加えて、他のＭＥＣ４４、４６、４８の状況を知る必要がある。更に、ＭＥＣ４４、４６、４８のＩＰＣ８２４は、発電機３４、３６のＩＰＣ８２４の状況を知る必要があり、その逆の場合もある。
【０１４４】
ＭＥＣ４４、４６、４８に搭載されている他のＩＰＣ８２４は、区域毎の独立した低電力レベルの保護を提供する。当該保護においては、各ＩＰＣ８２４は、各ＭＥＣ４４、４６、４８と関連付けられた区域内において、ツイストシールド導体ペアを介して装置負荷５０に対して区域毎の二次電力の分配を行うために、例えば、電源の電力コントローラなどの他の電力コントローラとは独立して評価を行う。各接触器を用いてＩＰＣ８２４を実行することにより、特定の装置負荷５０を制御するための保護を実施することができる。搭載されたＩＰＣ８２４の各々により局所的に、且つ、ＧＣＵ８２０やバス電力制御ユニットなどの集中電力コントローラとは独立して電力及び品質保護を行うことができるため、制御ロジックの対立および二次電力に関連する欠陥分離を遅延させる大量の通信を解消することができる。したがって、ＩＰＣ８２４は、発電機３４、３６と、補助電源ユニット５６と、ＭＥＣ４４、４６、４８との間における相互ＭＥＣタイプの高電力レベルの保護を全体的に調整すると同時に、航空機１０全体に分散配置されている装置負荷５０の低電力レベルの保護を行うことができる。
【０１４５】
１つ又は複数のＩＰＣ８２４の保護方式は、区域で規定することができる。例えば、２つ又は複数のＩＰＣ８２４が規定する保護区域においては、当該ＩＰＣ８２４の各々が区域の一部を担当し、それぞれの評価を連携させることにより区域内の欠陥を検出し局所的にこの欠陥を分離してもよい。更に、区域の周囲に沿ったＩＰＣ８２４は、それらの保護機能の区域の欠陥評価を行うために一括して動作する。特定の保護区域は、例えば、限定するものではないが、タイバス区域、一次電力スイッチングバス区域、単一のＭＥＣの区域、複数のＭＥＣの区域、一次ＭＥＣ４４から一次ＭＥＣ４４までの区域、発電機から１つ又は複数のＭＥＣまでの区域、又は、ＭＥＣ４４，４６、４８と関連付けられた装置負荷の区域などの特定のアーキテクチャに基づいて規定することができる。ＩＰＣ８２４、例えば、発電機３４、３６からＭＥＣ４４、４６、４８に一次電力が供給される際に高電力レベルの保護を実行するＩＰＣは、高電力レベル保護の区域として規定することができる。また、独立した欠陥評価を行う独立型ＩＰＣ８２４を、独自の区域とすることもできる。例えば、ＭＥＣ４４、４６、４８のトラス内における入力から出力までの間は、独立型ＩＰＣ８２４のための区域であってもよい。また、ＭＥＣ４４、４６、４８から、ツイストシールド導体ペア３１４を介して、下流へ二次電力を分配するための低電力レベルの保護を行うＩＰＣ８２４は、低電力レベル保護の区域として規定することができる。
【０１４６】
差動電流保護のために、区域の複数の位置において電流が監視される。区域内において電流の不一致が生じている場合、特定の接触器を開放して欠陥を分離することができる。電力分配システムに不具合が生じている場合、例えば、ＰＰＳＮＤ３０２が通信を喪失したり、動作不能のため電力のルーティングの再構成を必要としたりしている場合、保護されている区域を適合化又は拡張して、他のＭＥＣ内などの他の領域における電流感知を追加的に行い、別の接触器を開放して欠陥を分離することができる。また、ＩＰＣ８２４が区域内で故障した場合、当該区域を適合化又は拡張して、１つ又は複数の追加のＩＰＣ８２４を含むことにより、保護機能を実行可能な範囲を維持することもできる。
【０１４７】
図１９は、分配モジュール１７０及びＰＰＳＮＤ３０２を有するＭＥＣ４４、４６、４８の一構成を示す。しかしながら、図１９に示すＭＥＣ４４、４６、４８は、本明細書において詳述するように、他のコンポーネントも含む。分配モジュール１７０及びＰＰＳＮＤ３０２は、各々が、図１９に示す接触器８４２などの複数の接触器を含む。接触器８４２は、電力保護を必要としており、分配モジュール１７０、ＰＰＳＮＤ３０２、ＭＥＣ４４、４６、４８における他の装置、又は、航空機１０内の他の箇所に関連して本明細書に図示又は説明する接触器のうち、何れか１つに対応する。例えば、各ＰＰＳＮＤ３０２の少なくとも１つの構成は、上述したように、８つの接触器２１０、２１８、２２０、２２２、２３２、２５０、２６０、及び２７８を含み、これらは、機能的にはＩＰＣ８２４を介した独自の保護を有する接触器８４２に対応している。
【０１４８】
接触器８４２の各々の内部における複数のスイッチング要素は、接触器８４２を制御するためのゲート駆動用電子機器により指令を受けて開閉する。ＩＰＣ８２４は、ゲート駆動用電子機器、及び、各スイッチング要素を流れる電流を監視するための電流感知用電子機器に関連付けられている。電子機器が、何らかの故障、例えば、地絡又はアーク故障、過電圧、過電流、不足電流などを検出した場合、接触器８４２を流れる電流を遮断するために、１つ又は複数のスイッチング要素のゲートは、開放することを指示される。各ＩＰＣ８２４は、ＤＳＰｉｃ又はマイクロプロセッサ８２６と、欠陥を検出及び特定するためにカスタマイズされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）８２８とを含む。全てのアナログ及びデジタル感知データは、ＡＳＩＣ８２８を介して前処理及びデジタル化されるため、所望レベルのデザイン保証を有するユニバーサルな共通保護ソフトウェアを用いてマイクロプロセッサ８２６をプログラムすることができる。このデジタルデータは、ＭＥＣ４４、４６、４８のＣＮＩモジュール１６２が、隣接する区域内の他のＭＥＣ４４、４６、４８内における他のＣＮＩモジュール１６２及びＩＰＣ８２４と通信するために、利用することができる。例えば、ＩＰＣ８２４は、電力供給された回路における欠陥を検出及び特定するための、拡散スペクトル時間領域反射率測定（ＳＳＴＤＲ）手段を含むことができる。ＳＳＴＤＲでは、電力供給されている回路について広い周波数域にわたる反射波を再構築することにより、この電力供給された回路における欠陥についての情報が得られる。
【０１４９】
各分配モジュール１７０は、接触器の各々にインストールされた専用ＩＰＣ８２４を有していてもよいし、ＩＰＣ８２４のマイクロプロセッサ８２６の速度に応じて、単一のＩＰＣ８２４が、複数の接触器にわたって多重化(multiplexed)されていてもよい。また、各ＰＰＳＮＤ３０２は、接触器毎に専用ＩＰＣ８２４を有していてもよいし、ＩＰＣ８２４のマイクロプロセッサ８２６の速度に応じて、単一のＩＰＣ８２４が、複数の接触器にわたって多重化されていてもよい。
【０１５０】
ＩＰＣ８２４に組み込まれているデジタル差動保護手段は、電流感知手段を用いて一次電力分配ネットワークの各ワイヤの両端における電流を監視する。そのため、電流感知手段は、発電機３４、３６に配備されるとともに、電力を１つのＭＥＣ４４、４６、４８から他のＭＥＣに送るＭＥＣ４４、４６、４８に配備される。電流感知手段は、間隔を空けて設けられた２つのワイヤ端の２つの異なる位置の間の電流を検査して、他のＩＰＣ８２４とデジタル方式でデータを共有する。差動保護機能は、ソリッドステート接触器及び関連する制御に組み込まれているため、外部の差動保護回路を別途準備する必要はない。これにより、全体的なワイヤの複雑性および航空機１０の重量を低減することができる。
【０１５１】
データは、各電流感知手段においてデジタル化された後、電流を比較して電力分配システムに欠陥がないかを調べるために、通信ネットワークを介して送信される。２つの位置における電流が異なるか、或いは、電源の下流における電流の合計が当該電源と異なっており、設定閾値を超えている場合、欠陥が生じている。例えば、ＰＰＳＮＤ３０２において、二次ＭＥＣ４６のための出力コネクション２１４における接触器２２０は、関連付けられたＩＰＣ８２４を有している。電流（大きさ及び相対位相角度）は、接触器２２０、及び、二次ＭＥＣ４６への電力入力部におけるＩＰＣ８２４において計測される。一次ＭＥＣ４４と二次ＭＥＣ４６との間には、１つ又は複数の通信チャネルが存在する。ＭＥＣ４４、４６、４８及びＧＣＵ８２０の中で分散されているＩＰＣ８２４は、接触器の電流を比較して、欠陥の有無とその位置とを確認する。接触器とともにＩＰＣ８２４を用いることにより、適応性のある保護動作やシステム分離を行うための欠陥タイプの分類が可能となる。これにより、フォールト電流と磁化電流とを区別化して、不要な保護動作を避けるとともに、修理や交換が必要な欠陥を局所化するための組み込み試験装置データ(built-in test equipment data)を提供することができるため、修理時間を削減することができる。
【０１５２】
一次ＭＥＣ４４において、二次ＭＥＣ４６へ向かって接触器２２０から流れ出す電流は、二次ＭＥＣ４６へと流れ込む電流と比較される。また、デジタル差動保護手段は、一次及び二次ＭＥＣ４４、４６間における既存の通信ネットワークを介して十分な速度で通信を行い、２つの電流の読み取り値のタイミング調整を行うことにより信頼性の高いフォールト電流判定を行う。したがって、各ＩＰＣ８２４は、他のＭＥＣ４４、４６、４８のネットワークスイッチ１８２、１８４、１８６により供給される共有データに基づいて、個別の欠陥評価を行うための独自の非集中型制御判定を行う。航空機１０のＩＰＣ８２４を用いた分散型ＭＥＣアーキテクチャにより、保護動作の局所化を行うことが可能である。このため、応答時間の遅延をもたらす、他の要素による保護動作の実行又は調整の必要がない。
【０１５３】
ここで、図２０を参照すると、同図には、航空機の電気システムのための分散型保護及び制御アーキテクチャを提供するための手順９００が示されている。別段の示唆が無い限り、図示しここで説明する工程よりも数多くの工程又は数少ない工程が行われる場合もありうる。また、別段の示唆が無い限り、これらの工程は、記載した順序とは異なる順序で行われる場合もありうる。
【０１５４】
手順９００は、航空機内にＭＥＣ４４、４６、４８を空間的に分散配置する工程９０２で始まる。工程９０４においては、ＭＥＣ４４、４６、４８に一次電力を分配する。工程９０６は、各ＭＥＣ４４、４６、４８から、各ＭＥＣ４４、４６、４８に最も近い装置負荷５０に二次電力を分配することを含む。工程９０８は、電子保護機能を有するＩＰＣ８２４を設けることを含む。工程９１０において、ＩＰＣ８２４は、各ＭＥＣ４４、４６、４８で一次電力が受け取られる際に、連携した欠陥評価を行うことにより高電力レベルの保護を実行する。工程９１２において、ＩＰＣ８２４は、各ＭＥＣ４４、４６、４８から二次電力が分配される際に、低電力レベルの保護を個々に実行する。
【０１５５】
上述した要旨は、単に例示的なものであり、限定的に解釈されるべきではない。本明細書に記載した要旨に対し、図示及び説明した実施例及び実施の態様にとらわれることなく、且つ、以下の特許請求の範囲に記載される本開示の真の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の改変及び変更を行うことができる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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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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【図１９】
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【図２０】
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