JP2010143575A - 航空機の電気機械式アクチュエータに電力を供給する電力供給アーキテクチャー - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータに係る作業をする保全オペレータの安全性を向上させ、また、インバータでの損失を減少させる。
【解決手段】航空機の電気機械式アクチュエータ（１０５、１０６、１０８；２０５、２０６、２０８；１０９Ａ、１０９Ｂ、２０９Ａ、２０９Ｂ）に、電力を供給する航空機用電力供給アーキテクチャーにおいて、アーキテクチャーが、アーキテクチャーに接続されたそれぞれの電気機械式アクチュエータに電力を供給する少なくとも１つの電力供給要素（１５０、２５０、１６０、２６０）を備え、アーキテクチャーが、航空機の少なくとも１つの電力供給バス（ＰＷ１、ＰＷ２）から電力を受け取る。電圧が可変制御されるＤＣネットワーク（５００）が、航空機の電力供給バスと電力供給要素との間に挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機の電気機械式又は電気油圧式アクチュエータ、特に、電気式アクチュエータに電力を供給する、電力供給アーキテクチャーに関する。

特許文献１は、航空機の電気機械式アクチュエータ、例えば着陸装置とこれと関連するドアとフックとを操作するアクチュエータや、フラップや前縁スラット等の空気圧装置を作動させるアクチュエータ等に電力を供給する、アーキテクチャーを開示している。

特許文献１には、重要度が類似していることによって、電力がほぼ同じであることによって、順番に作動するということによって、物理的に相互にグループ化された動力アクチュエータに対して、電力供給要素を利用することを、推奨している。この電力供給要素は、スイッチ要素に関連したインバータを備え、このインバータによって電力が調整されて、アクチュエータに送られるようにする。この電力供給要素は、航空機の電力ネットワークの１つによって、直接、電力供給されている。

ＥＰ１８３４８７４号公報

本発明の目的は、上述のアーキテクチャーを改善することであり、特に、アクチュエータに係る作業をする保全オペレータの安全性を向上させ、更にこれをインバータでの損失を減少させつつ行うことによって、改善することである。

この課題を解決するために、本発明は、航空機の電気機械式アクチュエータに電力を供給する、電力供給アーキテクチャーを提供し、このアーキテクチャーは、それぞれの電気機械式アクチュエータに電力を供給する少なくとも１つの電力供給要素を備え、アーキテクチャーは、航空機の少なくとも１つの電力供給バスから電力を受け取る。本発明により、電圧が可変制御される直流（以下ＤＣという）ネットワーク（５００）が、航空機の電力供給バスと電力供給要素との間に挿入される。

このようにして、電力供給要素は、航空機の電力供給バスから直接電力を受け取るのではなく、アクチュエータの異なった運転状態に対して制御できるＤＣネットワークから、電力を受け取る。

特に、航空機が着陸してまだ電力供給されているときに、保全要員が作業を行わなくてはならない場合には、ＤＣネットワークに存在する電圧を、万一短絡が発生しても保全オペレータに危険なレベルよりも低いレベルまで、低減することが可能である。

更に、もし電力供給要素がインバータを備えるならば、ネットワークの電圧を制御することは、インバータにおける損失を制限することになる。また、各アクチュエータに対しては、同じアーキテクチャーを、低電圧で作動する動力アクチュエータと、その反対に高電圧を要求するアクチュエータとに対して利用できるように、インバータに供給する電圧を制御することが可能である。

更に、ＤＣネットワークの電圧を、アクチュエータに電力を供給するラインのインピーダンスに対して適合させ、各アクチュエータに対し、ラインにおける電圧ドロップを考えなくて良い十分な電圧を供給することが可能である。

更に、アクチュエータに供給される電力を制御するように、又は、アクチュエータから戻って航空機の電力供給バスに供給される電力を制御するように、電圧を適合させることができる。

本発明は、以下の、添付図面の図の説明を読むことによって、理解することができる。

本発明の、ローカル制御ＤＣネットワークに組み込まれる電力供給アーキテクチャーの、概略図である。 図１のＤＣネットワークを、より詳細に示した、概略図である。

ここで説明するアーキテクチャーは、航空機の着陸装置に関するアクチュエータに電力を供給するアーキテクチャーであるが、これに限定するものではない。

本明細書では、航空機の左右の着陸装置１００と２００のみを参照している。
これらは、
−航空機の構造物に取り付けられた着陸装置本体１０１と２０１と、
−着陸装置を引き上げる電気機械式アクチュエータ１０５、２０５と、
−着陸装置を収容部位に固定する電気機械式フック１０６、２０６と、
−着陸装置が収容された収納部を閉鎖するドアを作動させる電気機械式アクチュエータ１０８、２０８と、
を備える。

更に、本実施例では、各着陸装置は、２つの車輪１０９Ａと１０９Ｂと、２０９Ａと２０９Ｂとを備え、それぞれには、４つの電気機械式ブレーキアクチュエータ１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０Ａ、２１０Ｂが備え付けられている。

公知の構成では、特に特許文献１に記載されているように、電気機械式アクチュエータは、電力供給要素によって電力供給される。特に、着陸装置１００と２００に関するアクチュエータは、２つの電力供給要素１５０と２５０とによって、電力供給される。これらの電力供給要素は、各スイッチ１５２と２５２とに関する各インバータ１５１と２５１とを備え、アクチュエータの一方又は他方に電力を供給する。

同様に、ブレーキアクチュエータは、特別な電力供給要素によって電力供給され、特に、ブレーキコントローラ１６０、２６０が、各車輪に対する２つのブレーキアクチュエータに、それぞれ電力供給する。ブレーキコントローラ１６０、２６０は、ブレーキユニット（図示せず）によって発生するブレーキ設定点の関数として制御されるインバータを備える。

電力供給要素１５０、２５０と、ブレーキコントローラ１６０、２６０とは、それぞれ電力供給バスＰＷ１とＰＷ２とから、電力を受け取り、ＰＷ１とＰＷ２は、本実施例では、高圧の３相交流（ＡＣ）電力供給バスである。

本発明により、ローカル制御可能なＤＣネットワークが、航空機の電力供給バスと、電力供給要素との間に挿入されている。更に詳述すれば、各ローカルＤＣネットワーク５００が、航空機の電力供給バスＰＷ１とＰＷ２のそれぞれ一方から電力供給され、ローカルＤＣネットワーク５００の一方が、電力供給要素１５０、２５０と関連し、ローカルＤＣネットワーク５００の他方が、ブレーキコントローラ１６０、２６０と関連している。

制御可能なＤＣネットワーク５００の一方を、図２に詳細に示す。

本図において、電力供給バスＰＷ１（ここでは３相ＡＣネットワーク）は、初めにＡＣ／ＤＣコンバータ５０１に接続され、ＡＣ電圧からＤＣ電圧に変換される。次に、ＤＣ電圧は、図２で破線で囲んだレギュレータステージ５０２に供給される。チョッパレギュレータステージ５０３が、制御トランジスタブリッジによって構成され、制御トランジスタブリッジの出力は、航空機の電力供給バスＰＷ１と電力供給アーキテクチャーの後段部分とを電気的に絶縁するように働く、トランス５０４に接続されている。チョッパは、ネットワーク５００の出力のＤＣ電圧レベルを調節するように働く。チョッパの、トランス５０４の出力電圧は、ＬＣ平滑化フィルター５０６によって、公知の手段で平滑化される。フィルターの出力は、次に、電力消費要素、特に、電力供給要素１５０、２５０と、ブレーキコントローラ１６０、２６０に接続される。

本発明によって多数の利益が得られる。
−航空機の電力供給バスと、アクチュエータとの間に挿入されている、制御可能なＤＣネットワークの存在は、アクチュエータに連絡するＤＣ電圧のみに対応するケーブルを備えることを可能にし、従って、発熱し難く、これによって電気機械の放熱の減少に寄与し、ケーブルの被覆重量の低減を可能にする。
−ＤＣ電圧の制御が可能であるということは、電圧を、アクチュエータ上で作業する必要がある保全オペレータに対するリスクのない電圧レベルまで、任意に低減できるということである。従って、アクチュエータの運転中には高電圧で電力を供給することができるにも拘わらず、オペレータが、保全作業を行う間は、このような高電圧に晒されるというリスクを被らない。
−制御可能なＤＣネットワークの存在は、アクチュエータが順番に操作され、同時には操作されないように接続されている、本実施例のアーキテクチャーにおいて、特に好ましい（もちろん、この利点は、同時に働くブレーキアクチュエータでは除外される。しかし、引き上げアクチュエータ、ドアアクチュエータ、フックをロックするアクチュエータ等は、同時には働かない。）。従って、電力供給要素やブレーキコントローラに対して、電力供給されるアクチュエータの電力と制御の必要性によく適合するように判断して、電圧供給をすることができ、これによって、インバータにおける損失の低減に寄与し、航空機の電力供給バスに対する電力要求を、本当に必要な電力まで抑制することに寄与する。

特に、判断においてアクチュエータの電力供給ラインのインピーダンスを考慮することが可能であり、電力供給要素又はブレーキコントローラが、ラインに沿った不可避の電圧降下を補償する電圧を受け取るように、ＤＣネットワークの電圧を制御することができる。

電力供給要素１５０、２５０それぞれが、全てのアクチュエータに電力を供給し、電力供給要素のうちの１つが故障した場合には、別の電力供給要素を利用して、全てのアクチュエータに電力を供給し続けられることが図示されている。

反対に、ブレーキコントローラ１６０、２６０の各々は、各車輪のブレーキアクチュエータの半数にしか電力を供給しない。従って、コントローラのうちの１つが故障すると、ブレーキアクチュエータの半数の故障となる。この故障は、まだ電力供給がされているアクチュエータに関するＤＣネットワークの電圧を増加して、まだ電力供給がされているアクチュエータが公称電力よりも大きな電力を一時的に受け取るようにして、少なくともある程度補償することができる。

本発明の特定の実施形態により、このように挿入されたＤＣネットワークは、航空機の電力供給バスに戻す必要のないアクチュエータからの電力を回収する、ブランチ接続を備えることができる。この目的のために、ＬＣフィルター５０６の前段に配置されたダイオードブリッジ５０５を備え、これによって、航空機の電力供給バスＰＷ１に戻るアクチュエータからの電力を阻止することができる。この電力は、このようにして、破線で示すＤＣ／ＤＣコンバータ５０７に導かれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０７は、回収された電力の電圧を調整する。調整された電圧の、この電力は、電力貯蔵要素５０８、すなわちキャパシタに蓄えられる。放熱要素５０９が電力貯蔵要素に接続されており、アクチュエータから戻ってくる過剰な電力を放散する。

変形として、この電力を放散する代わりに、この電力を、航空機の電力供給バスに再注入することができ、航空機の別の電力消費に利用することができる。また、この電力をこのＤＣネットワークに接続されたアクチュエータに再注入することも可能であり、これによって、航空機の電力供給バスへの要求電力を低減することができる。

本発明は、上述の実施形態に限定するものではなく、請求項で定義する範囲内の全ての変形をカバーするものである。

特に、着陸装置に関する電力供給アクチュエータについて説明したが、本発明の範囲内で、例えば昇降装置のアクチュエータや、仕切りのドアのアクチュエータ等の、他の運動要素に関係するアクチュエータの電力供給アーキテクチャーを備えることが可能である。

以上では、各ＤＣネットワークが航空機のＡＣ電力供給バスと関連する、２つのＤＣネットワークを有する、電力供給アーキテクチャーについて記載したが、１つのＤＣネットワークを、複数の電力供給バスや、他の電源、例えばバッテリー等と関連付けることも可能である。

１００、２００ 着陸装置
１０１、２０１ 着陸装置本体
１０５、１０６、１０８ 電気機械式アクチュエータ
２０５、２０６、２０８ 電気機械式アクチュエータ
１０９Ａ、１０９Ｂ 車輪
２０９Ａ、２０９Ｂ 車輪
１５０、２５０ 電力供給要素
１５１、２５１ インバータ
１５２、２５２ スイッチ
１６０、２６０ ブレーキコントローラ
５００ ＤＣネットワーク
５０４ 電気絶縁手段（トランス）
５０８ 電力を貯蔵する手段
ＰＷ１、ＰＷ２ 電力供給バス

Claims (4)

1. 航空機の電気機械式アクチュエータ（１０５、１０６、１０８；２０５、２０６、２０８；１０９Ａ、１０９Ｂ、２０９Ａ、２０９Ｂ）の電力供給アーキテクチャーであって、前記アーキテクチャーが、前記アーキテクチャーに接続されたそれぞれの電気機械式アクチュエータに電力を供給する少なくとも１つの電力供給要素（１５０、２５０、１６０、２６０）を備え、前記アーキテクチャーが、前記航空機の少なくとも１つの電力供給バス（ＰＷ１、ＰＷ２）から電力を受け取り、電圧が可変制御されるＤＣネットワーク（５００）が、前記航空機の前記電力供給バスと前記電力供給要素との間に挿入されていることを特徴とする、電力供給アーキテクチャー。
2. 前記ＤＣネットワーク（５００）が、前記アクチュエータから来る電力を遮断し前記電力が前記航空機の前記電力供給バスに逆流することを防止する、ブランチ接続手段（５０７、５０８、５０９）を有する、請求項１に記載の電力供給アーキテクチャー。
3. 前記ブランチ接続手段が、遮断された前記電力を貯蔵する手段（５０８）を有する、請求項２に記載の電力供給アーキテクチャー。
4. 前記ＤＣネットワーク（５００）が、電力供給されたアクチュエータから前記航空機の電力供給バスを絶縁する電気絶縁手段（５０４）を備える、請求項１に記載の電力供給アーキテクチャー。

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