【手続補正書】
【提出日】平成31年1月24日(2019.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１人以上の人間の乗員およびペイロードを輸送するようにサイズと寸法が決定され、そして、構成される、フルスケールのマルチローター全電気式航空機システムであって、
前記１人以上の人間の乗員およびペイロードとともに総車両重量を支持する構造を有する、マルチローター機体胴体と、
前記マルチローター機体胴体に接続されるマルチローター上部トラス構造と、
前記マルチローター上部トラス構造に取り付けられる複数のモーターおよびプロペラアセンブリであって、各々が、複数対の逆回転プロペラブレードを備え、複数のモーターコントローラによって制御される、複数のモーターおよびプロペラアセンブリと、
水素燃料電池システムまたはモーター発電機システムの少なくとも一方を備える電力発生システムであって、
前記水素燃料電池システムは、水素貯蔵タンク、複数の燃料電池サブシステム、前記複数の燃料電池サブシステムに圧縮空気を供給する１つ以上の空気駆動式ターボチャージャー、および前記複数のモーターコントローラに電圧および電流を供給する複数の燃料電池、を備え、前記水素貯蔵タンクからの水素と圧縮空気とを組み合わせて、電圧および電流を発生させ、
前記モーター発電機システムは、燃料貯蔵タンク、１つ以上の炭化水素燃料のモーター、および前記マルチローターのモーターコントローラに電流を供給するための複数のモーター駆動高電圧発電機、を備える、電力発生システムと、
前記発生させた電圧の前記複数のモーターコントローラおよびアビオニクスシステムへの分配を自律的に監視し、制御する、電力分配および回路遮断器サブシステムと、を備え、
前記複数のモーターコントローラが、１つ以上のオートパイロット制御ユニットによって命令され、前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットが、前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリの各々に対する前記命令された電圧およびトルクまたは電流を制御し、前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリの各々での１分あたりの回転数（ＲＰＭ）および生成された前記トルクまたは消費された前記電流を追跡する、
フルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項２】
前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリのための電力源が、各電気源および電気メインバスと、１つ以上の水素駆動式燃料電池または炭化水素を燃料とするモーターとの間にダイオードまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）の絶縁を有する、前記１つ以上の水素駆動式燃料電池または炭化水素を燃料とするモーターを更に備え、各エンジンが、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、または航空用標準燃料（航空ガソリン）を燃料とし、各燃料電池が、水素または他の適切なガス燃料によって駆動される、請求項１に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項３】
前記電力発生システムからの電力が必要とされないときに、前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリから前記電力発生システムを分離する、高電流接触器に接続される、オン／オフキーと、
前記電力発生システムの性能メトリクスの状態に関する情報をオペレータに表示する、ミッション表示システムと、
前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリを無効および有効にする手段を提供する、モーター有効化安全スイッチと、
航空機システムの給油を可能にするために電気駆動式車両のインフラストラクチャに適合可能である、外部給油コネクタと、
タッチタブレットコンピュータまたはアビオニクス表示システム上で動作するソフトウェアを備える、デュアル表示システムと、
前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットに対する有線または無線（ＲＦ）接続を有する、前記タッチタブレットコンピュータまたは前記アビオニクス表示システム上で動作する前記ソフトウェアを備える、デュアル・ミッション・コントローラ・タブレットコンピュータと、
前記ソフトウェアに前記マルチローター全電気式航空機システムへの／からの衝突回避、交通、気象情報を提供する、無線接続された、または有線接続された放送型自動従属監視（ＡＤＳＢ）ユニットと、
シリアルＲＳ２３２、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、イーサネット（登録商標）、アナログ電圧入力、アナログ電圧出力、モーター制御用のパルス幅変調出力、組込型または独立型大気データコンピュータ、組込型または独立型慣性測定デバイス、および１つ以上のクロス通信チャネルまたはネットワーク、のうちの少なくとも１つを備えるシングルボードコンピュータおよび入力／出力インターフェースを備える、１つ以上のオートパイロット制御ユニットと、
局所電流の貯蔵を提供するために、２４Ｖまたは２８Ｖのバッテリによって、前記マルチローター全電気式航空機システムの一次電圧の少なくとも一部分を、アビオニクスおよび非モーターの目的で２４Ｖまたは２８Ｖいずれかの規格にダウンシフトするように構成される、ＤＣ−ＤＣ変換器またはスターター／オルタネータと、
命令されたスラストを示す可変電圧または電位差計の設定を提供する、ミッションソフトウェアを動作させるタブレットコンピュータ、またはスロットル若しくはフット制御ペダルと、
ピッチコマンドおよびバンクコマンドを示す独立した２組の可変電圧または電位差計の設定を提供する、ミッションソフトウェアを動作させるタブレットコンピュータ、または２軸ジョイスティック若しくは制御ヨークと、
シリアルラインを通じて複数のコマンドデータのチャネルをタブレットから前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットに渡すような方法で、サーボ制御を使用して、ピッチ、ロール、ヨー、スロットル、および他の所望の情報を前記シリアルラインに組み合わせる手段であって、制御情報が、周期的レートで繰り返す複数のフレームにパッケージされる、組み合わせる手段と、を更に備え、
前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットが、前記複数のモーターコントローラの各々へのコマンドを発生させ、車両の安定性を管理し、維持し、そして、フィードバックを監視する、制御アルゴリズムを動作させる、請求項１または請求項２に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項４】
前記マルチローター全電気式航空機システムのための前記アビオニクス表示システムが、ＡＤＳＢシステムを備え、前記ＡＤＳＢシステムが、
近隣の航空機から放送データを受信し、
前記近隣の航空機との衝突を回避するために、前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットに所望の状態情報を伝送し、
前記近隣の航空機との前記衝突を回避するために、前記１つ以上のオートパイロット制御ユニットが、コマンドに対するアクションを決定し、
前記近隣の航空機に位置情報を提供して潜在的な衝突を回避するために、前記近隣の航空機に前記マルチローター全電気式航空機システムの位置データを放送し、
気象データを受信し、アビオニクス表示システムに前記気象データを表示し、
航空交通コントローラとのいかなる相互作用または通信の要件も伴わずに、前記マルチローター全電気式航空機システムの動作を可能し、そして、
航空宇宙システムまたは他の国における同等のシステムの下で、前記マルチローター全電気式航空機の状態、前記近隣の航空機の状態、および利用できる飛行経路動力学に基づいて、飛行経路最適化および衝突回避のための算出を行うように動作可能である、請求項３に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項５】
所定の航空機性能限界の範囲内で複数のマルチローター全電気式航空機システムを動作させるために、前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリを制御することを更に含む、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項６】
前記マルチローター全電気式航空機システムを支持する前記マルチローター機体胴体に接続される、着陸スキッドまたは車輪を更に備える、請求項１から請求項５の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項７】
前記マルチローター全電気式航空機システムが、認められたＦＡＡの耐空性基準に対して、人間の生命を保護するために必要な安全性、信頼性、性能、および冗長手段の範囲内で制御される、請求項１から請求項６の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項８】
前記複数のモーターコントローラが、最高１００ｋＷのピーク性能の最小限度とするように構成された高電圧、高電流の空冷式または液冷式コントローラである、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項９】
前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリが、パンケーキ型の軸方向磁束ブラシレス同期三相ＡＣまたはＤＣ電気モーターを備える、請求項１から請求項８の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１０】
前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリが、航空機モーターである、請求項９に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１１】
前記複数のモーターコントローラおよびプロペラアセンブリが、主に垂直方向にリフトまたはスラスト力を提供する、請求項９に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１２】
安定化され、かつ制御されたロータリー航空機の動作のために尾部ローターが必要でないような方法で、前記マルチローター全電気式航空機システムに対していかなる正味トルクも生成しないように、複数対のプロペラが逆回転の様式で動作する、請求項９に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１３】
複数対の前記複数のモーターおよびプロペラアセンブリが、コンピュータ制御の下で僅かに異なる量のスラストを生成するために、異なるＲＰＭまたはトルク設定で動作し、それによって、飛行安定性を維持するために、搭載型の慣性、大気、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）、および磁気センサからの位置フィードバックを使用して、ピッチモーメント、またはバンクモーメント、またはヨーモーメント、または高度の変化を、またはそれらの組み合わせを同時に、前記マルチローター全電気式航空機システムに与える、請求項１２に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１４】
前記マルチローター全電気式航空機システムが、自律的に動作可能であり、位置および制御命令の一部または全部が、前記マルチローター全電気式航空機システムと地上装置との間でブロードバンド若しくは８０２．１１Ｗｉ−Ｆｉネットワークまたは無線周波数（ＲＦ）の双方向性データリンクを使用することによって、前記マルチローター全電気式航空機システムの外部で行われる、請求項１から請求項１３の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１５】
前記マルチローター全電気式航空機システムが、自律的に動作可能であり、位置および制御命令の一部または全部が、前記マルチローター全電気式航空機システムが飛行するためのルート、目的地、および高度プロファイルを指定するためのミッション計画ソフトウェアを使用して、人間が関与することなくその飛行を行うための飛行計画を形成することによって、前記マルチローター全電気式航空機システムの内部で行われる、請求項１から請求項１３の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１６】
前記電力発生システムが、飛行中ではない間に定期的な充電を必要とする、前記マルチローター機体胴体のモジュール式エンクロージャ内に載置される複数の高電流バッテリセルを更に備え、該複数の高電流バッテリセルが、
前記複数の高電流バッテリセルのバッテリ電圧、電流、充電、および状態を監視するように構成される、バッテリ管理システムと、
Ｊ１７７２規格に従う自動車用の電気車両再充電ステーションに適合可能である、再充電システムと、を備え、
前記複数の高電流バッテリセルが、起点で、目的地で、または沿道のＥＶ充電ステーションでマルチローター航空機のバッテリを再充電するように構成され、
前記複数の高電流バッテリセルが、電力ケーブルによって「繋がれている」ときに、有人または無人のローカル監視モードで前記マルチローター全電気式航空機システムを動作させるように構成され、
前記電力発生システムが、ＤＣ−ＤＣ変換器またはスターター−オルタネータを通して搭載型アビオニクスを駆動するために、前記マルチローター全電気式航空機システムの主発生電力の一部分を使用し、それによって、前記搭載型アビオニクスを駆動するバッテリの別個の充電器および充電ポートに対する必要性を多少なりとも解消する、請求項１から請求項１５の何れか一項に記載のフルスケールのマルチローター全電気式航空機システム。
【請求項１７】
マルチローター全電気式航空機の先進のフォールトトレラント制御を実施するための方法であって、
冗長ネットワークを通じて通信する少なくとも１つの有効なオートパイロットコンピューティングデバイスによって、二重冗長パイロット制御タブレットからルートまたは位置コマンドセットを受信することと、
複数のモーターコントローラを制御するために、前記少なくとも１つの有効なオートパイロットコンピューティングデバイスのうちの各利用できる有効なオートパイロットコンピューティングデバイスによって、前記受信したルートまたは位置コマンドセットを出力コマンドに翻訳することであって、前記複数のモーターコントローラの各々に対して前記出力コマンドを発生させるために、制御アルゴリズムを使用することを含む、翻訳することと、
前記少なくとも１つのオートパイロットコンピューティングデバイスの各々によって、前記複数のモーターコントローラに伝送される前記出力コマンドに投票することであって、前記利用できる有効なオートパイロットコンピューティングデバイスの前記出力コマンドの大多数のうちのどれが同意しているのかを決定することを含む、投票することと、
前記出力コマンドの決定した大多数の投票を前記複数のモーターコントローラに自動的に伝送することと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記方法が、
近隣の航空機から放送データを受信するステップと、
前記近隣の航空機との衝突を回避するために、前記利用できる有効なオートパイロットコンピューティングデバイスに新しい出力コマンドを伝送するステップと、
前記近隣の航空機に前記マルチローター全電気式航空機の位置データを放送するステップと、
気象データを受信し、前記マルチローター全電気式航空機内のアビオニクス表示システムに気象データを表示するステップと、
航空交通コントローラとの相互作用または通信を必要とすることなく、前記マルチローター全電気式航空機の動作を可能にするステップと、
航空宇宙システム下で、前記マルチローター全電気式航空機の状態、前記近隣の航空機の状態、および利用できる飛行経路動力学に基づいて、飛行経路最適化および衝突回避のための算出を行うステップと、を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
マルチローター全電気式航空機を動作させるための自動化された航空管制およびミッション計画のための方法であって、
タブレットコンピューティングデバイスから、前記タブレットコンピューティングデバイスによって検出される物理的な運動およびコマンド、または前記タブレットコンピューティングデバイスに予めプログラムされた予め計画されたミッションルートのうちの少なくとも１つを含む、ルートまたは位置コマンドセットを受信する、複数のオートパイロットコンピューティングデバイスを備え、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、マルチローター全電気式航空機のリアルタイム状態情報を測定および／または受信することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、前記マルチローター全電気式航空機の複数のモーターコントローラを制御するために、前記受信したルートまたは位置コマンドセットおよび前記リアルタイム状態情報を出力に翻訳することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、前記複数のモーターコントローラに前記出力を伝送することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、更新されたマルチローター全電気式航空機のリアルタイム状態情報を測定および／または受信することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、前記更新されたリアルタイム状態情報に基づいて、前記マルチローター全電気式航空機の安定性を維持するために、新しいルートまたは位置コマンドセットが必要であるかどうかを自動的に評価することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、前記複数のモーターコントローラに新しいルートまたは位置コマンドセットを伝送することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記タブレットコンピューティングデバイスおよび前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスのコマンドの下で、前記マルチローター全電気式航空機の指定された高度を維持することと、
前記タブレットコンピューティングデバイスおよび前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスのコマンドの下で、前記マルチローター全電気式航空機の高度を上昇または降下させることと、
前記タブレットコンピューティングデバイスおよび前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスのコマンドの下で、前記マルチローター全電気式航空機のピッチ、バンク、およびヨー角を維持することと、
前記タブレットコンピューティングデバイスおよび前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスのコマンドの下で、前記ピッチ、バンクおよび、ヨー角を独立に増加または減少させることと、
オペレータが、ディスプレイの提示に従うことによって、指定した起点から目的地までのルートで飛行することを可能にすることと、
前記オペレータまたは無人の車両が、予めプログラムされたミッションプロファイルに従うことによって、予めプログラムされた起点から目的地までのルートおよびエレベーションプロファイルで飛行することを可能にすることと、
前記指定した起点から目的地までの、または前記予めプログラムされた起点から目的地までの飛行を行うための、利用できる飛行経路動力学の十分な電力残量を保証するために、利用できる電気および燃料容量を監視することと、
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイス内でモーター制御アルゴリズムを行うことと、を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記リアルタイム状態情報が、前記新しいルートまたは位置コマンドセットが必要であるかどうかを評価するために、３つ全ての次元において命令された動作と比較される前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスの各々によって、センサデータを読み出し、物理的動作および動作レートを評価することとを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数のオートパイロットコンピューティングデバイスが、複数のオートパイロットコンピューティングデバイスを備え、また、前記モーター制御アルゴリズムを行うための多数決に到達するために投票ノード技法を用い、それによって、前記マルチローター全電気式航空機の信頼性および安全性要件を達成し、フォールトトレランスを向上させる、請求項２０または請求項２１に記載の方法。