特許 5754597 航空機エンジンを始動させるための電気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5754597

(24)【登録日】2015年6月5日

(45)【発行日】2015年7月29日

(54)【発明の名称】航空機エンジンを始動させるための電気システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20150709BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 L

   H02M7/48 T

   H02M7/48 U

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-544908(P2011-544908)

(86)(22)【出願日】2010年1月8日

(65)【公表番号】特表2012-514969(P2012-514969A)

(43)【公表日】2012年6月28日

(86)【国際出願番号】FR2010050026

(87)【国際公開番号】WO2010079308

(87)【国際公開日】20100715

【審査請求日】2012年8月28日

(31)【優先権主張番号】0950102

(32)【優先日】2009年1月9日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】514181565

【氏名又は名称】ラビナル・パワー・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ドウ・ウエルジフオセ，エリツク

【審査官】 河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１４１８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９６１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８６１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１２２３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０９９７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力ネットワーク（１４）から供給される直流電圧Ｖ_ｄｃから、または、前記交流電力ネットワークが利用可能でないときに電池から供給される直流電圧Ｖ_ｄｃから、少なくとも１つのエンジン（１８、２０、２２）に始動交流電圧を加えるためのＤＣ／ＡＣ変換器モジュール（１６）を備える電気的始動システムであって、
前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが、それぞれ前記少なくとも１つのエンジンを始動させるために必要とされる最大電力Ｐ_ｍａｘの、最大でも半分に等しい電力を加える、並列に配列されるｋのｎ相インバータ（ｋ＞１）を含み、前記直流電圧Ｖ_ｄｃが前記交流電力ネットワーク（１４）から供給されるとき、前記インバータのそれぞれの２つの電源ラインが、電子的保護装置を通して前記直流電圧Ｖ_ｄｃに接続されていること、
前記直流電圧Ｖ_ｄｃが、交流電力ネットワークにより電力を供給されるＡＣ／ＤＣ整流器（１２）から取得され、前記インバータの少なくとも１つからのｎの出力が、ｎのそれぞれの直列インダクタ（３２Ａ、３２Ｂ）を介して前記少なくとも１つのエンジンに対して前記始動交流電圧を加えること、または、前記交流電力ネットワークが利用可能でないとき、前記直流電圧Ｖ_ｄｃが、ＤＣ／ＤＣブースト変換器を形成するために、ｎの直列インダクタ（３２Ｂ）を介して前記ｋのｎ相インバータの１つに接続された前記電池から取得され、残りのインバータの少なくとも別の１つのｎの出力が、ｎの直列インダクタ（３２Ａ）を介して前記少なくとも１つのエンジンが始動することを可能にする前記始動交流電圧を加えること、
を特徴とする、電気的始動システム。

【請求項2】

前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが少なくとも２つのインバータを含み、前記ｋのインバータのそれぞれが電力Ｐ_ｍａｘ／ｋを加えることを特徴とする、請求項１に記載の電気的始動システム。

【請求項3】

前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが、並列に配列される２つの３相インバータを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気的始動システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つのエンジンが、最大電力の、最大でも半分に等しい前記電力で始動することができ、前記少なくとも１つのエンジンが、１対２タイプの冗長度を使用することにより、システムの信頼度レベルを増大させるために、前記２つの３相インバータの一方だけにより電力を供給されることを特徴とする、請求項３に記載の電気的始動システム。

【請求項5】

前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが少なくとも３つのインバータを含み、前記ｋのインバータのそれぞれが電力Ｐ_ｍａｘ／（ｋ−１）を加えることを特徴とする、請求項１に記載の電気的始動システム。

【請求項6】

前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが、並列に配置される３つの３相インバータを含むことを特徴とする、請求項５に記載の電気的始動システム。

【請求項7】

前記少なくとも１つのエンジンが、２対３タイプの冗長度を使用することにより、システムの信頼度レベルを増大させるために、前記３つの３相インバータの２つにより電力を供給されることを特徴とする、請求項６に記載の電気的始動システム。

【請求項8】

前記電池から前記直流電圧Ｖ_ｄｃを得るために、ＤＣ／ＤＣブースト変換器を制御するための固定されたスイッチングデューティ比を有する制御回路（１６６Ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気的始動システム。

【請求項9】

前記電子的保護装置が、２つの電源ラインの一方に直列の制御されるスイッチ（１７０Ａ、１７０Ｂ）、および前記インバータのそばの２つの電源ラインの間に並列なコンデンサ（１６８Ａ、１６８Ｂ）を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の電気的始動システム。

【請求項10】

前記電池からの出口に配列されるフィルタ（３０）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の電気的始動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電力変換器の分野に関し、本発明はより詳細には航空エンジンを始動させるためのシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

航空の分野では、図６に示されるタイプの電気的始動システムから航空機の推進エンジンおよび補助動力源（ＡＰＵ）を始動させることが知られている。従来、そのようなシステム１０は、航空機搭載の電源ネットワーク１４からまたは地上の発電機装置からＤＣ電圧Ｖ_ｄｃを得るための、交流から直流への（ＡＣ／ＤＣ）整流器１２、続いて、エンジンが始動させられている間に（接続マトリクス２４を介して）関連するエンジンの始動機−発電機１８、２０、２２に電力を供給するためのＤＣ／ＡＣ変換器１６を含む。ＤＣ／ＡＣ変換器１６は、一般に地上で推進エンジンを始動させるのに十分な電力レベル「Ｐｎ」を有するインバータを含む。飛行中にエンジンを再始動させる能力に関係する信頼性、および地上で始動させるための可用性（出発信頼度）を改善するために、同じ電力「Ｐｎ」を有する第２のインバータが追加されることがある。それでも、そのような追加が重量および容積を消費し、したがって、追加費用を提示する。

【0003】

電源ネットワークは、従来１１５Ｖ_ａｃ電源ネットワークまたは別のネットワーク、たとえば２３０Ｖ_ａｃネットワークである。整流器からの出口で得られる直流電圧は、たとえば２７０Ｖ_ｄｃまたは５４０Ｖ_ｄｃなどのことがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電力供給ネットワークが利用できないとき、推進エンジンはＡＰＵから始動させられることができ、ＡＰＵ自体は電池から始動させられることができる。この場合、接続されるインバータの入力電圧に入力電圧が適合する電圧を加えるＤＣ／ＤＣ変換器２８を追加することが必要である。従来の電池電圧は２４Ｖ_ｄｃから４８Ｖ_ｄｃの範囲内にあるので、このブーストＤＣ／ＤＣ変換器は多段または多セルを含み、多分、電気的絶縁を含み、典型的には１０よりも大きい高いブースト比を必然的に示し、したがって、複雑で、調節することが困難であり、重く、かさばり、したがって、特に費用がかかることになる装置を構成する。

【0005】

したがって、本発明は、上述の欠点を緩和すること、およびより具体的には、飛行中に再始動するために高いレベルの信頼性で、および必要な場合、同様に地上で始動させるために十分高い出発信頼度レベルで、電力ネットワークからまたは電池から航空機の推進エンジンおよびＡＰＵが始動させられることができるようにするために必要とされる装置の重量を最小にすることを提案する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

これらの目的は、第１の直流電圧Ｖ_ｄｃを加えるための、交流電力ネットワークにより電力を供給されるＡＣ／ＤＣ整流器、および前記第１の直流電圧Ｖ_ｄｃから少なくとも１つのエンジンに始動交流電圧を加えるためのＤＣ／ＡＣ変換器モジュールを含む、前記少なくとも１つのエンジンを始動させるための電気システムにより達成され、システムは、前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが、前記少なくとも１つのエンジンを始動させるために必要とされる最大電力Ｐ_ｍａｘの半分未満の電力をそれぞれ加える、並列に配列されるｋのｎ相インバータ（ｋ＞１）を含むこと、および前記インバータのそれぞれの２つの電源ラインが前記第１の直流電圧Ｖ_ｄｃを受け取る電子的保護装置に接続され、前記インバータのそれぞれからのｎの出力がｎのそれぞれの直列インダクタを介して前記エンジンのための前記始動交流電圧を加えることを特徴とする。

【0007】

想定される構成では、前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが少なくとも２つのインバータを含み、前記ｋのインバータのそれぞれが電力Ｐ_ｍａｘ／ｋを加える、または前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールが少なくとも３つのインバータを含み、前記ｋのインバータのそれぞれが電力Ｐ_ｍａｘ／（ｋ−１）を加える。

【0008】

したがって、ＤＣ／ＡＣ変換が並列のインバータ部分に細分されるこれらの構成のいずれも、電力のそれぞれがＰ／２しかなく、重量および容積に関する電気的始動システムのサイズが、電気的始動システムの全体費用のように相当に低減される。この構成が有利となるためには、エンジンの少なくとも１つが、前記最大電力の１／（ｋ−１）倍未満の電力を必要とすること、および／または前記最大電力の１／（ｋ−１）倍未満の電力で安全が重視される条件下で始動することができることが不可欠である。

【0009】

有利には、前記ＤＣ／ＡＣ変換器モジュールは、並列に配置される２つまたは３つの３相インバータを含むことがある。しかしながら、関連する最大電力に応じて、４つ以上のインバータを備える構成が当然可能である。

【0010】

電気的始動システムの前記少なくとも１つのエンジンが、最大電力の半分未満の前記電力で安全性が重視される条件下で始動することができるとき、前記少なくとも１つのエンジンは、１対２タイプの冗長度を使用することにより、前記安全性が重視される条件で、システムの信頼度レベルを増大させるために、前記２つの３相インバータの一方だけにより電力を供給される。

【0011】

有利には、前記少なくとも１つのエンジンは、２対３タイプの冗長度を使用することによりシステムの信頼度レベルを増大させるために、前記３つの３相インバータの２つにより電力を供給される。

【0012】

前記電気的始動システムは電池からの始動に適用され、電気的始動システムの前記少なくとも１つのエンジンは最大電力の半分未満の前記電力で始動することができ、前記電池は、前記直流電圧Ｖ_ｄｃを加えるためのＤＣ／ＤＣブースト変換器を形成するために、前記ｎの直列インダクタを介して前記ｎ相インバータの１つに接続され、前記電子的保護装置を介して前記ｎ相インバータの別の１つに適用される直流電圧Ｖ_ｄｃは、交流電力ネットワークが利用できないとき、前記少なくとも１つのエンジンが前記電池から始動することができるようにする前記交流電圧を前記ｎの直列インダクタを介して加えるように動作する。

【0013】

好ましくは、電池から直流電圧Ｖ_ｄｃを得るために、ＤＣ／ＤＣブースト変換器は一定のデューティ比で切り換わる制御回路により制御される。

【0014】

有利には、前記電子的保護装置は、２つの電源ラインの一方に直列の制御されたスイッチ、および前記インバータのそばの前記２つの電源ラインの間に並列のコンデンサを含む。

【0015】

好ましくは、本発明の電気的始動システムは、前記電池からの出口に配置されるフィルタをさらに含む。

【0016】

本発明の特徴および有利な点が、制限しない指示によって、および添付の図面を参照して行われる以下の説明からさらによく明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】エンジンを始動させるための、本発明による電気システムを示す構成図である。

【図1A】図１のシステムのＤＣ／ＡＣ変換器モジュールの詳細を示す。

【図1B】図１のシステムのＤＣ／ＡＣ変換器モジュールの詳細を示す。

【図2A】図１のシステムの動作構成を示す。

【図2B】図１のシステムの動作構成を示す。

【図2C】図１のシステムの動作構成を示す。

【図2D】図１のシステムの動作構成を示す。

【図3】図２Ｄの構成を詳細に示す。

【図4】図３の構成のある種の特徴点でのタイミング図を含む。

【図5A】図１のシステムの別の動作構成を示す。

【図5B】図１のシステムの別の動作構成を示す。

【図5C】図１のシステムの別の動作構成を示す。

【図5D】図１のシステムの別の動作構成を示す。

【図6】エンジンを始動させるための、従来技術の電気システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、エンジンを始動させるための、本発明の電気システムを示す構成図である。

【0019】

従来技術のシステムのように、有利には３相ネットワークである電源ネットワーク１４により加えられる交流電圧を整流するために使用されるＡＣ／ＤＣ整流器１２、および続いて、同様な方法で、例として示される様々な接触器の位置が、様々な異なる動作モードが実現されることができるようにする接続マトリクスを介して、様々な始動機−発電機１８、２０、２２に電力を供給するＤＣ／ＡＣ変換器１６が見られることができる。それにもかかわらず、従来技術のシステムと異なり、ＤＣ／ＤＣ変換器が続くのではなく、接続マトリクス２８を介してＤＣ／ＡＣ変換器の出力に直接接続される出力を有する従来のフィルタ３０が単に続く電池２６から来る追加チャネルを組み入れるために、マトリクス２８は相当に異なる。ＤＣ／ＤＣ変換器の省略が半導体デバイスの数を低減し、システム全体の平均故障間隔（ＭＴＢＦ）を改善する結果をもたらすことが認められるべきである。

【0020】

本発明によれば、この変換器は、図１Ａに関して以下に説明される、同一の双方向構造の複数の並列ＤＣ／ＡＣ変換器部分により構成される。

【0021】

ＤＣ／ＡＣ変換器の各部分（たとえば第１の部分１６Ａ）は、少なくとも１つの電子的保護装置（理想的には制御された電子スイッチ１７０Ａ、たとえばコンデンサ１６８Ａに関連する、逆並列ダイオードと一緒の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ））、従来のｎ相インバータ（示されるように従来は３相）、およびインバータのｎの出力とそれぞれ直列の１組のｎのインダクタ３２０Ａ、３２２Ａ、３２４Ａを含む。

【0022】

より正確には、示される３相インバータは、一方がアースラインを形成する２つの電源ラインを含み、２つの電源ラインの間に３つの分岐が接続され、各分岐が直列に２つのスイッチを有する。第１の分岐１６０Ａを形成する２つのスイッチ１６００Ａ、１６０２Ａ間の接続点が、インバータからの出口で第１のインダクタ３２４Ａの一端に接続され、第１のインダクタ３２４Ａの他端が接続マトリクス２８を介して始動機−発電機１８、２０、２２に電力を供給するためのラインに接続される。同様に、インバータの第２の分岐１６２Ａの２つのスイッチ１６２０Ａ、１６２２Ａ間の接続点が、第２のインダクタ３２２Ａの一端に接続される。最後に、第３の分岐１６４Ａの２つのスイッチ１６４０Ａ、１６４２Ａ間の接続点が、第３のインダクタ３２０Ａの一端に接続される。これらのスイッチは、従来ＩＧＢＴの端子の間にそれぞれの逆並列ダイオードが接続されるＩＧＢＴであり、ＩＧＢＴのスイッチングは、同様にスイッチ１７０Ａを制御するのに役立つ制御回路１６６Ａにより制御される。

【0023】

より一般的には、ＤＣ／ＡＣ変換器１６は、電力Ｐ_ｍａｘ／ｋまたはＰ_ｍａｘ（ｋ−１）を加えることができるように並列に配列されるｋのｎ相インバータを含むことがあり（ここでｋ＞１）、ここで、Ｐ_ｍａｘは最大電力レベルを必要とする条件下でエンジンを始動させるために必要とされる電力である。電力のそれぞれが最大電力Ｐ_ｍａｘの半分未満のｋのインバータ部分に細分するこの原理は一般化されることができる。したがって、応用および電力レベルに応じて、パラメータｋは重量および／または費用を最適化するための変数になる。

【0024】

図１Ｂは、エンジンを始動させるための図１の電気システムに対する動作の具体的モードを示し、この場合、最大電力エンジンの１つがＡＣ／ＤＣ整流器１２を介して電力ネットワーク１４から始動させられ、２つのＤＣ／ＡＣ変換器部分１６Ａおよび１６Ｂにより電力を供給される（接続マトリクス２８内の当該の接触器は閉じられていると仮定され、したがって、示されていない）。各部分は、レベルＰ_ｍａｘ／２で電力を加えるような大きさにされる。

【0025】

当然、図１Ａに関して説明された構造が見られることができ、構造はこの具体的動作構成で再現され、各部分は、当該のエンジンの始動機−発電機に加えられる最大電力の均衡のとれた分配を保証するために、３相インバータの３つの出力インダクタに関連する各部分自体の電流制御ループをそれぞれ介して従来通りに動作する各部分自体の制御回路１６６Ａ、１６６Ｂを有する。この構成では、スイッチ１７０Ａ、１７０Ｂは、インバータの部分間を伝わる直流電圧Ｖ_ｄｃを加える電源ライン間の短絡タイプの故障を防止する。

【0026】

図２Ａから図２Ｄは、エンジンを始動させるための、本発明の電気システムを使用する動作の様々な異なる可能なモードを示す図である。

【0027】

図２Ａは、図１Ｂに関して上記で説明された構造を示す図であり、たとえば航空機のエンジンを始動させるときに、飛行中の再始動レベルの信頼度を得ることだけが望まれる状況に対応する。この構成では、システムには２つのＤＣ／ＡＣ変換器部分１６Ａおよび１６Ｂがあり、システムには、地上での始動に必要とされる電力Ｐ_ｎを加えるために、電力Ｐ_ｎ／２の２つのインバータが一緒に結合され、同期させられる。

【0028】

飛行中の再始動については、必要とされる電力は一般にＰ_ｎ／２未満であり、単一のＤＣ／ＡＣ変換器部分で十分なので、図２Ｂに示されるように、推進エンジン２０、２２の一方または他方が電力ネットワーク１４から再始動させられることができ、それにより、高いレベルの信頼度を保証するために、１対２の冗長度を提供する。

【0029】

ＡＰＵは一般に、より少ない電力を必要とし、具体的にはＰ_ｎ／２よりも相当に少ない電力を必要とするので、ＡＰＵを始動させるために同一構成が図２Ｃで見られることができる。

【0030】

対照的に、電池からＡＰＵを始動させるためには、図２Ｄに示されるように、ＤＣ／ＡＣ変換器の２つの部分が使用されるが、この場合、ＤＣ／ＡＣ変換器の２つの部分の一方が電池の電圧を上昇させるためのＤＣ／ＤＣ変換に専任されるのに対して、他方の１つがＤＣ／ＡＣ変換を行うために従来通り動作する。

【0031】

図３および図４はこの構成をより詳細に示す。

【0032】

図３は、たとえばＡＰＵ１８が電池２６から始動させられることができるようにする様々な回路の詳細を示す。

【0033】

フィルタ３０が電池２６の２つの端子（電圧端子およびアース端子）の間に接続され、示される例では、このフィルタは直列インダクタ３００および並列コンデンサ３０２を有する従来のインダクタコンデンサ（ＬＣ）のタイプのフィルタである。インダクタ３００およびコンデンサ３０２の間の接続の点により構成されるフィルタの出力端子の一方が、３つのインダクタ３２０Ｂ、３２２Ｂ、３２４Ｂの第１の一端に接続され、３つのインダクタ３２０Ｂ、３２２Ｂ、３２４Ｂは、３つのインダクタ３２０Ｂ、３２２Ｂ、３２４Ｂの第２の一端をＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂ内の分岐のそれぞれの１つの中の２つのスイッチ間の接続点にそれぞれ接続され、ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂは、アースラインを構成するＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂの電源ラインの一方がフィルタの出力端子の他方に接続され、フィルタの出力端子の他方自体が電池のアース端子に接続される。

【0034】

したがって、第１のインダクタ３２４Ｂの一端は、ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂの第１の分岐１６０Ｂの２つのスイッチ１６００Ｂ、１６０２Ｂ間の接続点（または中間点）に接続される。同様に、第２のインダクタ３２２Ｂの一端は、第２の分岐１６２Ｂの２つのスイッチ１６２０Ｂ、１６２２Ｂ間の接続点に接続される。最後に、第３のインダクタ３２０Ｂの一端は、第３の分岐１６４Ｂの２つのスイッチ１６４０Ｂ、１６４２Ｂ間の接続点に接続される。これらのスイッチは従来ＩＧＢＴであり、それぞれこれらのスイッチの端子の間に、対応する逆並列ダイオードを接続され、コントローラ回路１６６Ｂによりこれらのスイッチのスイッチングが制御される。並列コンデンサ１６８ＢがＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂの２つの電源ラインを一緒に接続し、電源ラインの一方の直列のスイッチ１７０Ｂが、前記電源ライン上に前記部分１６Ｂの直流電圧Ｖ_ｄｃを加える。上記で説明されるスイッチについては、逆並列ダイオードを有するスイッチ１７０Ｂ、たとえばＩＧＢＴが、制御回路１６６Ｂから制御される。

【0035】

スイッチ１７０Ｂからの出力では、ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂの直流電源ラインがＤＣ／ＡＣ変換器の他方の部分１６Ａの直流電源ラインに直接接続され（電源ネットワークが存在しないので、整流器はどんな電圧も加えず、したがって、ＤＣ／ＡＣ変換器の両方の部分の電源ラインが直接接続される）、部分１６Ａは、別のスイッチ１７０Ａの逆並列ダイオードと共に一緒のスイッチ１７０Ａと、たとえばＩＧＢＴと直列であり、別のスイッチ１７０Ａのスイッチングが制御回路１６６Ａにより制御され、別のスイッチ１７０Ａの出力が、ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ａに入力電圧を加えるためにコンデンサ１６８Ａが並列に接続される。アースラインを構成する、この部分１６Ａに対する別の電源ラインが、部分１６Ｂのアースラインに接続される。

【0036】

ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ａは、部分１６Ｂの構成と類似する構成を有し、前記部分１６Ａの第１の分岐１６０Ａの２つのスイッチ１６００Ａ、１６０２Ａ間の接続点が、今度はインバータの第１の出力インダクタ３２４Ａの一端に接続される。インバータの第１の出力インダクタ３２４Ａの他端は、ＡＰＵの始動機−発電機の一方のラインに接続される。同様に、第２の分岐１６２Ａの２つのスイッチ１６２０Ａ、１６２２Ａ間の接続点が、第２のインダクタ３２２Ａの一端に接続される。最後に、第３の分岐１６４Ａの２つのスイッチ１６４０Ａ、１６４２Ａ間の接続点が、第３のインダクタ３２０Ａの一端に接続される。上記で説明される部分については、従来、これらのスイッチは、それぞれの逆並列ダイオードがこれらのスイッチの端子に接続され、かつこれらのスイッチのスイッチングが制御回路１６６Ａにより制御されるＩＧＢＴである。

【0037】

この構成での電子的始動システムの動作が、図４の簡略化されたタイミング図を参照して以下で説明され、図４では、信号Ｉｂｏｏｓｔはフィルタ３０からの電源電流出力であり、信号ＩＰ１はインダクタ３２０Ｂ、３２２Ｂ、３２４Ｂの任意の１つを通って流れる電流であり、信号ＩｌｏａｄはＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂからの出力で電源ライン内を流れる電流であり、２つの追加信号Ｃｄｅは部分１６Ｂのそれぞれ偶数および奇数のスイッチに印加される２つの制御信号である。

【0038】

まず、図面を混雑させるのを防止するため、様々な回路を相互接続するために必要とされる様々なコネクタが故意に省かれていることが認められるべきである。しかしながら、当業者は当然、電池により電力を供給される始動シーケンスのために必要とされる回路だけが起動できるようにするために、様々なコネクタを配置することができる。電池２６から始動させるこの構成では、まず、電池２６が加える電流がフィルタ３０によりフィルタにかけられ、それにより電流リップルのレベルを低減する。フィルタリング前の電流波形が、スイッチのスイッチング周波数の３倍に相当する高い周波数でリップルを提示する電流を示すＩｂｏｏｓｔグラフにより表される。ＤＣ／ＡＣ変換器の部分１６Ｂ内のスイッチ間の接続点に接続される３つのインダクタ３２０Ｂ、３２２Ｂ、３２４Ｂの端子に印加される電池電圧が、ＤＣ／ＡＣ変換器のその他の部分の入力電圧として必要とされる電圧（たとえば２７０Ｖ_ｄｃなど）まで電池電圧（実際には２４Ｖ_ｄｃ）を上げるのに役立つ（インタレース方式双方向ブーストタイプの）ブースタＤＣ／ＤＣ変換器を形成するために使用され、制御回路１６６Ａの制御下でＡＰＵ始動機−発電機を制御するためのブースタＤＣ／ＤＣ変換器の動作自体は従来通りである。知られている方法では、部分１６Ｂからの出力で望まれる電圧レベルは、スイッチングデューティ比に依存し、有利には、デューティ比は電圧サーボ制御ループでの安定性の問題を避けるために、信号Ｃｄｅの波形により図示されるように一定となるように選択されることができ、この場合、そのような高い電圧ブースト比では、安定は困難であることが知られている。インダクタを通過する電流ＩＰ１の波形は、リップル周波数が、ＩＧＢＴに印加されるパルス幅変調の周波数に等しく、リップルの平均振幅がＩｂｏｏｓｔの振幅のリップルの３分の１であること、および電流ＩＰ１のリップル比がＩｂｏｏｓｔのリップル比より３倍大きいことを示す。したがって、インタレーシングは、フィルタ３０により処理される電流のリップル比がｎにより分割されることができるようにする（ここで、ｎ＝相の数＝示される例では３）。例としてこの図で示されるフィルタ３０は、１段ＬＣタイプであるが、様々な別のタイプのフィルタが同様に効果的に使用されることができる。変換比が高いので、コンデンサ１６８Ｂは非常に短い間隔の大電流ピークにより充電される。インタレーシングの別の有益な効果は、これらの電流ピークの振幅が係数ｎだけ低減され（ここでｎ＝３）、対応する周波数が比ｎだけ増加させられ、したがって、コンデンサ１６８Ｂに対する応力を低減し、かつフィルタイングの効果を改善することができるようにすることである。電流Ｉｌｏａｄの波形は、この場合、ＤＣ／ＡＣ変換器のその他の部分に加えられる電流は非常に小さなレベルのリップルでしかないことを示している。

【0039】

有利には、スイッチ１６４０Ｂ、１６２０Ｂ、および１６００Ｂはまた、双方向変換器を得るために、（スイッチ１６４０Ｂ、１６２０Ｂ、および１６００Ｂと直列に接続されるスイッチに対して逆に）起動されることがある。この動作原理は、供給される電力と関係なく直流モードで動作することができるようにする。固定されたデューティ比では、この場合、出力電圧は負荷レベルによりほとんど影響されない。

【0040】

エンジンを始動させるための、本発明の電気システムを使った動作の別の可能なモードが図５Ａから図５Ｄに図で示されている。

【0041】

したがって、図５Ａは、地上で始動させるための出発信頼度が決定要因である状況での動作に特に適合される、電力Ｐ_ｍａｘ／２の３つのインバータを有するシステムを示す。地上でのそのような始動では、２対３タイプの冗長度が、高いレベルの出発信頼度を保証する。

【0042】

図５Ｂは、３インバータシステムを備える飛行中の再始動を示し、この場合、提供される冗長度が１対３タイプであるので、信頼度の比はさらにより大きい。

【0043】

電池からＡＰＵを始動させるとき、図５Ｃに示されるように、および上記で説明されるように、ＤＣ／ＡＣ変換器の１つの部分が電池電圧を上げるために使用され、その他の２つの一方がＤＣ／ＡＣ変換のために使用され、したがって、同様に、電池からの始動のこの構成で高いレベルの出発信頼度を保証することができるようにする。

【0044】

最後に、図５Ｄは、電池２６を再充電するため、または単に航空機の低電圧直流ネットワーク３２に電力を供給し、それにより変圧整流器ユニット（ＴＲＵ）を置換するために使用されるシステムを示す。動作のこのモードでは、ＤＣ／ＡＣ変換器部分が、ＡＣ／ＤＣ整流器１２を介して搭載の電力ネットワーク１４により電力を供給され、低電圧直流ネットワークのための直流電圧（たとえば２８Ｖ_ｄｃ）、または電池を充電するための直流電圧、または両方のための直流電圧を出力する。この場合、インバータは、インタレース方式、多相、双方向、電圧低減（バック（ｂｕｃｋ）タイプ）のＤＣ／ＤＣ変換器として動作する。

【0045】

何らかの理由で（たとえば、飛行中の再始動に対するＰ_ｎ／ｋよりも高い電力レベル）ＤＣ／ＡＣ変換器部分がＰ_ｎに等しい電力を有する必要がある場合、電池とのインタフェースを提供するＤＣ／ＤＣ変換器として部分を使用する原理は依然として有効なままであることが認められるべきである。

【0046】

上記の説明が航空エンジンの始動を制御することに関して示されているが、本発明は別の分野に、特に自動車分野に、および産業用機械の分野に適用できることは明白であることが認められるべきである。同様に、図では、３相ネットワークにより供給されている電力が参照されているが、本発明は任意のタイプのｎ相電源ネットワーク（ｎ＞１）に適用でき、したがって、２相ネットワークを含むことは明白である。

【0047】

エンジン始動段階中の高調波ひずみのレベルがきわめて重要ではないとき、ＡＣ／ＤＣ整流器１２が、簡単なフィルタリングインダクタが続く簡単なｎ相整流器（一般にｎ＝３）でもよい。このことが、重量および散逸を最適化するのに役立つことも認められるべきである。

【0048】

スイッチを実現するためにＩＧＢＴが参照されていても、別のタイプの制御された金属酸化膜半導体（ＭＯＳ）スイッチ、たとえばＭＯＳ制御サイリスタ（ＭＯＳ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ、ＭＣＴ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）、またはシリコン制御整流器（ＳＣＲ）のスイッチが同様に使用されることができることも認められるべきである。

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】