特許 6397409 航空機用電気系統安定化システム

(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】6397409

(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】航空機用電気系統安定化システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 5/00 20160101AFI20180913BHJP

   B64D 41/00 20060101ALI20180913BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20180913BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H02J5/00

   B64D41/00

   H02J3/32

   H02J7/34 A

【請求項の数】20

【全頁数】44

(21)【出願番号】特願2015-525494(P2015-525494)

(86)(22)【出願日】2013年7月29日

(65)【公表番号】特表2015-532081(P2015-532081A)

(43)【公表日】2015年11月5日

(86)【国際出願番号】US2013052583

(87)【国際公開番号】WO2014022316

(87)【国際公開日】20140206

【審査請求日】2016年7月25日

(31)【優先権主張番号】13/561,572

(32)【優先日】2012年7月30日

(33)【優先権主張国】US

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）経済産業省「平成２３年度航空機用先進システム基盤技術開発（航空機システム革新技術開発（電源安定化システム））に関する委託契約書」に基づく委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】514283733

【氏名又は名称】ザ ボーイング カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩嶋 淳

(72)【発明者】

【氏名】杉本 和繁

(72)【発明者】

【氏名】松尾 和也

(72)【発明者】

【氏名】ブライト，ジョセフ，エス．

(72)【発明者】

【氏名】ノザリ，ファルハド

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１７２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９５０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１６２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１１９４５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１４３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７９２３８５７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特表２０１１−５２１６０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｂ１／００−１／７０

Ｂ６４Ｃ１／００−９９／００

Ｂ６４Ｄ１／００−４７／０８

Ｂ６４Ｆ１／００−５／００

Ｂ６４Ｇ１／００−９９／００

Ｇ０５Ｆ１／１２−１／４４

１／４５−７／００

Ｈ０２Ｊ１／００−７／１２

７／３４−７／３６

Ｈ０２Ｍ３／００−３／４４

７／４２−７／９８

Ｈ０２Ｐ９／００−９／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電源装置としての直流電源および交流電源と、当該交流電源に接続される交流電源バスと、前記直流電源に接続される直流電源バスと、前記交流電源バスを介して前記直流電源バスに電力を供給するために、少なくとも前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、を備え、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスを介して搭載機器に電力を供給する航空機の電気系統と、
前記電源装置の電気出力を安定化する電源安定化装置と、
から少なくとも構成され、
前記直流電源は、前記搭載機器からの逆起電力を吸収し、かつ、前記搭載機器における過渡的な必要電力を供給するよう構成され、
前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにはそれぞれ電力負荷が接続されており、
前記電源安定化装置は、当該電源安定化装置の制御器である電源安定化制御部を備え、
前記電源安定化制御部は、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにおける電圧に基づいて、前記電力変換部の電力変換を制御して前記直流電源の充放電を制御することにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させ、前記電気系統の安定化を図る、
航空機用電気系統安定化システム。

【請求項2】

前記航空機は補助動力装置（ＡＰＵ）およびラムエアタービン（ＲＡＴ）を備え、
前記電気系統は、
前記交流電源として、前記補助動力装置に設けられ、交流発電を可能とするＡＰＵ始動発電機と、エンジンに設けられる交流発電機と、前記ラムエアタービンに設けられるＲＡＴ発電機を備えているとともに、
前記直流電源として、二次電池およびキャパシタの少なくとも一方を備えており、
前記直流電源および前記ＡＰＵ始動発電機は、前記電源安定化装置にそれぞれ接続されているとともに、前記交流発電機および前記ＲＡＴ発電機は前記交流電源バスを介して前記電源安定化装置に接続され、さらに前記ＡＰＵ始動発電機は、前記交流電源バスを介しても前記電源安定化装置に接続されている、
請求項１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項3】

前記補助動力装置が停止状態にあり、その始動が必要なときには、
前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記直流電源からの直流電力を昇圧して、前記ＡＰＵ始動発電機を始動するための直流電力を供給する、
請求項２に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項4】

前記直流電源が充電可能な状態にあるときには、
前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記交流発電機または前記ＡＰＵ始動発電機からの交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を昇圧コンバータで充電に適した電圧に変換して前記直流電源に供給することにより、当該直流電源を充電する、
請求項２に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項5】

前記電気系統は、
前記交流電源バスを介して前記交流発電機から電力供給されるように構成され、前記直流電源よりも低い定格電圧を有するエッセンシャルバスと、
当該エッセンシャルバスおよび前記直流電源の間に介在する電圧変換器と、
を備え、
前記直流電源は、前記電圧変換器を介して、常に前記エッセンシャルバスに接続されており、
前記エッセンシャルバスに対して、前記交流発電機から交流電力が供給されないときには、遮断なく前記エッセンシャルバスに電力を供給する、
請求項２に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項6】

前記交流発電機が停止し、前記ＲＡＴ発電機が前記交流電源バスに交流電力を供給しているときには、
前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記ＲＡＴ発電機からの交流電力を、直流電力に変換して前記エッセンシャルバスに供給する、
請求項５に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項7】

前記電気系統は、単一の前記エンジンに複数の前記交流発電機が設けられ、
これら交流発電機のそれぞれに、前記交流電源バス、前記電力変換部、および前記直流電源バスを含む系統が接続されることで、それぞれの交流発電機別の下位系統が構成され、
さらに、前記下位系統は、それぞれ前記交流電源バス同士または前記直流電源バス同士で互いに接続可能となっている、
請求項２に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項8】

前記電気系統に含まれる複数の前記下位系統のうち、少なくとも一つの下位系統の前記直流電源バスは、電気化された搭載機器の制御器を介して前記ＡＰＵ始動発電機に接続されている、
請求項７に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項9】

前記電気系統は、前記電力変換部として、直流電力および交流電力を相互に変換するＰＷＭコンバータと、当該ＰＷＭコンバータに前記直流電源バスを介して接続される昇圧コンバータと、を備えている、
請求項１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項10】

前記電源安定化制御部は、
前記交流電源バスの電圧または周波数を計測するとともに、前記直流電源バスの電圧を計測し、
前記交流電源バスの電圧または周波数の計測値から一次遅れの値を生成するとともに、当該一次遅れの値から二次遅れの値を生成し、
当該二次遅れの値から前記一次遅れの値を減算して、第一の偏差を生成し、
当該第一の偏差に応じて、予め設定されている前記昇圧コンバータ用の基準電圧指令値を調整し、
調整された前記基準電圧指令値から前記直流電源バスの電圧の計測値を減算して、第二の偏差を生成し、当該第二の偏差に応じて、前記昇圧コンバータの出力電流を制御するとともに、
予め設定されている前記ＰＷＭコンバータ用の基準電圧値から前記直流電源バスの電圧の計測値を減算して、第三の偏差を生成し、当該第三の偏差に応じて、前記ＰＷＭコンバータの有効電力を制御するとともに、
前記第一の偏差に応じて前記ＰＷＭコンバータの無効電力を制御するよう構成されている、
請求項９に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項11】

前記電源安定化制御部は、
前記第一の偏差に対して、予め設定される比例定数を乗算することで、前記基準電圧指令値の基本値を生成するとともに、
前記直流電源の充電状態の計測値と予め設定される充電状態の目標値とを比較して減算することにより、第四の偏差を生成し、当該第四の偏差から補正電圧値を生成し、
さらに、前記基本値に対して、前記補正電圧値と、予め設定される前記昇圧コンバータの基準電圧の目標値と、を加算することで、前記基準電圧指令値の最終値を生成し、
この基準電圧指令値の最終値から前記直流バスの電圧の計測値を減算して得られる、前記第二の偏差に応じて、前記昇圧コンバータの出力電流を制御するよう構成されている、
請求項１０に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項12】

前記電源安定化制御部は、前記基準電圧指令値の前記基本値に対して、前記補正電圧値および前記基準電圧の目標値に加えて、さらに、前記直流電源から交流電源バスに対して補助的な電力を供給するために予め設定される、過負荷対応補正値を加算することによって、前記基準電圧指令値の最終地を生成する、
請求項１１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項13】

前記搭載機器に対して、前記交流電源バスを介して前記交流発電機から交流電力が供給されないときには、
前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換して、前記交流電源バスを介して前記搭載機器に一時的に供給する、
請求項９に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項14】

前記電気系統は、前記電力変換部として、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの間に設けられ、交流電力を直流電力に変換する整流器を備えるとともに、前記直流電源バスに接続される昇圧コンバータを備えている、
請求項１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項15】

前記電源安定化制御部は、
前記直流電源の充電状態を監視し、当該充電状態の計測値と予め設定された充電率の目標値との偏差に基づいて、前記直流電源の充放電の充放電量を補正する、
請求項１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項16】

前記交流電源で発電される交流電力が可変周波数である場合、
前記電源安定化制御部は、
監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧上昇に比例して有効電力の入力を増加させるために前記直流電源を充電するか、前記電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させるか、あるいはその両方を組み合わせて行い、
監視による電圧の変動が電圧降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記電力降下に比例して有効電力の入力を減少させるために前記直流電源を放電させるか、前記電圧降下に比例し進み力率の無効電力を入力させるか、あるいはその両方を組み合わせて行う、
請求項９に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項17】

前記交流電源で発電される交流電力が一定周波数である場合、
前記電源安定化制御部は、
監視による周波数の変動が周波数上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記周波数上昇に比例して有効電力の入力を増加させるために前記直流電源を充電し、
監視による周波数の変動が周波数降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記周波数降下に比例して有効電力の入力を減少させるために前記直流電源を放電させる、
請求項９に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項18】

前記交流電源で発電される交流電力が一定周波数である場合、
前記電源安定化装置は、
監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させ、
監視による電圧の変動が電圧降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧降下に比例して進み力率の無効電力を入力させる、
請求項９に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項19】

前記航空機は、油圧系統および抽気系統の少なくとも一方が電気化されており、
前記直流電源バスには、前記油圧系統および前記抽気系統のうち電気化された系統の制御器が接続されている、
請求項１に記載の航空機用電気系統安定化システム。

【請求項20】

電源装置としての直流電源および交流電源と、当該交流電源に接続される交流電源バスと、前記直流電源に接続される直流電源バスと、前記交流電源バスを介して前記直流電源バスに電力を供給するために、少なくとも前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、を備え、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスを介して搭載機器に電力を供給する航空機の電気系統において、
前記直流電源として、前記搭載機器からの逆起電力を吸収し、かつ、前記搭載機器における過渡的な必要電力を供給するよう構成されているものを用い、
前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにはそれぞれ電力負荷が接続されており、
前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにおける電圧に基づいて、前記電力変換部の電力変換を制御して前記直流電源の充放電を制御することにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させ、前記電気系統の安定化を図る、
航空機用電気系統安定化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空機用電気系統安定化システムに関し、特に、交流電源および直流電源を含む交流主体の電気系統の安定化を図ることが可能な航空機用電気系統安定化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

航空機には、動力系統として、一般に、油圧系統、抽気系統、および電気系統の３種類が搭載されており、油圧系統は脚部、舵面等の動作に用いられ、抽気系統は内部の空調、与圧、防除氷装置等の動作に用いられ、電気系統は様々な電子機器の動作に用いられている。近年では、油圧系統および抽気系統は、少なくとも一部が効率性の高い電気系統に置き換えられる傾向にある。このように油圧系統、抽気系統等をできる限り電気系統に置き換えた航空機は、一般にＭＥＡ（More Electric Aircraft）と呼ばれる。

【0003】

例えば、抽気系統はエネルギーロスが大きいことが知られており、抽気系統を電気系統化することで燃費を向上することが可能である。また、油圧系統および抽気系統のいずれにおいても、動力媒体（油圧系統の場合は作動油、抽気系統の場合は空気）を循環させたり送出したりする配管が必要となる。そのため、油圧系統および抽気系統の少なくとも一方を電気系統化すれば、配管設計あるいは配管の取り付け作業を簡素化できたり省略できたりすることが可能となり、製造コストを低減できる。さらに、全てを電気系統に置き換えることができれば電気系統のみを整備すればよいため、運用性および整備性を向上することもできる。

【0004】

ただし、航空機のＭＥＡ化が進むと、電気系統から給電される電力負荷（電気系統から給電される搭載機器）は量的にも数的にも大幅に増加するため、これに伴って発電容量も増加させる必要がある。発電容量を増加させると発電機自体が大型化するだけでなく、配線量も増加するので、航空機の重量が増加するおそれがある。それゆえ、航空機をＭＥＡ化する上では、航空機の重量増加を回避または抑制することも要求される。例えば、特許文献１：特開２００７−０１５４２３号公報には、電気系統を一般的な集中配電方式から分散配電方式にすることにより、全電気式航空機（ＡＥＡ，All Electric Aircraft）であっても、軽量かつ高効率な電源システムを提供できることが開示されている。

【0005】

現状でＭＥＡ化された航空機の電気系統の一例を図１６に示す。この電気系統では、航空機の左右の各エンジン１１Ｌ，１１Ｒおよび補助動力装置（ＡＰＵ）１２のそれぞれに２つの始動発電機が設けられている。これら始動発電機は２３０ＶＡＣの交流電力を発電可能としており、２３０ＶＡＣの電力は一次交流電源バス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒを介して、自動変圧整流器（ＡＴＲＵ）２５５Ｌ，２５５Ｒで整流され、＋／−２７０ＶＤＣの直流電力として直流電源バス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒを介して電力負荷１５のモータコントローラ３３１に供給される。そしてモータコントローラ３３１の制御により電力負荷１５２が備える駆動モータ（図中Ｍ）が動作する。

【0006】

ところで、航空機のＭＥＡ化においては、発電量の増加への対応だけでなく、電源変動の発生を抑制して電気系統を安定化することも要求される。例えば、舵面制御用のアクチュエータ等のように、他の負荷に比べて大きな逆起電力（電力戻り）が発生する負荷から逆起電力が発生すると、電気系統の電圧が一時的に大幅に上昇することがある。あるいは、給電される負荷が一時的に増加すると大幅な電圧降下が発生することになる。

【0007】

このような電源変動を回避または抑制するための対策は種々提案されている。例えば、前述した大きな負荷からの逆起電力に対応する構成としては、当該負荷（例えばアクチュエータ）の制御器内に抵抗器を設けることが知られている。この構成によれば、逆起電力は抵抗器で熱に変換されて消費されるので、電気系統に戻ることが回避される。また、一時的な負荷の増加による電圧降下に対しては、降下の程度に合わせて発電容量を大きくした交流発電機を採用することが知られている。さらに特許文献２：米国公開特許２００９／０３０２１５３号公報には、小型の航空機において、バッテリまたはキャパシタ等の直流電源を用いて、逆起電力等の余剰電力を吸収したり電圧降下で不足した電力を補足したりする電気システムが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７−０１５４２３号公報

【特許文献2】米国公開特許２００９／０３０２１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載される電源システムには、電源変動の回避または抑制に関しては何ら開示がない。また、特許文献２に記載される電気システムは、その電気系統が直流２７０Ｖ主体であり、交流１１５Ｖにも適用可能である等の記載が含まれるものの、具体的な適用構成については明確に記載されていない。一般的な民間航空機の電気系統は交流主体であるため、直流主体の電気系統を対象とする技術を交流主体の電気系統にそのまま適用することはできない。

【0010】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、より電気化が進んだ交流主体の電気系統を備える航空機において、大幅な設計変更等を伴うことなく、重量増加を回避しつつ電気系統を良好に安定化することが可能な航空機用電気系統安定化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】

【0011】

本発明に係る航空機用電気系統安定化システムは、前記の課題を解決するために、電源装置としての直流電源および交流電源と、当該交流電源に接続される交流電源バスと、前記直流電源に接続される直流電源バスと、前記交流電源バスを介して前記直流電源バスに電力を供給するために、少なくとも前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、を備え、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスを介して搭載機器に電力を供給する航空機の電気系統と、前記電源装置の電気出力を安定化する電源安定化装置と、から少なくとも構成され、前記直流電源は、前記搭載機器からの逆起電力を吸収し、かつ、前記搭載機器における過渡的な必要電力を供給するよう構成され、前記電源安定化装置は、前記電力変換部の電力変換を制御する電源安定化制御部を備え、前記電源安定化制御部は、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにおける電圧に基づいて、前記直流電源を充放電させることにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させ、前記電気系統の安定化を図る構成である。

【0012】

前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記航空機は補助動力装置（ＡＰＵ）およびラムエアタービン（ＲＡＴ）を備え、前記電気系統は、前記交流電源として、前記補助動力装置に設けられ、交流発電を可能とするＡＰＵ始動発電機と、エンジンに設けられる交流発電機と、前記ラムエアタービンに設けられるＲＡＴ発電機を備えているとともに、前記直流電源として、二次電池およびキャパシタの少なくとも一方を備えており、前記直流電源および前記ＡＰＵ始動発電機は、前記電源安定化装置にそれぞれ接続されているとともに、前記交流発電機および前記ＲＡＴ発電機は前記交流電源バスを介して前記電源安定化装置に接続され、さらに前記ＡＰＵ始動発電機は、前記交流電源バスを介しても前記電源安定化装置に接続されている構成であってもよい。

【0013】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記補助動力装置が停止状態にあり、その始動が必要なときには、前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記直流電源からの直流電力を昇圧して、前記ＡＰＵ始動発電機を始動するための直流電力を供給する構成であってもよい。

【0014】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記直流電源が充電可能な状態にあるときには、前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記交流発電機または前記ＡＰＵ始動発電機からの交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を昇圧コンバータで充電に適した電圧に変換して前記直流電源に供給することにより、当該直流電源を充電する構成であってもよい。

【0015】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電気系統は、前記交流電源バスを介して前記交流発電機から電力供給されるように構成され、前記直流電源よりも低い定格電圧を有するエッセンシャルバスと、当該エッセンシャルバスおよび前記直流電源の間に介在する電圧変換器と、を備え、前記直流電源は、前記電圧変換部を介して、常に前記エッセンシャルバスに接続されており、前記エッセンシャルバスに対して、前記交流発電機から交流電力が供給されないときには、遮断なく前記エッセンシャルバスに電力を供給する構成であってもよい。

【0016】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記交流発電機が停止し、前記ＲＡＴ発電機が前記交流電源バスに交流電力を供給しているときには、前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記ＲＡＴ発電機からの交流電力を、直流電力に変換して前記エッセンシャルバスに供給する構成であってもよい。

【0017】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電気系統は、単一の前記エンジンに複数の前記交流発電機が設けられ、これら交流発電機のそれぞれに、前記交流電源バス、前記電力変換部、および前記直流電源バスを含む系統が接続されることで、それぞれの交流発電機別の下位系統が構成され、さらに、前記下位系統は、それぞれ前記交流電源バス同士または前記直流電源バス同士で互いに接続可能となっている構成であってもよい。

【0018】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電気系統に含まれる複数の前記下位系統のうち、少なくとも一つの下位系統の前記直流電源バスは、電気化された搭載機器の制御器を介して前記ＡＰＵ始動発電機に接続されている構成であってもよい。

【0019】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電気系統は、前記電力変換部として、直流電力および交流電力を相互に変換するＰＷＭコンバータと、当該ＰＷＭコンバータに前記直流電源バスを介して接続される昇圧コンバータと、を備え、前記電源安定化制御部は、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電圧に基づいて、前記電力変換部を制御して前記直流電源を充放電させることにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させる構成であってもよい。

【0020】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電源安定化制御部は、前記交流電源バスの電圧または周波数を計測するとともに、前記直流電源バスの電圧を計測し、前記交流電源バスの電圧または周波数の計測値から一次遅れの値を生成するとともに、当該一次遅れの値から二次遅れの値を生成し、当該二次遅れの値から前記一次遅れの値を減算して、第一の偏差を生成し、当該第一の偏差に応じて、予め設定されている前記昇圧コンバータ用の基準電圧指令値を調整し、調整された前記基準電圧指令値から前記直流電源バスの電圧の計測値を減算して、第二の偏差を生成し、当該第二の偏差に応じて、前記昇圧コンバータの出力電流を制御するとともに、予め設定されている前記ＰＷＭコンバータ用の基準電圧値から前記直流電源バスの電圧の計測値を減算して、第三の偏差を生成し、当該第三の偏差に応じて、前記ＰＷＭコンバータの有効電力を制御するとともに、前記第一の偏差に応じて前記ＰＷＭコンバータの無効電力を制御するよう構成されてもよい。

【0021】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電源安定化制御部は、前記第一の偏差に対して、予め設定される比例定数を乗算することで、前記基準電圧指令値の基本値を生成するとともに、前記直流電源の充電状態の計測値と予め設定される充電状態の目標値とを比較して減算することにより、第四の偏差を生成し、当該第四の偏差から補正電圧値を生成し、さらに、前記基本値に対して、前記補正電圧値と、予め設定される前記昇圧コンバータの基準電圧の目標値と、を加算することで、前記基準電圧指令値の最終値を生成し、この基準電圧指令値の最終値から前記直流バスの電圧の計測値を減算して得られる、前記第二の偏差に応じて、前記昇圧コンバータの出力電流を制御するよう構成されてもよい。

【0022】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電源安定化制御部は、前記基準電圧指令値の前記基本値に対して、前記補正電圧値および前記基準電圧の目標値に加えて、さらに、前記直流電源から交流電源バスに対して補助的な電力を供給するために予め設定される、過負荷対応補正値を加算することによって、前記基準電圧指令値の最終値を生成する構成であってもよい。

【0023】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記搭載機器に対して、前記交流電源バスを介して前記交流発電機から交流電力が供給されないときには、前記電源安定化制御部は、前記電力変換部を制御して、前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換して、前記交流電源バスを介して前記搭載機器に一時的に供給する構成であってもよい。

【0024】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電気系統は、前記電力変換部として、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの間に設けられ、交流電力を直流電力に変換する整流器を備えるとともに、前記直流電源バスに接続される昇圧コンバータを備え、前記電源安定化制御部は、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電圧に基づいて、前記直流電源を充放電させることにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させる構成であってもよい。

【0025】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記電源安定化制御部は、前記直流電源の充電状態を監視し、当該充電状態の計測値と予め設定された充電率の目標値との偏差に基づいて、前記直流電源の充放電の充放電量を補正する構成であってもよい。

【0026】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記交流電源で発電される交流電力が可変周波数である場合、前記電源安定化制御部は、監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧上昇に比例して有効電力の入力を増加させるために前記直流電源を充電するか、前記電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させるか、あるいはその両方を組み合わせて行い、監視による電圧の変動が電圧降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記電力降下に比例して有効電力の入力を減少させるために前記直流電源を放電させるか、前記電圧降下に比例し進み力率の無効電力を入力させるか、あるいはその両方を組み合わせて行う構成であってもよい。

【0027】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記交流電源で発電される交流電力が一定周波数である場合、前記電源安定化制御部は、監視による周波数の変動が周波数上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記周波数上昇に比例して有効電力の入力を増加させるために前記直流電源を充電し、監視による周波数の変動が周波数降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記周波数降下に比例して有効電力の入力を減少させるために前記直流電源を放電させる構成であってもよい。

【0028】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記交流電源で発電される交流電力が一定周波数である場合、前記電源安定化装置は、監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させ、監視による電圧の変動が電圧降下であれば、前記電力変換部を制御して、前記電圧降下に比例して進み力率の無効電力を入力させる構成であってもよい。

【0029】

また、前記構成の航空機用電気系統安定化システムにおいては、前記航空機は、油圧系統および抽気系統の少なくとも一方が電気化されており、前記直流電源バスには、前記油圧系統および前記抽気系統のうち電気化された系統の制御器が接続されている構成であってもよい。

【0030】

また、本発明に係る航空機用電気系統安定化方法は、前記の課題を解決するために、電源装置としての直流電源および交流電源と、当該交流電源に接続される交流電源バスと、前記直流電源に接続される直流電源バスと、前記交流電源バスを介して前記直流電源バスに電力を供給するために、少なくとも前記交流電源からの交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、を備え、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスを介して搭載機器に電力を供給する航空機の電気系統において、前記直流電源として、前記搭載機器からの逆起電力を吸収し、かつ、前記搭載機器における過渡的な必要電力を供給するよう構成されているものを用い、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスにおける電圧に基づいて、前記直流電源を充放電させることにより、前記交流電源バスおよび前記直流電源バスの電力を安定化させ、前記電気系統の安定化を図る方法である。

【0031】

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

【発明の効果】

【0032】

本発明では、以上の構成によりより電気化が進んだ交流主体の電気系統を備える航空機において、大幅な設計変更等を伴うことなく、重量増加を回避しつつ電気系統を良好に安定化することが可能な航空機用電気系統安定化システムを提供できる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１Ａは、本発明の実施の形態１または２に係る航空機用電気系統安定化システムが適用可能な航空機の電気系統の概略構成を示す模式図であり、図１Ｂは、従来の一般的な航空機の動力系統の概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１に係る航空機用電気系統安定化システムの構成の一例を示す概略ブロック図である。

【図3】図３は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムが備える電源安定化装置の概略構成の一例を示すブロック図である。

【図4】図４は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムの要部構成であって、図３に示す電源安定化装置による二次電池の充放電を制御する状態の一例を示す概略ブロック図である。

【図5】図５Ａは、図３に示す電源安定化装置の電源安定化制御部に含まれる昇圧コンバータ制御回路の一例を示す概略ブロック図であり、図５Ｂは、電源安定化制御部に含まれるＰＷＭコンバータ制御回路の一例を示す概略ブロック図であり、図５Ｃは、電源安定化制御部に含まれるＳＯＣ補正回路の一例を示す概略ブロック図である。

【図6】図６は、図３に示す電源安定化装置の電源安定化制御部に含まれる基準電圧調整回路の一例であって、交流電源が可変周波数（ＶＦ）である場合の構成の一例を示す概略ブロック図である。

【図7】図７Ａおよび図７Ｂは、図３に示す電源安定化装置の電源安定化制御部に含まれる基準電圧調整回路の一例であって、交流電源が一定周波数（ＣＦ）である場合の構成の一例を示す概略ブロック図である。

【図8】図８は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムにおいて、電源安定化装置の制御による状態遷移の一例を示す模式図である。

【図9】図９Ａは、図２に示す航空機用電気系統安定化システムにおいて、補助動力装置の始動時に二次電池から電力が供給される状態を示す模式的ブロック図であり、図９Ｂは、通常時に始動発電機から電力が供給される状態を示す模式的ブロック図である。

【図10】図１０は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムにおいて、アクチュエータから生じた逆起電力の吸収、および、電圧降下時の電力の補足の状態を示す模式的ブロック図である。

【図11】図１１は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムにおいて、始動発電機から電力が供給されない事態が発生したときに二次電池から電力が供給される状態を示す模式的ブロック図である。

【図12】図１２は、図２に示す航空機用電気系統安定化システムにおいて、ラムエアタービン発電機からアクチュエータおよびエッセンシャルバスへ電力が供給される状態を示す模式的ブロック図である。

【図13】図１３は、図６に示す基準電圧調整回路の他の例を示すブロック図である。

【図14】図１４は、図７Ｂに示す基準電圧調整回路の他の例を示すブロック図である。

【図15】図１５は、本発明の実施の形態２に係る航空機用電気系統安定化システムの構成の一例を示す概略ブロック図である。

【図16】図１６は、従来の一般的な航空機用電気系統の構成の一例を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0035】

（実施の形態１）
［航空機の動力系統］
まず、本発明の実施の形態１に係る航空機用電気系統安定化システムが適用される航空機の動力系統の概要について、図１Ａ，Ｂを参照して説明する。なお、以下の説明では、便宜上、「航空機用電気系統安定化システム」を単に「安定化システム」と省略する。

【0036】

本実施の形態に係る安定化システムは、航空機が備える動力系統のうち、油圧系統および抽気系統の少なくとも一部を電気系統に置き換えたＭＥＡ（またはＡＥＡ）に設けられる。図１Ａには、動力系統が全て電気系統に置き換えられた航空機１００の模式的な構成を示し、図１Ｂには、一般的な動力系統を備える航空機９００の模式的な構成を示す。

【0037】

一般的な航空機９００は、図中実線で示す電気系統２０以外に、図中点線で示す油圧系統４０および図中破線で示す抽気系統５０を備えている。左エンジン１１Ｌおよび右エンジン１１Ｒには、それぞれ発電機２０１、油圧ポンプ４０１、エンジンスタータ５０１が１つずつ設けられている。発電機２０１は電気系統２０に接続され、油圧ポンプ４０１は油圧系統４０に接続され、エンジンスタータ５０１は抽気系統５０に接続される。また、航空機９００の後部には補助動力装置（ＡＰＵ）１２が設けられており、このＡＰＵ１２が備えるＡＰＵ始動発電機（図１Ｂには図示せず）も電気系統２０に接続されている。

【0038】

電気系統２０については詳細に図示していないが、航空機９００が備える電力負荷（搭載機器、電気機器）に対して発電機２０１またはＡＰＵ始動発電機から電力が供給される。油圧系統４０は、例えば、前脚４０２、主脚４０３、主翼舵面４０４、尾翼舵面４０５等のアクチュエータに接続され、油圧ポンプ４０１によりこれらアクチュエータが駆動される。抽気系統５０は、例えば、主翼または尾翼に設けられる防除氷装置５０２、機体内部に設けられる空調与圧装置５０３に接続され、防除氷装置５０２または空調与圧装置５０３等に供給し、また、高圧空気によりエンジンスタータ５０１を作動させ、左右の各エンジン１１Ｌ，１１Ｒを起動する。

【0039】

これに対して、例えば、全ての動力系統が電気化された航空機１００は、油圧系統４０の油圧配管、抽気系統５０の抽気配管等が設けられておらず、電気系統２０のみとなっている。また、左右の各エンジン１１Ｌ，１１Ｒには、それぞれスタータ・ジェネレータ１４のみが１つずつ設けられ、また、機体後部にはＡＰＵ１２の代わりに燃料電池１９が設けられている。

【0040】

前脚４０２、主脚４０３、主翼舵面４０４、尾翼舵面４０５等のアクチュエータは、駆動モータにより駆動され、駆動モータには電気系統２０から電力が供給される。また、防除氷装置５０２は電気ヒータにより構成され、空調与圧装置５０３は電気的に駆動する空気調和装置等により構成され、いずれも電気系統２０から電力が供給される。スタータ・ジェネレータ１４は、左右の各エンジン１１Ｌ，１１Ｒを起動させる電気モータ式のエンジンスタータであるとともに、エンジン起動後は、電気系統２０に電力を供給する交流電源となる。

【0041】

このように、ＭＥＡ化された航空機１００は、油圧系統４０および抽気系統５０を備える一般的な航空機９００に比べて明らかに簡素な動力系統となっている。また、特に抽気系統５０はエネルギーロスが大きいが、これを電気系統２０に置き換えることで省エネルギー化を図ることができ、燃費効率を向上することができる。また、整備時には、一般的な航空機９００では電気系統２０、油圧系統４０および抽気系統５０のそれぞれについて、電源車、油圧源車、および空気・抽気源車が必要となるが、航空機１００では電源車のみで整備が可能となる。さらに、航空機１００においては、油圧配管または抽気配管が不要となるので、製造コストを削減することができる。

【0042】

本実施の形態に係る安定化システムは、図１Ａに示すようなＭＥＡ化された航空機１００に好適に用いることができる。また、航空機１００のように全ての動力系統が電気化されていなくても、油圧系統４０または抽気系統５０の少なくとも一方が電気化されている航空機、あるいは、油圧系統または抽気系統の一部のみが電気化されている航空機にも適用可能である。

【0043】

［航空機用電気系統安定化システムの全体構成］
次に、本発明の実施の形態１に係る安定化システムの全体構成の一例について、図２を参照して具体的に説明する。なお、図１Ａに示す航空機１００は、電源装置として燃料電池１９を備えている構成を例示しているが、以下の実施の形態では、航空機１００がより一般的なＡＰＵ１２を備えている構成を例示して説明する。

【0044】

まず、本実施の形態に係る安定化システムが適用される航空機１００において、当該航空機１００が備える電源装置について説明する。航空機１００の電源装置としては、図２に示すように、左右のエンジン１１Ｌ，１１Ｒと、ＡＰＵ１２と、ラムエアタービン（ＲＡＴ）１７とが設けられている。左エンジン１１Ｌおよび右エンジン１１Ｒはいずれも航空機の推進用エンジンであり、それぞれ始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌおよび始動発電機１４１Ｒ，１４２Ｒを備えている。このように、本実施の形態では、左エンジン１１Ｌおよび右エンジン１１Ｒそれぞれに交流発電機が２つずつ設けられている。

【0045】

ＡＰＵ１２は、エンジン１１Ｌ，１１Ｒとは別に装備された補助的な動力源であり、エンジン１１Ｌ，１１Ｒと同様に燃料の燃焼により動作する。ＡＰＵ１２も、交流発電機としてＡＰＵ始動発電機１２１，１２２を備えている。ＲＡＴ１７は、ＡＰＵ１２とは別に装備された補助的な動力源であり、通常は航空機１００内に格納され、非常時等には航空機１００外に展開される。機外に展開されたＲＡＴ１７は、航空機１００の飛行により生じる空気流（飛行風）により動作する。ＲＡＴ１７も、交流発電機としてＲＡＴ発電機１７１を備えている。

【0046】

ＡＰＵ１２は、緊急時の動力源として用いられるだけでなく、後述するように左右のエンジン１１Ｌ，１１Ｒを起動させる際にも用いられる。一方、ＲＡＴ１７は、基本的に、非常用の動力源であり、飛行中の緊急時に際して安全上で必要最低限の電力を供給できるように構成されている。

【0047】

次に、本実施の形態に係る安定化システムは、図２に示すように、左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒと、左側電気系統２０Ｌに含まれる電源安定化装置３０Ｌおよび二次電池１３Ｌと、右側電気系統２０Ｒに含まれる電源安定化装置３０Ｒおよび二次電池１３Ｒから少なくとも構成されている。

【0048】

左側電気系統２０Ｌは、電源装置として、左エンジン１１Ｌに設けられる第一始動発電機１４１Ｌおよび第二始動発電機１４２Ｌ、並びに、二次電池１３Ｌを備えている。また、右側電気系統２０Ｒは、右エンジン１１Ｒに設けられる第一始動発電機１４１Ｒおよび第二始動発電機１４２Ｒ、並びに二次電池１３Ｒを備えている。

【0049】

また、推進用エンジンとは別の動力装置としてＡＰＵ１２が設けられ、このＡＰＵ１２は交流発電機である第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２を備えている。また、非常用の動力装置としてＲＡＴ１７が設けられ、このＲＡＴ１７は、ＲＡＴ発電機１７１を備えている。これら発電機は左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒの双方に接続されている。具体的には、第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２は、図２に示すように、左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒの双方に直接接続可能に構成されている。また、ＲＡＴ発電機１７１は、図２に示すように、バックアップバス２９を介して左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒの双方に接続可能に構成されている。それゆえ、第一ＡＰＵ始動発電機１２１、第二ＡＰＵ始動発電機１２２およびＲＡＴ発電機１７１は、左側電気系統２０Ｌの電源装置であるとともに、右側電気系統２０Ｒの電源装置でもある。

【0050】

したがって、本実施の形態では、左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒのいずれも、電源装置として５つの交流電源と１つの直流電源との合計６つを備えていることになる。なお、本実施の形態では、ＡＰＵ１２の第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２はＡＰＵ１２の始動器（starter）を兼ねており、左右エンジン１１Ｌ，１１Ｒの始動は、第一始動発電機１４１Ｌ，１４１Ｒと第二始動発電機１４２Ｌ，１４２Ｒとが、第一ＡＰＵ始動発電機１２１と第二ＡＰＵ始動発電機１２２の発電電力を利用して行う。

【0051】

２つの電気系統のうち左側電気系統２０Ｌの構成について説明すると、左側電気系統２０Ｌの第一始動発電機１４１Ｌは、一次電源リレー２８１を介して第一一次交流電源バス（第一一次ＡＣバス）２１１Ｌに接続されており、第一一次ＡＣバス２１１Ｌは、各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２、変圧整流器（ＴＲＵ）２５１Ｌ、変圧器２６１Ｌ、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ、および第二一次交流電源バス（第二一次ＡＣバス）２１２Ｌに対して、それぞれ二次電源リレー２８２を介して接続されている。

【0052】

また、第二始動発電機１４２Ｌは、一次電源リレー２８１を介して第二一次ＡＣバス２１２Ｌに接続されており、第二一次ＡＣバス２１２Ｌは、第一一次ＡＣバス２１１Ｌおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌに対して、それぞれ二次電源リレー２８２を介して接続可能となっている。また、第二一次ＡＣバス２１２Ｌは、舵面制御用のアクチュエータ１５１（以下、説明の便宜上、「舵面アクチュエータ１５１」と略す。）にも接続されている。

【0053】

したがって、第一始動発電機１４１Ｌは、第一一次ＡＣバス２１１Ｌを介して、ＴＲＵ２５１Ｌ、変圧器２６１Ｌ、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ、および第二一次ＡＣバス２１２Ｌに交流電力を供給可能となっており、また、第二始動発電機１４２Ｌは、第二一次ＡＣバス２１２Ｌを介して、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ、および舵面アクチュエータ１５１に交流電力を供給可能となっている。

【0054】

また、第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２は、それぞれ一次電源リレー２８１および二次電源リレー２８２を介して第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続されている。また、ＲＡＴ発電機１７１は、一次電源リレー２８１を介してバックアップバス２９に接続され、このバックアップバス２９は、二次電源リレー２８２を介して第二一次ＡＣバス２１２Ｌに接続されている。

【0055】

したがって、第一一次ＡＣバス２１１Ｌには、第一始動発電機１４１Ｌだけでなく、第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２から交流電力が供給可能となっており、さらに、第二一次ＡＣバス２１２Ｌを介して、第二始動発電機１４２Ｌからも交流電力が供給可能となっている。第二一次ＡＣバス２１２Ｌも同様に、第二始動発電機１４２Ｌだけでなく、第一始動発電機１４１Ｌ、第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２の他、ＲＡＴ発電機１７１からも交流電力が供給可能となっている。

【0056】

第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続されるＴＲＵ２５１Ｌは直流電源バス（ＤＣバス）２７Ｌに接続され、このＤＣバス２７Ｌは、直流電源切換リレー２８５を介してエッセンシャルバス２２Ｌに接続されている。第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続される変圧器２６１Ｌは二次交流電源バス（二次ＡＣバス）２３Ｌに接続されている。また、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌは、ＤＣバス切換リレー２８６を介して第一直流電源バス（第一ＤＣバス）２４１Ｌに接続されている。さらに第一ＤＣバス２４１Ｌは、モータコントローラ３３１およびモータ切換リレー２８７を介して駆動モータ（図中Ｍ）を備える電力負荷１５２に接続されている。

【0057】

なお、この電力負荷１５２は、舵面アクチュエータ１５１以外の電力負荷１５、例えば、油圧ポンプまたは空調コンプレッサ等の大型の電気モータであり、その種類等は具体的に限定されない。本実施の形態では、「電力負荷１５」は、全ての電気機器を含み、電力負荷１５２は、舵面アクチュエータ１５１以外の大型の電気モータを指すものとする。そのため、説明の便宜上、「電力負荷１５２」を「その他の電力負荷１５２」と称する。

【0058】

また、第二一次ＡＣバス２１２Ｌに接続される第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌは、前述した第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌと同様に、ＤＣバス切換リレー２８６を介して第二ＤＣバス２４２Ｌに接続され、この第二ＤＣバス２４２Ｌは、他のモータコントローラ３３１およびモータ切換リレー２８７を介してその他の電力負荷１５２に接続されている。さらに、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌは、昇圧コンバータ３３２Ｌに対して双方向に接続されており、昇圧コンバータ３３２Ｌは、二次電池１３Ｌに接続されている。なお、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌおよび昇圧コンバータ３３２Ｌは、図中一点鎖線で囲んでいるように、後述する電源安定化装置３０Ｌの一部を構成している。

【0059】

また、二次電池１３Ｌは、電圧変換器２６２Ｌおよび整流素子２５２Ｌを介してエッセンシャルバス２２Ｌに接続されている。前述したように、エッセンシャルバス２２Ｌには、ＤＣバス２７ＬおよびＴＲＵ２５１Ｌを介して第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続されているので、エッセンシャルバス２２Ｌは、交流電源（第一始動発電機１４１Ｌ、第二始動発電機１４２Ｌ、各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２およびＲＡＴ発電機１７１）から電力の供給が可能となっているとともに、直流電源である二次電池１３Ｌからも電力の供給が可能となっている。

【0060】

ここで、左側電気系統２０Ｌにおいては、第一始動発電機１４１Ｌに第一一次ＡＣバス２１１Ｌが接続され、この第一一次ＡＣバス２１１Ｌには、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌを介して第一ＤＣバス２４１Ｌが接続され、この第一ＤＣバス２４１Ｌには、その他の電力負荷１５２が接続されている。同様に、第二始動発電機１４２Ｌには第二一次ＡＣバス２１２Ｌが接続され、この第二一次ＡＣバス２１２Ｌには、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌを介して第二ＤＣバス２４２Ｌが接続され、この第二ＤＣバス２４２Ｌには、その他の電力負荷１５２が接続されている。

【0061】

それゆえ、左側電気系統２０Ｌは、第一始動発電機１４１Ｌから第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続される下位の電気系統と、第二始動発電機１４２Ｌから第二一次ＡＣバス２１２Ｌに接続される下位の電気系統との２つから構成されていることになる。下位の電気系統を、説明の便宜上「下位系統」と略すれば、第一一次ＡＣバス２１１Ｌに接続される下位系統を「第一下位系統」ということができ、第二一次ＡＣバス２１２Ｌに接続される下位系統を「第二下位系統」ということができる。

【0062】

左側電気系統２０Ｌの第一下位系統と第二下位系統とは、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ同士で互いに二次電源リレー２８２を介して接続可能となっており、さらに、ＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ同士でも互いにＤＣバス切換リレー２８６を介して接続可能となっている。したがって、左側電気系統２０Ｌは、二重冗長系を構成していることになる。

【0063】

もう一方の電気系統である右側電気系統２０Ｒの構成は、図２に示すように、前述した左側電気系統２０Ｌと同一である。すなわち、電源装置として、第一始動発電機１４１Ｒ、第二始動発電機１４２Ｒ、および二次電池１３Ｒを備えるとともに、左側電気系統２０Ｌと共有する形で、第一ＡＰＵ始動発電機１２１および第二ＡＰＵ始動発電機１２２、並びにＲＡＴ発電機１７１を備えている。また、右側電気系統２０Ｒは、電源バスとして、第一一次ＡＣバス２１１Ｒ、第二一次ＡＣバス２１２Ｒ、ＤＣバス２７Ｒ、エッセンシャルバス２２Ｒ、二次ＡＣバス２３Ｒ、第一ＤＣバス２４１Ｒ、第二ＤＣバス２４２Ｒを備え、整流器および変圧器として、ＴＲＵ２５１Ｒ、整流素子２５２Ｒ、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｒ、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｒ、変圧器２６１Ｒ、電圧変換器２６２Ｒ、および昇圧コンバータ３３２Ｒを備えている。

【0064】

第一一次ＡＣバス２１１Ｒには、一次電源リレー２８１を介して第一始動発電機１４１Ｒが接続されているとともに、二次電源リレー２８２および一次電源リレー２８１を介して各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が接続され、さらに、二次電源リレー２８２を介して第二一次ＡＣバス２１２Ｒにも接続されている。

【0065】

また、第二一次ＡＣバス２１２Ｒは、一次電源リレー２８１を介して第二始動発電機１４２Ｒが接続されているとともに、二次電源リレー２８２を介して第一一次ＡＣバス２１１Ｒにも接続されている。また、第二一次ＡＣバス２１２Ｒは、二次電源リレー２８２、バックアップバス２９および一次電源リレー２８１を介してＲＡＴ発電機１７１に接続できるようになっている。

【0066】

第一一次ＡＣバス２１１Ｒおよび第二一次ＡＣバス２１２Ｒは、左側電気系統２０Ｌと同様に、二次電源リレー２８２を介して、前述したＴＲＵ２５１Ｒ、変圧器２６１Ｒ、ＰＷＭコンバータ２５３Ｒ，２５４Ｒ、または舵面アクチュエータ１５１等にそれぞれ接続されている。また、ＰＷＭコンバータ２５３Ｒ，２５４Ｒは、ＤＣバス切換リレー２８６を介して第一ＤＣバス２４１Ｒまたは第二ＤＣバス２４２Ｒに接続され、これらＤＣバス２４１Ｒ，２４２Ｒは、モータコントローラ３３１または３３３とモータ切換リレー２８７とを介してその他の電力負荷１５２に接続されている。また、ＴＲＵ２５１Ｒは、ＤＣバス２７Ｒに接続され、ＤＣバス２７Ｒは、直流電源切換リレー２８５を介してエッセンシャルバス２２Ｒに接続されている。また、変圧器２６１Ｒは二次ＡＣバス２３Ｒに接続されている。

【0067】

このように、右側電気系統２０Ｒは、左側電気系統２０Ｌと同様に、第一始動発電機１４１Ｒから第一一次ＡＣバス２１１Ｒに接続される第一下位系統と、第二始動発電機１４２Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｒに接続される第二下位系統との２つの下位系統が構成されている。ただし、後述するように、第二ＤＣバス２４２Ｒに接続されるモータコントローラ３３３は、モータ切換リレー２８７を介してその他の電力負荷１５２に接続されているとともに、始動切換リレー２８３を介して、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒにも接続されている。なお、右側電気系統２０Ｒについては、これ以上の具体的な説明は省略する。

【0068】

左側電気系統２０Ｌと右側電気系統２０Ｒとは、左右間接続リレー２８４を介してエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒ同士、二次ＡＣバス２３Ｌ，２３Ｒ同士、および第一ＤＣバス２４１Ｌ，２４１Ｒ同士で接続されている。さらに、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒ同士も二次電源リレー２８２を介して互いに接続されているとともに、各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２にも接続されている。左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒは、電気系統としてそれぞれ独自に作動するよう構成されているが、一方の電気系統において発電が停止すれば、これら電源バス同士の間に介在する左右間接続リレー２８４が切り換えられることにより他方の電気系統に電力が供給される。

【0069】

このように、左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒは、互いの第一下位系統同士で接続されている。左側電気系統２０Ｌの交流電源である始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌから右側電気系統２０Ｒに電力の供給が可能であり、また、左側電気系統２０Ｌの直流電源である二次電池１３Ｌから右側電気系統２０Ｒに電力の供給が可能である。右側電気系統２０Ｒから左側電気系統２０Ｌの電力供給も同様である。また、各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２およびＲＡＴ発電機１７１は左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒのいずれにも接続されているので、双方に電力供給が可能である。

【0070】

本実施の形態では、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒが互いに電源バス同士で接続されている。それゆえ、航空機１００の電気系統としては、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒが互いに接続された二重冗長系として構成されている。さらに各電気系統２０Ｌ，２０Ｒはそれぞれ第一下位系統および第二下位系統により構成され、各下位系統同士が互いに接続されているので、実質的に四重冗長系を構成していることになる。いずれか１つの下位系統が電力供給可能であれば、電気系統全体を維持することが可能になっている。それゆえ、電気系統の信頼性をより一層向上することができる。なお、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの間には、左右間接続リレー２８４（第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒの間には２つの二次電源リレー２８２）が介在しているので、これら電気系統２０Ｌ，２０Ｒの間は、常に電気的に接続されているわけではない。

【0071】

また、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれの第二下位系統には、二次電池１３Ｌ，１３Ｒが接続されており、かつ、図中一点鎖線で囲んだ電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒが含まれている。したがって、舵面アクチュエータ１５１が接続されていることで電力変動が大きい第二下位系統の安定化を図ることができる。この点については後述する。

【0072】

また、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒは、前記の通り、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒ、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒ、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを含んでいるため、交流が流れる領域と直流が流れる領域とに区分することができる。前者を「交流領域」と称し、後者を「直流領域」と称すれば、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒおよび第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒは交流領域の電源バスに対応し、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒおよび第一ＤＣバス２４１Ｌ，２４１Ｒは直流領域の電源バスに対応する。そして、交流領域と直流領域との間には、ＤＣバス切換リレー２８６が介在している。

【0073】

前記構成の電気系統２０Ｌ，２０Ｒにおいて、交流電源から電力が供給される基本的な経路について簡単に説明する。まず、第一始動発電機１４１Ｌ，１４１Ｒ、第二始動発電機１４２Ｌ，１４２Ｒまたは各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２からの三相交流電力（説明の便宜上、「通常交流電力」と称する。）は、全て一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒに供給されるので、電力負荷１５（舵面アクチュエータ１５１およびその他の電力負荷１５２）に対する通常交流電力の供給は、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒを介して行われることになる。

【0074】

また、航空機１００が飛行中であって、第一始動発電機１４１Ｌ，１４１Ｒ、第二始動発電機１４２Ｌ，１４２Ｒまたは各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２のいずれからも電力が供給できない状態が発生すれば、ＲＡＴ１７が始動して、ＲＡＴ発電機１７１が発電を開始する。ＲＡＴ発電機１７１もバックアップバス２９を介して一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに接続されているので、ＲＡＴ発電機１７１で発電される三相交流電力（説明の便宜上、「ＲＡＴ交流電力」と称する。）も、バックアップバス２９を介して一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに供給される。

【0075】

このとき、ＲＡＴ交流電力は、航空機１００の飛行に際して安全上で必要最小限となる電力負荷１５、すなわち、舵面アクチュエータ１５１およびエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続されている電気機器に限って供給される。具体的には、ＲＡＴ交流電力は、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから舵面アクチュエータ１５１に供給される。また、ＲＡＴ交流電力は、後述するように、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒで直流電力に変換され、電圧変換器２６２Ｌ，２６２Ｒおよび整流素子２５２Ｌ，２５２Ｒを経由して、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒへ供給される。

【0076】

このとき、その他の電力負荷１５２に対しては、ＲＡＴ交流電力は供給されない。それゆえ、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒを構成する第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒと第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒとの間に介在するＤＣバス切換リレー２８６、並びに、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒと第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒとの間に介在する二次電源リレー２８２が切断状態に切り換わるとともに、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒと第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒとの間に介在する二次電源リレー２８２も切断状態となる。これにより、その他の電力負荷１５２に対するＲＡＴ交流電力の供給が遮断される。

【0077】

［電気系統の構成要素］
次に、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒを構成する電源装置、電源バス、整流器、および変圧器等について具体的に説明する。まず、電源装置のうち交流電源の一つである始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒは、前述した通り、それぞれ左エンジン１１Ｌ、右エンジン１１Ｒに設けられており、三相交流電力を発電する。三相交流電力の電圧および周波数は特に限定されないが、本実施の形態では、２３０ＶＡＣ、３６０〜８００Ｈｚ可変周波数（ＶＦ）である。あるいは、１１５ＶＡＣ、３６０〜８００ＨｚＶＦであってもよい。さらには、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌのいずれか１つと、始動発電機１４１Ｒ，１４２Ｒのいずれか１つとは、２３０ＶＡＣあるいは１１５ＶＡＣで、ＡＣ４００Ｈｚの一定周波数（ＣＦ）であってもよい。なお、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒの電圧が１１５ＶＡＣの場合には、図１に示す変圧器２６１Ｌ，２６１Ｒは無くてもよい。

【0078】

また、交流電源の一つであるＡＰＵ始動発電機１２１，１２２は、ＡＰＵ１２が備えるマイクロガスタービン（図示せず）に設けられ、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒと同様に三相交流電力を発電する。マイクロガスタービンは、タービンおよびコンプレッサが同軸に結合され、そのコンプレッサ軸に各ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が設けられている。ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が発電する三相交流電力は、２３０ＶＡＣ、４００ＨｚＣＦ、または１１５ＶＡＣ、４００ＨｚＣＦである。

【0079】

また、非常用の交流電源であるＲＡＴ発電機１７１は、ＲＡＴ１７が備えるプロペラの回転により発電する交流発電機であり、飛行に際して安全上で必要最小限の三相交流電力を発電できるように構成されている。ＲＡＴ発電機１７１に接続されるバックアップバス２９は、ＲＡＴ発電機１７１からの三相交流電力を第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに供給するために設けられる。

【0080】

一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒは、本実施の形態では、２３０ＶＡＣを定格電圧とする電源バスであり、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒ、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２またはＲＡＴ発電機１７１からの三相交流電力を左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒにそれぞれ供給するために設けられる。また、一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒには、前述したように舵面アクチュエータ１５１が接続されている。

【0081】

ＴＲＵ２５１Ｌ，２５１Ｒは、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒからの２３０ＶＡＣの電力を２８ＶＤＣの電力に変換する。ＤＣバス２７Ｌ，２７Ｒは、ＴＲＵ２５１Ｌ，２５１Ｒで変換された２８ＶＤＣの電力をエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに供給するための電源バスである。エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒは、本実施の形態では２８ＶＤＣを定格電流とする電源バスであり、ＴＲＵ２５１Ｌ，２５１Ｒで変換された２８ＶＤＣの電力を、航空機１００を操縦する上で重要な制御システム（例えば、航空機１００を操縦する上で重要な表示装置あるいは制御装置等）に供給する。

【0082】

変圧器２６１Ｌ，２６１Ｒは、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１ＲからのＡＣ２３０Ｖの電力を１１５ＶＡＣに降圧する。二次ＡＣバス２３Ｌ，２３Ｒは、変圧器２６１Ｌ，２６１Ｒで降圧された１１５ＶＡＣの電力を、航空機１００に搭載されている各種電気機器または電子機器に供給する。

【0083】

電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、交流電源（始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒ）と二次電池１３Ｌ，１３Ｒとの間に介在し、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧を調整することにより、当該第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの安定化を図る。なお、その具体的な構成については、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒに含まれる昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒとともに後述する。二次電池１３Ｌ，１３Ｒは各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの直流電源であり、本実施の形態では、２５０Ｖの定格電圧、１０ＡＨ（Ampere-Hour）の容量を有する。

【0084】

二次電池１３Ｌ，１３Ｒは、大きな電力負荷１５（例えばアクチュエータ等）からの逆起電力を吸収し、かつ、電力負荷１５における過渡的な必要電力を供給するよう構成されている。具体的には、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは、電力負荷１５からの逆起電力を吸収可能とする定格電圧を有していればよく、本実施の形態では、前記の通り２５０Ｖとなっているが、この値に限定されない。また、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの容量も、本実施の形態では、前記の通り１０ＡＨとなっているが、この値に限定されない。

【0085】

例えば、後述するように、従来の航空機の一般的な電気系統においては、二次電池の定格電圧としては、例えば２４ＶＤＣ（図１６の二次電池９１３参照）、あるいは２８ＶＤＣが挙げられる。これに対して、本実施の形態の二次電池１３Ｌ，１３Ｒの定格電圧は、例えば２５０Ｖであり、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒの電圧（２３０ＶＡＣ）あるいはＡＰＵ始動発電機１２１，１２２の電圧と略同等である。

【0086】

それゆえ、本実施の形態で用いられる直流電源（二次電池１３Ｌ，１３Ｒ、あるいは後述するキャパシタ等）の定格電圧は、従来の一般的な航空機用二次電池を基準とすれば、少なくともその約１０倍（具体的には８〜１２倍程度）の定格電圧を有していることが好ましく、交流電源の電圧を基準とすれば、少なくとも略同等（具体的には０．９〜１．１倍程度）の定格電圧を有していることが好ましい。直流電源としてこのような定格電圧を有するものを用いれば、電力負荷からの逆起電力を吸収することができ、また、後述する過負荷による電圧低下にも十分対応することができる。

【0087】

なお、直流電源としては、このような定格電圧または容量を有するものに限定されず、電力負荷からの逆起電力を吸収し、かつ、電力負荷における過渡的な必要電力を供給することが可能であれば、必要に応じて、さらに大きな定格電圧または容量を有する直流電源を用いることができる。

【0088】

電圧変換器２６２Ｌ，２６２Ｒは、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの２５０ＶＤＣを２８ＶＤＣに降圧する。整流素子２５２Ｌ，２５２Ｒは、降圧された２８ＶＤＣの電力をエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに向けて流すように整流する。それゆえ、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒには、第一下位系統の第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒから電力が供給可能になっているだけでなく、第二下位系統の二次電池１３Ｌ，１３Ｒからも電力が供給可能となっている。

【0089】

一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒに接続されるＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５４Ｌ，２５３Ｒ，２５４Ｒは、それぞれ一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒからの２３０ＶＡＣの電力を＋／−２７０ＶＤＣの電力に変換する。また、特に第二下位系統の第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒは、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの２５０ＶＤＣの電力を２３０ＶＡＣの電力に変換可能となっている（もちろん第一下位系統の第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３ＲもＤＣ−ＡＣ変換が可能になっていてもよい）。

【0090】

ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５４Ｌ，２５３Ｒ，２５４Ｒに接続されるＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒは、変換された＋／−２７０ＶＤＣの電力を、それぞれモータコントローラ３３１を介してその他の電力負荷１５２に供給する。ＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒの定格電圧は＋／−２７０ＶＤＣである。その他の電力負荷１５２は、駆動モータ（図１において「Ｍ」で示す）を備えており、この駆動モータに駆動用のＡＣ電力が供給されることでその他の電力負荷１５２が動作する。

【0091】

一次電源リレー２８１、二次電源リレー２８２、始動切換リレー２８３、左右間接続リレー２８４、直流電源切換リレー２８５、ＤＣバス切換リレー２８６、およびモータ切換リレー２８７は、いずれも、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの所定の箇所で、必要に応じて、通電を接続状態または切断状態に適宜切り換える「リレー要素」である。なお、これらリレー要素は、図１では、いずれもキャパシタの記号で図示している。

【0092】

一次電源リレー２８１は、交流電源に直接接続されているリレー要素であって、当該交流電源から一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒ等に電力を供給するときには接続状態となり、電力を供給しないときには切断状態となる。二次電源リレー２８２は、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒに直接接続されているリレー要素（一次電源リレー２８１を除く）であって、交流電源から一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒを介して各要素に電力を供給するときには接続状態となり、電力を供給しないときには切断状態となる。

【0093】

また、始動切換リレー２８３は、後述するように、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２を始動する場合には接続状態となり、これによって、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒを介さない経路（始動時経路）でモータコントローラ３３３をＡＰＵ始動発電機１２１，１２２に接続する。モータコントローラ３３３によりＡＰＵ始動発電機１２１，１２２を始動しない場合には切断状態となる。

【0094】

また、左右間接続リレー２８４は、前述したように、左側電気系統２０Ｌおよび右側電気系統２０Ｒの間で電力を供給可能とするためのリレー要素であり、一方の電気系統２０Ｌまたは２０Ｒから他方の電気系統２０Ｒまたは２０Ｌに電力を供給する場合には接続状態となり、電力供給の必要がない場合には切断状態となる。言い換えれば、左右の始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒの双方が正常に動作しているときには切断状態にあり、左右の始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒのうち一方のみが正常に動作しているとき、もしくは、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２から交流電力を供給するとき等には、接続状態となる。

【0095】

また、直流電源切換リレー２８５は、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１ＲからＴＲＵ２５１Ｌ，２５１ＲおよびＤＣバス２７Ｌ，２７Ｒを介して供給される直流電力をエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに供給可能とするためのリレー要素である。例えば、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１ＲからＴＲＵ２５１Ｌ，２５１ＲおよびＤＣバス２７Ｌ，２７Ｒを介して直流電力が供給可能なときには接続状態となり、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒからエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに直流電力を供給できないときには切断状態となる。

【0096】

ＤＣバス切換リレー２８６は、第一ＤＣバス２４１Ｌ，２４１Ｒおよび第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに接続されているリレー要素であり、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒまたは第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒから電力が供給される場合には接続状態となり、電力供給の必要がない場合には切断状態となる。また、第一ＤＣバス２４１Ｌ，２４１Ｒと第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒとの間（すなわち第一下位系統および第二下位系統の間）で通電を行う場合には接続状態となり、その必要がない場合には切断状態となる。

【0097】

モータ切換リレー２８７は、モータコントローラ３３１，３３３とその他の電力負荷１５２との間に設けられているリレー要素であり、電力負荷１５が備えるモータに電力を供給する場合には接続状態となり、その必要がない場合には切断状態となる。

【0098】

なお、前述した電源装置、電源バス、整流器、および変圧器、あるいはモータコントローラ等の具体的な構成は特に限定されず、特に断りの無い限り、航空機の分野で公知の電源装置、電源バス、整流器および変圧器等が好適に用いられる。また、電力負荷１５（舵面アクチュエータ１５１とその他の電力負荷１５２）は、航空機が搭載し、電力により動作する公知の搭載機器であればよい。

【0099】

［電源安定化装置の基本構成］
次に、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒに接続される電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒの基本構成の一例について、図３および図４を参照して具体的に説明する。

【0100】

本実施の形態に係る電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、図３および図４に示すように、一次ＡＣバス監視部３３、ＤＣバス監視部３４、二次電池監視部３５、および電源安定化制御部３６から少なくとも構成されており、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒ、および第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒを制御する。なお、図３は、電源安定化装置３０Ｌまたは３０Ｒの全体構成を模式的に示す概略ブロック図であるが、図４は、電源安定化制御部３６による制御構成を示す概略ブロック図であるので、図４においては、説明の便宜上、図３に図示される一次ＡＣバス監視部３３、ＤＣバス監視部３４および二次電池監視部３５は省略している。

【0101】

第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒは、前述したように、電気系統２０Ｌまたは２０Ｒの第二下位系統に含まれ、直流電源である二次電池１３Ｌまたは１３Ｒと交流電源との間で、直流電力および交流電力を相互に変換可能とする。なお、ここでいう交流電源とは、図４に示す第二下位系統の第二始動発電機１４２Ｌまたは１４２Ｒだけでなく，図３に示す第一下位系統の第一始動発電機１４１Ｌまたは１４１Ｒ、あるいはＡＰＵ始動発電機１２１，１２２も含む。これは、前述したように、各下位系統が互いに接続され多重冗長系を構成しているためである。

【0102】

第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒは、電源安定化制御部３６の制御に応じて、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの安定化を行うよう構成されている。第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒの具体的な構成は特に限定されず、本実施の形態では、図４に示すように、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いたＰＷＭコンバータ回路と降圧用のオートトランス（三相変圧器）とから構成されている。

【0103】

第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒのインバータ回路側はモータコントローラ３３１，３３３に接続され、オートトランス側は第二始動発電機１４２Ｌ，１４２Ｒ等の交流電源に接続されている。オートトランスを用いて電圧を一旦降下させてからＡＣ−ＤＣ変換することにより、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの定格電圧＋／−２７０Ｖに対応する直流を供給することができる。なお、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒも、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒと同様の構成を有している。

【0104】

昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒは、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒに接続され、モータコントローラ３３１に供給するために、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒからの直流電力を昇圧する。本実施の形態では、電力負荷１５に供給される直流電力は＋／−２７０ＶＤＣであり、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒからの直流電力は２５０ＶＤＣであるため、昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒは約２倍の電圧に昇圧する。昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒの具体的な構成は特に限定されず、本実施の形態では、ＩＧＢＴを用いた双方向昇圧チョッパ回路となっている。なお、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒの直流電力を昇圧する必要がなければ、昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒは無くてもよい。

【0105】

図４に示すモータコントローラ３３１，３３３は、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒを介して第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒに接続されており（図２も参照）、電力負荷１５に含まれる駆動モータを制御する。モータコントローラ３３１，３３３の具体的な構成は特に限定されず、本実施の形態では、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒのインバータ回路と同様のものが用いられる。

【0106】

昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌまたは２５４Ｒは、各電気系統２０Ｌまたは２０Ｒの「電力変換部」を構成している。この電力変換部は、後述する電源安定化制御部３６の制御を受けて、直流電源（二次電池１３Ｌまたは１３Ｒ）と交流電源（始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒ、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２、およびＲＡＴ発電機１７１）との間で、直流電力および交流電力を相互に変換可能とするものであり、本実施の形態では、第二下位系統の整流器である第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌまたは２５４Ｒが、各電気系統２０Ｌまたは２０Ｒの「電力変換部」を兼ねていることになる。

【0107】

なお、以下の説明では、必要に応じて、昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒ、および第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌまたは２５４Ｒを、単に「電力変換部」と称する場合がある。また、図２では、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒと昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒとは双方向で接続されるよう模式的に図示しているが、実際には、図４に示すように、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒを介して互いに接続されている。

【0108】

一次ＡＣバス監視部３３は、図３に示すように、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧の変動および周波数の変動の少なくとも一方を監視し、その監視結果（図中矢印ｍ１）である計測電圧値を電源安定化制御部３６に出力する。一次ＡＣバス監視部３３の具体的構成は特に限定されず、公知の交流電力監視ユニット等を好適に用いることができる。

【0109】

ＤＣバス監視部３４は、図３に示すように、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒに接続されている第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧の変動を監視し、その監視結果（図中矢印ｍ２）である計測電圧値を電源安定化制御部３６に出力する。ＤＣバス監視部３４の具体的な構成は特に限定されず、公知の直流電圧計等を好適に用いることができる。

【0110】

二次電池監視部３５は、図３に示すように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態を監視し、その監視結果（図中矢印ｍ３）を電源安定化制御部３６に出力する。二次電池監視部３５の具体的な構成は特に限定されず、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge，充電率）を検出可能とする公知のＳＯＣ検出器を好適に用いることができる。

【0111】

なお、ＳＯＣ検出器としては、充放電電流を積算する積算ＳＯＣ法を用いたタイプと、電池電圧、電流および温度等から充電状態を推定する瞬時ＳＯＣ法を用いたタイプと、が知られており、いずれのタイプであっても好適に用いることができる。しかしながら、本実施の形態では、好ましくは、積算ＳＯＣ法で生じる累積誤差を瞬時ＳＯＣ法で補正する構成のものが用いられる。これにより、ＳＯＣ検出器を長期間使用してもＳＯＣの誤差の累積が抑制されるので、電源安定化制御部３６に出力されるＳＯＣの精度を良好なものとすることができる。そのため、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒにより電気系統２０をより良好に安定化することができる。

【0112】

電源安定化制御部３６は、電源安定化装置３０Ｌまたは３０Ｒの制御器であって、図３に示すように、一次ＡＣバス監視部３３により第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧および周波数を監視（モニタ）し、さらにＤＣバス監視部３４により第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧も監視し、これら電圧および周波数に基づいて電力変換部（昇圧コンバータ３３２Ｌまたは３３２Ｒ、および第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌまたは２５４Ｒ）を制御する。これにより、直流電源である二次電池１３Ｌまたは１３Ｒの充放電を制御する。

【0113】

なお、本実施の形態では、前記の通り、二次電池監視部３５により得られる、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態も監視して制御に利用している。これに加えて、図３に示すように、電気系統２０Ｌ，２０Ｒから得られる、ＡＰＵ始動指令、発電機作動状態、電源安定化開始指令等の情報も、電源安定化制御部３６に出力され（図中矢印ｍ０）、電力変換部の制御に利用される。

【0114】

本実施の形態における電源安定化制御部３６の具体的な構成は特に限定されず、前述した電力指令信号を生成するために、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等による論理回路として構成されてもよいし、あるいは、電源安定化制御部３６となるマイクロコントローラのＣＰＵが、同マイクロコントローラの記憶部に格納されるプログラムに従って動作することにより実現される機能構成であってもよい。

【0115】

［電源安定化制御部の構成例］
次に、電源安定化制御部３６の具体的な構成の一例について、図５Ａ〜Ｃ、図６、および図７Ａ，Ｂを参照して説明する。

【0116】

本実施の形態では、電力変換部を構成する昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒの基準電圧指令値を操作（調整）することにより、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒの有効電力の入力を制御し、合わせて第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒの無効電力の入力も制御することにより、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの安定化を図っている。なお、以下の説明では、図４において、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒへ入力される電力の方向を、通常の電力の方向とする。

【0117】

まず、電源安定化制御部３６は、図５Ａに示す、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを制御する回路（以下、昇圧コンバータ制御回路と称する）と、図５Ｂに示す、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒを制御する回路（以下、ＰＷＭコンバータ制御回路と称する）と、図５Ｃに示す、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態（ＳＯＣ）を補正するＳＯＣ補正回路と、を含んでいる。

【0118】

また、電源安定化制御部３６は、図６または図７Ａ，Ｂに示す、昇圧コンバータ制御回路の基準電圧を調整する回路（以下、基準電圧調整回路と称する）を含んでいる。このうち図６に示す基準電圧調整回路は、交流電源が可変周波数（ＶＦ）の発電機（ＶＦ発電機）である場合に用いられる回路であり、図７に示す基準電圧調整回路は、交流電源が一定周波数（ＣＦ）の発電機（ＣＦ発電機）である場合に用いられる回路である。

【0119】

昇圧コンバータ制御回路は、図５Ａに示すように、第一減算器３４１および比較制御器３４３から構成されている。電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒを構成するＤＣバス監視部３４は、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧を監視しており、図５Ａに示すように、計測電圧値Ｖdcm を監視結果ｍ２として第一減算器３４１に出力する（図３も参照）。ここで、第一減算器３４１には、後述する基準電圧調整回路から基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstも入力される。第一減算器３４１では、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstから計測電圧値Ｖdcm を減算し、その減算値（偏差、Ｖdc_ref_bst−Ｖdcm ）を比較制御器３４３に出力する。

【0120】

比較制御器３４３は、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを制御するための出力電流指令値Ｉdc_refを生成する制御器であり、比例定数Ｋが予め設定されている。それゆえ、比較制御器３４３は、第一減算器３４１からの減算値に比例定数Ｋを乗算することにより、出力電流指令値Ｉdc_ref（＝Ｋ×（Ｖdc_ref_bst−Ｖdcm ））を生成し、これを図３および図４において矢印ｓ１で示すように昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒに出力する。

【0121】

ＰＷＭコンバータ制御回路は、図５Ｂに示すように、比較制御器３４４、第二減算器３４２およびＰＩ演算器３４５から構成されている。前記の通り、ＤＣバス監視部３４は、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧を監視しており、図５Ｂに示すように、計測電圧値Ｖdcm を監視結果ｍ２として第二減算器３４２に出力する（図３も参照）。

【0122】

ここで、ＰＷＭコンバータ制御回路に含まれる有効電力の制御回路においては、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒの基準電圧値Ｖdc_ref_pwmが設定されている。そこで、第二減算器３４２は、基準電圧値Ｖdc_ref_pwmから計測電圧値Ｖdcm を減算し、その減算値（偏差、Ｖdc_ref_pwm−Ｖdcm ）をＰＩ演算器３４５に出力する。ＰＩ演算器３４５は、減算値にＰＩ（比例積分）制御を行い、有効電力指令値Ｐcmd を生成する。

【0123】

一方、後述する基準電圧調整回路では、計測電圧の減算値ＶrefＱが生成され、この減算値ＶrefＱが比較制御器３４４に出力される。比較制御器３４４では、減算値ＶrefＱに定数−Ｋｑを乗じた値である、無効電力指令値Ｑcmd を生成する。そして、算出された有効電力指令値Ｐcmd および無効電力指令値Ｑcmd が第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒに出力される。

【0124】

ＳＯＣ補正回路は、図５Ｃに示すように、減算器３５１および上下限リミッタ３５２から構成されている。電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒを構成する二次電池監視部３５は、図３に示すように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態を監視しており、図５Ｃに示すように、監視結果ｍ３であるＳＯＣの計測値ＳＯＣｍを減算器３５１に出力する（図４も参照）。ＳＯＣ補正回路には、予めＳＯＣの目標値ＳＯＣref が設定されているので、減算器３５１は、目標値ＳＯＣref と計測値ＳＯＣｍとを比較して減算する。得られる減算値ＳＯＣdiff（ＳＯＣref −ＳＯＣ）は、上下限リミッタ３５２に出力される。上下限リミッタ３５２では、減算値ＳＯＣdiffに基づいて補正電圧値Ｖsoc_cmp を生成して、基準電圧調整回路に出力する。

【0125】

ここで、交流電源がＶＦ発電機である場合、基準電圧調整回路は、図６に示すように、第一遅れ演算器３６１、第二遅れ演算器３６２、減算器３６３、比較制御器３６４、および加算器３６５から構成されている。電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒを構成する一次ＡＣバス監視部３３は、図３に示すように、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧を監視しており、図６に示すように、計測電圧値Ｖacm を監視結果ｍ１として第一遅れ演算器３６１に出力する（図３および図４も参照）。

【0126】

第一遅れ演算器３６１は、計測電圧値Ｖacm に生ずる、フィルタによる時間遅れを表しており、この出力として系統電圧値Ｖgen を生成し、第二遅れ演算器３６２および減算器３６３に出力する。なお、第一遅れ演算器３６１の時定数Ｔｍは測定遅延時間として設定されている。第二遅れ演算器３６２は、系統電圧値Ｖgen に時間遅れ処理を施して系統電圧目標値Ｖref を生成し、減算器３６３に出力する。なお、第二遅れ演算器３６２の時定数Ｔは適宜設定可能であり、本実施の形態では１０秒に設定されている。

【0127】

減算器３６３は、系統電圧目標値Ｖref から系統電圧値Ｖgen を減算し、その減算値ＶrefＱ（偏差、Ｖref −Ｖgen ）を生成して比較制御器３６４に出力する。また、減算器３６３は、生成した減算値ＶrefＱを、図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路にも出力する。この減算値ＶrefＱは、前述したように、ＰＷＭコンバータ制御回路において無効電力を制御するための入力信号として用いられる。

【0128】

比較制御器３６４は、昇圧コンバータ制御回路における基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstを生成するための制御器であり、比例定数Ｋｖが予め設定されている。比較制御器３６４は、減算器３６３の出力値である減算値に比例定数Ｋｖを乗算することにより、基準電圧指令値の基本値（乗算値）を生成し、この基本値を加算器３６５に出力する。

【0129】

加算器３６５においては、基準電圧の目標値Ｖdc_refが予め設定されており、さらにＳＯＣ補正回路で生成された補正電圧値Ｖsoc_cmp も出力される。それゆえ、加算器３６５は、比較制御器３６４から出力された基本値に、目標値Ｖdc_refと補正電圧値Ｖsoc_cmp とを加算することにより、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstを生成する。この基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstは、前記の通り、昇圧コンバータ制御回路の第一減算器３４１に出力される。この基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstは、ＰＷＭコンバータ制御回路において有効電力を制御するための入力信号として用いられることになる。

【0130】

一方、交流電源がＣＦ発電機である場合、基準電圧調整回路は、図７Ａに示す信号生成回路と、図７Ｂに示す信号生成回路とから構成されている。前者は、ＰＷＭコンバータ制御回路の無効電力を制御するための入力信号を生成する回路であるため、説明の便宜上、無効電力制御信号生成回路と称する。また、後者は、ＰＷＭコンバータ制御回路の有効電力を制御するための入力信号を生成する回路であるため、説明の便宜上、有効電力制御信号生成回路と称する。

【0131】

無効電力制御信号生成回路は、図７Ａに示すように、第一遅れ演算器３７１、第二遅れ演算器３７２、および減算器３７５から構成されている。一次ＡＣバス監視部３３は、図３に示すように、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧を監視しており、図７Ａに示すように、計測電圧値Ｖacm を監視結果ｍ１として第一遅れ演算器３７１に出力する。第一遅れ演算器３７１は、フィルタによる時間遅れを示しており、この出力として系統電圧値Ｖgen を生成し、第二遅れ演算器３７２および減算器３７５に出力する。

【0132】

第二遅れ演算器３７２は、系統電圧値Ｖgen に時間遅れ処理を施して系統電圧目標値Ｖref を生成し、減算器３７５に出力する。減算器３７５は、系統電圧目標値Ｖref から系統電圧値Ｖgen を減算し、その減算値ＶrefＱを生成し、図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路に出力する。この減算値ＶrefＱは、前述したように、ＰＷＭコンバータ制御回路において無効電力を制御するための入力信号として用いられる。なお、第一遅れ演算器３７１の時定数Ｔｍおよび第二遅れ演算器３７２の時定数Ｔは、ＶＦ発電機用の基準電圧調整回路と同様である。

【0133】

また、有効電力制御信号生成回路は、図７Ｂに示すように、第三遅れ演算器３７３、ＰＬＬ演算器３７４、減算器３７６、比較制御器３７７、および加算器３７８から構成されている。一次ＡＣバス監視部３３は計測電圧値Ｖacm （監視結果ｍ１、図３参照）をＰＬＬ演算器３７４に出力する。ＰＬＬ演算器３７４は、計測電圧値Ｖacm に位相同期演算（Phase Locked Loop；ＰＬＬ演算）を施すことにより、電気系統２０Ｌ，２０Ｒの系統周波数Ｆgen を生成し、第三遅れ演算器３７３に出力する。

【0134】

第三遅れ演算器３７３は、第二遅れ演算器３７２と同じ構成であり、系統周波数Ｆgen に時間遅れ処理を施して系統周波数目標値Ｆref を生成し、減算器３７６に出力する。減算器３７６は、系統周波数目標値Ｆref から系統周波数Ｆgen を減算し、その減算値（偏差、Ｆref −Ｆgen ）を比較制御器３７７に出力する。

【0135】

比較制御器３７７には比例定数Ｋｆが予め設定されているので、比較制御器３７７は、減算値に比例定数Ｋｆを乗算することにより、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstの基本値（乗算値）を生成し、この基本値を加算器３７８に出力する。加算器３７８に対しては、基準電圧の目標値Ｖdc_refが予め設定されており、さらにＳＯＣ補正回路で生成された補正電圧値Ｖsoc_cmp も出力される。それゆえ、加算器３７８は、この基本値に基準電圧の目標値Ｖdc_refおよび補正電圧値Ｖsoc_cmp を加算することにより、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstを生成する。この基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstは、前記の通り、昇圧コンバータ制御回路の第一減算器３４１に出力される。この基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstは、ＰＷＭコンバータ制御回路において有効電力を制御するための入力信号として用いられることになる。

【0136】

交流電源がＶＦ発電機であって、電力負荷量の変動等により第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧が降下した場合には、交流領域（第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒ）の計測電圧値Ｖacm （ｍ１）が降下する。その結果、図６に示す基準電圧調整回路では、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bst（有効電力を制御する入力信号）が上昇し、これにより、図５Ａに示す昇圧コンバータ制御回路では、出力電流指令値Ｉdc_refがプラスとなるので、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒが二次電池１３Ｌ，１３Ｒから放電される直流電力を昇圧する。その結果、計測電圧値Ｖdcm （第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧、ｍ２）が上昇する。

【0137】

これにより、図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路においては、有効電力指令値Ｐcmd がマイナスとなるので、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒは、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒからの有効電力の入力（実負荷の入力）を減少させる。このとき二次電池１３Ｌ，１３Ｒは放電状態にある。このような制御により、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧降下が補われて、電圧の安定化（電気系統の安定化）を図ることができる。

【0138】

また、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧が降下した場合には、図６に示す基準電圧調整回路において、計測電圧の減算値ＶrefＱ（無効電力を制御する入力信号）もプラスとなる。これにより、図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路においては、無効電力指令値Ｑcmd がマイナスとなるので、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒからは、進み力率の無効電力が入力される。このような制御によって、電圧の降下が抑制され、電圧の安定化（電気系統の安定化）を図ることができる。

【0139】

一方、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧が上昇した場合には、電源安定化制御部３６、すなわち、基準電圧調整回路（図６参照）、昇圧コンバータ制御回路（図５Ａ参照）、およびＰＷＭコンバータ制御回路（図５Ｂ参照）では、前述した制御（電圧が降下した場合の制御）とは逆の制御が行われることになる。これにより、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒと第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒとの双方の電圧の安定化（電気系統の安定化）を図ることができる。

【0140】

つまり、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧（交流領域の計測電圧値Ｖacm ）が上昇すれば、基準電圧生成回路（図６参照）では、計測電圧の減算値ＶrefＱはマイナスとなり、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstが下降する。そのため、昇圧コンバータ制御回路（図５Ａ参照）では、出力電流指令値Ｉdc_refがマイナスとなるので、直流領域の計測電圧値Ｖdcm が下降する。

【0141】

減算値ＶrefＱがマイナスであれば、ＰＷＭコンバータ制御回路（図５Ａ参照）では、無効電力指令値Ｑcmd がマイナスとなる。これにより、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒから遅れ力率の無効電力が入力される。また、直流領域の計測電圧値Ｖdcm が上昇することで、減算値Ｖdc_ref_pwm−Ｖdcm がプラスになれば、有効電力指令値Ｐcmd がプラスになる。その結果、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒへの有効電力の入力は増加する。このとき、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは充電しているので、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧上昇が補われる。

【0142】

このように、本実施の形態では、交流電源がＶＦであれば、電源安定化制御部３６は、監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、電力変換部を制御して、電圧上昇に比例して直流電源（二次電池１３Ｌ，１３Ｒ）を充電することで、有効電力の入力を増加させてもよいし、電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させてもよいし、有効電力および無効電力の制御の双方を行わせてもよい。これにより、後述するように、電気系統２０Ｌ，２０Ｒに生じた一時的な電圧上昇と交流電源への電力戻りの発生とを有効に抑制することができる。

【0143】

一方、電源安定化制御部３６は、監視による電圧の変動が電圧降下であれば、電力変換部を制御して、電力降下に比例して前記直流電源から放電することで、有効電力の入力を減少させてもよいし、電圧降下に比例して進み力率の無効電力を入力させてもよいし、有効電力および無効電力の制御の双方を行わせてもよい。これにより、後述するように電気系統２０Ｌ，２０Ｒに生じた一時的な電圧低下を有効に抑制することができる。

【0144】

交流電源がＣＦ発電機であって、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電力量が増加した場合には、交流領域の計測電圧値Ｖacm が降下するとともに、図７Ｂに示す有効電力制御信号生成回路では、系統周波数Ｆgen が降下し、結果として基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstは上昇する。これにより、図５Ａに示す昇圧コンバータ制御回路及び図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路では、前記と同様に、出力電流指令値Ｉdc_refがプラスとなり、直流領域の計測電圧値Ｖdcm （ｍ２）が上昇するとともに、有効電力指令値Ｐcmd がマイナスに変動する。これにより、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒは、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒからの有効電力の入力を減少させる（このとき、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは放電している）。

【0145】

また、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧が降下して計測電圧値Ｖacm が降下すれば、図７Ａに示す無効電力制御信号生成回路では、系統電圧値Ｖgen が低下し、結果として、計測電圧の減算値ＶrefＱもプラスとなる。これにより、図５Ｂに示すＰＷＭコンバータ制御回路では、無効電力指令値Ｑcmd がマイナスとなるので、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒからは、進み力率の無効電力が入力される。

【0146】

一方、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧および／または周波数が上昇した場合には、電源安定化制御部３６、すなわち、有効電力制御信号生成回路（図７Ｂ参照）、無効電力制御信号生成回路（図７Ａ参照）、昇圧コンバータ制御回路（図５Ａ参照）、およびＰＷＭコンバータ制御回路（図５Ｂ参照）では、前述した制御（電圧および／または周波数が降下した場合の制御）とは逆の制御が行われることになる。

【0147】

つまり、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧（交流領域の計測電圧値Ｖacm ）が上昇すれば、有効電力制御信号生成回路（図７Ｂ参照）では、系統周波数Ｆgen が上昇するので、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstが下降する。そのため、昇圧コンバータ制御回路（図５Ａ参照）では、出力電流指令値Ｉdc_refがマイナスとなるので、直流領域の計測電圧値Ｖdcm が下降する。

【0148】

また、無効電力制御信号生成回路（図７Ａ参照）では、計測電圧値Ｖacm （ｍ１）が上昇すれば、結果として計測電圧の減算値ＶrefＱがマイナスとなる。それゆえ、ＰＷＭコンバータ制御回路（図５Ｂ参照）では、無効電力指令値Ｑcmd がプラスとなる。これにより、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒから遅れ力率の無効電力が入力される。また、直流領域の計測電圧値Ｖdcm が下降することで、減算値Ｖdc_ref_pwm−Ｖdcm がプラスになれば、有効電力指令値Ｐcmd がプラスになる。その結果、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒへの有効電力の入力は増加する（このとき、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは充電している）。

【0149】

このように、交流電源がＣＦ発電機であっても、系統周波数の変化で有効電力を制御し、あるいは、系統電圧の変化で無効電力を制御することで、電圧および周波数の安定化（電気系統の安定化）を図ることができる。

【0150】

つまり、本実施の形態では、交流電源がＣＦであれば、電源安定化制御部３６は、監視による周波数の変動が周波数上昇であれば、電力変換部を制御して、周波数上昇に比例して直流電源（二次電池１３Ｌ，１３Ｒ）を充電することで有効電力の入力を増加させ、監視による電圧の変動が電圧上昇であれば、電圧上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させる。これにより、後述するように、電気系統２０Ｌ，２０Ｒに生じた一時的な逆起電力による電圧および／または周波数の上昇を有効に抑制することができる。

【0151】

一方、電源安定化制御部３６は、監視による周波数の変動が周波数降下であれば、電力変換部を制御して、周波数降下に比例して直流電源から放電することで、有効電力の入力を減少させ、監視による電圧の変動が電圧降下であれば、電力変換部を制御して、電圧降下に比例して進み力率の無効電力を入力させる。これにより、後述するように電気系統２０Ｌ，２０Ｒに生じた一時的な電圧および／または周波数の低下を有効に抑制することができる。

【0152】

また、本実施の形態では、図５Ｃに示すＳＯＣ補正回路は、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態を所定の値に維持するように、補正電圧値Ｖsoc_cmp を生成しており、この補正電圧値Ｖsoc_cmp が基準電圧の調整に用いられている。それゆえ、充電状態を略一定に保持しつつ充放電を調整することができる。

【0153】

［電気系統の安定化］
次に、前記構成の電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒによる各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの安定化の一例について、図３および図４に加えて、図８、図９Ａ，Ｂ、図１０ないし図１２を参照して具体的に説明する。なお、図９Ａ，Ｂおよび図１０ないし図１２においては、電力負荷１５のうち大きな逆起電力が発生しやすい舵面アクチュエータ１５１と、舵面アクチュエータ１５１以外のその他の電力負荷１５２とに分けて、電気系統２０Ｌまたは２０Ｒの安定化を説明する。

【0154】

図８に示すように、本実施の形態に係る安定化システムは、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒの制御により、停止状態を含めて、合計５つの状態を遷移するように構成されている。図中中心の状態Ｍ０が停止状態であり、ＡＰＵ１２の始動が要求されれば、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、図中上方の状態Ｍ１：ＡＰＵ始動状態に移行し、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの電圧を昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒにより上昇させ、この電圧は、第二ＤＣバス２４２Ｒを介してモータコントローラ３３３に供給され、モータコントローラ３３３によりＡＰＵ１２が始動される。なお、ＡＰＵ１２の始動が完了すれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。また、バックアップが要求されれば、図中下方の状態Ｍ４：バックアップ状態に移行し、バックアップの停止が要求されれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。

【0155】

そして、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒに含まれるＶＦの発電機が起動し、電気系統２０Ｌ，２０Ｒの安定化の開始が要求されれば、安定化システムは、図中向かって右側の状態Ｍ２：ＶＦ電源安定化状態に移行する。なお、ＶＦの始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが停止したり、安定化の停止が要求されたりすれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。

【0156】

同様に、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が発電機として電源を供給している状態、あるいは、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒに含まれるＣＦの発電機が電力を供給している状態で、電気系統２０Ｌ，２０Ｒの安定化の開始が要求されれば、図中向かって左側の状態Ｍ３：ＣＦ電源安定化状態に移行する。なお、これらの始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが停止したり、安定化の停止が要求されたりすれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。

【0157】

なお、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２の発電により第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに電力が供給されている状態において、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの安定化の開始が要求されたとする。この場合でも、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電力の安定化を図るように制御を行うことが可能である。

【0158】

また、航空機１００が飛行中に、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが全て停止する事態が発生し、これにより、ＲＡＴ１７が展開されてＲＡＴ発電機１７１から第二次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに電力が供給されるとする。このとき、安定化の開始が要求された場合であっても、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電源安定化を図るように制御を行うことが可能である。

【0159】

ＲＡＴ発電機１７１は変動周波数のＶＦ発電機であるので、電気系統２０Ｌ，２０Ｒの安定化の開始が要求されれば、安定化システムは、状態Ｍ２：ＶＦ電源安定化状態に移行する。なお、ＲＡＴ発電機１７１が停止したり、安定化の停止が要求されたりすれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。また、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが全て停止してからＲＡＴ発電機１７１が発電開始するまでの間、バックアップが要求されれば、安定化システムは状態Ｍ４：バックアップ状態に移行する。これにより、飛行に際して安全上で必要最小限となる電力負荷１５に対して、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから一時的に電力が供給される。バックアップの停止が要求されれば、状態Ｍ０：停止状態に戻る。

【0160】

次に、前述した状態遷移を参照しながら、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの安定化について説明する。まず、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２を始動する場合には、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒに含まれる少なくとも一つのモータコントローラ３３３によりＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が始動される。この始動に用いられるモータコントローラ３３３を、説明の便宜上、「始動兼用モータコントローラ」と称する。例えば本実施の形態では、前述した通り、図２に示すように、右側電気系統２０Ｒの第二下位系統のモータコントローラ３３３が「始動兼用モータコントローラ」であり、その他の電力負荷１５２だけでなくＡＰＵ始動発電機１２１，１２２に接続できるようになっている。

【0161】

そして、図９Ａのブロック矢印Ｆ１に示すように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから放電が開始されると、放電された電力は昇圧コンバータ３３２Ｒから第二ＤＣバス２４２Ｒおよび始動兼用モータコントローラ３３３を経てＡＰＵ始動発電機１２１，１２２に対して供給される（図２参照）。これにより、始動兼用モータコントローラ３３３の制御によってＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が始動される。

【0162】

このように、ＡＰＵ１２が停止状態にあり、ＡＰＵ１２の始動が要求されたときには、安定化システムは状態Ｍ０から状態Ｍ１に移行し、電源安定化制御部３６は、電力変換部を制御して、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力を昇圧して始動兼用モータコントローラ３３３に供給する。これにより、始動兼用モータコントローラ３３３の制御によってＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が作動するので、ＡＰＵ１２を始動させることができる。

【0163】

次に、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が始動すれば、これらＡＰＵ始動発電機１２１，１２２から供給される電力により、始動兼用モータコントローラ３３３によって、左エンジン１１Ｌの第一始動発電機１４１Ｌおよび第二始動発電機１４２Ｌ、並びに、右エンジン１１Ｒの第一始動発電機１４１Ｒおよび第二始動発電機１４２Ｒも始動する。それゆえ、これら始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが発電を開始し、図９Ｂのブロック矢印Ｆ２に示すように、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒに三相交流電力が供給される。このとき、安定化システムは図８の状態Ｍ１から状態Ｍ０に戻り、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが起動して安定化の開始が要求されれば、状態Ｍ０から状態Ｍ２に移行する。

【0164】

また、図９Ｂのブロック矢印Ｆ２１に示すように、すべての発電機が正常な場合は、各発電機からそれぞれの電源バスに電力が供給される。また舵面アクチュエータ１５１は、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに接続されていることを想定する。この場合、電源安定化装置３０Ｌは、前述したように第二一次ＡＣバス２１２Ｌの電圧をモニタし、電源安定化装置３０Ｒは、第二一次ＡＣバス２１２Ｒの電圧をモニタする。第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌは、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌのバックアップで機能し、第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｒは、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｒのバックアップで機能する。

【0165】

舵面アクチュエータ１５１に対しては、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒから電力が供給され、また、ブロック矢印Ｆ２２に示すように、第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒを介して、あるいは図９Ｂには図示しないが第一ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒを介してその他の電力負荷１５２にも電力が供給される。

【0166】

さらに、図９Ｂのブロック矢印Ｆ３に示すように、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは二次電池１３Ｌ，１３Ｒを充電する。具体的には、図３に示すように、電源安定化制御部３６は、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電状態を二次電池監視部３５でモニタし、このモニタ結果（充電状態）に応じて昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを制御することにより、二次電池１３Ｌ，１３Ｒを充電する。本実施の形態では、電力指令信号は、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒまたは第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒを構成する複数のスイッチング素子（例えばパワー半導体素子）のＯＮ／ＯＦＦを行うゲート駆動信号である。

【0167】

図３および図４に示すように、電源安定化制御部３６から昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒまたは第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒに対して電力指令信号ｓ１およびｓ２が入力されることによって、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒの各スイッチング素子が切り換えられることで、二次電池１３Ｌ，１３Ｒに対してブロック矢印Ｆ３に示すように充電が行われる。このように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒが充電可能な状態にあるときには、電源安定化制御部３６は、電力変換部を制御して、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒからの交流電力を直流電力に変換して二次電池１３Ｌ，１３Ｒに供給することにより、当該二次電池１３Ｌ，１３Ｒを充電する。

【0168】

なお、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒから供給される交流電力は、主として舵面アクチュエータ１５１およびその他の電力負荷１５２に対して供給される。それゆえ、図９Ｂにおいては、これら電力負荷１５への供給電力を示すブロック矢印Ｆ２，Ｆ２１およびＦ２２を相対的に太く図示し、二次電池１３Ｌ，１３Ｒの充電用の供給電力を示すブロック矢印Ｆ３を相対的に細く図示している。

【0169】

ここで、図１０に示すように、例えば舵面アクチュエータ１５１から大きな逆起電力が生じたり、一時的に多くの電力負荷１５に接続されて各電気系統２０Ｌ，２０Ｒに大きな電力低下（過負荷状態）が生じたりする。電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、二次電池１３Ｌ，１３Ｒに逆起電力を吸収させたり電圧降下で不足した電力を補足させたりする安定化制御を行う。図１０では、逆起電力および補足電力をまとめて双方向のブロック矢印Ｒ０で図示している。

【0170】

具体的には、例えば、図３および図４の細線矢印ｍ１に示すように、一次ＡＣバス監視部３３（図４には図示せず）が第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧をモニタすることにより逆起電力の発生を検知すれば、電源安定化制御部３６は、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒから二次電池１３Ｌ，１３Ｒに向かって電力が供給されるように、電力指令信号ｓ１およびｓ２を生成して電力変換部に入力する。

【0171】

電力変換部を構成する昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒでは、電力指令信号に基づいて各スイッチング素子が切り換えられる。これにより、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに流入した逆起電力は、図４のブロック矢印Ｒ０−３に示すように二次電池１３Ｌ，１３Ｒに向かって（ブロック矢印Ｆ３と同じ方向に向かって）流れることになる。ここで、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは逆起電力を吸収可能とする程度に高電圧化されているので、発生した逆起電力は、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒに充電されることによって良好に吸収される。

【0172】

同様に、図３および図４の細線矢印ｍ１に示すように、一次ＡＣバス監視部３３（図４には図示せず）が第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧モニタすることにより大幅な電圧低下を検知すれば、電源安定化制御部３６は、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに向かって電力が供給されるように、電力指令信号ｓ１およびｓ２を生成して電力変換部に入力する。

【0173】

電力変換部を構成する昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒでは、電力指令信号に基づいて各スイッチング素子が切り換えられる。これにより、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力は、図４のブロック矢印Ｒ０−４に示すように第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに向かって流すことが可能である。したがって、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに電力を供給している始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒ、あるいは、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２が過負荷状態であっても、この過負荷状態を二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの供給電力により補足することができる。

【0174】

このように、本実施の形態によれば、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒが第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電圧と、第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧とをモニタして、直流電源（二次電池１３Ｌ，１３Ｒ）の充放電を制御する。そのため、大きな逆起電力（電力戻り）を第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒを介して直流電源で吸収したり、一時的な電圧降下を直流電源からの電力供給により補足したりすることができる。

【0175】

また、前述したように、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、電圧の上昇時には、電力変換部（昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒ）を制御して、電圧の上昇に比例して遅れ力率の無効電力を入力させる。この制御によっても、電圧の上昇を抑制することができる。同様に、電圧の降下時には、電力変換部を制御して、電圧の降下に比例して進み力率の無効電力を入力させる。この制御によっても、電圧の降下を抑制することができる。

【0176】

その結果、従来のように、例えば舵面アクチュエータ１５１の制御器内に抵抗器を設けて、逆起電力を発熱として消費させたり、交流電源の発電容量を最大負荷に合わせて大きくしたりする必要がなくなる。それゆえ、本発明に係る航空機用電気系統安定化システムによれば、重量増加を回避しつつ各電気系統２０Ｌ，２０Ｒを良好に安定化することができる。

【0177】

さらに、図１１に示すように、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒに何らかの異常（図中×印Ｅｍ）が生じて、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに電力が供給されない事態が発生しても、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒの電源安定化制御部３６は、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒおよび第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに向けて電力を供給できるように電力変換部を制御する。この状態は、図８の状態Ｍ４：バックアップ状態に相当する。

【0178】

つまり、搭載機器に対して、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒを介して始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒから交流電力が供給されないときには、電源安定化制御部３６は、電力変換部を制御して、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力を交流電力に変換して、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒを介して搭載機器に一時的に電力を供給可能としている。

【0179】

始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒから電力が供給されない事態が発生すれば、通常、ＡＰＵ始動発電機１２１，１２２あるいはＲＡＴ発電機１７１等の補助発電機が起動するが、これら補助発電機は瞬時に起動できるわけではなく、ある程度の起動時間（例えば５秒程度）を要する。このようなごく短い起動時間であっても電力が供給されなければ航空機１００の運行に影響が生じるおそれがあるので、電源安定化制御部３６は、電力変換部を制御して二次電池１３Ｌ，１３Ｒから直流電力を供給させる。

【0180】

具体的には、電源安定化制御部３６が、電気系統２０Ｌ，２０Ｒの制御系統から始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒの停止を指令する信号とバックアップの要求とを受ければ、電源安定化制御部３６は、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに向かって電力が供給されるように、電力指令信号ｓ１およびｓ２を生成して電力変換部に入力する。

【0181】

電力変換部を構成する昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒでは、電力指令信号に基づいて各スイッチング素子が切り換えられ、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力は、図４のブロック矢印Ｆ４に示すように第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに向かって（ブロック矢印Ｒ０−４と同じ方向に向かって）流れることになる。その結果、短時間であれば、図１１のブロック矢印Ｆ４に示すように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒを介して舵面アクチュエータ１５１に対して電力を供給することも可能である。

【0182】

ここで、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒには、飛行に際して安全上で必要最小限となる重要な電力負荷１５が接続されている。本実施の形態では、始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒの同時停止等により補助発電機が起動するまでの間、図１１のブロック矢印Ｆ４に示すように、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに対しても、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力を電圧変換器２６２Ｌ，２６２Ｒおよび整流素子２５２Ｌ，２５２Ｒを介して供給することが可能となっている。

【0183】

具体的には、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒには、始動発電機１４１Ｌ，１４１Ｒから第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒを介して変圧整流器２５１Ｌ，２５１Ｒで直流変換された電力が供給されている。これに加えて、高電圧化された二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの直流電力は、電圧変換器２６２Ｌ，２６２Ｒで降圧されて、整流素子２５２Ｌ，２５２Ｒを通してエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに常時接続されている。

【0184】

そのため、非常時に始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒからの電力供給が停止したような場合、すなわち、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに対して、第一一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１１Ｒを介して始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒから交流電力が供給されないときには、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから電力を継続的に供給することができる。それゆえ、リレー要素の切り換えによる瞬断を生じさせることなく、無瞬断で電力を補給することが可能となり、重要な制御システムの不時停止を回避することができる。

【0185】

さらに、航空機１００の飛行中にエンジン１１Ｌ，１１Ｒに取り付けられた始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒが全て同時に停止した場合、あるいは、エンジン１１Ｌ，１１Ｒそのものが同時に停止した場合には、ＲＡＴ１７が機外に展開され、図１２に模式的に示すように、ＲＡＴ１７が備えるＲＡＴ発電機１７１が起動する。ＲＡＴ発電機１７１は、前述したように、飛行に際して安全上で必要不可欠な電気負荷に電力を供給可能となっている。なお、図１２では、ＲＡＴ発電機１７１からの供給電力をブロック矢印Ｆ５で図示している。

【0186】

ここで、前記必要不可欠な電気負荷としては、舵面アクチュエータ１５１およびエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続される電気機器が挙げられる。このうち、特に舵面アクチュエータ１５１は、過渡的に大きな負荷量が必要となる電力負荷１５（電気機器）である。これに対して、ＲＡＴ発電機１７１は、非常用の電源装置であるため、その発電容量は始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒ等と比較して小さなものとなっている。それゆえ、ＲＡＴ発電機１７１のみを交流電源とする場合、電気系統２０Ｌ，２０Ｒにおいては、他の交流電源を用いた場合と比較して、電圧または周波数（あるいはその両方）に変動が生じやすく、その結果、例えば一時的に電力負荷量が増大（過負荷状態）したり逆起電力が発生したりする。

【0187】

これに対して本実施の形態では、図１２の双方向のブロック矢印Ｒ０に示すように、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒが、二次電池１３Ｌ，１３Ｒにより電圧上昇を吸収させたり電圧降下で不足した電力を補給させたりする安定化制御を行う。それゆえ、ＲＡＴ発電機１７１を交流電源とする場合には、本実施の形態に係る安定化システムによる電気系統２０Ｌ，２０Ｒを安定化させる効果はより顕著なものとなる。

【0188】

具体的には、図１２のブロック矢印Ｆ５に示すように、ＲＡＴ発電機１７１からの供給電力は、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒを介して舵面アクチュエータ１５１に供給される。ここで、舵面アクチュエータ１５１に起因して一時的な電力負荷量の増大あるいは逆起電力が発生しても、このような電圧変動（または周波数変動）は、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒの安定化制御により抑制される。

【0189】

さらに、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒの電力変換部（昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒおよび第二ＰＷＭコンバータ２５４Ｌ，２５４Ｒ）は、電源安定化制御部３６の制御により、ＲＡＴ発電機１７１の交流電力を直流電力に変換することができるので、図１２の矢印Ｆ５に示すように、この直流電力をエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに供給することができる。したがって、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、ＲＡＴ発電機１７１を交流電源とする場合、電気系統２０Ｌ，２０Ｒを安定化させることができるだけでなく、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒへ直流電力を供給するための電力変換器としても機能することができる。

【0190】

加えて、本実施の形態に係る航空機用電気系統安定化システムによれば、従来の一般的な電気系統と比較して、冗長性の向上あるいは電力安定性の向上等を図ることもできるという利点がある。具体的には、図１６に示すように、従来の電気系統９２０Ｌ，９２０Ｒは、基本的には図２に示す本実施の形態に係る各電気系統２０Ｌ，２０Ｒと同様の構成を有しているが、左側電気系統９２０Ｌの第一下位系統の二次ＡＣバス２３Ｌには、二次電池用充電器９２４を介して二次電池９１３が接続されており、この二次電池９１３は、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続されている。また、二次電池用充電器９２４と二次電池９１３との間には、充電切換リレー２８８が介在しているとともに、二次電池９１３とエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒとの間には、電池電源切換リレー２８９が介在している。なお、図１６においては、便宜上、一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに接続される舵面アクチュエータ１５１は図示していない。

【0191】

一方、右側電気系統９２０Ｒの第一下位系統の二次ＡＣバス２３Ｒには、ＡＰＵ始動用二次電池用充電器９２５を介して、ＡＰＵ始動用二次電池９２２が接続され、このＡＰＵ始動用二次電池９２２は、昇圧器９２３を介して第二下位系統の第二ＤＣバス２４２Ｒが接続されている。また、ＡＰＵ始動用二次電池用充電器９２５とＡＰＵ始動用二次電池９２２との間には、充電切換リレー２８８が介在している。

【0192】

さらに、各下位系統においては、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２Ｒそれぞれと、ＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒそれぞれとの間には、ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５４Ｌ，２５３Ｒ，２５４Ｒではなく、自動変圧整流器（ＡＴＲＵ）２５５Ｌ，２５５Ｒが介在している。このＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒは、一次ＡＣバス２１１Ｌ，２１２Ｌ，２１１Ｒ，２１２ＲからＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒに向かってＡＣ−ＤＣ変換する整流器である。

【0193】

この構成では、直流電源として、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒの直流電源である二次電池９１３と、ＡＰＵ１２の始動専用に設けられるＡＰＵ始動用二次電池９２２との２個の電池が必要となる。しかも、これら二次電池９１３，９２２は、本実施の形態に係る電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒに接続されているわけではないので、充電用にそれぞれ二次電池用充電器９２４、ＡＰＵ始動用二次電池用充電器９２５が接続される必要がある。さらに、ＡＰＵ始動用二次電池９２２は２４ＶＤＣであるため、ＡＰＵ１２を始動させるためには、昇圧器９２３により昇圧する必要がある。

【0194】

さらに、ＲＡＴ発電機１７１に接続されているバックアップバス２９には、バックアップ用変圧整流器９２６が接続されている。このバックアップ用変圧整流器９２６は、ＲＡＴ発電機１７１の交流電力を直流電力に変換して、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒへ供給するためのものであり、直流電源切換リレー２８５を介してエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続されている。

【0195】

このように、従来の電気系統９２０Ｌ，９２０Ｒでは、直流電源である二次電池９１３，９２２に対してそれぞれ充電器９２４，９２５が必要であり、さらに、ＡＰＵ１２を始動させるために昇圧器９２３が必要である。加えて、ＲＡＴ発電機１７１からエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒにバックアップ電力を供給するためには、バックアップ用変圧整流器９２６および直流電源切換リレー２８５を介した経路が必要となる。また、ＴＲＵ２５１Ｌ，２５１Ｒから直流電力が供給されないときには、二次電池９１３からバックアップ電力を供給する必要があり、そのためには、電池電源切換リレー２８９が必要となる。それゆえ、本実施の形態よりも、電気系統の構成要素（充電器、昇圧器、始動制御器等）の種類が多くなり、電気系統そのものの構成が複雑化して、重量およびコストの増加を招くおそれがある。

【0196】

加えて、二次電池９１３の定格電圧は２４ＶＤＣであるため、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒの定格電圧２８ＶＤＣとほぼ同程度である。それゆえ、二次電池９１３を充電するためには、専用の充電器９２４が必要となる。また、二次ＡＣバス２３Ｌから専用の充電器９２４により二次電池９１３を充電することになるため、二次電池９１３とエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒとの間には電池電源切換リレー２８９を介在させる必要がある。それゆえ、二次電池９１３は、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに常時接続することができない。

【0197】

このような構成であれば、非常時に始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒからの電力供給が停止した場合、特に電池電源切換リレー２８９の切り換えによって二次電池１３Ｌ，１３Ｒから電力が供給される際に、一時的な電力遮断（瞬断）が生じることになる。この電力遮断が発生すると、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続される電気機器が一時停止してしまう。そのため、これら電気機器は、一時停止を回避するために、それぞれバッテリまたはキャパシタ等の非常用電源を内蔵する必要がある。

【0198】

これに対して本実施の形態に係る各電気系統２０Ｌ，２０Ｒは、図１６および図２の構成の比較からも明らかなように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒを電圧変換器２６２Ｌ，２６２Ｒを介してエッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに常時接続できる構成となっている。これにより、非常用電源への切り換え時においても電力供給の瞬断が生じないため、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒに接続されている電気機器に非常用電源を設ける必要がなくなり、これら電気機器の重量増加を回避できたり信頼性を向上させたりすることができる。

【0199】

また、本実施の形態では、図２に示すように、左右の各電気系統２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれが、同様の機能を有する電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒと二次電池１３Ｌ，１３Ｒとを備えているので、直流電源を用いてＡＰＵ１２を始動する系統を二重化できるとともに、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒをバックアップする直流電源を二重化することができる。また、図２に示す例では、４つの下位系統のそれぞれが１台のＰＷＭコンバータを備えている。そのため、いずれか１つの下位系統のＰＷＭコンバータが故障した場合でも、第一ＤＣバス２４１Ｌ，２４１Ｒと第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒとの間に介在するＤＣバス切換リレー２８６を切り換えることにより、他の下位系統のＰＷＭコンバータを利用することができるため、この点でも冗長性を向上することができる。

【0200】

さらに、本実施の形態であれば、充電器９２４，９２５が不要となり、また、ＡＰＵ始動制御器９２１および昇圧器９２３が不要となり、さらに、ＲＡＴ発電機１７１からバックアップ電力を供給する上で、バックアップ用変圧整流器９２６および直流電源切換リレー２８５の経路が不要となるとともに、瞬断の原因となる電池電源切換リレー２８９も不要となる。

【0201】

しかも、本実施の形態では、ＰＷＭコンバータ２５３Ｌ，２５３Ｒ，２５４Ｌ，２５４Ｒを用いることにより、ＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒと比較してＤＣバス２４１Ｌ，２４２Ｌ，２４１Ｒ，２４２Ｒの電圧を安定化することができる。ＡＴＲＵは、一方向のＡＣ−ＤＣ変換のみ可能な構成であって、電力負荷の量が増えると電圧降下する欠点を有しているが、ＰＷＭコンバータは、ＡＣ−ＤＣ変換およびＤＣ−ＡＣ変換の双方向が可能であり、交流の電圧を昇圧して一定電圧の直流を供給する構成である。そのため、本実施の形態によれば、ＰＷＭコンバータに接続されるＤＣバスの電圧を安定化することが可能となる。さらに、このＤＣバスは、電源安定化装置によって一定電圧に保持されるという効果もある。

【0202】

このため、その下流側となるモータコントローラ３３１，３３３の入力電圧範囲を高く設定することができる。これにより、従来よりもモータコントローラ３３１，３３３を小型化することが可能となるという利点も生じる。

【0203】

また、二次電池１３Ｌ，１３Ｒは、大きな電力負荷を吸収できる程度の高い定格電圧を有しており、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒの電力変換部（昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒ）を介して始動兼用モータコントローラ３３３に電力を供給するよう構成されている。それゆえ、ＡＰＵ１２の始動のための電流が小さい値で済むため、大電流用の配線を削減することも可能となり、その結果、機体を軽量化することができる。

【0204】

［変形例］
本実施の形態では、直流電源として定格電圧２５０Ｖの二次電池１３Ｌ，１３Ｒを例示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、同様の定格電圧を有するキャパシタであってもよいし、キャパシタおよび二次電池の組合せであってもよい。ここでいうキャパシタは、ウルトラキャパシタと呼ばれる大容量の電気二重層キャパシタを挙げることができる。このように、本発明においては、直流電源は、電力負荷１５からの逆起電力を吸収するよう構成されていればよく、その具体的な構成は二次電池１３Ｌ，１３Ｒに限定されない。

【0205】

また、航空機の重量を過剰に増大させない限り、二次電池および／またはキャパシタを複数台組み合わせて直流電源としてもよい。ただし、直流電源がキャパシタの場合、電気系統の安定化は可能であっても、ＡＰＵ１２を始動させることができない。それゆえ、ＡＰＵ１２の始動に関しては、始動用の直流電源等を別途設けてもよい。

【0206】

また、本発明に係る安定化システムは、ＭＥＡ化が進んだ航空機１００に広く好適に用いることができるが、油圧系統４０および抽気系統５０の全て、あるいは大部分が電気化されている必要はない。例えば、図１０に例示される大きな逆起電力は、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒにとって大きな電力負荷１５が存在すれば生じ易くなり、このような電力負荷１５としては、舵面アクチュエータ１５１、その他のモータ等が挙げられる。

【0207】

ここで、特に舵面アクチュエータ１５１は、航空機１００の舵面を動作させるために用いられ、航空機１００の運動に伴って急激に動作することがある。それゆえ、航空機１００が運動する際には舵面アクチュエータ１５１から大きな逆起電力が生じやすいので、少なくとも舵面アクチュエータ１５１が電気化された航空機１００について、本発明に係る安定化システムを好適に用いることができる。

【0208】

また、本実施の形態では、左右の各電気系統２０Ｌ，２０Ｒは、それぞれ第一下位系統および第二下位系統から構成されているが、本発明はこれに限定されず、各電気系統２０Ｌ，２０Ｒは３つ以上の下位系統で構成されてもよいし、下位系統が存在せず、各電気系統２０が単一の系統であってもよい。また、左右の各電気系統２０Ｌ，２０Ｒを構成する下位系統の数は等しくなくてもよい。

【0209】

また、本実施の形態では、第二下位系統に電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒが設けられているが、本発明はこれに限定されず、第一下位系統に設けられてもよいし、第一下位系統および第二下位系統の双方に設けられてもよい。

【0210】

また、本発明に係る航空機用電気系統安定化システムにおいては、図１３および図１４に示すように、電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒは、交流電源（第一始動発電機１４１Ｌ，１４１Ｒ、第二始動発電機１４２Ｌ，１４２Ｒ、第一ＡＰＵ始動発電機１２１、第二ＡＰＵ始動発電機１２２、もしくはＲＡＴ発電機１７１）に過負荷が発生したときに、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに対して一定の負荷を供給させるように構成されてもよい。

【0211】

二次電池１３Ｌ，１３Ｒから一定の負荷が供給可能である電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒについて、交流電源がＶＦの発電機である場合（ＶＦ対応型）を例示して説明する。この場合の電源安定化制御部３６は、図１３に示すように、基本的に図６に示す構成と同様の構成を有する基準電圧調整回路を備えている。ただし、図１３に示す基準電圧調整回路では、加算器３６５に対して、さらに過負荷対応補正値Ｐoverloadが入力される点が、図５に示す充放電制御回路とは異なっている。この過負荷対応補正値Ｐoverloadは、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに対して、一定の補助的な電力（補助的な負荷）を供給することによって、交流電源の過負荷を緩和（または実質的に相殺）するための補正値である。

【0212】

図１３に示す基準電圧調整回路は、図６に示す基準電圧調整回路と同様に、減算器３６３で減算値ＶrefＱを生成して、ＰＷＭコンバータ制御回路の比較制御器３４４に出力するとともに、加算器３６５で基準電圧指令値Ｖdc_ref_bst を生成し、昇圧コンバータ制御回路の第一減算器３４１（図５Ａ参照）に出力する。減算器３６３では、前述したように、系統電圧目標値Ｖref と系統電圧値Ｖgen とから、減算値ＶrefＱ（系統電圧目標値Ｖref と系統電圧値Ｖgen との偏差）を生成し、ＰＷＭコンバータ制御回路だけでなく、比較制御器３６４に出力する。比較制御器３６４は、減算値ＶrefＱから基準電圧指令値の基本値を生成して、加算器３６５に出力する。

【0213】

ここで、加算器３６５に対しては、比較制御器３６４からの前記基本値、予め設定される基準電圧の目標値Ｖdc_ref、ＳＯＣ補正回路で生成された補正電圧値Ｖsoc_cmp が入力されるが、さらに、予め設定される過負荷対応補正値Ｐoverloadも入力される。加算器３６５は、基本値、目標値Ｖdc_ref、補正電圧値Ｖsoc_cmp 、および過負荷対応補正値Ｐoverloadを加算することで、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstを生成し、昇圧コンバータ制御回路に出力する。

【0214】

昇圧コンバータ制御回路では、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstと計測電圧値Ｖdcm に基づいて、出力電流指令値Ｉdc_refを生成し、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒに出力する。昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒは、前述したように二次電池１３Ｌまたは１３Ｒに接続されており、二次電池１３Ｌまたは１３Ｒからの直流電力を昇圧する。出力電流指令値Ｉdc_refには、前記の通り、過負荷対応補正値Ｐoverloadが反映されている。そのため、交流電源に過負荷が発生しても、過負荷に対応する有効電力（一定の負荷）を二次電池１３Ｌ，１３Ｒから第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒに対して供給することができる。

【0215】

また、交流電源がＣＦの発電機である場合であっても、図１４に示すように、電源安定化制御部３６が備える基準電圧調整回路は、基本的に図７Ｂに示す構成と同様である。図７Ｂに示す基準電圧調整回路との相違点は、加算器３７８に対して、過負荷対応補正値Ｐoverloadが出力される点である。なお、図１４に示す基準電圧調整回路による基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstの生成とのＰＷＭコンバータ制御回路への出力、ＰＷＭコンバータ制御回路による出力電流指令値Ｉdc_refの生成と昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒの出力、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒによる二次電池１３Ｌ，１３Ｒの直流電力の昇圧（一定の負荷の供給）については、ＶＦ発電機の場合と同様であるため、その説明を省略する。ただし、基準電圧指令値Ｖdc_ref_bstを生成する際には、ＶＦ対応型とは異なり、図７Ｂに示す基準電圧調整回路と同じく、周波数の減算値（系統周波数目標値Ｆref と系統周波数Ｆgen との偏差）を用いている。

【0216】

このように、本発明に係る航空機用電気系統安定化システムにおいては、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを制御する出力電流指令値Ｉdc_refが、過負荷対応補正値Ｐoverloadを反映した値として生成されてもよい。これにより、交流電源に過負荷が発生しても、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから過負荷対応補正値Ｐoverloadに基づく有効電力が供給される。そのため、過負荷の発生による電気系統２０Ｌ，２０Ｒへの影響を有効に抑制または回避することが可能となるだけでなく、交流電源の過負荷容量を低減することも可能となる。

【0217】

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る航空機用電気系統安定化システムは、前記実施の形態１に係る安定化システムと同様の構成を有しているが、従来のＡＴＲＵをＰＷＭコンバータに置き換えるのではなく、図１５に示すように、ＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒはそのままとして、昇圧コンバータ３３２Ｌ，３３２Ｒを介して二次電池１３Ｌ，１３Ｒを第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに双方向に接続する（便宜上、図中太線の矢印で示す）構成を有している。

【0218】

本実施の形態では、前記実施の形態１のように第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電力を直接増減させることにより電力制御を行うのではなく、ＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒを介して第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒに供給される直流電力を直接制御することによって、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒを間接的に電力制御する。

【0219】

具体的には、電源安定化制御部３６（図３および図４参照）は、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒまたは第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧をモニタし、当該電圧が予め設定される所定範囲よりも高ければ、二次電池１３Ｌ，１３Ｒへの充電電流を増加させる。これにより、ＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒを介して第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電力負荷量を増加させることができるので、間接的に電圧を低下させることができる。

【0220】

一方、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒまたは第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの電圧が所定範囲よりも低ければ、下流のモータコントローラ３３１，３３３に供給される電力量を増加させるように、二次電池１３Ｌ，１３Ｒからの放電電流を増加させる。これにより、ＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒを介して第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒの電力量を減少させることができるので、間接的に電圧を上昇させることができる。

【0221】

このように本実施の形態に係る構成によっても、前記実施の形態１と同様に、例えば舵面アクチュエータ１５１の制御器内に抵抗器を設けて、逆起電力を発熱として消費させたり、交流電源の発電容量を最大負荷に合わせて大きくしたりする必要がなくなる。また、非常時に電力供給が停止した場合であっても、二次電池１３Ｌ，１３Ｒから電力を継続的に供給できるため、リレー要素の切り換えに伴って瞬断が生じることがなく、電力を補給することが可能となる。

【0222】

さらに、前記実施の形態１と同様に、左右の各電気系統２０Ｌ，２０Ｒのそれぞれが電源安定化装置３０Ｌ，３０Ｒと二次電池１３Ｌ，１３Ｒとを備えているので、直流電源を用いてＡＰＵ１２を始動する系統を二重化することができる。また、二次電池１３Ｌ，１３Ｒを、ＡＰＵ１２の始動電力を供給するための電源装置として利用することができるとともに、大電流用の配線を削減することも可能となる。

【0223】

なお、第二一次ＡＣバス２１２Ｌ，２１２Ｒと第二ＤＣバス２４２Ｌ，２４２Ｒの間に設けられる整流器は、必ずしもＡＴＲＵ２５５Ｌ，２５５Ｒに限定されず、交流電力を直流電力に変換する公知の変圧整流器であればよい。同様に、前記実施の形態１も含めて、エッセンシャルバス２２Ｌ，２２Ｒと始動発電機１４１Ｌ，１４２Ｌ，１４１Ｒ，１４２Ｒとの間に設けられる整流器も、ＴＲＵ２５１Ｌ，２５１Ｒに限定されず、交流電力を直流電力に変換する公知の変圧整流器であればよい。

【0224】

また、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0225】

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0226】

本発明は、民間航空機の電気系統の安定化の分野に好適に用いることができ、特に、電気系統以外の動力系統の少なくとも一部が電気化されたＭＥＡの分野に広く好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0227】

１１Ｌ 左エンジン
１１Ｒ 右エンジン
１２ 補助動力装置（ＡＰＵ、電源装置）
１３Ｌ，１３Ｒ 二次電池（電源装置、直流電源）
１５ 電力負荷
１７ ラムエアタービン（ＲＡＴ）
２０Ｌ 左側電気系統
２０Ｒ 右側電気系統
２２Ｌ，２２Ｒ エッセンシャルバス
２３Ｌ，２３Ｒ 二次交流電源バス（二次ＡＣバス）
２７Ｌ，２７Ｒ 直流電源バス（ＤＣバス）
２９ バックアップバス
３０Ｌ，３０Ｒ 電源安定化装置
３６ 電源安定化制御部
１００ 航空機
１２１ 第一ＡＰＵ始動発電機（電源装置、交流電源）
１２２ 第二ＡＰＵ始動発電機（電源装置、交流電源）
１４１Ｌ，１４１Ｒ 第一始動発電機（電源装置、交流電源）
１４２Ｌ，１４２Ｒ 第二始動発電機（電源装置、交流電源）
１５１ 舵面アクチュエータ（電力負荷、搭載機器）
１５２ 他の電力負荷（油圧系統、抽気系統）
１７１ ＲＡＴ発電機（電源装置、交流電源）
２１１Ｌ，２１１Ｒ 第一一次交流電源バス（第一一次ＡＣバス）
２１２Ｌ，２１２Ｒ 第二一次交流電源バス（第二一次ＡＣバス）
２４１Ｌ，２４１Ｒ 第一直流電源バス（第一ＤＣバス）
２４２Ｌ，２４２Ｒ 第二直流電源バス（第二ＤＣバス）
２５１Ｌ，２５１Ｒ 変圧整流器（ＴＲＵ）
２５３Ｌ，２５３Ｒ 第一ＰＷＭコンバータ（電力変換部）
２５４Ｌ，２５４Ｒ 第二ＰＷＭコンバータ（電力変換部）
２５５Ｌ，２５５Ｒ 自動変圧整流器（ＡＴＲＵ、整流器、電力変換部）
２６１Ｌ，２６１Ｒ 変圧器
２６２Ｌ，２６２Ｒ 電圧変換器
２８１ 一次電源リレー
２８２ 二次電源リレー
２８３ 始動切換リレー
３３１ モータコントローラ（搭載機器の制御器）
３３３ モータコントローラ（始動兼用モータコントローラ）
３３２Ｌ，３３２Ｒ 昇圧コンバータ（電力変換部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】