JP2022053627A - 推進システム - Google Patents

推進システム Download PDF

Info

Publication number
JP2022053627A
JP2022053627A JP2020160355A JP2020160355A JP2022053627A JP 2022053627 A JP2022053627 A JP 2022053627A JP 2020160355 A JP2020160355 A JP 2020160355A JP 2020160355 A JP2020160355 A JP 2020160355A JP 2022053627 A JP2022053627 A JP 2022053627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
flow path
battery
control device
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2020160355A
Other languages
English (en)
Inventor
幸伸 杉谷
Yukinobu Sugitani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2020160355A priority Critical patent/JP2022053627A/ja
Priority to CN202111029239.8A priority patent/CN114248929A/zh
Priority to US17/477,576 priority patent/US20220097862A1/en
Publication of JP2022053627A publication Critical patent/JP2022053627A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/10—Aircraft characterised by the type or position of power plants of gas-turbine type 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/08—Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of power plant cooling systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/026—Aircraft characterised by the type or position of power plants comprising different types of power plants, e.g. combination of a piston engine and a gas-turbine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24—Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/615—Heating or keeping warm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/62—Heating or cooling; Temperature control specially adapted for specific applications
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/63—Control systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】バッテリの温度を充電に好適な温度に制御すること。【解決手段】推進システムは、航空機に取付けられるガスタービンと、ガスタービンに接続された発電機と、発電機が発電した電力を蓄えるバッテリと、発電機からの電力および／又はバッテリからの電力により駆動されるモータと、モータによって駆動されるロータと、ガスタービンから排出される第１流体を流通させる第１流路と、バッテリの付近を流通する第２流体を循環させる第２流路と、第１流路を流通する第１流体と第２流路を流通する第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器と、第１流路内に設けられた流路開閉弁の開閉を制御する制御装置と、バッテリの温度を検出する温度検出手段と、を備え、制御装置は、温度検出手段が検出した温度が第１温度以下である場合、流路開閉弁を開弁させることにより、第１流体を熱交換器に流通させてバッテリを加温する。【選択図】図１

Description

本発明は、航空機用の推進システムに関する。
従来から、所謂、航空機用ハイブリッド推進システムが知られている。特許文献１に開示されたハイブリッド推進システムでは、航空機機体に取付けられたガスタービンに発電機が接続され、発電機からの電力および／又はバッテリからの電力を使い、モータを介して複数のロータ（プロペラやファン）を駆動させている。通常、バッテリにおいては、充放電時に生ずる発熱がバッテリの上限温度を超えると充電効率の低下を招くため、このシステムでは冷却循環回路等を用いて、適宜、バッテリを冷却している。
特開２０２０－６９９７５号公報
一方、バッテリは低温過ぎても充電効率は低下するが、特許文献１に記載のシステムでは、バッテリを加温することについて考慮されていない。その結果、低温時には充電効率の低い状態で充電せざるを得ず、充電時間が長くかかるという問題があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、バッテリの温度を充電に好適な温度に制御して充電効率を高めることができる推進システムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る推進システムは、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る推進システムは、航空機に取付けられるガスタービンと、前記ガスタービンに接続された発電機と、前記発電機が発電した電力を蓄えるバッテリと、前記発電機からの電力および／又は前記バッテリからの電力により駆動されるモータと、前記モータによって駆動されるロータと、前記ガスタービンから排出される第１流体を流通させる第１流路と、前記バッテリの付近を流通する第２流体を循環させる第２流路と、前記第１流路を流通する第１流体と前記第２流路を流通する第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器と、前記第１流路内に設けられた流路開閉弁の開閉を制御する制御装置と、前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した温度が第１温度以下である場合、前記流路開閉弁を開弁させることにより、前記第１流体を前記熱交換器に流通させて前記バッテリを加温するものである。
（２）：上記（１）の態様において、前記制御装置は、前記検出温度が前記第１温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させるものである。
（３）：上記（２）の態様において、前記第２流路を流れる前記第２流体を冷却する冷却装置を更に備え、前記制御装置は、前記検出温度が前記第１温度よりも高い第２温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させ、前記冷却装置を作動させるものである。
（４）：上記（１）の態様において、前記制御装置は、前記流路開閉弁が開弁した状態で、前記検出温度が前記第１温度よりも高い第３温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させるものである。
（５）：上記（４）の態様において、前記第２流路を流れる前記第２流体を冷却する冷却装置を更に備え、前記制御装置は、前記検出温度が前記第３温度よりも高い第２温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させ、前記冷却装置を作動させるものである。
（６）：上記（１）から（５）のうちいずれかの態様において、前記制御装置は、前記航空機の高度を示す情報を取得し、前記高度が高いほど前記第１温度を大きくする傾向で前記第１温度を変更するものである。
（７）：上記（１）から（６）のうちいずれかの態様において、前記第１流体は、前記ガスタービン内のエンジン潤滑油、または前記ガスタービンの圧縮機で圧縮された圧縮高温空気、または前記ガスタービンから排出された燃焼ガスであるものである。
（１）～（７）の態様によれば、温度検出手段が検出した温度が第１温度以下である場合、第１流体を熱交換器に流通させてバッテリを加温することにより、バッテリの温度を充電に好適な温度に制御することができる。
（２）の態様によれば、検出温度が前記第１温度を超える場合、流路開閉弁を閉弁させることで、バッテリの温度を充電に好適な温度を超えて過剰に高めることを防ぐことができる。
（３）および（５）の態様によれば、検出温度が第１温度よりも高い第２温度を超える場合、冷却装置を作動させることで、バッテリの温度を充電に好適な温度まで低めることができる。
（４）の態様によれば、検出温度が第１温度よりも高い第３温度を超える場合、流路開閉弁を閉弁させることで、流路開閉弁が頻繁に切り替わるハンチングを防ぐことができる。
（６）の態様によれば、高度に応じて第１温度を変更することで、バッテリの温度が通常よりも低下しやすい環境においても、より確実にバッテリの温度を充電に好適な温度に制御することができる。
航空機用の推進システム１の構成の例を示すブロック図である。 ガスタービン１０と高温流路３０の部分的な構造を示す図である。 第１の制御例における制御装置１４０の動作を説明するための図である。 第１の制御例で制御を行う制御装置１４０の動作の時間的変化の一例を示す図である。 第２の制御例における制御装置１４０の動作の一例を示すフローチャートである。 航空機の飛行高度に応じた第１温度Ｔ１の変更について説明するための図である。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１は、航空機用の推進システム１の構成の例を示すブロック図である。推進システム１は、例えば、ガスタービン１０と、発電機２０と、高温流路３０と、流路開閉弁４０と、熱交換器５０と、低温流路６０と、ポンプ７０と、冷却装置８０と、バッテリ９０と、電力分配装置１１０と、一以上の（図では複数の）モータ１２０およびロータ（羽根）１３０と、制御装置１４０と、を備える。
ガスタービン１０は、導入された空気を圧縮して燃焼させ、燃焼によって得られたエネルギーを用いてタービンを回転させる機構である。ガスタービン１０は、公知のガスタービンであってよく、例えば、ターボシャフトエンジン、ターボジェットエンジン、又はターボファンエンジン等である。ガスタービン１０の具体的構成については後述する。
ガスタービン１０の出力軸には、発電機２０が接続されている。発電機２０は、同期発電電動機などの発電機である。発電機２０は、ガスタービン１０の出力軸の回転エネルギーを用いて発電する。生成された電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１００を通じて直流電力に変換された後、バッテリ９０又は電力分配装置１１０に送られる。
高温流路３０（第１流路）は、ガスタービン１０の排出する燃焼ガス等の高温流体（第１流体）の一部を取得して熱交換器５０に導入する風導管である。本実施形態において、高温流体は燃焼ガスであるが、ガスタービン１０内のエンジン潤滑油、またはガスタービン１０の圧縮機で圧縮された圧縮高温空気、またはガスタービン１０から排出された燃焼ガスなどを高温流体として用いてもよい。高温流路３０とガスタービン１０との接続関係については、図２を参照して後述する。
流路開閉弁４０は、高温流路３０の途中または入口付近に設けられ、制御装置１４０によって開閉制御される。流路開閉弁４０が開いているときには、高温流体は熱交換器５０に導入される一方、流路開閉弁４０が閉じているときには、高温流体は熱交換器５０に導入されない。
熱交換器５０には、高温流路３０を通る高温流体と、低温流路６０を通る低温流体（第２流体）とが導入され、高温流体と低温流体との間で熱交換を行わせる。熱交換によって温められた低温流体は、低温流路６０を流れてバッテリ９０の付近を通り、バッテリ９０との熱交換によってバッテリ９０を加温する。熱交換器５０は、例えば、フィンチューブタイプ等の任意の熱交換器である。
低温流体は、例えば水であり、その場合、低温流路６０（第２流路）は管水路である。低温流路６０は、熱交換器５０および冷却装置８０の内部を通り、バッテリ９０の付近に配置され、バッテリ９０の加温または冷却を可能にする。
ポンプ７０は、低温流体に圧力を加え、低温流体を低温流路６０の中で所望の方向に循環させる。
冷却装置８０は、低温流体を冷却するための装置である。冷却装置８０によって冷却された低温流体は、バッテリ９０に流れ、バッテリ９０との熱交換によってバッテリ９０を冷却する。
バッテリ９０は、充放電可能な二次電池である。バッテリ９０は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などであり。ＡＣ／ＤＣコンバータ１００の直流側端子、および電力分配装置１１０の入力端子と接続される。バッテリ９０は発電機２０によって発生させられた電力を蓄える。
バッテリ９０には、温度センサなどの温度検出手段９２が取り付けられている。温度検出手段９２は公知の温度センサであり、検出したバッテリ９０の温度を示す情報を、制御装置１４０に送信する。
ＡＣ／ＤＣコンバータ１００は、発電機２０によって発生させられた交流電力を直流電力に変換する。変換された直流電力は、電力分配装置１１０を通じてモータ１２０によって使用されるか、またはバッテリ９０によって蓄えられる。
電力分配装置１１０は、入力端子に供給された電力を、複数のモータ１２０に分配する。
モータ１２０は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。モータ１２０には、例えば、図示しないインバータなどの駆動回路が取り付けられ、駆動回路は、電力分配装置１１０から供給された電力を用いてモータ１２０を駆動する。
モータ１２０の出力軸は、ロータ１３０に接続されており、モータ１２０は、電力分配装置１１０から供給された電力に応じて、ロータ１３０を回転させる。
制御装置１４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。制御装置１４０は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭなどの着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。
制御装置１４０は、バッテリ９０の温度を示す情報を温度検出手段９２から受信し、その情報に応じて流路開閉弁４０の開閉および冷却装置８０の動作を制御する。具体的には、制御装置１４０は、温度検出手段９２が検出した温度が所定の第１温度Ｔ１以下である場合、流路開閉弁４０を開弁させることにより、高温流体を熱交換器５０に流通させてバッテリ９０を加温する。このとき、制御装置１４０は、冷却装置８０の動作を停止させる。一方、検出温度が第１温度Ｔ１よりも高い所定の第２温度Ｔ２を超える場合、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉弁させ、冷却装置を作動させることにより、バッテリ９０を冷却する。検出温度が第１温度Ｔ１と第２温度Ｔ２の間である場合、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉弁させ、冷却装置を作動させない。これにより、制御装置１４０は、バッテリ９０の温度を充電に好適な温度に制御して充電効率を高めることができる。
次に、ガスタービン１０から高温流路３０に高温流体が導入される具体的な構造について説明する。図２は、ガスタービン１０と高温流路３０の部分的な構造を示す図である。
ガスタービン１０は、吸気口１２から吸入した空気を圧縮機で圧縮し、圧縮した空気に燃焼室で燃料を噴射して燃焼させ、燃焼によって得られたエネルギーを用いてタービンを回転させる。前述の通り、ガスタービン１０の出力軸には、発電機２０が接続されており、出力軸が回転することで、発電機２０は電力を発生させる。空気は、発電機２０を避けてガスタービン１０の内部に導入される。燃焼によって発生した燃焼ガスなどの高温流体は、排気流路１４を通じて外部（外気）に排出される。
本実施形態では、排気流路１４の側面にサブ流路１４ａが設けられている。流路開閉弁４０が閉じている場合には、ガスタービン１０から排出された燃焼ガスは、全て外部に排出される。一方、流路開閉弁４０が開いている場合には、ガスタービン１０から排出される燃焼ガスの一部がサブ流路１４ａに誘導される。サブ流路１４ａに誘導された燃焼ガスは、高温流路３０に導入される。
＜第１の制御例＞
次に、図３を参照して、制御装置１４０による第１の制御例について説明する。図３は、第１の制御例における制御装置１４０の動作を説明するための図である。制御装置１４０は、バッテリ９０の温度を示す情報を温度検出手段９２から受信し、当該温度を事前に設定された第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２と比較する。バッテリ９０は、例えば２０度から５０度程度の範囲で効率的に動作するため、第１温度Ｔ１は例えば２０度程度に設定され、第２温度Ｔ２は例えば５０度程度に設定されるが、第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２はバッテリ９０の特性に合わせて設定された任意の温度であってよい。
検出温度が第１温度Ｔ１以下である場合、制御装置１４０は流路開閉弁４０を開弁し、冷却装置８０を停止させる。これにより、ガスタービン１０から排出される燃焼ガスの一部が高温流路３０を流れ、熱交換器５０に到達する。熱交換器５０では、高温流路３０を流れる燃焼ガスと、低温流路６０を流れる水とが熱交換を行い、水が加温される。加温された水は、ポンプ７０、停止された冷却装置８０を経由して、バッテリ９０に到達し、バッテリ９０を加温する。その結果、バッテリ９０の温度は上昇する。
バッテリ９０の温度が上昇した結果、検出温度が第１温度Ｔ１よりも高い第３温度Ｔ３を超える場合、制御装置１４０は流路開閉弁４０を閉弁させる。この際、制御装置１４０は、冷却装置８０を停止させたままにしておく。これにより、燃焼ガスを用いた水の加温は終了し、その結果として、バッテリ９０の加温も終了する。なお、第３温度Ｔ３は第１温度Ｔ１に対してハンチングを防止できる程度に高い温度である。
検出温度が第２温度Ｔ２を超える場合、制御装置１４０は流路開閉弁４０を閉弁させたまま、冷却装置８０を作動させる。これにより、低温流路６０を流れる水は冷却装置８０によって冷却され、バッテリ９０に流れた冷却水はバッテリ９０を冷却する。その結果、バッテリ９０の温度は低下する。
バッテリ９０の温度が低下した結果、検出温度が第２温度Ｔ２よりも低い第４温度Ｔ４以下となった場合、制御装置１４０は冷却装置８０を停止させる。この際、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉弁させたままにしておく。これにより、冷却装置８０を用いた水の冷却は終了し、その結果として、バッテリ９０の冷却も終了する。なお、第４温度Ｔ４は第２温度Ｔ２に対してハンチングを防止できる程度に低い温度である。
以上の通り、第１の制御例によれば、バッテリ９０の温度が第１温度Ｔ１以下である場合には、流路開閉弁４０を開弁することでバッテリ９０を加温する。これによって、バッテリ９０の温度を充電に好適な温度に制御して充電効率を高めることができる。また、第１の制御例によれば、バッテリ９０の温度が第２温度Ｔ２を超える場合には、冷却装置８０を作動することでバッテリ９０を冷却する。これにより、バッテリ９０の温度を更に充電に好適な温度に制御して充電効率を高めることができる。
さらに、第１の制御例によれば、第１温度Ｔ１よりも高い第３温度Ｔ３を用いて流路開閉弁４０の閉弁を判定し、かつ第２温度Ｔ２よりも低い第４温度Ｔ４を用いて冷却装置８０の停止を判定する。これらの判定に第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２のみを用いた場合、検出温度が第１温度Ｔ１または第２温度Ｔ２に近いときに、検出温度が当該温度を頻繁に横切り、流路開閉弁４０または冷却装置８０の動作が頻繁に切り替わること（ハンチング）があり得る。第１の制御例によれば、第１温度Ｔ１および第２温度Ｔ２に加えて、第３温度Ｔ３および第４温度Ｔ４を用いることで、ハンチングを防ぐことができる。
図４は、第１の制御例で制御を行う制御装置１４０の動作の時間的変化の一例を示す図である。まず、初期状態において、流路開閉弁４０は閉弁しており、冷却装置８０は停止している。時刻ｔ１において、バッテリ９０の温度検出手段９２によって検出されたバッテリ９０の温度が第１温度Ｔ１以下となった。これに応じて、制御装置１４０は流路開閉弁４０を開弁する。これにより、ガスタービン１０から排出される燃焼ガスの一部が高温流路３０を流れ、熱交換器５０に到達する。熱交換器５０では、高温流路３０を流れる燃焼ガスと、低温流路６０を流れる水とが熱交換を行い、水が加温される。加温された水は、ポンプ７０、停止された冷却装置８０を経由して、バッテリ９０に到達し、バッテリ９０を加温する。その結果、バッテリ９０の温度は上昇する。
バッテリ９０の温度が上昇した結果、時刻ｔ２において、流路開閉弁４０が開弁した状態で、検出温度が第３温度Ｔ３を超えた。これに応じて、制御装置１４０は流路開閉弁４０を閉弁させる。この際、制御装置１４０は、冷却装置８０を停止させたままにしておく。これにより、燃焼ガスを用いた水の加温は終了し、その結果として、バッテリ９０の加温も終了する。
その後、時刻ｔ３において、検出温度が第２温度Ｔ２を超えた。これに応じて、制御装置１４０は流路開閉弁４０を閉弁させたまま、冷却装置８０を作動させる。これにより、低温流路６０を流れる水は冷却装置８０によって冷却され、バッテリ９０に流れた冷却水はバッテリ９０を冷却する。その結果、バッテリ９０の温度は低下する。
バッテリ９０の温度が低下した結果、時刻ｔ４において、検出温度は第４温度Ｔ４以下となった。これに応じて、制御装置１４０は冷却装置８０を停止させる。この際、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉弁させたままにしておく。これにより、冷却装置８０を用いた水の冷却は終了し、その結果として、バッテリ９０の冷却も終了する。
＜第２の制御例＞
次に、図５を参照して、制御装置１４０による第２の制御例について説明する。第２の制御例では、流路開閉弁４０の開閉及び冷却装置８０の作動を判定するに当たって、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２のみを使用し、第１の制御例をより簡略化するものである。図５は、第２の制御例における制御装置１４０の動作の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば所定周期で繰り返し実行される。
まず、制御装置１４０は、バッテリ９０の温度を示す情報を温度検出手段９２から受信し、当該温度が第１温度Ｔ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置１４０は、バッテリ９０の温度が第１温度Ｔ１以下であると判定した場合、流路開閉弁４０を開くと同時に、冷却装置８０を停止させる（ステップＳ２）。これにより、バッテリ９０は加温される。
バッテリ９０の温度が第１温度Ｔ１を超えると判定した場合、制御装置１４０は、バッテリ９０の温度が第２温度Ｔ２を超えるか否かを判定する（ステップＳ３）。バッテリ９０の温度が第２温度Ｔ２を超えると判定した場合、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉じると同時に、冷却装置８０を作動させる（ステップＳ４）。これにより、バッテリ９０は冷却される。
バッテリ９０の温度が第１温度を超えかつ第２温度Ｔ２以下であると判定した場合、制御装置１４０は、流路開閉弁４０を閉じると同時に、冷却装置８０を停止させる（ステップＳ５）。これにより、バッテリ９０は加温も冷却もされない状態となる。
以上の通り、第２の制御例によれば、第１温度Ｔ１及び第２温度Ｔ２のみを使用して、流路開閉弁４０の開閉及び冷却装置８０の作動を判定する。これにより、制御装置１４０は、より簡便な処理でバッテリ９０の温度を充電に好適な温度に制御して充電効率を高めることができる。
上記説明した実施形態では、制御装置１４０が、バッテリ９０の温度と閾値とを比較し、流路開閉弁４０の開閉及び冷却装置８０の作動を判定していた。これに代えて、制御装置１４０は、閾値に基づいて、流路開閉弁４０の開閉のみを実行してもよく、冷却装置８０の作動は省略してもよい。この場合にも、バッテリ９０の温度が低下したとき、流路開閉弁４０を開くことでバッテリ９０を加温し、バッテリ９０の温度を充電に好適な温度にまで高めることができる。
また、上記説明した実施形態では、第１温度Ｔ１から第４温度Ｔ４までの閾値は事前に固定値として設定されているものとした。これに代えて、各種の閾値は、航空機の条件や気象状況に応じて柔軟に変更されてもよい。例えば、一般的に、航空機の飛行高度が高いほど、気温は下がることが知られている。航空機に搭載されたバッテリ９０は、気温が下がるほど温度が低下しやすくなることがあり得る。したがって、制御装置１４０は、航空機の高度を示す情報を高度計などから取得し、高度が高いほど第１温度Ｔ１を大きくする傾向で第１温度Ｔ１を変更してもよい。
図６は、航空機の飛行高度に応じた第１温度Ｔ１の変更について説明するための図である。図６に示す通り、航空機の飛行高度が高くなるほど、実線で示された気温は低くなる。したがって、航空機の飛行高度が高くなるほど、推移線（ａ）に示す通り、第１温度Ｔ１が線形に上昇するように設定されていてもよいし、推移線（ｂ）に示す通り、第１温度Ｔ１が階段状に上昇するように設定されてもいてよい。また、第１温度Ｔ１は、航空機の飛行高度が高くなるほど、曲線状に上昇するように設定されていてもよい。代替的には、航空機のパイロットが、航路に応じて、自身の判断で第１温度Ｔ１を変更してもよい。これにより、パイロットが、飛行高度が高い航路を飛行する場合は第１温度を高くするように設定するといった操作が可能となる。この場合、制御装置１４０は、パイロットなどの利用者による第１温度Ｔ１の設定を受け付ける。
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形および置換を加えることができる。
１ 推進システム
１０ ガスタービン
１２ 吸気口
１４ 排気流路
１４ａ サブ流路
２０ 発電機
３０ 高温流路
４０ 流路開閉弁
５０ 熱交換器
６０ 低温流路
７０ ポンプ
８０ 冷却装置
９０ バッテリ
９２ 温度検出手段
１００ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１１０ 電力分配装置
１２０ モータ
１３０ ロータ
１４０ 制御装置

Claims (7)

  1. 航空機に取付けられるガスタービンと、
    前記ガスタービンに接続された発電機と、
    前記発電機が発電した電力を蓄えるバッテリと、
    前記発電機からの電力および／又は前記バッテリからの電力により駆動されるモータと、
    前記モータによって駆動されるロータと、
    前記ガスタービンから排出される第１流体を流通させる第１流路と、
    前記バッテリの付近を流通する第２流体を循環させる第２流路と、
    前記第１流路を流通する第１流体と前記第２流路を流通する第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
    前記第１流路内に設けられた流路開閉弁の開閉を制御する制御装置と、
    前記バッテリの温度を検出する温度検出手段と、を備え、
    前記制御装置は、前記温度検出手段が検出した温度が第１温度以下である場合、前記流路開閉弁を開弁させることにより、前記第１流体を前記熱交換器に流通させて前記バッテリを加温する、
    推進システム。
  2. 前記制御装置は、前記検出温度が前記第１温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させる、
    請求項１に記載の推進システム。
  3. 前記第２流路を流れる前記第２流体を冷却する冷却装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記検出温度が前記第１温度よりも高い第２温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させ、前記冷却装置を作動させる、
    請求項２に記載の推進システム。
  4. 前記制御装置は、前記流路開閉弁が開弁した状態で、前記検出温度が前記第１温度よりも高い第３温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させる、
    請求項１に記載の推進システム。
  5. 前記第２流路を流れる前記第２流体を冷却する冷却装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記検出温度が前記第３温度よりも高い第２温度を超える場合、前記流路開閉弁を閉弁させ、前記冷却装置を作動させる、
    請求項４に記載の推進システム。
  6. 前記制御装置は、前記航空機の高度を示す情報を取得し、前記高度が高いほど前記第１温度を大きくする傾向で前記第１温度を変更する、
    請求項１から５のうちいずれか１項に記載の推進システム。
  7. 前記第１流体は、前記ガスタービン内のエンジン潤滑油、または前記ガスタービンの圧縮機で圧縮された圧縮高温空気、または前記ガスタービンから排出された燃焼ガスである、
    請求項１から６のうちいずれか１項に記載の推進システム。
JP2020160355A 2020-09-25 2020-09-25 推進システム Ceased JP2022053627A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020160355A JP2022053627A (ja) 2020-09-25 2020-09-25 推進システム
CN202111029239.8A CN114248929A (zh) 2020-09-25 2021-09-02 推进系统
US17/477,576 US20220097862A1 (en) 2020-09-25 2021-09-17 Propulsion system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020160355A JP2022053627A (ja) 2020-09-25 2020-09-25 推進システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022053627A true JP2022053627A (ja) 2022-04-06

Family

ID=80791414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020160355A Ceased JP2022053627A (ja) 2020-09-25 2020-09-25 推進システム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220097862A1 (ja)
JP (1) JP2022053627A (ja)
CN (1) CN114248929A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4086176A1 (en) * 2021-05-07 2022-11-09 Airbus SAS Electric propulsion unit of an aircraft comprising a cooling system incorporating at least one front air inlet and aircraft comprising at least one such electric propulsion unit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170317392A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management method and system
US20200130534A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Battery heating in hybrid electric power plant

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9239009B2 (en) * 2010-06-03 2016-01-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Gas turbine system with cooling fluid generator
JP5763484B2 (ja) * 2011-09-15 2015-08-12 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP2013119259A (ja) * 2011-12-06 2013-06-17 Toyota Industries Corp 車載用バッテリ温度調整装置
DE102012203665A1 (de) * 2012-03-08 2013-09-12 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinenbeheizte Hochtemperatur-Batterie
US10475980B2 (en) * 2012-03-29 2019-11-12 Lenr Cars Sa Thermoelectric vehicle system
EP2865045B1 (de) * 2012-08-14 2016-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Kraftwerksanordnung mit hochtemperatur-speichereinheit
US9533544B2 (en) * 2014-10-21 2017-01-03 Atieva, Inc. EV multi-mode thermal management system
JP6730842B2 (ja) * 2015-05-05 2020-07-29 ロールス−ロイス コーポレイション 航空機の推進およびリフトのための電気直結駆動装置
US10654576B2 (en) * 2016-02-26 2020-05-19 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Gas turbine engine with thermoelectric cooling air heat exchanger
US10297880B2 (en) * 2016-04-20 2019-05-21 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal management system
CN106921003B (zh) * 2016-10-25 2019-09-06 蔚来汽车有限公司 电动汽车电池包温度的智能控制系统和方法
FR3064275B1 (fr) * 2017-03-21 2019-06-07 Arkema France Procede de chauffage et/ou climatisation d'un vehicule
US10876497B2 (en) * 2017-08-18 2020-12-29 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Method for fast thermalization and thermal management operation optimization
JP6867258B2 (ja) * 2017-09-08 2021-04-28 本田技研工業株式会社 車両用熱交換システム、車両用熱交換方法、およびプログラム
GB201718141D0 (en) * 2017-11-02 2017-12-20 Rolls Royce Plc Thermal management system
US11024894B2 (en) * 2018-05-04 2021-06-01 Raytheon Technologies Corporation Cooling architecture for a vehicle
US11174789B2 (en) * 2018-05-23 2021-11-16 General Electric Company Air cycle assembly for a gas turbine engine assembly
US11225881B2 (en) * 2018-11-08 2022-01-18 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Hybrid propulsion systems
JP7111635B2 (ja) * 2019-01-28 2022-08-02 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両の熱分配装置
JP7094908B2 (ja) * 2019-02-25 2022-07-04 本田技研工業株式会社 ハイブリッド車両のバッテリ昇温装置
EP3718897B1 (en) * 2019-03-20 2023-08-09 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal regulation of batteries
US11230384B2 (en) * 2019-04-23 2022-01-25 Joby Aero, Inc. Vehicle cabin thermal management system and method
US11505030B2 (en) * 2020-04-24 2022-11-22 Hyliion Inc. Thermal management system for range extender vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170317392A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc Traction battery thermal management method and system
US20200130534A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Battery heating in hybrid electric power plant

Also Published As

Publication number Publication date
US20220097862A1 (en) 2022-03-31
CN114248929A (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2631451B1 (en) Gas turbine and operating method thereof
EP3569824B1 (en) Electric heating for turbomachinery clearance control powered by hybrid energy storage system
US10975769B2 (en) Oil heating system adapted for turbine engine to reduce starting torque
JP2003314291A (ja) 排気駆動エンジン冷却システム
JP5976397B2 (ja) 適応出力熱管理システム
US20150191078A1 (en) Vehicle including shutter device for adjusting temperature of coolant water of engine
JP2014139429A (ja) ガス・タービン・エンジンに対する能動的構成部品寿命管理のためのシステムおよび方法
EP2469086A1 (en) Wind power generator
US7066114B1 (en) Reverse fan operation for vehicle cooling system
CN113710885A (zh) 加压空气供给系统及具备该加压空气供给系统的燃料电池系统、以及该加压空气供给系统的起动方法
CN109642488B (zh) 船舶的冷却系统
JP2015143517A (ja) 制御装置、及び起動方法
SE0802031A1 (sv) Arrangemang hos en överladdad förbränningsmotor
JP2022053627A (ja) 推進システム
US11680526B2 (en) Gas turbine system
JP2010007649A (ja) 風力発電装置
EP2623751B1 (en) Method and apparatus to control part-load performance of a turbine
US11745889B2 (en) Aircraft propulsion system
JP2017033835A (ja) 燃料電池スタック冷却装置
CN110307051A (zh) 一种无人潜航器动力性能的陆上测试系统及其测试方法
JP2003314366A (ja) エンジン排ガス再利用装置
JP2007187027A (ja) コージェネレーションシステム
JP2009097867A (ja) クローズドサイクルプラント
EP1474596A1 (en) Gas turbine apparatus
KR20200127112A (ko) 선박의 비상발전실용 공기조화장치

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231027

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240206

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20240625