专利名称：用于控制机舱中的电气装置的系统的制作方法
用于控制机舱中的电气装置的系统本发明涉及ー种控制飞机机舱中的电气装置的系统。本发明还涉及ー种包括这种系统的机舱和通过这种系统执行的方法。飞机通过多个涡轮喷射发动机致动，涡轮发动机均容纳在机舱内，机舱还容纳ー组相关的致动装置，这些致动装置与其操作相关并在涡轮喷气发动机运转或停止时执行多种功能。这些相关的致动装置特别包括机械推力反向系统。更具体地，机舱通常具有管状结构，其包括涡轮喷射发动机空气吸入的上游区段、设计成围绕涡轮喷射发动机的风扇的中间区段、容纳推力反向装置且设计成围绕涡轮喷射发动机的燃烧室的下游区段，并该机舱通常终止于定位在涡轮喷射发动机下游的喷射喷嘴。此机舱设计成能容纳双流涡轮喷射发动机，其能够经由风扇的转动叶片产生来自 于涡轮喷射发动机的燃烧室的热空气流和经过环形通道在涡轮喷射发动机的外部循环的冷空气流。推力反向装置设计成通过将涡轮喷射发动机产生的至少一部分推力向前重新定向来改善飞机在其着陆过程中的制动能力。在此阶段，推力反向装置阻挡冷空气流通道，并将该冷空气流通道朝着机舱前部定向，由此产生了増加飞机轮子制动的反向推力，用来执行冷空气流重新定向的装置根据反向器的类型而变化。不同类型的推力反向装置通常是公知的。后边的ー个实施例设置成包括可以在关闭位置(收回阶段)和打开位置(展开阶段)之间移动的至少ー个元件，所述元件在打开位置共同协作以便产生反向推力，以及用于操控所述活动元件在关闭位置和打开位置之间移动的至少ー组机电操纵构件。在非限定实例中，活动元件是机舱机罩、门和/或机舱机罩的上游或下游的反向
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セ>異/1 O该组机电操纵构件基本上包括设计成致动活动元件的电致动器以及称为主锁的至少ー个电子锁定件。使用电气装置的机舱的ー个重要作用是对机舱的不同装置进行监测和控制。因此，用于操控活动元件在推力反向器的关闭位置和打开位置之间移动的该组机电操纵构件，由根据该系统设计的至少ー个旋转电机致动，并通过至少ー个电子控制器壳体驱动，该电子控制器为ETRAS (电推力反向器致动控制器)类型的控制器，该控制器电连接到设计成控制和监测相应涡轮喷射发动机的FADEC (全权数字电子发动机控制)类型的发动机控制器上。在直接喷射和反向喷射中，已经注意到旋转电机针对其启动进入发动机模式，以克服摩擦和空气动カ式系统的多种力，并且在活动元件的行程结束时，进入发电机模式。在电机作为发电机时，来自连接到制动器的旋转电机的能量被阻碍，因为它在例如放电电阻的放电元件内耗散。
但是耗散会产生热问题。那么，与控制相关的功率部件(例如功率晶体管、状态复制品)必须包括耗散能量的板。但是该板对于电子器件的质量具有显著影响，并且使得电子部件在相应板上的组装更加复杂。耗散还会使得电子控制器壳体尺寸过大(考虑到释放能量的大小)。本发明的ー个目的是克服这些缺陷。本发明的另一目的在于优化机舱内的电能的管理和分布，以及机舱的总体能量效
率。 对于控制装置的显著质量以及飞机的电芯的优化，还希望减小飞机的功率系统上的电能的回收。本发明的另ー目的在于增加机舱装置的电子控制壳体的可靠性并减小其质量。为此，本发明提出ー种用于控制机舱中的电气装置的系统，所述装置包括能够移动到关闭位置和打开位置的至少ー个元件，该控制系统包括用于致动活动元件的至少ー个机电构件、用于电驱动所述机电致动构件的单元以及用于控制电驱动单元以便将活动元件移动到关闭和/或打开位置的控制和监测单元，其特征在于，还包括用于在活动单元移动到关闭和/或打开位置的过程中从所述电驱动単元回收制动功率的系统。由于本发明，控制系统将来自驱动単元的制动能量作为驱动能源重新使用。因此减小来自飞机的供电系统的电能的回收，并优化机舱能量的管理。根据本发明的具体实施例，根据本发明的控制系统可包括以下特征中的一个或多个(単独考虑或以任何技术上可能的组合形式):-能量回收系统包括具有连接到电驱动単元的电存储装置的至少ー个电路；-能量回收系统包括两个相同的电路，其中每个电路包括连接到电驱动単元的至少ー个电存储装置电路；-每个电路还包括具有两个状态的开关，其中ー个状态适用于将电驱动单元连接到能量存储装置；-控制和监测系统能够在ー个或多个能量存储装置没有达到最大载荷时能够控制制动能量回收电路，并且在ー个或多个能量存储装置达到最大载荷时控制制动能量耗散电路；-控制和监测单元能够控制驱动电路，在所述驱动电路中外部供电系统的电收回之前释放存储的制动能量；-控制监测单元能够控制在其中制动能量在电驱动单元内耗散的电路；-电能量存储单元是电容器、超级电容或超级电容器；-电气装置是推力反向装置。本发明还涉及ー种机舱，其包括至少ー个电气装置和如上述所述的控制系统。本发明还涉及ー种通过所述的控制系统执行的控制方法，其中包括步骤在活动元件移动到关闭位置和/或打开位置的过程中从电驱动单元回收电制动能量。根据本发明的具体实施例，该方法包括如下特征-该装置是推力反向装置，处于推力反向装置的直接喷射操作时在活动元件移动到关闭位置的过程中和/或处于推力反向装置的反向喷射操作时在活动元件移动到打开位置的过程中，从电驱动单元回收电制动能量。根据所提供的非限定实施例，并參考附图
，再结合以下的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将更加明显，附图中图I是推力反向装置的一个实施例的剖视图；图2表示用于根据本发明的一个实施例的飞机推力反向装置的控制系统框图。參考图I，机舱I包括电推力反向装置，由附图标记2所示。此推力反向装置2包括至少ー个元件，所述元件能够在关闭位置(收回阶段)和打开位置(展开阶段)之间移动并且在打开位置上共同协作以便产生反向推力。 在级联叶片推力反向装置的ー个非限定实施例中，活动元件是在展开位置和缩回位置之间移动的机罩3，一方面在展开位置上，它打开机舱内的用于偏转空气流的通道，另一方面在收回位置上，它关闭该通道。空气流由级联叶片5重新定向，该级联叶片5与第二活动元件(即机罩3上游的反向翼片4)相关联，机罩3只具有用来暴露或覆盖所述级联叶片5的简单滑动功能。反向翼片4形成可以通过机罩3的滑动来致动的阻挡门，使得冷空气流通道6关闭叶片5的下游，从而优化冷空气流的重新定向。应该注意到推力反向装置决不局限于附图所示的，并且可以是任何公知的推力反向装置，特别是具有位于机舱的机罩下游的反向门或翼片的推力反向装置。用于活动元件3、4的控制系统当前由至少ー组机电操控构件(未示出)构成，以便在推力反向装置2的关闭和打开位置之间操控活动元件3、4。该组机电操纵构件基本上包括用来致动活动元件3、4的电动致动器、用于保持姆个活动元件3、4的至少ー个电子锁定件(称为主锁定件)，以及用于推力反向装置的操纵构件和活动元件的状态检测器和传感器。传感器可包括位置传感器和/或接近传感器。推力反向装置还可以公知方式包括第二和第三电子锁定件。另外，图2所示的电驱动单元10通过ー个或多个柔性传输轴连接到机电操纵构件。此电驱动单元10包括至少ー个旋转电机。在ー个非限定实例中，机电操纵构件通过至少ー个ETRAS(电推力反向器致动控制器)类型的电子控制器20驱动，电子控制器电连接到FADEC (全权数字发动机控制)类型的发动机控制单元，其设计成能控制和监测相应涡轮发动机。在一个替代实施例中，它们通过FADEC直接驱动。此电子控制器20是专用于机舱或其一部分(例如活动元件或具体的操纵构件)的计算机，特别设计成将FADEC输送的推力反向器的打开或关闭命令转换成用于活动元件和相应机电操纵构件的控制序列，并且另一方面告知FADEC操纵构件的状态和活动元件的位置。更特别的，此电子控制器20包括能够使用计算机和相关的驱动软件来控制旋转电机10的监测和控制单元30。旋转电机10是可逆交流发电机，即工作于交流发电机模式时作为发电机，而工作于启动模式时作为电动机，以便通过传输轴驱动相应机电操纵构件。此电动机通常包括围绕绕线转子的定子，该组件同轴地安装。此电动机可以是任何公知电动机的类型，并且随后将不详细描述。根据反向推力过程中活动元件3、4的打开或关闭时间，可看到电机10在推力反向装置2的直接喷射和反向喷射操作中从电动机模式转换成发电机模式，即此时活动元件3、4从关闭位置转换到打开位置，反之亦然。在一个实施例中，电机10的模式的改变借助电机10端子的电流符号的变化通过控制单元30检测。应该注意到此改变出现在推力反向装置2的直接喷射和反向喷射操纵中的两个不同预定电流值水平。
这些电流值特别取决于所进行的反向推力类型。另外，飞机的电路包括连接到至少ー个供电入口 130的电路。这是设计成主要管理机舱I的电气装置的供电单元，并且特别是推力反向器2和电机10的活动元件3、4的操纵构件。此单元通过电源总线101连接到监测和控制单元30。它包括经由线131连接到飞机的电气系统130的一个或多个供电入口 130。供电单元因此可接收来自系统的交流输入电压，通常为115V，或者28V的低直流电压。它还可接收直接来自驾驶员座舱的通常为350V的直流电压。在飞机的电气系统使用交流电的情况下，供电单元执行电流的整流和滤波，以便经由电源总线101将直流电压输送到电机10的控制和监测单元30。供电单元转换并因此调整来自飞机系统的电信号，以便提供稳定的直流电压(从115V到大约270V DC的直流电压)，从而为推力反向装置2的操纵构件的电机10供电。另外，如果需要，供电单元还可控制机舱I中的电机的放电电阻。根据本发明，如图2所示，供电电路还包括回收电机10的制动能量的系统100 :在推力反向装置2的直接喷射和反向喷射操作中、活动元件3、4朝其关闭位置和/或其打开位置运动期间，当电机10处于发电机模式时该系统回收电机10的制动能量。回收制动能量的系统100包括分别称为初级电路110和二次电路120的两个并联电路110、120，两个电路110、120连接到供电总线101和地面M。初级电路110包括安装在地面M和初级开关111之间的至少ー个电能存储装置112，初级开关111适用于将电机10连接到电能存储装置112。有利地，电能存储装置112可包括电容器、超级电容或包括串联的电容单元的双层电容器、或超级电容器，超级电容和超级电容器为具有比传统电容器更为显著的能量存储性能的电容器。飞机系统的电压供电入口 130还连接在初级电路110内，所述电压通过存在于供电单元内的适当装置事先整流和滤波。在本发明的一个实施例中，二次电路120包括与初级电路110相同的元件。因此，二次电路120包括二次开关121和次级存储装置122，它的ー个端子连接到地面，并且另一端子连接到开关121。
二次开关121因此适用于将电机10连接到电能存储装置122。随后是电机10的控制和监测单元30的逻辑控制电路的一个实施例。推力反向装置2的电机10的控制和监测单元30能够管理所谓的电机控制电路以及两个所谓的制动能量回收和制动能量恢复控制电路。应该注意到控制和监测单元30将变换器31与电机10相关联。此变换器31是整流桥，能够对电机10的转子的交流电进行整流，并且还用作交流发电机的相的控制桥。在直接喷射或反向喷射运动过程中推力反向器2的活动元件3、4的行程结束处，在电机10进入发电机模式时，控制和监测单元控制制动能量回收电路，即它驱动变换器以使电机工作于发电机模式，从而控制来自电机10的制动能量存储在次级电能存储装置122中。 为此，初级电路的开关111进入使得可以打开初级电路110的位置。另外，它使二次开关121的位置发生变化，二次开关121运动以闭合次级能量存储装置122的电路，如图2的虚线所示。电机10此时与供电系统130断开，电机10的端子上的电压增加到ー个容许值，从而次级能量存储装置122在电机制动周期的持续时间被充电。因此确保了推力反向装置2的电机10的残留制动能量的回收。此能量可接着有利地重新用作驱动能源，将随后描述。次级能量存储装置122被充电到其最大电量，这通过控制和监测单元30的监测软件来监测。在本发明的ー个可能的替代实施例中，如果次级能量存储装置122的电量最大，那么监测和控制単元可控制残留能量恢复和散热电路。应该注意到在第二替代实施例中，能量存储装置的尺寸设置成承载推力反向装置的所有相，而不需要相关的放电系统。监测和控制单元引起二次开关121的位置发生改变，二次开关121运动以将次级能量存储装置122的电路闭合，如图2的实线所示。电源单元接着将残留能量返回到放电电阻以耗散残留能量。应该注意到只要次级能量存储装置122没有达到其最大载荷，能量恢复电路就得不到指令。这提供了如下的优点对于活动元件3、4的随后运动优化回收来自电机10的制动
倉tfi。在直接喷射或反向喷射操作中，在旋转电机10进入电动机模式时，该模式通过电机10的端子电流的读数由监测软件检测，监测和控制单元控制电机电路，即它控制储存在初级能量存储装置112和次级能量存储装置122内的电能量的消耗。为此，它引起初级开关11的位置发生变化，使得初级电路关闭。它根据特殊驱动定律控制初级能量存储装置112和次级能量存储装置122的放电，该定律考虑到能量存储装置的上下充电/放电阈值和/或例如供应或回收能量时间常数。另外，初级能量存储装置112的放电可在次级能量存储装置122之前或之后进行。
驱动定律使其提供了限制过多电流抽运问题以及热加热的优点。因此，有利地，控制系统具有除来自于供电入口、特别是来自飞机系统130之外的附加能量。存储制动能量在飞机系统上的能量回收之前放电，该回收减小，并且因此改善机舱的电能量的管理。在控制和监测单元30的逻辑控制电路的随后步骤中，根据旋转电机10的随后电机各相所需的能量水平，控制和监测单元30可命令使用来自飞机系统130的能量而对初级存储装置112充电。另外，在本发明的一个替代实施例中，在活动元件3、4的关闭行程结束处以及装置的重新锁定时，控制和监测单元可命令排空发电机10模式下的电机10的残留制动能量，该能量应该已经存储在初级能量存储装置112和次级能量存储装置122内。
因此它控制电机的绕组内的残留制动能量耗散电路。实际上，在地面上，持续时间足以逐渐进行耗散。由于旋转电机的各相在发电机模式中用来耗散能量的步骤，电子控制器20的内部操作温度不升高，这改善了控制器的可靠性。另外，还使得可以省略装置的机械电机制动器，该制动器用来控制装置的过速，因此电机10的速度经由能量存储装置112、122内的更好的能量管理来调节。本领域普通技术人员将理解到相对于现有技术的机舱中的电气装置的控制系统，控制系统能够限制来自飞机系统的电能回收，并增加反向器的总体能量效率。根据本发明的控制系统具有立即可用并最佳地适用于短期使用周期的显著电源，例如推力反向器的电源。另外，根据本发明的控制系统使得电功率水平平稳，以吸收任何功率峰值。实际上，这种控制系统使其可以具有封闭的能量源；因此，在很快地需要电的情况下，如果该能源在附近，可以得到更多时间。因此可以在整个链中但仅在局部监控电路上(而其他情况下在所有阶段具有大的di/dt，以及飞机的电系统的整流/交互阶段)避免电流相对于时间(di/dt)的过大漂移，或者这些di/dt被设定尺寸并具有显著的电磁相容(EMC)问题。
权利要求
1.ー种用于控制机舱中的电气装置(2)的控制系统，所述电气装置(2)包括能够移动到关闭位置和打开位置的至少ー个活动元件(3，4)，所述控制系统包括至少ー个所述活动元件的机电致动构件、所述机电致动构件的电驱动单元(10)、以及控制和监测单元(30)，所述控制和监测单元(30)用于控制所述电驱动单元(10)以便将所述活动元件移动到关闭和/或打开位置；其特征在于，所述控制系统还包括所述电驱动单元(10)的制动能量回收系统(100)，所述制动能量回收系统(100)用于在所述活动元件移动到关闭和/或打开位置的过程中从所述电驱动单元(10)回收制动能量。
2.如权利要求I所述的控制系统，其特征在于，所述制动能量回收系统(100)包括含有连接到电驱动単元(10)的电存储装置(122)的至少ー个电路(120)。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述制动能量回收系统(100)包括两个相同的电路(110，120)，每个电路包括连接到所述电驱动单元(10)的至少ー个电存储装置(112，122)。
4.如权利要求2或3所述的控制系统，其特征在干，每个电路(110、120)还包括具有两个状态的开关(111、121)，两个状态中的一个状态适用于将所述电驱动単元(10)连接到所述能量存储装置(112、122)。
5.如权利要求3或4所述的控制系统，其特征在于，所述控制和监测系统(30)在ー个或多个所述能量存储装置(112、122)没有达到最大载荷时能够控制制动能量回收电路，并且在ー个或多个所述能量存储装置(112、122)达到最大载荷时控制制动能量耗散电路。
6.如权利要求3或4所述的控制系统，其特征在于，所述控制和监测单元(30)能够控制驱动电路，在所述驱动电路中存储的制动能量在外部电供应系统(130)的电能回收之iu放电。
7.如权利要求3或4所述的控制系统，其特征在于，所述控制和监测单元(30)能够控制其中制动能量在电驱动单元(10 )内耗散的电路。
8.如权利要求2-6中任ー项所述的控制系统，其特征在于，所述电能量存储装置(112，122)是电容器、超级电容或超级电容器。
9.如上述权利要求中任ー项所述的控制系统，其特征在干，电气装置是推力反向装置(2)。
10.一种机舱，包括至少ー个电气装置(2)和如上述权利要求中任一项所述的控制系统。
11.一种通过如权利要求1-6中任一项所述的控制系统执行的控制方法，其中包括步骤在活动元件移动到关闭位置和/或打开位置的过程中回收电驱动单元(10)的电制动能量。
12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述装置是推力反向装置(2)，在活动元件在推力反向装置(2)的直接喷射操作中移动到关闭位置期间和/或在活动元件在推力反向装置(2)的反向喷射操作中移动到打开位置期间回收所述电驱动单元的电制动能量。
全文摘要
一种用于控制机舱中的电气装置(2)的系统，所述装置(2)包括能够移动到关闭位置和打开位置的至少一个元件(3，4)，该控制系统包括用于致动所述活动元件的至少一个机电构件、用于电驱动所述机电致动构件的单元(10)以及用于控制电驱动单元(10)以便将活动元件移动到关闭和/或打开位置的控制和监测单元(30)，所述控制系统的特征在于，还包括用于在活动元件移动到关闭和/或打开位置的过程中从所述电驱动单元(10)回收制动能量的系统(100)。
文档编号F02K1/76GK102844557SQ201180018636
公开日2012年12月26日 申请日期2011年4月8日 优先权日2010年4月12日
发明者阿坎·马利奥纳 申请人:埃尔塞乐公司