JP2024514527A - 移動緊急通信及びビークル推進電力システム - Google Patents

Abstract

大気又はローカル酸素供給からの気体酸素を含む酸化剤及び液体水素からの気体水素を含む燃料を処理して、複数の水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給し、セルサイトリピータとして、及びビークル自体の推進システムのために機能するために通信信号を収集及び増幅する際の使用のための電圧又は電流の量及び分配を制御するために、ともに機能する複数の燃料電池を含む燃料電池モジュールを有するフルスケールのクリーン燃料電気駆動ビークルのための移動緊急通信及びビークル推進電力システム、方法、及び装置。したがって、システムは、リモートエリア又は自然災害に起因してカットオフされたエリアにおいてワイヤレス通信機能を提供するロケーションにおいて展開することができる。

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０２１年４月５日に出願された、同時係属中である米国仮出願第６３／１７０，８０７号の優先権及び利益を主張するものであり、全ての主題は両方の出願に共通である。当該仮出願の開示は、本明細書において、参照によりその全体が組み込まれる。

本発明は、大気又はローカル酸素供給からの気体酸素を含む酸化剤及び液体又は気体水素からの気体水素を含む燃料を処理して、複数の水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給し、通信信号を収集及び増幅する際の使用のための電圧又は電流の量及び分配を制御するために、ともに機能する複数の燃料電池を含む燃料電池モジュールを有するフルスケールのクリーン燃料電気駆動ビークルのための移動緊急通信及びビークル推進電力システム、方法、及び装置を対象とする。これにより、ビークルが、通信範囲及びボリュームを拡張するセルサイト又はリピータとして機能するために、及びビークル自体の推進システムにおける同時使用のために、オンボード発電能力及び電子機器を使用することが可能になる。これは、先進エアモビリティ（ＡＡＭ）飛行体を含むオンボード燃料電池駆動電気（低排出又は無排出）ビークルに対する特定の（排他的ではないが）用途を見出し、ここで、燃料電池モジュール又は他のオンボード電力源は、燃料を電気に変換し、この電気は、その後、複数の電気モータ、アンテナ、及び増幅器を選択的に動作させるのに使用される。ビークルがリモートロケーションに操縦され、かつ同時に、適切なコンポーネントのアクティブ化直後に外部アプリケーションのための通信信号増幅機器として使用され得るように、同じ発電システムが、ビークルの推進及びユーザへのワイヤレス通信信号能力の供給の両方に使用される。

エリアがより密に人口集中し、及び多量のデータを通信する複雑なネットワーク接続された電子デバイスにより依拠するようになるにつれて、電子通信需要を満たすことはますます困難になっており、緊急事態において、又は公共の電気が利用不能であるか又は電子通信信号処理機器に対して一時的に需要が高まるエリアにおいて、著しい問題が生じる。更なる負荷をハンドリングするために、アンテナ、送信機、受信機、タワー、ディッシュ、リピータ、ブースタを含む更なる通信信号処理機器を追加することは、輸送及び建設するのに時間を要し（これは、緊急事態において利用可能ではないことがある）、さらにその後、アクティブ化及び動作のために著しい発電を必要とする（これも、緊急事態において利用可能ではないことがある）。多くの場合、トレーラに搭載されたジェネレータが、電力網が一時的に遮断されているエリアに、又は建設された可搬通信機器に一時的に電力を供給するために、牽引される。トレーラに搭載された又はモバイルジェネレータは、緊急事態のために、又は通信サービス設置のための拡張電力のためにも使用され得る。トレーラに搭載されたエンジンジェネレータは、多くの場合、ガソリン（石油）、ディーゼル、天然ガス、及びプロパン（液体又は気体）又は水素を含む燃料を燃焼することによって駆動されるレシプロエンジンを使用する。これにより、ジェネレータを牽引するビークルが、発電機器を牽引するビークルをその意図された目的地に推進するために追加のエンジン又は発電システムを必要とする冗長性が生じる。建設されたタワー、アンテナ、又は信号ブースト機器は、需要のスパイクが過ぎた後には急速に冗長となる。この冗長性は、余剰電力を消費し、特定の用途の場合に不適切な燃焼排気を排出し、効率性を低下させ、電力及びワイヤレス通信の高信頼度の手段を供給するのに必要とされる空間を増加させる。

多くの大都市及び都市圏は、通勤交通で実質的に渋滞しており、大動脈は既に容量に達しているか又は容量を超えており、大きい発電機器の牽引又は一時的通信マスト又は機器の建設がますます非実用的になっている。この問題は、緊急事態時に更に悪化し得る。燃料電池に関する先端技術は、通信用途において、より分散された非集中的な移動及びより多用途な移動発電を可能にし得る。加えて、オンデマンドの非集中型でかつスケーリング可能な方式において動作するパーソナルエアビークル（ＰＡＶ）は、緊急通信伝達の有効な範囲及びボリュームを拡大することができるエアモビリティ、発電、及び信号送信及び受信を提供するが、そのようなシステムは、洗練された統合された技術に大きく依拠している。小型エアモビリティビークル又は飛行体は、地上の交通渋滞又は電気インフラへの必要とされる近接性によって制約を受けることなく、通信信号送信を駆動する移動発電が或る地点から任意の地点に効率的かつ単純に移動することを可能にする。更なる利益は、自動化自己動作ビークルの動作、及び都市内用途のための環境に対して責任を担う非炭化水素駆動飛行体の動作を可能にすることを含む。

したがって、高い信頼性、安全性、簡潔性、及び冗長制御機能を有し、（電気化学バッテリに以前に貯蔵されたエネルギーを消費するのみであることと対照的に）それ自体の電力を生成するためのオンボード機能を有し、高度なセンサ制御技法と組み合わされた、最先端の電気モータ及び電子機器及びコンピュータ技術に基づく、搭乗する人間の搭乗者を伴うか又は伴わない、とりわけオフグリッド用途及び緊急通信用途にその用途を見出すフルスケールビークル及び移動緊急通信信号増幅実装が説明される。

ビークル上で電力を生成及び分配することは、リソースの非効率的な性能及び消費、汚染、より高いコスト、より大きい重量又は空間消費、ビークル構成に対する制約、及び望まれないビークルコンポーネントの複雑性及び冗長性を含む幾つかの課題を提示する。そのようなビークルは、高い信頼性、安全性、簡潔性、及び冗長制御機能を有し、電力を生成するためのオンボード機能を有し、高度なセンサ及び制御技法と組み合わされた、最先端の電気モータ、電子機器、及びコンピュータ技術を必要とする。

燃料電池を使用して電力を生成することは魅力的な代替手段であるが、需要は、現在の燃料電池技術を実用的な方式で実装することを困難にする。一般的に、燃料電池は、燃料及び酸化剤の化学エネルギーを、化学反応（例えば、酸化還元反応のペア）を通じて直接電気に変換する多様なタイプの電気化学電池である。燃料電池の２つの化学反応は、電解質及び２つの電極、それぞれ負のアノード及び正のカソードという３つの異なるセグメント又はコンポーネントの界面で発生する。燃料電池は燃料を消費し、２つの酸化還元反応の最終結果として電流を生成し、この電流を使用して、通常は負荷と称される電気デバイスに電力を供給するだけでなく、唯一の他の生成物として水又は二酸化炭素及び熱を生成することもできる。燃料、例えば、水素がアノードに供給され、空気がカソードに供給される。アノードでの触媒は、燃料に酸化反応を起こさせ、イオン（多くの場合、正に帯電した水素イオン又はプロトン）及び負に帯電した電子を生成し、これらの電子は、カソードへの様々な経路を取る。アノード触媒（例えば、白金粉末）は、燃料を電子及びイオンに分解し、ここで、電子は、アノードから外部回路を通じてカソードに移動し、電圧降下を介して電気の流れが生成され、直流電気が生成される。イオンは、アノードから電解質を通じてカソードに移動し、これにより、イオン、多くの場合正に帯電した水素イオン（プロトン）が燃料電池の両側の間で移動することが可能になる。電解質物質（通常、燃料電池のタイプを定義する）は、水酸化カリウム、炭酸塩、及びリン酸のような多くの物質から作製することができる。イオン又はプロトンは、電解質を通じてカソードに移動する。カソードでは、別の触媒によってイオン、電子、及び酸素が反応する。カソード触媒、多くの場合ニッケルは、イオンを廃棄物に変換し、主な副産物として水を形成する。それゆえ、水素燃料については、電子は酸素及びプロトンと結合して、発電された電気、水、及び熱のみを生成する。

燃料電池は用途が広く、スケーリング可能であり、発電所又は機関車のような大きなシステムから、パーソナル電子デバイス又はホビードローンのような小さなシステムまで電力を提供することができる。燃料及び電解質物質は、燃料電池のタイプを定義する。燃料電池は、水素又は他の燃料の化学エネルギーを使用して、電気をクリーンかつ効率的に生成する。燃料電池は、燃焼によってではなく、化学的に電気を生成するので、それらは、従来の電力プラントを制限する特定の熱力学法則（例えば、カルノー限界）を被らない。したがって、燃料電池は、ほとんどの場合、従来の燃料燃焼よりも燃料からエネルギーを抽出するのに効率的である。燃料電池は、電力を外部デバイスへ供給するためのジェネレータとして機能することを含む追加の機能を実行するために修正できるシステムを通じて電力を生成及び管理し、システムの効率性を促進させる。

一部の燃料電池は、純粋な水素を必要とし、他の燃料電池は、一部の不純物を許容するが、効率的に実行するためにより高い温度を必要とし得る。液体電解質が一部の電池において循環し、ポンプ及び追加の機器を必要とするので、動的で空間が制約された環境においてそのような電池を使用する実行可能性が減少する。イオン交換膜電解質は、低減されたコストで、強化された効率性及び耐久性を有する。プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池の柔軟な固体の電解質は、漏れる又は割れることがなく、ビークルに適した十分に低い温度で動作する。これらの燃料は精製される必要があり、燃料を精製するための「リフォーマ」又は電解槽等の前処理された機器が必要であるので、複雑性が増加する一方で、利用可能な空間が減少する。白金触媒は、多くの場合、膜の両側に使用され、コストが高くなる。個々の燃料電池は、適度の量のみの直流（ＤＣ）電気を生成し、多くの場合、スタックにアセンブルされる多くの燃料電池を必要とする。これは、著しい発電が必要とされるが空間及び特に重量が最小化されなければならない実装において困難を課し、実行可能な性能を達成するための多様な設定及び条件で関連する化学反応、電磁、及び熱力学の原理を実装するためにより効率的な方法が必要とされる。

機能するための更なるリソースを消費するか又は必要とする代わりに利用可能なリソースを使用しながら、動的通信需要及びビークル（先進エアモビリティ飛行体を含む）の需要を満たすために電力（電圧及び電流）を生成及び使用する際の効率性及び有効性を改善する、クリーン燃料の電気駆動ビークルのための改善された軽量、高電力密度、フォールトトレラントの移動緊急通信及びビークル推進システム、方法及び装置が必要とされている。更に、ビークル内で使用されるシステムの数、質量、及びサイズを限定しながら、燃料電池及び他の発電コンポーネントに供給するために、貯蔵された液体水素燃料を気体水素燃料に効率的に変換する必要性がある。本発明は、他の望ましい特性に加えて、この必要性に対処する更なる解決手段を対象とする。具体的には、本発明は、気体水素、液体水素等の燃料、又は他の一般的な燃料（圧縮された液体又は気体燃料を含む）から電気を生成し、電力及び燃料供給及び分配を制御し、熱力学的動作条件又は他のビークル性能を制御するシステムを含む、ビークル（例えば、先進エアモビリティ飛行体を含むフルスケールの垂直離着陸の有人又は無人飛行体）における燃料電池モジュールを使用してワイヤレス通信シグナリング機器を可能にするために電力の生成及び分配を管理するシステム、方法、及び装置に関する。ビークル状態についての検知されたパラメータ値は、推奨されるビークル動作パラメータが超過しそうなときを検出するために使用される。制御コマンドを通知するためにビークル状態測定からのフィードバックを使用することによって、及び冗長オートパイロットコンピュータ間で投票することによって、方法及びシステムは、ビークルの動作の簡潔性、安定性、信頼性、安全性、及び低コストに寄与する。電圧及び電流を生成するための１つ又は複数のオンボード燃料電池モジュール、発電及び余剰の熱又は熱エネルギーの発生をモニタリング及び制御するための電子機器、及び、各モータへのコマンドされた電圧及び電流を制御し、その性能（とりわけ、結果として生じるＲＰＭ、電流、トルク及び温度等のメトリックを含み得る）を測定するためのモータコントローラによって電力が提供される。液体水素は、液体Ｈ_２から気体水素への相遷移を引き起こすために流体の圧力を変化（例えば、体積を拡張）させ得、気体水素を温め、それを気体状態に変換し、それがその後燃料電池に供給されるように、１つ又は複数の熱交換器が採用され得る。余剰の熱又は廃熱が、熱交換器によって、燃料電池モジュール、モータ、モータコントローラ、バッテリ、回路基板、及び他の電子機器から除去又は散逸される。

ビークルには、冗長オートパイロットコンピュータ又は制御ユニットが備えられて、オペレータによって（例えば、スロットル及びジョイスティックコマンドを模倣するためにタブレットコンピュータの運動を使用して）制御入力を受け入れ、電気モータコントローラ、先進アビオニクス、及びＧＰＳ機器へのコマンドを管理して、ロケーション、地形ディスプレイ、及び簡略化されたゲームに似た制御システムを提供してよい。タブレットコンピュータは、ミッション計画及びビークル制御システム能力を提供して、ルートを事前計画し、オートパイロットを介して無人で目的地までシステムに移動させるか、又はタブレットコンピュータ自体の移動を通じて、速度、推力、ピッチ、ロール、及びヨー又は他の動作パラメータを手動制御する能力をオペレータに与える。制御入力は代替的に、垂直離陸（プロペラＲＰＭ又はトルク）制御のためのスロットル、及び、ピッチ（機首上げ／下げ角度）及びバンク（左又は右への角度）制御のためのジョイスティック、又は、ユーザの選好に依存して、１つ又は複数の制御要素のうち、ピッチ、バンク及び推力の要素を組み合わせるための多軸ジョイスティックを使用して行われ得る。オートパイロット制御ユニット又はモータ管理コンピュータは、オペレータによる制御入力、又は、オートパイロット方向を測定し、これを、既知の性能表又は関連する計算に従って個々の電気モータのコントローラへのコマンドに変換し、その後、当該コマンドに対するモータの反応を監督し、ビークル状態データ（ピッチ、バンク、ヨー、ピッチレート、バンクレート、ヨーレート、垂直加速度、横方向加速度、長手方向加速、ＧＰＳ速度、垂直速度、対気速度、及び他の要素）をモニタリングして、ビークルの動作が所望のエンベロープ内に維持されることを確実にする。オートパイロット制御は、分散したセットのユーザからの到来するセルラー通信信号を含む、ビークルロケーションにおける信号を受信及び再ブロードキャストするために使用されるアンテナ又はワイヤレス機器をリモートにアクティブ化し、これらに電力を供給するのに使用されてよい。

本発明の例示の実施形態によれば、移動緊急電力通信及びビークル推進電力システムを有するフルスケール電気垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ）ビークルシステムが提供される。ｅＶＴＯＬビークルシステムは、マルチロータ機体胴体；マルチロータ機体胴体に取り付けられた複数のプロペラアセンブリ；胴体に配置された少なくとも１つの燃料電池モジュール、ここで、燃料電池モジュールは、複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給するように構成された少なくとも１つの電気回路を有する複数の水素燃料電池を有する；少なくとも１つの燃料電池モジュールと流体連通する燃料タンクを有する燃料供給サブシステム；及び少なくとも１つの電気回路から供給された電圧及び電流の分配をモニタリング及び制御する、胴体に配置された配電モニタリング及び制御サブシステムを備える。

配電モニタリング及び制御サブシステムは、動作条件を測定するように構成された１つ又は複数の検知デバイス；複数のプロペラアセンブリを動作させる複数のモータコントローラ；及びワイヤレス通信機能を提供するセルサイトサブシステムを有する。システムは、少なくとも１つの燃料電池モジュールから複数のモータコントローラに選択可能に電力を方向付けて、ビークル推進及び／又はセルサイトサブシステムを駆動する。

本発明の態様によれば、燃料供給サブシステムは、１つ又は複数の補助燃料タンクを更に有する。

本発明の態様によれば、セルサイトサブシステムは、ドナー／受信アンテナ；再ブロードキャスト／サービスアンテナ；及び双方向増幅器を含む。

本発明の態様によれば、セルサイトサブシステムは、１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局と電子通信するか、又はこれらとのデータリンクを確立するセルラーリピータを含み、ここで、セルラーリピータ、１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局は各々、セルラーリピータ及び１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局に対してデータを転送することを可能にする共通のプロトコルによって管理される。

本発明の態様によれば、電力の選択可能な方向付けは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス又は同様の通信ネットワーク手段を介して制御される。

本発明の態様によれば、配電モニタリング及び制御サブシステムは、少なくとも温度センサを含む動作条件を測定するように構成された１つ又は複数の検知デバイス；及び複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、複数のモータコントローラ及びビークルコンポーネントに電圧及び電流を供給するように構成された電気回路、ここで、電気回路から戻った電子は圧縮空気における酸素と結合して酸素イオンを形成し、その後、プロトンが酸素イオンと結合してＨ_２Ｏ分子を形成し、ここで、複数のモータコントローラは、測定された動作条件に基づいてアルゴリズムを計算するように構成され、かつ複数のモータコントローラの各々及び／又はセルサイトサブシステムのための電圧又は電流の量及び分配を選択及び制御するように構成されたコンピュータプロセッサを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットによってコマンドされる、を更に有する。

本発明の態様によれば、電気回路は、各水素燃料電池内に配置され、アノード側触媒層から電子を収集し、セルサイトサブシステムを含む配電モニタリング及び制御サブシステムを含むビークルコンポーネントを駆動する電気回路に電圧及び電流を供給するように構成された電気コレクタを含み、複数のモータコントローラは、ビークルにおける複数のプロペラアセンブリを制御するように構成されており、電気回路から戻った電子は圧縮空気における酸素と結合して酸素イオンを形成し、その後、プロトンが酸素イオンと結合してＨ_２Ｏ分子を形成する。

本発明の態様によれば、配電モニタリング及び制御サブシステムは、クリーン燃料飛行体の最大の４００キロワット又はそれよりも高いオンボード発電容量全体までの少なくとも１つの燃料電池モジュールのユーザ選択可能なアクティブ化に基づいて、可変電力出力を制御する電力供給源のための可変コントロールを有する。

本発明の態様によれば、システムは、１つ又は複数の回路基板；１つ又は複数のプロセッサ；１つ又は複数のメモリ；１つ又は複数の電子コンポーネント、電気接続、電気ワイヤ；及び電気メインバス、及び少なくとも１つの燃料電池モジュールを含む１つ又は複数の電源の間の絶縁を提供する１つ又は複数のダイオード又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、ＩＧＢＴ又はＳｉＣ）を更に備える。

本発明の態様によれば、燃料電池モジュールは、モジュールハウジング、燃料送達アセンブリ、再循環ポンプ、冷媒ポンプ、燃料電池コントロール、センサ、冷媒を輸送する冷媒導管、接続、水素流入口、冷媒流入口、空気流入口、水素流出口、空気流出口、冷媒流出口、及び少なくとも１つの燃料電池モジュールに接続されるとともにこれらと流体連通する冷媒導管を更に含み、１つ又は複数の検知デバイスは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを使用して、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットに温度及び動作条件又はパラメータを報告するように構成され、圧力計、レベルセンサ、真空計、温度センサのうちの１つ又は複数を更に含み、自己測定するように構成された少なくとも１つの燃料電池モジュール又は自己測定するように構成されたモータコントローラのうちの１つ又は複数を更に含む。

本発明の態様によれば、ビークルシステムは、バルブ、ポンプ、及びこれらの組み合わせを操作し、燃料、空気及び／又は冷媒の流れを異なるロケーションに変更し、それによって、セルサイトサブシステムを制御するコマンドを用いて、複数のモータコントローラ、燃料供給サブシステム、少なくとも１つの燃料電池モジュール、及び流体制御ユニットをコマンドするために冗長ネットワークを介して投票プロセスを通信する少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを更に備える。

本発明の態様によれば、ｅＶＴＯＬは、１又は複数の人間の搭乗者及び／又は貨物を輸送するようにサイズ決めされ、寸法決めされ、構成され、複数のモータコントローラ及びプロペラアセンブリに取り付けられ、かつこれらを支持する、ビークル重量、人間の搭乗者及び／又は貨物を支持するマルチロータ機体胴体を備え、プロペラアセンブリは各々、ロータブレード又はプロペラブレードの複数のペアを含み、かつ各々複数のモータコントローラ、及び複数の水素燃料電池からの電圧及び電流を分配する配電モニタリング及び制御サブシステムに電気的に接続され、かつこれらによって制御される。

本発明の態様によれば、ビークルシステムは、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットへの有線又はワイヤレス（ＲＦ）接続を有する、ソフトウェアを有するミッション計画コンピュータを更に備える。幾つかのそのような態様では、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットは、コンピュータプロセッサ、及び、シリアルＲＳ２３２、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）から選択されるインターフェースのうちの少なくとも１つを含む入力／出力インターフェース、アナログ電圧入力、アナログ電圧出力、モータ制御のためのパルス幅変調出力、埋め込み又はスタンドアロンエアデータコンピュータ、埋め込み又はスタンドアロン慣性測定デバイス、及び１つ又は複数のクロス通信チャネル又はネットワーク、及びコマンドデータの複数のチャネルがシリアル回線を通じて１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットに渡されるように、データをシリアル回線上に組み合わせる手段を含み、ここで、制御情報が、周期的又は非周期的なレートで反復する複数のフレームにおいてパッケージングされる。特定の態様では、ビークルシステムは、ｅＶＴＯＬのためのセルサイトサブシステム、制御パネル、ゲージ、及びセンサ出力を含む動作条件をモニタリング及び表示するのに使用される標準的なアビオニクスの配置を有する簡略化コンピュータ及びディスプレイを更に備える。

本発明の態様によれば、ビークルシステムは、マルチロータ飛行体システムの一次電圧の少なくとも一部分を、１２Ｖ、２４Ｖ、２８Ｖ、又はアビオニクスのための他の標準電圧からなる群のうちの１つ又は複数を含む標準電圧にダウンシフトするように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ又はスタータ／オルタネータ、セルサイトサブシステム、ラジエータファンモータ、コンプレッサモータ、水ポンプモータ及び非推進目的を、ローカル電流ストレージを提供するための対応する電圧のバッテリとともに、更に備える。

本発明の例示の実施形態によれば、フルスケールｅＶＴＯＬビークルに配置された統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムを動作させる方法が提供される。方法は、統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムを有するｅＶＴＯＬビークルを提供する段階、ここで、前記ｅＶＴＯＬビークルは、複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給する少なくとも１つの電気回路を有する複数の水素燃料電池を有する少なくとも１つの燃料電池モジュール；少なくとも１つの燃料電池モジュールに燃料供給する統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムの燃料供給サブシステム；及び少なくとも１つの電気回路から供給された電圧及び電流を分配する統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムの配電モニタリング及び制御サブシステムを備え、ここで、少なくとも１つの電気回路は、動作条件を測定する１つ又は複数の検知デバイス；ワイヤレス通信機能を提供するセルサイトサブシステムを有する；及び少なくとも１つの燃料モジュールから電力を選択可能に方向付けて、ビークル推進及び／又はセルサイトサブシステム又はその両方を駆動する段階を備える。

本発明の態様によれば、方法は、圧力計、レベルセンサ、真空計、温度センサ、自己測定するように構成された少なくとも１つの燃料電池モジュール又は自己測定するように構成されたモータコントローラのうちの１つ又は複数からのデータに基づいて、１つ又は複数の検知デバイス及びコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを使用して、動作条件又はパラメータを測定及び報告して、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットに通知する段階を更に備える。特定の態様では、方法は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを介してセルサイトサブシステムによって通信される１つ又は複数のデジタルフィードバック測定を使用して、セルサイトサブシステムにおける動作条件を測定する段階を反復し、その後、１つ又は複数の燃料電池モジュールについてのデータを使用して、比較段階、計算段階、選択及び制御段階、及び実行段階を実行して、反復的に、１つ又は複数の燃料電池モジュールによる電圧及び電流生成及び供給及びセルサイトサブシステムにおける動作条件を管理する。幾つかの態様では、方法は、１つ又は複数の温度検知デバイス又は熱エネルギー検知デバイスを使用して、マルチロータ飛行体における動作条件を測定する段階を反復し、その後、１つ又は複数の燃料電池モジュールについてのデータを使用して、比較段階、計算段階、選択及び制御段階、及び実行段階を実行して、反復的に、１つ又は複数の燃料電池モジュールによる電圧及び電流又はトルク生成及び供給及びｅＶＴＯＬビークルにおける動作条件を管理する。

本発明の態様によれば、ビークルは、バルブ、ポンプ、及びこれらの組み合わせを操作し、燃料、空気及び／又は冷媒の流れを異なるロケーションに変更し、ビークル安定性を管理及び維持し、フィードバックをモニタリングするコマンドを用いて、複数のモータコントローラ、燃料供給サブシステム、１つ又は複数の燃料電池モジュール、及び流体制御ユニットを、コマンドを生成する制御アルゴリズムを動作させる１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットを使用して、コマンドするために冗長ネットワークを介して投票プロセスを通信する少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニットを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを更に備える。

例示の実施形態によれば、緊急通信を提供する方法が提供される。方法は、本明細書において開示されるように緊急通信システムを有するｅＶＴＯＬビークルを提供する段階；緊急通信システムを有するｅＶＴＯＬビークルを、緊急通信を必要とするロケーションに展開する段階；及びセルサイトサブシステムをアクティブ化して、ワイヤレス通信を提供する段階を備える。

本発明の態様によれば、ロケーションに展開されたｅＶＴＯＬビークルは、拡張された期間の間ロケーションにおいて空中でロイター飛行する。

本発明の態様によれば、ｅＶＴＯＬビークルの燃料供給サブシステムは、利用可能なロイター飛行時間を更に増大させるために１つ又は複数の補助タンクを更に有する。

以下の本発明の説明は、添付図面を参照する。
移動緊急通信及びビークル推進電力システムのコンポーネントの位置及び構成を示す２つの図を示す図である。 電気及びシステム接続性及び統合システムを制御するロジックを含む、本発明を実践するための例示のシステムブロック図である。 電気及びシステム接続性及び統合システムを制御するロジックを含む、本発明を実践するための例示のシステムブロック図である。 電気及びシステム接続性及び統合システムを制御するロジックを含む、本発明を実践するための例示のシステムブロック図である。 電気及びシステム接続性及び統合システムを制御するロジックを含む、本発明を実践するための例示のシステムブロック図である。 本発明のシステムの様々な燃料電池、燃料供給、発電、及びモータ制御コンポーネントの電気及びシステム接続性を示す図である。 移動緊急通信及びビークル推進電力システムにおいて採用されるセルサイトシステムを示す図である。 ビークル内の燃料電池の例示の構成を示す図である。 ビークル内の少なくとも１つの燃料電池モジュールにおける燃料電池の例示のサブコンポーネントを示す図である。 ビークル内の燃料電池の例示の内部サブコンポーネントを示す図である。 ビークルのための制御パネル、ゲージ、及びセンサ出力の一例を示す図である。 燃料供給サブシステム、発電サブシステム、増幅サブシステム、及びビークル内のコンポーネントの例示のプロファイル図である。 本発明の一実施形態に係る、マルチロータ飛行体のフレームから飛び出す６つのロータを有するマルチロータ飛行体の複数の図を示し、燃料供給及び発電サブシステムを収容する位置及び区画を示す。 マルチロータ飛行体内の燃料タンク及び燃料供給サブシステムの例示のサブコンポーネントを示す図である。 燃料タンク、燃料電池、ラジエータ、熱交換器及び冷却コンポーネントの例示の図である。 １つの例示の実施形態に係る本発明を示すフローチャートである。 本発明の１つの例示の実施形態に係る緊急通信を提供する方法を示すフローチャートである。

全体的な理解を提供するために、特定の例示的な実施形態がここで説明される；しかしながら、当業者であれば、本明細書において説明されるシステム及び方法は、他の適した用途のためのシステム及び方法を提供するように適合及び修正され得ること、及び本明細書において説明されるシステム及び方法の範囲を逸脱することなく他の追加及び修正が行われ得ることを理解するであろう。

別段指定されない限り、示される実施形態は、特定の実施形態の変動する詳細の例示的な特徴を提供するものとして理解され得、したがって、別段指定されない限り、図示の特徴、コンポーネント、モジュール、及び／又は態様は、開示されるシステム又は方法から逸脱することなく、別の方式で組み合わされ、分離され、交換され、及び／又は並び替えられ得る。

本発明の例示的な実施形態は、ＡＡＭ飛行体を含むクリーン燃料の電気駆動ビークルのための軽量、高電力密度、フォールトトレラントの燃料電池統合移動緊急通信及びビークル推進システム、方法及び装置に関する。統合システムは、１つ又は複数の燃料電池モジュールと流体連通し、液体水素、気体水素、又は同様の流体等の燃料を貯蔵及び輸送するように構成された燃料タンク、１つ又は複数のベント、１つ又は複数の流出口、及び１つ又は複数の排出ポートを含む燃料供給サブシステム、熱力学的動作条件を測定するように構成された１つ又は複数の温度検知デバイス又は熱エネルギー検知デバイス、及びコンピュータプロセッサを含むオートパイロット制御ユニットも備える。組み合わされたシステムは、燃料電池によって駆動され、それ自体を所望のロケーションに輸送することができ、所望の地理的ロケーションにおいて位置を確立すると、燃料電池からの電力をセルサイトサブシステムに選択可能に方向付けて、ワイヤレス通信機能を提供することができる。

全体を通して同様の部分が同様の参照符号によって指定される図１～図１４は、本発明に係る、クリーン燃料の電気駆動ビークルのための軽量、高電力密度、フォールトトレラントの多機能が組み合わされた緊急通信及び推進システム、方法及び装置の単数又は複数の例示の実施形態を示す。本発明は、図において示されている単数又は複数の例示の実施形態を参照して説明されるが、多くの代替形態が本発明を具現化することができることが理解されるべきである。当業者であれば、本発明の思想及び範囲を依然として維持するような方式で、要素又は材料のサイズ、形状、又はタイプ等の開示される実施形態のパラメータを変更するための異なる方式を更に理解するであろう。

図１は、ビークル１０００（ここでは例示のマルチロータ飛行体）内の燃料供給サブシステム９００及び発電サブシステム６００の例示の位置を示す図を示している。ビークルアーキテクチャは、ビークルの推進、内部デバイス及びセンサの動作のために電力を供給するマルチユース発電サブシステム６００、及びビークルを、セルサイトサブシステム１１１とインターフェース接続されるユーザデバイスのための移動ワイヤレス信号リピータに変換するための当該セルサイトサブシステム１１１を備える。ビークル発電サブシステム６００は、セルサイトサブシステム１１１と電子通信し、当該セルサイトサブシステム１１１は、特定の実施形態では、少なくともドナー／受信アンテナ、再ブロードキャスト／サービスアンテナ、及び双方向増幅器を、既存のビークル制御インフラストラクチャを使用して機能する適切なソフトウェア及びロジックとともに備える（ここで、既存のビークル電子コンポーネントは、特定の用途のための通信増幅コンポーネントに変換するために再プログラミング又は再利用化され得る）。セルサイトサブシステム１１１のコンポーネントは、既存のオンボード通信機器の外部アンテナ又はコンポーネントのアレイを含んでよい。例示の実施形態では、アンテナは、全方向性アンテナであってよく、ビークルの上部、側部、底部、正面又は背面に、又はビークルに搭載される指定されたコンポーネント内に取り外し可能に又は永久的に接続されてよく、ここで、これらの要素は、ビークルミッション制御コンピュータ、オートパイロット制御ユニットと電子通信し、選択的にアクティブ化され、適切な要求されるパラメータに電力（電圧及び電流）を提供するために１つ又は複数の燃料電池モジュールを含むビークル発電サブシステムに接続される電力供給回路の一部である。これらのパラメータは、電圧及び電流定格、形状、サイズ、及びコネクタタイプに従って変動し得る。当業者によって理解されるように、特定の法域の規制に基づいて異なる規格通信コンポーネントが採用されてよい。ユーザに対する害を防止するとともに、（干渉相殺機器を介して）到来及び発出信号処理を隔離することによって信号雑音又は干渉を削減するために、様々な絶縁、切断（回路遮断、ＧＦＣＩ）、減衰及び接地コンポーネントが含まれる。電気ショックのリスクを低減するために、サブシステム及びコンポーネントは、絶縁スリーブ、凹ソケット、及び／又は自動シャットオフを含む安全機能を有してよい。セルサイトサブシステム１１１のアンテナ及びワイヤレス通信機器のアレイは、少なくとも１つの燃料電池モジュールの少なくとも１つの電気回路と電子通信するオンボード制御タブレット又はアクティブ化スイッチによってアクティブ化され、ビークル推進及び／又はセルサイトサブシステム１１１の間の電力の分配を制御することができる。ビークル又は外部プロセッサ及びワイヤレスシグナリングを通じたリモート又は自律アクティブ化を含む、当該技術分野において既知の更なるアクティブ化手段が、システムに組み込まれてよい。例えば、セルサイトサブシステム１１１が例えばセルラーリピータ（携帯電話受信を改善するのに使用される双方向増幅器）として機能する間にそれに電力が供給されているときに表示又は照明される１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、セルサイトサブシステム１１１のコンポーネントのインジケータ又は電力インジケータが含まれてもよい。リピータの増幅機能にどのようにアクセスしこれを使用するのかについての（例えば、緊急通信エリア内に位置する移動ホットスポットのための実装における）動作リピータサービス又は命令のインジケーションを含み得る情報を、内部又は外部ユーザに伝達するために、視覚ディスプレイ、外部又は表面ライト、及びディスプレイスクリーンを含む外部フィードバック機構をシステムによってプログラミングすることができる。セルサイトサブシステム１１１の要素は、サージプロテクタ、スパイクサプレッサ、避雷器サブシステム、又は当該技術分野において既知の他の安全コンポーネントを更に含んでよい。推進のためのオンボード電源及び電子機器を制御するロジックは、貨物を最小化しながら、効率、利便性、及び応答性を改善するために、単一の、統合され結合されたシステムにおいてセルサイトサブシステム１１１の機能も同様に制御する。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、本発明を実行するために採用され得るシステム１００の１つのタイプをブロック図形式で示している。ここで、ビークルのために発電を管理することは、プライマリフライトディスプレイ１２、放送型自動従属監視（ＡＤＳＢ）又はリモートＩＤ送信機／受信機１４、典型的には１２内に埋め込まれる全球測位システム（ＧＰＳ）受信機、燃料ゲージ１６、対気速度及び垂直速度を計算するエアデータコンピュータ３８、ミッション制御タブレットコンピュータ３６及びミッション計画ソフトウェア３４、及び冗長飛行コンピュータ（オートパイロットコンピュータ３２又はオートパイロット制御ユニットとも称される）等のオンボード機器を含み、これらの全てが、ビークル１０００の動作及び位置をモニタリングするか、又は電気を生成する水素駆動燃料電池ベース発電サブシステム６００及び燃料供給サブシステム９００をモニタリング及び制御するかのいずれかであり、それらのシステムの動作及びビークル１０００の状態データ、例えば、高度、姿勢、地上速度、位置、局所地形、経路、天候データ、残存燃料、モータ電圧及び電流ステータス、意図される目的地、及び成功しかつ安全な動作のために必要な他の情報の様々な態様を表すディスプレイ提示を提供する。燃料電池ベース発電サブシステム６００は、貯蔵された水素を圧縮空気と結合して、水及び熱のみの副産物で電気を生成し、それによって、燃料電池モジュール１８の効率及び／又は性能を最適化するために様々なタイプのポンプ及び冷却システム４４及びターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６も含むことができる当該燃料電池モジュール１８が形成される。当業者によって理解されるように、燃料電池は、高電圧バッテリアレイ、バッテリモニタリング及び充電器サブシステム又は同様の構成からなるバッテリ（又はスーパーキャパシタ、これらの組み合わせ又は当業者によって理解されるような他のエネルギー貯蔵システム）サブシステムによって増強されてもよい。本開示は、エネルギー貯蔵の両方の手段を組み込む発電システム及びハイブリッド貯蔵エネルギーバッテリシステムの両方に対処するように意図される。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、電力（電圧及び電流）の生成、分配、調整及びモニタリングを制御するロジックを含む、本発明のシステム１００の様々な制御インターフェースコンポーネントのための電気及びシステム接続性を含む、例示の実施形態のシステム図を示している。ビークル状態（ピッチ、バンク、ロール、ヨー、対気速度、垂直速度及び高度）は、ａ）物理的な運動、及びミッション制御タブレットコンピュータ３６、サイドアームコントローラのうちの１つを使用して作成されたコマンド、セキュアなデータリンクを介して送信されたコマンド、又は自律モードの支援を得てミッション制御タブレットコンピュータ３６及びミッション計画ソフトウェア３４を使用して選択及び事前プログラミングされた事前計画されたミッションルートを使用してオペレータによって；又はｂ）ミッション制御タブレットコンピュータ３６及びミッション計画ソフトウェア３４を使用して選択及び事前プログラミングされ、発射の前にオンボードオートパイロットシステムにアップロードされる事前計画されたミッションルートを使用して自律又はＵＡＶモードにおいて、コマンドされる。ミッション制御タブレットコンピュータ３６は、シリアル、無線制御、又は同様のデータリンクを介して、指定されたルート又は位置コマンドセットをオートパイロットコンピュータ３２及び投票部４２に送信してよく、その場合、オートパイロットは次に、その指定されたルート又は位置コマンドセット（例えば、出発地から目的地に移動するルートを形成するための高度及び位置のセット）を利用してよい。例示の実施形態に含まれる機器及びプロトコルに依存して、コマンドのシーケンスが、例えば、１０ミリ秒～３０ミリ秒の「フレーム」内に含まれる１．０ミリ秒～２．０ミリ秒の間で変動するパルス幅によって表される、指定されたコマンド情報を搬送する一連のサーボ制御パルスの繰り返しを使用して送信されてよい。コマンドデータの複数の「チャネル」が、各「フレーム」内に含まれてよく、ただし、各最大パルス幅は、次のチャネルのパルスが開始することができる前に、出力なし（典型的にはゼロボルト又は論理ゼロ）の期間を有しなければならないという唯一の条件を有する。このようにして、コマンド情報の複数のチャネルが、各フレーム内の単一のシリアルパルスストリーム上に多重化される。フレーム内の各パルスのパラメータは、最小パルス幅、最大パルス幅、及び周期的反復レートを有する。モータのＲＰＭは、信号のデューティサイクル又は反復レートによって決定されるのではなく、指定されたパルスの継続時間によって判定されることに留意されたい。オートパイロットは、２０ｍｓごとにパルスを確認することが期待され得るが、これは、システム１００の要件に依存して、より短く又はより長くなり得る。フレーム内の各チャネルのパルスの幅は、対応するモータが回転する速度を判定する。例えば、１．２ｍｓ未満のパルスはいずれも、「モータオフ」又は０ＲＰＭとして事前プログラミングされてよく（オフ状態のモータは、人物によって自由に回転させることできるが、一方、０ＲＰＭになるようにコマンドされたモータは、その位置で「ロック」される）、１．２ｍｓから最大２．０ｍｓまでの範囲のパルス幅は、それに比例して２０％ＲＰＭから１００％ＲＰＭまでモータにコマンドする。別の実施形態では、モータコマンドは、オートパイロットからモータコントローラ２４にデジタルで送信されてよく、送信媒体としてＲＦ又はワイヤ又は光ファイバを使用して、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ又はＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）等のデジタルデータバス（これは、適用されることが可能である多くの利用可能なデジタルデータバスのうちの１つである）を使用して、ステータス及び／又はフィードバックがモータコントローラ２４からオートパイロットに返されてよい。モデム（変調器／復調器）が、データリンクデバイスペア内に暗黙的に存在してよく、その結果、ユーザはＥｔｈｅｒｎｅｔ又はＣＡＮコマンドを送信し、モデムは、当該データを、１つ又は複数のチャネルを介した高信頼度の送信及び受信に適したフォーマットに変換し、相手側モデムは、そのフォーマットを、オートパイロットシステム内での使用のために、受信側ノードにおいて元のＥｔｈｅｒｎｅｔ又はＣＡＮコマンドに逆変換する。当業者によって理解されるように、オンボード発電及びモータ制御システムを形成するオートパイロット、モータコントローラ２４、及び燃料電池及びサポートデバイスの間でデータ及びコマンドを送信及び受信するために多くの可能な実施形態が利用可能であるのと全く同様に、タブレット又は地上パイロットステーション及びビークルの間のワイヤレスデータリンクを実装するために多くの可能な実施形態が利用可能である。

各オートパイロットにおける受信機は、その後、ソフトウェアアルゴリズムを使用して、タブレットコンピュータ又は代替的な制御手段からのチャネルコマンドに相関する受信されたチャネルパルス（この例では、ピッチ、バンク及びヨー等の制御入力及びｒｐｍを表すパルス幅のセット）を、複数の（この例では、６つの）モータコントローラ２４、モータ、及び、例えば、ロータ２９又はプロペラの各々を制御するために必要な出力に変換し、コマンドされたビークルの運動を達成する。コマンドは、送信機及び受信機の間で直接ワイヤによって、又はセキュアなＲＦ（ワイヤレス）信号を介して送信されてよく、ＲＣフォーマットを使用してもよいし、又は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＣＡＮ、又は別の適したプロトコルにおいて直接デジタルデータを使用してもよい。オートパイロットは、ピッチ、バンク角度、ヨー、加速度等の他のビークル状態情報を測定すること、及びそれ自体の内部センサ及び利用可能なデータを使用してビークル安定性を維持することも担当する。

オートパイロット及び複数のモータコントローラ２４の間のコマンドインターフェースは、機器セットごとに変動し、可変ＤＣ電圧、可変抵抗、ＣＡＮ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ又は他のシリアルネットワークコマンド、ＲＳ－２３２又は他のシリアルデータコマンド、又はＰＷＭ（パルス幅変調）シリアルパルスストリーム、又は当業者に明らかである他のインターフェース規格等の、各モータコントローラ２４への信号オプションを伴い得る。オートパイロットコンピュータ３２内で動作する制御アルゴリズムは、必要な状態解析、比較を実行し、個々のモータコントローラ２４への結果として得られるコマンドを生成し、結果として得られるビークル状態及び安定性をモニタリングする。投票手段４２（例えば、起こり得る故障を検出するための入力間の三重冗長投票）は、３つのオートパイロットコンピュータ３２のうちのどの２つが合意しているかを判断し、適切なオートパイロットコンピュータ３２出力を対応するモータコントローラ２４又は増幅サブシステム１１１に接続するための投票動作を自動的に実行する。他のレベルの冗長性も、飛行安全性要件及び規制を満たすことを条件として可能であり、当業者には明らかである。

好ましい制御の実施形態では、コマンドされたビークルの運動及びモータｒｐｍコマンドは、ジョイスティック及びスロットルのペア、スロットルを含む従来のサイドアームコントローラのペア、ステアリングホイール又は左右及び前後の運動が可能であるコントロールヨークによって具現化することもでき、ここで、ジョイスティック／サイドアームコントローラ／ホイール／ヨークは、コマンドされた運動を示す読み取り値（ポテンショメータ、ホール効果センサ、又はロータリ可変差動変圧器（ＲＶＤＴ）であり得る）を提供し、これらは、次に、適切なメッセージフォーマットに変換され、ネットワークコマンド又は信号によってオートパイロットコンピュータ３２に送信され、それによって、複数のモータコントローラ２４、モータ及びロータ２９を制御するのに使用されてよい。オートパイロットは、「左に進む」、「右に進む」、「前に進む」、「後ろに進む」、「左ヨー」又は「右ヨー」コマンドを生成することも可能であってよく、その間中、オートパイロットは、同時に、安定的な水平又はおおよそ水平の状態でビークルを維持する。

好ましい実施形態における複数のモータ及びロータ２９のモータは、飛行体モータとして動作することが可能である、（水、不凍液、油、又は当業者によって理解される他の冷媒を含む冷媒によって）空冷されるか又は液冷されるかのいずれかである、又はその両方である、ブラシレス同期三相ＡＣ又はＤＣモータである。システム１００の動作の全体を通して、ビークルを制御及び動作することは、例えば、許容される耐空性規格まで、人間の生命を保護するために要求される必要な安全性、信頼性、性能及び冗長性手段を用いて実行される。

ビークルを動作させるための電気エネルギーは、燃料電池モジュール１８から導出され、これは、任意選択の高電流ダイオード又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２０及び回路遮断器９０２を通じてモータコントローラ２４に電圧及び電流を提供する。高電流コンタクタ９０４又は同様のデバイスは、自動車のイグニッションスイッチと同様に、燃料電池モジュール１８を開始し電力を生成するために電圧をスタータ／ジェネレータ２６に適用するために、ビークルキースイッチ４０の制御下で係合及び係合解除される。例えば、高電流コンタクタ９０４は、ビークルキースイッチ４０によって制御され、かつ電流がスタータ／ジェネレータ２６に流れることを可能にする基本的に大きい真空リレーであってよい。本発明の例示の実施形態によれば、スタータ／ジェネレータ２６はまた、電力をビークル１０００（例えば、飛行体）のアビオニクスシステムに供給する。安定した電力が利用可能になると、モータコントローラ２４は各々、ＲＰＭモード又はトルクモードのいずれかでモータを制御することによって、所望の推力を達成するために必要な電圧及び電流を個別に管理して、各モータ及びプロペラ／ロータの組み合わせ２８によって推力が生成されることを可能にする。ビークル当たりのモータコントローラ２４及びモータ／ロータの組み合わせ２８の数は、ビークルアーキテクチャ、所望の貨物（重量）、燃料容量、電気モータサイズ、重量、及び電力、及びビークル構造に依存して、４のように少なく、１６以上のように多くてもよい。有利には、燃料電池及び比較的低い電流需要を有する比較的小さいモータは、十分な飛行継続時間を達成しながら、機能的航空ビークルのための総重量において必要な電圧及び電流を生成することができ、１つ又は複数のモータ又はモータコントローラ２４の故障が、オートパイロットによって補償されることを可能にして、当該故障時に安全な飛行及び着陸の継続を可能にする。

燃料電池１８は、オンボード又は補助燃料ストレージによって供給される。出発地、目的地、又は路肩燃料補給ステーションにおいてビークル１０００（例えば、マルチロータ飛行体）の燃料タンク２２を燃料補給する能力は、ビークルの有用性及びリモート又は緊急通信用途にとって重要である。モータのためのエネルギー源を交換するために燃料タンク２２に燃料補給する能力は、時間を消費するプロセスであり得る、外部電源から再充電されなければならない従来の全ての電気ビークル（例えば、バッテリ動作式ビークル）によって要求されるダウンタイムを削減する。燃料電池及び燃料電池モジュール１８は、水素によって駆動され得る。それに応じて、燃料電池モジュール１８は、燃料から電気を生成して、電力をビークル１０００上のモータ又はセルサイトサブシステム１１１に提供することができる。燃料電池モジュール１８の使用は、バッテリよりも重量効率が良く、既存のＬｉイオンバッテリよりも高いエネルギー密度を提供し、それによって、揚力を生成するためにモータによって要求される仕事が削減される。加えて、水素燃料電池の使用は、燃料３０が消費されるにつれて重量が減少することに起因して、モータによって要求される仕事量を削減する。

完全電気式ビークルの性質に起因して、燃料電池モジュール１８に加えて、オンボード高電圧バッテリ及び再充電サブシステムを、オンボードバッテリを再充電することを容易にする外部レセプタクルとともに保持することも可能である。

ビークルの電子システム又はアビオニクス１２、１４、１６、３２、３４、３６、３８を動作させ、照明をサポートするための電力が、ａ）燃料電池モジュール１８によって駆動され、電力をアビオニクスバッテリ２７に提供する低電圧スタータ／ジェネレータ２６、又はｂ）エネルギーをアビオニクスバッテリ２７に提供するＤＣ対ＤＣコンバータのいずれかによって提供される。ＤＣ対ＤＣコンバータが使用される場合、それは、燃料電池モジュール１８によって生成された高電圧から電力を引き出し、より高い電圧（この実施形態では典型的には３００Ｖ ＤＣ～６００Ｖ ＤＣ）を、１２Ｖ、２４Ｖ又は２８Ｖ又は他の電圧規格のいずれか（これらはいずれも、典型的には小さい飛行体システムにおいて使用される電圧である）にダウンコンバートする。ナビゲーション、ストローブ、及び着陸ライトは、２６及び２７から電力を引き出し、米国及び海外の規制下での夜間における安全性及び動作のために必要な照明を提供する。補助照明デバイスをシステム１００全体の一部として制御するために、適した回路遮断器９０２及びスイッチ手段が提供される。これらのデバイスは、一般的に、発光ダイオード（ＬＥＤ）ライトとして実装され、１つ又は複数のスイッチによって直接、又はＣＡＮ又は他のデジタルデータバスコマンドに応答してデータバス制御式スイッチによってのいずれかで制御されてよい。これらのデバイスは、夜間又は低光条件における使用を容易にするために増幅サブシステム１１１のコンポーネントを照明することもできる。ＣＡＮ又はデータバスコマンドシステムが図２Ｂにおいて示されているように採用される場合、キャビン照明、座席照明、窓照明、窓メッセージング、音声キャンセル又は音声コクーン制御、外部表面照明、外部照明、外部表面メッセージング又は広告、座席メッセージング、キャビン全体の乗客命令又は飛行中メッセージング、乗客重量検知、パーソナルデバイス（例えば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）、タブレット、ｉＰａｄ（登録商標）、（又はＡｎｄｒｏｉｄ（登録商標）又は他の同等のデバイス又は同様のパーソナルデジタルデバイス）接続性及び充電、及びキャビン又はビークル内に追加され得るような他の統合機能等を、向上したユーザエクスペリエンスに提供するために、複数の「ユーザエクスペリエンス」又はＵＸデバイスが採用されてもよい。

１つの例示の実施形態では、複数のモータ及びロータ２９のためのモータのペアは、（オートパイロットがＲＰＭモードにおいてモータを制御しているのか又はトルクモードにおいてモータを制御しているかによって判定される）異なるＲＰＭ又はトルク設定において動作するようにコマンドされて、オートパイロット制御下でわずかに異なる量の推力が生成され、それゆえ、安定した飛行姿勢を維持するためにオートパイロットの６軸の内蔵又はリモートの慣性センサからの位置フィードバックを使用して、ピッチモーメント、又はバンクモーメント、又はヨーモーメント、又は高度の変更、又は横方向の動き、又は長手方向の動き、又は上記の同時の任意の組み合わせがビークル１０００に付与される。センサデータは、その物理的な運動及び運動のレートを評価するために各オートパイロットによって読み取られ、これは、その後、いずれの新たな運動コマンドが要求されるのかを評価するために、３次元の全てにおけるコマンドされた運動と比較される。

当然ながら、全てのビークルが電子機器、計器又はコントローラ、又はモータの同じ組み合わせを採用することになるのではなく、ビークルによっては、この組み合わせとは異なる、又はこの組み合わせに加えた、機器を含むことになる。例えば、通信のために望ましい場合があるような無線機器又はビークルにおいて一般的である他の小さい補助電子機器は示されていない。しかしながら、この組み合わせがどんなものであれ、機器の何らかのセットがオペレータからの入力コマンドを受け入れ、それらの入力コマンドを、互いに逆回転するモータ及びロータ２９のペアからの異なる推力量に変換し、それゆえ、アセンブリ２８におけるロータ２９を動作させる電気モータから差動推力を生成する異なるコマンドを使用して、ビークル１０００のピッチ、バンク、ヨー、及び／又は垂直の運動、又はビークル１０００の横方向及び長手方向並びに垂直及びヨー運動を生成する。ビークル１０００の現在のロケーション及び意図されるロケーションの計測及び表示と組み合わされる場合、機器のセットは、オペレータが、ビークルの内部にいても、データリンクを介して地上にいても、又は事前計画されたルートの割り当てを通じて自律的に動作させていても、ビークル１０００をその意図された目的地に容易かつ安全に動作させるとともにガイドすることを可能にする。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ及び図２Ｄは、モータ及びロータの組み合わせ２８、ロータ２９、プライマリフライトディスプレイ１２、放送型自動従属監視（ＡＤＳＢ）又はリモートＩＤ送信機／受信機１４、オートパイロットコンピュータ３２、ミッション制御タブレットコンピュータ３６及びミッション計画ソフトウェア３４を含む。各ケースにおいて、ミッション制御タブレットコンピュータ又はサイドアームコントローラが、指定されたルート又は位置コマンドセット又は達成されることが意図された運動をオートパイロットコンピュータ３２及び投票部４２、モータコントローラ２４、及びエアデータコンピュータに送信して、対気速度及び垂直速度３８を計算してよい。幾つかの実施形態では、燃料タンク２２、アビオニクスバッテリ２７、ポンプ及び冷却システム４４、ターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６、及びスタータ／オルタネータも含まれ、モニタリングされ、制御されてよい。任意の燃料電池１８がオンボード又は補助燃料３０のタンク２２によってフィードされ、燃料を使用してマルチロータビークル１０００のための電力源を生成する。好ましい実施形態は、空冷されるか、液冷されるか、又はその両方である飛行体モータとして動作することが可能であるブラシレス同期三相ＡＣ又はＤＣモータを使用する。タイインパネルが、カムロック等のコネクタを含むスイッチ機器の付近に設置されてよい。タイインパネルは、（三相システムのための）相回転インジケータ及び回路遮断器を含んでもよい。カムロックコネクタは、２００アンペア～３０００アンペア用途、及び一般的に最大で４８０ボルトまでのシステムの定格である。

システム１０００は、エンベロープ保護を実装して、システムの幾つかの態様における故障、及び、少なくとも以下のシステム及びコンポーネント：１）制御ハードウェア；２）制御ソフトウェア；３）制御テスト；４）モータ制御及び配電サブシステム；５）モータ；６）燃料電池発電サブシステム、及び７）外部電力供給機能に関する異常条件の間に予測可能な挙動を生じさせる事前設計されたフォールトトレランス又はグレイスフルデグラデーションがない限り、又はあるまで、ビークルをその安全エンベロープの外に押し出すことを何も、ビークル、人間のオペレータ／監督者／乗客、又は環境が行うことができないことを確実にする。

飛行制御ハードウェアは、例えば、Ｐｉｘｈａｗｋ又は３２ビット、６４ビット、又はより大きいＡＲＭプロセッサ（又は当該技術分野において既知の他の適したプロセッサ、ここで、特定の実施形態は、プロセッサを採用せず、代わりにＦＰＧＡ又は当該技術分野において既知の同様のデバイスを使用し得る）を有する他の飛行コントローラの冗長セットを含んでよい。ビークルは、複数の飛行コントローラを用いて構成されてよく、ここで、特定の例示の実施形態は、冗長性のためにビークルの内部に配置された少なくとも３つのＰｉｘｈａｗｋオートパイロットを採用する。各オートパイロットは、３つの加速度計、３つのジャイロ、３つの磁力計、２つの気圧計、及び少なくとも１つのＧＰＳデバイスを備えるが、ハードウェア及びソフトウェアデバイスの正確な組み合わせ及び構成は変動してよい。各オートパイロットの内部にあるセンサの組み合わせ及び投票のアルゴリズムは、各センサタイプから最良値を選択し、各オートパイロット内のスイッチオーバ／センサ故障をハンドリングする。飛行制御ソフトウェアは、１）ＣＡＤデータ；２）ＦＥＡデータ；及び３）実際のプロペラ／モータ／モータコントローラ／燃料電池の性能データ測定を使用して開発された少なくとも１つのＰＩＤスタイルアルゴリズムを含んでよい。

ビークルの６つのモータについての例示の実施形態が示され、各モータは、専用モータコントローラ２４によって制御される。解析及び意思決定のために、各モータについての電気動作特徴／データが制御され、投票システムに通信される。モータコントローラ２４への通信は、（この実施形態では）信号インテグリティを保護し、電磁気及び雷に対する耐性を提供するためにインラインで光ファイバ送受信機を用いて、デジタルネットワークプロトコルであるＣＡＮを介して、オートパイロット及びモータコントローラ２４の間で行われる。この実施形態では、場合によって「フライバイライト」として既知の光ファイバの使用は、ビークルの信頼性を増加させ、地上差動、電圧差動、電磁干渉、照明、及びＴＶ又はラジオの放送塔、空港レーダ、空中レーダ等の外部電磁干渉源、及び類似の潜在的な攪乱に対する任意の脆弱性を低減する。規制要件を満たすことを条件として、ネットワーク及び電気又は光学又はワイヤレス媒体の他の事例も同様に可能である。モータ性能に関連する測定パラメータは、モータ温度、ＩＧＢＴ温度、電圧、電流、トルク、及び回転毎分（ＲＰＭ）を含む。これらのパラメータの値は、ひいては、所与の大気、電力及びピッチ条件下で期待される推力に相関する。

燃料電池制御サブシステムは、特定の使用構成に基づいて様々な数の燃料電池、例えば、フォールトトレランスのために構成された３つの水素燃料電池のセットを有してよい。ＣＡＮプロトコルを使用して電池の動作及び制御が可能にされるとともに管理されるが、多数の他のデータバス及び制御技法が可能であり、当業者にとって明らかである。オートパイロット内に記憶される１つ又は複数の飛行制御アルゴリズムは、ＣＡＮを介して燃料電池によって伝達される電力を制御及びモニタリングする。三重モジュール式冗長オートパイロットは、任意の１つの燃料電池の減少を検出し、自動切り替え又は相互接続の形式を使用して残存燃料電池を再構成することができ、それゆえ、燃料電池システムが、安全な降下及び着陸を実行するようにビークル１０００を動作させることを継続することが可能であることが確実になる。動作パラメータが著しい程度又は事前設定された限度を超過するか、又は安全着陸が危険に晒されるような緊急条件が存在する場合、統合緊急手順がアクティブ化される。

オートパイロットコンピュータ３２は、マイクロプロセッサベース回路において具現化され、飛行体１０００のデータバス、マルチチャネルサーボ又はネットワークコントローラ（入力）３５及び３７、及びモータコントローラ（出力）２４と通信し、安定性を維持するために慣性及び姿勢の測定を行うために要求される様々なインターフェース回路を含む。この冗長なフォールトトレラントの複数の冗長投票制御及び通信手段及びオートパイロット制御ユニット３２は、システム全体に関連する。加えて、オートパイロットコンピュータ３２は、後の解析又は再生のために、位置、ビークル状態データ、速度、高度、ピッチ角度、バンク角度、推力、ロケーション、及びビークル位置及び性能の捕捉に典型的な他のパラメータの自動記録又は報告のために構成されてもよい。加えて、記録されたデータは、複製され、火災及び衝撃に耐性のある別のコンピュータ又はデバイスに送信されてよい。これらの要件を達成するために、当該オートパイロットは、埋め込みエアデータコンピュータ（ＡＤＣ）及び埋め込み慣性測定センサを含むが、これらのデータは、小さい別個のスタンドアロンユニットからも導出され得る。オートパイロットは、シングル、デュアル、クアッド又は他のコントローラによって動作されてよいが、信頼性及び安全性の目的で、好ましい実施形態は、三重冗長オートパイロットを使用し、ここで、ユニットは、１つ又は複数のネットワーク（信頼性及び利用可能性のために２つが好ましい）を使用して、協働的な関係において、情報、決定及び意図されるコマンドを共有する。許容可能なガードバンドの外側の深刻な不一致の場合において、３つのユニットが存在すると仮定すると、３票のうちの２票で、モータコントローラ２４によって実装されるコマンドを判定し、適切なコマンドが自動的に選択され、モータコントローラ２４に送信される。ハードウェアのサブセットは、バスジャム又は他の動作不良が物理レベルにおいて発生したか否かを判定するために、ネットワーク（例示の実施形態ではＣＡＮバス）の条件をモニタリングし、当該バスジャム又は他の動作不良のケースでは、復帰ＣＡＮバスへの自動スイッチオーバが行われる。オペレータは、典型的には飛行中にコントローラ不一致を通知されないが、その結果は、更なる動作後診断のためにログ記録される。

ミッション制御タブレットコンピュータ３６は、典型的には、単一又は二重冗長実装であり、ここで、各ミッション制御タブレットコンピュータ３６は、同一のハードウェア及びソフトウェア、及びユニットを「プライマリ」又は「バックアップ」として指定するスクリーンボタンを含む。プライマリユニットは、故障していない限り全てのケースにおいて使用され、これによって、オペレータ（存在する場合）がタッチアイコンを通じて「バックアップ」ユニットを選択しなければならないか、又はオートパイロットがプライマリユニットの故障を検出した場合に自動フェイルオーバがバックアップユニットを選択するかのいずれかである。正式な事前プログラミングされたルートなしで動作する場合、ミッション制御タブレットコンピュータ３６は、その内部運動センサを使用して、オペレータの意図を評価し、所望の運動コマンドをオートパイロットに送信する。ミッション計画コンピュータ又はタブレットなしで動作する場合、オートパイロットは、ジョイスティック又はサイドアームコントローラの接続されたペアからそれらのコマンドを受信する。ＵＡＶモードでは、又は有人自動モードでは、ミッション計画ソフトウェア３４は、ビークル１０００についてのルート、目的地、及びプロファイルを指定するために出発前に使用される。飛行計画は、プライマリミッション制御タブレットコンピュータ３６に入力された場合、対応するオートパイロットに自動的に送信され、オートパイロットは、それら自身及びバックアップミッション制御タブレットコンピュータ３６の間で飛行計画詳細を自動的に相互入力し、その結果、各オートパイロットコンピュータ３２及びミッション制御タブレットコンピュータ３６は、同じミッションコマンド及び意図されたルートを保持する。プライマリタブレットが故障した場合、バックアップタブレットは、既に同じ飛行詳細を含んでおり、オペレータのアクション又は自動フェイルオーバのいずれかによって選択されるとビークルの制御を担当する。

複数のモータ及びロータ２９のモータ制御について、各高電流コントローラから、同期ＡＣ又はＤＣブラシレスモータのための各モータに接続する３つの相が存在する。３つの相のうち任意の２つの位置を逆にすることは、モータに反対方向に動作させる。代替的には、同じ効果を可能にするソフトウェア設定がモータコントローラ２４内に存在するが、それをハードワイヤすることが好ましく、なぜならば、反対方向に動作する指定されたモータは、逆のピッチを有するロータも有しなければならず（これらは場合によって、左手対右手ピッチ、又は、プラー（通常）及びプッシャ（逆）ピッチロータと称される）、それによって、複数のモータ及びロータ２９を形成するためである。互いに逆回転するペアにおけるモータを動作させることは、ビークルの回転トルクを相殺する。

例示的な実施形態では、動作解析及び制御アルゴリズムは、オンボードオートパイロットコンピュータ３２によって実行され、経路及び他の有用データは、ディスプレイ１２上に提示される。

システム動作又は安全性の劣化を伴わずにシステムが単一の故障を切り抜けることを可能にするために、冗長通信システムが提供される。このリアルタイムシステムでは、定性決定プロセスを実行するためのフォールトトレラント三重冗長投票制御及び通信手段を用いて実装されるオートパイロットコンピュータ３２の投票プロセスは、代わりに、動作計画を相互入力することによってビークルを動作させるためのデータ及び所望のパラメータを共有し、各々が、現在のビークル１０００の状態を定義するそれ自体の状態空間変数、及び各ノードの健全性を測定する。各ノードは、独立して、（説明された実施形態ではシリアルＣＡＮバスメッセージフォーマットにおける）モータ制御出力のセットを生成し、各ノードは、それ自体の内部健全性ステータスを評価する。健全性ステータス評価の結果は、その後、いずれのオートパイロットが実際に複数のモータ及びロータ２９のモータを制御するのかを自動的に選択するのに使用される。１つよりも多くの故障が、緊急システム実装を開始する。

アナログスイッチを使用して実装されるマルチウェイ投票部は、１．ＯＫ、２．ＯＫ、及び３．ＯＫの状態をモニタリングし、それらの３つの信号を使用して、いずれのシリアル信号セットを有効化するのかを判定し、その結果、モータ制御メッセージは、制御ノード及びモータコントローラ２４の間で渡され得、燃料電池メッセージは、制御ノード及び燃料電池の間で渡され得、ジョイスティックメッセージは、制御ノード及びジョイスティックの間で渡され得る。このコントローラシリアルバスは、好ましい実施形態ではＣＡＮネットワークによって代表されるが、ＰＷＭパルストレイン、ＲＳ－２３２、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、又は同様の通信手段等の他のシリアル通信が使用されてよい。代替的な実施形態では、ＰＷＭパルストレインが採用され；各チャネル上のＰＷＭパルスの幅は、モータコントローラ２４が達成するべきＲＰＭのパーセントを指定するのに使用される。これは、制御ノードがコマンドをネットワーク上の各モータコントローラ２４に発行することを可能にする。投票及び信号切り替えを通じて、３つのオートパイロットコンピュータからの複数の（典型的には、モータごとに１つと、他の任意のサーボシステムごとに１つ）コマンドストリーム出力に投票して、各オートパイロットの内部健全性及びステータスに関するシステムの知識を使用して、複数のコマンドストリームの単一のセットを生成することができる。

システム１００は、様々なサブシステムをモニタリングする検知デバイス又は安全センサを提供し、少なくとも１つの燃料電池モジュール、増幅サブシステム１１１を駆動する回路、及び複数のモータコントローラを含み、それらの各々は、燃料供給の増加又は減少又は流体を使用する冷却を可能にするためにバルブ、ポンプ又はこれらの組み合わせについて１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット３２又はコンピュータユニット（ＣＰＵ）に通知するためにコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを使用してパラメータを自己測定及び報告するように構成され、ここで、熱エネルギーが、冷媒から伝達され、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット３２は、バルブ及びポンプを操作し、燃料、空気及び冷媒の流れを異なるロケーションに変更するコマンドを用いて、複数のモータコントローラ２４、燃料供給サブシステム、少なくとも１つの燃料電池モジュール１８、及び流体制御ユニットをコマンドする少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニットを含み、少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニット３２は、ＣＰＵを有する当該少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニット３２が健全性ステータスインジケータを提供する冗長ネットワーク上で投票プロセスを通信する。信号及びアナログ投票回路は、個々の健全性ステータスインジケータから、全てのノードが良好であるのか、特定のノードが故障を被っているのか、一連の故障が経験されているのか、又はシステムが非動作状態であるのか（又は個々の信号の集約及びクロスチェック検証に基づく他の同様のインジケーション）を判定することによって、例えば、燃料電池モジュールの全体健全性を計算する。投票の結果は、その後、例えば、燃料電池モジュール１８又はモータコントローラ２４を制御するために適切な信号を送信することをトリガする。

システムは、複数のモータ及びロータ２９の各々の性能を示す様々なセンサ出力（例えば、ＲＰＭ、モータ電圧、モータ電流、温度、又は熱力学的動作条件）の測定値を取得する。測定データは、各モータコントローラ２４のシリアルデータバスを通じて容易にアクセスされてよい。システムは、データに対して様々な解析を実行し、これは、各モータの推力及びビークル運動への寄与度を計算するのに使用されてよい。システムは、その後、タブレットスロットルコマンド又はスロットルレバーがオペレータによってどこに位置決めされているのかを検出することによってスロットルコマンドを測定し、以前のサンプルからのコマンドされた推力の任意の変更に留意する。システム及びオートパイロットコンピュータ３２は、埋め込み慣性センサ及び／又はエアデータセンサを含む他のオンボードセンサからのビークル１０００の測定値（電圧、引き出された電流及び推定残存燃料３０、対気速度、垂直速度、気圧高度、ＧＰＳ高度、ＧＰＳ緯度及びＧＰＳ経度、外気温度（ＯＡＴ）、ピッチ角度、バンク角度、ヨー角度、ピッチレート、バンクレート、ヨーレート、長手方向加速、横方向加速度、及び垂直加速度）、及び埋め込みＧＰＳ受信機からデータを受信することによって導出されるＧＰＳデータの代表群を収集する。このデータは、オペレータにとって利用可能になり、その後、進行中の行程又はミッション（電力の外部供給を含む）のための残りの動作継続時間の解析の一部として使用され、ここで、システムは、コマンドの意図される行列を検査し、意図されるアクションがビークル１０００の安全マージン内であるか否か及び／又は電気システム及び燃料タンク２２がマージンで、かつミッションの全体成功を損なうことなくミッションを達成するのに十分な電力を含むか否かを評価し、そうではない場合、モータコントローラ２４のコマンドの行列に対して調整を行い、ビークル性能が調整されたことを示すために任意の必要な更新のインジケーションをオペレータのディスプレイに提供し、その後、そのアクション及びステータスを他のオートパイロットノードに示すためにネットワークメッセージを発行する。システムは、その後、ビークル性能及び状態データの全てを捕捉し、更新サンプルを不揮発性データストレージデバイスのオンボードストレージ（コンマ区切りの又は他のシンプルなファイルフォーマットにおけるデータを含み得る）、典型的にはフラッシュメモリデバイス又は他の形式の永久データストレージに記憶すべき時間であるか否かを判定し、シーケンス全体が繰り返される場合、次のティックを待機するために戻る。位置及び制御命令の一部又は全てを、ビークル１０００及び外部機器の間でブロードバンド又は８０２．１１ Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ネットワーク又は無線周波数（ＲＦ）データリンク又は戦術データリンクメッシュネットワーク等を使用することによって、ビークル１０００の外部で実行することができる。それらは、ウェブサーバインターフェースを使用して検査及び／又はダウンロードされるか、又は戦術データリンク、商用テレコム（すなわち、４Ｇ、５Ｇ等）、Ｗｉ－Ｆｉ、又はＩｒｉｄｉｕｍ等の衛星（ＳａｔＣｏｍ）サービスを使用して地上局に送信されてもよい。

ビークルが冗長モータ容量、冗長燃料電池機能で動作し、かつ三重冗長オートパイロットによって動作するビークルの能力を含む、ビークル動作及び制御のための本発明の手法は、ビークルをロケーションに操縦すること、及び所望のロケーションにおいて動作しながら発電及び通信供給機能を実行することの両方のために高められた安全性及び安定性を提供する。

図３は、本発明のシステムの様々なモータ制御コンポーネントの電気及びシステム接続性、並びにビークル１０００のための例示の燃料供給サブシステム９００を示している。電気接続性は、（対応する複数のモータ及びロータ２９のうちの）６つのモータ及びロータアセンブリ２８、及びモータ及びロータの組み合わせに電力を供給するのに必要な電気コンポーネントを含む。高電流コンタクタ９０４は、燃料電池モジュール１８を始動するためにスタータ／ジェネレータ２６に電圧を適用するビークルキースイッチ４０の制御下で係合及び係合解除される。本発明の例示の実施形態によれば、イグニッション後、燃料電池モジュール１８（例えば、１つ又は複数の水素駆動燃料電池又は炭化水素燃料モータ）は、（複数のモータ及びロータ２９のうちの）６つのモータ及びロータアセンブリ２８を駆動するための電気を生成する。回路遮断器９０２を有する配電モニタリング及び制御サブシステムは、燃料電池モジュール１８から複数のモータコントローラ２４への生成された電圧及び電流の分配を自律的にモニタリング及び制御する。当業者によって理解されるように、回路遮断器９０２は、過負荷又は短絡の結果として生じる損傷からモータコントローラ２４の各々を保護するように設計される。加えて、電気接続性及び燃料供給サブシステム９００は、ダイオード又はＦＥＴ２０を含み、各電源及び電気メインバス及び燃料電池モジュール１８の間の絶縁が提供される。ダイオード又はＦＥＴ２０はまた、２つのソースからの電流をともに電気メインバスにダイオードＯＲするという点で、フェイルセーフ回路の一部である。例えば、燃料電池モジュール１８のペアの一方が故障した場合、ダイオード又はＦＥＴ２０は、現在唯一残っている電流源によって提供される電流を、全てのモータコントローラ２４に等しく共有及び分配することを可能にする。そのような場合は、システム故障を明確に構成し、オートパイロットコンピュータ３２は、それに応じて、可能な限り安全に飛行体を着陸させるように応答する。有利には、ダイオード又はＦＥＴ２０は、残存電流を共有することによって、システムがそのモータの半分を喪失しないように保つ。加えて、ダイオード又はＦＥＴ２０はまた、個々に有効化されるので、１つのモータが故障するか又は劣化した場合、（複数のモータ及びロータ２９、例えば、逆回転するペアの）適切なモータ及びロータの組み合わせ２８が無効化される。例えば、ダイオード又はＦＥＴ２０は、そのペアをスイッチオフするとともに不均衡な推力を回避するために、（複数のモータ及びロータ２９のうちの）適切なモータ及びロータの組み合わせ２８のための有効電流を無効化する。本発明の例示の実施形態によれば、（複数のモータ及びロータ２９のうちの）６つのモータ及びロータの組み合わせ２８は各々、モータ及びプロペラ２９を含み、６つのモータ及びロータの組み合わせ２８のうちの６つのモータの独立した移動を制御するモータコントローラ２４に接続される。同様に、電力伝達スイッチは、フェイルセーフ回路の一部として電流及び電圧供給を維持するためにこれらのコンポーネントと相互接続される。当業者によって理解されるように、電気接続性及び燃料供給サブシステム９００は、６つ、８つ、１０個、１２個、１４個、１６個、又はそれよりも多くの独立したモータコントローラ２４及び（複数のモータ及びロータ２９のうちの）モータ及びロータアセンブリ２８を使用して実装されてよい。

引き続き図３において、電気接続性及び燃料供給サブシステム９００は、冗長バッテリモジュールシステム、並びに、ＤＣ及び／又はＡＣ発電サブシステム６００のコンポーネントも示している。電気接続性及び燃料供給サブシステム９００は、燃料タンク２２、アビオニクスバッテリ２７、ポンプ（例えば、水又は燃料ポンプ）及び冷却システム４４、スーパーチャージャ４６、及びスタータ／オルタネータを含む。燃料電池１８は、オンボード又は補助燃料３０のタンク２２にフィードされ、燃料を使用してモータ及びロータの組み合わせ２８のための電力源を生成する。発電サブシステム６００は、セルサイトサブシステム１１１も含む。当業者によって理解されるように、燃料電池モジュール１８は、複数のモータ及びロータ２９を駆動又は回転させるとともに、セルサイトサブシステム１１１を駆動するために、水素又は他の適した気体燃料３０によって燃料供給され得る１つ又は複数の水素駆動燃料電池を含むことができる。１つのそのようなセルサイトサブシステム１１１の一例は、図４において見て取ることができる。

図４のセルサイトサブシステム１１１は、少なくともドナー／受信アンテナ１１２、再ブロードキャスト／サービスアンテナ１１３、及び双方向増幅器１１４を含む。特定の実施形態では、双方向増幅器１１４は、既存のビークル制御インフラストラクチャを使用して機能するための適切なソフトウェア及びロジックを更に含んでよい（ここで、既存のビークル電子コンポーネントは、特定の用途のために通信増幅コンポーネントに変換するために再プログラミング又は再利用化されてよい）。セルサイトサブシステム１１１のコンポーネントは、既存のオンボード通信機器の外部アンテナ又はコンポーネントのアレイを含んでよい。例示の実施形態では、アンテナ１１２／１１３は、全方向性アンテナであってよく、ビークル１０００の上部、側部、底部、正面又は背面に、又はビークル１００に搭載される指定されたコンポーネント内に取り外し可能に又は永久的に接続されてよく、ここで、これらの要素は、ビークルミッション制御コンピュータ３６、オートパイロット制御ユニット３２と電子通信し、選択的にアクティブ化され、適切な要求されるパラメータに電力（電圧及び電流）を提供するために１つ又は複数の燃料電池モジュールを含むビークル発電サブシステムに接続される電力供給回路の一部である。これらのパラメータは、電圧及び電流定格、形状、サイズ、及びコネクタタイプに従って変動し得る。当業者によって理解されるように、特定の法域の規制に基づいて、商用セルリピータ等の異なる規格通信コンポーネントが採用されてよい。ユーザに対する害を防止するとともに、（干渉相殺機器を介して）到来及び発出信号処理を隔離することによって信号雑音又は干渉を削減するために、様々な絶縁、切断（回路遮断、ＧＦＣＩ）、減衰及び接地コンポーネントが含まれる。電気ショックのリスクを低減するために、サブシステム及びコンポーネントは、絶縁スリーブ、凹ソケット、及び／又は自動シャットオフを含む安全機能を有してよい。セルサイトサブシステム１１１のアンテナ及びワイヤレス通信機器のアレイは、少なくとも１つの燃料電池モジュールの少なくとも１つの電気回路と電子通信するオンボード制御タブレット３６又はアクティブ化スイッチによってアクティブ化され、ビークル推進及び／又はセルサイトサブシステム１１１の間の電力の分配を制御することができる。ビークル又は外部プロセッサ及びワイヤレスシグナリングを通じたリモート又は自律アクティブ化を含む、当該技術分野において既知の更なるアクティブ化手段が、システムに組み込まれてよい。例えば、セルサイトサブシステム１１１が例えばセルラーリピータ（携帯電話受信を改善するのに使用される双方向増幅器）として機能する間にそれに電力が供給されているときに表示又は照明される１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む、セルサイトサブシステム１１１のコンポーネントのインジケータ又は電力インジケータが含まれてもよい。リピータの増幅機能にどのようにアクセスしこれを使用するのかについての（例えば、緊急通信エリア内に位置する移動ホットスポットのための実装における）動作リピータサービス又は命令のインジケーションを含み得る情報を、内部又は外部ユーザに伝達するために、視覚ディスプレイ、外部又は表面ライト、及びディスプレイスクリーンを含む外部フィードバック機構をシステムによってプログラミングすることができる。セルサイトサブシステム１１１の要素は、サージプロテクタ、スパイクサプレッサ、避雷器サブシステム、又は当該技術分野において既知の他の安全コンポーネントを更に含んでよい。推進のためのオンボード電源及び電子機器を制御するロジックは、貨物を最小化しながら、効率、利便性及び応答性を改善するために、単一の、統合され結合されたシステムにおいてセルサイトサブシステム１１１の機能も同様に制御する。

図５、図６、及び図７は、ビークル１０００の発電サブシステム６００内の燃料電池モジュール１８の例示のサブコンポーネントを示している。図５は、ビークル１０００内の燃料電池の例示の構成を示しており、図６は、ビークル１０００内の少なくとも１つの燃料電池モジュール１８における燃料電池の例示のサブコンポーネントを示している。１つの実施形態では、１つ又は複数の燃料電池モジュール１８は、空気フィルタ１８ｆ、ブロワ１８ｆ、風量計１８ｆ、燃料送達アセンブリ７３、再循環ポンプ７７、冷媒ポンプ７６、燃料電池制御１８ｅ、センサ、エンドプレート１８ａ、少なくとも１つの気体拡散層１８ｂ、少なくとも１つの膜電解質アセンブリ１８ｃ、少なくとも１つのフローフィールドプレート１８ｄ、冷媒導管８４、接続、水素流入口８２、冷媒流入口、冷媒流出口７９、空気を１つ又は複数の燃料電池モジュール１８に供給する１つ又は複数の空気駆動ターボチャージャ４６、及び１つ又は複数の燃料電池モジュール１８に接続されるとともに流体連通され、冷媒３１を輸送する冷媒導管８４を含む。１つ又は複数の燃料電池モジュール１８は、１つ又は複数の水素駆動燃料電池を更に含んでよく、ここで、各水素駆動燃料電池は、気体水素（ＧＨ_２）又は液体水素（ＬＨ_２）によって燃料供給され、１つ又は複数の燃料電池モジュール１８は、燃料タンク２２からの水素を空気と結合して、電圧及び電流を供給する。燃料電池の容器及び配管は、関連する圧力及び温度についてＡＳＭＥコード及びＤＯＴコードに合わせて設計されている。

１つの実施形態では、燃料電池モジュール１８は、統合マニフォールド、統合ワイヤハーネス、統合電子機器及びコントロールを含む、部品数を低減するように構成された多機能スタックエンドプレートを含み、ここで、スタックエンドプレートは、特定の配管及び継ぎ手をなくし、より容易な部品の検査及び交換を可能にし、改善された信頼性、質量、体積及び雑音の大幅な削減、及び二重壁保護の削減がもたらされる。統合電子機器及びコントロールは、燃料電池モジュール１８のための温度センサ又は熱エネルギーセンサとして動作してよい。燃料電池モジュール１８は、重量の削減；容積電力密度の増加；非常に高い耐振動性；性能及び燃料効率の改善；耐久性の増加；及びそれらの組み合わせのためにスタックが最適化された航空宇宙軽量金属燃料電池コンポーネントから更に構成されてよい。例示の実施形態では、燃料電池モジュール１８は、１０，０００時間超の設計寿命で、７２×１２×２４インチ（Ｌ×Ｈ×Ｗ）の寸法、及び１２０ｋｇ未満の質量を有する構成において１２０ｋＷの電力を生成してよい。各モジュールの動作の向きは、ロール、ピッチ及びヨー、並びに二重壁保護、及び衝撃及び振動システムトレランスの低減に対応する。

図７は、エンドプレート１８ａによって覆われた燃料電池モジュール１８内の例示のサブコンポーネントを示し、水素フローフィールドプレート及び酸素フローフィールドプレート１８ｄの構成、バッキング層及び触媒を有する膜電解質アセンブリのプロトン交換膜１８ｃの各側におけるアノード及びカソード体積、並びに結果として生じる水素、酸素、及び冷媒の流れベクトルを示す。気体水素燃料は、送達アセンブリ７３を介して入り、酸素（Ｏ_２）、又は空気（酸素送達コンポーネントによって供給される）は、空気フィルタ／ブロワ／メータ１８ｆからの出力として入り、排気流体は、再循環ポンプ７７を介して除去することができる。触媒層は、電極／電解質界面に接着されてよい。電極／電解質界面における触媒層のカソードにおいて液体の水が形成され得、これは、除去されない場合、燃料電池性能を妨げ、Ｏ_２が電極／電解質界面に到達するのを妨げ、最大電流密度の制限が引き起こされる。気体輸送を妨害することなくＨ_２Ｏが除去されることを可能にするために気体拡散層（ＧＤＬ）１８ｂが実装されてよい。ＧＤＬ １８ｂは、電極／電解質界面への流れ、及び生成された電流を運ぶための十分な伝導性を可能にし、ＧＤＬ １８ｂを通じた水蒸気の拡散、及び気体流出チャネルからの対流、電解質の循環、及び水の蒸発を可能にするために多孔性であるが、液体Ｈ_２Ｏは浸透できない。ＧＤＬ １８ｂは、フローチャネルを構成するコンダクタの間で電子を渡すために導電性であり、バッキング層及びメソポーラス層の両方を含んでよい。また、圧縮されたＯ_２／空気は、ガス流チャネルを通って流れ、ＧＤＬ １８ｂを通って触媒層に拡散し、そこで、これは、その後電解質層又はアセンブリを通って到来するイオン又はプロトンと反応する。一般的な電解質タイプは、アルカリ、溶融炭酸塩、リン酸（液体電解質）、固体酸化物（固体）、及びプロトン交換膜（ＰＥＭ）１８ｃを含む。液体電解質は、２つの電極の間で保持される。ＰＥＭ １８ｃは、膜電解質アセンブリ（ＭＥＡ）１８ｃを使用して適所に保持される。ＰＥＭ １８ｃ（ＰＥＭＦＣ）は、ほとんどの場合、その電解質として水性の酸性高分子膜を、白金系電極とともに使用する。

動作中、圧力の変化又は１つ又は複数の熱交換器５７を使用する抽出によってＧＨ_２に変換されるＬＨ_２、及び、空気フィルタ／ブロワ／メータ１８ｆを介してターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６（又は従来の燃料ポンプ及びレギュレータ又は空気又は酸素のローカル貯蔵）からの圧縮空気／Ｏ_２の流れは、複数の水素燃料電池の１つ又は複数の燃料電池スタックを含む１つ又は複数の燃料電池モジュール１８に供給される。複数の水素燃料電池の各燃料電池において、送達アセンブリ７３からのＧＨ_２燃料は、流入口における水素フローフィールドプレート１８ｄ流入流の第１の端部に入り、水素をアノード層へ分配及び運搬するように設計されたチャネルアレイを含む水素フローフィールドプレート１８ｄにおけるフローチャネルを通じてフィードされる。余剰のＧＨ_２は、燃料電池の残りの部分を迂回するように方向付けられ、流出口におけるＧＨ_２流出流を介してそのフローフィールドプレート１８ｄの第２の端部を出てよく、流出口は、流体導管、バルブ、及び再循環ポンプ７７に更に接続されるとともにこれらと流体連通して、将来の燃料電池反応のために水素をリサイクルしてよい（又は排気ポート６６を使用して通気されてよい）。各燃料電池において、ターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６からの圧縮空気内に含まれる、又はそれから抽出されたＯ_２は、流入口を使用して酸素フローフィールドプレート１８ｄ流入流の第１の端部に入り、酸素をカソード層に分配及び運搬するように設計されたチャネルアレイを通じて、各燃料電池におけるプレートのペアのそれぞれの反対のフローフィールドプレート１８ｄにおけるＧＨ_２の流れに対して垂直角度の方向にフローフィールドプレート１８ｄをトラバースするフローチャネルを通じてフィードされる。余剰のＯ_２は、燃料電池の残りの部分を迂回するように方向付けられ、流出口におけるＯ_２及び／又はＨ_２Ｏ流出流を介してそのフローフィールドプレート１８ｄの第２の端部を出てよく、流出口は、流体導管、バルブ、及び再循環ポンプ７７に更に接続されるとともにこれらと流体連通して、将来の燃料電池反応のために酸素をリサイクルしてよい（又は排気ポート６６を使用する排気として通気されてよい）。気体ＧＨ_２及びＯ_２の各々は、ＰＥＭ １８ｃ等のプラスチック膜によって更に分離される２層の触媒によって分離される互いに反対の燃料電池の両側に配置された２つの別個のＧＤＬ １８ｂを通じて拡散される（正味の流れは、互いに、及び、燃料電池の中心に向かう）。バッキング層及びプラスチック膜触媒の間の界面における電極のコンポーネントであり得る電極触媒は、酸化反応を含み得る反応を使用して、ＧＨ_２分子を水素イオン又はプロトン及び電子に分解する。１つの実施形態では、アノード層のアノードにおいて、白金触媒によって、Ｈ_２二水素が正に帯電した水素イオン（プロトン）であるＨ＋及び負に帯電した電子であるｅ－に分割される。ＰＥＭ １８ｃは、正に帯電したイオンのみがそれを通過してカソードに到達することを可能にし、その結果、カソードに吸引されたプロトンはＰＥＭ １８ｃを通過し、一方、電子は、ＰＥＭ電解質アセンブリ（ＭＥＡ）がそれらに対してバリアとして機能する場所で制限される。その代わりに、負に帯電した電子は、電圧降下に続いて、外部電気回路に沿ってカソードに移動し、その結果、電流がアノード側触媒層からカソード側触媒層に流れ、ビークル１０００のコンポーネントを駆動するための電気を生成し、それは、ストレージに、又は複数のモータコントローラ２４に直接方向付けられて、複数のモータ及びロータアセンブリ２８を動作させる。電子がフローフィールドプレート１８ｄによって分配された後、ＧＤＬを通過するときに白金電極と接触すると、１つ又は複数の集電体は、金属又は他の適した導電性媒体から構成され、ＭＥＡを迂回してカソード層に到達するように方向付けられ得る、外部電気回路への電子の流れを容易にするために採用され得る。外部電気回路を通過した後、電子はカソード層に堆積し、そこで電子と水素イオン又はプロトンが第２の触媒層の存在下でＯ_２と結合して、水及び熱が生成される。電子は、Ｏ_２と結合してＯ_２イオンを生成し、その後、ＰＥＭ １８ｃを通って到達する水素イオン又はプロトンが、Ｏ_２のイオンと結合してＨ_２Ｏを形成する。このＨ_２Ｏは、その後、カソード側触媒層を越えてＧＤＬを通ってＯ_２流路に戻され、そこで、これは、除去するか又はそうでなければ空気流と対流して、流出口におけるＯ_２及び／又はＨ_２Ｏ流出流を介してそのフローフィールドプレート１８ｄの第２の端部を出ることができ、流出口は、流体導管、バルブ、及びポンプに更に接続されるとともにこれらと流体連通してよく、他の排気ガス又は流体にも同様に使用され得る排気ポート６６を使用して排気として通気されてよい。それゆえ、燃料電池の生成物は、反応によって生成される熱、水、及び電気のみである。他の実施形態では、代替的には、集電体プレート又はＧＤＬ圧縮プレート等の追加の層が実装されてよい。

図８は、それぞれの燃料電池モジュール１８の各々に関する残りの燃料、燃料電池温度及びモータ性能を含む燃料電池動作条件（下）及び天候データ（右半分）を示すために提供することができる１種類のディスプレイ提示５０２を示している。他のスクリーンを、スクリーンの下側部分に沿った感圧式ボタン列から選択することができる。図８は、このビークル及びミッションに適合された、利用可能なＴＳＯ認可された（すなわち、ＦＡＡ承認された）アビオニクスユニットの使用を示している。より単純な形式のアビオニクス（簡略化ビークル動作又はＳＶＯとして既知）が導入されてよく、ここで、当該ディスプレイは、概念上、Ａｐｐｌｅ ｉＰａｄ（登録商標）と同様に、「タブレット」又は簡略化コンピュータ及びディスプレイ上でインストールされて動作するソフトウェアパッケージである。同一のディスプレイソフトウェアを実行する２つの同一のユニットの使用は、ユーザが複数の異なるディスプレイ提示を構成し、かつ動作中に１つのディスプレイに故障が生じた場合でも依然として完全な機能を有することを可能にする。これにより、ビークルの全体的安全性及び信頼性が強化される。

図９は、防火壁９９の反対側に位置決めされた発電サブシステム６００のコンポーネントに対するビークル１０００内の燃料供給サブシステム９００のコンポーネントの例示のプロファイル図を示している。幾つかの実施形態では、燃料タンク２２、アビオニクスバッテリ２７、様々なポンプ及び冷却システム４４、スーパーチャージャ４６、及びラジエータ６０も含まれ、モニタリングされ、制御されてよい。任意の燃料電池モジュール１８がオンボード燃料タンク２２によってフィードされ、燃料３０を使用してビークル１０００のための電力源を生成する。電池の動作及び制御は、ＣＡＮプロトコル又は同様のデータバス又はネットワーク又はワイヤレス又は他の通信手段を介して可能にされる。制御アルゴリズムは、ＣＡＮを介して燃料電池によって伝達される電力を変調及びモニタリングする。

図１０は、本発明の一実施形態に係るマルチロータ飛行体であり、細長サポートアーム１００８及び飛行体本体１０２０を含む例示のビークル１０００の側面図及び上面図を示している。本発明の例示の実施形態によれば、複数の電気モータは、細長サポートアーム１００８によって支持され、ビークル１０００が上昇するとき、細長サポートアーム１００８は、ビークル１０００それ自体を（サスペンションにおいて）支持し、ビル又は山の頂点等の本来であればアクセス不能なロケーションへの電力の伝達が可能になる。

図１１は、ビークル１０００内の燃料タンク２２及び燃料供給サブシステム９００の例示のサブコンポーネントを示している。液体水素貯蔵サブシステム及び燃料供給サブシステム９００の燃料タンク２２の例示の実施形態は、カーボンファイバエポキシシェル又はステンレス鋼又は他の頑健なシェル、プラスチック又は金属ライナ、１つ又は複数の内側タンク、絶縁ラップ、内側及び外側タンクの間の真空、金属界面、及び少なくとも１つの保護リングを含む衝突／落下保護を更に含んでよい。統合システム１００の燃料供給サブシステム９００において、燃料タンク２２は、１つ又は複数の燃料電池及びモジュール１８、燃料ライン８５、及び充電のための燃料補給接続を有する少なくとも１つの燃料供給カップリング５８と流体連通し、容器及び配管８５は、関連する圧力及び温度についてＡＳＭＥコード及びＤＯＴコードに合わせて設計され、全て、気体水素（ＧＨ_２）、液体水素（ＬＨ_２）、又は当該技術分野において既知の同様の流体燃料からなる群から選択される燃料３０として作動流体を貯蔵及び輸送するように構成されている。作動流体は、液体又は気体状態の燃料３０、冷媒３１、加熱されてもされなくてもよい加圧された又は他の空気を含んでよい。燃料タンク２２のヘッド側は、複数のバルブ８８及び燃料タンク２２の動作のための計器を含み、それらは、限定されるものではないが、ＬＨ２燃料補給ポートを有する篏合部品Ａ（指定された量まで燃料タンク２２に液体水素（ＬＨ２）を充填するのに使用されるラインを充電するための少なくとも１つの燃料輸送カップリング５８の雌部品）；３／８"Ｂ（ベント６４）、１／４"（ＰＴ）、１／４"（ＰＧ＆ＰＣ）、フィードスルー、真空ポート、真空計、スペアポート、１／４"センサ（液体検出）を含む篏合部品Ｂ；少なくとも１つの１インチ（２．５４ｃｍ）ユニオン８６及び（熱交換器５７とのインターフェースへの）排出ライン、並びに充電し、コンポーネント／機械的区画から外部温度帯５４へのベーパライザ７２及び１つ又は複数のＧＨ２ベント６４接続及びベント６４の燃料安全性及び送達連続性を維持するための１／２"安全バルブ８８、１ｂａｒ（０．１ＭＰａ）ベント６４を含む篏合部品Ｃ；１つ又は複数の自己圧力ビルドアップユニット；少なくとも２つの圧力安全性解放バルブ８８；少なくとも１つの真空センサ及びポート、少なくとも１つのレベルセンサ（高キャパシタンス）及びレベルセンサフィードスルー、圧力トランスミッタ、圧力レギュレータ、圧力センサ、圧力計、コネクタ、ソレノイドバルブ、１つ又は複数の温度センサ又は検知デバイス又は熱安全センサ、ＧＨ２加熱コンポーネント；ラジエータ６０；及び冷媒循環ポンプ、容器、及び熱交換器５７にルーティングされる又は燃料電池冷媒３１の水のための流体導管と接触する配管を含む。

図１２は、発電サブシステム６００の最も基本的なコンポーネントとともに、燃料タンク２２、燃料電池、ラジエータ６０、熱交換器５７及び空調コンポーネントを含む燃料供給サブシステム９００の例示の図を示している。統合システム１００の燃料供給サブシステム９００は、気体水素（ＧＨ_２）、液体水素（ＬＨ_２）、又は同様の流体燃料からなる群から選択される燃料を貯蔵及び輸送するように構成された、１つ又は複数の燃料電池と流体連通する燃料タンク２２を更に備える。燃料供給サブシステム９００は、各々が燃料タンク２２と流体連通する、燃料ライン、少なくとも１つの燃料供給カップリング５８、充電のための燃料補給接続、１つ又は複数のベント６４、１つ又は複数のバルブ８８、１つ又は複数の圧力レギュレータ、ベーパライザ７２、ユニオン８６、及び熱交換器５７を更に含み、１つ又は複数の温度検知デバイス又は熱安全センサは、燃料供給サブシステム９００における気体の温度及び濃度をモニタリングし、１つ又は複数の圧力計、１つ又は複数のレベルセンサ、１つ又は複数の真空計、及び１つ又は複数の温度センサも含む。オートパイロット制御ユニット３２又はコンピュータプロセッサは、サブシステムのコンポーネントを動作させ、温度調整プロトコルに基づいて、発電サブシステム６００を含む１つ又は複数のソースから、内部温度帯５２（ＨＶＡＣサブシステム６２を使用する）、外部温度帯５４（少なくとも、少なくとも１つのラジエータ６０、１つ又は複数のファン６８及び／又は１つ又は複数の排出ポート６６を使用する）、及び燃料供給サブシステム９００（熱交換器５７又はベーパライザ７２を含む熱エネルギーインターフェースサブシステム５６を使用する）を含む１つ又は複数の熱エネルギーの目的地を含む熱エネルギー伝達の量及び分配を計算、選択、及び制御するように更に構成されている。ＨＶＡＣサブシステムを使用して、内部温度帯５２を含む１つ又は複数のソースから、燃料供給サブシステム９００を含む１つ又は複数の熱エネルギーの目的地への；又は１つ又は複数のベントを使用して、外部温度帯５４から燃料供給サブシステム９００への；及びそれらの組み合わせである分配が生じ得る。図１２は、圧力ビルドアップユニット、ＬＨ_２ Ａｌｔ Ｐｏｒｔ、燃料補給ポート、スイッチコンタクトを有する圧力計、圧力変換／水平／真空計／圧力レギュレータ、ＬＨ_２をＧＨ_２に変換するためのベーパライザ７２、及び篏合部品Ａ：ＬＨ_２燃料補給ポート（雌燃料輸送カップリング５８）；篏合部品Ｂ；３／８"Ｂ（ベント６４）；篏合部品Ｃ１"ユニオン８６（熱交換器５７を有するインターフェース）とともに、ＬＨ_２ ４００Ｌ燃料タンク２２を示している。少なくとも１つのラジエータ６０、冷媒流出口、例示の燃料電池モジュール１８、冷媒流入口７８、空気流検知及び調節、及び冷媒（冷却水循環）ポンプ７６も示されている。図１２において示されている熱エネルギーインターフェースサブシステムは、燃料３０を含む燃料供給サブシステム９００に接続されるとともにこれと流体連通する第１の流体導管、及び冷媒３１を含む発電サブシステム６００に接続されるとともにこれと流体連通する第２の導管に接続するように構成された熱交換器５７又はベーパライザ７２を含み、ここで、熱エネルギーは、冷媒３１から、伝導によって伝導インターフェースにわたって燃料３０に伝達され、それによって、燃料３０を温め、冷媒３１を冷却し、１つ又は複数の温度検知デバイス又は熱エネルギー検知デバイスは、燃料温度センサ及び冷媒温度センサを更に含む。

１つの実施形態では、燃料電池制御システム１００は、６つのモータ及び３つの燃料電池モジュール１８を含み、各２つのモータのペアごとに１つの燃料電池がある。燃料電池モジュール１８は、モニタリング、ソースコードのレベルＡ解析、及び１つの燃料電池の故障のケースにおける少なくとも１つのクロスオーバスイッチを有する、三重モジュール式冗長オートパイロットである。

図１３は、ビークル１０００及びセルサイトサブシステム１１１を駆動するのに使用されるクリーン燃料ビークル１０００における軽量、高電力密度、フォールトトレラントの燃料電池システムを動作させる方法７００の１つの例示の実施形態に係る本発明を示すフローチャートを示している。方法７００は、段階７０２において、燃料タンク２２から、燃料タンク２２と流体連通する１つ又は複数の熱交換器５７に液体水素（ＬＨ_２）燃料を輸送し、ＬＨ_２の状態を気体水素（ＧＨ_２）に変換すること；及び段階７０４において、１つ又は複数の熱交換器５７から、１つ又は複数の熱交換器５７と流体連通する複数の水素燃料電池を含む１つ又は複数の燃料電池モジュール１８にＧＨ_２を輸送することを備える。方法の段階は、段階７０６において、複数の水素燃料電池内のＧＨ_２を、複数の水素燃料電池の各々における水素フローフィールドプレート１８ｄの流入端に埋め込まれた第１のチャネルアレイに迂回させ、ＧＨ_２を第１のチャネルアレイに強制的に通し、ＧＨ_２を、水素フローフィールドプレート１８ｄの第１のチャネルアレイと接触し、これに接続された表面積のアノード気体拡散層（ＡＧＤＬ）１８ｂを含むアノードバッキング層を通して、ＡＧＤＬ及び膜電解質アセンブリ（ＭＥＡ）１８ｃのプロトン交換膜（ＰＥＭ１８ｃ）のアノード側に接続されたアノード側触媒層に拡散させることを更に備える。段階７０８において、システム１００は、吸気口と流体連通する１つ又は複数のターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６を使用して、周囲空気を収集して圧縮空気に圧縮することを実行する。システム１００は、段階７１０において、１つ又は複数のターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６から、１つ又は複数のターボチャージャ又はスーパーチャージャ４６と流体連通する複数の水素燃料電池を含む１つ又は複数の燃料電池モジュール１８に圧縮空気を輸送すること；及び段階７１２において、複数の水素燃料電池内部の圧縮空気を、水素フローフィールドプレート１８ｄとは反対に配置された複数の水素燃料電池の各々における酸素フローフィールドプレート１８ｄの流入端に埋め込まれた第２のチャネルアレイに迂回させ、ＧＨ_２を第２のチャネルアレイを通じて強制的に通し、圧縮空気を、酸素フローフィールドプレート１８ｄの第２のチャネルアレイと接触し、これに接続された表面積のカソード気体拡散層（ＣＧＤＬ）１８ｂを含むカソードバッキング層を通して、ＣＧＤＬ及び膜電解質アセンブリのＰＥＭ１８ｃのカソード側に接続されたカソード側触媒層に拡散させることを実行する。段階７１４において、ＬＨ_２を、アノード側触媒層との接触を通じて正電荷のプロトン又は水素イオン及び負電荷の電子に分解し、ここで、ＰＥＭ１８ｃは、プロトンが電荷吸引を通じてアノード側からカソード側に浸透することを可能にするが、電子を含む他の粒子を制限し；段階７１６において、電圧及び電流を電気回路に供給し；段階７１８において、電力サブシステム６００は、複数のモータ及びプロペラ又はロータアセンブリ２８を制御するように構成された複数のモータコントローラ２４を含む発電サブシステムを選択可能に駆動し、電気回路から戻った電子を圧縮空気の酸素と結合して、酸素イオンを形成し、その後、プロトンを酸素イオンと結合して、Ｈ_２Ｏ分子を形成し；段階７２０において、電力サブシステムは、ワイヤレス通信機能を提供するためにセルサイトサブシステム１１１を選択可能に駆動する。

図１４は、本発明の方法８００の例示の実施形態に係る、緊急通信を提供するフローチャートを示している。ここで、段階８０２において、緊急通信及び推進システムは、図１、図９、及び図１０に関して上記で論述されたようなｅＶＴＯＬマルチロータ飛行体ビークル１０００の部品として提供される。特定の実施形態では、ビークル１０００には、ビークル１０００が空中に滞在することができる時間の量を増加させるために補助燃料タンク２２が更に提供されてよい。段階８０４において、緊急通信システムを有するビークルは、ビークル１０００の飛行機能を使用して、緊急通信を必要とするロケーションに展開される。特定の実施形態では、ビークル１０００は、そのロケーションにおいて空中でロイター飛行又はホバリングしてよい。段階８０６において、セルサイトサブシステムは、そのロケーションにおいてワイヤレス通信機能を提供するためにアクティブ化される。

本発明のシステム及び方法論は、セルラーネットワーク等のワイヤレス通信が利用不能である、又は通信に影響を及ぼす自然災害の直後等において一時的にのみそのような通信が必要とされるエリアにおけるワイヤレス通信を提供するために従来のトラック又はトレーラベースのセルサイトを置き換えるか又は増強するのに使用することができる。例示の使用は、セルラー又は他のワイヤレス通信が一時的に遮断されているか、又は通信ボリュームをハンドリングすることができないエリアにおける展開を含む。本発明は、従来の地上及びエンジンジェネレータベースシステムに伴う問題の多くを克服する。多くの事例では、そのような地上システムを展開するために必要とされる車道は、アクセス不能であるか又は完全に現実的ではない場合がある。加えて、そのような従来の地上システムは、多くの場合、ガソリン（石油）、ディーゼル、天然ガス、及びプロパン（液体又は気体）又は水素を含む燃料を燃焼することによって駆動されるレシプロエンジンを使用する。これにより、ジェネレータを輸送するビークルが、発電機器を輸送するビークルをその意図された目的地に推進するために追加のエンジン又は発電システムを必要とする冗長性が生じる。この冗長性は、余剰電力を消費し、特定の用途の場合に不適切な燃焼排気を排出し、効率性を低下させ、移動電力を供給するのに必要とされる空間を増加させる。

加えて、多くの大都市及び都市圏は多くの場合、通勤交通で渋滞しており、大動脈は既に容量に達しているか又は容量を超えており、大きい発電機器の輸送及び展開がますます非実用的になっている。本発明は、これらの問題を克服する。燃料電池に関する先端技術は、移動配電用途において、より分散された非集中的な移動を可能にし得る。加えて、オンデマンドの非集中型でかつスケーリング可能な方式において動作するパーソナルエアビークル（ＰＡＶ）又は先進エアモビリティ（ＡＡＭ）ビークルは、移動電力伝達の有効な範囲を拡大することができる短距離エアモビリティを提供するが、そのようなシステムは、統合された空域、自動化、及び技術に大きく依拠している。小型エアモビリティビークル又は飛行体は、地上の交通渋滞又は高収容力の空港の利用可能性によって制約を受けることなく、或る地点から任意の地点に効率的かつ単純に移動するための移動通信サポートを可能にする。更なる利益は、自動化自己動作ビークルの動作、及び都市内用途のための環境に対して責任を担う非炭化水素駆動飛行体の動作を可能にすることを含む。

本明細書において説明される方法７００／８００及びシステム１００は、特定のビークル１０００又はハードウェア又はソフトウェア構成に限定されるものではなく、多くのビークル又は動作環境における適用可能性を見出し得る。例えば、本明細書において説明されたアルゴリズムは、ハードウェア又はソフトウェア、又はそれらの組み合わせにおいて実装され得る。方法７００／８００及びシステム１００は、１つ又は複数のコンピュータプログラムにおいて実装され得、ここで、コンピュータプログラムは、１つ又は複数のプロセッサ実行可能命令を含むと理解され得る。コンピュータプログラムは、１つ又は複数のプログラマブルプロセッサ上で実行され得、プロセッサによって読み取り可能な１つ又は複数の記憶媒体（揮発性及び不揮発性メモリ及び／又は記憶要素を含む）、１つ又は複数の入力デバイス、及び／又は１つ又は複数の出力デバイス上に記憶され得る。それゆえ、プロセッサは、入力データを取得するために１つ又は複数の入力デバイスにアクセスすることができ、出力データを通信するために１つ又は複数の出力デバイスにアクセスすることができる。入力及び／又は出力デバイスは、ミッション制御タブレットコンピュータ３６、ミッション計画ソフトウェア３４プログラム、スロットルペダル、サイドアームコントローラ、ヨーク又は制御ホイール、又はプロセッサによってアクセスされることが可能な他の運動指示デバイスのうちの１つ又は複数を含むことができ、ここで、そのような上記の例は、網羅的ではなく、限定ではなく例示の目的である。

コンピュータプログラムは、好ましくは、コンピュータシステムと通信するために１つ又は複数の高水準手続き型又はオブジェクト指向プログラミング言語を使用して実装され；しかしながら、プログラムは、所望の場合、アセンブラ又は機械語において実装され得る。言語は、コンパイル又は解釈され得る。

それゆえ、本明細書において提供されるプロセッサは、幾つかの実施形態では、ネットワーク又は通信環境において独立して動作され得る３つの同一のデバイスに埋め込まれ得、ここで、ネットワークは、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ等のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、又はＲＳ２３２又はＣＡＮ等のシリアルネットワークを含むことができる。ネットワークは、有線、ワイヤレスＲＦ、光ファイバ又はブロードバンド、又はこれらの組み合わせとすることができ、異なるプロセッサ間の通信を容易にするために１つ又は複数の通信プロトコルを使用することができる。プロセッサは、分散処理のために構成され得、幾つかの実施形態では、必要に応じてクライアントサーバモデルを利用し得る。したがって、方法及びシステムは、複数のプロセッサ及び／又はプロセッサデバイスを利用して、必要なアルゴリズムを実行し、適切なビークルコマンドを判定し得、３つのユニットにおいて実装される場合、３つのユニットは、それら自身の間で投票して、講じられるべきアクションについて、３分の２の合意に達し得る。投票は、他のシステム状態情報を使用して、偶数のユニットが同意しないときに生じ得る任意の同点を壊し得、それゆえ、システムは、動作のための許容可能なレベルの安全性を提供する合意に達する。

提示を表示するためにプロセッサと統合するデバイス又はコンピュータシステムは、例えば、ディスプレイを有するパーソナルコンピュータ、ワークステーション（例えば、Ｓｕｎ、ＨＰ）、携帯情報端末（ＰＤＡ（登録商標））又はｉＰａｄ等のタブレット、又は本明細書において提供されるように動作し得るプロセッサと通信することが可能な別のデバイスを含むことができる。したがって、本明細書において提供されるデバイスは、網羅的でなく、限定ではなく例示のために提供される。

「１つのプロセッサ（ａ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」又は「プロセッサ（ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」に対する言及は、スタンドアロン及び／又は分散環境において通信し得る１つ又は複数のプロセッサを含むと理解され得、それゆえ、有線又はワイヤレス通信を介して他のプロセッサと通信するように構成され得、ここで、そのような１つ又は複数のプロセッサは、類似の又は異なるデバイスであり得る１つ又は複数のプロセッサ制御デバイス上で動作するように構成することができる。さらに、メモリに対する言及は、別段指定されない限り、プロセッサ制御デバイスの内部にあり、プロセッサ制御デバイスの外部にあり得、多様な通信プロトコルを使用して有線又は無線ネットワークを介してアクセスされ得る１つ又は複数のプロセッサ可読及びアクセス可能メモリ要素及び／又はコンポーネントを含むことができ、別段指定されない限り、外部及び内部メモリデバイスの組み合わせを含むように配置され得、そのようなメモリは、用途に基づいて、連続的、及び／又は、分割され得る。ネットワークに対する言及は、別段指定されない限り、１つ又は複数のネットワーク、イントラネット及び／又はインターネットを含むことができる。

方法及びシステムはそれらの特定の実施形態に関して説明されたが、それらはそのように限定されない。例えば、方法及びシステムは、６つ、８つ、１０個、１２個、１４個、１６個、又はそれよりも多くの独立したモータコントローラ２４及びモータを有する多様なビークルに適用されてよく、それゆえ、異なる能力が提供される。システムは、オペレータの制御下で動作してもよいし、又は、それは、地上からのネットワーク又はデータリンクを介して動作してもよい。ビークルは、オンボードバッテリセル２７のストレージ容量を用いて単独で動作してもよいし、又は、それは、オンボードモータジェネレータ又は他の再充電ソースによって増強された容量を有してもよいし、又は、それは、更にエネルギーを飛行体に提供する目的でテザー又はアンビリカルケーブルの端で動作してもよい。上記の教示に鑑み、多くの修正及び変形が明らかとなり得、本明細書において説明及び図示される部分の詳細、材料及び配置における多くの追加の変更が当業者によって行われ得る。

Claims (24)

1. 移動緊急電力通信及びビークル推進電力システムを有するフルスケール電気垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ）ビークルシステムであって、
   マルチロータ機体胴体；
   前記マルチロータ機体胴体に取り付けられた複数のプロペラアセンブリ；
   前記マルチロータ機体胴体に配置された少なくとも１つの燃料電池モジュール、ここで、前記燃料電池モジュールは、複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給するように構成された少なくとも１つの電気回路を有する前記複数の水素燃料電池を有する；
   前記少なくとも１つの燃料電池モジュールと流体連通する燃料タンクを有する燃料供給サブシステム；及び
   少なくとも１つの電気回路から供給された電圧及び電流の分配をモニタリング及び制御する、前記マルチロータ機体胴体に配置された配電モニタリング及び制御サブシステム、ここで、前記配電モニタリング及び制御サブシステムは、
   動作条件を測定するように構成された１つ又は複数の検知デバイス；
   前記複数のプロペラアセンブリを動作させる複数のモータコントローラ；及び
   ワイヤレス通信機能を提供するセルサイトサブシステム
   を有する
   を備え、ここで、前記フルスケールｅＶＴＯＬビークルシステムは、前記少なくとも１つの燃料電池モジュールから前記複数のモータコントローラに選択可能に電力を方向付けて、ビークル推進及び／又は前記セルサイトサブシステムを駆動する、フルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
2. 前記燃料供給サブシステムは、１つ又は複数の補助燃料タンクを更に有する、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
3. 前記セルサイトサブシステムは、
   ドナー／受信アンテナ；
   再ブロードキャスト／サービスアンテナ；及び
   双方向増幅器
   を含む、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
4. 前記セルサイトサブシステムは、１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局と電子通信するか、又はこれらとのデータリンクを確立するセルラーリピータを含み、ここで、前記セルラーリピータ、１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局は各々、前記セルラーリピータ及び前記１つ又は複数のセルサイト、セルラータワー、又はセルラー基地局に対してデータを転送することを可能にする共通のプロトコルによって管理される、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
5. 電力の前記選択可能な方向付けは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを介して制御される、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
6. 前記配電モニタリング及び制御サブシステムは、
   少なくとも温度センサを含む動作条件を測定するように構成された前記１つ又は複数の検知デバイス；及び
   前記複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、前記複数のモータコントローラ及びビークルコンポーネントに電圧及び電流を供給するように構成された前記電気回路、ここで、前記電気回路から戻った電子は圧縮空気における酸素と結合して酸素イオンを形成し、その後、プロトンが酸素イオンと結合してＨ_２Ｏ分子を形成し、ここで、前記複数のモータコントローラは、測定された動作条件に基づいてアルゴリズムを計算するように構成され、かつ前記複数のモータコントローラの各々及び／又は前記セルサイトサブシステムのための電圧又は電流の量及び分配を選択及び制御するように構成されたコンピュータプロセッサを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットによってコマンドされる
   を更に有する、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
7. 前記電気回路は、各水素燃料電池内に配置され、アノード側触媒層から電子を収集し、前記セルサイトサブシステムを含む配電モニタリング及び制御サブシステムを含むビークルコンポーネントを駆動する前記電気回路に電圧及び電流を供給するように構成された電気コレクタを含み、前記複数のモータコントローラは、前記ビークルにおける前記複数のプロペラアセンブリを制御するように構成されており、前記電気回路から戻った電子は圧縮空気における酸素と結合して酸素イオンを形成し、その後、プロトンが酸素イオンと結合してＨ_２Ｏ分子を形成する、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
8. 前記配電モニタリング及び制御サブシステムは、クリーン燃料飛行体の最大で４００キロワット又はそれよりも高いオンボード発電容量全体までの前記少なくとも１つの燃料電池モジュールのユーザ選択可能なアクティブ化に基づいて、可変電力出力を制御する電力供給源のための可変コントロールを有する、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
9. １つ又は複数の回路基板；
   １つ又は複数のプロセッサ；
   １つ又は複数のメモリ；
   １つ又は複数の電子コンポーネント、電気接続、電気ワイヤ；及び
   電気メインバス、及び前記少なくとも１つの燃料電池モジュールを含む１つ又は複数の電源の間の絶縁を提供する１つ又は複数のダイオード又は電界効果トランジスタ（ＦＥＴ、ＩＧＢＴ又はＳｉＣ）
   を更に備える、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
10. 前記燃料電池モジュールは、モジュールハウジング、燃料送達アセンブリ、再循環ポンプ、冷媒ポンプ、燃料電池コントロール、センサ、冷媒を輸送する冷媒導管、接続、水素流入口、冷媒流入口、空気流入口、水素流出口、空気流出口、冷媒流出口、及び前記少なくとも１つの燃料電池モジュールに接続されるとともにこれらと流体連通する冷媒導管を更に含み、１つ又は複数の検知デバイスは、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを使用して、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットに温度及び動作条件又はパラメータを報告するように構成され、圧力計、レベルセンサ、真空計、温度センサのうちの１つ又は複数を更に含み、自己測定するように構成された前記少なくとも１つの燃料電池モジュール又は自己測定するように構成されたモータコントローラのうちの１つ又は複数を更に含む、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
11. バルブ、ポンプ、及びこれらの組み合わせを操作し、燃料、空気及び／又は冷媒の流れを異なるロケーションに変更し、それによって、前記セルサイトサブシステムを制御するコマンドを用いて、複数のモータコントローラ、前記燃料供給サブシステム、少なくとも１つの燃料電池モジュール、及び流体制御ユニットをコマンドするために冗長ネットワークを介して投票プロセスを通信する少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを更に備える、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
12. 前記ｅＶＴＯＬは、１又は複数の人間の搭乗者及び／又は貨物を輸送するようにサイズ決めされ、寸法決めされ、構成され、複数のモータコントローラ及びプロペラアセンブリに取り付けられ、かつこれらを支持する、ビークル重量、人間の搭乗者及び／又は貨物を支持するマルチロータ機体胴体を備え、プロペラアセンブリは各々、ロータブレード又はプロペラブレードの複数のペアを含み、かつ各々前記複数のモータコントローラ、及び前記複数の水素燃料電池からの電圧及び電流を分配する配電モニタリング及び制御サブシステムに電気的に接続され、かつこれらによって制御される、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
13. １つ又は複数のオートパイロット制御ユニットへの有線又はワイヤレス（ＲＦ）接続を有する、ソフトウェアを有するミッション計画コンピュータを更に備える、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
14. 前記１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットは、コンピュータプロセッサ、及び、シリアルＲＳ２３２、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔから選択されるインターフェースのうちの少なくとも１つを含む入力／出力インターフェース、アナログ電圧入力、アナログ電圧出力、モータ制御のためのパルス幅変調出力、埋め込み又はスタンドアロンエアデータコンピュータ、埋め込み又はスタンドアロン慣性測定デバイス、及び１つ又は複数のクロス通信チャネル又はネットワーク、及びコマンドデータの複数のチャネルがシリアル回線を通じて前記１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットに渡されるように、データを前記シリアル回線上に組み合わせる手段を含み、ここで、制御情報が、周期的又は非周期的なレートで反復する複数のフレームにおいてパッケージングされる、請求項１３に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
15. 前記ｅＶＴＯＬのための前記セルサイトサブシステム、制御パネル、ゲージ、及びセンサ出力を含む動作条件をモニタリング及び表示するのに使用される標準的なアビオニクスの配置を有する簡略化コンピュータ及びディスプレイを更に備える、請求項１３に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
16. マルチロータ飛行体システムの一次電圧の少なくとも一部分を、１２Ｖ、２４Ｖ、２８Ｖ、又はアビオニクスのための他の標準電圧からなる群のうちの１つ又は複数を含む標準電圧にダウンシフトするように構成されたＤＣ／ＤＣコンバータ又はスタータ／オルタネータ、セルサイトサブシステム、ラジエータファンモータ、コンプレッサモータ、水ポンプモータ及び非推進目的を、ローカル電流ストレージを提供するための対応する電圧のバッテリとともに、更に備える、請求項１に記載のフルスケールｅＶＴＯＬビークルシステム。
17. フルスケール電気垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ）ビークルに配置された統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムを動作させる方法であって、
    統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムを有するｅＶＴＯＬビークルを提供する段階、ここで、前記ｅＶＴＯＬビークルは、
    複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給する少なくとも１つの電気回路を有する前記複数の水素燃料電池を有する少なくとも１つの燃料電池モジュール；
    前記少なくとも１つの燃料電池モジュールに燃料供給する前記統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムの燃料供給サブシステム；及び
    少なくとも１つの電気回路から供給された電圧及び電流を分配する前記統合移動緊急通信及びビークル推進電力システムの配電モニタリング及び制御サブシステム
    を備え、ここで、前記少なくとも１つの電気回路は、
    動作条件を測定する１つ又は複数の検知デバイス；
    ワイヤレス通信機能を提供するセルサイトサブシステム
    を有する；及び
    前記少なくとも１つの燃料モジュールから電力を選択可能に方向付けて、ビークル推進及び／又はセルサイトサブシステム又はその両方を駆動する段階
    を備える、方法。
18. 圧力計、レベルセンサ、真空計、温度センサ、自己測定するように構成された前記少なくとも１つの燃料電池モジュール又は自己測定するように構成されたモータコントローラのうちの１つ又は複数からのデータに基づいて、１つ又は複数の検知デバイス及びコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを使用して、動作条件又はパラメータを測定及び報告して、１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットに通知する段階を更に備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記方法は、前記コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バスを介して前記セルサイトサブシステムによって通信される１つ又は複数のデジタルフィードバック測定を使用して、前記セルサイトサブシステムにおける動作条件を測定する段階を反復し、その後、前記１つ又は複数の燃料電池モジュールについてのデータを使用して、比較段階、計算段階、選択及び制御段階、及び実行段階を実行して、反復的に、前記１つ又は複数の燃料電池モジュールによる電圧及び電流生成及び供給及び前記セルサイトサブシステムにおける動作条件を管理する、請求項１８に記載の方法。
20. 前記方法は、１つ又は複数の温度検知デバイス又は熱エネルギー検知デバイスを使用して、マルチロータ飛行体における動作条件を測定する段階を反復し、その後、前記１つ又は複数の燃料電池モジュールについてのデータを使用して、比較段階、計算段階、選択及び制御段階、及び実行段階を実行して、反復的に、前記１つ又は複数の燃料電池モジュールによる電圧及び電流又はトルク生成及び供給及び前記ｅＶＴＯＬビークルにおける動作条件を管理する、請求項１８に記載の方法。
21. バルブ、ポンプ、及びこれらの組み合わせを操作し、燃料、空気及び／又は冷媒の流れを異なるロケーションに変更し、ビークル安定性を管理及び維持し、フィードバックをモニタリングするコマンドを用いて、複数のモータコントローラ、前記燃料供給サブシステム、前記１つ又は複数の燃料電池モジュール、及び流体制御ユニットを、コマンドを生成する制御アルゴリズムを動作させる１つ又は複数のオートパイロット制御ユニットを使用して、コマンドするために冗長ネットワークを介して投票プロセスを通信する少なくとも２つの冗長オートパイロット制御ユニットを含む１つ又は複数のオートパイロット制御ユニット又はコンピュータユニットを更に備える、請求項１８に記載の方法。
22. 緊急通信を提供する方法であって、
    緊急通信システムを有する電気垂直離着陸（ｅＶＴＯＬ）ビークルを提供する段階、ここで、前記ｅＶＴＯＬビークルは、
    マルチロータ機体胴体；
    前記マルチロータ機体胴体に取り付けられた複数のプロペラアセンブリ；
    前記マルチロータ機体胴体に配置された少なくとも１つの燃料電池モジュール、ここで、前記少なくとも１つの燃料電池モジュールは、複数の水素燃料電池のうちの各水素燃料電池から電子を収集し、電圧及び電流を供給するように構成された少なくとも１つの電気回路を有する前記複数の水素燃料電池を有する；
    前記少なくとも１つの燃料電池モジュールと流体連通する燃料タンクを有する燃料供給サブシステム；及び
    少なくとも１つの電気回路から供給された電圧及び電流の分配をモニタリング及び制御する配電モニタリング及び制御サブシステム、ここで、前記配電モニタリング及び制御サブシステムは、
    動作条件を測定するように構成された１つ又は複数の検知デバイス；及び
    ワイヤレス通信機能を提供するセルサイトサブシステム
    を有する
    を備え、ここで、前記配電モニタリング及び制御サブシステムは、前記少なくとも１つの燃料電池モジュールから選択可能に電力を方向付けて、前記複数のプロペラアセンブリ及び／又は前記セルサイトサブシステムを駆動する；
    前記緊急通信システムを有する前記ｅＶＴＯＬビークルを、緊急通信を必要とするロケーションに展開する段階；及び
    前記セルサイトサブシステムをアクティブ化して、ワイヤレス通信を提供する段階
    を備える、方法。
23. 前記ロケーションに展開された前記ｅＶＴＯＬビークルは、前記ロケーションにおいて空中でロイター飛行する、請求項２２に記載の方法。
24. 前記ｅＶＴＯＬビークルの前記燃料供給サブシステムは、前記ロケーションにおける利用可能なロイター飛行時間を拡張するために１つ又は複数の補助タンクを更に有する、請求項２２に記載の方法。

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