JP2016539609A

JP2016539609A - 航空機用電力配電システム

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Publication number: JP2016539609A
Application number: JP2016519368A
Authority: JP
Inventors: ラドゥン，アーサー・ヴォーワーク; トゥースマン，スティーブン・アラン
Original assignee: ジーイー・アビエイション・システムズ・エルエルシー
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2016-12-15
Also published as: WO2015050555A1; CA2925463A1; BR112016005887A2; US20160280394A1; EP3053238A1; CN105765816A

Abstract

航空機用電力配電システムは、少なくとも１つのＤＣ電源と、第１のＤＣ電力配電バスおよび第２のＤＣ電力配電バスと、少なくとも１つのＤＣ電源、第１のＤＣ電力配電バス、および第２のＤＣ配電バスを結合するタイバスと、を含み、第１または第２のＤＣ電力配電バスは、タイバスに対して選択的に結合および分離される。【選択図】図２

Description

本発明は、航空機用電力配電システムに関する。

電力システム、特に航空機における電力システムは、発電機などの電源から電気的負荷への電力の供給を管理する。航空機では、ガスタービンエンジンが航空機の推進力に使用され、通常、最終的に発電機、スタータ／発電機、永久磁石交流発電機（ＰＭＡ）、燃料ポンプ、および油圧ポンプなどのいくつかの種々の装備品、たとえば推進力以外の航空機に必要な機能のための機器を駆動する機械的動力を提供する。たとえば、現代の航空機は、アビオニクス、モータ、および他の電気機器のために電力を必要とする。ガスタービンエンジンに結合された発電機は、エンジンの機械的動力を電気的エネルギーに変換し、電気的エネルギーは、電力配電システムのノードに電気的に結合されることにより航空機全体に配電される。電力配電システムは、結合されたノードのいずれかにおいて故障する可能性があり、それは電力配電ならびに電力に依存する任意の機器を中断させる場合があり得る。

欧州特許出願公開第２５３３４２４号明細書

一態様では、航空機用電力配電システムは、少なくとも１つのＤＣ電源と、第１のＤＣ電力配電バスおよび第２のＤＣ電力配電バスと、少なくとも１つのＤＣ電源、第１のＤＣ電力配電バス、および第２のＤＣ電力配電バスを結合するタイバスと、第１のＤＣ電力配電バスと少なくとも１つのＤＣ電源との間のタイバスにインラインに配置された第１の固体電力コントローラと、第２のＤＣ電力配電バスと少なくとも１つのＤＣ電源との間にインラインに配置された第２の固体電力コントローラと、を含む。第１および第２の固体電力コントローラの各々は、背中合わせの構成の２つの電力スイッチを含み、各電力スイッチは、ショットキーダイオードの両端に接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含む。第１または第２の固体電力コントローラは、タイバスに対してそれぞれの第１または第２のＤＣ電力配電バスを選択的に結合および分離する。

別の態様では、固体電力コントローラを介して少なくとも１つのＤＣ電力配電バスに結合された少なくとも１つのＤＣ電源を含む航空機用電力配電システムを制御する方法であって、本方法は、少なくとも１つのＤＣ電力配電バスが、いつタイバスから分離されるべきかを決定するステップと、少なくとも１つのＤＣ電力配電バスが分離されるべきであるとの決定に基づいて、少なくとも１つのＤＣ電力配電バスと少なくとも１つのＤＣ電源との結合を選択的に分離し、かつ、第１のＤＣ電力配電バスを少なくとも１つのＤＣ電源に選択的に再結合するために固体電力コントローラを制御するステップと、を含む。第１のＤＣ電力配電バスを少なくとも１つのＤＣ電源と再結合するのにかかる時間は、少なくとも１つのＤＣ電力配電バスに結合された電気的負荷が電力遮断リセットモードに入るのにかかる時間よりも小さい。

本発明の一実施形態による航空機および電力配電システムの上面概略図である。本発明の一実施形態による、電力配電システムの概略図である。

本発明の記載された実施形態は、航空機用電力配電システムを目的とし、それはタービンエンジン、好ましくはガスタービンエンジンから航空機の電気的負荷への電力の生成および配電を可能にする。

図１に示すように、左エンジンシステム１２および右エンジンシステム１４として示す少なくとも１つのガスタービンエンジンを有する航空機１０を示す。あるいは、電力システムは、より少ないまたはより多いエンジンシステムを有してもよい。左および右エンジンシステム１２、１４は、実質的に同一であってもよく、発電機１８などの少なくとも１つの電気機械をさらに含んで示している。航空機は、複数の電力消費部品、すなわち電気的負荷２０、たとえば、アクチュエータ負荷、飛行に重要な負荷、および飛行に重要でない負荷をさらに含んで示している。電気的負荷２０の各々は、発電機１８の少なくとも１つと電気的に結合される。

航空機１０では、左および右エンジンシステム１２、１４を動作させることにより機械的なエネルギーを提供し、それはスプールを介して抽出され、発電機１８のための駆動力を提供することができる。次に発電機１８は、負荷の動作のために、生成された電力を電気的負荷２０に供給する。緊急電源、ラム空気タービンシステム、スタータ／発電機、またはバッテリなどの電気的負荷２０に電力を供給するための追加の電源が想定される。本発明の一実施形態を航空機の環境で示しているが、本発明はそのように限定されず、たとえば他のモバイル用途および非モバイル産業用途、商業用途、ならびに住宅用途等の非航空機用途の電力システムに一般的に適用されることが理解されるであろう。

図２は、複数のエンジンシステムを有する航空機のための電力配電システム２２の回路図を示し、電気的接続２３によって接続された左エンジンシステム１２および右エンジンシステム１４を含んで示してある。電力配電システム２２は、システムコントローラ２４と、補助電力接触器（ＡＰＣ）２８を有する補助電力ユニット（ＡＰＵ）２６および外部電力接触器（ＥＰＣ）３２を有する外部接地電源３０として示す１つもしくは複数の非エンジン電源と、左エンジンシステム１２、右エンジンシステム１４、ＡＰＵ２６、および外部接地電源３０を並列に電気的に接続するタイバス３３と、をさらに含んで示してある。ＡＰＣ２８およびＥＰＣ３２の各々は、それぞれのＡＰＵ２６および外部接地電源３０をタイバス３３に選択的に結合するように構成される。追加の電源を、ＡＰＵ２６および／または外部接地電源３０の１つまたは複数に加える、あるいはそれと置き換えることを想定することができる。たとえば、緊急バッテリシステム、通常動作のバッテリもしくバッテリバンクシステム、燃料電池システム、および／またはラム空気タービンシステムが、電力配電システム２２に含まれてもよく、各々は並列構成でタイバス３３に電気的に結合されてもよい。

左エンジンシステム１２は、第１のＤＣ電力配電バス３４、第２のＤＣ電力配電バス３６、第１の集積コンバータコントローラ（ＩＣＣ）３８、第２のＩＣＣ４０、ＡＣ電力を生成可能な第１の発電機４２、およびＡＣ電力を生成可能な第２の発電機４４を含んで示してある。第１のＤＣ電力配電バス３４は、電気的接続を介して、少なくとも１つの電気的負荷２０、タイバス３３、第２のＤＣ電力配電バス３６、および第１のＩＣＣ３８と接続され、第１のＩＣＣ３８は、さらに第１の発電機４２と電気的に結合される。第２のＤＣ電力配電バス３６は、電気的接続を介して、少なくとも１つの電気的負荷２０および第２のＩＣＣ４０と接続され、第２のＩＣＣ４０は、さらに第２の発電機４４と電気的に結合される。ＩＣＣ３８、４０でエラーが発生した場合、あるいはＩＣＣ３８、４０が予想外の動作をした場合には、各ＩＣＣ３８、４０は障害表示をさらに提供することができる。各ＤＣ電力配電バス３４、３６は、たとえば２８ＶＤＣまたは２７０ＶＤＣを供給するように構成することができる。

左エンジンシステム１２は、第１のＤＣ電力配電バス３４をタイバス３３と接続する電気的接続にインラインに配置されて、バス３４と非エンジン電源２６、３０との間にある第１の固体電力コントローラ（ＳＳＰＣ）４６と、第１のＤＣ電力配電バス３４を第２のＤＣ電力配電バス３６と接続する電気的接続にインラインに配置された第２のＳＳＰＣ４８と、をさらに含むことができる。

左および右エンジンシステム１２、１４は、実質的に同一であってもよい。したがって、右エンジンシステム１４は、第３のＤＣ電力配電バス５０、第４のＤＣ電力配電バス５２、第３の集積コンバータコントローラ（ＩＣＣ）５４、第４のＩＣＣ５６、ＡＣ電力を生成可能な第３の発電機５８、およびＡＣ電力を生成可能な第４の発電機６０を含んで示してある。第３のＤＣ電力配電バス５０は、電気的接続を介して、少なくとも１つの電気的負荷２０および第３のＩＣＣ５４と接続され、第３のＩＣＣ５４は、さらに第３の発電機５８と電気的に結合される。第４のＤＣ電力配電バス５２は、電気的接続を介して、少なくとも１つの電気的負荷２０、タイバス３３、第３のＤＣ電力配電バス５０、および第４のＩＣＣ５６と接続され、第４のＩＣＣ５６は、さらに第４の発電機６０と電気的に結合される。ＩＣＣ５４、５６でエラーが発生した場合、あるいはＩＣＣ５４、５６が予想外の動作をした場合には、各ＩＣＣ５４、５６は障害表示をさらに提供することができる。各ＤＣ電力配電バス５０、５２は、たとえば２８ＶＤＣまたは２７０ＶＤＣを供給するように構成することができる。

右エンジンシステム１４は、第４のＤＣ電力配電バス５２をタイバス３３と接続する電気的接続にインラインに配置されて、バス３４と非エンジン電源２６、３０との間にある第３のＳＳＰＣ６２と、第３のＤＣ電力配電バス５０を第４のＤＣ電力配電バス５２と接続する電気的接続にインラインに配置された第４のＳＳＰＣ６４と、をさらに含むことができる。電力配電システム２２は、左エンジンシステム１２の第２のＤＣ電力配電バス３６を右エンジンシステム１４の第３のＤＣ電力配電バス５０と接続する電気的接続にインラインに配置された第５のＳＳＰＣ６６をさらに含む。タイバス３３、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６、およびＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２の結合された構成は、リング型バス構成７４を画定する。

各ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６は、背中合わせの構成の２つの電力スイッチ６８を含み、各電力スイッチ６８は、ショットキーダイオード７２などのダイオードの両端に接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）７０（スイッチとして示す）をさらに含む。別の言い方をすれば、各電力スイッチ６８のＦＥＴ７０およびショットキーダイオード７２は、並列に構成されている。ＦＥＴ７０は、高電力および高速スイッチング動作を可能にするために、炭化ケイ素または窒化ガリウムＭＯＳＦＥＴなどの金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）をさらに含むことができる。さらに、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６内で、またはそのいずれかの側で障害が発生した場合には、各ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６は、障害表示を提供するために電力検出機能を有するように構成することができると想定される。

図示するように、背中合わせの構成は、各スイッチ６８のショットキーダイオード７２が対向するスイッチ６８から離れる方向に順方向バイアスされる電力スイッチ６８の配置によって定義される。電力スイッチ６８の背中合わせの構成は、各ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６に、選択的な通電モード、すなわち導通モードと、選択的な非通電モード、すなわち非導通モードと、を提供する。通電モード中には、各電力スイッチ６８のＦＥＴ７０は、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６が２つのＤＣ電力配電バス、たとえば、第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６の間の電気的接続を可能にするように制御される。非通電モード中には、各電力スイッチ６８のＦＥＴ７０は、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６は２つのＤＣ電力配電バスの間の電気的接続を妨げるように制御される。さらに、第１のＳＳＰＣ４６および第３のＳＳＰＣ６２の位置は、これらのＳＳＰＣ４６、６２が、それぞれの通電モードおよび非導通モードにおいて、それぞれの第１および第４のＤＣ電力配電バス３４、５２をタイバス３３に、結果的には非エンジン電源２６、３０に対して、選択的に結合および分離することを可能にする。

電力配電システム２２のシステムコントローラ２４は、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６の各々、各ＩＣＣ３８、４０、５４、５６、ＡＰＣ２８、およびＥＰＣ３２と電気的に結合され、コントローラ２４が上記の構成要素の各々と双方向通信を行うことができ、それらを制御することができる。システムコントローラ２４は、たとえば、上記の構成要素の各々を独立に制御してもよいし、あるいは、必要に応じてグループとして複数の構成要素を制御してもよい。

左エンジンシステム１２および右エンジンシステム１４が示されているが、航空機のためのより多くのエンジンシステムを有する代替的な実施形態が想定される。各エンジンシステムは、図示したものと実質的に同一であり、実質的に同様の方法で動作することができる。さらに、発電機４２、４４、５８、６０が記載されているが、左および右エンジンシステム１２、１４に始動機能を提供するために、１つまたは複数の発電機４２、４４、５８、６０を代替的にスタータ／発電機に置き換えることができると想定される。さらに、各エンジンシステム１２、１４がより多くのまたはより少ない発電機、ＩＣＣ、およびＤＣ電力配電バスを有することができる代替的な実施形態が想定され、ＳＳＰＣがＤＣ電力配電バス間の電気的接続にインラインに配置され、かつ、ＤＣ電力配電バスと非エンジン電源との間の電気的接続にインラインに配置されればよい。

電力配電システム２２の動作中には、左および右エンジンシステム１２、１４の作動しているガスタービンエンジンは、ＡＣ電力出力を生成するためにそれぞれの第１および第２の発電機４２、４４、ならびに第３および第４の発電機５４、５６の各々によって用いられる機械的動力を提供する。各発電機のＡＣ電力出力は、それぞれのＩＣＣ３８、４０、５４、５６に供給され、それらの各々は、システムコントローラ２４により、ＡＣからＤＣへの整流器として働き、２７０ＶＤＣなどの制御されたＤＣ電力出力をそれぞれのＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２に提供するように制御され、それは電気的負荷２０に電力を供給するために用いられる。

ＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２は、リング型バス構成７４により、さらに各ＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２間の複数の選択的な電気的接続経路を通して互いに電力を供給または受け取ることができる。ＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２間の複数の電気的接続経路の各々は、通常のバス切り替え動作中に、制御信号を介して、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６の個々または複数を選択的に通電または非通電するシステムコントローラ２４によって制御され得る。たとえば、第１のＤＣ電力配電バス３４は、システムコントローラ２４の選択的な結合または分離によって制御される少なくとも２つの電気的接続経路を介して、第２のＤＣ電力配電バス３６にＤＣ電力を供給することができる。すなわち、第２のＳＳＰＣ４８を通して直接に、ならびに、リング型バス構成７４の周りで、第１のＳＳＰＣ４６、タイバス３３、第３のＳＳＰＣ６２、第４のＤＣ電力配電バス５２、第４のＳＳＰＣ６４、第３のＤＣ電力配電バス５０、および第５のＳＳＰＣ６６を介して、第２のＤＣ電力配電バス３６に供給することができる。

この意味で、システムコントローラ２４は、電力の配電を切り替えるように電力配電システム２２を制御することができる。たとえば、システムコントローラ２４は、少なくとも１つのＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６、ＩＣＣ３８、４０、５４、５６、または発電機４２、４４、５８、６０において、障害が発生したかどうかを、コントローラ２４と障害を示すことが可能な上記の構成要素との間の双方向通信によって、決定することができる。障害のこの決定は、除去可能な障害と電気的接続の短絡などの永続的な障害とをさらに区別することができる。障害が発生したと決定された場合には、システムコントローラ２４は、特定の障害が発生した構成要素または接続を定義することができる。

障害が発生しているとシステムコントローラ２４が決定した後に、障害が発生した構成要素または接続を電力配電システム２２から選択的に分離または隔離することができ、可能であれば、障害が発生した構成要素以外の別の電気的接続を通して電力分配経路を再経路指定または再結合することができる。

たとえば、電気的障害が発生した場合には、システムコントローラ２４は、第１のＳＳＰＣ４６、第２のＳＳＰＣ４８、第５のＳＳＰＣ６６、第１のＩＣＣ３８、または第２のＩＣＣ４０のうちの１つもしくは複数から、障害インジケータを介して障害状態の警告を受けることができる。それからシステムコントローラ２４は、障害インジケータを用いて、故障が発生しているかどうか、および必要に応じて、どこで障害が発生しているかを決定または確認することができる。たとえば、システムコントローラ２４は、受け取った障害インジケータに基づいて、障害が第２のＳＳＰＣ４８で発生していることを決定または規定することができる。

コントローラ２４は、受け取った障害インジケータに基づいて、その障害が永続的な障害であるか、除去可能な障害であるかをさらに決定することができる。受け取った障害インジケータが第２のＳＳＰＣ４８の永続的な障害を示す場合には、システムコントローラ２４は、第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６から第２のＳＳＰＣ４８を分離し、バス３４、３６間の代わりの電力配電経路を提供するために、第１、第３、第４、および第５のＳＳＰＣ４６、６２、６４、６６を結合するように、ＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６を選択的に制御することができる。この例では、電力配電システム２２は、電気的負荷２０が可能性のある電力遮断を検出するのにかかる時間より短い時間で、第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６を選択的に分離（第２のＳＳＰＣ４８を介して）し、再結合（ＳＳＰＣ４６、６２、６４、６６を介して）することができ、これにより、電気的負荷２０が電力遮断リセットモードに入ることを防止することができる。別の電気的経路を介して、第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６を一括して分離し再結合するのにかかる時間の１つの非限定的な例は、５０ミリ秒未満であり得る。

電力配電システム２２の代わりの動作では、システムコントローラ２４が受け取った障害インジケータが、たとえば、第２のＳＳＰＣ４８の除去可能な障害を示す場合には、システムコントローラ２４は、第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６を分離するように第２のＳＳＰＣ４８を選択的に制御し、それからバス３４、３６を再結合するように第２のＳＳＰＣ４８を選択的に制御することができ、そうして分離および再結合が障害表示をリセットまたは除去する。再び、第２のＳＳＰＣ４８を介して第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６の分離および再結合は、電気的負荷２０が可能性のある電力遮断を検出するのにかかる時間より短い時間で起こるので、電気的負荷２０が電力遮断リセットモードに入ることを防止することができると想定される。第１および第２のＤＣ電力配電バス３４、３６を一括して分離し再結合するのにかかる時間の１つの非限定的な例は、５０ミリ秒未満であり得る。

さらに、電力配電システム２２の動作中には、非エンジン電源２６、３０は、タイバス３３ならびに第１のＳＳＰＣ４６および／または第３のＳＳＰＣ６２を介して、１つまたは複数のＤＣ電力配電バス３４、３６、５０、５２に主要なまたは補助的な電力を提供することができる。たとえば、システムコントローラ２４は、高い電力要件の過渡的瞬間に電力配電システム２２に補助電力を供給するために、ＡＰＵ２６をタイバス３３と電気的に結合させるようにＡＰＣ２８を制御することができる。別の例では、システムコントローラ２４は、ＥＰＣ３２を制御して外部接地電源３０をタイバス３３に電気的に結合し、始動電力をタイバス３３に、結果的にスタータ／発電機に供給して、左または右エンジンシステム１２、１４のための始動機能を提供することができる。

この意味で、システムコントローラ２４は、障害が発生した場合に、非エンジン電源２６、３０に結合された電力配電システム２２を制御することをさらに可能にすることができる。上の例と同様に、第１または第４のＤＣ電力配電バス３４、５２のいずれかが障害により機能しない場合には、システムコントローラ２４は、非エンジン電源２６、３０が残りの障害のないバスに電力を供給することを依然として可能にしながら、障害が発生したバス３４、５２を電力配電システム２２から分離するために、対応する第１および第２のＳＳＰＣ４６、４８、または第３および第４のＳＳＰＣ６２、６４を制御することによって、バス３４、５２を電力配電システム２２から制御可能に分離することができる。同様に、非エンジン電源２６、３０が電力を供給しつつ、第３のＤＣ電力配電バス５０が永続的または除去可能な障害を生成する例では、システムコントローラ２４は、第４および第５のＳＳＰＣ６４、６６を制御することによりバス５０を隔離して、電力配電システム２２からバス３３を分離することができる。

また上述した方法と同様に、電力配電システム２２は、障害によりタイバス３３またはシステム２２からＤＣ電力配電バスを分離すべきかどうかを決定し、それからこの決定に基づいて、電気的負荷２０が可能性のある電力遮断を検出するのにかかる時間より短い時間で、タイバス３３またはシステム２２から障害のあるＤＣ電力配電バスを選択的に分離するようにＳＳＰＣ４６、４８、６２、６４、６６を制御し、これにより、電気的負荷２０が電力遮断リセットモードに入ることを防止することができると想定される。また上述した方法と同様に、電力配電システム２２が、ＤＣ電力配電バスの障害は除去され得ると決定した場合には、システムコントローラ２４は、障害のあるＤＣ電力配電バスをタイバス３３またはシステム２２に対して選択的に分離し再結合することができ、そのようにして電気的負荷２０が可能性のある電力遮断を検出するのにかかる時間より短い時間で電気的負荷２０の障害を除去し、これにより、電気的負荷２０が電力遮断リセットモードに入ることを防止することができる。

本明細書に開示される実施形態は、電力配電システムを提供する。上記の実施形態において実現することができる１つの利点は、上述した実施形態が、バス共有機器に配置された固体電力コントローラの低減された重量および体積要件により、従来型電力配電システムを上回る優れた重量およびサイズ上の利点を有するということである。上記の実施形態において実現することができる別の利点は、複数の選択可能な電力配電経路が、１つまたは複数の電気的障害に対して改善された耐性を有する強固な電力配電システムを提供し、部分的または全体的な航空機の電気的障害の可能性を低減させるということである。上記の実施形態のさらに別の利点は、固体ＦＥＴによるＤＣ電力配電バスを結合および分離する動作が、機械的構成要素が存在しないので高い信頼性を提供し、したがって、電力配電システムにおける機械的故障の可能性を低減させるということである。上記の実施形態のまたさらに別の利点は、実施形態が、電気的負荷が電力遮断リセットモードに入るのにかかる時間より短い時間で、障害の検出および代わりの経路設定もしくは前記障害の除去を提供する高速切り替えを有する電力配電システムを提供し、それが電気的障害にもかかわらず中断されない電気的負荷の動作を提供するということである。

航空機の構成要素を設計する際に、対処する重要な要素はサイズ、重量、および信頼性である。上記の電力配電システムは、システムが調整された電力配電を提供することができるので少ない個数の部品を有し、完全なシステムの信頼性を本質的により高くすることができる。これによって、より軽量で、より小型で、高性能で、かつ高信頼性のシステムが得られる。より少ない個数の部品および低減された保守は、より低い製造コストおよびより低い運転コストにつながる。低減された重量およびサイズは、飛行中の競争上の優位性に相関する。

すでに記載されていない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造を互いに組み合わせて用いることができる。１つの特徴を実施形態のすべてにおいて示しているわけではないということは、それができないと解釈されるものではなく、説明を簡潔にするためにそのようにしているのである。したがって、新規な実施形態が明白に記載されているか否かを問わず、新規な実施形態を形成するように、異なる実施形態の様々な特徴を要望通りに混合し適合させることができる。本明細書に記載されている特徴のすべての組み合わせまたは置換は、この開示によって包括される。

この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。

１０航空機
１２左エンジンシステム
１４右エンジンシステム
１８発電機
２０電気的負荷
２２電力配電システム
２３電気的接続
２４システムコントローラ
２６補助電力ユニット（ＡＰＵ）
２８補助電力接触器（ＡＰＣ）
３０外部接地電源、非エンジン電源
３２外部電力接触器（ＥＰＣ）
３３タイバス
３４第１のＤＣ電力配電バス
３６第２のＤＣ電力配電バス
３８第１の集積コンバータコントローラ（ＩＣＣ）
４０第２のＩＣＣ
４２第１の発電機
４４第２の発電機
４６第１の固体電力コントローラ（ＳＳＰＣ）
４８第２のＳＳＰＣ
５０第３のＤＣ電力配電バス
５２第４のＤＣ電力配電バス
５４第３のＩＣＣ
５６第４のＩＣＣ
５８第３の発電機
６０第４の発電機
６２第３のＳＳＰＣ
６４第４のＳＳＰＣ
６６第５のＳＳＰＣ
６８電力スイッチ
７０電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
７２ショットキーダイオード
７４リング型バス構成

Claims

航空機用電力配電システム（２２）であって、
少なくとも１つのＤＣ電源と、
第１のＤＣ電力配電バス（３４）および第２のＤＣ電力配電バス（３６）と、
前記少なくとも１つのＤＣ電源、前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）、および前記第２のＤＣ電力配電バス（３６）を結合するタイバス（３３）と、
前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）と前記少なくとも１つのＤＣ電源との間の前記タイバス（３３）にインラインに配置された第１の固体電力コントローラ（４６）と、
前記第２のＤＣ電力配電バス（３６）と前記少なくとも１つのＤＣ電源との間にインラインに配置された第２の固体電力コントローラ（４８）と、
を含み、
前記第１および第２の固体電力コントローラ（４８）の各々は、背中合わせの構成の２つの電力スイッチ（６８）を含み、各電力スイッチ（６８）は、ショットキーダイオード（７２）の両端に接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（７０）を含み、
前記第１または第２の固体電力コントローラ（４８）は、前記タイバス（３３）に対して前記それぞれの第１または第２のＤＣ電力配電バス（３４、３６）を選択的に結合および分離する、航空機用電力配電システム（２２）。
前記少なくとも１つのＤＣ電源は、補助電力ユニット（ＡＰＵ）（２６）、外部ＤＣ電源、またはバッテリのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記ＦＥＴ（７０）は、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を含む、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記ＭＯＳＦＥＴは、炭化ケイ素または窒化ガリウムの少なくとも一方を含む、請求項３に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記ＤＣ電源は、２８ＶＤＣまたは２７０ＶＤＣの少なくとも一方を提供する、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記第１および第２のＤＣ電力配電バス（３６）の各々に結合された少なくとも１つのＤＣ電気的負荷をさらに含む、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記固体電力コントローラ（４６、４８）の各々は、独立に動作可能である、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記ＦＥＴ（７０）および前記ショットキーダイオード（７２）は、並列に構成される、請求項１に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
前記背中合わせの構成は、前記ショットキーダイオード（７２）が前記対向する電力スイッチ（６８）から離れる方向に順方向バイアスされるように、前記２つの電力スイッチ（６８）の配置を含む、請求項８に記載の航空機用電力配電システム（２２）。
タイバス（３３）および固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を介して少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）に結合された少なくとも１つのＤＣ電源を含む航空機用電力配電システム（２２）を制御する方法であって、前記方法は、
前記少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）が、いつ前記タイバス（３３）から分離されるべきかを決定するステップと、
前記少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）が分離されるべきであるとの前記決定に基づいて、前記少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）と前記少なくとも１つのＤＣ電源との前記結合を選択的に分離し、かつ、前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）を前記少なくとも１つのＤＣ電源に選択的に再結合するために前記固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を制御するステップと、
を含み、
前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）を前記少なくとも１つのＤＣ電源と再結合するのにかかる時間は、前記少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）に結合された電気的負荷が電力遮断リセットモードに入るのにかかる時間よりも小さい、方法。
前記少なくとも１つのＤＣ電力配電バス（３４、３６、５０、５２）が分離されるべきかどうかを決定する前記ステップは、除去され得る障害が前記少なくとも１つのＤＣ電力バスで発生したかどうかを決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を制御する前記ステップは、前記障害を除去する、請求項１１に記載の方法。
前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）を前記第２のＤＣ電力配電バス（３６）に選択的に再結合するために前記固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を制御する前記ステップは、５０ミリ秒未満で生じる、請求項１０に記載の方法。
前記固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を制御する前記ステップは、背中合わせに構成された電力スイッチ（６８）を有する固体電力コントローラ（４６、４８、６２、６４、６６）を制御するステップをさらに含み、各電力スイッチ（６８）は、ショットキーダイオード（７２）の両端に接続された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（７０）を有し、前記各電力スイッチ（６８）を開位置にすることにより、前記第１のＤＣ電力配電バス（３４）を前記第２のＤＣ電力配電バス（３６）から分離する、請求項１０に記載の方法。