(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】2024-11-12
(45)【発行日】2024-11-20
(54)【発明の名称】ビークル管理システムと電力分配制御との統合
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20241113BHJP
H02J 1/00 20060101ALI20241113BHJP
H02J 9/06 20060101ALI20241113BHJP
B64D 41/00 20060101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302B
H02J7/00 P
H02J7/00 S
H02J7/00 302D
H02J1/00 301D
H02J9/06 110
H02J1/00 306J
H02J1/00 304C
B64D41/00
【請求項の数】
19
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2020068143
(22)【出願日】2020-04-06
(65)【公開番号】P2020198775
(43)【公開日】2020-12-10
【審査請求日】2023-02-09
(31)【優先権主張番号】16/389,030
(32)【優先日】2019-04-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔
(74)【代理人】
【識別番号】100103078
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(74)【代理人】
【識別番号】100130650
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 泰光
(74)【代理人】
【識別番号】100168099
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 伸太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100168044
【弁理士】
【氏名又は名称】小淵 景太
(74)【代理人】
【識別番号】100200609
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 智和
(72)【発明者】
【氏名】グレゴリー ロイド シェフィールド
(72)【発明者】
【氏名】フェルナンド ドンズ
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ エー．シュナイダー
【審査官】赤穂 嘉紀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１４０２９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－２１１６３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０９９１４５４８（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ １／００－１／１６
Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２
Ｈ０２Ｊ ７／３４－１１／００
Ｂ６４Ｄ ４１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセッサ及びメモリを含むデータ処理システムと、複数の配電制御回路を含む配電制御装置と、を含むビークル管理システムであって、前記配電制御回路の各々は、前記配電制御装置によって制御されて末端負荷部品に電力を供給し、前記配電制御装置は、バスによって、前記データ処理システムに通信接続されており、
前記配電制御装置は、前記複数の配電制御回路の各々が、前記末端負荷部品のうちの対応する１つに、調節電圧レベル出力で出力電力を生成するように、前記複数の配電制御回路の各々による電力生成を制御するように構成されており、
前記配電制御装置は、前記複数の配電制御回路に対応して、其々に設定可能範囲を有する複数の可変回路遮断器を含んでおり、前記可変回路遮断器の其々の設定可能範囲は、前記対応する末端負荷部品までの距離、前記対応する末端負荷部品の経時的な負荷の変化、及び、前記対応する末端負荷部品の温度変化による負荷の変化のうちの少なくとも１つに基づいて、動的に調節される、ビークル管理システム。
【請求項2】
前記調節電圧レベルの各々は、前記対応する末端負荷部品までの距離、前記対応する末端負荷部品の経時的な負荷の変化、及び、前記対応する末端負荷部品の温度変化による負荷の変化のうちの少なくとも１つに基づいて、調節される、請求項１に記載のビークル管理システム。
【請求項3】
前記配電制御装置は、故障を検出した個別の配電制御回路の動作を遮断するように、さらに構成されている、請求項１又は２に記載のビークル管理システム。
【請求項4】
前記配電制御装置は、前記個別の配電制御回路をシャットダウンして、前記複数の配電制御回路のうちの残りのものを遮断しないように構成されている、請求項３に記載のビークル管理システム。
【請求項5】
前記配電制御装置は、すべての末端負荷部品を同時にフルに給電するにはトータルの電力が不十分な際に、クリティカルな末端負荷部品をフル電力に維持するとともに、非クリティカルな末端負荷部品への電力を低減するように、電力を選択的に分配するよう、さらに構成されている、請求項１～４のいずれかに記載のビークル管理システム。
【請求項6】
前記クリティカルな末端負荷部品は、その時点の航空機動作に従って、動的に決定される、請求項５に記載のビークル管理システム。
【請求項7】
前記配電制御装置は、前記末端負荷部品に優先順位付けを行うとともに、各末端負荷部品に割り当てられた優先度に従って、前記末端負荷部品に電力を分配するよう、さらに構成されている、請求項１～６のいずれかに記載のビークル管理システム。
【請求項8】
請求項１～７のいずれかに記載のビークル管理システムにおいて、ビークル内の電力分配を制御するための方法であって、前記複数の末端負荷部品の各々における電力負荷を監視することと、
前記電力負荷に従って、前記複数の末端負荷部品の各々に供給される電力を調節することと、を含む方法。
【請求項9】
前記複数の末端負荷部品の各々に供給される電力を調節することは、前記複数の末端部品の各々に供給される前記電力を、前記末端負荷部品までの距離、前記末端負荷部品の経時的な負荷の変化、及び、前記末端負荷部品の温度変化による前記末端負荷部品の負荷の変化のうちの少なくとも１つに従って、調節することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記複数の末端負荷部品のうちの１つに故障を検出した際には、対応する個別の配電制御回路の動作を遮断することをさらに含む、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項11】
前記故障は、前記複数の末端部品のうちの前記１つにおける、感知電圧レベル、感知電流レベル、及び、感知電力レベルのうちの少なくとも１つに従って判定される、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
複数の配電制御回路のうちの残りのものを遮断せずに、前記個別の配電制御回路をシャットダウンすることをさらに含む、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項13】
すべての末端負荷部品を同時にフルに給電するにはトータルの電力が不十分な際に、クリティカルな末端負荷部品をフル電力に維持するとともに、非クリティカルな末端負荷部品への電力を低減するよう、前記複数の末端負荷部品に電力を選択的に分配することをさらに含み、前記クリティカルな末端負荷部品は、前記複数の末端負荷部品のうちの第１部品に対応し、前記非クリティカルな末端負荷部品は、前記複数の末端負荷部品のうちの第２部品に対応する、請求項８～１２のいずれかに記載の方法。
【請求項14】
前記クリティカルな末端負荷部品は、その時点の航空機動作に従って、動的に決定される、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記複数の末端負荷部品に優先順位付けを行うことと、各末端負荷部品に割り当てられた優先度に従って、前記複数の末端負荷部品に電力を分配することと、をさらに含む、請求項８～１４のいずれかに記載の方法。
【請求項16】
ビークル内の電力分配を制御するためのビークル管理システムであって、プロセッサと、
前記プロセッサによって実行された際に、コンピュータで実施される電力分配方法を実行するプログラムコードを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体と、を含み、前記プログラムコードは、
複数の末端負荷部品の各々における電力負荷を監視するためのプログラムコードと、
前記電力負荷に従って、前記複数の末端負荷部品の各々に供給される電力を調節するためのプログラムコードと、を含み、前記複数の末端負荷部品の各々に供給される電力を調節することは、前記複数の末端負荷部品のうちの対応する１つに供給される前記電力を、前記末端負荷部品までの距離、前記末端負荷部品の経時的な負荷の変化、及び、前記末端負荷部品の温度変化による前記末端負荷部品の負荷の変化のうちの少なくとも１つに基づいて、調節することを含み、
前記プログラムコードは、前記複数の末端負荷部品の各々に対応する可変回路遮断器の設定可能範囲を動的に調整するためのプログラムコードをさらに含んでおり、前記可変回路遮断器の設定可能範囲の調整は、対応する前記末端部品までの距離、対応する前記末端負荷部品の経時的な負荷の変化、及び、対応する前記末端負荷部品の温度変化による負荷の変化のうちの少なくとも１つに基づいて、動的に調節される、ビークル管理システム。
【請求項17】
前記複数の末端負荷部品のうちの１つに故障を検出した際には、対応する個別の配電制御回路の動作を遮断して、複数の配電制御回路のうちの残りのものを遮断しないようにするためのプログラムコードをさらに含む、請求項１６に記載のビークル管理システム。
【請求項18】
すべての末端負荷部品を同時にフルに給電するにはトータルの電力が不十分な際に、クリティカルな末端負荷部品をフル電力に維持するとともに、非クリティカルな末端負荷部品への電力を低減するよう、前記複数の末端負荷部品に電力を選択的に分配するためのプログラムコードをさらに含み、前記クリティカルな末端負荷部品は、前記複数の末端負荷部品のうちの第１部品に対応し、前記非クリティカルな末端負荷部品は、前記複数の末端負荷部品のうちの第２部品に対応し、前記クリティカルな末端負荷部品は、その時点の航空機動作に従って、動的に決定される、請求項１６又は１７に記載のビークル管理システム。
【請求項19】
前記複数の末端負荷部品に優先順位付けを行うためのプログラムコードと、各末端負荷部品に割り当てられた優先度に従って、前記複数の末端負荷部品に電力を分配するためのプログラムコードと、をさらに含む、請求項１６～１８のいずれかに記載のビークル管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、概して、電力分配に関し、より具体的には、ビークル内の電力分配を制御するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
現代の航空機は、例えば、電気モータ、電子センサ、コンピュータ、ライト、及び、電子ディスプレイなどの多くの電気装置を利用している。これらの装置の各々に、其々の電力要件がある。交流が必要なものもあれば、直流が必要なものもある。また、電圧、電流、及び、電力のレベルも、部品によって異なる。電力を必要とする航空機の各装置に電力を供給するために、配電制御装置が用いられている。しかしながら、現在の配電制御装置は、電力供給のカスタマイズ、組み立ての容易さ、及び、重量に不利な影響を及ぼす多くの欠点を抱えている。従って、既存のシステムを改良し、これら及び他の問題に対処する配電システムを提供することが望まれる。
【発明の概要】
【0003】
１つの例示的な実施多形態において、ビークル管理システムは、プロセッサ及びメモリを含むデータ処理システムと、配電制御装置とを含む。配電制御装置は、各々が当該制御装置によって制御されて末端負荷部品に電力を供給する複数の配電回路を含む。配電制御装置は、バスによって、データ処理システムに通信接続されている。配電制御装置は、複数の配電制御回路の各々が、末端負荷部品のうちの対応する１つに、調節電圧レベル出力で出力電力を生成するように、複数の配電制御回路の各々による電力生成を制御するように構成されている。
【0004】
別の例示的な実施形態において、ビークル内の電力分配を制御するための方法は、複数の末端部品の各々における電力負荷を監視することを含む。当該方法は、前記電力負荷に従って、前記複数の末端部品の各々に供給される電力を調節することも含む。
【0005】
さらに別の例示的な実施形態において、ビークル内の電力分配を制御するためのビークル管理システムは、プロセッサと、前記プロセッサによって実行された際に、コンピュータで実施される電力分配方法を実行するプログラムコードを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体と、を含む。前記プログラムコードは、複数の末端部品の各々における電力負荷を監視するためのプログラムコードを含む。前記プログラムコードは、前記電力負荷に従って、前記複数の末端部品の各々に供給される電力を調節するためのプログラムコードも含む。前記複数の末端部品の各々に供給される電力を調節することは、前記複数の末端部品のうちの１つに供給される前記電力を、前記末端部品までの距離、前記末端部品の経時的な負荷の変化、及び、前記末端部品の温度変化による前記末端部品の負荷の変化のうちの少なくとも１つに基づいて、調節することを含む。
【0006】
特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0007】
例示的な実施形態に特有であると考えられる新規の特徴は、添付の特許請求の範囲に記載されている。ただし、例示的な実施形態、並びに、その好ましい利用形態、及び、さらなる目的や特徴は、本開示の例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を添付図面に照らして参照すれば、最もよく理解されるであろう。
【0008】
【図1】例示的な実施形態が実施されうる航空機を示す図である。
【図2】例示的な実施形態による航空機及びその配電システムの図である。
【図3】例示的な実施形態によるビークルの配電システムの図である。
【図4】例示的な実施形態による、複数の末端負荷部品に電力を選択的に供給するための方法のフローチャートである。
【図5】例示的な実施形態による、可変回路遮断器を調節するための方法のフローチャートである。
【図6】例示的な実施形態による、一対の配電線によって末端負荷部品に電力を供給するための方法のフローチャートである。
【図7】例示的な実施形態によるデータ処理システムのブロック図である。
【図8】例示的な実施形態による航空機の製造及び保守方法をブロック図で示した図である。
【図9】例示的な実施形態が実施されうる航空機をブロック図で示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
様々な例示的な実施形態では、１つ又は複数の事項が認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態では、既存の航空機配電技術及び電力管理方式が非効率であることが認識及び考慮されている。例示的な実施形態では、航空機の既存の配電は、ビークル管理システム（ＶＭＳ）アーキテクチャ内のクリティカルな要素（すなわち、部品、ユニット、サブシステム、システムなど）を統合するために、異種の電力装置（例えば、回路遮断器、フィルタ、整流器など）を用いているということが認識及び考慮されている。例えば、例示的な実施形態では、既存の配電システムは、全稼働か全停止という視点で、最悪の場合の電力をクリティカルな各要素に割り当てているということが認識及び考慮されている。加えて、例示的な実施形態では、既存の配電方法は、所与のシステム又はサブシステム内に、電力回路遮断器パネル又はソリッドステート分配ユニットから複数の装置までの、固定の電圧／電流設定を用いたいくつかの専用電力線を必要とするということが認識及び考慮されている。また、例示的な実施形態では、このような手法が、様々な動作状態（例えば、起動、離陸、巡航、着陸など）の際に配電電力を最適化したり、システム／サブシステムを部分的に機能させることを助けたりするための統合の可能性を制限しているということが認識及び考慮されている。
【0010】
さらに、例示的な実施形態では、２本の並列配電線によって末端部品に電力を供給し、これらの線の各々が、他方の線が遮断された場合にはフルに電力を供給できるようにすることで、並列配電線の寿命を延ばせるということが認識及び考慮されている。
【0011】
また、例示的な実施形態では、航空機内の既存の配電方式は、ビークル管理システム（ＶＭＳ）アーキテクチャ内のクリティカルな要素（たとえば、部品、ユニット、サブシステム、システムなど）を統合するために、異種の電力装置（例えば、回路遮断器、フィルタ、整流器など）を用いており、このような異種の電力装置の使用が、安全性においてクリティカルな要素の時間依存管理に悪影響を及ぼしているということが認識及び考慮されている。従って、例示的な実施形態では、配電制御装置をＶＭＳと統合することにより、安全性においてクリティカルな要素の管理における時間感度が改善されている。
【0012】
さらに、例示的な実施形態では、感知電圧及び電流のレベル、電力のスパイク、及び、電力の遮断を監視して、故障を示す感知電圧、電流、又は電力レベルを検出した際には、可変回路遮断器によって、配電回路のうちの残りの複数の動作を遮断することなく、個別の配電回路を遮断することが有益であるということが認識及び考慮されている。
【0013】
本開示の実施形態は、ＶＭＳコンピューティングインフラストラクチャー内への配電機能の統合を実現し、これにより、電力管理機能を改善する。本開示の実施形態は、時間依存的な起動又はシャットダウン、様々な飛行フェーズ、故障状態、及びその他の条件的な状態における、システム／サブシステム全体内の動的再構成を助ける。動的再構成は、とりわけ、システム及びプラットフォーム全体の寿命を延ばすのに役立つという利点を有する。本開示の実施形態は、配電線に関連する配線及び設置の負担を軽減し、階層的な電力管理及び制限技術を助け、様々な動作条件における最適な動的電力割り当てを可能にし、時間依存的な機能のための起動待ち時間を減らすための解決策を提供する。また、本開示の実施形態は、システム及びプラットフォームの耐用年数を延ばし、分配電力に関して故障検出及び切り離しを改善し、バッテリ依存プラットフォームの飛行時間を延ばし、電力の整理（clean up）及び管理のための異種の電力部品（例えば、整流器、変圧器、ブレーカなど）の数を減らす。
【0014】
本開示の実施形態は、特にすべての電気及びバッテリ依存のプラットフォームにおいて、実質的に最適化された電力分配及び電力管理を実現する。また、本開示の実施形態は、時間依存的な起動、回復、シャットダウン、及び、故障状態を助ける飛行安全クリティカルシステムの手段も提供する。本開示の実施形態は、共通のフィルタリングされた配電システムを提供することにより、従来の配電方式と比べて、ノンリカーリング（non-recurring）コスト、リカーリング（recurring）コスト、及び、ライフサイクルコストを低減する。さらに、本開示の実施形態は、故障検出及び切り離しの強化によって持続可能性を向上させ、システムの寿命を延ばすための電力制限技術を用いてプラットフォームシステムの信頼性を向上させ、ワイヤ／ケーブルの数及びワイヤ／ケーブルの長さを削減することで設置の負担を軽減し、様々な動作条件において電力を最適化し、配線製造におけるリカーリングコスト及びノンリカーリングコストを削減する。
【0015】
本開示の様々な実施形態は、部品に送るための専用のクリーンな電源、電力最適化飛行フェーズの際の電力分配の動的な再構成、故障状態の際の電力分配の動的な再構成、システム及びプラットフォーム全体の寿命を延ばすのを助ける動的な再構成、及び、階層的な時間依存レイヤ／経路を助けるための順次的な給電を実現する。さらに、本開示の様々な実施形態は、従来のシステムで行われているような、単なるすべてかゼロかではなく、末端部品を部分的に機能させることができる。
【0016】
本開示の１つ又は複数の実施形態の利点の１つとして、電力分配の複雑さの低減があり、これにより、様々な動作条件における最適な動的電力割り当てを実現し、時間依存的な機能のための起動待ち時間を減らし、システム及びプラットフォームの耐用年数を延ばし、分配電力に関する故障検出及び切り離しを改善することができる。
【0017】
従来の配電システムとは異なり、例示的な実施形態は、ＶＭＳコンピューティングアーキテクチャ内に統合された配電を実現する。さらに、例示的な実施形態は、ＶＭＳ内のクリーンな分配電力を提供し、チャンネルを跨いだ電力管理及び制限用の通信を提供し、動的に再構成可能な電子回路遮断器を提供する。
【0018】
次に、図面を参照し、特に図１を参照すると、同図には、例示的な実施形態が実施される航空機が図示されている。本実施例では、航空機１００は、機体１０６に接続された翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に接続されたエンジン１０８及び翼１０４に接続されたエンジン１１０を含む。
【0019】
機体１０６は、尾部１１２を有する。機体１０６の尾部１１２には、水平安定板１１４、水平安定板１１６、及び、垂直安定板１１８が接続されている。航空機１００は、本開示のシステムが実装される航空機の一例である。
【0020】
本明細書において、「所定数の」という語句がアイテムに言及して用いられる場合は、１つ又は複数のアイテムを意味する。例えば、「所定数の配電制御ユニット２１８」とは、１つ又は複数の異なる種類の配電制御ユニット２１８である。
【0021】
「～のうちの少なくとも１つ」という語句がアイテムのリストについて用いられる場合、リストアップされたアイテムのうちの１つまたはそれ以上を様々な組み合わせで用いてもよいことを意味し、また、リストの各アイテムの１つだけが必要な場合もあることを意味する。換言すれば、「～のうちの少なくとも１つ」は、リストから任意の数のアイテムを任意の組み合わせで使用することが可能であり、必ずしもリストアップされたアイテムのすべてを必要としないことを意味する。アイテムは、ある特定の対象、物、又はカテゴリーであってよい。
【0022】
例えば、限定するものではないが、「アイテムＡ、アイテムＢ、又はアイテムＣのうち少なくとも１つ」は、アイテムＡ、アイテムＡとアイテムＢ、又はアイテムＣを含みうる。また、この例には、アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣである場合、アイテムＢとアイテムＣである場合も含まれる。勿論、これらのアイテムのあらゆる組み合わせが存在する。いくつかの例において、「～のうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ；４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ；又は、他の適当な組み合わせであってもよい。
【0023】
この航空機１００の図示は、様々な例示的な実施形態が実施される環境を例示する目的で、提示している。図１における航空機１００の図示は、様々な例示的な実施形態が実現される態様について、構造的な限定を示唆するものではない。例えば、航空機１００は、商用旅客機として示されている。様々な例示的な実施形態は、自家用旅客機、回転翼機などの他の種類の航空機、あるいはその他の適当な種類の航空機に適用することもできる。
【0024】
次に、図２を参照すると、同図には、例示的な実施形態による航空機及びその配電システムが図示されている。航空機２００は、図１に示した航空機１００として実施することができる航空機の一例である。航空機２００は、ビークル管理システム（ＶＭＳ）２０１、所定数の電源２８０、所定数の末端負荷部品２４８、及び、所定数の結束電力及び通信線２４６を含む。一実施形態において、配電線は、通信線とは分けられている。代替の実施形態では、電力は、イーサネット（Ethernet）などの通信線を介して、供給される。所定数の電源２８０は、所定数の交流（ＡＣ）電源２８２、所定数の直流（ＤＣ）電源２８４、及び、所定数のバッテリ２８６を含みうる。結束ケーブルとは、より容易且つ迅速な設置を行うために、まとめられた又は縛られた、多数のワイヤの集まりである。結束ケーブルは、１本ずつの束ねられていないワイヤ又はケーブルを引く場合に対して、いくつかの利点をもたらす。例えば、多くのワイヤやケーブルを結束ケーブルハーネスにまとめることによって、振動、摩耗、水分による悪影響を受けないよう、より良好に固定することができ、ケーブルの寿命を延ばすことになる。さらに、ワイヤをまとめて束にすることにより、スペースの使用が最適化され、短絡のリスクが大幅に減少する。設置者は、（複数のワイヤの場合とは異なり）設置のためにはケーブルを一度引くだけでよいため、設置時間が劇的に短縮される。
【0025】
所定数の末端負荷部品２４８は、フライトデッキ機器、ブレーキシステム部品、翼のフラップを動かすためのモータ、着陸装置を出し入れするためのモータ、ならびに、機能するために電力を必要とする航空機２００のその他の部品を含みうる。末端負荷部品２４８は、クリティカルな末端部品２７０及び非クリティカルな末端部品２７２を含む。クリティカルな末端部品２７０は、所与の時刻における航空機２００の安全な動作に必要な任意の部品である。末端負荷部品２４８がクリティカルな末端部品２７０又は非クリティカルな末端部品２７２となるかどうかの決定は、時間及び航空機２００の特定の動作状況によって変わる。例えば、末端負荷部品２４８のうちの１つは、離陸中はクリティカルな末端部品２７０と考えられるが、水平飛行中は非クリティカルな部品２７２と考えられる場合がある。
【0026】
ＶＭＳ２０１は、データ処理システム２０２、所定数の通信ユニット２１２、配電制御装置２１４、ならびに、データ処理システム２０２、所定数の通信ユニット２１２、及び配電制御装置２１４を通信接続する通信バス２１０を含む。データ処理システム２０２は、所定数のプロセッサ２０４、メモリ２０６、及び、所定数のストレージユニット２０８を含む。通信バス２１０を介して、配電制御装置２１４をＶＭＳ２０１内のデータ処理システム２０２と統合することによって、電力分配の再調節に関する時間依存的な決定を、配電制御装置２１４をＶＭＳ２０１と統合していない従来のシステムよりも迅速に行うことができる。
【0027】
配電制御装置２１４は、配電制御システム２１６、クリティカル末端部品決定部２５０、及び、監視部２６０を含む。配電制御システム２１６は、所定数の配電制御ユニット２１８を含む。配電制御ユニット２１８の各々は、配電制御回路２４０、可変回路遮断器２４２、及び、並列配電線２４４を含む。配電制御ユニット２１８は、配電制御装置２１４によって制御される。
【0028】
配電制御回路２４０は、其々が、配電制御装置２１４によって制御されて、末端負荷部品２４８に電力を供給する。配電制御装置２１４は、通信バス２１０によって、データ処理システム２０２に通信接続されている。通信バス２１０はまた、通信ユニット２１２を、配電制御装置２１４及びデータ処理システム２０２に接続している。配電制御装置２１４は、選択的電力分配２５６及び選択的シャットダウン２５８などの配電制御機能、ならびに、末端負荷部品２４８に対する監視２６０を行うための制御装置プロセッサ２１５も含みうる。制御装置プロセッサ２１５は、例えば航空機動作２５２及び末端部品優先度２５４を決定するためのクリティカル末端部品決定部２５０も含みうる。
【0029】
配電制御装置２１４は、複数の配電制御回路２４０の各々が、末端負荷部品２４８のうちの対応する１つに、調節電圧レベル２２０で出力電力を生成するように、複数の配電制御回路２４０の各々による電力生成を制御するように構成されている。一実施形態において、調節電圧レベル２２０の各々は、末端負荷部品２４８のうちの上記対応する１つまでの距離２２２、末端負荷部品２４８のうちの上記対応する１つの時間２２６の経過による負荷の変化２２４、及び、末端負荷部品２４８のうちの上記対応する１つの温度２２８の変化による負荷の変化２２４のうちの少なくとも１つに基づいて、調節される。配電制御装置２１４はまた、故障を検出した際には、配電回路２４０の個々の動作の遮断２３０を行うように構成されている。故障は、例えば、感知電圧レベル２３４、感知電流レベル２３６、及び、感知電力レベル２３８のうちの少なくとも１つによって、特定される。
【0030】
配電制御装置２１４はまた、例えば配電回路２４０のうちの１つに故障が検出された際に、その１つの配電回路２４０をシャットダウンして、複数の配電回路２４０のうちの残りのものを遮断しないように構成されている。システムの様々な部分がいつオンラインになるかを制御できることにより、末端負荷部品２４８のうちの特定のものが、電源を入れるとすぐに動作開始することができる。配電制御装置２１４が末端負荷部品２４８のうちの他のものを適切な順序でオンラインにするので、末端負荷部品２４８は、電源投入する前に、航空機２００の他の部品がオンであるかどうかをチェックする必要がない。従って、航空機２００内の他のシステムの状態をチェックする必要性を排除することにより、起動時間が改善される。また、配電制御装置２１４は、すべての末端負荷部品２４８を同時にフルに給電するにはトータルの電力が不十分な場合、クリティカルな末端負荷部品２７０をフル電力に維持するとともに、非クリティカルな末端負荷部品２７２への電力を低減するといった、選択的電力分配２５６を行うようにも構成されている。クリティカルな末端負荷部品２７０は、例えばその時点の航空機動作２５２及び末端部品優先度２５４に従って、クリティカル末端部品決定部２５０によって、動的に決定される。クリティカルな末端負荷部品２４８は、航空機動作２５２の種類に依存する。例えば、離陸中にクリティカル２７０である末端負荷部品２４８は、着陸中にクリティカル２７０であるものとは異なり、これらの両方が、水平飛行中にクリティカル２７０であるものとは異なる場合がある。末端部品優先度２５４は、航空機動作２５２に基づいて、決定することができる。従って、すべての末端負荷部品２４８にフルに給電するには電力が不十分である場合、末端負荷部品２４８のうちの最もクリティカル２７０であるものに優先度が与えられ、少なくともこれらの末端負荷部品２４８がフルに給電されるようにする。これにより、様々な末端部品の階層的な優先順位付けが可能となり、すべての末端部品に給電するには電力が不十分である場合、最も重要な末端部品がフルの電力を受け取り、他の重要度の低い部品は、フル電力より少ない電力を受け取るか、電力を受け取らないようにすることができる。
【0031】
配電制御ユニット２１８の各々は、末端負荷部品２４８のうちの１つと対応して、並列配電線２４４を介して、対応する末端負荷部品２４８に電力を供給する。並列配電線２４４の各々は、並列配電線２４４のうちの一方を介した電力が失われると、並列配電線２４４のうちの他方が、末端負荷部品２４８のうちの対応する１つにフルの電力を供給するように、末端部品に電力を供給する。１つの電線で電力が失われない限りは、並列配電線２４４の各々が、電力の一部のみを、末端負荷部品２４８のうち対応する１つに供給する。このように電力を供給することにより、並列配電線２４４の寿命が延びる。
【0032】
配電制御装置２１４は、複数の可変回路遮断器２４２を含んでおり、これらの複数の可変回路遮断器２４２の各々は、配電制御ユニット２１８のうちの対応する１つにおける配電制御回路２４０と対応している。配電制御装置２１４は、感知電圧及び感知電流レベル、内部の配電回路２４０におけるスパイク（spikes）、及び、内部の配電回路２４０における遮断の監視２６０を行うように構成されている。配電制御装置２１４は、故障を示す感知電圧レベル２３４、故障を示す感知電流レベル２３６、故障を示す感知電力レベル２３８のうちの少なくとも１つを故障検出部２３２が検出すると、可変回路遮断器２４２によって、複数の配電制御回路２４０のうちの対応するものの遮断２３０を行うように構成されている。可変回路遮断器２４２の各々は、其々の設定可能範囲を有しており、各設定可能範囲は、感知電圧、電流、及び電力のレベルに加えて、複数の条件のうちの少なくとも１つに基づいて、其々の配電制御回路２４０の動作の遮断２３０が行われるように、調節されている。上記複数の条件は、例えば、其々の末端負荷部品までの引き回し長さ（すなわち、電力接続）、其々の末端負荷部品２４８までの距離２２２、其々の末端負荷部品２４８の時間２２６による負荷の変化、及び、其々の末端負荷部品２４８の温度２２８の変化による負荷の変化のうちの少なくとも１つを含む。可変回路遮断器２４２の其々の選択可能範囲は、動的に決定され、末端負荷部品２４８によって異なりうる。選択可能範囲は、航空機動作２５２及び／又は末端部品優先度２５４に従って決定することもできる。従って、可変回路遮断器２４２が所与の末端負荷部品２４８の電力を遮断するレベルは、クリティカルな末端部品が適切に給電されるように、航空機のその時点の動作（例えば、離陸、着陸、水平飛行など）及び／又は末端部品優先度２５４に応じて、その時々で変化しうる。
【0033】
配電制御ユニット２１８の各々からの並列配電線２４４は、通信ユニット２１２からの通信線２６２のうちの対応するものとの結束２４６がなされて、末端負荷部品２４８への結束電力及び通信線２６４を形成している。末端負荷部品２４８の各々は、配電制御ユニット２１８及び通信ユニット２１２の其々のうちの１つと対応しており、各末端負荷部品が、固有の結束電力及び通信線２６４を有している。一実施形態において、並列配電線２４４は、対になった並列配電線である。
【0034】
次に、図３を参照すると、同図には、例示的な実施形態によるビークルの配電システムが図示されている。システム３００は、図２に示した航空機２００などの航空機に実装することができるＶＭＳの一例である。システム３００は、複数のビークル管理システム（ＶＭＳ）コンピュータ３０２、及び、複数の末端部品３０８を含む。各ＶＭＳコンピュータは、内蔵された配電制御装置３０４及び内蔵された決定的（deterministic）通信ユニット３０６を含む。配電制御装置３０４及び決定的通信ユニット３０６の両方が、バスによってＶＭＳコンピュータ３０２に接続されている。ＶＭＳコンピュータ３０２は、図２のデータ処理システム２０２として実現することができ、配電制御装置３０４は、図２の配電制御装置２１４として実現することができ、決定的通信ユニット３０６は、図２の通信ユニット２１２のうちの１つとして実現することができる。
【0035】
各決定的通信ユニット３０６は、末端部品３０８のうちの対応する１つならびにその他の末端システムと通信する。各配電制御装置３０４は、１つ又は複数の電源から交流電力、直流電力、及びバッテリ電力を受け取り、末端部品３０８のうちの対応する１つにクリーンな電力出力を提供する。配電制御装置３０４からの配電線は、決定的通信ユニット３０６からの通信線と結束されて、統合通信及び電力線３１０を形成している。これによれば、すべての通信線及び電力線を担持する単一の結束または統合されたケーブルが提供されるため、航空機の組み立ての際に、各末端部品３０８について、一度の配線引きだけでよく、配線を簡単にすることができる。また、このように、一度の配線引きだけでよいことにより、航空機の組み立て中の配線をスピードアップできる。加えて、単一の統合ケーブルのような統合通信電力線３１０は、航空機の全体重量を低減するとともに、配線が占める体積も低減する。配電制御装置３０４は、末端部品３０８のうちの対応するものに、その末端部品３０８に適した方式（例えば、交流方式又は直流方式）で電力を与える。配電制御装置３０４は、バッテリ電力を用いて、いくつかの末端部品に電力を供給してよもい。加えて、いくつかの末端部品を、通常はバッテリ電力以外の電源を用い、通常の電源が故障した際には、バッテリによって給電されるようにしてもよい。
【0036】
次に図４を参照すると、同図には、複数の末端負荷部品に電力を選択的に供給するための方法のフローチャートが、例示的な実施形態に従って図示されている。方法４００は、例えば、図２に示したビークル管理システム２０１において実施することができる。一実施形態において、方法４００は、図２に示した配電制御装置２１４で実施される。方法４００は、複数の末端部品の各々の電力負荷を監視すること（工程４０２）によって開始する。次に、この電力負荷に従って、複数の末端部品の各々に供給される電力を調節する（工程４０４）。次に、航空機の動作モード（例えば、離陸、着陸、水平飛行など）が判定される（工程４０６）。次に、航空機の動作モード及び末端部品の性質（例えば末端部品によって実現される機能）に従って、末端部品の優先順位付けが行われる（工程４０８）。次に、すべての末端部品にフルに給電するのに十分な電力があるかどうかが判定される（工程４１０）。工程４１０において、すべての末端部品にフルに給電するには電力が不十分であると判定された場合、方法４００は工程４１２に進み、最もクリティカルな末端部品がフルの電力を受け取るよう、末端部品の優先度に従って、複数の末端部品の各々に供給される電力が調節される。すべての末端部品にフルに給電する十分な電力があると判定された場合、方法４００は工程４１４に進み、配電線又は末端部品のうちの１つに故障が発生しているかどうかが判定される。故障が発生していない場合、方法４００は、終了しうる。故障が発生している場合、方法４００は、工程４１６に進み、故障が発生している箇所に対応する個別の配電回路への電力を遮断又はシャットダウンし、その後、方法４００は、終了しうる。
【0037】
次に、図５を参照すると、可変回路遮断器を調節するための方法のフローチャートが、例示的な実施形態に従って図示されている。方法５００は、末端部品の各々について、感知電圧レベル、感知電流レベル、感知電力レベル、電力スパイク、及び、各末端部品用の電源における電力遮断を監視すること（工程５０２）によって開始する。次に、電力負荷に従って、複数の末端部品の各々に供給される電力を調節する（工程５０４）。次に、航空機の動作モードを判定し（工程５０６）、次に、動作モード及び各個別の末端部品の性質に従って、末端部品の優先順位付けが行われる（工程５０８）。次に、感知電圧レベル、感知電流レベル、感知電力レベル、電力スパイク、電力遮断、航空機の動作モード、及び、末端部品の優先度に従って、可変回路遮断器が動的に調節される（工程５１０）。可変回路遮断器を調節することにより、システムによって、その時点の電力条件に基づいて部品の損傷を防止又は抑制することができるとともに、優先度の高い末端部品を確実に機能状態に維持することができる。その後、方法５００は終了する。
【0038】
次に図６を参照すると、同図には、一対の配電線によって末端負荷部品に電力を供給するための方法のフローチャートが、例示的な実施形態に従って図示されている。方法６００は、一対の配電線のうちの第１配電線の第１電力レベル、及び、当該対の配電線のうちの第２配電線の第２電力レベルを求めること（工程６０２）によって開始する。次に、当該対の配電線を介して、末端負荷部品に電力を送給する（工程６０４）。次に、当該対の配電線のうちの一方において、電力送給が遮断されたかどうかを判定する（工程６０６）。遮断されていない場合、方法６００は、終了しうる。当該対の配電線のうちの一方において、電力送給が遮断されていた場合、当該対の配電線のうちの残りの一方を介して末端部品にフル電力を供給できるように、電力送給を再調節し（工程６０８）、その後、方法６００は、終了しうる。
【0039】
次に、図７を参照すると、同図には、例示的な実施形態によるデータ処理システムのブロック図が示されている。データ処理システム７００は、図２に示したＶＭＳ２０１、データ処理システム２０２、及び／又は、配電制御装置２１４を実現するために用いられうる。データ処理システム７００はまた、図３に示したＶＭＳコンピュータ３０２及び／又は配電制御装置３０４を実現するために用いられうる。図示のように、データ処理システム７００は、通信フレームワーク７０２を含み、当該通信フレームワークは、プロセッサユニット７０４と、記憶装置７０６と、通信ユニット７０８と、入出力ユニット７１０と、表示装置７１２との間の通信を実現する。場合によっては、通信フレームワーク７０２は、バスシステムとして実現される。
【0040】
プロセッサユニット７０４は、所定数の動作を行うためのソフトウェアに対する命令を実行するように構成されている。プロセッサユニット７０４は、個々の実施形態によって、所定数のプロセッサ、マルチプロセッサコア、及び／又は他のタイプのプロセッサを含みうる。場合によっては、プロセッサユニット７０４は、回路システム、特定用途向け集積回路（ASIC：application specific integrated circuit）、プログラマブルロジックデバイスなどのハードウェアユニット、又は、他の適切なタイプのハードウェアユニットの形態をとりうる。
【0041】
オペレーティングシステム、アプリケーション、及び／又は、プロセッサユニット７０４によって実行されるプログラムに対する命令は、記憶装置７０６に保存することができる。記憶装置７０６は、通信フレームワーク７０２を介して、プロセッサユニット７０４と通信しうる。ここで、記憶装置は、コンピュータ可読記憶装置とも称されるものであり、一時的及び／又は永続的に情報を記憶することができる任意のハードウェアである。この情報には、限定するものではないが、データ、プログラムコード、及び／又は他の情報が含まれうる。
【0042】
メモリ７１４及び永続記憶装置７１６は、記憶装置７０６の例である。メモリ７１４は、例えば、ランダムアクセスメモリ又は他の種類の揮発性もしくは不揮発性の記憶装置の形態をとっていてもよい。永続記憶装置７１６は、任意の数のコンポーネント又はデバイスを含みうる。例えば、永続記憶装置７１６は、ハードドライブ、フラッシュメモリ、書き換え可能光ディスク、書き換え可能磁気テープ、又は、これらの適当な組合せであってもよい。永続記憶装置７１６によって使用される媒体は、取り外し可能であってもよいし、取り外しのできないものであってもよい。
【0043】
通信ユニット７０８は、データ処理システム７００が、他のデータ処理システムや装置と通信することを可能にする。通信ユニット７０８は、物理的通信リンク及び／又は無線通信リンクを用いた通信を実現しうる。
【0044】
入出力ユニット７１０は、データ処理システム７００に接続されている他の装置からの入力の受信や、これらの他の装置に対する出力の送信を可能にする。例えば、入出力ユニット７１０は、キーボード、マウス、及び／又は他の適当な種類の入力装置を介したユーザー入力の受信を可能にする。別の例として、入出力ユニット７１０は、データ処理システム７００に接続されているプリンタへの出力の送信を可能にする。
【0045】
表示装置７１２は、ユーザーに対して情報を表示するように構成されている。表示装置７１２は、例えば、限定するものではないが、モニター、タッチスクリーン、レーザディスプレイ、ホログラフィックディスプレイ、仮想ディスプレイデバイス、及び／又は他の適当な種類のディスプレイ装置を含む。
【0046】
この例示的な実施例において、様々な例示的な実施形態のプロセスは、プロセッサユニット７０４によって、コンピュータ実行可能命令を用いて実行することができる。これらの命令は、プログラムコード、コンピュータ使用可能プログラムコード、又はコンピュータ可読プログラムコードと称され、プロセッサユニット７０４内の１つ又は複数のプロセッサによって読み取り及び実行することができる。
【0047】
これらの例において、プログラムコード７１８は、例えば、関数型で記述されて、選択的に取り外し可能なコンピュータ可読媒体７２０上に配置されたものであって、データ処理システム７００にロード又は転送され、プロセッサユニット７０４によって実行される構成であってもよい。プログラムコード７１８とコンピュータ可読媒体７２０とで、コンピュータプログラム製品７２２を形成している。この例示的な実施例において、コンピュータ可読媒体７２０は、コンピュータ可読記憶媒体７２４又はコンピュータ可読信号媒体７２６であってもよい。
【0048】
コンピュータ可読記憶媒体７２４は、プログラムコード７１８を伝える又は送信する媒体というよりはむしろ、プログラムコード７１８を記憶するために用いられる物理的すなわち有形の記憶装置である。コンピュータ可読記憶媒体７２４は、例えば、限定するものではないが、光ディスク又は磁気ディスク、あるいはデータ処理システム７００に接続された又は永続記憶装置である。
【0049】
これに代えて、コンピュータ可読信号媒体７２６を用いて、プログラムコード７１８をデータ処理システム７００に伝送してもよい。コンピュータ可読信号媒体７２６は、例えば、プログラムコード７１８を含む伝達データ信号であってもよい。このデータ信号は、物理的及び／又は無線通信リンクを介して送信可能な電磁信号、光信号、及び／又は他の適当な種類の信号であってもよい。
【0050】
本開示の実施形態は、図８に示す航空機の製造及び保守方法８００に関連させて、また、図９に示す航空機９００に関連させて説明することができる。まず図８を参照すると、同図には、例示的な実施形態による航空機の製造及び保守方法が示されている。生産開始前において、航空機の製造及び保守方法８００は、図９の航空機９００の仕様決定及び設計８０２と、材料調達８０４とを含む。
【0051】
製造中には、航空機９００の部品及びサブアセンブリの製造８０６、及び、システム統合８０８が行われる。その後、航空機９００は、認証及び納品８１０を経て、就航８１２の期間に入る。顧客による就航８１２の期間中は、航空機９００は、定期的な整備及び保守８１４のスケジュールに組み込まれ、これは、改良、再構成、改修、及び他の適当な保守を含みうる。
【0052】
航空機の製造及び保守方法８００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又は、オペレータによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレータは顧客の場合もある。なお、システムインテグレータは、限定するものではないが、航空機メーカ、及び、主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよい。第三者は、限定するものではないが、売主、下請業者、及び、供給業者をいくつ含んでいてもよい。オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。
【0053】
次に、図９を参照すると、同図には、例示的な実施形態が実施される航空機が図示されている。この例において、航空機９００は、図８に示す航空機の製造及び保守方法８００によって製造され、複数のシステム９０４及び内装９０６を有する機体９０２を含みうる。システム９０４の例としては、推進系９０８、電気系９１０、油圧系９１２、及び、環境系９１４のうちの１以上が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、様々な例示的な実施形態を、例えば自動車産業などの他の産業に適用してもよい。
【0054】
本明細書において具体化される装置及び方法は、航空機の製造及び保守方法８００の工程のうちの少なくとも１つにおいて採用することができる。１つ又は複数の例示的な実施形態を、図８の部品及びサブアセンブリの製造８０６において用いてもよい。例えば、配電制御装置２１４を、航空機の製造及び保守方法８００において、航空機１００に設置してもよい。
【0055】
図示された様々な実施形態のフローチャート及びブロック図は、例示的な実施形態における装置及び方法のいくつかの考えられる実施態様の構造、機能、及び動作を示すものである。この点に関し、フローチャートやブロック図の各ブロックは、モジュール、セグメント、機能、または処理や工程の一部のうちの少なくとも１つを表しうる。例えば、これらのブロックのうち１つ又は複数は、プログラムコードとして実現することができる。
【0056】
例示的な実施形態のいくつかの代替の態様において、ブロックに示した機能を、図に示した順序とは異なる順序で実行してもよい。例えば、場合によっては、連続して示されている２つのブロックを、関連する機能に応じて、実質的に同時に実行してもよいし、逆の順序で実行してもよい。また、フローチャート又はブロック図に示したブロックに対して、さらに他のブロックを追加してもよい。
【0057】
様々な例示的な実施形態の説明は、例示および説明のために提示したものであり、すべてを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。当業者には、多くの改変や変更が明らかであろう。また、例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴を含みうる。上述した１つ又は複数の実施形態は、実施形態の原理および実際の用途を最も的確に説明するとともに、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の改変を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択および記載したものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】