特許 7408647 ハイブリッド推進のための電気アーキテクチャ

(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】

(24)【登録日】2023-12-22

(45)【発行日】2024-01-05

(54)【発明の名称】ハイブリッド推進のための電気アーキテクチャ

(51)【国際特許分類】

   B64D 27/24 20240101AFI20231225BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20231225BHJP

   B60L 50/16 20190101ALI20231225BHJP

   B60L 58/18 20190101ALI20231225BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20231225BHJP

   B60L 53/16 20190101ALI20231225BHJP

   B60L 15/20 20060101ALI20231225BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20231225BHJP

【ＦＩ】

B64D27/24

H02J1/00 304G

H02J1/00 304H

H02J1/00 304A

H02J1/00 306D

B60L50/16

B60L58/18

B60L50/60

B60L53/16

B60L15/20 S

B60L9/18 P

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021518560

(86)(22)【出願日】2019-10-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 FR2019052322

(87)【国際公開番号】W WO2020070438

(87)【国際公開日】2020-04-09

【審査請求日】2022-09-14

(31)【優先権主張番号】1859208

(32)【優先日】2018-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】315008740

【氏名又は名称】サフラン エアークラフト エンジンズ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100211177

【弁理士】

【氏名又は名称】赤木 啓二

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ デルボスク

(72)【発明者】

【氏名】アンヌ リアンハート

(72)【発明者】

【氏名】クレマン デュペイ

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ ビギエ

(72)【発明者】

【氏名】ソニア ドッカー

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／００６１２１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１１８３５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０５３８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００１６６７０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｂ６０Ｌ ５０／１６

Ｂ６０Ｌ ５８／１８

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５３／１６

Ｂ６０Ｌ １５／２０

Ｂ６０Ｌ ９／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくともターボ機械（３）と、少なくとも第１電源（１２、３１、３２）と、電気エネルギー格納手段を装備している少なくとも第２電源（１３、４５）と、非推進電気配布ネットワーク（６）と、低電圧電気配布ネットワーク（７）を備えているハイブリッド熱／電気推進を有する航空機（１）であって、
推進電気配布ネットワーク（８）を更に備え、前記３つの電気配布ネットワーク（６、７、８）は、前記第１および第２電源（１２、３１、３２、１３、４５）により電気が供給され、静的変換器（２０、２１、４４）により電気的に相互接続されていることを特徴とする航空機（１）。

【請求項2】

少なくともターボ機械（３）と、少なくとも第１電源（１２、３１、３２）と、電気エネルギー格納手段を装備している少なくとも第２電源（１３、４５）と、非推進電気配布ネットワーク（６）と、低電圧電気配布ネットワーク（７）を備えているハイブリッド熱／電気推進を有する航空機（１）であって、
推進電気配布ネットワーク（８）を更に備え、前記３つの電気配布ネットワーク（６、７、８）は、前記第１および第２電源（１２、３１、３２、１３、４５）により電気が供給され、静的変換器（２０、２１、４４）により電気的に相互接続されており、
前記航空機（１）の本体（２）に搭載されている主電気システム（４）と、前記航空機（１）の前記または各ターボ機械（３）に対する、前記ターボ機械（３）に搭載されている局所電気システム（５）を更に備えており、
前記局所電気システム（５）は、第２電源を形成するＤＣ／ＤＣ変換器（４６）と連結されている局所エネルギー格納手段（４５）を更に備えていることを特徴とする航空機（１）。

【請求項3】

前記局所電気システム（５）は、前記ターボ機械（３）の低圧シャフトに機械的に結合されている第１電気機械（３１）と、前記ターボ機械（３）の高圧シャフトに機械的に結合されている少なくとも第２電気機械（３２）と、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器（３９、４０）と、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記ターボ機械（３）の局所負荷（３６、３７、３８）への前記供給を制御するように構成されている局所電子制御ユニット（５０）を備え、前記第１および第２電気機械（３１、３２）は、ジェネレータモードで動作するときは第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷であることを特徴とする請求項２に記載の航空機（１）。

【請求項4】

前記局所電気システム（５）は、外部電源の接続を可能にする電気コンセント（４１）を備えていることを特徴とする請求項２または３の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項5】

前記局所電気システム（５）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１局所電気配布ケーシング（３３）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２局所電気配布ケーシング（３４）を備え、前記第１および第２局所電気配布ケーシング（３３、３４）は、前記航空機（１）の前記電源間の相互接続と、前記ターボ機械（３）の局所負荷（３６、３７、３８）間の、または、前記主電気システム（４）の負荷（１８、２２）との相互接続を保証することを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項6】

前記局所電気システム（５）は、前記第２局所電気配布ケーシング（３４）と前記第１局所電気配布ケーシング（３３）との間に単一方向静的電流変換器（４４）を更に備えていることを特徴とする請求項５に記載の航空機（１）。

【請求項7】

前記主電気システム（４）は、２つの第１電気サブシステム（１０）と、１つの第２バックアップサブシステム（１１）を備え、各第１電気サブシステム（１０）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１主電気配布ケーシング（１５）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２主電気配布ケーシング（１６）と、前記非推進電気配布ネットワーク（６）に接続されている第３主電気配布ケーシング（１７）を備え、前記主電気配布ケーシング（１５、１６、１７）は、前記航空機の利用可能な電源と、前記主電気システム（４）の負荷（１８、２２）と、前記第１電気サブシステム（１０）及び前記第２バックアップサブシステム（１１）との間の相互接続を保証することを特徴とする請求項２から６の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項8】

各第１電気サブシステム（１０）は、前記第３主電気配布ケーシング（１７）と前記第１主電気配布ケーシング（１５）との間の単一方向静的電流変換器（２１）と、前記第２主電気配布ケーシング（１６）と前記第３主電気配布ケーシング（１７）との間の双方向静的電流変換器（２０）を更に備えていることを特徴とする請求項７に記載の航空機（１）。

【請求項9】

各第１電気サブシステム（１０）は、補助電力グループに機械的に結合され、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器（１９）と連結されている補助電気機械（１２）と、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記第１電気サブシステム（１０）の負荷（１８、２２）への前記供給を制御するように構成されている主電子制御ユニット（５１）を備え、前記補助電気機械（１２）は、ジェネレータモードで動作するときは前記第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷であることを特徴とする請求項７または８の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項10】

各第１電気サブシステム（１０）は、外部電源の接続を可能にする電気コンセント（２３）を備えていることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項11】

各第１電気サブシステム（１０）は、第２電源を形成するＤＣ／ＤＣ変換器（１４）と連結されているエネルギー格納手段（１３）を更に備えていることを特徴とする請求項７から１０の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項12】

前記第２バックアップサブシステム（１１）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１バックアップ電気配布ケーシング（２４）と、前記非推進電気配布ネットワーク（６）に接続されている第２バックアップ電気配布ケーシング（２５）を備え、前記バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）は、前記少なくとも第１および／または第２電源の少なくとも１つが利用可能なときは、前記少なくとも第１および／または第２電源により電気が供給され、前記バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）は、前記航空機（１）の利用可能な電源間と、前記第２バックアップサブシステムの負荷（２６、２７）間の相互作用を保証することを特徴とする請求項７から１１の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項13】

前記第１および第２バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）はそれぞれ、バックアップジェネレータ（２８）または、前記第２バックアップ電気配布ケーシング（２５）と直接接続している他の電源により電気が供給されることを特徴とする請求項１２に記載の航空機（１）。

【請求項14】

前記第２バックアップサブシステム（１１）は、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記第２バックアップサブシステム（１１）の前記負荷（２６、２７）への前記供給を制御するように構成されているバックアップ電子制御ユニット（５２）を備えていることを特徴とする請求項１２または１３の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項15】

少なくともターボ機械（３）と、少なくとも第１電源（１２、３１、３２）と、電気エネルギー格納手段を装備している少なくとも第２電源（１３、４５）と、非推進電気配布ネットワーク（６）と、低電圧電気配布ネットワーク（７）を備えているハイブリッド熱／電気推進を有する航空機（１）であって、
推進電気配布ネットワーク（８）を更に備え、前記３つの電気配布ネットワーク（６、７、８）は、前記第１および第２電源（１２、３１、３２、１３、４５）により電気が供給され、静的変換器（２０、２１、４４）により電気的に相互接続されており、
前記航空機（１）の本体（２）に搭載されている主電気システム（４）と、前記航空機（１）の前記または各ターボ機械（３）に対する、前記ターボ機械（３）に搭載されている局所電気システム（５）を更に備えており、
前記主電気システム（４）は、２つの第１電気サブシステム（１０）と、１つの第２バックアップサブシステム（１１）を備え、各第１電気サブシステム（１０）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１主電気配布ケーシング（１５）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２主電気配布ケーシング（１６）と、前記非推進電気配布ネットワーク（６）に接続されている第３主電気配布ケーシング（１７）を備え、前記主電気配布ケーシング（１５、１６、１７）は、前記航空機の利用可能な電源と、前記主電気システム（４）の負荷（１８、２２）と、前記第１電気サブシステム（１０）及び前記第２バックアップサブシステム（１１）との間の相互接続を保証することを特徴とする航空機（１）。

【請求項16】

前記局所電気システム（５）は、前記ターボ機械（３）の低圧シャフトに機械的に結合されている第１電気機械（３１）と、前記ターボ機械（３）の高圧シャフトに機械的に結合されている少なくとも第２電気機械（３２）と、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器（３９、４０）と、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記ターボ機械（３）の局所負荷（３６、３７、３８）への前記供給を制御するように構成されている局所電子制御ユニット（５０）を備え、前記第１および第２電気機械（３１、３２）は、ジェネレータモードで動作するときは第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷であることを特徴とする請求項１５に記載の航空機（１）。

【請求項17】

前記局所電気システム（５）は、外部電源の接続を可能にする電気コンセント（４１）を備えていることを特徴とする請求項１５または１６の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項18】

前記局所電気システム（５）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１局所電気配布ケーシング（３３）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２局所電気配布ケーシング（３４）を備え、前記第１および第２局所電気配布ケーシング（３３、３４）は、前記航空機（１）の前記電源間の相互接続と、前記ターボ機械（３）の局所負荷（３６、３７、３８）間の、または、前記主電気システム（４）の負荷（１８、２２）との相互接続を保証することを特徴とする請求項１５から１７の何れかに記載の航空機（１）。

【請求項19】

前記局所電気システム（５）は、前記第２局所電気配布ケーシング（３４）と前記第１局所電気配布ケーシング（３３）との間に単一方向静的電流変換器（４４）を更に備えていることを特徴とする請求項１８に記載の航空機（１）。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

発明は、航空機推進システムのハイブリッド化に関し、より特別には、航空機および、ハイブリッド熱／電気推進を提供するための少なくともターボ機械と接続される電気システムの設計に関する。

【0002】

これらの航空機のますますより多くが、ハイブリッド推進システムで動作するようになっており、つまり、ターボ機械、少なくとも電気ジェネレータ、および少なくともバッテリを備えているシステムで動作するようになっており、これは、バッテリからのみで動作する純粋な電気システムは、都市内の市場におけるような、積み荷を短距離輸送するためのみに実現性があり、バッテリの低エネルギー密度にリンクされると、バッテリ寿命は、ターボ機械に供給するための、航空機のタンクに搭載の燃料により提供されるバッテリ寿命と比較して、例えば、短・中距離市場のような他の市場に対して十分ではないからである。

【発明の概要】

【0003】

発明は、ターボ機械と、航空機の本体において利用可能なエネルギー源を相互接続して、ターボ機械の高圧および低圧シャフト上の１つ以上の電気機械により監視される電力を提供または取り出すことを可能にし、推進に関連するすべてのこれらの機能の、他のエネルギー需要を提供する機能との互換性を保証し、異なるエネルギー源およびエネルギー格納手段とのエネルギーの取り出しおよび提供のすべてのこれらの動作の最適化された管理を保証する、航空機の電気システムを提供することを目指している。

【0004】

発明の第１目的においては、少なくともターボ機械、第１電源、電気エネルギー格納手段を装備している第２電源、非推進電気配布ネットワーク、および低電圧電気配布ネットワークを備えているハイブリッド熱／電気推進を有する航空機が提案される。

【0005】

発明の全体的な特性によれば、航空機は推進電気配布ネットワークを更に備えており、これら３つのネットワークは、第１および第２電源により電気が供給され、静的変換器により電気的に相互接続されている。

【0006】

推進電気配布ネットワークは、高電力機器、特には、推進システムに関連する機器に電気を供給することが意図されている。このネットワークは、最も高い電圧レベルを有している。この配布ネットワークを、高電力機器のみに対して使用すると、提供される電流を最小にすることを可能にし、従って、大きな断面を有するケーブル数を少なくすることを可能にし、そのため、電気ケーブルによるスペース必要条件と質量を削減することを可能にする。

【0007】

推進電気配布ネットワークは、好ましくは、ＤＣタイプであり、電圧レベルは、関与する電力に依存して、５４０Ｖ、７５０Ｖ、１，０００Ｖ、１，５００Ｖ、および３，０００Ｖである。電圧レベルは、下記の、電力、電流、トポロジー、および電気アーキテクチャと質量のパラメータに基づいて定義される。車載電力の増加は、質量に対して重要な影響を与える。電圧レベルの選択は、好ましくは、電気システムのエネルギー効率と質量との間の最適な妥協である。

【0008】

非推進電気配布ネットワークは、中間電力機器、つまり、「航空機」負荷とも称される、非推進システムに関連する機器に主に電気を供給することが意図されている。好ましくは、このネットワークはＤＣタイプである。

【0009】

非推進電気配布ネットワークは、推進電気配布ネットワークの電圧レベルより低い中間電圧レベル（例えば、５４０ＶＤＣ）を有している。

【0010】

低電圧電気配布ネットワークは、ターボ機械または航空機の低電力負荷に電気を供給することが意図されている。このネットワークは、典型的にはＤＣタイプであり、例えば、２８ＶＤＣのオーダーである。

【0011】

有利なことに、航空機は、航空機の本体に搭載されている主電気システムと、航空機のターボ機械または各ターボ機械に対する、ターボ機械に搭載されている局所電気システムを更に備えることができる。

【0012】

好ましくは、局所電気システムは、ターボ機械の低圧シャフトに機械的に結合されている第１電気機械と、ターボ機械の高圧シャフトに機械的に結合されている少なくとも第２電気機械と、可逆ＡＣ－ＤＣ変換器のような電力変換器と、航空機の利用可能な電源に基づいて、ターボ機械の局所負荷への電気の供給を制御するように構成されている局所電子制御ユニットを備えており、第１および第２電気機械は、ジェネレータモードで動作するときは第１電源であり、特には起動のためのモータモードで動作するときは局所負荷である。

【0013】

第１電気機械は、ターボ機械の低圧シャフトに直接接続、またはリダクションボックス、つまりギアシステムにより機械的に結合できる。

【0014】

利用可能な電源とは、供給電流を出力する電源を意味している。

【0015】

電力変換器は、モータモードにおける動作のフェーズの間、エンジンを操縦することを可能にし、電気エネルギー生成のフェーズの間のネットワーク電圧の制御を保証することを可能にする。

【0016】

局所電気システムは、有利なことに、外部電源の接続を可能にする電気コンセントを備えることができる。

【0017】

局所電気システムの電気コンセントは、この局所電気システムを装備しているターボ機械を低速で回転することを、例えば、ターボ機械を起動することなく、地上の機器を使用して可能にする。

【0018】

電気コンセントは、電気コンセントに結合されている外部電源がＤＣ電源でない場合は、ＡＣ－ＤＣ変換器と連結させることができる。

【0019】

有利なことに、局所電気システムは、低電圧電気配布ネットワークに接続されている第１局所電気配布ケーシングと、推進電気配布ネットワークに接続されている第２局所電気配布ケーシングを備えることができ、第１および第２局所電気配布ケーシングは、航空機の電源間の相互接続と、ターボ機械の局所負荷間の、または、主電気システムの負荷との相互接続を保証する。

【0020】

有利なことに、局所電気システムは、局所低電圧負荷への電気の供給を可能にするために、第２局所電気配布ケーシングと第１局所電気配布ケーシングとの間に単一方向電流変換器を更に備えることができる。

【0021】

局所電気システムは、有利なことに、ＤＣ／ＤＣ変換器と連結されている局所エネルギー格納手段を更に備えることができる。

【0022】

好ましくは、主電気システムは、２つの第１サブシステムと、１つの第２バックアップサブシステムを備え、各第１サブシステムは、低電圧電気配布ネットワークに接続されている第１主電気配布ケーシングと、推進電気配布ネットワークに接続されている第２主電気配布ケーシングと、非推進電気配布ネットワークに接続されている第３主電気配布ケーシングを備えており、主電気配布ケーシングは、航空機の利用可能な電源間、主電気システムの負荷間、および電気サブシステム間の相互接続を保証する。

【0023】

有利なことに、各第１電気サブシステムは、異なる構成における負荷への電気の供給を可能にするために、第３主電気配布ケーシングと第１主電気配布ケーシングとの間の単一方向変換器と、第２主電気配布ケーシングと第３主電気配布ケーシングとの間の双方向変換器を更に備えることができる。

【0024】

好ましくは、各第１電気サブシステムは、補助電力グループに機械的に結合され、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器と連結されている補助電気機械と、航空機の利用可能な電源に基づいて、第１サブシステムの負荷への電気の供給を制御するように構成されている主電子制御ユニットを備えており、補助電気機械は、ジェネレータモードで動作するときは第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷である。

【0025】

有利なことに、各第１電気サブシステムは、外部電源の接続を可能にする電気コンセントを備えることができ、航空機内部の電源が利用可能でないときに、航空機とエンジンに電気を供給する機能を保証する。

【0026】

各第１電気サブシステムは、有利なことに、第２電源を形成するＤＣ／ＤＣ変換器と連結されているエネルギー格納手段を更に備えることができる。

【0027】

格納手段は、ターボ機械のハイブリッド化の目的のために、および、非推進負荷の目的のために集めることができ、または、その一部を非推進負荷専用にし、一部をハイブリッド化専用にするために分割できる。格納手段はまた、負荷遮断なしの再構成（無遮断電力伝送機能）を可能にするためにも使用される。

【0028】

変換器、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器は、格納装置側における大きな変動にも拘わらず、ネットワーク側で電圧を一定に保つことを可能にし、このエネルギー源がバッテリの場合は、格納装置の負荷を保証することを可能にする。このアーキテクチャは、共有電力モードを保証するために、ネットワークにおける電圧レベルを適合させる好機を提供する。

【0029】

好ましくは、第２電気サブシステムは、低電圧電気配布ネットワークに接続されている第１バックアップ電気配布ケーシングと、非推進電気配布ネットワークに接続されている第２バックアップ電気配布ケーシングを備え、バックアップ電気配布ケーシングは、前記少なくとも第１および／または第２電源の少なくとも１つが利用可能なときは、前記少なくとも第１および／または第２電源により電気が供給され、バックアップ電気配布ケーシングは、航空機の利用可能な電源間と、第２電気サブシステムの負荷間の相互作用を保証する。

【0030】

有利なことに、第１および第２バックアップ電気配布ケーシングはそれぞれ、バックアップジェネレータまたは、バックアップ電気配布ケーシングと直接接続している他の電源により電気の供給を受けることができる。

【0031】

有利なことに、第２電気サブシステムは、航空機の利用可能な電源に基づいて、第２サブシステムの負荷への電気の供給を制御するように構成されているバックアップ電子制御ユニットを備えることができる。

【0032】

発明は、表示による、制限的でない下記を、唯一の図が、発明の１つの実施形態に係る航空機の電気アーキテクチャを表わしている付随する図面を参照して読むことにより、より良好に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】唯一の図は、発明の１つの実施形態に係る、ハイブリッド熱／電気推進を有する航空機の電気アーキテクチャを表わしている。

【発明を実施するための形態】

【0034】

航空機１は、胴体と２つの翼を含んでいる本体２と、２つのターボ機械３を備えている。航空機１の本体２は、構成要素が航空機１の本体２に搭載されている主電気システム４を備え、各ターボ機械３は、構成要素がターボ機械３のエンジン収容部に搭載されている局所電気システム５を備えている。

【0035】

更に、航空機１は、非推進電気配布ネットワーク６と、低電圧電気配布ネットワーク７と、推進電気配布ネットワーク８を備えており、これらのネットワークは静的変換器により電気的に相互接続されている。

【0036】

３つの電気配布ネットワーク６～８は、電気システム４と５を横切っており、つまり、３つの電気配布ネットワーク６～８のそれぞれは、主電気システム４と局所電気システム５に埋め込まれている。そのため、３つの電気配布ネットワーク６～８のそれぞれは、主電気システム４を局所電気システム５に接続する。

【0037】

推進電気配布ネットワークは、高電力機器、特には、推進システムに関連する機器に電気を供給することが意図されている。このネットワークは、最も高い電圧レベルを有している。推進電気配布ネットワークは、好ましくはＤＣタイプであり、電圧レベルは、関与する電力に依存して、数百ボルトから数千ボルトのオーダーであることができる。

【0038】

非推進電気配布ネットワークは、中間電力機器、つまり、「航空機」負荷とも称される非推進システムに関連する機器に主に電気を供給することが意図されている。好ましくは、このネットワークはＤＣタイプである。非推進電気配布ネットワークは、推進電気配布ネットワークの電圧レベルよりも低い中間電圧レベル（例えば、５４０ＶＤＣ）を有している。

【0039】

低電圧電気配布ネットワークは、ターボ機械または航空機の低電力負荷に電気を供給することが意図されている。このネットワークは、典型的にはＤＣタイプであり、例えば、２８ＶＤＣのオーダーである。

【0040】

航空機１の主電気システム４は２つの基本サブシステム１０と、１つのバックアップサブシステム１１を備えている。

【0041】

各サブシステムは、第１電源を形成する補助電気機械１２と、第２電源を形成するＤＣ－ＤＣ変換器（ＤＣ／ＤＣ）１４と連結されているエネルギー格納装置１３を備えている。

【0042】

ＤＣ／ＤＣ変換器１４は、格納装置側１３における大きな変動にも拘わらず、ネットワーク側で電圧を一定に保つことを可能にし、このエネルギー源が例えばバッテリの場合は、格納装置１３の負荷を保証することを可能にする。

【0043】

エネルギー格納装置１３およびそのＤＣ／ＤＣ変換器１４は、ターボ機械のハイブリッド化の目的のために、および非推進負荷の目的のために集めることができ、または、例えば、２つのエネルギー格納装置と２つのＤＣ／ＤＣ変換器を使用して、その一部を非推進負荷専用にし、一部をハイブリッド化専用にするために２つの部分に分割できる。

【0044】

各基本サブシステム１０は、低電圧電気配布ネットワーク７に接続されている低電圧電気配布ケーシング１５と、推進電気配布ネットワーク８に接続されている推進電気配布ケーシング１６と、非推進電気配布ネットワーク６に接続されている非推進電気配布ケーシング１７を備えている。

【0045】

各基本サブシステム１０の電気配布ケーシング１５～１７は、例えば、主電気システム４の補助電気機械１２とエネルギー格納装置１３、電気サブシステム１０と１１、局所電気システム５、および主電気システム４の非推進負荷１８と低電圧負荷２２との間などのような、航空機の利用可能な電源間の相互接続を保証する。

【0046】

各基本電気サブシステム１０の非推進電気配布ケーシング１７は、交流－直流（ＡＣ／ＤＣ）変換器１９を介して、補助電気機械１２に電気的に接続されている。

【0047】

各基本電気サブシステム１０は、推進電気配布ケーシング１６と非推進電気配布ケーシング１７との間に結合されている第１ＤＣ／ＤＣ変換器２０と、非推進電気配布ケーシング１７と低電圧電気配布ケーシング１５との間に結合されている第２ＤＣ／ＤＣ変換器２１を更に備えている。そのため、補助電気機械１２により提供されるエネルギーは、第１ＤＣ／ＤＣ変換器２０を介して推進電気配布ケーシング１６に伝送でき、そして、主電気システム４の低電圧負荷２２に電気を供給するために、第２ＤＣ／ＤＣ変換器２１を介して低電圧電気配布ケーシング１５に伝送できる。

【0048】

第１ＤＣ／ＤＣ変換器２０は、推進電気配布ケーシング１６と非推進電気配布ケーシング１７との間で、つまり、推進電気配布ネットワーク８と非推進電気配布ネットワーク６との間で両方向に電気エネルギーを伝送できるように双方向性である。一方、第２ＤＣ／ＤＣ変換器２１は単一方向電流である。

【0049】

１つの変形においては、ＡＣ／ＤＣ変換器１９は、補助電気機械１２と推進電気配布ケーシング１６との間に結合でき、補助電気機械１２により出力されるエネルギーは、第１ＤＣ／ＤＣ変換器２０を介して非推進電気配布ケーシング１７に伝送でき、そして、第２ＤＣ／ＤＣ変換器２１を介して低電圧電気配布ケーシング１５に伝送できる。

【0050】

補助電気機械１２は、補助電力グループに機械的にリンクされている。補助電気機械１２と、連結されているＡＣ／ＤＣ変換器１９は、補助電力グループの開始を保証し、「航空機負荷」と呼ばれる主電気システム４の非推進負荷１８に電気を供給するが、補完的電力を推進電気配布ネットワーク８上に提供することもできる。

【0051】

各基本電気サブシステム１０はまた、航空機１の内部に利用可能な電源がないときに、航空機１とエンジン３の異なる負荷への電気の供給を保証するために外部電源の接続を可能にする電気コンセントも備えている。

【0052】

バックアップサブシステム１１は、低電圧電気配布ネットワーク７に接続されているバックアップ低電圧電気配布ケーシング２４と、非推進電気配布ネットワーク６に接続されているバックアップ非推進電気配布ケーシング２５を備えている。バックアップ電気配布ケーシング２４と２５は、主電気システム４の低電圧バックアップ負荷２６と非推進バックアップ負荷２７のみに電気を供給する。

【0053】

バックアップ電気配布ケーシング２４と２５は、これらの電源の少なくとも１つが利用可能なときは、電気機械１２の１つと、２つの基本サブシステム１０のエネルギー格納装置１３の１つにより電気が供給される。そのため、バックアップ電気配布ケーシングは、主電気システム４の利用可能な電源間と、バックアップ負荷２６と２７との間の相互接続を保証する。

【0054】

唯一の図において例示されている実施形態においては、バックアップサブシステムはまた、バックアップ低電圧電気配布ケーシング２４に電気を供給するために、単一方向ＤＣ／ＤＣ変換器２９を介してバックアップ低電圧電気配布ケーシング２４に電気的に結合されているバックアップ非推進電気配布ケーシング２５に電気的に接続されている追加バックアップジェネレータ２８も備えている。

【0055】

追加バックアップジェネレータ２８は、例えば、電力に対する需要が重要な場合は補助電気機械１２などの、または、要求される電力が制限されている場合はラムエアタービンなどのような駆動手段により駆動できる。

【0056】

１つの変形においては、追加バックアップジェネレータ２８は、バックアップ非推進電気配布ケーシング２５に直接接続されている、つまり、基本サブシステム１０の電気配布ケーシング１５～１７の１つを経由しない他の車載電源と置換できる。他の車載電源は、エネルギー格納装置１３の１つ、またはこれらの格納装置の一部、または、補助電気機械１２の１つであることができる。

【0057】

各局所電気システム５は、ターボ機械３の低圧シャフトに直接、またはリダクションボックス、つまり、ギアシステムにより機械的に結合されている第１電気機械３１と、ターボ機械３の高圧シャフトに直接、またはリダクションボックス、つまり、ギアシステムにより機械的に結合されている第２電気機械３２を備えている。

【0058】

１つの変形においては、各局所電気システム５は、高圧シャフトに機械的に結合されている２つの第２電気機械、または、２つのＡＣ／ＤＣ変換器と連結されている２つの独立したステータを含んでいる電気機械、または、２つのＡＣ／ＤＣ変換器と連結されている単一のステータを含んでいる電気機械を備えることができる。

【0059】

各局所電気システム５は、ＤＣ－ＤＣ電気変換器４６と連結されているエネルギー格納装置４５を更に備えている。

【0060】

局所電気システム５の第１および第２電気機械３１と３２は、航空機の第１電源を形成し、一方、それらのＤＣ－ＤＣ変換器４６と連結されているエネルギー格納装置４５は、航空機の第２電源を形成する。

【0061】

各局所電気システム５は、低電圧電気配布ネットワーク７に接続されている局所低電圧電気配布ケーシング３３と、推進電気配布ネットワーク８に接続されている局所推進電気配布ケーシング３４と、非推進電気配布ネットワーク６に接続されている局所非推進電気配布ケーシング３５を備えている。

【0062】

局所電気配布ケーシング３３～３５は、基本サブシステム１０の電気配布ケーシング１５～１７と共に、電気機械１２、３１、および３２とエネルギー格納装置１３および４５などのような、ターボ機械３の、または航空機の本体２の利用可能な電源間の相互接続と、局所電気システム５の局所推進３６と、非推進３７と、低電圧負荷３８との間の相互接続、または、主電気システム４の負荷１８、２２、２６、および２７との相互接続を保証する。

【0063】

バックアップ電気配布ケーシング２４と２５はまた、これらの電源の少なくとも１つが利用可能なときは、局所電気システムの電気機械３１と３２の１つにより電気を供給されることもできる。

【0064】

各局所電気システム５はまた、２つの可逆ＡＣ／ＤＣ電力変換器３９と４０も備えており、これらの変換器はそれぞれ、第１電気機械３１と局所推進電気配布ケーシング３４との間と、第２電気機械３２と局所推進電気配布ケーシング３４との間に接続されている。ＡＣ／ＤＣ電力変換器３９と４０は、起動フェーズなどのような、電力注入のフェーズまたはモータモードにおける動作のフェーズの間、ターボ機械３を操縦し、生成フェーズの間、推進電気配布ネットワーク８の電圧の制御を保証するように構成されている。

【0065】

各局所電気システム５はまた、例えば、ターボ機械３を起動せずに、地上機器を使用して、ターボ機械３を低速で回転することを可能にする電気コンセント４１も備えている。

【0066】

唯一の図に例示されている実施形態においては、電気コンセント４１は、電気コンセントに結合されている外部電源がＤＣ電源でない場合は、ＡＣ／ＤＣ変換器４２を介して局所推進電気配布ケーシング３４に結合される。

【0067】

各局所電気システム５はまた、局所推進負荷に、推進電気配布ネットワーク８から電気を供給するために、局所推進電気配布ケーシング３４と局所推進負荷３６との間に結合されている第１単一方向ＤＣ／ＤＣ変換器４３と、局所電気システム５の局所低電圧負荷３８に電気を供給するために、局所推進電気配布ケーシング３４と局所低電圧電気配布ケーシング３３との間に結合されている第２単一方向ＤＣ／ＤＣ変換器４４も備えている。

【0068】

各局所電気配布システム５は、航空機１の利用可能な電源１２、１３、３１、３２、および４５に基づいて、ターボ機械３の局所負荷３６～３８への電気の供給を制御するように構成されている局所電子制御ユニット５０を備えている。

【0069】

各基本電気サブシステム１０は、航空機１の利用可能な電源１２、１３、３１、３２、および５４に基づいて、基本サブシステム１０の負荷２８と２２への電気の供給を制御するように構成されている基本電子制御ユニット５１を備えている。

【0070】

最後に、各バックアップ電気サブシステム１１は、航空機１の利用可能な電源１２、１３、２８、３１、３２、および４５に基づいて、バックアップ負荷２６と２７への電気の供給を制御するように構成されているバックアップ電子制御ユニット５２を備えている。

【0071】

そのため、発明は、航空機とターボ機械接続されている電気システムを提供し、それにより、ターボ機械の高圧および低圧シャフト上の１つ以上の電気機械で監視される電力を提供または取り出すことを可能にし、推進に関するこれらの機能すべての、他のエネルギー需要を提供する機能との互換性を保証し、ミッションプロファイルに従って、異なるエネルギー源およびエネルギー格納手段からエネルギーを取り出し、エネルギーをそれらに提供するこれらのすべての動作の最適化された管理を保証する。電気アーキテクチャは、動作モードに従って、エネルギーを取り出し、およびエネルギー注入する所与の可能性により、ある追加的柔軟性を提供し、航空機における車載電力を削減することを可能にする。
上述の実施形態は下記のように記載され得るが、下記に限定されるものではない。
［構成１］
少なくともターボ機械（３）と、少なくとも第１電源（１２、３１、３２）と、電気エネルギー格納手段を装備している少なくとも第２電源（１３、４５）と、非推進電気配布ネットワーク（６）と、低電圧電気配布ネットワーク（７）を備えているハイブリッド熱／電気推進を有する航空機（１）であって、
推進電気配布ネットワーク（８）を更に備え、前記３つの電気配布ネットワーク（６、７、８）は、前記第１および第２電源（１２、３１、３２、１３、４５）により電気が供給され、静的変換器（２０、２１、４４）により電気的に相互接続されていることを特徴とする航空機（１）。
［構成２］
前記航空機（１）の本体（２）に搭載されている主電気システム（４）と、前記航空機（１）の前記または各ターボ機械（３）に対する、前記ターボ機械（３）に搭載されている局所電気システム（５）を更に備えていることを特徴とする構成１に記載の航空機（１）。
［構成３］
前記局所電気システム（５）は、前記ターボ機械（３）の低圧シャフトに機械的に結合されている第１電気機械（３１）と、前記ターボ機械（３）の高圧シャフトに機械的に結合されている少なくとも第２電気機械（３２）と、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器（３９、４０）と、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記ターボ機械（３）の局所負荷（３６、３７、３８）への前記供給を制御するように構成されている局所電子制御ユニット（５０）を備え、前記第１および第２電気機械（３１、３２）は、ジェネレータモードで動作するときは第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷であることを特徴とする構成２に記載の航空機（１）。
［構成４］
前記局所電気システム（５）は、外部電源の接続を可能にする電気コンセント（４１）を備えていることを特徴とする構成２または３の何れかに記載の航空機（１）。
［構成５］
前記局所電気システム（５）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１局所電気配布ケーシング（３３）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２局所電気配布ケーシング（３４）を備え、前記第１および第２局所電気配布ケーシング（３３、３４）は、前記航空機（１）の前記電源間の相互接続と、前記ターボ機械（３）の前記局所負荷（３６、３７、３８）間の、または、前記主電気システム（４）の負荷（１８、２２）との相互接続を保証することを特徴とする構成２から４の何れかに記載の航空機（１）。
［構成６］
前記局所電気システム（５）は、前記第２局所電気配布ケーシング（３４）と前記第１局所電気配布ケーシング（３３）と間に単一方向静的電流変換器（４４）を更に備えていることを特徴とする構成２から５の何れかに記載の航空機（１）。
［構成７］
前記局所電気システム（５）は、第２電源を形成するＤＣ／ＤＣ変換器（４６）と連結されている局所エネルギー格納手段（４５）を更に備えていることを特徴とする構成２から６の何れかに記載の航空機（１）。
［構成８］
前記主電気システム（４）は、２つの第１サブシステム（１０）と、１つの第２バックアップサブシステム（１１）を備え、各第１サブシステム（１０）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１主電気配布ケーシング（１５）と、前記推進電気配布ネットワーク（８）に接続されている第２主電気配布ケーシング（１６）と、前記非推進電気配布ネットワーク（６）に接続されている第３主電気配布ケーシング（１７）を備え、前記主電気配布ケーシング（１５、１６、１７）は、前記航空機の利用可能な電源間、前記主電気システム（４）の前記負荷（１８、２２）間、および前記電気サブシステム（１０、１１）間の相互接続を保証することを特徴とする構成２から７の何れかに記載の航空機（１）。
［構成９］
各第１電気サブシステム（１０）は、前記第３主電気配布ケーシング（１７）と前記第１主電気配布ケーシング（１５）との間の単一方向静的電流変換器（２１）と、前記第２主電気配布ケーシング（１６）と前記第３主電気配布ケーシング（１７）との間の双方向静的電流変換器（２０）を更に備えていることを特徴とする構成８に記載の航空機（１）。
［構成１０］
各第１電気サブシステム（１０）は、補助電力グループに機械的に結合され、可逆ＡＣ－ＤＣ電力変換器（１９）と連結されている補助電気機械（１２）と、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記第１サブシステム（１）の前記負荷（１８、１２）への前記供給を制御するように構成されている主電子制御ユニット（５１）を備え、前記補助電気機械（１２）は、ジェネレータモードで動作するときは前記第１電源であり、モータモードで動作するときは局所負荷であることを特徴とする構成８または９の何れかに記載の航空機（１）。
［構成１１］
各第１電気サブシステム（１０）は、外部電源の接続を可能にする電気コンセント（２３）を備えていることを特徴とする構成８から１０の何れかに記載の航空機（１）。
［構成１２］
各第１電気サブシステム（１０）は、第２電源を形成するＤＣ／ＤＣ変換器（１４）と連結されているエネルギー格納手段（１３）を更に備えていることを特徴とする構成８から１１の何れかに記載の航空機（１）。
［構成１３］
前記第２電気サブシステム（１１）は、前記低電圧電気配布ネットワーク（７）に接続されている第１バックアップ電気配布ケーシング（２４）と、前記非推進電気配布ネットワーク（６）に接続されている第２バックアップ電気配布ケーシング（２５）を備え、前記バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）は、前記少なくとも第１および／または第２電源の少なくとも１つが利用可能なときは、前記少なくとも第１および／または第２電源により電気が供給され、前記バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）は、前記航空機（１）の利用可能な電源間と、前記第２電気サブシステムの負荷（２６、２７）間の相互作用を保証することを特徴とする構成８から１２の何れかに記載の航空機（１）。
［構成１４］
前記第１および第２バックアップ電気配布ケーシング（２４、２５）はそれぞれ、バックアップジェネレータ（２８）または、前記第２バックアップ電気配布ケーシング（２５）と直接接続している他の電源により電気が供給されることを特徴とする構成１３に記載の航空機（１）。
［構成１５］
前記第２電気サブシステム（１１）は、前記航空機（１）の利用可能な電源に基づいて、前記第２サブシステム（１１）の前記負荷（２６、２７）への前記供給を制御するように構成されているバックアップ電子制御ユニット（５２）を備えていることを特徴とする構成１３または１４の何れかに記載の航空機（１）。

【図1】