座位电力系统和方法
【专利说明】座位电力系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2013年2月28日提交的美国临时专利申请61/770，589的权益，其全部内容和公开以引用方式并入于此。
技术领域
[0003]本发明的各种实施例涉及座位中电力系统(例如，用于客机)，由此电力被提供给安装在乘客座位上的电子元件和/或提供给例如乘客在座位上时可能会使用的电子设备(例如，个人电子设备)。
【背景技术】
[0004]传统上，通常使用主控电子单元和座位中电力供应的网络来将电力分配给乘客座位。每个主控单元分配并监视到达座位中电力供应的网络的电力。对于飞行器中的应用，这种被分配的电力一般是115V交流、400Hz的电力。座位中电力供应将此所接收到的115V交流、400Hz的电力转换为IlOV交流、60Hz的电力和/或15V直流电力。然后座位中电力供应将该IlOV交流、60Hz的电力和/或15V直流电力分配到安装在每个座位上的插座和电子组件(视频显示单元等)。
[0005]每个主控电子单元通常连接到机上娱乐(IFE)系统。每个主控电子单元能够响应具体指令来关闭座位中电力供应的电力。座位中电力供应可通过数字通信总线与主控电子单元通讯。
[0006]因为将电力从400Hz转换为60Hz是在座位上进行的，在座位上进行这种转换存在体积和电子复杂性方面的显著缺陷。这样的体积通常造成座位下腿部空间的损失。伴随在乘客座位处提供更多电力以用于向个人电子装置(PH)S)供电和用于座位中视频监视器的趋势，用于更多电力转换的需要预期会增加。
[0007]另外，由于用于座位电力的主控渠道是借助IFE系统，所以IFE系统的任何改变(或者，当然，移除IFE系统)都会影响座位中电力供应的方案。
【发明内容】
[0008]在本发明的一个实施例中提供了智能座位电力系统，其中多个座位节点关联到(例如，嵌入到)飞行器座位。座位节点从多个电力供应接收电力和指令，每个电力供应连接到机舱管理系统(CMS) ο座位节点能够监视和控制座位上的功能，并将它们的状态通信返回到机舱管理系统。
[0009]在一个实施例中，提供了一种在飞行器中提供电力的电力系统，其中，所述飞行器包括具有高于60Hz的第一频率的交流电源，该电力系统包括:多个座位节点，该多个座位节点中的每一个包括微处理器以及交流监视和控制元件；电力供应单元，该电力供应单元包括频率转换器子系统，该频率转换器子系统被配置为从交流电源接收电力并将接收到的具有第一频率的电力转换为具有基本为60Hz的第二频率的转换后的电力；电力网络，该电力网络被配置为将来自电力供应单元的频率转换器子系统的转换后的电力提供给多个座位节点，其中，所述多个座位节点中的每一个的交流监视和控制元件被配置为监视从电力供应单元的频率转换器子系统接收到的转换后的电力并控制所接收到的转换后的电力作为从多个座位节点中的每一个输出的输出电力；以及数据网络，该数据网络被配置为在电力供应单元和所述多个座位节点中的每一个之间通信数据。
[0010]在另一个实施例中，提供一种用于在飞行器中提供电力的方法，其中，所述飞行器包括具有高于60Hz的第一频率的交流电源，该方法包括:提供多个座位节点，所述多个座位节点中的每一个包括微处理器以及交流监视和控制元件；提供电力供应单元，该电力供应单元包括频率转换器子系统，该频率转换器子系统被配置为从交流电源接收电力并将接收到的具有第一频率的电力转换为具有基本为60Hz的第二频率的转换后的电力；提供电力网络，该电力网络被配置为将来自电力供应单元的频率转换器子系统的转换后的电力提供给多个座位节点，其中，所述多个座位节点中的每一个的交流监视和控制元件被配置为监视从电力供应单元的频率转换器子系统接收到的转换后的电力并控制所接收的转换后的电力作为从多个座位节点中的每一个输出的输出电力；以及提供数据网络，该数据网络被配置为在电力供应单元和所述多个座位节点中的每一个之间通信数据。
【附图说明】
[0011]附图仅以说明的目的来提供，并不一定代表本发明实际实施例的比例。在图中，相同的附图标记被用于表示相同或相似的部分。
[0012]图1是根据本发明的一个实施例的电力系统的方框图；
[0013]图2是根据本发明的一个实施例的座位节点的方框图；
[0014]图3是根据本发明的一个实施例的电力系统的方框图；
[0015]图4是根据本发明的一个实施例的电力系统的方框图；
[0016]图5是根据本发明的一个实施例的电力系统的方框图；
[0017]图6是根据本发明的一个实施例的电力系统的方框图。
【具体实施方式】
[0018]为了描述和主张本发明的目的，术语“机舱管理系统”(或“CMS”)意图指飞行器系统，该飞行器系统用于控制和管理基础机舱功能，例如信号和照明、温度控制、公共广播以及机舱对讲机。座位电源、乘客阅读灯以及乘务员呼叫的功能是机舱管理系统的一部分。
[0019]本发明的一个实施例提供了一个集成座位电力方案，从而避免了传统机构的各种问题，同时提供新的功能。不像常规的机构，各种实施例在飞行器的多个区域的每个中的专用转换器中进行电力转换。然后每个转换器向座位节点的网络提供电力(例如，60Hz的电力)。每个座位节点配备有微处理器和用于数字通信到在座位中的(多个)电子元件所需的电路，以及提供(多个)独立的输入监视器以监视在座位中的开关设置(例如，阅读灯控制、乘务员呼叫的功能等)。在另一个示例中，开关位置可通过数字接口而不是独立的接口与座位节点通信。座位节点执行到(多个)各种连接的电子元件的电力的监视和控制。座位节点与包括转换器的电力供应单元通信，其接下来与机舱管理系统进行通信。然后座位电力的控制可通过机舱管理系统来实现，其也被连接到机舱中的其它主电源用电设备(例如，照明和厨房)，由此允许机舱电力的充分监视和控制。由于电力转换在转换器中进行，它不必安装在座位上，为乘客提供了更多的空间(例如，腿部空间)。
[0020]现在参考图1，示出了示例系统的实施。如图1中所示，电力供应单元101从交流电源(未示出)接收电力[例如，固定的400Hz的、三相电力或115V交流可变频率(360Hz?800Hz)的电力]。电力供应单元101与多个座位节点103a?103d (值得注意的是，虽然本例中示出了四个座位节点，但可使用任何期望的数量)处于可操作的通信中。电力供应单元包括频率转换器。从电力供应单元101向座位节点103a?103d中的每一个提供的电力可以是，例如60Hz、三相的电力。在所示的实施例中，在电力供应单元101和座位节点103a?103d中的每一个之间的连接部102可以是双向电力加载数据网络(data-over-powernetwork,即电力载波网)(例如，IlOV交流、60Hz的电力加载数据网络)。在另一个实施例中，电力供应单元101和座位节点103a?103d中的每一个之间的连接部102包括电力网络和独立的数据网络。此外，座位节点103a?103d中的每一个可以与各自独立的输入和/或(多个)数字接口处于可操作的通信中。在一个具体实施例中，这些独立的输入中的每一个可以是用于将座位与给定的座位节点103a?103d之一相关联的由用户激活的开关。更进一步，电力供应单元101可以(例如，通过RS-485的物理接口以双向的方式)与机舱管理系统(未示出)通信。在另一个实施例中，可以使用ARINC 628消息协议。如本图中所示，单个电力供给单元供给多个座位节点。
[0021]仍然参考图1，电力供应单元111还从交流电源(未示出)接收电力(例如，400Hz、三相电力)。值得注意的是，虽然在本实施例中示出了两个电力供应单元，但可使用任何期望的数量。以类似于上述的方式，电力供应单元111与多个座位节点113a?113d(虽然本例中示出了四个座位节点，但可使用任何期望的数量)处于可操作的通信中。电力供应单元111和座位节点113a?113d的连接和操作与电力供应单元101和座位节点103a?103d相同。
[0022]现在参考图2，示出了示例座位节点的实施。如图2所示，座位节点201包括微处理器203。在一个具体的实施例中，微处理器可与固件和/或软件协同工作。
[0023]仍然参考图2，座位节点201还包括独立的输入监视器205 (其监视乘客的独立的输入，诸如举例来说一个或多个灯的开关)以及通用异步接收发射器(UART) 207 (其实现座位电子数字通信以及其它通信)。在一个具体的实施例中，UART 207利用RS-485、CAN、USB等。更进一步地，座位节点201包括交流监视和控制器209，其输出从电力供应单元接收的交流电力。在一个具体的实施例中，由交流监视和控制器209接收并从其输出的交流电力是IlOV交流、60Hz的电力。在另一个实施例中，交流监视和控制器209通过利用一个或多个继电器和/或一个或多个插头存在感测元件(参见，例如，图4的409a、409b、410a、410b、411a和411b，示出了交流监视和控制器209的进一步的细节)执行其功能。
[0024]此外，座位节点201还包括交流到直流转换器211。此交流到直流转换器211在转换从电力供应单元接收的交流电力后输出直流电力。在一个特定的实施例中，该交流到直流转