JP2013244785A - 航空機用電力供給システム及び航空機用電源車両 - Google Patents

Abstract

【課題】航空機に電力を供給する航空機用電力供給システムにおいて、航空機等の安全を確保しつつ簡単な作業で航空機に電力を供給可能な構成を得る。
【解決手段】航空機用電力供給システム（１）は、航空機（３）に電力を供給する電源車両（３０）と、電源車両（３０）に対して非接触で電力を供給するための給電コイル（２０）と、給電コイル（２０）に電力を供給する電源装置（１０）とを備える。電源車両（３０）は、給電コイル（２０）から非接触で電力を受け取る受電コイル（３１）と、受電コイル（３１）で受け取った電力を所定の周波数の電力に変換する電力変換部（３４）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機に電力を供給する航空機用電力供給システムに関する。

従来より、空港等に駐機中の航空機に対して電力を供給する航空機用電力供給システムが知られている。このような航空機用電力供給システムでは、特許文献１に開示されるように、空港のターミナルビルの受変電設備から航空機が駐機する各スポットに延びるように商用電力ケーブルが配置されている。各スポットでは、商用電力ケーブルは地中に埋設されていて、該商用電力ケーブルの先端部がピット内に配置される。

前記特許文献１に開示される構成では、商用電力を航空機用の電力に変換可能な電力変換装置を搭載したインバータ車の一次側ケーブルを前記ピット内の商用電力ケーブルの先端部に接続する一方、二次側ケーブルを航空機に接続する。この状態でインバータ車に対する給電を開始することにより、一次側ケーブルから得られる商用電力を、該インバータ車内で航空機用の電力に変換し、二次側ケーブルを介して航空機に供給する。

特開２０００−３３５４９８号公報

ところで、前記特許文献１に開示される構成のように、電源車両（インバータ車）を用いて駐機中の航空機に電力を供給する場合、電源車両と航空機及び商用電力ケーブルとをそれぞれケーブル等によって接続する必要がある。よって、地中に埋設された電力ケーブルと航空機とを直接ケーブルによって接続する構成に比べて、接続作業が増えてしまう。

また、前記特許文献１のような構成では、電源車両と地中に埋設された商用電力ケーブルとを接続する際に、該商用電力ケーブルの端部を地上に引き出して、電源車両の一次側ケーブルと接続する必要がある。そのため、電源車両と地中の商用電力ケーブルとの接続作業が面倒である。

さらに、前記特許文献１のようにスポットにピットを設けた場合、ピットの蓋を閉め忘れたり、蓋が少し浮いていたりする場合がある。そうすると、航空機及び車両の走行の妨げになる可能性がある。

本発明では、航空機に電力を供給する航空機用電力供給システムにおいて、航空機等の安全性を確保しつつ簡単な作業で航空機に電力を供給可能な構成を得ることを目的とする。

本発明の一実施形態に係る航空機用電力供給システムは、航空機に電力を供給する電源車両と、前記電源車両に対して非接触で電力を供給するための給電コイルと、前記給電コイルに電力を供給する電源装置とを備え、前記電源車両は、前記給電コイルから非接触で電力を受け取る受電コイルと、前記受電コイルで受け取った電力を航空機用の周波数の電力に変換する電力変換装置とを備える（第１の構成）。

このように、給電コイル及び受電コイルを用いて電源車両に対して非接触で電力を供給することにより、電源車両と電源側の電力ケーブルとを接続する必要がなくなる。よって、電源車両によって航空機に電力を供給する際に、航空機に対して簡単に給電を行うことができる。

また、上述のように、電源車両に対して非接触で電力を供給することにより、空港のスポットにピットを設ける必要がなくなる。これにより、ピットの蓋を開閉する作業が不要になるとともに、蓋を閉め忘れたり該蓋が浮いた状態になったりするのを防止できる。したがって、航空機に対する給電作業を容易に行えるとともに、航空機の安全性も確保できる。

前記第１の構成において、前記電源車両は、前記受電コイルで受け取った電力の少なくとも一部を蓄えるためのバッテリをさらに備えるのが好ましい（第２の構成）。これにより、バッテリは、電源車両が受け取った電力の一部を蓄えるバッファとして機能するため、電源車両から航空機に安定して電力を供給することができる。

前記第２の構成において、前記電源車両は、前記バッテリに蓄えられた電力によって駆動するモータと、前記モータによって回転する車輪とをさらに備えるのが好ましい（第３の構成）。

こうすることで、電源車両は、バッテリに蓄えられた電力によって走行するため、ガソリンなどの走行用の燃料が不要になる。よって、燃料の給油作業が不要になる。

しかも、バッテリに蓄えられた電力によって走行する電源車両は、ガソリン車のように排気ガスを排出しない。よって、環境に配慮したクリーンな電源車両を実現できる。

前記第１から第３の構成のうちいずれか一つの構成において、前記電源装置と前記給電コイルとの間に設けられ、コンデンサ及びリアクトルを有する共振回路をさらに備えるのが好ましい（第４の構成）。

このように共振回路を設けることで、特定の周波数の電力を給電コイルから受電コイルに効率良く伝送することができる。したがって、上述の構成により、電源車両に対して効率良く非接触の給電を行うことができる。

前記第４の構成において、前記コンデンサは、前記給電コイルとともに地中に配置されていて、前記コンデンサと前記電源装置とを接続する電源線が、前記リアクトルとして機能するのが好ましい（第５の構成）。

これにより、給電コイルに近い位置に共振回路を形成できるため、給電コイルに対してより効率良く電力を供給することができる。

しかも、コンデンサと電源装置とを接続する電力線が共振回路のリアクトルとして機能するため、回路に設けるリアクトルのサイズを小さくしたり、リアクトルをなくしたりすることができる。よって、システムの構成の簡略化を図れる。

本発明の一実施形態に係る航空機用電源車両は、給電コイルから非接触で電力を受ける受電コイルと、前記受電コイルで受け取った電力を整流する整流装置と、前記整流装置によって整流された電力を、航空機用の周波数の電力に変換する電力変換装置とを備える（第６の構成）。

これにより、非接触で給電コイルから電力を受け取ることができる航空機用電源車両を実現できる。したがって、航空機用電源車両によって航空機に電力を供給する際に、航空機用電源車両と電源側とをケーブルで接続する必要がなくなるため、航空機用電源車両による航空機への給電作業を容易に行うことができる。

前記第６の構成において、前記バッテリに蓄えられた電力によって駆動するモータと、
前記モータによって回転する車輪とをさらに備えるのが好ましい（第７の構成）。

これにより、内部のバッテリを動力源として走行可能な航空機用電源車両を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る航空機用電力供給システムによれば、航空機に電力を供給する電源車両に、給電コイルから非接触で電力を受け取る受電コイルと、該受電コイルで受け取った電力を所定の周波数に変換する電力変換装置とを設ける。これにより、航空機等の安全を確保しつつ簡単な作業で航空機に電力を供給可能な航空機用電力供給システムが得られる。

図１は、実施形態１に係る航空機用電力供給システムの概略構成を示す図である。 図２は、空港に設けられた電源装置及び給電コイルの概略構成を示す図である。 図３は、実施形態２に係る航空機用電力供給システムの概略構成を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

＜実施形態１＞
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る航空機用電力供給システム１の概略構成を示す図である。航空機用電力供給システム１は、空港に駐機中の航空機に対して、電力を供給するためのシステムである。すなわち、航空機用電力供給システム１は、空港の施設に設けられる電源装置１０と、航空機４（図２参照）の駐機位置の近傍に配置される給電コイル２０と、該給電コイル２０から受けた電力を航空機４（図２参照）に供給する電源車両３０（航空機用電源車両）とを備える。本実施形態の航空機用電力供給システム１では、電源装置１０から電源車両３０に対し、非接触給電を行うように構成されている。

電源装置１０は、外部電源２から得られる交流電圧を、所定の周波数及び所定の電圧に変換する。具体的には、電源装置１０は、整流部１１と、スイッチング部１２と、トランス１３とを有する。なお、外部電源２から電源装置１０に対し、電圧が４００Ｖから４４０Ｖで、周波数が５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの３相交流電圧が供給される。

整流部１１は、外部電源２から得られる交流電圧を直流電圧に整流するように構成されている。例えば、整流部１１は、複数のダイオードを用いて形成されるブリッジ回路を含む。

スイッチング部１２は、整流部１１によって整流された電圧を高周波数（例えば２０ｋＨｚ）の電圧に変換する。すなわち、スイッチング部１２は、複数のスイッチング素子を有するインバータである。スイッチング部１２の構成は、一般的なインバータの構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

トランス１３は、スイッチング部１２によって所定の周波数に変換された電圧を、航空機４に供給可能な所定の電圧（例えば６００Ｖ）に変換するように構成されている。

電源装置１０は、共振回路１５とともに、空港の電力供給設備３に収納されている。この電力供給設備３は、空港のターミナルビル内、または、ターミナルビルの近くに設けられる。

図１に示すように、共振回路１５は、電源装置１０と給電コイル２０との間に設けられている。共振回路１５は、リアクトル１６と、コンデンサ１７とを有する。共振回路１５では、リアクトル１６及びコンデンサ１７が直列に接続されている。すなわち、本実施形態では、共振回路１５は直列共振回路である。共振回路１５を設けることにより、給電コイル２０から非接触で伝送する電力の周波数で共振を生じさせることができる。よって、給電コイル２０から後述の受電コイル３１に対して効率良く電力を伝送することができる。

給電コイル２０は、横寸法よりも厚み寸法が小さい扁平状に形成される。給電コイル２０は、航空機４の駐機位置の近傍に、舗装面から突出しないように埋設される。これにより、給電コイル２０が、航空機４及び車両等の走行の妨げとなるのを防止できる。

給電コイル２０は、少なくとも一部が地中に埋設された電源線１８を介して、共振回路１５及び電源装置１０に電気的に接続されている。また、図２に示すように、給電コイル２０は、空港のスポットを含む航空機４の各駐機位置の近傍に設けられている。各給電コイル２０は、電源装置１０及び共振回路１５が収納された電力供給設備３に対し、それぞれ、電力線１８によって接続されている。

電源車両３０は、給電コイル２０から受けた電力を、航空機用の電力の周波数（例えば４００Ｈｚ）に変換し、駐機中の航空機４に供給する。図１に示すように、電源車両３０は、受電コイル３１と、整流部３２（整流装置）と、バッテリ３３と、電力変換部３４（電力変換装置）と、車両駆動部３５とを備える。

受電コイル３１は、給電コイル２０と同様の構成及びサイズを有する。

整流部３２は、受電コイル３１で受電した電圧を整流するように構成されている。例えば、整流部３２は、複数のダイオードを用いて形成されるブリッジ回路を含む。

バッテリ３３は、整流部３２で整流された電力の一部を蓄えるように構成されている。このバッテリ３３は、例えばリチウムイオン電池などの充放電可能な電池によって構成されていている。また、バッテリ３３は、車両駆動部３５によって車輪３６を駆動させることで電源車両３０が空港内を移動可能な程度の容量を有する。バッテリ３３には、整流部３２によって整流された電力の一部が蓄えられる。

なお、本実施形態では、バッテリ３３は、車両駆動部３５によって車輪３６を駆動させることで空港内を移動可能な程度の容量を有する。しかしながら、バッテリ３３の容量を大きくして、バッテリ３３を、航空機４に供給する電力を蓄えられるような容量を有するバッテリとしてもよい。これにより、電源車両３０に対して給電を行う場所を、該電源車両３０から航空機４に対して給電を行う場所とは別の場所にすることが可能になる。そうすると、給電コイル２０を、航空機４の駐機位置の近傍に設けるのではなく、電源車両３０に対して効率良く給電可能な場所（例えば、電力供給設備２に近い位置など）に設けることが可能になる。よって、電源車両３０に対する給電の効率向上を図れる。

電力変換部３４は、整流部３２によって整流された電力を、航空機用の周波数（例えば４００Ｈｚ）の電力に変換するように構成されている。電力変換部３４は、複数のスイッチング素子を有するインバータである。電力変換部３４の構成は、一般的なインバータの構成と同様なので、詳しい説明を省略する。

電力変換部３４によって航空機用の周波数に変換された電力は、図示しない電力ケーブルによって、航空機に供給される。

また、本実施形態では、電源車両３０は、運転者の運転によって走行可能な四輪車である。すなわち、電源車両３０は、受電コイル３１、整流部３２、バッテリ３３及び電力変換部３４を搭載した状態で走行可能に構成されている。詳しくは、図１に示すように、電源車両３０は、車輪３６と、該車輪３６を回転させるためのモータ３７とをさらに有する。

モータ３７は、車両駆動部３５によって駆動を制御される。具体的には、図１に示すように、車両駆動部３５は、制御部３８と、モータ３７をインバータ制御するためのインバータ部３９とを備える。制御部３８は、図示しない運転席で運転者が運転操作した場合に、その運転操作に応じて指令信号（図１中の破線矢印）をインバータ部３９に出力する。例えば、制御部３８は、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ場合に、モータ３７の回転数を増加させるようにインバータ部３９に指令信号を出力する。インバータ部３９は、バッテリ３３から供給される電力を、制御部３８の指令信号に応じて例えば３相の交流電力に電力変換し、モータ３７に供給する。インバータ部３９は、複数のスイッチング素子を有する一般的なインバータと同様の構成を有するため、詳しい説明を省略する。

以上のように、電源車両３０において、バッテリ３３を動力源として、モータ３７によって車輪３６を駆動させることにより、ガソリン等の燃料が不要になる。これにより、燃料の給油が不要になるとともに、車輪３６の駆動機構を簡略化することができる。しかも、上述の構成の電源車両３０では燃料を燃焼させないため、大気を汚さないクリーンな電源車両３０が得られる。

また、バッテリ３３には、非接触給電により受電コイル３１が得た電力が蓄えられるため、電源車両３０を駆動させるためのバッテリ充電を行う必要がない。

（実施形態１の効果）
この実施形態では、空港で駐機中の航空機４に電力を供給する電源車両３０に対し、非接触給電によって電力を供給する。これにより、電源車両３０と電源装置１０とを電力ケーブル等によって接続する必要がないので、電源車両３０に対して容易に給電を行うことができる。しかも、電源車両３０の受電コイル３１に対して電力を伝送する給電コイル２０を、地中に埋設することが可能になる。よって、航空機４の駐機位置の近傍にピットを設ける必要がなくなるとともに、ピットの蓋の閉め忘れまたは浮き上がりなどを防止できる。これにより、航空機及び空港内を走行する車両の安全性を高めることができる。

特に、航空機４がスポット以外の場所に駐機する場合には、本実施形態のような非接触給電によって電源車両３０に対して給電を行うのが効果的である。すなわち、空港のスポット以外の場所は、航空機４及び空港内の車両が通る可能性があるが、上述のように給電コイル２０を地中に埋設することで、給電用の設備が通行の妨げになるのを防止できる。しかも、ピットの蓋の閉め忘れ等が生じることがないため、航空機及び空港内の車両の安全性を高めることができる。

また、電源車両３０では、受電コイル３１で受け取った電力を蓄えるバッテリ３３を動力源として、モータ３７によって車輪３６を駆動させる。これにより、電源車両３０への燃料の補給が不要になるとともに、大気を汚さないクリーンなエネルギーによって電源車両３０を走行させることができる。

＜実施形態２＞
図３に実施形態２に係る航空機用電力供給システム５０の概略構成を示す。この実施形態では、共振回路６０のコンデンサ１７が給電コイル２０の近くに配置されている点で、実施形態１の構成とは異なる。以下の説明において、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明を省略し、実施形態１と構成が異なる部分についてのみ説明する。

図３に示すように、共振回路６０のコンデンサ１７は、給電コイル２０の下方に、該給電コイル２０とともに地中に埋設されている。具体的には、各スポットに形成された穴部５内に、給電コイル２０及びコンデンサ１７の順に上下に配置されている。この穴部４は、内部を土等によって埋められていてもよいし、地表面側を蓋板によって閉じられていてもよい。

コンデンサ１７と給電コイル２０とは電気的に接続されている。また、コンデンサ１７と電源装置１０とは電気的に接続されている。すなわち、給電コイル２０と電源装置１０との間にコンデンサ１７が設けられている。

共振回路６０は、コンデンサ１７と電源装置１０とを接続する電源線６１によって構成されるリアクトルを備える。すなわち、コンデンサ１７と電源装置１０とを接続する電源線６１は、数百メートルの長さを有するため、電源線６１自体がリアクトルとして機能する。

このように、電源線６１及びコンデンサ１７によって共振回路６０を形成することで、実施形態１よりも給電コイル２０に近い位置に共振回路６０を設けることができる。これにより、給電コイル２０からの電力の伝送をより効率良く行うことができる。

また、電源線６１をリアクトルとして機能させることにより、共振回路用のリアクトルのサイズを小さくしたり、なくしたりすることが可能になる。よって、リアクトルを小型化できる分またはリアクトルを設ける必要がない分、航空機用電力供給システム５０の構成を簡略化することができる。

なお、図３に示すように、この実施形態の場合、空港の電力供給設備３内には、電源装置１０が配置される。

（実施形態２の効果）
この実施形態では、給電コイル２０の近くに共振回路６０のコンデンサ１７を配置するとともに、コンデンサ１７と電源装置１０とを接続する電源線６１をリアクトルとして用いる。これにより、給電コイル２０の近くに共振回路６０を形成することができ、該給電コイル２０から受電コイル３１に効率良く電力を伝送することができる。しかも、リアクトルのサイズを小さくしたり、なくしたりすることができるため、その分、航空機用電力供給システム５０の構成を簡略化することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記各実施形態では、電源車両３０にバッテリ３３を搭載しているが、バッテリ３３を搭載しなくてもよい。この場合には、バッテリ３３以外の動力源を、電源車両３０の動力源とすればよい。

前記各実施形態では、直列に接続されたコンデンサ１７及びリアクトル１６によって共振回路１５，６０を構成している。しかしながら、コンデンサ及びリアクトルを並列に接続することにより、並列共振回路を構成してもよい。

本発明による航空機用電力供給システムは、駐機中の航空機に電力を供給する場合に利用可能である。

１、５０：航空機用電力供給システム、４：航空機、１０：電源装置、１５，６０：共振回路、１６：リアクトル、１７：コンデンサ、２０：給電コイル、３０：電源車両（航空機用電源車両）、３１：受電コイル、３２：整流部（整流装置）、３３：バッテリ、３４：電力変換部（電力変換装置）、３６：車輪、３７：モータ、６１：電源線

Claims (7)

1. 航空機に電力を供給する電源車両と、
   前記電源車両に対して非接触で電力を供給するための給電コイルと、
   前記給電コイルに電力を供給する電源装置とを備え、
   前記電源車両は、
   前記給電コイルから非接触で電力を受け取る受電コイルと、
   前記受電コイルで受け取った電力を航空機用の周波数の電力に変換する電力変換装置とを備える、航空機用電力供給システム。
2. 請求項１に記載の航空機用電力供給システムにおいて、
   前記電源車両は、前記受電コイルで受け取った電力の少なくとも一部を蓄えるためのバッテリをさらに備える、航空機用電力供給システム。
3. 請求項２に記載の航空機用電力供給システムにおいて、
   前記電源車両は、
   前記バッテリに蓄えられた電力によって駆動するモータと、
   前記モータによって回転する車輪とをさらに備える、航空機用電力供給システム。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の航空機用電力供給システムにおいて、
   前記電源装置と前記給電コイルとの間に設けられ、コンデンサ及びリアクトルを有する共振回路をさらに備える、航空機用電力供給システム。
5. 請求項４に記載の航空機用電力供給システムにおいて、
   前記コンデンサは、前記給電コイルとともに地中に配置されていて、
   前記コンデンサと前記電源装置とを接続する電源線が、前記リアクトルとして機能する、航空機用電力供給システム。
6. 給電コイルから非接触で電力を受ける受電コイルと、
   前記受電コイルで受け取った電力を整流する整流装置と、
   前記整流装置によって整流された電力を、航空機用の周波数の電力に変換する電力変換装置とを備える、航空機用電源車両。
7. 請求項６に記載の航空機用電源車両において、
   前記整流装置によって整流された電力の少なくとも一部を蓄えるバッテリと、
   前記バッテリに蓄えられた電力によって駆動するモータと、
   前記モータによって回転する車輪とをさらに備える、航空機用電源車両。

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