(57)【要約】  航空機内でエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達する方法。この方法は、電力システムが必要とする電力量を特定すること、発電機からの所定の電力量を特定すること、電力システムが必要とする電力を発電機の所定の電力と比較すること、および比較に基づいて、電力システムからエネルギー貯蔵システムへ、またはエネルギー貯蔵装置から電力システムへ電力を伝達することを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機においてエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達する方法であって、
前記電力システムが必要とする電力量を特定するステップと、
発電機の所定の電力を特定するステップと、
前記電力システムが必要とする電力を、前記発電機の前記所定の電力と比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記電力システムから前記エネルギー貯蔵装置へ、または前記エネルギー貯蔵装置から前記電力システムへ電力を伝達するステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記エネルギー貯蔵装置が、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、またはフライホイールである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電力システムが、２７０Ｖｄｃ電力システムである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記発電機の前記所定の電力が、前記電力システムが必要とする前記電力量より少ない場合には、前記エネルギー貯蔵装置から前記電力システムへ電力が伝達される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記発電機の前記所定の電力が、前記電力システムが必要とする前記電力量より多い場合には、前記電力システムから前記エネルギー貯蔵装置へ電力が伝達される、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記発電機の所定の電力を特定するステップと、
前記電力システムが必要とする電力を前記発電機の前記所定の電力と比較するステップと、
前記比較に基づいて、前記電力システムから第１のエネルギー貯蔵装置および／または第２のエネルギー貯蔵装置へ、または前記エネルギー貯蔵装置および／または第２のエネルギー貯蔵装置から前記電力システムへ電力を伝達するステップとをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達するように構成された、航空機電力システムであって、
プロセッサを含み、該プロセッサが、
前記電力システムが必要とする電力量を特定し、
発電機の所定の電力を特定し、
前記電力システムの必要とする前記電力を、前記発電機の前記所定の電力と比較し、
前記比較に基づいて、前記電力システムから前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方へ、または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の前記少なくとも一方から前記電力システムへ電力を伝達する
ようにプログラムされている、システム。
【請求項８】
前記エネルギー貯蔵装置が、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、またはフライホイールである、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記電力システムが２７０Ｖｄｃ電力システムである、請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
前記発電機の前記所定の電力が、前記電力システムが必要とする前記電力量より少ない場合には、前記エネルギー貯蔵装置から前記電力システムへ電力が伝達される、請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
前記発電機の前記所定の電力が、前記電力システムが必要とする前記電力量より多い場合には、前記電力システムから前記エネルギー貯蔵装置へ電力が伝達される、請求項７記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、
前記発電機の前記所定の電力を特定し、
前記電力システムの必要とする前記電力を、前記発電機の前記所定の電力と比較し、
前記比較に基づいて、前記電力システムから、前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の前記少なくとも一方および／または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の追加のエネルギー貯蔵装置へ、または前記エネルギー貯蔵装置および／または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の前記追加の１つから前記電力システムへ電力を伝達する
ようにプログラムされている、請求項７記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２のエネルギー貯蔵装置が、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、またはフライホイールである、請求項７記載のシステム。
【請求項１４】
１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達するように構成された蓄電ユニット（ＥＡＵ）であって、
前記１つまたは複数のエネルギー貯槽装置と、コンピュータ装置とを含み、
該コンピュータ装置が、
前記電力システムが必要とする電力、および前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置から入手可能な電力を特定する、特定構成要素と、
前記電力システムが必要とする前記電力を、前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方から入手可能な電力と比較する、比較構成要素と、
前記比較に基づいて、前記電力システムから前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムの前記少なくとも一方へ電力を伝達するか、または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムの前記少なくとも一方から前記電力システムへ電力を伝達する、エネルギー伝達コンバータとを含む、ＥＡＵ。
【請求項１５】
前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置が、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、およびフライホイールの内の１つ、またはその組合せである、請求項１４記載のＥＡＵ。
【請求項１６】
計算された所定の発電機電力が前記発電システムが必要とする電力量よりも少ないが場合には、前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の前記少なくとも一方から前記電力システムに電力が伝達される、請求項１４記載のＥＡＵ。
【請求項１７】
計算された所定の発電機電力が前記発電システムが必要とする電力量よりも多い場合には、前記電力システムから前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の前記少なくとも一方に電力が伝達される、請求項１４記載のＥＡＵ。
【請求項１８】
前記第１のエネルギー貯蔵装置と前記第２のエネルギー貯蔵装置が、２つの双方向アップ／ダウンコンバータ内部において直列に接続されている、請求項１４記載のＥＡＵ。
【請求項１９】
前記第１のエネルギー貯蔵装置と前記第２のエネルギー貯蔵装置が、２つの双方向アップ／ダウンコンバータ内部において並列に接続されている、請求項１４記載のＥＡＵ。
【請求項２０】
３つの双方向アップ／ダウンコンバータ内部において、前記第１のエネルギー貯蔵装置および前記第２のエネルギー貯蔵装置と直列に接続された、第３のエネルギー貯蔵装置をさらに含む、請求項１９記載のＥＡＵ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、航空機において電力を伝達することに関し、より詳細には、蓄電ユニット（ＥＡＵ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ  ｕｎｉｔ）内のエネルギー貯蔵装置と電力システムとの間で電力を伝達することに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的な航空機負荷に電力を供給する、従来型航空機電力システムには、様々な欠点がある。例えば、従来型航空機電力システムでは、航空機のための電力を生成するために発電機を使用することが必要である。これらの発電機は、電力の大きなサージが必要となるスパイクときには、短期間にわたり非常に大量の電力を供給することが要求されることがある。例えば、航空機電力システムは、平均的に、約６０キロワットの電力を発電機から消費することができるが、電力システムは、短時間に、発電機から１３０キロワットの電力を必要とするときもある。したがって、必要とされる電力におけるこのような大きなスパイクに発電機が対処できるようにするためには、従来型電力システムでは、高定格の発電機が必要となる。不都合なことに、高定格の発電機は、低定格の発電機よりも高価であるだけでなく、大型で、重量も大きい。
【０００３】
最新の航空機電力システムの中にも、例えば、ラダーなどの翼の表面を動かすための電気式アクチュエータ負荷を含むものがある。航空機上での電気式アクチュエータの使用は、将来的航空機設計において益々一般化するものと予想される。アクチュエータモータが停止するように命令されると、そのモータは減速する。アクチュエータが減速すると、運動エネルギーが発生し、この運動エネルギーはアクチュエータによって電気エネルギーに変換されて、電力システム、したがって発電機、に戻される。このような回収された運動エネルギーから得られる電力は、再生電力と呼ばれる。すなわち、発電機はこのような電力を吸収することができないので、減速後にアクチュエータから返還される運動エネルギーを放散させるのに、抵抗器が利用される。これによって熱が生成され、この熱は利用されないので、抵抗器によって生成される熱は、航空機の冷却システムに問題を引き起こすことがある。
【０００４】
また、従来型航空機電力システムは、２つのバッテリ電源が備えている。１つのバッテリ（例えば、１次バッテリ）が、エンジンコントローラに対する１次エネルギー貯蔵装置として作用し、２次バッテリが、１次バッテリに対するバックアップとして作用する。すなわち、１次バッテリの故障または排液が発生した場合には、エンジンコントローラが、２次バッテリから電力を抽出して動作を継続する。しかしながら、冗長システムの一部として２つのバッテリを使用することは、航空機の全体重量を増大させるだけでなく、追加のペイロードを運搬するという航空機の能力を低下させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２００７／０１５１４６Ａ２号
【発明の概要】
【０００６】
一態様において、航空機においてエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達する方法が提供される。この方法は、電力システムが必要とする電力量を特定するステップと、発電機からの所定の電力量を特定するステップと、電力システムが必要とする電力を、発電機の所定の電力と比較するステップと、この比較に基づいて、電力システムからエネルギー貯蔵装置へ、またはエネルギー貯蔵装置から電力システムへ電力を伝達するステップとを含む。
【０００７】
別の態様においては、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達するように構成された、航空機電力システムが提供される。このシステムはプロセッサを含み、このプロセッサは、電力システムが必要とする電力量を特定し、発電機の所定の電力を特定し、電力システムが必要とする電力を、発電機の所定の電力と比較し、この比較に基づいて、電力システムから１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方へ、または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方から前記電力システムへ電力を伝達するようにプログラムされている。
【０００８】
さらに別の態様では、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達するように構成された蓄電ユニット（ＥＡＵ）が提供される。このＥＡＵは、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置と、コンピュータ装置とを含む。このコンピュータ装置は、電力システムが必要とする電力、および１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置から入手可能な電力を特定する、特定構成要素と、電力システムが必要とする電力を、前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方から入手可能な電力と比較する、比較構成要素と、この比較に基づいて、前記電力システムから前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムの少なくとも一方へ電力を伝達するか、または前記１つまたは複数のエネルギー貯蔵システムの少なくとも一方から前記電力システムへ電力を伝達する、エネルギー伝達コンバータとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】航空機電力システムのブロック図である。
【図２】エネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達する、例示的な方法のフロー図である。
【図３】双方向アップ／ダウンコンバータ蓄電ユニットの概略図である。
【図４】双方向アップ／ダウンコンバータ蓄電ユニットの概略図である。
【図５】双方向アップ／ダウンコンバータ蓄電ユニットの概略図である。
【図６】２つの双方向アップ／ダウンコンバータの内部における、第１のエネルギー貯蔵装置と第２のエネルギー貯蔵装置の直列接続の概略図である。
【図７】２つの双方向アップ／ダウンコンバータの内部におけるエネルギー貯蔵装置の並列接続の概略図である。
【図８】３つの双方向アップ／ダウンコンバータの内部における、第１エネルギー貯蔵装置、第２のエネルギー貯蔵装置、および第３のエネルギー貯蔵装置の、並列／直列混合型接続の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、航空機電力システム１００のブロック図である。システム１００は蓄電ユニット（ＥＡＵ）１０２を含み、この蓄電ユニット（ＥＡＵ）１０２は、例えば、複数のエネルギー源、および発電機１０４に対して要求されるピーク電力量を低減するためにシステム１００に補足電力を供給する、複数のエネルギー伝達コンバータを含む。すなわち、ＥＡＵ１０２が補足電力を提供するので、発電機１０４に対するピーク要求電力量が、平均的航空機電力負荷１３４、例えば、６０キロワット、により近い値まで低減される。
【００１１】
一実施形態においては、ＥＡＵ１０２は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置１０６を用いて、電力変動の間の電力の吸収および／または供給を行う。１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置１０６は、減速後にアクチュエータから返還された運動エネルギーを吸収することが可能であり、したがって、このエネルギーを抵抗器内で消費させる必要がない。したがって、運動エネルギーを放出してその運動エネルギーを利用しない、従来型の航空機電力システムと異なり、ＥＡＵ１０２は、運動エネルギーを取り込み、その運動エネルギーを、後に使用するように、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置１０６に貯蔵する。実施形態において、ＥＡＵ１０２は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置１０６から抽出されるか、またはそれによって吸収される、最大エネルギー量を供給するのに用いるために、エネルギー貯蔵技術、例えば、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、またはフライホイールの最適な組合せを可能にする。さらに、ＥＡＵ１０２にはエネルギー貯蔵装置の組合せを含めることができるので、ＥＡＵ１０２は、異なるエネルギー貯蔵技術が持つ異なる長所を利用することができる。例えば、バッテリは大量のエネルギーを貯蔵し、その内部電圧は、充電または放電中に比較的一定であり、またバッテリは、特に低温において、比較的大きい内部抵抗を有する。キャパシタは、バッテリよりもはるかに軽量であって、バッテリと比較して、所与の時間内により大量のエネルギーを放出することができる。しかしながら、キャパシタは、バッテリよりもエネルギーの貯蔵は少なく、バッテリと異なり、キャパシタの電圧は、それが充電または放電を行う間に、大きく変化する。すなわち、本明細書に記載する実施形態においては、温度、高度、抵抗、電力貯蔵容量、重量、寸法、および時間あたり、またはスパイクの間のある瞬間に供給する必要のある電力量などの因子を考慮するときに、これらの２つのエネルギー貯蔵技術の最良の特性を組み合わせるのが望ましい場合がある。
【００１２】
図１に戻って参照すると、システム１００は、ＥＡＵ１０２に通信可能に結合されているか、またはその内部にあるコンピュータ装置１２０をさらに含む。コンピュータ装置１２０は、メモリエリア１２２、少なくとも１つのプロセッサ１２４、エネルギー伝達コンバータ１３２、およびユーザに電力レベルを表示するための、ディスプレイ１２６を含む。プロセッサ１２４は、メモリエリア１２２から離隔して示されているが、本発明の実施形態では、メモリエリア１２２は、いくつかの埋め込み式システムにおけるように、オンボードプロセッサ１２４としてもよいことが企図されている。一実施形態において、コンピュータ装置１２０は、エネルギー伝達コンバータ１３２を制御し、このエネルギー電圧コンバータ１３２は、ＥＡＵ１０２内部のエネルギー貯蔵装置と、航空機電力システム１００との間の電力流を制御する。コンピュータ装置１２０は、単に、本発明の１つまたは複数の実施形態と関係して使用することのできる、例示的なコンピュータ装置を説明するためのものであって、いかなる場合においても限定を意図するものではない。さらに、当該技術において知られている、コンピュータ装置１２０の周辺機器または構成要素は図示していないが、本発明の態様に対して実施可能である。
【００１３】
メモリエリア１２２、またはその他のコンピュータ可読媒体は、電力を特定、比較、および伝達するための、コンピュータ実行可能な構成要素を記憶する。例示的な構成要素としては、それに限定はされないが、特定構成要素１２８および比較構成要素１３０が挙げられる。
【００１４】
特定構成要素１２８は、電力システムが必要とする電力量（例えば、電流）、および発電機１０４の所定の電力を特定するように構成されており、この発電機１０４の所定の電力は、通常、選択された平均化期間に対して計算された平均負荷電力に、エネルギー貯蓄装置の平均的な充電状態を維持するのに必要な電力を加えたものである。比較構成要素１３０は、電力システムが必要とする電力を、発電機の所定の電力と比較するように構成されている。エネルギー伝達コンバータ１３２は、比較に基づいて、電力システムから１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方へ電力を伝達するか、または１つまたは複数のエネルギー貯蔵装置の少なくとも一方から電力システムへ電力を伝達するように構成されている。
【００１５】
実施形態においては、プロセッサ１２４は、コンピュータ実行可能命令を実行するか、またはその他の方法でプログラムされることによって、特殊目的マイクロプロセッサに変えられる。例えば、プロセッサ１２４は、図２に示すような、命令でプログラムされる。
【００１６】
次に図２を参照すると、エネルギー貯蔵装置と電力システムの間で電力を伝達する、例示的方法２００のフロー図が示されている。２０２において、電力システム負荷、例えば、アクチュエータ負荷が必要とする電力量（例えば、電流）が特定される。２０４において、発電機からの所定の電力が特定される。実施形態においては、エネルギー貯蔵装置は、例えば、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、またはフライホイールである。２０６において、電力システムが必要とする電力が、発電機の所定の電力と比較される。２０８において、その比較に基づいて、電力システムからエネルギー貯蔵装置へ、またはエネルギー貯蔵装置から電力システムへと電力が伝達される。例えば、図３〜５について以下に詳細に説明するように、発電機の所定の電力が、電力システムが必要とする電力よりも少ない場合には、エネルギー貯蔵装置から電力システムへ電力が伝達される。対照的に、発電機の所定の電力が、電力システムが必要とする電力よりも多い場合には、電力システムからエネルギー貯蔵装置へ電力が伝達される。
【００１７】
次に図３を参照すると、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２の概略図が示されている。双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２は、エネルギー貯蔵装置３０４および電力システム３０６へ、またはそこから電力を送るように構成されている。例えば、エネルギー貯蔵装置３０４が電力システム３０６よりも高い電圧を保持する場合には、エネルギー貯蔵装置３０４は、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２によって、電力システム３０６へ電力を送ることができる。さらに、電力システム３０６が、エネルギー貯蔵装置３０４よりも高い電圧を保持している場合には、電力システム３０６は、エネルギー貯蔵装置３０４へ電力を送ることができる。実施形態においては、電力システム３０６は、最新軍用航空機（例えば、Ｆ−３５）に特有の２７０Ｖｄｃ電力システムである。さらに別の実施形態においては、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２は、位相レグ３０８および３１０、ならびに位相レグ３０８および３１０にそれぞれ対応する、デューティサイクル３１２および３１４を含む。デューティサイクル３１２および３１４は、上部スイッチ、例えば上部スイッチ３１６または上部スイッチ３１８がオフ／開にされている時間の長さと比較して、上部スイッチがオン／閉になっている時間の長さを定義することによって、エネルギー貯蔵装置３０４および電力システム３０６に、およびそこから供給される電力量を制御するのに使用される。一実施形態においては、上部スイッチ３１６がオン／閉のとき、それに対応する下部スイッチ３１７はオフ／開であり、上部スイッチ３１６がオフ／開であるときに、それに対応する下部スイッチ３１７はオン／閉である。同様に、上部スイッチ３１８がオン／閉のときには、それに対応する下部スイッチ３１９はオフ／開であり、上部スイッチ３１８がオフ／開のとき、それに対応する下部スイッチ３１９はオン／閉である。
【００１８】
したがって、航空機負荷が必要とする電力におけるスパイクときに、発電機の電力を補足するのに十分な電力を電力システム３０６に供給するために、特定の上部スイッチがオン／閉であり、対応する下部スイッチがオフ／開となる時間長を定義するように、デューティサイクル３１２および３１４が決められる。
【００１９】
例えば、図４を参照すると、エネルギー貯蔵装置電圧が電力システム電圧よりも大きいときに、エネルギー貯蔵装置３０４から電力システム３０６へ電力を伝達している、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２の概略図が示されている。エネルギー貯蔵装置３０４の電圧が、電力システム３０６の電圧よりも大きいとき、デューティサイクル３１４は、上部スイッチ３１８がオン／閉となるように命令し（これによって、対応する下部スイッチが自動的に開になる）、これによって、デューティサイクル３１２の制御の下で、エネルギー貯蔵装置３０４と電力システム３０６の間の電力の伝達が可能になる。実施形態においては、位相レグ３０８は、計算された所定の発電機電流を維持するために、エネルギー貯蔵装置３０４と電力システム３０６の間の双方向の電力流を制御するように、パルス幅変調される。
【００２０】
図５を参照すると、エネルギー貯蔵装置電圧が電力システム電圧よりも小さいときに、電力システム３０６からエネルギー貯蔵装置３０４へ電力を伝達している、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ３０２の概略図が示されている。エネルギー貯蔵装置３０４の電圧が、電力システム３０６の電圧よりも小さいとき、デューティサイクル３１２は、上部スイッチ３１６がオン／閉となるように命令し、これによって、デューティサイクル３１４の制御の下で、エネルギー貯蔵装置３０４と電力システム３０６の間の電力の伝達が可能になる。実施形態においては、デューティサイクル３１２が「１」の値を有するときに、上部スイッチ３１６がオン／閉にされて、デューティサイクル３１２が「０」の値を有するときに、オフ／開のままとなる。実施形態においては、位相レグ３１０が、計算された所定の発電機電流を維持するために、電力システム３０６とエネルギー貯蔵装置３０４の間の双方向電力流を制御するように、パルス幅変調される。
【００２１】
本明細書に記載したＥＡＵにおける双方向アップ／ダウンコンバータは、航空機に寸法と重量を追加する変圧器を必要としない。さらに、一回に１つの位相レグだけがパルス幅変調されて、スイッチング損失を低減する。アップ／ダウン能力によって、非常に大きな電圧を有することなく、最大エネルギー抽出および／または吸収を達成することが可能となり、また、エネルギー貯蔵装置電圧を電力システム電圧より大きいか、または小さくさせることができる。さらに、２つの位相レグは、故障保護に対する冗長性をもたらす。
【００２２】
次いで、図６を参照すると、２つの双方向アップ／ダウンコンバータ６０２および６０４それぞれの内部において直列に接続されて、ＥＡＵを作成する、第１のエネルギー貯蔵装置６０６および第２のエネルギー貯蔵装置６０８の概略図が示されている。図６に示すように、双方向アップ／ダウンコンバータ６０２および６０４は、第２のエネルギー貯蔵装置６０８を電力システム６１０にインターフェイスで接続する。双方向電力コンバータは、エネルギー貯蔵装置６０８の電圧が、エネルギーの変化によって変化するときに、第２のエネルギー貯蔵装置６０８が電力システム６２０に電力を供給するか、または電力システム６１０から電力を吸収することを可能にする。第２のエネルギー貯蔵装置６０８の電圧が、所定の範囲を超えて変化すると、第１の貯蔵装置６０６は、双方向アップ／ダウンコンバータ６０２を介して、第２のエネルギー貯蔵装置６０８に電力を供給するか、またはそこから電力を取り去る。
【００２３】
図７を参照すると、双方向アップ／ダウンコンバータ７０２および７０４それぞれの内部において、ＥＡＵを作成するための、エネルギー貯蔵装置７０６および７０８の並列接続の概略図が示されている。図７に示すように、双方向アップ／ダウンコンバータ７０２および７０４は、エネルギー貯蔵装置７０６および７０８の並列接続を含む。実施形態においては、エネルギー貯蔵装置７０６および７０８は、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、フライホイールの内の１つ、またはそれらの組合せである。それぞれがピークＥＡＵ電力定格と等しくなくてはならない、直列の単一双方向アップ／ダウンコンバータとは異なり、図７に示すような並列接続は、双方向アップ／ダウンコンバータ７０２および７０４の電力定格の合計が、ピークＥＡＵ電力定格に等しくてもよい、ＥＡＵを提供する。すなわち、１つのエネルギー貯蔵装置だけを含むＥＡＵと異なり、エネルギー貯蔵装置７０６および７０８は、それらの最良の特性を選び、それらの最良の時間スケールで動作させて、ＥＡＵの性能を最適化することができる。さらに、エネルギー貯蔵装置７０６および７０８は、それぞれのエネルギー貯蔵装置が他方のエネルギー貯蔵装置に課する、対応する制限があるので、並列ではない。その貯蔵エネルギーが変わるためには、キャパシタの電圧が変わらなくてはならないので、例えば、比較的に一定なバッテリ電圧によって、バッテリと並列であるキャパシタとの間で大きなエネルギーが交換されるのを防止することができる。
【００２４】
図８を参照すると、双方向アップ／ダウンコンバータＥＡＵ８０２、８０４、および８０６それぞれの内部において、ＥＡＵを作成するための、第１のエネルギー貯蔵装置８０８、第２のエネルギー貯蔵装置８１０、および第３のエネルギー貯蔵装置８１２の並列／直列混合型接続の概略図が示されている。図８に示されるように、双方向アップ／ダウンコンバータ８０２、８０４および８０６は、第１のエネルギー貯蔵装置８０８および第２のエネルギー貯蔵装置８１０の並列接続と、第３のエネルギー貯蔵装置８１２への直列接続を含む。実施形態によっては、第１のエネルギー貯蔵装置８０８、第２のエネルギー貯蔵装置８１０、および第３のエネルギー貯蔵装置８１２は、以下のもの：バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、フライホイールの内の１つ、またはそれらの組合せである。図６に示す直列接続と同様に、第３のエネルギー貯蔵装置８１２の電圧が所定範囲を超えて変化すると、第１のエネルギー貯蔵装置８０８および／または第２のエネルギー貯蔵装置８１０が、第３のエネルギー貯蔵装置８１２へ電力を供給するか、またはそれから電力を取り去る。さらに、やはり図８に示された並列接続は、双方向アップ／ダウンコンバータ８０２、８０４、および８０６の電力定格の合計が、ピークＥＡＵ電力定格に等しくなる系を提供する。すなわち、並列／直列混合型接続は、図６の直列接続と図７の並列接続の両方の便益を達成する。
【００２５】
航空機電力システム用のＥＡＵの例示的な実施形態を、上記で詳細に説明した。図示した、ＥＡＵおよび航空機電力システム構成要素は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されるものではなく、各航空機電力システムの構成要素は、本明細書に記載するその他の構成要素と独立、かつ別個に使用してもよい。
【００２６】
さらに、様々な具体的な実施形態について本発明を説明したが、特許請求の範囲の趣旨と範囲内で修正を行って、本発明を実施することができることを当業者は認識するであろう。
例示的動作環境
本明細書において記載したようなコンピュータまたはコンピュータ装置は、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニット、システムメモリ、およびある形態のコンピュータ可読媒体を有する。例示としてであって、限定ではないが、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムデータまたはその他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術によって実現された、揮発性および不揮発性、取外し可能および取外し不能の媒体を含む。通信媒体は、通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または搬送波またはその他の伝送機構などの変調されたデータ信号における、その他のデータを表現するとともに、任意の情報配信媒体を含む。上記のいずれかの組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるものである。
【００２７】
コンピュータは、リモートコンピュータなどの、１つまたは複数の遠隔コンピュータへの論理的な接続を使用する、ネットワーク環境で動作してもよい。例示的なコンピュータシステム環境に関係して説明したが、本発明の実施形態は、その他多数の汎用または専用コンピュータシステム環境または構成に対しても実用可能である。このコンピュータシステム環境は、本発明のいずれかの態様の使用または機能の範囲についての、いかなる制限をも示唆しようとするものではない。さらに、コンピュータシステム環境は、例示的な動作環境において例証した構成要素のいずれか１つ、またはそれらの組合せに関して、何らかの依存性または要件を有するものとは解釈すべきではない。本発明の態様での使用に好適である、よく知られているコンピュータシステム、環境、および／または構成の例としては、それに限定はされないが、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、携帯型またはラップトップデバイス、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースシステム、セットトップボックス、プログラム可能家電、移動電話、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、上記のシステムまたはデバイスなどのいずれかを含む、分散型コンピュータ環境が挙げられる。
【００２８】
本発明の実施形態は、１つまたは複数のコンピュータまたはその他のデバイスによって実行される、プログラムモジュールなどの、コンピュータ実行可能命令の一般的な文脈として記述することができる。コンピュータ実行可能命令は、１つまたは複数のコンピュータ実行可能構成要素またはモジュールとして構成することができる。一般に、プログラムモジュールは、それに限定はされないが、ルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、および特定のタスクを実行するか、または特定の抽象データタイプを実現する、データ構造を含む。本発明の態様は、任意の数および構成のそのような構成要素またはモジュールによって実現することができる。例えば、本発明の態様は、図に例示して本明細書において説明した、特定のコンピュータ実行可能命令、または特定の構成要素もしくはモジュールに限定されない。本発明のその他の実施形態には、本明細書に図示して説明したよりも高いまたは低い機能性を有する、異なるコンピュータ実行可能命令またはモジュールを含めることができる。本発明の態様はまた、通信ネットワークを介してリンクされた、リモート処理デバイスによってタスクが実行される、分散型コンピュータ環境において実施することもできる。分散型コンピュータ環境においては、プログラムモジュールは、メモリ記憶デバイスを含む、ローカルおよびリモートのコンピュータ記憶媒体の両方に位置してもよい。
【００２９】
本明細書に図示して説明した本発明の実施形態における、動作の実行または実施の順序は、特に断らない限りは、重要ではない。すなわち、動作は、特に断らない限りは、任意の順序で実施してもよく、本発明の実施形態は、本明細書で開示したものよりも、追加されたまたは少ない動作を含めることができる。例えば、別の動作の前、同時、またはその後に特定の動作を実行または実施することは、本発明の態様の範囲に含まれることが企図されている。
【００３０】
本発明の態様の、または本発明の実施形態の構成要素を紹介するときに、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、１つまたは複数の要素があることを意味することを意図している。用語、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることを意図するものであり、列挙された要素以外に追加の要素があり得ることを意味している。
【００３１】
本発明の態様を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲に定義される、本発明の態様の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明白であろう。上記の構造、製品、および方法において、本発明の態様の範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができるので、上記の説明に含まれ、添付の図面に示されるすべてのことは、説明のためのものであり、限定の意味ではないものと解釈すべきである。
【符号の説明】
【００３２】
１００  航空機電力システム
１０２  蓄電ユニット（ＥＡＵ）
１０４  発電機
１０６  エネルギー貯蔵装置
１２０  コンピュータ装置
１２２  メモリエリア
１２４  プロセッサ
１２６  ディスプレイ
１２８  特定構成要素
１３０  比較構成要素
１３２  エネルギー伝達コンバータ
１３４  航空機負荷
３０２  双方向アップ／ダウンコンバータ
３０４  エネルギー貯蔵装置
３０６  電力システム
６０２  双方向アップ／ダウンコンバータ
６０４  双方向アップ／ダウンコンバータ
６０６  エネルギー貯蔵装置
６０８  エネルギー貯蔵装置
６２０  電力システム
７０２  双方向アップ／ダウンコンバータ
７０４  双方向アップ／ダウンコンバータ
７０６  エネルギー貯蔵装置
７０８  エネルギー貯蔵装置
８０２  双方向アップ／ダウンコンバータ
８０４  双方向アップ／ダウンコンバータ
８０６  双方向アップ／ダウンコンバータ
８０８  第１のエネルギー貯蔵装置
８１０  第２のエネルギー貯蔵装置
８１２  第３のエネルギー貯蔵装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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