JP2023505394A - 推進システムの電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータを平衡させるためのシステムおよび方法 - Google Patents

推進システムの電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータを平衡させるためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

少なくとも２つの電気モータ（３、４）と、前記電気モータにより回転駆動される推進部材（２）と、を含む、詳細には航空機の推進システム（１）の電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータを平衡させるためのシステム（１１）。該平衡システムは、平衡させられることが意図されている、関連する電気モータのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）、および推進部材（２）の速度設定値(Cons_VH)によって決まる速度設定値の補正係数（Ｆ１、Ｆ２）の関数として、速度設定値(Corr Cons VI、Corr_Cons_V2)の補正を計算するように構成されている。

Description

本発明は、詳細には電気またはハイブリッドの航空機推進システムなどの、航空機推進システムの分野に関する。
電気またはハイブリッドの航空機推進システムが、航空機の推進力および／もしくは揚力を可能にするかつ／またはそれらに関与するように構成されている推進部材と、推進部材の回転を駆動するように構成されている少なくとも２つの電気モータと、を含む。この推進部材は、少なくとも２つの電気モータにより駆動される、例えば整形型もしくは非整形型のプロペラ、ターボジェットファン、またはより一般的には任意の推進部材であり得る。
プロペラを駆動するための電気モータの数は、電気モータの１つの機能停止の場合にプロペラの回転、およびしたがって航空機の推進力および／または揚力を可能にするために、高いことが多い。
電気モータは、同一駆動シャフト上に直列にまたは機械的結合もしくはギア噛合いシステムにより配設されることが可能であり、全体的にまたは部分的に、プロペラに回転式に運動学的に連結されている。電気モータの回転速度は、このように、少なくとも１つの動作モードにおいてプロペラの回転速度に比例する。
従来、電気モータの各々は個々に制御される。前記モータを個々に制御するために、２つの制御モードが使用され得る。
第１の制御モードによれば、推進部材の速度は、電気モータ全てについて直接、一緒に制御される。該モータは、このように、プロペラの速度に関して直接、単一の速度制御ループに従って制御される。この場合、推進部材のいわゆる全体的な速度制御は、各電気モータのトルク制御設定値を計算することを可能にする。各電気モータはこのようにトルクに関して個々に制御される。
第２の制御モードによれば、モータは、各モータに特異的なトルク制御ループに従ってトルクに関して制御され得る。そのような制御モードは、電気モータの１つの機能不全の場合に航空機の安全を確実にすることを可能にする。
それらのそれぞれの速度に従ったモータの制御システムは、電気モータの各々について、その他のモータから独立した自律制御ループを含む。したがって、プロペラ速度制御は、制御ループおよび／または電気モータの１つの機能停止に対して頑丈である。さらに、プロペラの取外しの場合、電気モータ速度制御は維持され、それによりプロペラの再結合が容易になる。
しかし、そのような分散速度制御システムすなわち各電気モータに特異的な速度制御システムにおいて、各モータにより供給される動力の相違が観察される。供給される動力のこの相違は、本質的に、モータが自然に平衡するように構成されていないことに因り、最も高い動力を供給する電気モータの重大な過熱、およびしたがってモータの劣化、または前記モータの機能停止さえも引き起こす可能性がある。
したがって、プロペラの同一回転シャフトを駆動する電気モータにより供給される動力を平衡させる必要がある。
電気モータを平衡させるために、該電気モータ間の通信を確立することが知られている。しかし、そのような通信のために必要とされる接続の数はモータの数に比例し、それにより推進システムがより複雑になる。さらに、そのような通信の機能停止に対処することが特に困難である。
したがって、モータ間の独立性を高めると同時に、推進システムの電気モータを平衡させる必要がある。
したがって、本発明の目的は、前述されているシステムの欠点を克服すること、および異なる電気モータ間にいかなる通信もなく、航空機推進システムの電気モータを平衡させるためのシステムおよび方法を提案すること、である。
したがって、本発明は、少なくとも２つの電気モータと、前記電気モータにより回転駆動される推進部材またはプロペラと、を含む、詳細には航空機の推進システムの電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータを平衡させるためのシステムに関する。
推進部材の駆動トルクがその回転速度に関して単調であることが好ましく、それは、一般に、航空機内で使用される推進部材に関する場合であることが分かるであろう。
平衡システムは電気モータに関連する平衡モジュールを含み、該平衡モジュールの各々は、平衡させられることが意図されている関連電気モータのパラメータおよび推進部材の速度設定値によって決まる速度設定値の補正係数の関数として、速度設定値の補正を計算するように構成されている。
したがって、平衡は各モータに特異的であり、もっぱら制御されたモータの１つ以上のパラメータを使用する。
本発明は、図を参照して説明されているモータの数に限定されず、Ｎ個の電気モータに応用され得ると考えられることが分かるであろう。Ｎは２より大きい整数である。
速度設定値の補正係数は、例えば、平衡ゲインおよび所定の最大設定値補正値によって決まる単調減少アフィン関数(decreasing monotonic affine function)である。
平衡ゲインは、例えば推進部材の最大回転速度設定値の関数として予め定められる、電気モータを平衡させることに割り振られた推進部材の速度の静的誤差の最大値、例えば推進部材の最小回転速度設定値の関数として予め定められる、電気モータを平衡させることに割り振られた推進部材の速度の静的誤差の最小値、ならびに平衡させられるパラメータの最大値および最小値の関数として決定されることが可能である。
平衡ゲインは、平衡させられることが意図されている電気モータのパラメータ間の静的誤差を減少させるために、かつしたがって推進部材の速度に関して決定される。
ある実施形態によれば、平衡システムは、関連モータの、平衡させられるパラメータの関数として、推進部材の速度設定値の補償設定値を計算するように構成されている、推進部材の速度の静的誤差を補償するためのモジュールを含む。
別の実施形態によれば、平衡システムは、推進部材の推定負荷値の関数として、推進力の速度設定値の補償設定値を計算するように構成されている、推進部材の速度の静的誤差を補償するためのモジュールを含む。
平衡させられるパラメータは、例えば関連電気モータ内の電流、に相当する。
平衡させられるパラメータＰは、電気モータの設計に必要不可欠な物理量に対応し、電気モータにより送達されるトルク、電気モータ内の電流、電気モータのパワーエレクトロニクスにより消費される電流、機械力、推進チェーン内の点における電力、例えば電気モータ上で測定される温度、を含む、網羅的でないリストから選択され得る。
例えば、平衡システムは、平衡モジュールに進入する、平衡させられることを意図されている、関連電気モータのパラメータを濾過するために、各平衡モジュールより上流にローパスフィルタを含む。
第２の態様によれば、本発明は、前述されている平衡システムと、電気モータに関連し、かつ関連電気モータの回転速度および平衡システムにより計算された速度設定値の関数として、関連電気モータへのトルク指令を計算し、送信するように構成されている制御モジュールと、を含む、制御システムに関する。
制御システムは２つの別々の制御ユニットを含み、各々は電気モータに割り当てられており、該制御ユニットの各々は少なくとも平衡モジュールと制御モジュールとを含む、ことが有利である。
別の態様によれば、本発明は、同一回転シャフト上に取り付けられている少なくとも２つの電気モータと、前記モータにより回転駆動される推進部材またはプロペラと、前述されているように電気モータを制御するためのシステムと、を含む、詳細には航空機の推進システムに関する。
別の態様によれば、本発明は、少なくとも２つの電気モータと、前記電気モータにより回転駆動される推進部材またはプロペラと、を含む、詳細には航空機の推進システムの電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータを平衡させる方法であって、
－ 平衡させられることが意図されている、関連電気モータのパラメータによって決まる速度設定値の補正係数を計算するステップと、
－ 電気モータの各々に関して、計算された補正係数および推進部材の速度設定値の関数として、速度設定値の補正を計算するステップと、
を含む、方法に関する。
速度設定値の補正係数を計算するために、平衡ゲインが、例えば推進部材の最大回転速度設定値の関数として予め定められた、電気モータを平衡させることに割り振られた推進部材の速度の静的誤差の最大値、例えば推進部材の最小回転速度設定値の関数として予め定められた、電気モータを平衡させることに割り振られた推進部材の速度の静的誤差の最小値、ならびに平衡させられるパラメータの最大値および最小値の関数、として計算されることが有利である。
ある実施形態によれば、推進部材の速度設定値の補償設定値が、関連モータの、平衡させられるパラメータの関数としてまたは推進部材の推定負荷値の関数として計算される。
別の態様によれば、本発明は、前述されている平衡方法の計算するステップにおいて計算された速度設定値が、電気モータに関連する制御モジュールへ送信され、トルク指令が関連電気モータの回転速度および前記速度設定値の関数として計算される、制御方法に関する。
したがって、制御方法は、平衡方法により計算された速度設定値補正係数の関数として、モータの各々の速度設定値を調節するように構成されている。
本発明のさらなる目的、特徴および利点が、索引付きの図面を参照して、単に非制限的例として与えられている次の説明を読むと、明らかになるであろう。
２つの電気モータと、本発明の第１の実施形態による、前記モータのパラメータを平衡させるためのシステムを含む、前記モータを制御するためのシステムと、を含む、航空機推進システムの概略図である。 ｘ軸上の前記推進システムのパラメータの関数として、ｙ軸上に推進システムのモータの回転速度設定値補正を示すグラフである。 図１の平衡システム内で実装される、前記モータのパラメータを平衡させる方法を含む、図１の推進システムの電気モータを制御する方法の図である。 ２つの電気モータと、本発明の第２の実施形態による、前記モータのパラメータを平衡させるためのシステムを含む、前記モータを制御するためのシステムと、を含む、航空機推進システムの概略図である。 ２つの電気モータと、本発明の第３の実施形態による、前記モータのパラメータを平衡させるためのシステムを含む、前記モータを制御するためのシステムと、を含む、航空機推進システムの概略図である。
図１では、航空機の推進力および／または揚力を可能にしかつ／またはそれらに関与するプロペラ２と、結合および／またはギア噛合いデバイス５、６により該プロペラ２の回転を駆動するように構成されている２つの電気モータ３、４と、を含む航空機推進システム１が、非常に概略的に示されている。本発明は、図を参照して説明されているモータの数に限定されず、Ｎ個の電気モータに応用され得ると考えられることが分かるであろう。Ｎは２より大きい整数である。
さらに、本発明は、結合デバイスおよび／またはギア噛合いデバイスの存在に限定されない。電気モータ３、４はプロペラ２のシャフト上に直接配設され得ると考えられる。
また、モータ３、４は設備の別々の物品とすることができ、各々は、固定子および回転子、いくつかの多相固定子巻線と一般的な回転子とで構成されている単一のモータ部材、または上記要素の任意の組合せで構成されていることが分かるであろう。
推進システム１は、トルク指令Cons_C1、Cons_C2を計算し、電気モータ３、４の各々に送信するように構成されている制御システムをさらに含む。
制御システム１０は、２つの別々の制御ユニット１０ａ、１０ｂを含み、各々は電気モータ３、４に割り当てられている。各制御ユニットは関連モータの平衡機能および制御機能を提供する。制御電子回路はそれ自体が電気モータの一部も形成し得る。そのようなモータは「インテリジェント」と呼ばれる。
あるいは、単一の電気制御ユニットが２つの電気モータのために設けられ得ると考えられる。
制御システム１０は、平衡させられることが意図されている、関連電気モータのパラメータＰの関数としての、例えば対応するモータにより送達される動力の関数としての、各電気モータ３、４のトルク指令を修正するように構成されている。
制御システム１０は、この目的のために、平衡させられることが意図されている、関連電気モータのパラメータＰによって決まる速度設定値の補正係数Ｆ１、Ｆ２の関数としての、関連電気モータ３、４の速度設定値Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2の補正を計算するように構成されている平衡システム１１を含む。したがって、平衡は各モータに特異的であり、もっぱら、制御されたモータの１つ以上のパラメータを使用する。
平衡させられるパラメータＰは電気モータの設計に必要不可欠な物理量に対応し、電気モータにより送達されるトルク、電気モータ内の電流、電気モータのパワーエレクトロニクスにより消費される電流、機械力、運動学的チェーン内の点における電力、例えば電気モータ上で、測定される温度を含む、網羅的でないリストから選択されることが可能である。
図示され説明されている例の全てにおいて、平衡させられるパラメータＰは電気モータ内の電流に対応する。実際、電流は、電気モータおよび詳細にはそのパワーエレクトロニクスの設計に必要不可欠なパラメータに対応する。電気モータ内の電流を平衡させることは、電気モータの設計を最適化しかつその温度を低下させることを可能にする。本発明は、平衡させられるパラメータとして、モータ内の電流の使用に限定されず、前段で定義されている平衡させられる任意のパラメータに応用され得ると考えられることが分かるであろう。
図示の通り、平衡システム１１は、第１の電気モータ３に関連する第１の平衡モジュール１２と、第２の電気モータ４に関連する第２の平衡モジュール１３と、を含む。
第１の平衡モジュール１２は、プロペラの速度設定値Cons_VHおよび第１の補正係数Ｆ１の関数として、速度設定値Corr_Cons_V1の補正を計算するように構成されている。該第１の補正係数Ｆ１は、平衡させられるパラメータＰ１、ここでは第１の電気モータ３内の電流、によって決まる。該速度設定値Corr_Cons_V1は、次いで、第１の電気モータ３の回転速度Ｖ１および平衡モジュール１２により計算された速度設定値Corr_Cons_V1の関数として、トルク設定値Cons_C1を計算するように構成されている、第１の電気モータ３の速度Ｖ１の制御モジュール１４へ送信される。
同様に、第２の平衡モジュール１３は、プロペラの速度設定値Cons_VHおよび第２の補正係数Ｆ２の関数として、速度設定値Corr_Cons_V2の補正を計算するように構成されている。該第２の補正係数Ｆ２は、平衡させられるパラメータＰ２、ここでは第２の電気モータ４内の電流、によって決まる。該速度設定値Corr_Cons_V2は、次いで、前記第２のモータ４の回転速度Ｖ２および平衡モジュール１３により計算された速度設定値Corr_Cons_V2の関数として、トルク指令Cons_C2を計算するように構成されている、第２の電気モータ４の速度Ｖ２の制御モジュール１５へ送信される。
Ｎ個の電気モータを含む推進システム１の場合、関連電気モータの平衡モジュールの各々は、次の方程式による速度設定値Corr_Cons_VNの補正を計算するように構成されている：
Corr_Cons_VN=Cons_VH+F
ここで、
ＦＮは単調減少アフィン関数であり、次の方程式により表される:
FN=Corr_Cons_Vmax+GN.PN
ここで、
ＧＮは各電気モータの平衡ゲインであり、
Corr_Cons_Vmaxは、モータを平衡させるために生成されることが許可されている、プロペラの速度設定値の最大静的誤差に対応する、所定の最大設定値補正値である。
平衡ゲインＧＮは、プロペラ２の速度の静的誤差Ｅを減少させるように決定される。この静的誤差Ｅは、平衡させられるモータのパラメータ、ここでは電流、に比例する。
平衡ゲインＧＮは、次の方程式により表される：
Figure 2023505394000002
ここで、
Ｅｍａｘは、プロペラの最大回転速度設定値の関数として予め定められている、電気モータを平衡させることに割り振られたプロペラの速度の静的誤差の最大値であり；前記静的誤差は航空機飛行制御システムにより推進システムに課せられており、該静的誤差は、パイロットにとって安定した、快適な、かつ効果的な飛行制御を確実にする操縦システムにより必要とされる精度によって決まり；
Ｅｍｉｎは、プロペラの最小回転速度設定値の関数として予め定められている、電気モータを平衡させることに割り振られているプロペラの速度の静的誤差の最小値であり；最大静的誤差と同様に、前記最小静的誤差は航空機飛行制御システムにより推進システムに課されており；
ＰＮ（ｍａｘ）は、平衡させられるパラメータの最大値、ここでは電気モータＮにより許容される電流の最大値、であり；
ＰＮ（ｍｉｎ）は、平衡させられるパラメータの最小値、ここでは電気モータＮの電流の最小値、である。
過剰な平衡ゲインＧＮが、結果的に、モータＮの速度制御安定余裕の低下をもたらし、電気モータを振動させる可能性がある。したがって、電気モータの平衡の質と、プロペラの速度において誘発される静的誤差と、全体的なモータ制御の安定した頑丈性と、の間で妥協を得るために平衡ゲインを決定することが重要である。
この欠点を改善するために、制御システム１０は、平衡モジュールに進入する、モータの平衡させられるパラメータＰ、ここでは電流、を濾過するために、各平衡モジュールより上流にローパスフィルタを含み得る。
第１の電子制御ユニット１０ａは、第１の平衡モジュール１２と第１の制御モジュール１４とを含む。
第２の電子制御ユニット１０ｂは、第２の平衡モジュール１３と第２の制御モジュール１５とを含む。
したがって、制御システムは、電気モータに割り当てられた２つの別々の制御ユニットを含む。
図２は、ｘ軸上の各モータ３、４の、平衡させられるパラメータＰ１、Ｐ２の関数として、ｙ軸上に推進システム１の電気モータ３、４の回転速度設定値補正を示すグラフを示す。
線Ｄ１は、平衡させられるパラメータＰ、ここではモータ内の電流、の関数としての、各電気モータに適用されている速度設定値の補正に相当する平衡線に相当する。
このグラフでは、平衡機能と、平衡させられるパラメータと、速度設定値の補正と、の間の相互作用を表示するために、前述されている第１の実施形態により平衡させられた電気モータの作用点の動向の例が示されている。該作用点Ｐｔ１およびＰｔ２は、第１の電気モータ３および第２の電気モータ４それぞれの初期作用点に相当する。
図示の例では、第１の電気モータ３は最初に低電流を有し、一方、第２の電気モータ４は最初に第１のモータの電流よりも高い電流を有する。
第１のモータ３に関連する平衡モジュール１２は、その電流を増加させるために、前記モータの速度設定値を補正するように構成されている。
逆に、第２の電気モータ４に関連する平衡モジュール１３は、その電流を減少させるために、前記モータの速度設定値を補正するように構成されている。
したがって、平衡システム１１は、電気モータの作用点を互いに近付けて移動させるように構成されている。電気モータ間の残留電流偏差値E_Pは前記モータ間の速度測定誤差E_Vに比例する。
電流偏差値は、このように、全てが相殺されることなく、実質的に減少する。
図３に示されている流れ図は、図１の平衡システム内で実装される、前記モータのパラメータを平衡させる方法２１を含む、電気モータ３、４を制御する方法２０の例を示す。
平衡方法２１は、平衡させられることが意図されている、関連電気モータのパラメータＰ１、Ｐ２によって決まる速度設定値の補正係数Ｆ１、Ｆ２を計算するステップ２２と、電気モータ３、４の各々に関して、上記の方程式Ｍａｔｈ １からＭａｔｈ ３までによるプロペラ２の補正係数および速度設定値Ｃｏｎｓ＿ＶＨの関数として、速度設定値Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2の補正を計算するステップ２３と、
を含む。
制御方法２０は、電気モータ３、４の１つに関連する制御モジュール１４、１５に、平衡方法２１を計算するステップ２３において計算された速度設定値Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2を送信するステップ２４と、関連電気モータ３、４の回転速度Ｖ１、Ｖ２および前記速度設定値Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2の関数として、トルク指令Cons_C1、Cons_C2を、または直接、モータのデューティサイクル指令ＰＷＭを、計算するステップ２５と、をさらに含む。
同一要素が同一参照記号を持つ、図４に示されている実施形態は、制御ユニット１０ａ、１０ｂの各々における静的誤差を補償するためのモジュール１６ａ、１６ｂの統合により、図１に示されている実施形態と異なる。
静的誤差を補償するためのモジュール１６ａ、１６ｂの各々は、プロペラ２の負荷の推定値Charge_Hの関数として、プロペラ２の設定値の補償設定値Cons_compを計算するように構成されている。
プロペラ２の負荷の推定値Charge_Hは、詳細にはプロペラのピッチおよびプロペラの回転速度の関数としてのマップを使用するプロペラメーカから知られている。
プロペラ２の設定値の補償設定値Cons_compは、次いで、平衡システム１１の平衡モジュール１２、１３の各々の入力部へ送信される。
モジュール１６ａ、１６ｂの各々は、ある開ループにおいて、プロペラの速度の静的誤差を部分的に補償することを可能にする。
しかし、プロペラの負荷の推定は確定値でない。
同一要素が同一参照記号を持つ、図５に示されている実施形態は、電気モータの各々に割り振られた電子制御ユニット１０ａ、１０ｂより上流の、制御システム１０内の静的誤差を補償するためのモジュール１７の統合により、図１に示されている実施形態と異なる。例えば、静的誤差を補償するためのモジュール１７は、プロペラの速度設定値Cons_VHを計算するように構成されている制御ユニット内に統合され得る。
静的誤差を補償するためのモジュール１７は、平衡させられるパラメータＰ、ここでは電流、の関数として、プロペラ２の設定値の補償設定値Cons_compを計算するように構成されている。
プロペラ２の設定値の補償設定値Cons_compは、次いで、平衡システム１１の平衡モジュール１２、１３の各々の入力部へ送信される。
モジュール１７は、ある閉ループにおいて、電気モータ間の通信なしで、プロペラの速度の静的誤差を完全に補償することを可能にする。
本発明の第２の実施形態および第３の実施形態のモジュール１６および１７は、平衡モジュールにより適用された調整の速度設定値の逆調整を適用することを可能にする。
本発明のお蔭で、電気モータは互いに通信しないが、割り当てられた電子制御ユニット１０ａ、１０ｂと通信する。この通信は、提案された解決策が推進システムをより複雑にしないように、航空機推進システム上に既に存在する。
本発明は、推進部材と、該推進部材の同一回転シャフト上に取り付けられている少なくとも２つの電気モータと、を含むいかなる推進システムにも適用され得ると考えられる。
より具体的には図の詳細な説明に用いられている「プロペラ」という用語は、原則として、少なくとも２つの電気モータにより駆動される任意の推進部材を包含する。換言すれば、推進部材は、例えば整形型もしくは非整形型プロペラタイプのプロペラ、またはターボジェットファンであり得る。
１ 航空機推進システム
２ プロペラ
３ 電気モータ、第１の電気モータ
４ 電気モータ、第２の電気モータ
５、６ 結合および／またはギア噛合いデバイス
１０ 制御システム
１０ａ 制御ユニット、第１の電子制御ユニット
１０ｂ 制御ユニット、第２の電子制御ユニット
１１ 平衡システム
１２ 第１の平衡モジュール
１３ 第２の平衡モジュール
１４ 制御モジュール、第１の制御モジュール
１５ 制御モジュール、第２の制御モジュール
１６ａ、１６ｂ、１７ モジュール
２０ 制御方法
２１ 平衡方法
Charge_H (プロペラの負荷の)推定値
Cons_C1 トルク指令、トルク設定値
Cons_C2 トルク指令
Cons_comp (プロペラの設定値の)補償設定値
Cons_VH プロペラの速度設定値
Corr_Cons_V1 （電気モータ３の）速度設定値
Corr_Cons_V2 （電気モータ４の）速度設定値
Corr_Cons_Vmax 所定の最大設定値補正値
Corr_Cons_VN （電気モータＮの）速度設定値
Ｄ１ 線
Ｅ （プロペラの速度の）静的誤差
Ｅｍａｘ 静的誤差の最大値
Ｅｍｉｎ 静的誤差の最小値
Ｅ＿Ｐ 残留電流偏差値
Ｅ＿Ｖ 速度測定誤差
Ｆ１ （速度設定値の）補正係数、第１の補正係数
Ｆ２ （速度設定値の）補正係数、第２の補正係数
ＦＮ 単調減少アフィン関数
ＧＮ （電気モータの）平衡ゲイン
Ｍａｔｈ １、Ｍａｔｈ ２、Ｍａｔｈ ３ 方程式
Ｎ 電気モータの数、電気モータ
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ （電気モータの）パラメータ
Ｐｔ１ （第１の電気モータの）作用点
Ｐｔ２ （第２の電気モータの）作用点
ＰＮ（ｍａｘ） パラメータの最大値
ＰＮ（ｍｉｎ） パラメータの最小値
ＰＷＭ （モータの）デューティサイクル指令
Ｖ１ （第１の電気モータの）回転速度
Ｖ２ （第２の電気モータの）回転速度
ｘ、ｙ 軸

Claims (14)

  1. 少なくとも２つの電気モータ（３、４）と、前記電気モータにより回転駆動される推進部材（２）と、を含む、詳細には航空機の推進システム（１）の電気モータの少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）を平衡させるためのシステム（１１）であって、前記平衡システム（１１）は、各電気モータ（３、４）に関連する平衡モジュール（１２、１３）を含み、前記平衡モジュール（１２、１３）の各々は、平衡させられることが意図されている、関連する前記電気モータの前記少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）、および前記推進部材（２）の速度設定値(Cons_VH)によって決まる前記速度設定値の補正係数（Ｆ１、Ｆ２）の関数として、速度設定値(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)の補正を計算するように構成されていることを特徴とする、平衡システム（１１）。
  2. 前記速度設定値の前記補正係数（Ｆ１、Ｆ２）は、平衡ゲイン（ＧＮ）および所定の最大速度設定値補正値(Corr_Cons_Vmax)によって決まる単調減少アフィン関数である、請求項１に記載の平衡システム（１１）。
  3. 前記平衡ゲイン（ＧＮ）は、前記電気モータを平衡させることに割り振られた前記推進部材（２）の速度の静的誤差の最大値（Ｅｍａｘ）、前記電気モータを平衡させることに割り振られた前記推進部材（２）の前記速度の静的誤差の最小値（Ｅｍｉｎ）、ならびに平衡させられる前記パラメータ（Ｐ）の最大値および最小値（ＰＮ（ｍａｘ）；ＰＮ（ｍｉｎ））の関数として決定される、請求項２に記載の平衡システム（１１）。
  4. 前記推進部材（２）の負荷の推定値(Charge_H)の関数として、前記推進部材（２）の前記速度設定値（Ｃｏｎｓ＿ＶＨ）の補償設定値(Cons_comp)を計算するように構成されている、前記推進部材（２）の前記速度の前記静的誤差（Ｅ）を補償するためのモジュール（１６ａ、１６ｂ）を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の平衡システム（１１）。
  5. 関連する前記モータの、平衡させられる前記パラメータ（Ｐ１、Ｐ２）の関数として、前記推進部材（２）の前記速度設定値(Cons_VH)の前記補償設定値(Cons_comp)を計算するように構成されている、前記推進部材（２）の前記速度の前記静的誤差（Ｅ）を補償するためのモジュール（１７）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の平衡システム（１１）。
  6. 平衡させられる前記パラメータ（Ｐ１、Ｐ２）は、関連する前記電気モータ（３、４）内の電流に相当する、請求項１から５のいずれか一項に記載の平衡システム（１１）。
  7. 前記平衡モジュールに進入する、平衡させられることを意図されている、関連する前記電気モータの前記パラメータ（Ｐ１、Ｐ２）をフィルタにかけるために、各平衡モジュールより上流にローパスフィルタを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の平衡システム（１１）。
  8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の平衡システム（１１）と、電気モータ（３、４）に関連しかつ関連する前記電気モータ（３、４）の回転速度（Ｖ１、Ｖ２）および前記平衡システム（１１）により計算された前記速度設定値(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)の関数として、トルク指令(Cons_C1、Cons_C2)を計算し、関連する前記電気モータ（３、４）へ送信するように構成されている制御モジュール（１４、１５）と、を含む、制御システム（１０）。
  9. ２つの別々の制御ユニット（１０ａ、１０ｂ）を含み、各制御ユニットは前記電気モータ（３、４）に割り当てられており、前記制御ユニット（１０ａ、１０ｂ）の各々は少なくとも平衡モジュール（１２、１３）と前記制御モジュール（１４、１５）とを含む、請求項８に記載の制御システム（１０）。
  10. 同一回転シャフト上に取り付けられている少なくとも２つの電気モータ（３、４）と、前記モータ（３、４）により回転駆動される推進部材（２）と、請求項８または９に記載の、前記電気モータを制御するためのシステム（１０）と、を含む、詳細には航空機の、推進システム（１）。
  11. 少なくとも２つの電気モータ（３、４）および前記電気モータにより回転駆動される推進部材（２）を含む、詳細には航空機の推進システム（１）の電気モータの、平衡させられる少なくとも１つのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）を平衡させる方法（２１）であって、
    平衡させられることが意図されている、前記関連電気モータのパラメータ（Ｐ１、Ｐ２）によって決まる速度設定値の補正係数（Ｆ１、Ｆ２）を計算するステップ（２２）と、
    前記電気モータ（３、４）の各々に関して、計算された前記補正係数（Ｆ１、Ｆ２）および前記推進部材（２）の速度設定値(Cons_VH)の関数として、速度設定値(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)の補正を計算するステップ（２３）と、
    を含む、平衡方法（２１）。
  12. 前記速度設定値の前記補正係数（Ｆ１、Ｆ２）を計算するために、平衡ゲイン（ＧＮ）が、前記電気モータを平衡させることに割り振られた前記推進部材（２）の速度の静誤差の最大値（Ｅｍａｘ）、前記電気モータを平衡させることに割り振られた前記推進部材（２）の前記速度の前記静誤差の最小値（Ｅｍｉｎ）、ならびに平衡させられる前記パラメータ（Ｐ）の最大値および最小値（ＰＮ（ｍａｘ）；ＰＮ（ｍｉｎ））の関数、として計算される、請求項１１に記載の平衡方法（２１）。
  13. 前記推進部材（２）の前記速度設定値(Cons_VH)の補償設定値(Cons_comp)が、関連する前記モータの、平衡させられる前記パラメータ（Ｐ１、Ｐ２）の関数としてまたは前記推進部材（２）の負荷の推定値(Charge_H)の関数として計算される、請求項１１または１２に記載の平衡方法（２１）。
  14. 電気モータ（３、４）に関連する制御モジュール（１４、１５）が、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の前記平衡方法（２１）を計算する前記ステップ（２３）において計算された前記速度設定値(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)を送信され、トルク指令(Cons_C1、Cons_C2)が前記関連電気モータ（３、４）の前記回転速度（Ｖ１，Ｖ２）および前記速度設定値(Corr_Cons_V1、Corr_Cons_V2)の関数として計算される、前記電気モータ（３、４）の制御方法（２０）。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3129923A1 (fr) * 2021-12-07 2023-06-09 Safran Helicopter Engines Procédé de vérification de la puissance maximale disponible de différents organes d’une chaîne propulsive d’un aéronef.
EP4243274A1 (en) * 2022-03-07 2023-09-13 Hamilton Sundstrand Corporation Speed control of mechanically paralleled electrical drives without intercommunication buses

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005033884A1 (de) * 2005-07-20 2007-02-08 Bosch Rexroth Ag Verfahren zum Kompensieren von unterschiedlichen Drehmomenten zweier gekoppelter Elektromotoren und Vorrichtung hierfür
JP4733515B2 (ja) * 2005-12-21 2011-07-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 舶用電気推進装置
IT1401616B1 (it) * 2010-08-16 2013-07-26 Tecnocad Progetti S P A Gruppo di propulsione e trasmissione del moto, particolarmente per un velivolo ad ala rotante
US10023318B2 (en) * 2014-07-17 2018-07-17 Japan Aerospace Exploration Agency Motorized aircraft and method for determining output and number of electric motors in motorized aircraft
DE102016220234A1 (de) * 2016-10-17 2018-04-19 Siemens Aktiengesellschaft Trennkupplungsvorrichtung zur Fehlerbehebung einer elektrischen Maschine
DE102017220941A1 (de) * 2017-11-23 2019-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit erhöhter Betriebssicherheit
CN108216646A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 吉林大学 一种并联混合动力飞机动力耦合系统及其驱动控制方法
FR3082504B1 (fr) * 2018-06-14 2021-03-05 Airbus Helicopters Procede et dispositif de limitation de couple sur un giravion comprenant au moins trois moteurs non equirepartis en puissance

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