模块化装备中心固态初级电力切换网络的制作方法_3

文档序号:8264058阅读:来源:国知局
不一致时,由于以向前和向后的方式分配来自剩余发动机30、32的电力,飞行器10继续具有对沿着飞行器10的整个长度的一侧上的电力和控制。在不增加线路总量的情况下,来自单一发动机30、32的电力和控制被分配到转子爆裂区域38的前部和后部。图2也说明了把电力分配到次级MEC 46以便电力转换且如在以下详细说明的把电力分配到装备负荷50的初级电力切换总线96a。如以下详细说明的,当初级主AC电源对初级电力切换总线96a不可用时,备用MEC 48可被耦接到次级MEC 46以提供备份电力。
[0125]在一个或多个区域内不被服务的装备负荷50主要由两个原因导致。所有的发电机34、36均故障且因此初级电力对任何MEC 44,46不再可用,或者由于例如转子或轮胎爆裂等事件,一个或多个总线96被物理损坏。在初级总线等级,经由连结总线76、78、80通过如图3中描述的初级电力总线网络系统90所示的打开和关闭开关组合,发生基于一个或多个主初级电源的故障的自四个发电机34、36或辅助电力单元发电机54中任一个的高压电力的重新路由。在一个或多个实施例中,一个或多个独立式固态开关例如接触器被包含在初级电力切换网络系统90上。固态开关每个均具有被配置为提供独立于其他电力系统组件的可用性的局部防护、电压感测以及电流感测中的一个或多个的自包含的控制功能。独立式固态开关可以在不需要来自其他电力系统组件的数据的情况下发挥功能。固态开关的打开和关闭中断和路由初级电力跨越一个或多个初级电力切换总线到达一个或多个MEC44、46、48。从图3开始,具体的接触器被描述为最初关闭或者最初打开。打开的接触器的符号是两条平行线。常闭的接触器的符号除了斜线被绘制成通过平行线以外是相同的。独立式固态开关也可包含脉冲宽度调制以限制电流流过独立式固态开关。通过如图3所示的初级电力总线网络90所示的开关的组合的打开和关闭,发生基于高压总线和转换的故障在MEC 44、46、48之间重新路由次级电力和低压DC。
[0126]每个MEC 44、46、48都具有初级和备用电力并且在不依靠中央计算机系统的情况下,能够独立执行闭环处理和传感器的局部控制。分布式电力系统控制机构准许整体交通工具电力分配状况在MEC 44、46、48之间共享,但是除了 MEC 48还将备用电力分配到所有其他的MEC 44、46之外,每个MEC 44、46、48仅负责服务于邻近每个MEC的装备负荷50。每个MEC 44、46、48管理与最近的装备负荷50的区域相关的数据,以便每个MEC 44、46、48在其自身的装备负荷50的区域内独立地执行操作。
[0127]每个MEC 44、46、48也优选地具有用于总线电力控制的固态开关并且也提供电路防护。在图3中,来自连接到发电机34、36的初级电力馈线40、42的电力对初级电力切换总线96a通电。每个初级电力切换总线96a分支到MEC44内的初级电力切换总线96b和MEC46内的初级电力切换总线96c。采用分配馈送98连接到初级电力切换总线96b的每个初级电力切换总线96a相应于如图4所示且如在以下详细说明的单一初级MEC 44。
[0128]参考图4,具有初级电力切换总线96a的每个初级MEC 44的一部分是高电力部分120,而具有初级电力切换总线96b的初级MEC 44的另一部分是初级MEC 44的低电力部分122。初级MEC 44的高电力部分120被配置为从可用于飞行器10的任何高主电源接收初级电力,并且有时被称为初级电力切换网络设备302(图12A-12C)。飞行器10内的初级MEC44的高电力部分120的网络限定高压初级电力切换网络。
[0129]低电力部分122被优选地配置为操控来自机载电源的电力的小部分,但是仍能够操控与高电力部分120相同的电压。初级电力切换总线96c相应于如图4所示的次级MEC46。图4最佳地说明了在次级MEC 46和初级MEC 44的低电力部分122之间的相似性。初级MEC 44包含初级电力切换总线96a的初级等级电力网络总线结构,以便跨越飞行器10重新路由次级MEC 46不具有的初级源。在正常和非正常操作期间,初级MEC 44和次级MEC46都具有初级和备用电力。次级MEC 46就像初级MEC 44 一样服务于最近的装备负荷50。
[0130]回到参考图3,分配馈送98在每个初级MEC 44的初级电力切换总线96a和96b之间延伸,并且分配馈送100在初级MEC 44的每个总线96b和从相同电源直接接收电力的次级MEC 46的初级电力切换总线96c之间延伸。同样地,横梁102在与左发电机34a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36a相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁104在与左发电机34a相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96c和与右发电机36a相关的次级MEC 48的初级电力切换总线96c之间延伸。横梁106在与左发电机34b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的初级MEC 44的初级电力切换总线96b之间延伸。横梁108在与发电机34b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b和与右发电机36b相关的次级MEC 46的初级电力切换总线96b之间延伸。辅助电力单元发电机54被分别连接到横梁102、106。
[0131]图5A说明了飞行器10内的初级MEC 44、次级MEC 46以及备用MEC 48的组合的初级和次级电力分配网络的容错的一种配置。出于说明更详细的目的,图5B-5E说明了能够被彼此邻近地定位以装配图5A中描述的完整系统的四个分离部分的特写的局部视图。在图5B-5E中每个图上的两条点划线表示每个局部视图的断边。图5B说明了图5A的顶部左边部分。图5C说明了图5A的顶部右边部分。图说明了图5A的底部左边部分,并且图5E说明了图5A的底部右边部分。同样地,图5F说明了图5A的系统的备用MEC 48的一种配置。在图3中所示的接触器也被象征性地显示在图5A-5F中,但是不具有参考标记以便简化图5A-5F,并且也可以在其他附图中显示为不具有任何参考标记或具有不同的参考
T 己 O
[0132]在图5A中,初级MEC 44和次级MEC 46被以这种方式布置,使得在飞行器10的前部区段内总共有四个MEC,而另四个MEC在飞行器10的后部区段中。优选地,在一对前部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46,并且在一对后部区段的每个中具有初级MEC 44和次级MEC 46。图5A也显示了在飞行器10的后部区段内的备用的MEC 48。备用MEC 48的无时间限制的电源可以是RAM空气涡轮(RAT) 128或者其他合适的独立的时间限制的备用电源,例如蓄电池或燃料电池。在发生与所有发电机34、36的操作不一致的情况下,RAT 128被部署为提供备用电力给备用MEC 48以及在所有发电机34a、34b、36a、36b具有操作不一致的情况下,将备用电力提供给一个或多个MEC 44、46。蓄电池598提供临时操作电力给备用MEC 48并且当无时间限制的RAT 128正被部署时,提供临时操作电力给一个或多个MEC 44,46ο
[0133]如果发电机34a、34b、36a、36b中的一个故障,则在初级MEC 46的初级电力切换总线96a处不接收电力。因此,与未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96b的低电力部分122断开的装备负荷50不被服务,并且与未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c断开的装备负荷50不被服务。通过接触器的组合的打开和关闭,电力接着在初级等级从其他剩余的可操作电源之一被重新路由,以便向未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96a的装备负荷50供电,并且使任何未被供电的相邻的次级MEC 46的初级电力切换总线96c通电,从而对它的装备负荷50供电。
[0134]可替换地,如果MEC 44、46、48经受物理故障并且因此它的装备负荷50未被供电,那么电力可以通过另一被供电的MEC 44、46、48被重新路由以对未被供电的MEC 44、46、48的装备负荷50供电。根据可用于重新路由的电力的总量,所有的或仅部分装备负荷50(如仅关键性的负荷)可被重新供电。同样地,如果所有的电源均丢失并且MEC 44、46、48未被供电,那么具有燃料电池或RAT 128的备用MEC 48能够对其他的MEC 44、46的关键性装备负荷50供电。关键性负荷是飞行器10必须供电以维持持续的安全飞行和降落的那些装备负荷50。基础负荷是期望具有如雷达和其他通信装备但是操作对飞行器10的飞行不是必须的那些装备负荷50。非基础负荷是最低优先级的装备负荷50,例如包含食物制备设备、装饰照明以及座舱娱乐系统的乘客舒适度负荷。
[0135]通过不例的方式,辅助电力单兀发电机54能够服务由于主发电机34、36中的一个的故障而丢失电力的装备负荷50。如果发电机34b故障,那么经过前部连结总线76、后部连结总线78、中部连结总线80中的接触器的组合,初级电力被从剩余的主发电机34、36中直接地提供。可替换地,初级电力可通过另一操作MEC 44、46从辅助电力单元发电机54被提供跨越一个或多个横梁102、104、106、108到达未被供电的初级MEC 44的初级电力切换总线96a或未被供电的次级MEC 46的初级电力切换总线96c。
[0136]在一个或多个MEC 44、46具有物理的操作不一致的情况下,与每个操作不一致的MEC 44,46相关的区域内的若干装备负荷50中的所有或部分能够与最靠近的一个或多个其他的MEC 44、46相关。例如,如果初级MEC 44物理故障,则曾由故障的MEC 44服务的装备负荷50可由另一 MEC 44、46或MEC 44、46的组合服务。MEC 44、46能够确定曾由故障的MEC 44服务的装备负荷50的类型,并且接着确定MEC 44,46的组合的一个或多个是否应该服务于那些未被供电的装备负荷50。如果确定最靠近故障的初级MEC 44的次级MEC46将服务于另外的装备负荷50,那么最初与次级MEC 46相关的区域被扩展以包含先前由故障的初级MEC 44服务的区域。
[0137]可替换地,在次级MEC 46和邻近故障的初级MEC 46的另一初级MEC 46之间可划分另外的装备负荷50。在这种情况下,与最近的操作性初级MEC 44相关的装备负荷50的区域被扩展为包含之前由故障的初级MEC 44服务的部分区域,并且与最近的操作性次级MEC 46相关的装备负荷50的区域被扩展为包含之前由故障的初级MEC 44服务的区域的剩余部分。在任一情况下,邻近故障的MEC 44、46的一个或多个其他的MEC 44、46被引发(source)以独立地向之前由故障的MEC 44,46服务的装备负荷50提供服务。
[0138]每个次级MEC 46和每个初级MEC 44的每个低电力部分122包含被耦接到转换装备的接触器。转换装备包含变压器整流器单元(TRU) 134,其对230VAC整流并把它转换成例如用于总线136的28V DC的主DC输出,转换装备还包含自耦变压器或自动步进变压器单兀(autostep down transformer unit,ATU),其将230VAC转换成用于低电力AC输出总线140的115VAC。每个次级MEC 44和初级MEC 44的低电力部分122还包含第二 TRU 142,所述第二 TRU 142不仅是冗余的,而且仅向对于持续安全飞行和降落绝对必要的关键性负荷提供电力。仅向关键性负荷限制第二 TRU 142确保了备用电源不过载。
[0139]图6说明了次级电力总线配置(例如在前部区段12内)的配置,其中初级MEC 44的低电力部分122内的初级电力切换总线96b和次级MEC 46的初级电力切换总线96c被连结在一起。如上所述,受损的MEC 44、46的所有或仅部分未被供电的装备负荷50是否由另一 MEC 44、46服务取决于可用的电力。在飞行器区段内的一个MEC 44、46内的一个TRU134故障的情况下,来自操作不一致的TRU 134的最关键的装备负荷50可由另一 MEC 44、46服务,因为相同的飞行器区段提供跨越各种接触器和备份总线148的次级电力。
[0140]优选地,后部区段16内的MEC 44、46具有来自辅助电力单元发电机54的次级电力链接(tie-1ns),这是由于它们彼此邻近,这使电力馈线线路重量最小。同样地,飞行器10的前部区段12内的MEC 44,46以低压等级(例如来自例如在图2和6中所示的外部电力单元56的外部电力地面服务装备的115VAC)链接。然而,从地面到前部区段12内的MEC48内的低电力AC输出总线140的115VAC可以通过双向ATU 138转换成较高电压(例如230VAC),所述较高电压之后可被分配到飞行器10的其他区段内的其他MEC 44、46。同样地,通常被用于如上所述的更关键的负荷的第二 TRU 142允许来自蓄电池总线294的蓄电池电力通过备份总线148对丢失电力的那些关键负荷供电。
[0141]如图7所示,位于每个MEC 44、46、48内部的计算(包括硬件和软件)和网络接口(CNI)模块162提供双向数据的分布式计算功能和网关路由。每个CNI模块162包括成为容错计算系统的两个故障安全计算系统。每个故障安全计算系统对另一个是冗余的。这种容错计算系统温和地响应未预料到的硬件和/或软件故障以允许不损失对飞行器10内的系统功能的服务。CNI模块162通过内部系统通信总线(例如FlexRay、控制器局域网络(CAN)、ARINC664、TTP或者其他总线技术)向内部MEC计算功能和外部MEC计算功能传递数据或者从内部MEC计算功能和外部MEC计算功能接收数据。在飞行器10上的其他MEC44,46,48将通过数据网络规范(例如ARINC 664)跨越如图7所示分别具有参考标记188和190的外部数据通信信道A和外部数据通信信道B与CNI模块162通信。
[0142]CNI模块162是容纳被用在飞行器10的局部区域内的具体的软件应用的分布式计算元件。能够被容纳在CNI模块162上的系统应用的一些示例为AC和DC电力系统、货舱门系统、乘客登机门系统、起落架系统以及客舱系统。通信到CNI模块162的计算功能为TRU134, TRU 142, ATU 138、断路器模块166的固态开关、与一个发电机34、36相关的发电机控制单元G⑶168、固态电力分配模块170以及远程数据集中器。CNI模块162在MEC 44、46、48内跨越内部数据信道A 202和内部数据信道B 204与TRU 134、142、ATU138、断路器模块166、G⑶168以及在以下具体描述的电力分配模块170内部地通信。
[0143]CNI模块162将向那些计算功能传递数据和从那些计算功能接收数据。CNI模块162也将传递和接收来自其他MEC 44、46、48和飞行器计算系统的状态和健康。每个CNI模块162采用在其他MEC 44、46、48上正在发生的知识管理独立的MEC 44、46、48的工作负荷。一旦MEC 44、46、48的CNI模块162已经接收到信息,则它的计算功能将确定哪个系统需要数据、解释数据的健康、响应任何电力系统异常、向需要时序要求严格的信息的计算功能供应时序要求严格的信息、执行系统等级逻辑算法、报告飞机等级系统故障、以及控制该区域的AC和DC电力的分配。
[0144]图8说明了具有在由区段间断处18、20、22分隔的空间分布式MEC 44、46、48之间的通信总线接口的数据网络结构。这种配置允许每个独立的MEC44、46、48与其他的MEC44,46,48通信以及提供确保跨越故障的持续的通信所要求的冗余。区段间断处20限定了飞行器的前部和后部区段。所需要的网络通信开关的数量由MEC 44、46、48和所期望的容错的数量确定。图8说明了具有三对网络开关182a-b、184a-b、186a-b (在下文可以被集中地和/或一般地称为“网络开关182、184、186”)的9个MEC 44、46、48。每个网络开关182、184、186可以是能够从每个接口 MEC 44、46、48的CNI模块162中接收次级电力的多层网络开关(例如3层网络开关)。如果具有更多的MEC44、46、48,那么更多的网络开关将被要求以实现相同等级的容错。
[0145]每个MEC 44、46、48具有A和B通信信道。每个初级MEC 44的信道A和B连接到另一初级MEC 44或者备用MEC 48上的两个对应的A或B开关。每个初级MEC 44包含信道A或信道B上的一个网络开关182、184、186,同时飞行器的后部区段内的备用MEC 48包含在两个A和B信道上的一对网络开关182、184、186的开关。开关182a、184a、186a对应于信道A,而开关182b、184b、186b对应于信道B。外部通信数据线192表示切换数据线的开关。
[0146]通常,区段间断处20的一侧上的每个初级MEC 44上的网络开关被连接到其他初级或备用MEC 44、48的两个其他的网络开关,其中那些MEC 44、48中的至少一个在区段间断处20的另一侧
当前第3页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1