特許 6396007 航空機用電力システム

(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】6396007

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】航空機用電力システム

(51)【国際特許分類】

   B64D 41/00 20060101AFI20180913BHJP

   B64C 13/50 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   B64D41/00

   B64C13/50

【請求項の数】10

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-180120(P2013-180120)

(22)【出願日】2013年8月30日

(65)【公開番号】特開2015-47935(P2015-47935A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年7月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】503405689

【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】500302552

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100117787

【弁理士】

【氏名又は名称】勝沼 宏仁

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100103263

【弁理士】

【氏名又は名称】川崎 康

(74)【代理人】

【識別番号】100141830

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 卓久

(74)【代理人】

【識別番号】100164688

【弁理士】

【氏名又は名称】金川 良樹

(72)【発明者】

【氏名】中川 伸吾

(72)【発明者】

【氏名】山本 洋一

(72)【発明者】

【氏名】大依 仁

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０３０２１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０１７４１７７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２３２７２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１２−５２５８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ １３／３８ − １３／５０

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

Ｂ６４Ｄ ４１／００

Ｈ０２Ｊ １／００ − １／１６

Ｈ０２Ｊ ７／００ − ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ − ７／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

航空機に備えられる航空機用電力システムであって、
負荷に電力を供給するための所定の直流電源バスを含み、
前記直流電源バスは、２種類以上の異なる様式の少なくとも第１乃至第３電源装置と常時接続可能に構成されており、
前記直流電源バスは、複数の高圧バスを有し、
前記第１電源装置は、前記複数の高圧バスに接続され前記複数の高圧バスを介して充放電されるフライホイールバッテリを有し、
前記第２電源装置は、前記複数の高圧バスの一方に接続された第１主発電機を有し、
前記第３電源装置は、前記複数の高圧バスの他方に接続された第２主発電機を有することを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項2】

請求項１に記載の航空機用電力システムであって、
前記第１及び第２主発電機の少なくとも一方は、前記航空機に推力を付与するためのエンジンに駆動される主発電機であることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項3】

請求項２に記載の航空機用電力システムであって、
前記フライホイールバッテリを制御するための蓄電源制御装置をさらに備え、
前記蓄電源制御装置は、前記直流電源バスに接続された１または複数の負荷の電力消費状態に応じて、前記フライホイールバッテリの動作を制御することを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項4】

請求項３に記載の航空機用電力システムであって、
前記蓄電源制御装置は、１または複数の前記負荷に必要な必要電力が所定値を超える場合に、前記フライホイールバッテリに放電動作を行わせることが可能であることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の航空機用電力システムであって、
前記蓄電源制御装置は、１または複数の前記負荷に必要な必要電力が所定値以下である場合に、前記フライホイールバッテリに蓄電動作を行わせることが可能であることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項6】

請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の航空機用電力システムであって、
前記所定の直流電源バスは、複数設けられており、
一の前記所定の直流電源バスと他の前記所定の直流電源バスとは、電力を送受可能に接続されていることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項7】

請求項６に記載の航空機用電力システムであって、
一の前記所定の直流電源バスは、前記航空機の飛行を制御するためのフライトコントロール機器に電力を供給するためのフライトコントロールシステム用直流電源バスであり、
他の前記所定の直流電源バスは、前記フライトコントロール機器以外の負荷に電力を供給するための直流電源バスであることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の航空機用電力システムであって、
一の前記所定の直流電源バスと他の前記所定の直流電源バスとは、蓄電および放電が可能なフライホイールバッテリを介して、電力を送受可能に接続されていることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項9】

請求項８に記載の航空機用電力システムであって、
前記フライホイールバッテリを制御するための蓄電源制御装置をさらに備え、
前記蓄電源制御装置は、複数の前記所定の直流電源バスのうち配電の余力が相対的に大きい前記直流電源バスから前記フライホイールバッテリへ配電させるように前記フライホイールバッテリを動作させることが可能であり、且つ、複数の前記所定の直流電源バスのうち配電の余力が相対的に小さい前記直流電源バスへ前記フライホイールバッテリから電力を出力させることが可能であることを特徴とする、航空機用電力システム。

【請求項10】

請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の航空機用電力システムであって、
前記第１及び第２主発電機は、前記航空機に推力を付与するためのエンジンに駆動される主発電機であり、
前記第１及び第２主発電機が、前記直流電源バスに接続されることを特徴とする、航空機用電力システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空機用電力システムに関する。

【背景技術】

【0002】

航空機においては、電動式の各種機器が設置されており、このような機器は、たとえば、航空機に搭載された電動モータによって駆動される。そして、上記の機器として、たとえば、特許文献１に開示されているように、動翼を駆動する油圧作動式のアクチュエータに対して圧油を供給するための電動式の油圧ポンプが挙げられる。

【0003】

なお、動翼としては、補助翼（エルロン）、方向舵（ラダー）、昇降舵（エレベータ）などの舵面として構成される主操縦翼面、或いは、フラップ、スポイラなどとして構成される二次操縦翼面が挙げられる。また、上記の機器の他の例としては、上記の動翼を駆動する電動アクチュエータ、或いは、ランディングギア（降着装置）などの脚（航空機の機体を地上で支持する機構）、などが挙げられる。

【0004】

また、動翼を駆動するアクチュエータとして、電動式のアクチュエータも知られている。電動式のアクチュエータは、たとえば、ねじ機構を有しており、電動モータの駆動力によって、ねじ機構のロッドが変位する。このロッドの変位によって、動翼が変位される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２４７３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

たとえば、上記の電動式のアクチュエータの電動モータは、動翼の変位を開始させるために、大きな電流（イナーシャ加速電流）を必要とする。すなわち、電動モータの動作開始時、イナーシャ加速電流を発生させるために、瞬間的に大きな電流（過渡電流）を発生させる必要がある。その上、複数の電動式アクチュエータを同時に動作させる場合には、複数の電動モータが同時に動作を開始することとなり、航空機において、より大きな電流を瞬間的に発生させる必要がある。

【0007】

このため、通常、航空機は、上記の大きな電流を発生させるために、大きな発電機を備える必要がある。また、航空機は、上記の大きな電流を各電動モータに配分するために、大きな断面積を有するバスが必要である。その結果、航空機の機体の総重量が重くなってしまう。航空機においては、軽量化の要求が大きいため、航空機の機器をより軽量化することへの要請が大きい。

【0008】

本発明は、上記実情に鑑みることにより、発電機などの大型化を抑制しつつ、負荷に大電力を供給することのできる、航空機用電力システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）上記目的を達成するための本発明のある局面に係る航空機用電力システムは、航空機に備えられる航空機用電力システムであって、負荷に電力を供給するための所定の直流電源バスを含み、前記直流電源バスは、２種類以上の異なる様式の電源装置と常時接続可能に構成されている。

【0010】

この構成によると、たとえば、動翼を駆動するための負荷としての電動アクチュエータの電動モータが、航空機の姿勢制御のために動作する際、空気抵抗などの大きな抵抗力に抗することのできる大トルクで動作を開始するために、一時的に大電流（イナーシャ加速電流）を必要とする場合がある。この場合、様式の異なる複数の電源装置のそれぞれから直流電源バスを介して電動モータへ同時に電力が出力されることで、上記の大電流を電動モータへ供給できる。したがって、１つの電源装置で上記の大電流を発生する必要がない。よって、電源装置をより小型にできる。また、複数の電源装置が分散して配置されることとなる。これにより、直流電源バスの線路損失（電力損失）をより小さくできる。特に、航空機は、当該航空機内のバス長さが極めて長くなるため、線路損失を低減する効果は、極めて大きい。その結果、各電源装置をより小型化（軽量化）できる。以上の次第で、本発明によると、発電機などの大型化を抑制しつつ、負荷に大電力を供給することのできる、航空機用電力システムを提供できる。

【0011】

（２）好ましくは、一の前記電源装置は、前記航空機に推力を付与するためのエンジンに駆動される主発電機を含み、他の前記電源装置は、蓄電および放電が可能な蓄電源装置を含む。

【0012】

この構成によると、負荷が瞬間的に大きな電力を必要とする場合には、主発電機と蓄電源装置との協働により、負荷に大きな電力を供給できる。また、負荷に必要な電力が比較的小さい場合には、主発電機で発電された電力で負荷を動作させることができる。このような構成により、主発電機の定格出力をより小さくできる。よって、主発電機と、当該主発電機を駆動させるためのエンジンを、より小型且つ軽量にすることができる。

【0013】

（３）より好ましくは、前記電力システムは、前記蓄電源装置を制御するための蓄電源制御装置をさらに備え、前記蓄電源制御装置は、前記直流電源バスに接続された１または複数の負荷の電力消費状態に応じて、前記蓄電源装置の動作を制御する。

【0014】

この構成によると、蓄電源制御装置は、負荷の電力消費状態に応じて、蓄電源装置からの放電量を設定することができる。これにより、蓄電源装置に貯められた電力を、より効率よく利用することができる。その結果、蓄電源装置は、必要以上に大きな電力を貯める必要がない。よって、当該蓄電源装置をより小型にできる。

【0015】

（４）より好ましくは、前記蓄電源制御装置は、１または複数の前記負荷に必要な必要電力が所定値を超える場合に、前記蓄電源装置に放電動作を行わせる。

【0016】

この構成によると、たとえば、主発電機から負荷に供給できる電力の最大値を超える大きさの電力を負荷に供給する必要がある場合に、蓄電源制御装置は、蓄電源装置の放電動作を行わせることができる。これにより、負荷に必要な電力を安定して供給でき、且つ、主発電機の定格出力をより小さくできる。

【0017】

（５）好ましくは、前記蓄電源制御装置は、１または複数の前記負荷に必要な必要電力が所定値以下である場合に、前記蓄電源装置に蓄電動作を行わせることが可能である。

【0018】

この構成によると、蓄電源制御装置は、負荷への電力供給が不要である間に、蓄電源装置に蓄電動作を行わせることができる。

【0019】

（６）好ましくは、前記所定の直流電源バスは、複数設けられており、一の前記所定の直流電源バスと他の前記所定の直流電源バスとは、電力を送受可能に接続されている。

【0020】

この構成によると、負荷への電力供給経路をスマートグリッド化できる。すなわち、負荷への電力供給経路を多重化することができる。その結果、１つの電源装置の故障などによって電力供給能力が大きく損なわれる事態を抑制できる。したがって、負荷へ電力をより確実に供給することのできる、より信頼性の高い電力システムを実現することができる。また、たとえば、交流電源バス同士を電気的に接続する構成であれば、交流電源バス間の電力の負荷バランスを合わせるための電源位相合わせ、および、電圧レベル合わせが困難である。これに対して、直流電源バス同士を接続する構成であれば、このような手間のかかる調整作業が不要であり、スマートグリッドを、より簡易な構成で実現できる。

【0021】

（７）より好ましくは、一の前記所定の直流電源バスは、前記航空機の飛行を制御するためのフライトコントロール機器に電力を供給するためのフライトコントロールシステム用直流電源バスであり、他の前記所定の直流電源バスは、前記フライトコントロール機器以外の負荷に電力を供給するための直流電源バスである。

【0022】

この構成によると、フライトコントロール機器のための専用の直流電源バスが設けられている。これにより、フライトコントロール機器以外の機器に起因する電圧変動の影響がフライトコントロール機器へ及ぶことを抑制できる。その結果、フライトコントロール機器へ電力をより確実に安定供給できる。また、たとえば、フライトコントロールシステムの電動アクチュエータへ直流電力を供給する構成であれば、電動アクチュエータへ交流電力を供給する場合と比べて、線路損失（電力損失）をより小さくできる。

【0023】

（８）より好ましくは、一の前記所定の直流電源バスと他の前記所定の直流電源バスとは、蓄電および放電が可能な蓄電源装置を介して、電力を送受可能に接続されている。

【0024】

この構成によると、複数の直流電源バス間に配置された蓄電源装置がアキュムレータとして機能することで、複数の直流電源バス間での電力の融通に起因する不安定な電圧変動が生じることを抑制できる。

【0025】

（９）より好ましくは、前記蓄電源装置は、フライホイールバッテリを含んでいる。

【0026】

この構成によると、フライホイールバッテリは、一の直流電源バスからの電力をフライホイールの運動エネルギに一旦変換し、その後、当該運動エネルギを電力に変換してから他の直流電源バスへ出力することができる。このような構成であれば、一の直流電源バスと他の直流電源バスとが直接電気的に接続されることを抑制できる。すなわち、一の直流電源バスと他の直流電源バスとの間で電気的な絶縁を実現できる。よって、複数の直流電源バス間での電力の融通に起因する不安定な電圧変動が生じることを、より確実に抑制できる。

【0027】

（１０）より好ましくは、前記電力システムは、前記蓄電源装置を制御するための蓄電源制御装置をさらに備え、前記蓄電源制御装置は、複数の前記所定の直流電源バスのうち配電の余力が相対的に大きい前記直流電源バスから前記蓄電源装置へ配電させるように前記蓄電源装置を動作させることが可能であり、且つ、複数の前記所定の直流電源バスのうち配電の余力が相対的に小さい前記直流電源バスへ前記蓄電源装置から電力を出力させることが可能である。

【0028】

この構成によると、複数の直流電源バス間の電力負荷の偏りをより小さくすることができる。よって、各電源装置の定格出力をより小さくでき、その結果、各電源装置をより小型且つ軽量にできる。

【0029】

（１１）好ましくは、一の前記電源装置は、前記航空機に推力を付与するためのエンジンに駆動される主発電機を複数含み、複数の前記主発電機が、前記直流電源バスに接続される。

【0030】

この構成によると、一の主発電機が故障した場合でも、他の主発電機から電力を供給できる。よって、負荷への電力供給をより確実に行うことができる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によると、発電機などの大型化を抑制しつつ、負荷に大電力を供給することのできる、航空機用電力システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる電力システムを有する航空機の一部を示す模式図である。

【図2】電力システムの構成の模式図である。

【図3】フライトコントロールコンピュータ、および、エルロン駆動装置の構成を示す模式図である。

【図4】電動アクチュエータの電動モータの駆動時に必要な電力の特性を説明するためのマップの一例を示す図である。

【図5】エルロン制御装置における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【図6】フライホイールバッテリ制御装置における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

【図7】本発明の第２実施形態の主要部を説明するための模式図である。

【図8】本発明の第３実施形態の主要部を説明するための模式図である。

【図9】本発明の第３実施形態の変形例を説明するための模式図である。

【図10】本発明の第４実施形態の主要部を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

［第１実施形態］
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

【0034】

図１は、本発明の第１実施形態にかかる電力システム１を有する航空機１００の一部を示す模式図である。なお、図１は、航空機１００の機体１０１の前部および中間部を図示しており、機体１０１の後部についての図示を省略している。図２は、電力システム１の構成の模式図である。

【0035】

図１を参照して、航空機１００は、たとえば、旅客機である。航空機１００は、機体１０１と、左右一対のエンジン１０３Ｌ，１０３Ｒと、電力システム１とを備えている。

【0036】

機体１０１は、胴体１０４と、胴体１０４に連結された左右一対の主翼１０２Ｌ，１０２Ｒと、を有している。

【0037】

主翼１０２Ｌ，１０２Ｒには、舵面として、エルロン１０５Ｌ，１０５Ｒ、および、スポイラ１０６Ｌ，１０６Ｒが設けられている。これらのエルロン１０５Ｌ，１０５Ｒおよびスポイラ１０６Ｌ，１０６Ｒは、後述する電動アクチュエータ４１，５１などによって動作される。

【0038】

エンジン１０３Ｌ，１０３Ｒは、たとえば、機体１０１に推進力を与えるためのジェットエンジンであり、本実施形態では、ターボファンエンジンである。エンジン１０３Ｌ，１０３Ｒは、主翼１０２Ｌ，１０２Ｒに取り付けられている。エンジン１０３Ｌ，１０３Ｒは、図示しない回転軸を有している。エンジン１０３Ｌ，１０３Ｒは、電力システム１で消費される電力を発生させるためにも用いられる。

【0039】

なお、電力システム１は、機体１０１の左舷部に関連する構成と、機体１０１の右舷部に関連する構成とが同様である。したがって、本実施形態では、電力システム１のうち機体１０１の左舷部に関連する構成を主に説明し、電力システム１のうち機体１０１の右舷部に関連する構成の説明の一部は省略する。

【0040】

図１および図２を参照して、本実施形態の電力システム１は、スマートグリッド機能を有しており、後述するＤＣバス１０間での電力融通が可能である。また、電力システム１は、ＤＣバス１０およびスマートメータ機能を用いた電力統合管理システムを有しており、後述する電動アクチュエータ４１の動作状態に応じて、電力供給を最適化するように構成されている。

【0041】

このように、本実施形態の電力システム１は、電力の効率的な供給および配分を行うことが可能に構成されており、これにより、航空機１００のライフサイクル（ＬＣＣ：Life Cycle Cost）の低減が図られている。以下、電力システム１の具体的な構成を説明する。

【0042】

電力システム１は、複数のＤＣバス１０（１１〜１６）と、複数の主発電機２１，２２，２３と、外部電源接続部２４と、補助発電機（ＡＰＵ：Auxiliary Power Unit）２５と、ラムエアタービン（ＲＡＴ：Ram Air Turbine）２６と、フライホールバッテリ（ＦＷＢ：Flywheel Battery）２７と、バッテリ２８と、燃料電池２９と、を有している。

【0043】

ＤＣバス１０（１１〜１６）は、それぞれ、負荷（電気機器）に電力を配分するために設けられた、電力系統構成部であり、電線などを用いて形成されている。

【0044】

ＤＣバス１０は、第１高圧バス１１と、第２高圧バス１２と、非常用高圧バス１３と、ＦＣＳ（フライトコントロールシステム）用高圧バス１４と、中圧バス１５と、低圧バス１６と、を有している。これらのＤＣバス１１〜１６は、いずれも、直流電力を配分するために用いられる。

【0045】

高圧バス１１〜１４は、高圧電力用のバスであり、本実施形態では、２７０ボルトの直流電力用に設けられている。ＦＣＳ用高圧バス１４は、フライトコントロールシステム用のＤＣバスとして設けられており、電気機器のうち機体１０１の飛行制御に関する機器（後述するエルロン駆動装置４０の電動モータ４３など）に電力を配分するように構成されている。

【0046】

一方、バス１０のうちＦＣＳ用高圧バス１４以外のバス１１〜１３，１５，１６は、フライトコントロール機器以外の電気機器に電力を供給するために設けられている。第１高圧バス１１および第２高圧バス１２は、それぞれ、高圧（ＤＣ２７０ボルト）の電気機器のうち機体１０１の姿勢制御に直接は関係しない機器に電力を配分するように構成されている。

【0047】

第１高圧バス１１は、たとえば、電気機器としてのエアコンディショナ３１に接続されており、当該エアコンディショナ３１に電力を供給する。このエアコンディショナ３１は、機体１０１の客室内の温度調整に用いられる。なお、第１高圧バス１１は、図示していないけれども、エアコンディショナ３１以外の複数の電気機器にも接続されている。

【0048】

また、第１高圧バス１１は、スイッチ１８ａおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ａを介して中圧バス１５と電気的に接続されており、このスイッチ１８ａがオンにされることで、中圧バス１５に電力を配分する。なお、各スイッチ１８は、導通状態と絶縁状態とを切り替えるためのスイッチである。第１高圧バス１１から中圧バス１５に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ａによって、中圧バス１５の電圧に低下された後、中圧バス１５に供給される。

【0049】

また、第１高圧バス１１は、スイッチ１８ｂおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂを介して低圧バス１６と電気的に接続されており、このスイッチ１８ｂがオンにされることで、低圧バス１６に電力を配分する。なお、第１高圧バス１１から低圧バス１６に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂによって、低圧バス１６の電圧に低下された後、中圧バス１５に供給される。

【0050】

第２高圧バス１２は、たとえば、電気機器としての電動燃料ポンプ３２に接続されており、当該電動燃料ポンプ３２に電力を供給する。この電動燃料ポンプ３２は、ポンプを駆動するための電動モータを含んでおり、主翼１０２Ｌ内の燃料タンク（図示せず）に設置されている。電動燃料ポンプ３２は、燃料タンク内の燃料を、エンジン１０３Ｌ，１０３Ｒへ供給するために駆動される。なお、第２高圧バス１２は、図示していないけれども、電動燃料ポンプ３２以外の複数の電気機器にも接続されている。

【0051】

また、第２高圧バス１２は、スイッチ１８ｃおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ａを介して中圧バス１５と電気的に接続されており、このスイッチ１８ｃがオンにされることで、中圧バス１５に電力を配分する。なお、第２高圧バス１２から中圧バス１５に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ａによって、中圧バス１５の電圧に低下された後、中圧バス１５に供給される。

【0052】

また、第２高圧バス１２は、スイッチ１８ｄおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂを介して低圧バス１６と電気的に接続されており、このスイッチ１８ｄがオンにされることで、低圧バス１６に電力を配分する。なお、第２高圧バス１２から低圧バス１６に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂによって、低圧バス１６の電圧に低下された後、中圧バス１５に供給される。

【0053】

非常用高圧バス１３は、非常用バスとして設けられており、たとえば、第１高圧バス１１、第２高圧バス１２、および、低圧バス１６の少なくとも１つの異常時に、異常を生じた第１高圧バス１１、第２高圧バス１２、および、低圧バス１６に電力を配分可能に構成されている。

【0054】

非常用高圧バス１３は、スイッチ１８ｅを介して第１高圧バス１１と接続可能であり、このスイッチ１８ｅがオンにされることで、第１高圧バス１１に電力を配分する。同様に、非常用高圧バス１３は、スイッチ１８ｆを介して第２高圧バス１２と接続可能であり、このスイッチ１８ｆがオンにされることで、第２高圧バス１２に電力を配分する。また、非常用高圧バス１３は、スイッチ１８ｇおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂを介して低圧バス１６と接続されており、このスイッチ１８ｇがオンにされることで、低圧バス１６に電力を配分する。なお、非常用高圧バス１３から低圧バス１６に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｂによって、低圧バス１６の電圧に低下された後、低圧バス１６に供給される。

【0055】

ＦＣＳ用高圧バス１４は、フライトコントロールシステムに含まれる電気機器としてのエルロン駆動装置４０の電動アクチュエータ４１に接続されている。また、ＦＣＳ用高圧バス１４は、フライトコントロールシステムに含まれる電気機器としてのスポイラ駆動装置５０の電動アクチュエータ５１に接続されている。

【0056】

また、ＦＣＳ用高圧バス１４は、スイッチ１８ｈおよびＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｃを介して低圧バス１６と電気的に接続されており、このスイッチ１８がオンにされることで、低圧バス１６に電力を配分する。なお、ＦＣＳ用高圧バス１４から低圧バス１６に配分される電力の電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９ｃによって、低圧バス１６の電圧に低下された後、低圧バス１６に供給される。

【0057】

中圧バス１５は、たとえば、１２０ボルトの直流電力を配分するために設けられている。中圧バス１５には、当該中圧バス１５の電圧と同じ電圧で動作する電気機器としてのヒータ３４が接続されている。なお、中圧バス１５は、ヒータ３４以外の複数の電気機器にも接続されている。

【0058】

低圧バス１６は、２８ボルトの直流電力を配分するために設けられている。低圧バス１６は、当該低圧バス１６の電圧と同じ電圧で動作する電気機器に接続されている。低圧バス１６は、フライトコントロールシステムに含まれる電気機器としてのフライトコントロールコンピュータ（ＦＣＣ：Flight Control Computer）３３などに接続されている。

【0059】

上記の構成を有するＤＣバス１０は、主発電機２１，２２，２３、外部電源接続部２４、補助発電機２５、ラムエアタービン２６、フライホイールバッテリ２７、バッテリ２８、および燃料電池２９から電力を供給されることが可能に構成されている。

【0060】

主発電機２１，２２，２３と、補助発電機２５と、ラムエアタービン２６と、フライホイールバッテリ２７と、バッテリ２８と、燃料電池２９は、電源装置として設けられており、電力システム１で消費される電力を供給可能に構成されている。なお、本実施形態では、主発電機２１，２２，２３と、補助発電機２５と、ラムエアタービン２６と、バッテリ２８と、燃料電池２９は、電力システム１の一要素として設けられているけれども、この通りでなくてもよい。主発電機２１，２２，２３と、補助発電機２５と、ラムエアタービン２６と、バッテリ２８と、燃料電池２９は、電力システム１に含まれていなくてもよい。

【0061】

主発電機２１，２２，２３は、主電源装置として設けられており、本実施形態では、交流発電機である。各主発電機２１，２２，２３は、航空機１００に推力を付与するためのエンジン１０３Ｌによって駆動される。

【0062】

主発電機２１は、主に、フライトコントロールシステム専用の発電機として設けられている。主発電機２１は、エンジン１０３Ｌの回転軸の回転力によって駆動されるように構成されている。主発電機２１で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ａで高圧（２７０ボルト）の直流電力に変換された後、ＦＣＳ用高圧バス１４に供給される。

【0063】

主発電機２２は、エンジン１０３Ｌの回転軸の回転力によって駆動されるように構成されている。主発電機２２で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｂで高圧の直流電力に変換された後、スイッチ１８ｉ，１８ｊを介して、第１高圧バス１１に供給される。また、主発電機２２で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｂ、および、スイッチ１８ｉ，１８ｋ，１８ｌを介して、第２高圧バス１２へ供給される。

【0064】

主発電機２３は、エンジン１０３Ｌの回転軸の回転力によって駆動されるように構成されている。主発電機２３で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｃで高圧の直流電力に変換された後、スイッチ１８ｍ，１８ｋ，１８ｊを介して、第１高圧バス１１に供給される。また、主発電機２２で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｃ、および、スイッチ１８ｍ，１８ｌを介して、第２高圧バス１２へ供給される。また、主発電機２２で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｃ、スイッチ１８ｎ，１８ｏ、および、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｅを介して、補助発電機２５へ供給されることが可能である。主発電機２３から補助発電機２５へ電力が供給されるのは、たとえば、補助発電機２５が起動されるときである。

【0065】

補助発電機２５は、補助電源装置として設けられており、本実施形態では、ガスタービンエンジンである。なお、補助発電機２５は、ディーゼルエンジンなどの他の原動機を用いて形成されていてもよい。補助発電機２５は、主発電機２３からの電力、またはバッテリ２８からの電力を用いて起動される。主発電機２３からの電力、またはバッテリ２８からの電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｅで直流電力から交流電力に変換され、補助発電機２５に供給される。

【0066】

補助発電機２５が起動すると、当該補助発電機２５に備えられている発電機で発電が行われる。補助発電機２５で生成された電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｅ、および、スイッチ１８ｏ’，１８ｎを介して主発電機２３からの電力ラインに与えられ、これにより、第１高圧バス１１および第２高圧バス１２に供給され得る。航空機１００の飛行中において、補助発電機２５および主発電機２１，２２，２３のいずれもが異常を生じた場合、ラムエアタービン２６が発電を開始するように構成されている。

【0067】

ラムエアタービン２６は、非常用発電機として設けられている。ラムエアタービン２６は、航空機１００の飛行中において、補助発電機２５および主発電機２１，２２，２３のいずれもが異常を生じた場合に、機体１０１から飛び出されるタービンと、交流発電機とを含んでいる。このタービンが風力を受けて回転することで、ラムエアタービン２６の交流発電機が発電を行うように構成されている。ラムエアタービン２６で発電された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｆで直流電力に変換され、スイッチ１８ｐを介して非常用高圧バス１３へ供給されるとともに、スイッチ１８ｑを介してＦＣＳ用高圧バス１４へ供給される。

【0068】

外部電源接続部２４は、たとえば、航空機１００の駐機（停止）時に航空機１００の外部から電力を受けるために設けられている。外部電源接続部２４は、たとえば、空港の電源設備と接続可能に構成されている。外部電源接続部２４から与えられた交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｄで直流電力に変換された後、スイッチ１８ｒ，１８ｓ，１８ｔを介して、第１高圧バス１１および第２高圧バス１２へ供給される。

【0069】

フライホイールバッテリ２７は、蓄電および放電可能な蓄電源装置（副電源装置）として設けられており、本実施形態では、インバータ制御式の電源装置である。フライホイールバッテリ２７は、運動エネルギと電力とを変換するエネルギ変換装置であり、電力を運動エネルギとして保存しておくことが可能に構成されている。

【0070】

フライホイールバッテリ２７は、電力を一時的に蓄積するアキュムレータとしての機能を有している。本実施形態では、フライホイールバッテリ２７は、主発電機２１からの電力が電動アクチュエータ４１に与えられているときに当該電動アクチュエータ４１に一時的に電力を供給可能に構成されている。

【0071】

フライホイールバッテリ２７は、スイッチ１８ｕを介して第１高圧バス１１と接続可能であり、また、スイッチ１８ｖを介してＦＣＳ用高圧バス１４と接続可能である。フライホイールバッテリ２７は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４から電力を供給されることが可能に構成されており、且つ、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４に電力を供給することが可能に構成されている。このような構成が採用されていることにより、第１高圧バス１１とＦＣＳ用高圧バス１４とは、フライホイールバッテリ２７によって、電力を送受可能に接続されている。

【0072】

以上の構成により、ＤＣバス１０は、２種類以上の異なる様式の電源装置と電気的に常時接続可能に構成されている。具体的には、第１高圧バス１１は、主発電機２２、２３、およびフライホイールバッテリ２７と常時接続可能に構成されている。また、ＦＣＳ用高圧バス１４は、主発電機２１、フライホイールバッテリ２７、および、燃料電池２９と常時接続可能に構成されている。

【0073】

図３は、フライトコントロールコンピュータ３３、および、エルロン駆動装置４０の構成を示す模式図である。図１〜図３を参照して、フライホイールバッテリ２７は、フライホイールバッテリ制御装置３５とともに、フライホイールバッテリユニット６０を形成している。換言すれば、フライホイールバッテリユニット６０は、フライホイールバッテリ２７と、フライホイールバッテリ制御装置３５とを有している。

【0074】

フライホイールバッテリ２７は、フライホイール２７１と、モータジェネレータ２７２と、第１インバータコンバータ２７３と、第２インバータコンバータ２７４と、インターフェース部２７５と、を有している。

【0075】

フライホイール２７１は、運動エネルギ蓄積部材として設けられており、回転することで、運動エネルギを保存するように構成されている。フライホイール２７１は、モータジェネレータ２７２の回転軸に連結されており、当該回転軸とともに回転する。

【0076】

モータジェネレータ２７２は、ロータと、このロータと一体回転可能な上記の回転軸と、ロータを取り囲むステータとを有している。モータジェネレータ２７２は、電力を与えられた場合には、モータとして動作することで、回転軸を回転し、フライホイール２７１を回転させる。これにより、フライホイール２７１に運動エネルギが蓄積される。一方、モータジェネレータ２７２は、フライホイール２７１の運動エネルギ（回転エネルギ）を与えられた場合、発電機として動作することとなり、第１インバータコンバータ２７３または第２インバータコンバータ２７４に交流電力を出力する。

【0077】

第１インバータコンバータ２７３、および第２インバータコンバータ２７４は、直流電力を与えられた場合には当該直流電力を交流電力に変換し、交流電力を与えられた場合には当該交流電力を直流電力に変換するように構成されている。

【0078】

第１インバータコンバータ２７３は、モータジェネレータ２７２、および、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続されている。第１インバータコンバータ２７３は、インターフェース部２７５を介してフライホイールバッテリ制御装置３５から所定の制御信号を与えられた場合、モータジェネレータ２７２からの交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力をＦＣＳ用高圧バス１４へ出力可能である。

【0079】

第２インバータコンバータ２７４は、モータジェネレータ２７２、および、第１高圧バス１１に接続されている。第２インバータコンバータ２７４は、インターフェース部２７５を介してフライホイールバッテリ制御装置３５から所定の制御信号を与えられた場合、第１高圧バス１１からの直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力をモータジェネレータ２７２へ出力可能である。第１インバータコンバータ２７３、および、第２インバータコンバータ２７４は、フライホイールバッテリ制御装置３５によって制御される。フライホイールバッテリ制御装置３５の構成は、後述する。

【0080】

バッテリ２８は、たとえば、リチウムイオン蓄電池などの二次電池である。バッテリ２８は、スイッチ１８ｗおよびＡＣ／ＤＣコンバータ２０ｅを介して補助発電機２５に接続されている。バッテリ２８は、たとえば、主発電機２２，２３が駆動していない場合において補助発電機２５が起動されるときに、補助発電機２５に電力を供給する。また、バッテリ２８は、スイッチ１８ｘを介して低圧バス１６に接続されており、低圧バス１６に電力を供給可能である。

【0081】

燃料電池２９は、主に、主発電機２１，２２，２３からＦＣＳ用高圧バス１４への電力供給が遮断された場合などの緊急時に使用される電源装置として設けられている。燃料電池２９は、電気化学反応によって電力を発生する電池である。燃料電池２９は、フライホイールバッテリ２７およびバッテリ２８と協働して、分散電源装置を形成している。燃料電池２９は、スイッチ１８ｙを介して非常用高圧バス１３と接続可能であり、非常用高圧バス１３に電力を供給可能である。また、燃料電池２９は、スイッチ１８ｚを介して、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続されており、ＦＣＳ用高圧バス１４に電力を供給可能である。

【0082】

次に、電力システム１に備えられたエルロン駆動装置４０、および、スポイラ駆動装置５０のより詳細な構成を説明する。エルロン駆動装置４０，およびスポイラ駆動装置５０は、航空機用電動アクチュエータ駆動装置として設けられている。

【0083】

エルロン駆動装置４０は、電動アクチュエータ４１と、エルロン制御装置４２と、フライホイールバッテリユニット６０と、を有している。電動アクチュエータ４１は、電動モータ４３を含んでいる。

【0084】

本実施形態では、エルロン制御装置４２は、フライトコントロールコンピュータ３３とともに機体１０１の胴体１０４内に配置されている。エルロン制御装置４２およびフライトコントロールコンピュータ３３は、低圧バス１６に接続されており、低圧バス１６からの電力によって動作するように構成されている。

【0085】

フライトコントロールコンピュータ３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などを有しており、航空機１００の飛行に関する統合制御部として設けられている。フライトコントロールコンピュータ３３は、図示しない操縦桿などから出力された信号に基づいて、所定の制御信号を出力するように構成されている。たとえば、エルロン１０５Ｌを操作する指令が操縦桿からフライトコントロールコンピュータ３３に与えられた場合、フライトコントロールコンピュータ３３は、エルロン駆動装置４０を動作させるための制御信号を、エルロン制御装置４２へ出力する。

【0086】

エルロン制御装置４２は、電動アクチュエータ４１を制御する電動アクチュエータ制御装置として設けられている。エルロン制御装置４２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭなどを用いて形成されており、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号に応じた動作を電動アクチュエータ４１に行わせるための制御信号を生成するように構成されている。エルロン制御装置４２は、フライトコントロールコンピュータ３３から出力された制御信号と、電動モータ４３からのモータ信号とに基づいて、電動アクチュエータ４１を駆動するための制御信号を生成する。

【0087】

エルロン制御装置４２は、インターフェース部４２１，４２２と、目標電流算出部４２３と、ＰＷＭ指令生成部４２４と、保護回路４２５と、を有している。

【0088】

インターフェース部４２１は、フライトコントロールコンピュータ３３から出力された制御信号を受信し、当該制御信号を目標電流算出部４２３へ出力する。目標電流算出部４２３は、電動モータ４３の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号を用いたフィードバック制御により、目標電流値を算出する。

【0089】

なお、上記の回転位置信号は、電動モータ４３の回転軸の位置を示す信号である。また、上記の回転速度信号は、電動モータ４３の回転軸の回転速度を示す信号である。また、上記の電流信号は、電動モータ４３に流れる電流値を示す信号である。また、上記の目標電流値は、電動モータ４３に与えるべき電流値に相当する。算出された目標電流値は、ＰＷＭ指令生成部４２４へ出力される。

【0090】

ＰＷＭ指令生成部４２４は、目標電流値と同じ電流が電動モータ４３に流れるようにするために、パルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）を行う。ＰＷＭ指令生成部４２４は、目標電流値に基づいて、電動アクチュエータ４１の後述するモータドライバ４５へ出力するＰＷＭ制御信号を生成し、当該ＰＷＭ制御信号を、インターフェース部４２２へ出力する。インターフェース部４２２は、ＰＷＭ制御信号を、電動アクチュエータ４１へ出力する。

【0091】

また、インターフェース部４２２は、モータドライバ４５から、電動モータ４３の回転位置信号と回転速度信号と、電流信号とを、受信するように構成されている。インターフェース部４２２は、上記の回転位置信号と回転速度信号と、電流信号とを、目標電流算出部４２３および保護回路４２５へ出力する。また、インターフェース部４２２は、上記の回転速度信号と、電流信号を、フライホイールバッテリ制御装置３５へ出力する。

【0092】

電動アクチュエータ４１は、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続されており、主発電機２１からの電力を用いて駆動するように構成されている。また、本実施形態では、電動アクチュエータ４１は、フライホイールバッテリ２７から一時的に与えられる電力を用いて駆動するように構成されている。本実施形態では、電動アクチュエータ４１とエルロン制御装置４２とは、分離して配置されている。具体的には、電動アクチュエータ４１は、主翼１０２Ｌに設置され、エルロン制御装置４２は、胴体１０４に設置されている。そして、電動アクチュエータ４１とエルロン制御装置４２とは、通信回線４４を介して通信可能に接続されている。

【0093】

電動アクチュエータ４１は、電動モータ４３と、モータドライバ４５と、運動変換機構４６とを有している。

【0094】

本実施形態では、電動モータ４３と、モータドライバ４５と、運動変換機構４６は、いずれも主翼１０２Ｌに設置されており、互いに隣接して配置されている。

【0095】

モータドライバ４５は、エルロン制御装置４２から与えられるＰＷＭ制御信号に基づいて、電動モータ４３へ電力を配分するために設けられている。

【0096】

モータドライバ４５は、インターフェース部４５１，４５２と、中央処理部４５３と、配電処理部４５４と、保護回路４５５と、三相インバータ回路４５６と、を有している。

【0097】

インターフェース部４５１は、エルロン制御装置４２のインターフェース部４２２と通信回線４４を介して通信可能に接続されている。インターフェース部４５２は、中央処理部４５３と通信可能に接続されている。

【0098】

中央処理部４５３は、たとえば、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）を用いて形成されている。中央処理部４５３は、インターフェース部４２２を介して受信したＰＷＭ制御信号を、配電処理部４５４へ出力するように構成されている。また、中央処理部４５３は、インターフェース部４５２に接続されており、当該インターフェース部４５２に与えられた電動モータ４３の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号などのモータ信号を、インターフェース部４５１へ出力するように構成されている。

【0099】

配電処理部４５４は、たとえば、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）を用いて形成されている。配電処理部４５４は、ＰＷＭ制御信号に基づいて動作する。これにより、配電処理部４５４は、三相インバータ回路４５６の６つのスイッチング素子４５７を選択的にオフ状態からオン状態に切り替える制御信号を、三相インバータ回路４５６へ出力する。

【0100】

三相インバータ回路４５６は、前述したように、６つのスイッチング素子４５７を有している。各スイッチング素子４５７は、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。各スイッチング素子４５７は、ＦＣＳ用高圧バス１４、および、ＧＮＤ（接地点）に接続されているとともに、電動モータ４３のステータコイルに接続されている。また、各スイッチング素子４５７は、配電処理部４５４に接続されている。各スイッチング素子４５７は、配電処理部４５４から制御信号を与えられている間、通電可能状態となり、電動モータ４３を動作させるための高圧（２７０ボルト）電流を流すことが可能となる。

【0101】

また、三相インバータ回路４５６には、電流検出部４５８が接続されている。この電流検出部４５８は、電動モータ４３に流れる電流を検出可能に構成されている。電流検出部４５８からの電流信号は、インターフェース部４５２へ出力される。

【0102】

電動モータ４３は、本実施形態では、三相交流モータであり、三相インバータ回路４５６から与えられる電力によって、回転駆動する。この電動モータ４３は、当該電動モータ４３の回転軸の回転角を検出する回転角検出センサ４３１を有している。この回転角検出センサ４３１は、たとえば、レゾルバであり、電動モータ４３の回転軸の位置および速度を検出する。回転角検出センサ４３１からの回転位置信号および回転速度信号は、インターフェース部４５２へ出力される。

【0103】

インターフェース部４５２は、電動モータ４３の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号を、中央処理部４５３へ出力する。これにより、電動モータ４３の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号は、中央処理部４５３、および、インターフェース部４５１を介して、エルロン制御装置４２のインターフェース部４２２へ出力される。

【0104】

電動モータ４３は、前述したように、モータドライバ４５の三相インバータ回路４５６から与えられる電力によって動作し、当該電動モータ４３の回転軸が、所定量回転する。この回転軸の回転運動は、運動変換機構４６に出力される。

【0105】

運動変換機構４６は、電動モータ４３の回転軸の回転運動を、直線運動に変換するために設けられている。運動変換機構４６は、たとえば、ボールねじ機構を含んでおり、雄ねじ部材を含む可動部４６１を有している。電動モータ４３の回転軸の回転に伴い、可動部４６１は、直線方向に変位する。可動部４６１は、エルロン１０５Ｌに連結されており、可動部４６１の変位に伴って、エルロン１０５Ｌが変位する。

【0106】

次に、フライホイールバッテリユニット６０のフライホイールバッテリ制御装置３５の構成を説明する。フライホイールバッテリ制御装置３５は、フライホイールバッテリ２７を制御するための副電源制御装置（蓄電源制御装置）として設けられており、胴体１０４に配置されている。フライホイールバッテリ制御装置３５は、低圧バス１６に接続されており、低圧バス１６からの電力を用いて動作する。本実施形態では、フライホイールバッテリ制御装置３５は、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続された電動モータ４３の電力消費状態（電動モータ４３の動作に必要な必要電力）に応じて、フライホイールバッテリ２７を動作させる。本実施形態では、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動アクチュエータ４１の電動モータ４３の負荷を検出（予測）し、当該検出結果に基づいて、フライホイールバッテリ２７を動作させる。

【0107】

フライホイールバッテリ制御装置３５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭなどを有している。本実施形態では、フライホイールバッテリ制御装置３５と、エルロン制御装置４２とは、一体化されている。すなわち、フライホイールバッテリ制御装置３５と、エルロン制御装置４２は、同一のＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭを用いて形成されており、且つ、電動モータ４３の回転速度信号および電流信号を共有している。

【0108】

フライホイールバッテリ制御装置３５は、動作設定部３５１と、電力マップ格納部３５２と、インターフェース部３５３と、を有している。

【0109】

電力マップ格納部３５２は、電動アクチュエータ４１の電動モータ４３の駆動時に必要な電力の特性を示すマップを格納している。このマップの一例が、図４に示されている。図４は、電動アクチュエータ４１の電動モータ４３の駆動時に必要な電力の特性を説明するためのマップの一例を示す図である。

【0110】

図３および図４を参照して、図４の上側のグラフは、主翼１０２Ｌに対するエルロン１０５Ｌの舵面角度（傾斜角）を示している。このグラフは、時間と舵面角度との関係を示すグラフであり、横軸が時間を示しており、縦軸がエルロン１０５Ｌの舵面角度を示している。また、図４の下側のグラフは、電動モータ４３が必要とする電流値を示している。このグラフは、時間と電動アクチュエータ４１に流れる電流値との関係を示すグラフであり、横軸が時間を示しており、縦軸が電動アクチュエータ４１に流れる電流値を示している。

【0111】

図４の各グラフは、エルロン１０５Ｌの舵面角度が所定値変化され、その後、一定時間エルロン１０５Ｌの舵面角度が一定値に保持され、その後、エルロン１０５Ｌが再びもとの位置に戻される場合の変化を示している。

【0112】

このグラフの通りの動作が行われる場合、電動モータ４３は、エルロン１０５Ｌの動作開始時に、一瞬、所定のしきい値Ｔｈを超える大きな電流（イナーシャ加速電流）で駆動し、その後、エルロン１０５Ｌの舵面角度を増加させている間、時間の経過に比例して増加する電流で駆動し、エルロン１０５Ｌの舵面角度が目標値に達したときに、駆動を停止する。この駆動停止時には、電動モータ４３は、所定の保持電流Ｈ１を与えられることで、エルロン１０５Ｌの姿勢を保持する力を発生する。また、電動モータ４３は、エルロン１０５Ｌの舵面角度をもとの値に戻すためにエルロン１０５Ｌの動作を開始する際、一瞬、所定のしきい値Ｔｈを超える大きな電流（イナーシャ加速電流）で駆動し、その後、回生電流が生じるように動作する。これにより、エルロン１０５Ｌは、もとの位置に戻される。

【0113】

動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７に行わせる動作を設定するように構成されている。具体的には、動作設定部３５１は、モータドライバ４５からインターフェース部４２２に入力された情報としての、電動モータ４３の回転速度信号および電流信号を、インターフェース部４２２から受信する。そして、動作設定部３５１は、電力マップ格納部３５２に格納されているマップ（図４に示すマップ）と、目標電流値とを参照する。これにより、動作設定部３５１は、現在の電動モータ４３の回転速度および電流値から、電動モータ４３が行う動作を検出（推定）する。すなわち、動作設定部３５１は、電動モータ４３が必要とする電流をフィードフォワード制御によって検出する。

【0114】

そして、電動モータ４３が必要とする電流値が所定のしきい値Ｔｈを超えることが推定される場合、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７から電動モータ４３（ＦＣＳ用高圧バス１４）へ電力を供給するための制御信号を生成する。この場合の制御信号は、電動モータ４３が必要とする電流値と上記のしきい値Ｔｈとの差分に相当する電流をフライホイールバッテリ２７から電動モータ４３へ供給することを指令する信号である。動作設定部３５１は、当該制御信号を、インターフェース部３５３を介して、フライホイールバッテリ２７のインターフェース部２７５へ出力する。

【0115】

一方、電動モータ４３が必要とする電流値が所定のしきい値Ｔｈ以下である場合、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７に蓄電を行わせるための制御信号を生成し、当該制御信号を、インターフェース部３５３を介してフライホイールバッテリ２７のインターフェース部２７５へ出力する。

【0116】

図１〜図３を参照して、スポイラ駆動装置５０は、電動アクチュエータ５１と、スポイラ制御装置５２とを有している。

【0117】

スポイラ制御装置５２は、低圧バス１６に接続されており、低圧バス１６からの電力を用いて動作する。スポイラ制御装置５２は、胴体１０４に配置されている。スポイラ制御装置５２は、エルロン制御装置４２と同様の構成を有しており、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号に基づいて、電動アクチュエータ５１にＰＷＭ制御信号を与える。

【0118】

電動アクチュエータ５１は、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続されており、ＦＣＳ用高圧バス１４からの電力を用いて動作する。電動アクチュエータ５１は、エルロン用電動アクチュエータ４１と同様の構成を有しており、スポイラ１０６Ｌに接続されている。この電動アクチュエータ５１は、スポイラ制御装置５２からのＰＷＭ制御信号に基づいて駆動することで、スポイラ１０６Ｌを動作させる。

【0119】

以上が、航空機１００の概略構成である。次に、航空機１００の電力システム１における動作の一例を説明する。

【0120】

図５は、エルロン制御装置４２における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、以下では、フローチャートを参照しながら説明する場合、フローチャート以外の図も適宜参照しながら説明する。

【0121】

図５を参照して、エルロン制御装置４２の目標電流算出部４２３は、まず、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号を読み込む（ステップＳ１１）。次に、目標電流算出部４２３は、モータドライバ４５から出力された、電動モータ４３のモータ信号（回転位置信号、回転速度信号、および電流信号）を読み込む（ステップＳ１２）。

【0122】

次に、エルロン制御装置４２の目標電流算出部４２３は、電動モータ４３の目標電流値を算出する（ステップＳ１３）。次に、エルロン制御装置４２のＰＷＭ指令生成部４２４は、目標電流値と同じ値の電流が電動モータ４３に流れるように、ＰＷＭ制御信号を生成する（ステップＳ１４）。次いで、エルロン制御装置４２は、このＰＷＭ制御信号を、モータドライバ４５へ出力する（ステップＳ１５）。エルロン制御装置４２は、上記の処理を繰り返し行う。

【0123】

次に、フライホイールバッテリ制御装置３５における処理の流れの一例を説明する。図６は、フライホイールバッテリ制御装置３５における処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、フライホイールバッテリ制御装置３５の動作設定部３５１は、まず、モータドライバ４５から出力された、電動モータ４３のモータ信号（回転速度信号、および、電流信号）を読み込む（ステップＳ２１）。

【0124】

次に、動作設定部３５１は、電動モータ４３の回転速度信号、および、電流信号と、電力マップに格納されているマップとを参照して、電動モータ４３が行う動作を検出（推定）する。すなわち、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動モータ４３の目標電流値を算出する（ステップＳ２２）。次に、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７による発電動作が必要か否かを判定する（ステップＳ２３）。具体的には、動作設定部３５１は、電動モータ４３に必要な電流値が、しきい値Ｔｈを超える場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７から電動モータ４３（ＦＣＳ用高圧バス１４）へ電力を出力する制御信号を、フライホイールバッテリ２７へ出力する（ステップＳ２４）。すなわち、動作設定部３５１は、電動モータ４３に必要な必要電力が所定値を超えている場合に、フライホイールバッテリ２７に発電動作を行わせる。

【0125】

より具体的には、動作設定部３５１は、第１インバータコンバータ２７３に交流電力を直流電力に変換する動作を行わせるための制御信号を、フライホイールバッテリ２７へ出力する。その結果、フライホイール２７１の回転によって駆動されているモータジェネレータ２７２からの交流電力は、第１インバータコンバータ２７３で直流電力に変換される。そして、第１インバータコンバータ２７３から出力された直流電力は、主発電機２１からの直流電力とともに、ＦＣＳ用高圧バス１４、および、三相インバータ回路４５６を介して電動モータ４３へ供給される。

【0126】

一方、電動モータ４３に必要な電流値が、所定のしきい値Ｔｈ以下である場合（ステップＳ２３でＮＯ）、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７に蓄電動作を行わせる制御信号を、フライホイールバッテリ２７へ出力する（ステップＳ２５）。すなわち、動作設定部３５１は、電動モータ４３に必要な必要電力が所定値以下である場合に、フライホイールバッテリ２７に蓄電動作を行わせる。

【0127】

より具体的には、動作設定部３５１は、第２インバータコンバータ２７４に直流電力を交流電力に変換する動作を行わせるための制御信号を、フライホイールバッテリ２７へ出力する。その結果、第２インバータコンバータ２７４は、三相インバータ回路として動作し、第１高圧バス１１からの電力を用いてモータジェネレータ２７２を駆動させる。これにより、フライホイール２７１に回転力が付与され、フライホイール２７１による運動エネルギの蓄積、すなわち、フライホイールバッテリ２７による蓄電動作が行われる。

【0128】

なお、電動アクチュエータ４１の負荷が小さい場合に、ＦＣＳ用高圧バス１４からの電力をフライホイールバッテリ２７に与えてフライホイールバッテリ２７に蓄電動作を行わせてもよい。また、第１高圧バス１１に接続されているエアコンディショナ３１などの負荷が大きい場合、フライホイールバッテリ２７からの電力を第１高圧バス１１へ出力してもよい。

【0129】

また、フライホイールバッテリ２７と第１高圧バス１１との間で電力の送受を常時行ってもよいし、フライホイールバッテリ２７とＦＣＳ用高圧バス１４との間で電力の送受を常時行ってもよい。

【0130】

以上説明したように、本実施形態にかかる電力システム１によると、第１高圧バス１１は、２種類以上の異なる様式の電源装置としての主発電機２２，２３、および、フライホイールバッテリ２７と常時接続可能に構成されている。また、ＦＣＳ用高圧バス１４は、２種類以上の異なる様式の電源装置としての主発電機２１およびフライホイールバッテリ２７と常時接続可能に構成されている。この構成によると、電動アクチュエータ４１の電動モータ４３が、航空機１００の姿勢制御のために動作する際、エルロン１０５Ｌが受ける空気抵抗などの大きな抵抗力に抗することのできる大トルクで動作を開始するために、一時的に大電流（イナーシャ加速電流）を必要とする。この場合、様式の異なる主発電機２１およびフライホイールバッテリ２７のそれぞれからＦＣＳ用高圧バス１４を介して電動モータ４３へ同時に電力が出力されることで、上記の大電流を電動モータ４３へ供給できる。したがって、１つの主発電機２１で上記の大電流を発生する必要がない。よって、主発電機２１をより小型にできる。また、主発電機２１，２２，２３、および、フライホイールバッテリ２７が分散して配置されることとなる。これにより、第１高圧バス１１、および、ＦＣＳ用高圧バス１４バスの線路損失（電力損失）をより小さくできる。特に、航空機１００は、当該航空機１００内のバス長さが極めて長くなるため、線路損失を低減する効果は、極めて大きい。その結果、各電源装置（主発電機２１，２２，２３およびフライホイールバッテリ２７）をより小型化（軽量化）できる。以上の次第で、主発電機２１，２２，２３などの大型化を抑制しつつ、電動アクチュエータ４１の電動モータ４３に大電力を供給することのできる、航空機用電力システム１を提供できる。

【0131】

また、電力システム１によると、電動モータ４３が瞬間的に大きな電力を必要とする場合には、主発電機２１とフライホイールバッテリ２７との協働により、電動モータ４３に大きな電力を供給できる。また、電動モータ４３に必要な電力が比較的小さい場合には、主発電機２１で発電された電力で電動モータ４３を動作させることができる。このような構成により、主発電機２１の定格出力をより小さくできる。よって、主発電機２１と、当該主発電機２１を駆動させるためのエンジン１０３Ｌを、より小型且つ軽量にすることができる。

【0132】

また、電力システム１によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続された電動モータ４３の電力消費状態に応じて、フライホイールバッテリ２７の動作を制御する。この構成によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動モータ４３の電力消費状態に応じて、フライホイールバッテリ２７からの放電量を設定することができる。これにより、フライホイールバッテリ２７に貯められた電力を、より効率よく利用することができる。その結果、フライホイールバッテリ２７は、必要以上に大きな電力を貯める必要がない。よって、当該フライホイールバッテリ２７をより小型にできる。

【0133】

また、電力システム１によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動モータ４３に必要な必要電力が所定値を超える場合に、フライホイールバッテリ２７に放電動作を行わせる。この構成によると、主発電機２１から電動モータ４３に供給できる電力の最大値を超える大きさの電力を電動モータ４３に供給する必要がある場合に、フライホイールバッテリ制御装置３５は、フライホイールバッテリ２７の放電動作を行わせることができる。これにより、電動モータ４３に必要な電力を安定して供給でき、且つ、主発電機２１の定格出力をより小さくできる。

【0134】

また、電力システム１によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動モータ４３に必要な必要電力が所定値以下である場合に、フライホイールバッテリ制御装置３５に蓄電動作を行わせることが可能である。この構成によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動モータ４３への電力供給が不要である間に、フライホイールバッテリ２７に蓄電動作を行わせることができる。

【0135】

また、電力システム１によると、第１高圧バス１１とＦＣＳ用高圧バス１４は、電力を送受可能に接続されている。この構成によると、電動モータ４３への電力供給経路をスマートグリッド化できる。すなわち、電動モータ４３への電力供給経路を多重化することができる。その結果、１つの主発電機２１の故障などによって電力供給可能容量が大きく損なわれる事態を抑制できる。したがって、電動モータ４３へ電力をより確実に供給することのできる、より信頼性の高い電力システム１を実現することができる。また、たとえば、交流電源バス同士を電気的に接続する構成であれば、交流電源バス間の電力の負荷バランスを合わせるための電源位相合わせ、および、電圧レベル合わせが困難である。これに対して、本実施形態のように、直流バスとして、第１高圧バス１１、および、ＦＣＳ用高圧バス１４同士を接続する構成であれば、このような手間のかかる調整作業が不要であり、スマートグリッドを、より簡易な構成で実現できる。

【0136】

また、電力システム１によると、フライトコントロール機器（電動アクチュエータ４１，５１など）のための専用のＦＣＳ用高圧バス１４が設けられている。これにより、フライトコントロール機器以外の機器に起因する電圧変動の影響がフライトコントロール機器へ及ぶことを抑制できる。その結果、フライトコントロール機器へ電力をより確実に安定供給できる。また、電動アクチュエータ４１，５１へ直流電力を供給する構成であれば、電動アクチュエータ４１，５１へ交流電力を供給する場合と比べて、線路損失（電力損失）をより小さくできる。

【0137】

また、電力システム１によると、第１高圧バス１１とＦＣＳ用高圧バス１４とは、蓄電および放電が可能なフライホイールバッテリ２７を介して、電力を送受可能に接続されている。この構成によると、第１高圧バス１１、および、ＦＣＳ用高圧バス１４間に配置されたフライホイールバッテリ２７がアキュムレータとして機能することで、これらの第１高圧バス１１、および、ＦＣＳ用高圧バス１４間での電力の融通に起因する不安定な電圧変動が生じることを抑制できる。

【0138】

また、電力システム１によると、フライホイールバッテリ２７は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４の何れか一方からの電力をフライホイール２７１の運動エネルギに一旦変換し、その後、当該運動エネルギを電力に変換してから他方のバスへ出力することができる。このような構成であれば、第１高圧バス１１とＦＣＳ用高圧バス１４とが短絡されることを抑制できる。すなわち、第１高圧バス１１とＦＣＳ用高圧バス１４との間で電気的な絶縁を実現できる。よって、複数のＤＣバス１１，１４間での電力の融通に起因する不安定な電圧変動が生じることを、より確実に抑制できる。

【0139】

また、電力システム１によると、複数の主発電機２２，２３が、第１高圧バス１１に接続されている。この構成によると、主発電機２２，２３の何れかが故障した場合でも、他方の主発電機２２，２３から電力を供給できる。よって、エアコンディショナ３１などの電気機器への電力供給をより確実に行うことができる。

【0140】

また、本実施形態にかかるエルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ２７は、主発電機２１からの電力が電動アクチュエータ４１に与えられているときに当該電動アクチュエータ４１に一時的に電力を供給可能である。この構成によると、前述したように、電動アクチュエータ４１が動作を開始するために、一時的に大電流（イナーシャ加速電流）を必要とする。この場合に、フライホイールバッテリ２７は、電動アクチュエータ４１に電力を供給することができる。よって、主発電機２１とフライホイールバッテリ２７のそれぞれから電動アクチュエータ４１へ同時に電力を出力することで、上記の大電流を電動アクチュエータ４１へ供給できる。したがって、主発電機２１のみで上記の大電流を発生する必要がない。よって、主発電機２１の定格出力を、電動アクチュエータ４１に瞬間的に必要な大電流を供給できる程度まで大きくする必要がなく、当該定格出力を、より小さくできる。これにより、主発電機２１、および、当該主発電機２１を駆動するための原動機としてのエンジン１０３Ｌなどを、より小型（軽量）にできる。以上の次第で、発電機１の大型化を抑制しつつ、電動アクチュエータ１に大電力を供給することのできる、エルロン駆動装置４０を提供できる。

【0141】

また、エルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動アクチュエータ４１の電力消費状態に応じて、フライホイールバッテリ２７からの放電量を設定できる。これにより、フライホイールバッテリ２７で発生する電力を、より効率よく利用できる。その結果、フライホイールバッテリ２７は、必要以上に大きな定格出力を必要としない。よって、フライホイールバッテリ２７をより小型にできる。

【0142】

また、エルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動アクチュエータ４１の負荷を検出し、当該検出結果に基づいて、フライホイールバッテリ２７を動作させる。この構成によると、電動アクチュエータ４１の負荷に応じた出力を、フライホイールバッテリ２７から電動アクチュエータ４１へ供給することができる。本実施形態では、フライホイールバッテリ制御装置３５は、電動アクチュエータ４１に必要な電力を、フィードフォワード制御を用いて電動アクチュエータ４１へ供給することで、電動アクチュエータ４１の電圧低下を、より確実に抑制できる。

【0143】

また、エルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ制御装置３５とモータドライバ４５とは、分離して配置されており、且つ、通信回線４４を介して通信可能に接続されている。この構成によると、フライホイールバッテリ制御装置３５とモータドライバ４５とを離隔して配置することができる。これにより、フライホイールバッテリ制御装置３５とモータドライバ４５を個別に整備できる。よって、エルロン駆動装置４０の整備性をより高くできる。

【0144】

また、エルロン駆動装置４０によると、運動変換機構４６と電動モータ４３とモータドライバ４５は、互いに隣接して配置されている。この構成によると、運動変換機構４６と電動モータ４３とモータドライバ４５とを隣接して配置することで、これら運動変換機構４６、電動モータ４３、および、モータドライバ４５を一括して整備できる。よって、エルロン駆動装置４０の整備性をより高くできる。

【0145】

また、エルロン駆動装置４０によると、エルロン制御装置４２とフライホイールバッテリ制御装置３５とが一体に形成されている。この構成によると、エルロン制御装置４２とフライホイールバッテリ制御装置３５とが情報を共有できることとなり、電動アクチュエータ４１の制御精度と、フライホイールバッテリ２７の制御精度を、より高くすることができる。また、エルロン制御装置４２とフライホイールバッテリ制御装置３５とを全体として小型化できる。

【0146】

また、エルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ２７は、インバータ制御式である。この構成によると、電動アクチュエータ４１からの回生電力をフライホイールバッテリ２７に戻すことができるので、電力利用のさらなる高効率化を通じて、電動アクチュエータ４１の省エネルギ化を実現できる。その上、電動アクチュエータ４１の発熱量の低減を実現できる。

【0147】

また、エルロン駆動装置４０によると、フライホイールバッテリ２７は、フライホイール２７１の回転による運動エネルギを電力に変換することで、電動アクチュエータ４１へ電力を供給できる。この構成であれば、予めフライホイール２７１を回転させて当該フライホイール２７１に運動エネルギを貯めておくことで、電動アクチュエータ４１に大電流を流す必要のあるときに、フライホイールバッテリ２７から電動アクチュエータ４１へ瞬時に大電流を与えることができる。すなわち、放電要請に対する応答性の高いフライホイールバッテリ２７を実現できる。

【0148】

また、エルロン駆動装置４０によると、航空機１００の飛行中に大きな駆動抵抗を受けるフライトコントロールシステム用の電動アクチュエータ４１に、主発電機２１およびフライホイールバッテリ２７から大電流を与えることができる。よって、この電動アクチュエータ４１を、より大きな力で動作させることができる。

【0149】

［第２実施形態］
図７は、本発明の第２実施形態の主要部を説明するための模式図である。図７を参照して、本発明の実施形態では、エルロン制御装置４２およびスポイラ制御装置５２に代えて、エルロン／スポイラ制御装置５５が設けられている。エルロン／スポイラ制御装置５５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１の動作を制御するように構成されている。

【0150】

なお、以下では、主に、上述の実施形態と異なる構成について説明し、上述の実施形態と同様の構成には図に同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0151】

エルロン／スポイラ制御装置５５は、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号に基づいて、エルロン用電動アクチュエータ４１の電動モータ４３を駆動するためのＰＷＭ制御信号を生成し、当該ＰＷＭ制御信号を電動アクチュエータ４１のモータドライバ４５へ出力する。同様に、エルロン／スポイラ制御装置５５は、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号に基づいて、スポイラ用電動アクチュエータ５１の電動モータ４３’を駆動するためのＰＷＭ制御信号を生成し、当該ＰＷＭ制御信号をモータドライバ４５’へ出力する。

【0152】

上記の制御の際、エルロン／スポイラ制御装置５５は、エルロン用電動アクチュエータ４１における電動モータ４３の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号を用いたフィードバック制御により、ＰＷＭ制御信号を生成する。同様に、エルロン／スポイラ制御装置５５は、スポイラ用電動アクチュエータ５１における電動モータ４３’の回転位置信号、回転速度信号、および電流信号を用いたフィードバック制御により、ＰＷＭ制御信号を生成する。また、エルロン／スポイラ制御装置５５は、電動モータ４３，４３’のそれぞれの回転速度信号、および電流信号を、フライホイールバッテリ制御装置３５へ出力する。

【0153】

フライホイールバッテリ制御装置３５の動作設定部３５１は、ＦＣＳ用高圧バス１４に接続された複数の電動モータ４３，４３’の負荷の電力消費状態に応じて、フライホイールバッテリ２７の動作を制御する。具体的には、フライホイールバッテリ制御装置３５の動作設定部３５１は、エルロン／スポイラ制御装置５５から、上記の各電動モータ４３，４３’の回転速度信号および電流信号を受信する。そして、動作設定部３５１は、これらの回転速度信号および電流信号と、電力マップ格納部３５２に格納されているマップとを参照し、各電動モータ４３，４３’の動作に必要な電流値（電力量）の合計値を検出（推測）する。

【0154】

なお、エルロン用電動アクチュエータ４１の電動モータ４３に対応するマップと、スポイラ用電動アクチュエータ４１の電動モータ４３’に対応するマップとが、それぞれ、設けられている。これらのマップは、電力マップ格納部３５２に格納されている。スポイラ用電動アクチュエータ５１の電動モータ４３’に対応するマップは、図４に示す、エルロン用電動アクチュエータ４１の電動モータ４３に対応するマップと同様に設定されている。

【0155】

動作設定部３５１は、上記の処理によって、各電動モータ４３，４３’が必要な電力量の合計値を検出し、この合計値を基に、フライホイールバッテリ２７による発電動作が必要か否かを判定する。そして、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７による発電動作が必要であると判定した場合、フライホイールバッテリ２７に発電動作を行わせるように、第１インバータコンバータ２７３を制御する。

【0156】

一方、動作設定部３５１は、フライホイールバッテリ２７による発電動作が必要無いと判定した場合、フライホイールバッテリ２７に蓄電動作（フライホイール２７１の回転動作）を行わせるように、第２インバータコンバータ２７４を制御する。

【0157】

以上の次第で、本実施形態によると、第１実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を発揮することができる。すなわち、フライホイールバッテリ制御装置３５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１のそれぞれの動作に必要な必要電力の合計値を基に、フライホイールバッテリ２７を動作させることが可能である。この構成によると、複数の電動アクチュエータ４１，５１が同時に動作した場合でも、主発電機２１から与えられる電力より大きい電力を、電動アクチュエータ４１，５１へ供給できる。また、複数の電動アクチュエータ４１，５１へ与えられる電力の制御を、１つのフライホイールバッテリ制御装置３５が一括して行うことができる。これにより、フライホイールバッテリ制御装置３５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１からの情報を統合してフライホイールバッテリ２７を制御できる。よって、フライホイールバッテリ制御装置３５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１への電力制御を、より精密に行うことができる。

【0158】

また、本実施形態によると、エルロン／スポイラ制御装置５５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１の動作を制御し、且つ、電動アクチュエータ４１，５１の動作状態を特定するための信号をフライホイールバッテリ制御装置３５へ出力可能である。この構成によると、エルロン／スポイラ制御装置５５は、複数の電動アクチュエータ４１，５１を制御する機能と、電動アクチュエータ４１，５１の制御用データをフライホイールバッテリ制御装置３５へ与える機能と、を有する統合化されたシステムを構成できる。

【0159】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図８は、本発明の第３実施形態の主要部を説明するための模式図である。図８を参照して、第３実施形態では、電動アクチュエータ４１，５１毎に、フライホイールバッテリ２７，２７Ａが設けられている。具体的には、電力システム１Ａは、スポイラ制御装置５２に関連して、フライホイールバッテリ２７Ａと、フライホイールバッテリ制御装置３５Ａとをさらに有している。このように、フライホイールバッテリ２７に加えて、フライホイールバッテリ２７Ａが設けられていることにより、電源のさらなる分散配置が実現されており、これにより、電力利用のさらなる高効率化が図られている。

【0160】

フライホイールバッテリ制御装置３５Ａは、フライホイールバッテリ制御装置３５と同様の構成を有している。具体的には、フライホイールバッテリ制御装置３５Ａは、動作設定部３５１Ａと、電力マップ格納部３５２Ａと、インターフェース部３５３Ａとを有している。

【0161】

また、フライホイールバッテリ２７Ａは、フライホイールバッテリ２７と同様の構成を有している。具体的には、フライホイールバッテリ２７Ａは、フライホイール２７１Ａと、モータジェネレータ２７２Ａと、第１インバータコンバータ２７３Ａと、第２インバータコンバータ２７４Ａと、インターフェース部２７５Ａとを有している。

【0162】

スポイラ制御装置５２は、フライトコントロールコンピュータ３３からの制御信号に基づいて、スポイラ駆動装置５０の電動アクチュエータ５１の電動モータ４３’を駆動するためのＰＷＭ制御信号を生成し、当該ＰＷＭ制御信号をモータドライバ４５’へ出力する。

【0163】

上記の制御の際、スポイラ制御装置５２は、スポイラ駆動装置５０の電動アクチュエータ５１における、電動モータ４３’の回転位置信号、回転速度信号、および、電流信号を用いたフィードバック制御により、ＰＷＭ制御信号を生成する。

【0164】

また、スポイラ制御装置５２は、スポイラ駆動装置５０の電動アクチュエータ５１における、電動モータ４３’の回転速度信号、および、電流信号を、フライホイールバッテリ制御装置３５Ａの動作設定部３５１Ａに出力する。

【0165】

動作設定部３５１Ａは、スポイラ制御装置５２から、上記の電動モータ４３’の回転速度信号、および、電流信号を受信する。そして、動作設定部３５１Ａは、これらの回転速度信号、および、電流信号と、電力マップ格納部３５２Ａに格納されているマップとを参照し、各電動モータ４３’に必要な電力量を検出（推測）する。

【0166】

動作設定部３５１Ａは、上記の処理によって、電動モータ４３’に必要な必要電力量を算出し、この必要電力量を基に、フライホイールバッテリ２７Ａによる発電動作が必要か否かを判定する。そして、動作設定部３５１Ａは、フライホイールバッテリ２７Ａによる発電動作が必要であると判定した場合、フライホイールバッテリ２７Ａに発電動作を行わせるように、第１インバータコンバータ２７３Ａを制御する。

【0167】

一方、動作設定部３５１Ａは、フライホイールバッテリ２７Ａによる発電動作が必要無いと判定した場合、フライホイールバッテリ２７Ａに蓄電動作（フライホイール２７１の回転動作）を行わせるように、第２インバータコンバータ２７４Ａを制御する。

【0168】

なお、図９に示すように、２つのフライホイールバッテリ制御装置３５，３５Ａを統合制御する統合制御部７０をさらに設けてもよい。統合制御部７０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭなどを備えている。この場合、２つの電動アクチュエータ４１，５１の動作状態に応じて、統合制御部７０が、２つのフライホイールバッテリ制御装置３５，３５Ａに適宜制御信号を出力する。これにより、２つのフライホイールバッテリ２７，２７Ａ間で電力融通を行うことが可能である。

【0169】

［第４実施形態］
図１０は、本発明の第４実施形態の主要部を示す模式図である。図１０を参照して、本実施形態では、図８に示す第３実施形態の構成に加えて、統合制御部７１、および、電力制御用バス７２が設けられている。統合制御部７１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、および、ＲＯＭなどを備えている。

【0170】

本実施形態では、統合制御部７１は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４に接続されている電気機器の必要電力を基に、各フライホイールバッテリ制御装置３５，３５Ａを制御する。

【0171】

統合制御部７１は、電力制御用バス７２、および、インターフェース部３５３，３５３Ａを介して、各フライホイールバッテリ制御装置３５，３５Ａの動作設定部３５１，３５１Ａに接続されている。また、統合制御部７１は、第１高圧バス１１から給電される各電気機器（エアコンディショナ３１など）に電力制御用バス７２を介して接続されている。統合制御部７１は、第１高圧バス１１から給電されている各電気機器に流れている電流値などから、これらの各電気機器に必要な必要電力量を算出する。また、統合制御部７１は、各動作設定部３５１，３５１Ａからの信号を参照して、各電動モータ４３，４３’の必要電力量を算出する。すなわち、統合制御部７１は、第１高圧バス１１に必要な電力量と、ＦＣＳ用高圧バス１４に必要な電力量とを検出する。

【0172】

そして、統合制御部７１は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４のうち、配電の余力が相対的に大きいバスからフライホイールバッテリ２７，２７Ａの何れか一方へ配電させるように、フライホイールバッテリ２７，２７Ａの何れか一方を動作させる。また、統合制御部７１は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４のうち、配電の余力が相対的に小さいバスへ向けてフライホイールバッテリ２７，２７Ａの何れか他方から電力を出力するように、フライホイールバッテリ２７，２７Ａの何れか他方を動作させる。

【0173】

なお、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４のうち、配電の余力が相対的に大きい一方のバスから電力を各フライホイールバッテリ２７，２７Ａのモータジェネレータ２７２に供給し、これらのモータジェネレータ２７２の駆動によって発電する電力を、他方のバスへ供給してもよい。

【0174】

以上の次第で、本実施形態によると、統合制御部７１は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４のうち配電の余力が相対的に大きいバスからフライホイールバッテリ２７、２７Ａへ配電させるようにフライホイールバッテリ２７，２７Ａを動作させることが可能である。また、統合制御部７１は、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４のうち配電の余力が相対的に小さいバスへフライホイールバッテリ２７，２７Ａから電力を出力させることが可能である。この構成によると、第１高圧バス１１およびＦＣＳ用高圧バス１４間の電力負荷の偏りをより小さくすることができる。よって、主発電機２１〜２３、および、フライホイールバッテリ２７の定格出力をより小さくでき、その結果、主発電機２１〜２３、および、フライホイールバッテリ２７などをより小型且つ軽量にできる。

【0175】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。たとえば、次のように変更して実施することができる。

【0176】

（１）上述の各実施形態では、補助発電機およびラムエアタービンが設けられる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。上述の各実施形態では、スマートグリッドにより、複数のＤＣバス間の電力融通が可能である結果、補助発電機およびラムエアタービンの少なくとも１つが省略されてもよい。補助発電機およびラムエアタービンの少なくとも１つが省略されることで、電力システムのさらなる小型化および軽量化が可能となる。

【0177】

（２）また、上述の各実施形態では、主発電機、補助発電機、ラムエアタービン、および、フライホイールバッテリのモータジェネレータが、交流発電機である形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、主発電機、補助発電機、ラムエアタービン、および、フライホイールバッテリのモータジェネレータの少なくとも一つは、直流発電機であってもよい。このような構成であれば、直流発電機については、交流直流変換装置（ATRU:Auto Transformer Rectifier Unit。ＡＣ／ＤＣコンバータ。）を省略できる。その結果、電力システムのさらなる小型化および軽量化が可能となる。

【0178】

（３）また、上述の各実施形態において、フライホイールバッテリに代えて、燃料電池またはスーパーキャパシタなど、他の蓄電および放電可能なバッテリが用いられてもよい。上記の燃料電池が用いられる場合、より大きな蓄電容量を確保できるとともに、燃料電池から排出される水の再利用も可能である。

【0179】

（４）また、上述の各実施形態において、電動アクチュエータによって動作される舵面として、エルロンおよびスポイラを例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。たとえば、エレベータ（昇降舵）、方向舵（ラダー）、フラップ、スポイラなどの他の舵面に関して本発明が適用されてもよい。また、航空機に設置される機器としてのランディングギアの脚などを駆動する電動アクチュエータに関して本発明が適用されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0180】

本発明は、航空機用電力システムに関して広く適用することができる。

【符号の説明】

【0181】

１ 電力システム
１１ 第１高圧バス（直流電源バス）
１４ ＦＣＳ用高圧バス１４（直流電源バス）
２１，２２，２３ 主発電機（電源装置）
２７ フライホイールバッテリ（電源装置）
３１ エアコンディショナ（負荷）
４１，５１ 電動アクチュエータ（負荷）
１００ 航空機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】