用于电能分配网络的电源控制器及制造该控制器的方法与流程

本发明涉及用于电能分配网络的电源系统，具体涉及用于航空器的电能分配网络的电源系统。

背景技术：

众所周知，航空器中的电能分配网络具有金字塔形结构。

起初使用一些由航空器引擎提供的功率来产生电功率以驱动电能发电机。电能还可以来自诸如电池或机场设施的外部电源单元这样的次级电源。

将电能供应至主要包括主电能分配电路和次电能分配电路的分配系统。这些主分配电路和次分配电路(还被称为主分配单元和次分配单元)分配从航空器的不同内部或外部来源获得的电功率，而且还保护位于下游的线缆和/或设备。这些设备可以形成航空器的有效负载或其它分配单元。

一般来说，分配单元控制航空器的分配网络的电源。

分配单元包括电子卡，电子卡自身包括多个模块，即功率模块和控制模块。

功率模块与控制模块相互作用以传输对于控制航空器的各种电气和电子元件所需的功率。

功率模块通常由电子功率卡组成并且可以被配置为传输交流或直流电。

通过根据预定的保护等级而使每个负载的电源电路打开或闭合，电子控制模块通常可以用于控制一个或多个功率模块并且保护功率模块所连接的负载。

图1示出了现有技术中用于航空器的半导体类型的电源控制器。

通常由术语SSPC(“固态功率控制器”)指定的该控制器包括电子卡1，在该电子卡1上安装了一组控制模块2-1、2-2、2-3和2-4。

可以看出，在该实例中，第一和第三控制模块2-1和2-3被连接到三个功率模块(诸如3)，并且控制这些功率模块3以分别给负载C1和C3供电。

这些功率模块中的两个可以由功率模块2-1和2-3来控制以便提供四个保护等级Cal1、Cal2、Cal3和Cal4，其它功率模块是可控制的，以便提供单个保护等级Cal1。

另外参照图2，功率模块中的每一个包括功率开关S，该开关选择性地控制至线路的供电。熔丝F1和F2，在该实例中计为两个，每一个均与浪涌(surge)保护二极管D和D’相关联，每一个均以指定的保护等级保护线路。因此，这些熔丝不仅保护电子卡1的全部线路，而且还保护卡外部的线路。

第二和第四控制模块2-2和2-4被连接到所控制的单个功率模块3，以便为相应负载C2和C4的电源提供单个保护等级Cal1。

此外，第一和第三控制模块2-1和2-3以及对应的功率模块3意图根据保护等级Cal1、Cal2、Cal3或Cal4提供三相负载。

相反地，第二和第四控制模块2-2和2-4以及对应的功率模块3提供单相负载。

一般来说，控制模块和功率模块是不可配置的。然而，它们是可编程的，以便改变某些限制以内的保护等级，但是在该实例中必须为每个编程的配置提供一些输出引脚。

在使用航空器的电源控制器的情况下，航空器的负载配置是高度变化的，这就不可能为所有卡限定相同的控制和功率模块配置。

在所有情况下，如图1所示，卡为每一个保护等级提供了输出连接器C，以便对于整个电源控制器要求相对大量的输出连接器。

因此，每一个SSPC控制器必须具有根据所有保护等级为所有负载供电所需的所有控制模块和功率模块，以便覆盖分配单元内的所有可能使用。

还必须提供各种类型的卡以满足所有需求。

因此SSPC电源控制器装配有所有已经校准(calibrated)的功率模块，即使最终仅使用了这些模块中的一些。

显然，在成本和重量这两方面，该类型的解决方案是不利的，因为它需要安装包含不会在分配单元中使用的模块和连接器的电子卡。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是克服该缺点。

根据第一方面，本发明因而提出一种用于电能分配网络的电源控制器，包括电子功率卡，在该电子功率卡上安装功率模块并且安装用于控制功率模块的一组至少一个控制模块。

电子卡包括在控制模块与功率模块安装位置之间设置的控制总线，根据控制器的使用在该安装位置上安装功率模块，以便形成特定于控制器的使用(use)的电子功率卡。

因此可以根据电源控制器的终端使用来配置电源控制器，而不是根据分配单元内的一组潜在使用来配置电源控制器。

根据本发明的其它特性，电子卡包括第一位置，其用于连接专用于三相负载供电并且由三相总线连接到控制模块的功率模块，并且包括第二位置，其用于连接专用于单相负载供电并且由单相总线连接到控制模块的功率模块。

有益地，每一个连接位置专用于切断(cut-off)校准。

根据又一个特性，电子卡包括在功率模块被安装到连接位置上时用于识别功率模块的部件，根据功率模块的性质来控制负载到功率模块的连接。

例如，这些识别部件包括用于对基于功率模块的连接引脚的码(code)进行解码的部件。

在本发明特别有用的应用中，根据本发明的电源控制器形成用于航空器的电力分配网络控制器。

根据另一方面，本发明还提出一种用于制造用于电能分配网络的电源控制器的方法，其中一个或多个功率模块选择性地连接到电子卡的安装位置，在电子卡上安装用于控制功率模块的一组至少一个控制模块，该卡包括在控制模块与功率模块安装位置之间设置的控制总线，以便形成特定于电源控制器的使用的电子功率卡。

附图说明

根据仅通过非限制性示例的方式参照附图而提供的下面的描述，本发明的其它目的、特性和优点将显而易见，其中：

图1，其已被提及，示出了根据现有技术的电源控制器的布置；

图2示意性地示出了图1的电源控制器的保护功能的使用；

图3和4示出了根据本发明的电源控制器的布置，分别是安装功率模块之前和之后；

图5示出了在图1电源控制器上安装功率模块的另一个示例；

图6是图4的控制器的SSPC通道的概况图；以及

图7示意性地示出了图3的电源控制器的保护功能的使用。

具体实施方式

最先参照图4，其示出了根据本发明的电源控制器的示例性实施例的总体结构。

在所示出的示例性实施例中，由通用参考标记4标注的电源控制器意图形成用于航空器的电能分配网路的SSPC电源控制器。

该控制器4意图被包含在航空器的电分配系统的分配单元中。

控制器4包括电子卡5，在该电子卡上安置有控制模块6-1、6-2、6-3和6-4，在该实例中计为4个。所使用的控制模块的数量完全是示意性的，因为控制器4可以包括任意数量的这些控制模块，尤其是能够控制控制器的功率模块组的单个控制模块。

卡5还包括诸如7的控制总线以及用于安装功率模块的位置8，功率模块经由控制总线7与控制模块6-1、...、6-4进行通信。

图3中所示出的电源控制器由可配置的卡形成，每一个控制模块能够控制一个或多个功率模块，该功率模块可以根据或可以不根据配电柜中的需求安装在安装位置8上。

换句话说，只有当在分配单元内实际使用功率模块时，功率模块才被安装在安装位置8上。

相反地，相比于现有技术，经由控制总线7与三个连接位置进行通信的控制模块6-1和6-3可以用于根据需要来控制三相负载或控制三个单相负载。

相同的卡可以因此用在单相或三相模式中。

例如，参照图4，第一控制模块6-1以保护等级Cal3控制单个功率模块9，第二控制模块6-2以等级Cal1控制功率模块9，第三控制模块6-3以等级1控制单个功率模块9，并且第四控制模块6-4以保护等级Cal1控制功率模块9。

因此，卡以期望的等级安装功率模块，仅用于最终使用的负载。如果添加负载，仅仅需要以期望的等级添加功率模块。因此，SSPC卡没有未使用的功率模块。

在图5所示的另一个实施例中，第一控制模块用于以保护等级3控制三个功率模块9；没有功率模块被连接到第二控制模块6-2；保护等级Cal1的两个功率模块9被连接到第三控制模块6-3；并且第四控制模块6-4以保护等级Cal1控制功率模块9。

还应当注意，连接位置8与控制模块6-1至6-4彼此进行通信，特别提供了被连接到连接位置8的功率模块的类型的检测。

因此，控制模块可以提供保护校准；即，它们可以根据被安装在连接位置上的功率模块的类型来适配切断电流或电压。

为此，控制模块包括用于识别已经安装在连接位置上的功率模块的类型的部件，该部件包括用于检测功率模块的连接引脚的类型的部件。例如，这些识别部件包括用于对码进行解码的部件，所述码例如由功率模块的连接引脚的数量和布置形成。

最后，将参照图6和7，其示出了图4的电源控制器的SSPC通道的具体实施例。图6示出了图4的控制器的第二SSPC通道的假设版本，包括标记为6-2的控制模块和对应的功率模块9。

可以看出，功率模块9在其输出处与单个浪涌保护二极管Df相关联。

功率模块9包括功率熔丝F3，其与功率模块的保护等级Cal1、Cal2、Cal3或Cal4相关联。

换句话说，该功率熔丝F3可以用于限定功率模块的保护特性。

该实施例与上面参照图2描述的现有技术相比是有利的，因为需要单个的浪涌保护二极管，而不是对于每个保护等级需要一个浪涌保护二极管。

此外，功率模块包括为实际使用的保护等级而设计的单个熔丝，而不是多个熔丝。

然而，应当注意的是，浪涌保护二极管可以被并入卡5中，或者甚至被并入功率模块中。

最后，应当注意的是，可以通过任何适当的手段来形成功率模块与卡5的连接。

例如，可以通过螺纹接合来安装模块，其具有在维修车间允许简单而灵活安装的优点，并且使得在将卡安装到航空器上之前能够保持通用模块的原料以用于立即产生预期的配置。

还可以通过焊接来安装功率模块，主要通过SMC(“表面安装部件”)焊接或通过夹持，通过焊接的安装具有优点，因为其实现卡的重量优化、高可靠性以及减少的整体尺寸。