JP2020523972A - 航空機用電気エネルギー貯蔵システム - Google Patents

Abstract

本発明は、各バッテリーセルの複数のモジュール（１１）を含む少なくとも１つのバッテリーを備え、複数のモジュールが、モジュールの各々に固有の２次ブレーカーエレメント（１３）を用いて相互接続されて少なくとも１つのバッテリーを形成する、航空機用電気エネルギー貯蔵システム（３）に関する。本発明はまた、特に、本発明による少なくとも１つの貯蔵システム（３）を含む、電気エネルギー供給組立体（１）に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機用電気エネルギー貯蔵システム並びにこのようなシステムを備えた電気エネルギー供給組立体に関する。

航空機は、一般に１次電気エネルギー供給回路及び２次電気エネルギー供給回路を備えた電気システムを有する。「１次又は２次配電ボックス」とも呼ばれる上記１次電気エネルギー供給回路及び２次電気エネルギー供給回路は、発電機又はバッテリーなどの内部供給源から又は電源装置などの外部供給源からの電力を保護し有効な負荷又は航空機の他の配電ボックスに供給する。

電子基板、コンタクタなどのブレーカーエレメント、及びヒューズを含むリチウムイオン電池を備えた内部電源が知られている。

コンタクタなど、バッテリーに接続されたブレーカーエレメントは、バッテリーを電気的に絶縁することによって上記バッテリーを保護する。

しかしながら、このようなアーキテクチャは、バッテリー並びに一般的には電気エネルギー貯蔵システムの管理の最適化を提供するものではない。

従って、効果的で且つ上述の欠点のない航空機用電気エネルギー貯蔵システムを提供する必要性がある。

第１の態様によれば、本発明の主題は、バッテリーセルを有する複数のモジュールを含む少なくとも１つのバッテリーを備え、複数のモジュールが、モジュールの各々に固有の２次ブレーカーエレメントを用いて相互接続されて少なくとも１つのバッテリーを形成する航空機用電気エネルギー貯蔵システムである。

本発明により、少なくとも１つのバッテリーの管理が最適化される。

具体的には、バッテリーの管理は、バッテリーを形成するモジュール全てを管理することにより実施される。従って、メンテナンス及び補修ステップは、本発明のモジュール型の態様により簡素化され、コストの節減をもたらす。バッテリーは、障害を示すモジュールを隔離することにより継続して動作することができるので、安全性が強化される。各モジュールの充電及び事前充電もまた最適化される。モジュールを事前充電するステップを排除することも可能である。

本発明の特定の態様によれば、本発明のシステムは、独立して行われるか全て実施可能な組み合わせで行われる、以下の特徴の１又は２以上を含むことができる。
・ブレーカーエレメントの少なくとも１つは、ＳＳＰＣコンタクタである。
・ブレーカーエレメントの少なくとも１つは、上記ブレーカーエレメントに固有のバッテリーモジュールに配列される。
・少なくとも１つのモジュールは、ヒューズエレメントによって保護される。
・本発明のシステムは、少なくとも１つのモジュールが充電されたときに貯蔵システムの外部に解除指示を送信するよう構成された通信手段を備える。
・本発明のシステムは、モジュールの数の関数としての充電電流の比が最適化されるような断面を有する少なくとも１つの連結要素を備える。

本発明の別の主題は、本発明による少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵システムと、電気エネルギー貯蔵システムを電気的に絶縁するのに適した少なくとも１つのメインブレーカーエレメントと、を備える電気エネルギー供給組立体である。

有利には、貯蔵システムは、充電器に接続される。

有利には、充電器は、メインブレーカーエレメントと並列に接続される。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら、純粋に非限定的な例として与えられる以下の説明を読むと明らかになるであろう。

本発明による供給組立体の１つの実施形態の概略図である。 本発明による組立体の別の実施形態の概略図である。

図面にて例示されるように、本発明の電気エネルギー供給組立体１は、少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵システム３と、該電気エネルギー貯蔵システム３を電気的に絶縁するのに適した少なくとも１つのメインブレーカーエレメント５とを備える。

１又は複数のメインブレーカーエレメント５は、電気エネルギー貯蔵システム３の保護及び電気的絶縁を管理する。詳細には、１又は複数のメインブレーカーエレメントは、本発明の組立体の要素を相互に接続するケーブルなどの連結要素を短絡から保護する。

１又は複数のメインブレーカーエレメント５は、電気エネルギー貯蔵システム３を流れる公称電流に合せて必要とされる寸法にすることができる

有利には、１又は複数のブレーカーエレメントは、Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ即ち「ＳＳＰＣ」タイプの１又は２以上のコンタクタとすることができる。上記１又は２以上のＳＳＰＣコンタクタは、本発明の組立体１の他の機能を管理することができる「マスター」と呼ばれる電子基板と統合され、該電子基板により管理することができる。

ブレーカーエレメント５のうちの１つは、ヒューズエレメント９と関連付けることができる。上記ヒューズエレメント９は、本発明の貯蔵システム３を短絡から保護するような定格にすることができる。

本発明の貯蔵システム３は、該貯蔵システム３を充電することを目的とする充電器７又は複数の充電器に接続することができる。

充電器７は、有利には、メインブレーカーエレメント５と並列に接続することができる。

本発明の貯蔵システム３は、システムの組立体を介して航空機（図示せず）における負荷（図示せず）に供給する電気エネルギーを貯蔵する。

従って、本発明の貯蔵システム３は、複数のモジュール１１を含む少なくとも１つのバッテリーを備え、該モジュール１１は、複数のバッテリーセルを備え、少なくとも１つのバッテリーを形成するように、各モジュール１１に固有の又は適した２次ブレーカーエレメント１３を用いて相互接続されている。

モジュール１１は、直列及び／又は並列に相互接続することができる。選択されたアーキテクチャによれば、有利には、飛行に必要とされるエネルギーが、本発明のシステム３の最大容量未満である場合に、異なる数のモジュール１１を示す本発明の供給組立体１で飛行を実行することが可能である。従って、より良好な性能を提供するために、航空機の質量を低減することができる。従って、本発明は、簡単且つ効果的に達成できるモジュール性の利点を示す。

有利には、本発明のシステム３は、１又は２以上のモジュール１１を接続解除することによって流れる電流を制限することができる。

これを達成するために、本発明のシステム３は、モジュール毎に接続を解除するためのスイッチを備え、又は全てのモジュールを接続解除するためのメインブレーカーエレメント５を用いることができる。

有利には、ブレーカーエレメント１３のうちの少なくとも１つは、Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ即ち「ＳＳＰＣ」コンタクタである。上記ＳＳＰＣコンタクタは、モジュールに流入する電流の遮断を行わない。上記ＳＳＰＣコンタクタは、本発明のシステム３が１又は複数のメインブレーカーエレメント５によって切り換えられる前に、非充電モジュール１１の接続を行わない。従って、有利には、２次ブレーカーエレメント１３は、上記モジュール１１を流れる公称電流に合せて必要とされる寸法にされる。

更に、充電動作中、内部抵抗を介したＳＳＰＣコンタクタは、モジュールを流れる電流を管理する。これにより、本発明のシステムの充電時間の増加、モジュールの経年劣化の減速、及びセルの劣化の軽減が可能となる。これにより、本発明のシステムの性能、コスト及び安全性が改善される。

好ましくは、ブレーカーエレメント１３のうちの少なくとも１つは、該ブレーカーエレメント１３に固有の又は適したモジュール１１に配列される。このような構成を用いると、メンテナンスステップが、オペレータによって更に安全に実施される。従って、安全性が改善される。

好ましくは、本発明のシステム３は、少なくとも１つのモジュール１１が充電又は過充電されたときに、本発明のシステム３の外部に解除指示を送信するよう構成された情報通信又は送信手段（図示せず）を備える。これは、本発明の上記システム３の消費量の低減を可能にする。

図２に示されるように、少なくとも１つのモジュール１１は、ヒューズエレメント１９によって保護される。

ヒューズエレメント１９は、貯蔵システム３全体を保護するよう並列に配列されたモジュール１１全てに対して直列に配列することができる。

上記ヒューズエレメント１９は、通常、本発明の上記システム３を本発明の組立体１の他の要素に接続するケーブルとすることができる。

上記ヒューズエレメント１９は、モジュール１１，及び，本発明の上記システム３を本発明の組立体１の他の要素に接続するための選択された連結要素２１（通常はケーブル）の電力のレベルにて、較正又は定格化することができる。従って、上記ヒューズエレメント１９は、各モジュール１１を保護する。直列に配列されたブレーカーエレメント１９、モジュール１１及びブレーカーエレメント１３によって形成される組立体は、貯蔵システム３を保護するために並列に装着される。並列接続の数は、期待される出力に依存することができる。

好ましくは、本発明のシステム３は、モジュールの数の関数として充電電流の比が最適化されるような断面を有する少なくとも１つの連結要素２１を備える。換言すると、各モジュールの連結要素１９は、負荷の電流プロファイルの最大値及びモジュールの数の最大値に較正することができる。

従って、有利には、各モジュールの連結要素の断面が低減される。これは、連結要素の断面及びヒューズ定格を低減することによりコストが低減され、連結要素及びひいては航空機の統合を促進し、質量を制限することを意味する。更に、放電時には、電力停止が回避される。

作動時には、事前充電の間、本発明のシステム３は、１つのモジュール１１のみを接続することができる。他のモジュールの容量は、上記モジュールのみを介して制限された電流で充電される。

他の充電されたモジュールは、実質的にゼロ電流で切り換えられる。そのため、全てのモジュールの事前充電を有利に排除して、コスト及び質量のゲインを提供することができる。

同様に充電動作では、本発明のシステムは、モジュール毎に充電することで、モジュールの充電を最適化することができる。従って、本発明のシステムは、最も放電されたモジュール又は最少放電モジュールで、又は並列モジュールで充電を開始するよう選択することができる。

モジュールのメンテナンスの際には、本発明のシステムは、充電された１又は複数のモジュールに対して簡単に充電を実行することができる。

更に、本発明の上記システムは、ユニットによる試験及び障害のあるモジュールの隔離を可能にする。

このため、動作中に障害が検出された場合、上記の障害のあるモジュールを接続解除するために、メインブレーカーエレメントによる中断が必要となる。本発明のシステムは、モジュールが切断されていても動作を継続できるため、このような迅速な切り換えにより、航空機の動作に影響を与えることなくこの処理を実行することができる。

１ 電気エネルギー供給組立体
３ 航空機用電気エネルギー貯蔵システム
５ メインブレーカーエレメント
７ 充電器
１１ モジュール
１３ ブレーカーエレメント
１９ ヒューズエレメント
２１ 連結要素

Claims (9)

1. 航空機用電気エネルギー貯蔵システム（３）であって、該システムが、バッテリーセルを有する複数のモジュール（１１）を含む少なくとも１つのバッテリーを備え、前記複数のモジュールが、前記モジュールの各々に固有の２次ブレーカーエレメント（１３）を用いて相互接続されて前記少なくとも１つのバッテリーを形成する、航空機用電気エネルギー貯蔵システム（３）。
2. 前記ブレーカーエレメント（１３）の少なくとも１つが、ＳＳＰＣコンタクタである、請求項１に記載のシステム（３）。
3. 前記ブレーカーエレメント（１３）の少なくとも１つが、前記ブレーカーエレメント（１３）に固有の前記バッテリーのモジュール（１１）に配列されている、請求項１又は２に記載のシステム（３）。
4. 前記モジュール（１１）の少なくとも１つが、ヒューズエレメント（１９）によって保護されている、請求項１〜３の何れか１項に記載のシステム（３）。
5. 前記モジュール（１１）の少なくとも１つが充電されたときに、前記貯蔵システム（３）の外部に解除指示を送信するよう構成された通信手段を更に備える、請求項１〜４の何れか１項に記載のシステム（３）。
6. 前記モジュールの数の関数として充電電流の比が最適化されるような断面を有する少なくとも１つの連結要素（２１）を更に備える、請求項１〜５の何れか１項に記載のシステム（３）。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の少なくとも１つの電気エネルギー貯蔵システム（３）と、前記電気エネルギー貯蔵システム（３）を電気的に絶縁するのに適した少なくとも１つのメインブレーカーエレメント（５）と、を備える、電気エネルギー供給組立体（１）。
8. 前記電気エネルギー貯蔵システム（３）が充電器（７）に接続されている、請求項７に記載の組立体（１）。
9. 前記充電器（７）が、前記メインブレーカーエレメント（５）と並列接続されている、請求項８に記載の組立体（１）。

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