BR102016023396A2

BR102016023396A2 - arquiteturas integradas de distribuição de energia, rede de dados e controle para um veículo

Info

Publication number: BR102016023396A2
Application number: BR102016023396A
Authority: BR
Inventors: Knight Michael; R Carleial Pedro
Original assignee: Gulfstream Aerospace Corp
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2017-05-23
Also published as: US20170101067A1; EP3154151A1; US10065583B2; CN106569436A; CA2942326A1

Abstract

arquiteturas integradas de distribuição de energia, rede de dados e controle para um veículo a presente invenção provê uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle para um veículo, incluindo nós distribuídos ao longo do veículo. cada nó inclui componentes de distribuição de energia (pd), coleta de dados e distribuição (dcd). os componentes de pd recebem energia elétrica a partir de uma fonte externa para o nó e distribuem e controlam a energia elétrica fornecida para cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó. os componentes de pd incluem uma interface de entrada de energia elétrica configurada para receber uma entrada de energia elétrica a partir de uma fonte externa para o nó, e um ou mais módulos de controle de potência. cada módulo de controle de potência pode controlar a energia elétrica fornecida a uma ou mais interfaces de saída de energia elétrica que fornecem energia para as cargas elétricas ativas e passivas. os componentes de dcd recebem dados a partir de fontes de dados externas ao nó e transmitem os dados a consumidores de dados externos ao nó.

Description

"ARQUITETURAS INTEGRADAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA, REDE DE DADOS E CONTROLE PARA UM VEÍCULO" CAMPO TÉCNICO

[0001] Modalidades da presente invenção de modo geral referem-se às arquiteturas integradas de distribuição de energia, rede de dados e controle para um veículo, e mais particularmente a seu uso em uma aeronave.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[0002] O projeto de sistemas de aeronaves tendem a níveis mais elevados de integração. Por exemplo, muitos aviões modernos incluem redes de dados digitais com concentradores de dados remotos (RDCs - Remote Data Concentrators) distribuídos para receber e fornecer dados perto de sua fonte ou usuário final, transmiti-los a longas distâncias através de uma rede digital em vez de vários cabos de sinal separados. Isto pode reduzir a quantidade de cabos necessários a bordo da aeronave. Em outro exemplo de integração, muitas aeronaves modernas usam controladores integrados para controlar várias funções de aeronaves que tradicionalmente eram controladas por unidades de controle separadas. Isto não apenas reduz o custo e o peso de aeronaves, mas também reduz a complexidade de fabricação e manutenção.

[0003] Ademais, aviões modernos normalmente incluem um sistema de distribuição de energia que inclui unidades de distribuição de energia primárias que fornecem energia elétrica contínua para várias unidades de distribuição de energia secundárias, localizado ao longo da aeronave. Em um exemplo desta abordagem, dispositivos chamados unidades de alimentação modular (MPTs - Modular Power Tiles) recebem uma ou mais entradas de energia e realizam a distribuição de energia secundária para múltiplos usuários finais usando uma pluralidade de comutadores de estado sólido. As MPTs são dispostas ao longo da aeronave próximo a componentes elétricos de utilização final para encurtar os comprimentos de cabos necessários. As MPTs são comandadas por um controlador de sistema de potência embutido ou externo e software associado. Desta forma, sistemas que tradicionalmente eram alimentados por cabos individuais de um barramento de distribuição de energia primária, para um disjuntor de circuito tradicional, para um comutador de controle físico, para cada peça de equipamento, pode, em vez disso, ser alimentado por uma MPT vizinha que é, ela própria, alimentada por um alimentador a partir do barramento de distribuição de energia primária e controlado digitalmente. Isso elimina os disjuntores de circuito tradicionais, muitos comutadores tradicionais e grandes quantidades de cabeamento de longa distância de pequena capacidade; reduzindo o peso e a complexidade de fabricação e manutenção. Menos cabos a bordo da aeronave também reduz o potencial de dano no cabo ao longo da vida útil da aeronave e a torna mais eficiente em termos de peso e custo para proteger o restante do feixe de cabos.

[0004] Redes de dados digitais de aeronaves, controladores de sistema integrados e sistemas de distribuição de energia continuam a serem desenvolvidos em relativo isolamento por vários fornecedores de subsistema.

[0005] É desejável reduzir ainda mais o custo e o peso da aeronave, bem como a complexidade de fabricação e manutenção. É também desejável prover maior longevidade para sistemas de aeronaves ao aumentar a capacidade de modificar as funções do sistema sem alterar o hardware físico do sistema. Ademais, outras características desejáveis da presente invenção se tornarão aparentes a partir da subsequente descrição detalhada e das reivindicações anexas, tomadas em conjunto com os desenhos anexos e do campo técnico e histórico precedentes.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0006] As modalidades descritas referem-se a um veículo, tais como uma aeronave, que inclui uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle. A arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle inclui uma pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas localizadas ao longo do veículo, uma pluralidade de elementos de dados distribuídos ao longo do veículo e uma pluralidade de nós. Cada elemento de dados é uma fonte de dados, um consumidor de dados, ou ambos uma fonte de dados e um consumidor de dados. Em uma modalidade, cada nó inclui distribuição de energia (PD -Power Distribution) e componentes de coleta de dados e distribuição (DCD - Data Collection and Distribution). Os componentes de PD recebem energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa para o nó e são configurados para distribuir e controlar a energia elétrica a uma pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó. Em uma modalidade, os componentes de PD incluem uma interface de entrada de energia elétrica configurada para receber uma entrada de energia elétrica a partir de uma fonte externa para o nó e um ou mais módulos de controle de potência. Cada módulo de controle de potência pode controlar a energia elétrica fornecida a uma ou mais interfaces de saída de energia elétrica que fornecem energia para o cargas elétricas ativas e passivas. Os componentes de DCD recebem dados a partir de fontes de dados externas ao nó e transmitem dados aos consumidores de dados externos ao nó.

[0007] Em uma modalidade, cada nó pode incluir um módulo de processador, e uma mídia legível por computador tendo instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador processe os dados recebidos pelos componentes de DCD, processe os dados a serem transmitidos pelos componentes de DCD e receba os dados a partir de fontes de dados externas ao nó através dos componentes de DCD. As instruções executáveis por computador, quando executadas pelo módulo de processador, também pode fazer com que o módulo de processador comande os um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas externas ao nó. Em uma implementação, as instruções executáveis por computador, quando executadas pelo módulo de processador, podem fazem com que o módulo de processador transmita comandos para um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas, de modo que energia seja fornecida para, ou removida das cargas elétricas ativas e passivas de uma forma que seja responsiva aos dados recebidos através dos componentes de DCD, conforme definidos pelas instruções executáveis por computador armazenadas.

[0008] Em uma modalidade, a arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle pode receber comandos a partir de dispositivos de controle operados pelo operador do veículo através dos componentes de DCD de nós, e receber dados sobre o estado do veículo a partir de fontes de dados através dos componentes de DCD dos nós. A energia fornecida para as cargas elétricas ativas e passivas é controlada em resposta aos comandos do operador e do estado do veículo, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós. Em outra modalidade, a operação da pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas, em resposta aos comandos do operador e do estado do veículo conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós, resulta em uma ou mais funções sendo executadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] As modalidades da presente invenção serão adiante descritas em conjunto com as seguintes figuras, em que numerais similares designam elementos similares, em que: [0010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma aeronave que inclui nós de acordo com uma implementação não limitativa as modalidades descritas.

[0011] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra um nó de acordo com uma implementação não limitativa das modalidades descritas.

[0012] As Figuras 3 e 4 são diagramas que ilustram diferentes aspectos de uma implementação não limitativa de uma plataforma de sistemas de aeronave distribuídos que pode ser fornecida em uma aeronave usando nós para criar uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle de acordo com as modalidades descritas.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES EXEMPLARES

[0013] Conforme usada neste documento, a palavra "exemplar" significa "que serve como exemplo, instância, ou ilustração." A seguinte descrição detalhada é meramente de natureza exemplar e não se destina a limitar a invenção ou a aplicação e usos da invenção. Qualquer modalidade descrita neste documento como "exemplar" não deve necessariamente ser interpretada como preferencial ou vantajosa em relação a outras modalidades. Todas as modalidades descritas nesta Descrição Detalhada são modalidades exemplares providas para permitir que as pessoas versadas na técnica possam fazer ou usar a invenção e não para limitar o escopo da invenção, que é definido pelas reivindicações. Adicionalmente, não há a intenção de estar vinculado a qualquer teoria expressa ou implícita apresentada no campo técnico, histórico e resumo precedente ou na descrição detalhada que se segue.

Visão geral [0014] Em aeronaves modernas, as redes de dados e o sistema de distribuição de energia elétrica são separados. Cada sistema conectado às redes de dados e ao sistema de distribuição de energia elétrica normalmente inclui o seus próprios controladores, hardware específico de aplicativo e software. A integração das funções de distribuição de energia, redes de dados e controlador permite a redução do número de unidades eletrônicas que precisam ser instaladas em uma aeronave e a quantidade de fiação requerida para interligá-los. Isto permite uma redução no peso e no custo da aeronave e uma redução do volume interno ocupado pelo equipamento.

[0015] As modalidades descritas se relacionam com arquiteturas integradas de distribuição de energia, rede de dados e controle. As arquiteturas integradas de distribuição de energia, rede de dados e controle podem ser instaladas em veículos. Em uma implementação exemplar, que será descrita abaixo com referência às Figuras 1 a 4, o veículo é uma aeronave; no entanto, será apreciado que as modalidades descritas podem ser implementadas dentro de qualquer outro tipo de veículo, incluindo terrestre (por exemplo, automóveis), aquático (por exemplo, barcos, navios, submarinos), aéreo (por exemplo, helicópteros, drones, etc.) ou veículos espaciais. Ademais, em algumas implementações, as modalidades descritas podem ser implementadas em outras instalações, tais como instalações em solo (por exemplo, instalações industriais, centrais elétricas, etc.).

[0016] Nós são dispostos em todo o veículo. Cada nó é uma unidade integrada que inclui componentes de distribuição de energia secundária (SPD - Secondary Power Distribution) e componentes de coleta e distribuição de dados (DCD - Data Collection and Distribution). Esses componentes podem ser instalados dentro de um alojamento, tal como alojamento modular. Os componentes de SPD podem receber energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa ao nó e podem distribuir a energia elétrica para cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó. Como usado aqui, o termo "carga elétrica ativa" refere-se a uma carga elétrica que tem a capacidade de alterar o estado físico do veículo. Alguns exemplos não limitativos de cargas elétricas ativas podem incluir, mas não estão limitadas a, motores, aquecedores, válvulas, etc. Como usado aqui, o termo "carga elétrica passiva" refere-se a uma carga elétrica que não tem a capacidade de alterar o estado físico do veículo. Alguns exemplos não limitativos de cargas elétricas passivas podem incluir, mas não estão limitadas a, sensores, telas, luzes, tais como luzes de indicador, etc. Os componentes de DCD podem receber dados a partir de elementos de dados (que são fontes de dados) externos ao nó e podem comunicar dados para elementos de dados (que são consumidores de dados) externos ao nó.

[0017] De acordo com as modalidades descritas, uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle para um veículo, tal como uma aeronave, é fornecido. O veículo pode incluir cargas elétricas e elementos de dados distribuídos ao longo do veículo. Cada elemento de dados é uma fonte de dados, um consumidor de dados, ou uma fonte de dados e um consumidor de dados. O veículo também inclui pelo menos uma fonte de energia elétrica. De acordo com as modalidades descritas, a arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle pode incluir um ou mais nós distribuídos ao longo do veículo, linhas de distribuição de energia primária e secundária, e um ou mais barramentos de dados digitais. Cada linha de distribuição de energia primária acopla um nó específico a pelo menos uma fonte de energia elétrica que é externa ao nó. Cada linha de distribuição de energia secundária conecta um nó específico a pelo menos uma carga elétrica. Cada barramento de dados digital conecta um nó específico para um ou mais outros nós, para um ou mais elementos de dados, ou a uma combinação de outros nós e elementos de dados.

[0018] A Figura 1 é uma vista de uma aeronave 100 na qual as modalidades descritas podem ser implementadas de acordo com uma implementação exemplar, não limitativa. A Figura 1 ilustra que vários nós 150 podem ser localizados a bordo da aeronave 100. A Figura 1 destina-se a ilustrar uma representação conceitual de nós, porém, deve ser apreciado que os nós 150 podem ser localizados em qualquer lugar a bordo da aeronave. Além disso, o número e localizações relativas dos nós 150 são não limitativos. Em outras palavras, qualquer número de nós 150 pode ser incluído dentro da aeronave 100 e os nós podem ser montados em qualquer lugar ao longo da aeronave 100. Como será descrito abaixo com referência às Figuras 2 a 4, os nós 150 são parte de uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle escalável, que pode ser usada para implementar uma plataforma de sistemas distribuídos de aeronave dentro da aeronave 100. Embora não mostrado na Figura 1, a aeronave 100 também pode incluir vários outros computadores de bordo, instrumentação de aeronave e sistemas de controle adicionais que não são ilustrados para fins de clareza. Outras características de nós e a aeronave 100 serão agora descritas abaixo com referência às Figuras 2 a 4. Como uma questão preliminar, é observado que nas Figuras 1, 3 e 4, algumas das várias fontes de energia primária 140, unidades de distribuição de energia primária 142, seções das linhas de distribuição de energia 145, nós 150, cargas elétricas 160, elementos de dados 170, seções de barramento de dados 180, e comutadores 190 são ilustrados como sendo externos à aeronave. No entanto, que será apreciado por aqueles versados na técnica que esta descrição é apenas para fins ilustrativos, e que as várias fontes de energia primária 140, unidades de distribuição de energia primária 142, seções das linhas de distribuição de energia 145, nós 150, cargas elétricas 160, elementos de dados 170, seções de barramento de dados 180, e comutadores 190 na verdade são integrados ao longo da, e dentro da, aeronave.

[0019] A Figura 2 é um diagrama de blocos que ilustra um nó 150 exemplar de acordo com as modalidades descritas.

[0020] O nó 150 é um componente ou unidade integrada, multifunção. Na modalidade exemplar, o nó 150 inclui um alojamento 205 que contém componentes de distribuição de energia secundária (SPD) incluindo uma interface de entrada de energia elétrica 210, um módulo de controle de potência de alta voltagem 220, um ou mais módulos de conversão de energia elétrica 230, módulos de controle de energia de baixa voltagem 240; um módulo de processador 250 que realiza uma variedade de funções de processamento e controle; e componentes de coleta e distribuição de dados (DCD), incluindo um módulo de interface digital de I/O 260, um módulo de interface de I/O analógico e discreto 270, e um módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280. Em uma modalidade, cada um dos módulos pode ser peças separadas de equipamento que são interconectadas entre si sem o uso de cabos externos ao alojamento 205. Em outra modalidade, cada um dos módulos pode ser um ou mais componentes eletrônicos instalados em uma ou mais placas de circuito. Como usado aqui, um alojamento de um nó pode ser um simples recipiente que encerra ou engloba todos os componentes de um nó, ou contêineres modulares que são montados e interconectados uns aos outros. Para distinguir entre as duas implementações, a primeira será referida como um alojamento, e a última será referida como um alojamento modular. Cada um dos diversos módulos de interface DCD 260, 270, 280 pode incluir vários componentes de hardware e software que não são ilustrados para fins de clareza.

[0021] A interface de entrada de energia elétrica 210 é configurada para ser acoplada a uma fonte de energia elétrica. A interface de entrada de energia elétrica 210 fornece energia elétrica que é distribuída pelo nó 150 para cargas elétricas que consomem energia elétrica e localizam-se externas ao nó 150 e a bordo da aeronave. Nesta modalidade, a interface de entrada de energia elétrica 210 fornece energia elétrica CC de alta voltagem para o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 e para os módulos de conversão de energia elétrica 230. Embora nesta modalidade a interface de entrada de energia elétrica 210 seja uma interface de entrada de energia elétrica única que recebe uma entrada CC de alta voltagem, deve ser apreciado que a interface de entrada de energia elétrica 210 pode ser de um tipo diferente (por exemplo, três fases de CA), ou incluir múltiplas entradas de energia elétrica redundantes a partir de fontes diferentes.

[0022] O nó 150 serve como uma unidade de distribuição de energia secundária (SPD) que distribui energia elétrica a uma ou mais cargas elétricas localizadas externas ao nó e a bordo do veículo. Como será descrito mais detalhadamente abaixo, o nó 150 pode ser conectado a uma ou mais fontes de energia elétrica através de uma ou mais interfaces de entrada de energia elétrica e fornecer energia elétrica para cargas externas que consomem energia elétrica (por exemplo, atuadores, motores, etc.) através de uma ou mais interfaces de saída.

[0023] O módulo de processador 250 pode representar pelo menos um processador de computador e memória de computador associada que é interno ou externo ao processador de computador. O módulo de processador 250 realiza as funções de cálculo e controle do nó. Como usado aqui, um "processador de computador" pode se referir a qualquer tipo de processador, controlador, microcontrolador, processador de sinais digitais (DSP) ou máquina de estados convencionais. Um módulo de processador pode ser implementado usando um único processador de computador ou vários processadores de computador que não fazem parte de uma única unidade. Ademais, um módulo de processador pode compreender circuitos integrados tal como um microprocessador, ou qualquer número adequado de múltiplos processadores de computador ou dispositivos de circuito integrado e/ou placas de circuito, trabalhando em cooperação para realizar as funções de um módulo de processador. Assim, um módulo de processador não necessariamente é implementado como uma única unidade discreta em todas as modalidades, mas também pode ser implementado usando uma pluralidade dos processadores de computador que são distribuídos ao longo do nó. Deve ser entendido que a memória de computador pode ser um único tipo de componente de memória, ou pode ser composto de muitos tipos diferentes de componentes de memória. A memória pode incluir memória não-volátil (tal como ROM, memória flash, etc.), memória volátil (tal como RAM) ou uma combinação dos dois. A RAM pode ser qualquer tipo de memória de acesso aleatório adequada, incluindo os vários tipos de memória de acesso aleatório dinâmica (DRAM) tal como SDRAM, os vários tipos de RAM estática (SRAM). A memória de computador pode conter um sistema operacional e código executável para programas de controle de potência, programas de conversão de dados ou programas de controle do sistema que podem ser carregados e executados no módulo de processador 250.

[0024] Nesta modalidade, o módulo de processador 250 é configurado para fornecer sinais de controle para o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 e os módulos de controle de potência de baixa voltagem 240, controlando as saídas de energia elétrica de cada um. O módulo de processador 250 gera os sinais de controle (ou "comandos") que são comunicados ao módulo de controle de potência de alta voltagem 220 e aos módulos de controle de potência de baixa voltagem 240 para controlar a distribuição de energia elétrica para vários equipamentos ou "cargas" que estão localizados ao longo da aeronave 100 (como serão descritos mais detalhadamente abaixo tendo como referência a Figura 4). Em outra modalidade, as interfaces de DCD recebem sinais de controle que são gerados por sistemas e subsistemas do veículo que são externos ao nó (por exemplo: computadores de controle de voo, sistemas de gerenciamento de voo, dispositivos de entrada de controle ativados pelo motorista ou piloto), e um ou mais dos módulos de controle de potência 220 e 240 fornecem energia elétrica para cargas elétricas responsivas a esses sinais de controle externo.

[0025] O módulo de controle de potência de alta voltagem 220 inclui diversas saídas de energia elétrica para cargas de energia elétrica individuais. Em uma modalidade, o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 pode ser implementado usando um controlador de potência de estado sólido (SSPC). O módulo de controle de potência de alta voltagem 220 inclui elementos de controle de energia elétrica capazes de comutar cada saída de energia elétrica a partir do módulo de controle de potência de alta voltagem 220 para ligado ou desligado em resposta aos sinais de controle recebidos a partir do módulo de processador 250. Os sinais de controle são ilustrados através de linhas tracejadas na Figura 2. Em resposta aos comandos do módulo de processador 250, o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 controla a distribuição da energia elétrica CC de alta voltagem para as cargas elétricas externas que usam ou requerem energia elétrica de alta voltagem. Embora a Figura 2 mostre seis saídas, deve ser apreciado que o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 pode incluir qualquer número de saídas de energia elétrica necessário com base na implementação específica do nó.

[0026] Como observado anteriormente, nesta modalidade, a interface de entrada de energia elétrica 210 também fornece energia elétrica CC de alta voltagem para os módulos de conversão de energia elétrica 230. O módulo de conversão de energia elétrica 230 pode incluir um ou mais conversores de energia elétrica necessários para converter a entrada recebida através da interface de entrada de energia elétrica 210 para o tipo de energia elétrica utilizada pelas cargas elétricas externas ao nó. Como usado aqui, um conversor de energia elétrica refere-se ao hardware que é projetado para receber uma entrada de energia elétrica através de uma interface de energia elétrica e para converter a entrada de energia elétrica para gerar uma saída de energia elétrica que é fornecida para um ou mais módulos de controle de potência. A entrada de energia elétrica pode ser qualquer tipo de entrada de energia que seja adequada para a distribuição, e que pode ser convertida pelo conversor de energia elétrica para qualquer outro tipo de energia elétrica que é usada por cargas elétricas externas. Em uma modalidade, o conversor de energia elétrica pode alterar uma característica da entrada de energia elétrica para gerar uma saída de energia elétrica tendo características diferentes. Por exemplo, o conversor de energia elétrica pode alterar a forma de onda da entrada de energia elétrica para gerar uma saída de energia elétrica, tendo uma forma de onda diferente. Por exemplo, em uma modalidade, o conversor de energia elétrica pode converter uma entrada de energia elétrica CC para uma saída de energia elétrica CA, ou vice-versa. Em outra modalidade, o conversor de energia elétrica pode converter a frequência de uma entrada de energia elétrica CA para uma saída de energia elétrica CA tendo uma frequência diferente. O conversor de energia elétrica também pode alterar a voltagem da entrada de energia elétrica para gerar uma saída de energia elétrica, tendo um nível de voltagem diferente (maior ou menor).

[0027] Por exemplo, em uma modalidade, o módulo de conversão de energia elétrica 230 pode incluir elementos tais como transformadores, retificadores e filtros para converter uma entrada de alta voltagem CC (recebida pela interface de entrada de energia elétrica 210) para uma energia elétrica mais baixa. Na modalidade ilustrada na Figura 1, o módulo de conversão de energia elétrica 230 pode incluir um transformador redutor (step-down) para converter uma entrada CC alta voltagem (recebida a partir da interface de entrada de energia elétrica 210) para uma saída CC de baixa voltagem. Em outras palavras, o módulo de conversão de energia elétrica 230 pode converter a potência elétrica CC de alta voltagem para uma energia elétrica CC de voltagem mais baixa (por exemplo, 28 volts CC) e fornecer a energia elétrica CC de baixa voltagem para cada módulo de controle de energia de baixa voltagem 240. Em resposta a comandos a partir do módulo de processador 250, os módulos de controle de energia de baixa voltagem 240 controlam a distribuição da energia elétrica CC de baixa voltagem para as cargas elétricas externas que usam ou requerem energia elétrica de baixa voltagem.

[0028] Cada módulo de controle de baixa voltagem 240 fornece elementos de controle de energia elétrica capazes de comutar a energia elétrica que é fornecida a partir do módulo de controle de energia de baixa voltagem 240 para ligado ou desligado em resposta a sinais de controle (ilustrados através de linhas tracejadas na Figura 2) recebidos a partir do módulo de processador 250. Em uma modalidade, cada módulo de controle de energia de baixa voltagem 240 pode ser implementado usando um controlador de potência de estado sólido (SSPC). Cada módulo de controle de energia de baixa voltagem 240 pode incluir diversas saídas de energia elétrica para cargas de energia elétrica individuais. Embora cada módulo de controle de energia de baixa voltagem 240 da Figura 2 mostrar seis saídas, deve ser apreciado que cada módulo de controle de energia de baixa voltagem 240 pode incluir uma ou mais saídas de energia elétrica requeridas com base na implementação específica do nó 150.

[0029] Ademais, embora não especificamente ilustrado na Figura 2, em algumas modalidades, o módulo de conversão de energia elétrica 230 pode incluir conversores de energia elétrica adicionais, tal como um inversor, para converter a entrada CC de alta voltagem a partir da interface de entrada de energia elétrica 210 para uma voltagem CA (não ilustrada) que pode então ser fornecida a um módulo de controle de potência CA (não mostrado). Assim, o nó 150 pode distribuir tanto alimentação CA, como alimentação CC para cargas externas. Por outro lado, em modalidades alimentadas por energia CA na interface de entrada de energia elétrica 210, o conversor de energia elétrica 230 pode incluir retificadores de transformador para fornecer saída CC de baixa ou alta voltagem para o módulo de controle de potência de alta voltagem 220 e para os módulos de controle de potência de baixa voltagem 240.

[0030] O nó 150 também serve como uma unidade de coleta e distribuição de dados. O módulo de processador 250 em cada nó pode agregar dados recebidos através dos módulos de interface de I/O analógicos e discretos 260, 270, opcionalmente, processar esses dados e então transmitir os dados agregados através do módulo de interface de rede digital de alta largura de banda 280. O nó 150 pode ser acoplado a diversas fontes de dados (por exemplo, sensores, dispositivos de entrada de controle e outros tipos de equipamento) usando o módulo de interface de I/O digital 260 e o módulo de interface de I/O analógico e discreto 270. O nó 150 pode então distribuir dados que recebe através destes módulos de interface 260, 270, através de um módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280, ou através do módulo de interface de I/O digital 260 e do próprio módulo de interface de I/O analógico e discreto. Além disso, cada módulo de processador 250 também pode receber dados através do módulo de interface de rede digital de alta largura de banda 280, opcionalmente, processar esses dados e então comunicar esses dados através dos módulos de interface de I/O digital, analógico e discreto 260, 270 apropriado para comunicação sobre um barramento apropriado para consumidores de dados pretendidos (isto é, elementos de dados que são consumidores de dados).

[0031] O módulo de interface de I/O digital 260 recebe, a partir de fontes de dados ou equipamento de aeronave, dados digitais que são compatíveis com os padrões de barramento digital, tal como o A429, barramento CAN, MIL-STD-1553. O módulo de interface de I/O digital 260 pode receber sinais de entrada digitais comunicados sobre um barramento digital a partir de fontes de dados e pode comunicar sinais de saída digitais sobre um barramento digital para consumidores de dados. Embora o módulo de interface de I/O digital 260 seja ilustrado como um único bloco, deve ser apreciado que o bloco rotulado como módulo de interface de I/O digital 260 pode incluir um ou mais tipos de interfaces de I/O digitais e hardware associado diferentes .

[0032] O módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 recebe dados analógicos e/ou discretos a partir de fontes de dados ou equipamentos de aeronave. Exemplos de tal equipamento de aeronave inclui sensores de pressão, sensores de temperatura, medidores de vazão, sensores de proximidade ou comutadores, etc. O módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 pode ser projetado para receber um ou mais sinais de entrada analógicos e qualquer tipo de dados de entrada discretos. O módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 pode receber sinais de entrada analógicos comunicados, por exemplo, a partir de um termopar. O módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 pode receber dados de entrada discretos comunicados, por exemplo, a partir de um comutador de posição. O módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 também pode comunicar sinais de saída analógicos para vários tipos de atuadores controlados eletricamente e também pode comunicar dados de saída discretos para solenoides, luzes indicadoras e outros dispositivos elétricos de baixa potência. Embora o módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 seja ilustrado como um único bloco, deve ser apreciado esse bloco de módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 pode incluir um ou mais tipos diferentes de interfaces de I/O analógicos e discretos e hardware associado. Em uma modalidade, o módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 também pode incluir conversores analógico para digital (ADCs) associados que convertem sinais de entrada analógicos e dados discretos em um formato digital e em seguida, comunica sinais digitais para o módulo de processador 250 de modo que o processador não tenha que executar esta conversão. Similarmente, em algumas modalidades, o módulo de interface de I/O analógico e discreto 270 também pode incluir conversores digital para analógico (DAC) e drivers de saída necessários para converter os dados a partir do módulo de processador 250 para gerar qualquer número de sinais de saída analógicos.

[0033] Os dados transmitidos pelo nó 150 através do módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280, podem ser roteados para outros nós 150 diretamente, ou usando comutadores de rede (que serão descritos mais detalhadamente abaixo tendo como referência a Figura 4) .

[0034] A conversão de dados executada pelo nó 150 pode ser definida por arquivos de configuração que definem a fonte de dados de dados específicos, um consumidor de dados para aqueles dados específicos e instruções de como aqueles dados específicos precisam ser processados e reformatados antes do envio através do módulo de interface apropriado em direção ao consumidor de dados pretendido.

[0035] O módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 permite que o nó 150 seja conectado diretamente ou através de comutadores de rede para outros nós 150, unidades de aviônica modular integrada (IMA - Integrated Modular Avionics) ou outro equipamento eletrônico a bordo da aeronave. Na Figura 2, o módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 é ilustrado como um único bloco. No entanto, o módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 pode representar mais de uma interface de rede de alta velocidade e hardware associado. Adicionalmente, na Figura 2, o módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 é ilustrado conectado aos cabos de saída dedicados. No entanto, em outra modalidade a interface de I/O de rede digital de alta largura de banda pode transmitir e receber informações utilizando o mesmo cabo ou cabos conectados à interface de entrada de energia 210 ("dados sobre alimentação") . Como tal, o módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 inclui pelo menos uma interface de rede de alta largura de banda que é projetada para comunicar dados sobre um barramento (não ilustrado na Figura 2) . Dependendo da implementação, o módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 pode ser projetado para comunicação de acordo com um ou mais protocolos de barramento de alta largura de banda, tais como Ethernet, A664, AFDX, etc. O módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 comunica os dados concentrados sobre um barramento (não mostrado na Figura 2) para comutadores de rede, outros nós 150 (não mostrados na Figura 2), ou outro equipamento eletrônico externo ao nó 150 (não mostrado na Figura 2). O módulo de interface de I/O de rede digital de alta largura de banda 280 também pode receber dados que são comunicados a partir de comutadores de rede, outros nós 150 ou outro equipamento eletrônico externo ao nó 150.

[0036] As Figuras 3 e 4 são diagramas que ilustram diferentes aspectos de uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle que pode ser usada em uma aeronave 100 para fornecer uma plataforma de sistemas de aeronave distribuídos. As Figuras 3 e 4 são representações de um mesmo sistema integrado, mas são ilustradas em desenhos separados que focam em diferentes características fornecidas através de nós 150 que são parte da arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle. Em particular, a Figura 3 é um diagrama que ilustra o aspecto de distribuição de energia da plataforma de sistemas de aeronave distribuídos, considerando que a Figura 4 é um diagrama que ilustra o aspecto de rede de dados da plataforma de sistemas de aeronave distribuídos.

[0037] A Figura 3 é um diagrama simplificado de uma rede de distribuição de energia de aeronave 300 de acordo com uma implementação das modalidades descritas. Conforme ilustrado na Figura 3, a aeronave 100 inclui uma fonte de energia primária de lado direito (PPS) 140-1, uma fonte de energia primária do lado esquerdo (PPS) 140-2, uma unidade de distribuição de energia primária do lado direito (PPD) 142-1, uma unidade de distribuição de energia primária do lado esquerdo (PPD) 142-2 e nós 150 que são distribuídos ao longo da aeronave.

[0038] Na presente modalidade, cada PPS 140 é conectada através de uma unidade de PPD 142 para diversos nós 150 que são distribuídos ao longo da aeronave. Cada PPS pode ser qualquer fonte primária de energia elétrica que seja externa aos nós, e pode variar dependendo da implementação. Por exemplo, em uma modalidade, cada PPS pode ser implementada usando um gerador de frequência CA constante. Em outra modalidade, cada PPS pode ser implementada usando um gerador de frequência CA variável (por exemplo, gerador acoplado diretamente ao motor, tal que a frequência varia com a velocidade do motor) . A unidade de PPD 142 se conecta a uma PPS para múltiplas unidades de distribuição de energia secundária (SPD), incluindo nós 150 e pode adicionalmente incluir capacidades de comutação ou conversão de energia. Portanto, em uma modalidade, a saída de energia elétrica pelo PPS pode ser relativamente energia elétrica de alta voltagem CA que é transmitida diretamente para os nós 150 e é convertida em energia elétrica CC pelos módulos de conversão de energia elétrica 230 nos nós 150. Em outra modalidade, cada unidade de PPD pode incluir um conversor CA-CC, tal que a saída de energia elétrica CA pelo PPS possa ser convertida em energia elétrica CC de relativamente alta voltagem que é distribuída para os nós. Cada nó 150 é acoplado a uma das unidades PPD 142 através de uma linha de distribuição de energia 145 que transporta energia elétrica para esse nó. No exemplo não limitativo mostrado na Figura 1, a aeronave 100 inclui cinco nós 150-1 ... 150-5 no lado direito da aeronave 100, e cinco nós 150-6 ... 150-10 no lado esquerdo da aeronave 100.

No entanto, aqueles versados na técnica apreciarão que isto é apenas para fins de ilustrar uma possível implementação e que a aeronave 100 pode incluir qualquer número de nós 150 em qualquer arranjo dependendo da implementação.

[0039] Cada nó 150 é acoplado a pelo menos uma carga elétrica 160. Na Figura 3, as cargas elétricas são representadas por pequenos retângulos e rotulados com o número de referência 160. Como usado aqui, uma carga elétrica refere-se a qualquer equipamento da aeronave que consome energia elétrica. Exemplos não limitativos desses equipamentos podem incluir: motores, atuadores, válvulas, luzes, aquecedores, sensores, telas, amenidades de cabine, amenidades de cozinha, computadores, processadores, ou qualquer outro dispositivo, componente ou unidade que consome energia elétrica. No exemplo não limitativo mostrado na Figura 3, a aeronave 100 inclui onze retângulos que representam cargas elétricas 160-1 ... 160-11 no lado direito da aeronave 100 e onze retângulos que representam cargas elétricas 160-12 ... 160-22 no lado esquerdo da aeronave 100. No entanto, aqueles versados na técnica apreciarão que isto é apenas para fins de ilustrar uma possível implementação e que a aeronave 100 pode incluir uma ou mais cargas elétricas 160 dependendo da implementação. Dependendo da implementação, os nós 150 podem ser utilizados para alimentar todas as cargas elétricas 160 na aeronave (conforme ilustrado na Figura 3) ou apenas parte deles, com o restante alimentado por meios tradicionais.

[0040] A Figura 3 ilustra que cada nó 150 serve como uma unidade de distribuição de energia secundária (SPD) que distribui energia elétrica para pelo menos uma carga elétrica 160. Cada nó 150 é capaz de converter energia elétrica recebida a partir de uma unidade PPD 142 em uma forma que pode ser usada por cada uma das cargas elétricas individuais 160 que está acoplada, e controlar a distribuição de energia elétrica para cada uma dessas cargas elétricas individuais 160. Por exemplo, algumas cargas elétricas podem consumir energia elétrica de corrente contínua (CC), enquanto outras cargas elétricas podem consumir energia elétrica de corrente alternada (CA). Por exemplo, em uma implementação não limitativa, algumas cargas elétricas podem ser projetadas para receber energia elétrica CC menor (por exemplo, 28 Volts), outras cargas elétricas podem ser projetadas para receber energia elétrica CC superior (por exemplo, 270 Volts), enquanto ainda outras cargas elétricas podem ser projetadas para receber energia elétrica CA que tenha uma baixa voltagem ou uma voltagem mais alta (por exemplo, 115 volts). Ademais, para cargas elétricas projetadas para receber energia elétrica CA, a frequência pode variar. Por exemplo, algumas cargas elétricas podem exigir energia elétrica CA, tendo uma frequência de 400 Hertz, enquanto outras cargas elétricas podem exigir energia elétrica CA tendo uma frequência de 60 Hertz.

[0041] Como será descrito abaixo, o módulo de processador 250 em cada nó 150 pode hospedar a lógica para executar uma grande variedade de funções. Como um exemplo de uma função, o módulo de processador 250 pode monitorar características elétricas (por exemplo, corrente, voltagem, frequência) da energia elétrica fornecida a uma ou mais cargas elétricas e detectar, com base nas características elétricas, condições anormais. Exemplos dessas condições anormais podem incluir, por exemplo, condições de curto-circuito permanente ou intermitente, condições de voltagem anormal como sobrevoltagem ou sobtensão, qualidade de energia elétrica anormal (por exemplo, conforme determinado pelo monitoramento da forma de onda, frequência, fase, corrente ou voltagem de entrada ou saída), e/ou outras condições de falha que refletem outras condições indesejáveis ou potencialmente inseguras.

[0042] A Figura 4 é um diagrama de blocos simplificado de uma rede de dados de aeronave 400 que pode ser implementada usando os nós 150, de acordo com uma implementação não limitativa das modalidades descritas.

De modo similar à representação de cargas elétricas da Figura 3, a Figura 4 ilustra que a aeronave pode incluir uma pluralidade de elementos de dados 170 (representados por pequenos círculos localizados ao longo da aeronave), barramentos de dados 180 e comutadores de rede 190. Deve ser apreciado que a implementação ilustrada na Figura 4 é não limitativa, e que qualquer número de nós 150, elementos de dados 170, barramentos de dados 180 e comutadores de rede 190 podem ser incluídos em outras implementações. Na modalidade que é ilustrada na Figura 4, os comutadores de rede 190 são mostrados como dispositivos distintos ou dedicados que são separados dos nós. Na presente modalidade, os comutadores de rede 190 atuam efetivamente como um hub centralizado que faz parte de uma topologia de rede em estrela. A Figura 4 representa uma implementação particular, não limitativa, na qual funcionalidade comutação dos comutadores de rede 190 é implementado separadamente e externamente dos nós 150. Deve ser apreciado que a funcionalidade de comutação dos comutadores de rede 190 pode ser implementada usando o módulo de processador 250 dentro de cada nó em outras modalidades. Isso permite que os nós formem outras topologias de rede, por exemplo, uma topologia de rede em malha, anel ou ligação em cascata.

[0043] Elementos de dados 170 podem representar fontes de dados e/ou consumidores de dados que são externos aos nós. Alguns elementos de dados são fontes de dados, mas não consomem dados, alguns elementos de dados são consumidores de dados, mas não são fontes de dados, e alguns elementos de dados são ambos fontes de dados e consumidores de dados. Uma fonte de dados é um sistema de transmissão que transmite os dados, enquanto um consumidor de dados é um sistema de recebimento que recebe dados. Fontes de dados e consumidores de dados serão discutidos mais detalhadamente abaixo.

[0044] Na modalidade particular ilustrada na Figura 4, cada nó 150 pode ser acoplado de maneira comunicativa a pelo menos um comutador de rede 190 através de um barramento de dados 180. Cada comutador de rede 190 pode ser acoplado comunicativamente a nós 150 e/ou outros comutadores de rede 190 através de um barramento de dados 180. O barramento de dados 180 pode ser um barramento digital de alta largura de banda, tal como um que seja compatível com ARINC-664. O termo "comutador de rede" pode se referir a um dispositivo de rede que conecta dois ou mais sistemas de aeronave (por exemplo, nós ou outros dispositivos) juntos e executa funções de comutação com base nos dados comunicados entre esses sistemas. Um comutador de rede recebe dados de entrada, determina seu destino e encaminha os dados processados ao longo de um percurso ao seu destino pretendido. Assim, cada comutador de rede é configurado para: ler dados traduzidos, determinar seu destino e um percurso para esse destino (por exemplo, um elemento de dados específico que é um consumidor de dados) e rotear os dados traduzidos ao longo de um percurso para o destino apropriado.

[0045] Cada nó 150 pode receber os sinais de entrada a partir de qualquer número de elementos de dados diferentes 170 que servem como fontes de dados. Em outras palavras, cada nó 150 recebe dados a partir de quaisquer elementos de dados 170 que são fontes de dados. Os diferentes sinais de entrada podem ter uma variedade de formas (por exemplo, discreto, analógico, digital). Cada nó também pode receber sinais de entrada a partir de outros nós através do barramento de dados 180 e comutadores de rede 190 e então podem distribuir esses dados para qualquer número de elementos de dados diferentes 170 que são consumidores de dados. Assim, cada nó 150 é configurado para servir como uma unidade de coleta e distribuição de dados que é capaz de receber dados a partir de elementos de dados 170 e comunicar dados para outros elementos de dados 170. Em uma implementação, cada nó 150 pode "concentrar" os dados recebidos a partir de elementos de dados 170 que são fontes de dados, e comunicar ou distribuir os dados concentrados sobre o barramento de dados 180 a um comutador de rede 190. A seguir, o comutador de rede 190 roteia os dados para vários destinos ou pontos terminais. A seguir, o comutador de rede 190 roteia os dados para outros nós 150 que estão acoplados ou a outro comutador de rede 190 que esteja acoplado de modo que os dados movem-se ao longo de um percurso apropriado para seus destino ou elementos de dados 170 que são os consumidores de dados pretendidos desses dados.

[0046] Devido ao fato dos dados recebidos a partir dos elementos dados 170 poder ter uma variedade de formas diferentes (por exemplo, discreta, analógica, digital), em uma modalidade, cada nó 150 pode converter dados de entrada de uma forma para outra antes de emiti-los. Por exemplo, cada nó 150 pode receber dados de entrada (na forma discreta, analógica ou digital) a partir de uma variedade de elementos de dados diferentes e pode processar e reformatar os dados de entrada em um ou mais formatos de dados digitais, para que eles possam ser comunicados através de uma ou mais redes. Um nó 150 pode atuar como um conversor de protocolo que pode converter os sinais de entrada de alimentação por um protocolo de rede de entrada (por exemplo: EIA/TIA-232, EIA/TIA-422, EIA/TIA-485, ARINC 429, USB 2.0, ARINC-664, MIL-STD-1553, barramento CAN, Ethernet) para um protocolo diferente ou protocolos para retransmissão. Ademais, cada nó 150 pode receber dados por um protocolo de rede de entrada e converter os dados de volta em uma variedade de formas que seja utilizável pelos vários elementos de dados que são consumidores de dados antes de se comunicar com esses elementos de dados (ou seja, traduzir ou reformatar os dados de rede para as formas de dados necessárias ou utilizadas por cada elemento de consumidor de dados específico conectado ao nó 150).

Elementos de dados [0047] Os elementos de dados 170 que são fontes de dados podem incluir, por exemplo, sistemas de referência inerciais (IRSs), sistemas de referência de atitude-rumo (AHRSs), sistemas de dados aéreos (ADSs), sistemas de comunicação, receptores sistema de posição global (GPS), interfaces de sistema de satélite de navegação global (GNSS), outras interfaces sem fio, sensores, tais como sensores de movimento, acelerômetros, sensores de posição, sensores de pressão, sensores de temperatura, giroscópios, bússolas magnéticas, sensores de instrumento de navegação, sensores de velocidade, sensores de taxa angular, sensores de posição, ângulo, deslocamento, distância, velocidade ou aceleração (por exemplo, acelerômetros, inclinômetros, sensores de posição, comutadores de posição, codificadores rotativos, resolvedores, transformadores diferenciais variáveis giratório/linear, tacômetros, etc.), sensores acústicos (por exemplo, som, microfone, sismógrafo, acelerômetro, etc.), sensores de vibração, câmeras, radares, etc. Os dados fornecidos a partir de fontes de dados podem ser dados discretos, dados analógicos ou dados digitais.

[0048] Elementos de dados 170 que são consumidores de dados podem incluir, por exemplo, sistemas aviônicos, sistemas de comunicações, sistemas de navegação, sistemas de vigilância, sistemas de monitoramento, sistemas de controle, painéis de controle, sistemas de controle de voo de aeronaves, sistemas de prevenção de colisão, sistemas de gerenciamento de aeronaves, sistemas de radar, telas (por exemplo, unidades de tela de controle, telas multifuncionais (MFPs), telas em standby), sistemas de alerta, computadores de controle de voo que são usados para controlar a superfícies de controle da aeronave (por exemplo, ailerons, elevadores, leme, spoilers, flaps), controladores de motor, controladores de APU e qualquer outro sistema de recepção de destino que recebe dados. Os dados fornecidos para os consumidores de dados podem ser dados discretos, dados analógicos ou dados digitais. Lógica hospedada implementada nos módulos de processador de nó [0049] O módulo de processador 250 de cada nó 150 pode hospedar a lógica para realizar diversas funções diferentes que são tradicionalmente realizadas por controladores dedicados, unidades e sistemas que são tradicionalmente distribuídos ao longo do veículo.

[0050] Quando o veículo for uma aeronave, exemplos não limitativos dessas funções realizadas pelo processador podem incluir: processamento de dados de sensor que convencionalmente seria hospedado em um ou mais controladores de um sistema de dados aéreo; lógica de processamento para controle de pressão, controle de temperatura, controle de fluxo e detecção de superaquecimento que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de ar de purga; lógica de processamento para proteção contra incêndio, detecção e supressão que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de proteção de incêndio; lógica de processamento para extensão e retração do trem de pouso, indicação de posição do trem de pouso e detecção de peso nas rodas que convencionalmente seria hospedada em uma unidade de controle de trem de pouso de um sistema de trem de pouso; lógica de processamento para controle de ambiente de cabine (por exemplo, temperatura, pressão, ventilação, umidade) que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de controle ambiental (ECS); lógica de processamento para controle de pressurização de cabine que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de controle de pressurização; lógica de processamento para prevenção ou remoção de gelo que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de proteção contra gelo; lógica de processamento para o controle e indicação do motor que seria convencionalmente hospedada em um ou mais controladores de um sistema de motor; lógica de processamento para controle de unidade de energia auxiliar e indicação de que seria convencionalmente hospedada em um ou mais controladores de um sistema de unidade de energia auxiliar; lógica de processamento para a direção da roda dianteira que seria convencionalmente hospedada em um ou mais controladores de um sistema de direção da roda dianteira; lógica de processamento para indicação de quantidade e temperatura de combustível que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de indicação de quantidade de combustível; lógica de processamento para controle de armazenamento e distribuição de combustível que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de distribuição de combustível; lógica de processamento para controle de trajetória do veículo, controle ou orientação automática de trajetória do veículo, controle ou orientação automática de velocidade do veículo e lógica para controlar as superfícies de controle de voo primário ou secundário que convencionalmente seriam hospedadas em um ou mais controladores de um sistema de controle de voo; lógica de processamento para controle de flap e slat que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de dispositivo de elevação; lógica de processamento para a coleta e transmissão de dados de navegação que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de navegação; lógica de processamento para comunicação de voz ou dados, e coleta e transmissão de dados de comunicação que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de comunicação; lógica de processamento para a exibição e aviso que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de exibição do convés de voo; lógica de processamento para controle de iluminação que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de iluminação interno ou externo; lógica de processamento de para gravação de dados que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de gravação; lógica de processamento para controle de porta e indicação de posição que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de portas; lógica de processamento para armazenamento, distribuição e indicação de quantidade de oxigênio suplementar que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de oxigênio; lógica de processamento para armazenamento de água, distribuição de água, remoção de resíduos e armazenamento de resíduos que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de água e resíduos; lógica de processamento para geração e distribuição de energia elétrica que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de energia elétrica; lógica de processamento para cozinhas, banheiros, sistemas de entretenimento, assentos alimentados, portas da cabine interna alimentadas e outros serviços de cabine que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de gerenciamento de cabine; lógica de processamento para geração, distribuição e monitoramento de energia hidráulica que seria convencionalmente hospedada em um ou mais controladores de um sistema hidráulico; lógica de processamento para monitoramento de pressão e temperatura do pneu que seria convencionalmente hospedada em um ou mais controladores do sistema de monitoramento de pressão de pneu; lógica de processamento para controle de freio que convencionalmente seria hospedada em um ou mais controladores de um sistema de controle de freio; ou outra lógica de processamento que seria convencionalmente implementada em qualquer outro controlador ou processador a bordo de uma aeronave.

Redundância [0051] Por razões de segurança, uma aeronave normalmente é projetada para incluir duas ou mais versões redundantes de cada componente crítico do sistema. Isso inclui sistemas de distribuição de energia redundantes, sistemas de transmissão de dados redundantes, versões redundantes da rede de dados primária que são usadas para acoplar cada um do sistema de transmissão redundante aos sistemas de recebimento correspondentes, e sistemas de recebimento redundantes.

[0052] Na Figura 4, devido às limitações de espaço, uma implementação não limitativa de redes de dados é ilustrada. Nesta implementação, nós 150-1 a 150-5, barramento de dados 180-1 e comutadores 190-1, 190-2 são equipamentos que compõem uma primeira rede de dados que está localizada do lado esquerdo da aeronave 100, enquanto os nós 150-6 a 150-10, barramento de dados 1802 e comutadores 190-3, 190-4 são equipamentos que compõem uma segunda rede de dados que está localizada no lado direito da aeronave 100. Dependendo da implementação, pode haver uma, duas ou mais redes de dados, que podem ser idênticas, semelhantes ou completamente diferentes umas das outras.

[0053] Em uma implementação, duas ou mais redes de dados podem desempenhar diferentes funções umas das outras. Em uma tal implementação, as redes de dados são redes de dados simplesmente distintas usadas para finalidades diferentes.

[0054] Em outra aplicação, duas ou mais redes de dados podem ser idênticas umas às outras para fornecer uma medida de redundância no caso em que uma das redes de dados (ou um componente da mesma) experimenta uma falha. Por exemplo, se um dos nós 150-1 a 150-5, ou parte do barramento de dados 180-1 ou um dos comutadores 190-1, 190-2 que compõem a primeira rede de dados do lado esquerdo da aeronave 100 experimenta uma condição de falha, mas a segunda rede de dados não, então a segunda rede de dados ainda pode ser utilizada para realizar a mesma funcionalidade ou funcionalidade equivalente que a primeira rede de dados. No entanto, neste caso uma situação poderia surgir onde todos os nós 150 ou todos os comutadores 190 experimentaram um modo comum de falha (por exemplo, uma falha de software imprevista ou falha de hardware em comum).

[0055] Assim, em ainda outra aplicação, duas ou mais redes de dados podem ser funcionalmente semelhantes entre si, fornecendo redundância, mas podem ser implementadas usando hardware e/ou software diferente, de modo que as redes de dados possam transportar dados ao longo de percursos independentes que não são suscetíveis a modos em comum de falha. Para explicar melhor, a fim de reduzir a probabilidade de falhas de modo em comum, uma rede de dados inclui comutadores de rede, barramentos de dados e nós que empregam hardware e/ou software diferentes em comparação com os comutadores de rede, barramentos de dados e nós que são implementadas dentro de uma outra rede de dados.

[0056] Ademais, em algumas implementações, redes de dados ainda mais complexas podem fornecer redundância adicional. Por exemplo, em uma modalidade, cada rede na aeronave 100 inclui conjuntos adicionais de nós, barramentos de dados adicionais e comutadores adicionais de modo que os percursos de dados redundantes são fornecidos dentro da primeira rede de dados e a segunda rede de dados da aeronave 100. Por exemplo, em uma aplicação, um segundo percurso de dados separados pode ser fornecido dentro da primeira rede de dados e dentro da segunda rede de dados para fornecer percursos alternativos, separados para os dados que são comunicados entre os vários elementos de dados em cada rede. Desta forma pode haver percursos de comunicação alternativos (ou múltiplos percursos distintos) para comunicar dados entre os elementos de dados (e quaisquer outros sistemas que são uma fonte de, ou que consomem, dados).

[0057] Além disso, esses percursos de comunicação alternativos podem ser significado diferente que cada percurso pode incluir diferentes componentes de hardware e/ou software que são diferentes, mas ainda executam funções semelhantes de maneiras diferentes. Essa disparidade ajuda a garantir que os componentes analógicos (por exemplo, nós ou comutadores de rede) em cada percurso não sejam necessariamente sujeitos aos mesmos modos de falha ou erros operacionais. Assim, ao utilizar diferentes hardware e/ou software em cada percurso, componentes correspondentes não estão sujeitos aos mesmos modos de falha (por exemplo, falhas de software ou bugs, falhas de hardware ou erros de projeto de software ou hardware não descobertos em testes de verificação). Isso pode ajudar a reduzir e/ou eliminar o risco de falhas de modo em comum. Desta forma, por exemplo, funções da aeronave que dependem de dados críticos terá pelo menos duas fontes para dados críticos, e cada uma das duas fontes irá transportar dados críticos sobre percursos dispares, diferentes.

[0058] Os versados na técnica observarão que as mesmas considerações de redundância descritas para as redes de dados se aplicam também ao aspecto de distribuição de energia dos nós 150. Também será observado que a arquitetura de exemplar não limitativa provida para a aeronave 100 fornece redundância de energia e dados, usando conjuntos de esquerda e direita separados de nós 150. Outras arquiteturas são possíveis usando diferentes quantidades e arranjos de nós 150, fornecendo redundância menor, semelhante, ou superior conforme requerido pela aplicação específica.

Conclusão [0059] Conforme descrito acima, uma pluralidade de nós pode ser distribuída ao longo de um veículo, tal como uma aeronave e usada para criar uma única plataforma de sistemas integrados capazes de aquisição e transmissão de dados distribuídos, controle de processamento tanto distribuído como centralizado, e controle e distribuição de energia. Por exemplo, em aeronaves, a rede de nós pode substituir as unidades de alimentação modular (MPTs), concentradores de dados remotos (RDCs), unidades de controle de sistema dedicado, unidades de aviônica modular (MAUs) e a multiplicidade atual das redes digitais para fornecer simultaneamente a distribuição de energia secundária, rede de dados e sistema de controle com o nível de redundância apropriado para a aplicação. Assim, em algumas implementações, as modalidades descritas podem permitir a substituição da maioria ou de todos os controladores de sistema, computadores centrais, dispositivos e redes de concentração de dados e sistemas de distribuição de energia secundária por uma única plataforma de sistemas distribuídos altamente redundante, escalável e flexível. Como resultado, os recursos e capacidades do sistema podem ser mais eficientemente utilizadas e significativas reduções no peso e complexidade de instalação e manutenção podem ser atingidas.

[0060] Ademais, a plataforma de sistemas de aeronave distribuídos melhora a integração de sistemas através da combinação de uma rede de dados e controle distribuídos com a distribuição de energia e de comutação, e capacidade de controle do sistema. Em vez de ter controladores federados ou integrados sinalizando um sistema de distribuição de energia separado, a plataforma de sistemas distribuídos integra ambas estas funções, eliminando a interconexão de fiação desnecessária.

[0061] A plataforma de sistemas distribuídos também pode permitir maior robustez ao dano ou falha localizado, devido à maior capacidade para realizar funções localmente, mesmo quando as fontes de dados e processamento remoto podem não estar disponíveis. Isto ocorre devido ao fato de que a plataforma de sistemas distribuídos contém entrada/saída de dados, capacidade de distribuição e processamento de energia distribuída ao longo da aeronave.

[0062] Devido ao fato da fiação e outros componentes de hardware poderem ser eliminados com esta arquitetura de sistema, ela pode reduzir significativamente o peso do sistema, particularmente em veículos maiores, enquanto melhora a segurança, confiabilidade e capacidade de sobrevivência. A plataforma de sistemas distribuídos também pode reduzir os custos de fabricação e de manutenção.

[0063] Os versados na técnica adicionalmente apreciariam que os diversos blocos, módulos, circuitos lógicos ilustrativos descritos em conexão com as modalidades descritas neste documento podem ser implementados como hardwares eletrônicos, softwares de computador, ou uma combinação de ambos. Algumas das modalidades e implementações são descritas acima em termos de componentes (ou módulos) dos blocos funcionais e/ou lógicos. Entretanto, deve ser apreciado que tais componentes (ou módulos) dos blocos podem ser realizados por qualquer número de hardwares, softwares e/ou componentes de firmware configurados para realizar as funções especificadas. Para ilustrar claramente essa permutabilidade de hardware e software, vários componentes, blocos, módulos, circuitos ilustrativos foram descritos acima, geralmente em termos de sua funcionalidade. Se tal funcionalidade é implementada como hardware ou software depende da aplicação em particular e das restrições de projeto impostas ao sistema global. Os versados na técnica podem implementar a funcionalidade descrita de várias maneiras para cada aplicação em particular, mas tais decisões de implementação não devem ser interpretadas como causadoras de um afastamento do escopo da presente invenção. Por exemplo, uma modalidade de um sistema ou componente pode empregar vários componentes de circuito integrado, por exemplo, elementos de memória, elementos de processamento de sinal digital, elementos lógicos, tabelas de referência ou similares, que podem realizar uma variedade de funções sob o controle de um ou mais microprocessadores ou outros dispositivos de controle. Adicionalmente, os versados na técnica apreciarão que as modalidades descritas neste documento são implementações meramente exemplares.

[0064] Os vários blocos lógicos, módulos, e circuitos ilustrativos descritos em conexão com as modalidades descritas neste documento podem ser implementados ou realizados com um processador de propósito geral, um processador de sinais digitais (DSP - Digital Signal Processor), um circuito integrado de aplicação específica (ASIC), uma matriz de porta de campo programável (FPGA) ou outro dispositivo lógico programável, porta discreta ou lógica de transistor, componentes de hardware discretos, ou qualquer combinação destes projetada para realizar as funções descritas neste documento. Um processador de propósito geral pode ser um microprocessador, mas na alternativa, o processador pode ser qualquer processador, controlador, microcontrolador convencional, ou máquina de estados. O processador pode também ser implementado como uma combinação de dispositivos de computação, por exemplo, combinação de um DSP e um microprocessador, uma pluralidade de microprocessadores, um ou mais microprocessadores em conjunto com um núcleo de DSP, ou qualquer outra tal configuração.

[0065] As modalidades descritas neste documento podem ser incorporadas diretamente em hardware, em um módulo de software executado por um processador, ou em uma combinação dos dois. Um módulo de software pode residir na memória RAM, memória flash, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM, registradores, disco rígido, disco removível, CD-ROM, ou qualquer outra forma de mídia de armazenamento conhecida na técnica. Uma mídia exemplar de armazenamento é acoplada ao processador, de modo que o processador possa ler informações e gravar informações na mídia de armazenamento. Na alternativa, a mídia de armazenamento pode ser integrada ao processador. O processador e a mídia de armazenamento podem residir em um ASIC.

[0066] No presente documento, termos relacionais, tais como primeiro e segundo, e semelhantes podem ser usados exclusivamente para distinguir uma entidade ou ação de outra entidade ou ação sem necessariamente requerer ou implicar qualquer relação ou ordem entre essas entidades ou ações. Números ordinais, tais como "primeiro", "segundo", "terceiro", etc. simplesmente denotam diferentes entes de uma pluralidade e não implicam qualquer ordem ou sequência, exceto quando especificamente definido pelo idioma das reivindicações. A sequência do texto em qualquer das reivindicações não implica que as etapas do processo devam ser realizadas em uma ordem temporal ou lógica de acordo com tal sequência, a menos que seja especificamente definido pelo idioma da reivindicação. As etapas do processo podem ser intercambiadas em qualquer ordem sem se afastar do escopo da invenção, desde que tal intercâmbio não contradiga o idioma da reivindicação e não seja logicamente sem sentido.

[0067] Adicionalmente, dependendo do contexto, palavras tais como "conectar" ou "acoplado a" usadas para descrever uma relação entre diferentes elementos não implica que uma conexão física direta deva ser feita entre esses elementos. Por exemplo, dois elementos podem ser conectados entre si fisicamente, eletronicamente, logicamente, ou de qualquer outra maneira, através de um ou mais elementos adicionais.

[0068] Embora pelo menos uma modalidade exemplar tenha sido apresentada na descrição detalhada precedente, deve ser apreciado que existe um grande número de variações. Por exemplo, embora as modalidades descritas tenham sido descritas com referência a uma aeronave, aqueles versados na técnica apreciarão que as modalidades descritas poderiam ser implementadas em outros tipos de veículos, incluindo, mas não se limitando a, nave espacial, submarinos, navios de superfície, automóveis, trens, motos, etc. Também deve ser apreciado que a modalidade exemplar ou as modalidades exemplares são somente exemplos e não pretendem limitar o escopo, a aplicabilidade ou a configuração da invenção de qualquer maneira. Antes, a descrição detalhada precedente proverá aos versados na técnica um roteiro conveniente para a implementação da modalidade exemplar ou modalidades exemplares. Deve ser entendido que várias alterações podem ser feitas na função e no arranjo dos elementos sem se afastar do escopo da invenção, conforme estabelecido nas reivindicações anexas e qualquer equivalente legal das mesmas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Nó, caracterizado por compreender: componentes de distribuição de energia (PD) que estão configurados para receber energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa para o nó e que são configurados para distribuir e controlar a energia elétrica para uma pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó, os componentes de PD compreendendo: uma interface de entrada de energia elétrica configurada para receber uma entrada de energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa para o nó; e um ou mais módulos de controle de potência, em que cada módulo de controle de potência é configurado para controlar a energia elétrica fornecida a uma ou mais interfaces de saída de energia elétrica, em que as interfaces de saída de energia elétrica são configuradas para fornecer energia para a pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas; e componentes de coleta de dados e distribuição (DCD) que são configurados para receber dados a partir de fontes de dados externas ao nó e transmitir dados aos consumidores de dados externos ao nó.

2. Nó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os componentes de DCD são configurados para receber sinais de comando que são gerados externamente ao nó, e em que cada módulo de controle de potência é configurado para controlar o fornecimento de energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas em resposta aos sinais de comando.

3. Nó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os componentes de PD compreendem adicionalmente: um módulo de conversão de energia elétrica configurado para receber a entrada de energia elétrica através da interface de entrada de energia elétrica e converter as características da energia elétrica recebida para gerar uma saída de energia elétrica que é fornecida para um ou mais módulos de controle de potência.

4. Nó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os componentes de PD e os componentes de DCD são configurados respectivamente para receber a entrada de energia elétrica e para receber ou transmitir dados através de uma interface comum, de modo que um ou mais cabos comuns transportam energia elétrica para o nó e portam dados para ou a partir do nó.

5. Nó, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um módulo de processador; e uma mídia legível por computador não transitória, tendo instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: comande os um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para uma ou mais cargas elétricas externas ao nó; e processe os dados recebidos pelos componentes de DCD e processe os dados a serem transmitidos pelos componentes de DCD.

6. Nó, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o módulo de processador é configurado para: receber dados a partir de fontes de dados externas ao nó através dos componentes de DCD; e em que a mídia legível por computador não transitória tem instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: transmita comandos para um ou mais módulos de controle de potência que fornecem a energia elétrica para as uma ou mais cargas elétricas, de modo que energia seja fornecida para, ou removida das cargas elétricas em resposta aos dados recebidos através dos componentes de DCD, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas.

7. Nó, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mídia legível por computador não transitória tem instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: transmita sinais para consumidores de dados externos para o nó através dos componentes de DCD, tal que os sinais transmitidos aos consumidores de dados externos ao nó sejam responsivos aos dados recebidos através dos componentes de DCD, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas.

8. Nó, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mídia legível por computador não transitória tem instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: detecte quando o nó está conectado a diferentes combinações de fontes de energia, fontes de dados, consumidores de dados e cargas elétricas, permitindo ao nó fornecer diferentes comandos para os módulos de controle de potência em resposta aos dados recebidos através dos componentes de DCD, dependendo de qual combinação de fontes de energia, fontes de dados, consumidores de dados e cargas elétricas que o nó está conectado.

9. Veículo, caracterizado por compreender: pelo menos uma fonte de energia elétrica; uma arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle compreendendo: uma pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas localizadas ao longo do veículo; uma pluralidade de elementos de dados distribuídos ao longo do veículo, em que cada elemento de dados é uma fonte de dados, um consumidor de dados, ou ambos uma fonte de dados e um consumidor de dados; uma pluralidade de nós, em que cada nó compreende: componentes de distribuição de energia (PD) que são configurados para receber energia elétrica a partir da pelo menos uma fonte de energia elétrica que é externa ao nó, em que os componentes de PD são configurados para distribuir e controlar a energia elétrica para a pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó, os componentes de PD compreendendo: uma interface de entrada de energia elétrica configurada para receber uma entrada de energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa ao nó; e um ou mais módulos de controle de potência, em que cada módulo de controle de potência é configurado para controlar a energia elétrica fornecida a uma ou mais interfaces de saída de energia elétrica, em que as interfaces de saída de energia são configuradas para fornecer energia para a pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas; e componentes de coleta de dados e de distribuição (DCD) que são configurados para receber dados a partir de fontes de dados externas ao nó e para transmitir dados aos consumidores de dados externos ao nó; e um módulo de processador; e uma mídia legível por computador não transitória, tendo instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: comande os um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas externas ao nó; processar os dados recebidos pelos componentes de DCD; processar dados a serem transmitidos pelos componentes de DCD; e receber dados a partir de fontes de dados externas ao nó através dos componentes de DCD; e em que a mídia legível por computador não transitória tem instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador transmita comandos para um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas, de modo que energia seja fornecida para, ou removida das cargas elétricas ativas e passivas de uma forma que seja responsiva aos dados recebidos através dos componentes de DCD, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas; e em que a arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle é configurada para: receber comandos a partir de dispositivos de controle operados pelo operador do veículo através dos componentes de DCD dos nós; e receber dados sobre o estado do veículo a partir de fontes de dados através dos componentes de DCD dos nós; e controlar a energia fornecida à pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas em resposta aos comandos do operador e o estado do veículo, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós.

10. Veículo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a operação da pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas, em resposta aos comandos do operador e o estado do veículo conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós, resulta em uma ou mais funções sendo realizadas, as funções compreendendo: processamento e distribuição de dados do sensor; controle de geração ou distribuição de energia hidráulica; controle de geração ou distribuição de energia elétrica; controle de armazenamento ou distribuição de combustível, ou indicação de quantidade; controle de trajetória do veículo; controle ou orientação automática de trajetória de veículo; controle ou orientação automática da velocidade do veículo; controle de aceleração ou desaceleração do veículo; controle de exibição ou aviso; registro de dados; processamento de dados de navegação; processamento de de cargas elétricas ativas e passivas que são externas ao nó, os componentes de PD compreendendo: uma interface de entrada de energia elétrica configurada para receber uma entrada de energia elétrica a partir de pelo menos uma fonte externa ao nó; e um ou mais módulos de controle de potência, em que cada módulo de controle de potência é configurado para controlar a energia elétrica fornecida a uma ou mais interfaces de saída de energia elétrica, em que as interfaces de saída de energia são configuradas para fornecer energia para a pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas externas ao nó; e componentes de coleta de dados e de distribuição (DCD) que são configurados para receber dados a partir de fontes de dados externas ao nó e para transmitir dados aos consumidores de dados externos ao nó.

11. Claim missing in original document.

12. Veículo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que cada nó compreende adicionalmente: um módulo de processador; e uma mídia legível por computador não transitória, tendo instruções executáveis por computador armazenadas na mesma que, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador: processe os dados recebidos pelos componentes de DCD; processe os dados a serem transmitidos pelos componentes de DCD; e receba dados a partir de fontes de dados externas ao nó através dos componentes de DCD.

13. Veículo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que as instruções executáveis por computador, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador adicionalmente: comande os um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas externas ao nó.

14. Veículo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as instruções executáveis por computador, quando executadas pelo módulo de processador, fazem com que o módulo de processador adicionalmente: transmita comandos para um ou mais módulos de controle de potência que fornecem energia elétrica para as cargas elétricas ativas e passivas, de modo que energia seja fornecida para, ou removida das cargas elétricas ativas e passivas de uma forma que seja responsível aos dados recebidos através dos componentes de DCD, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas.

15. Veículo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a arquitetura integrada de distribuição de energia, rede de dados e controle é configurada para: receber comandos a partir de dispositivos de controle operados pelo operador do veículo através dos componentes de DCD dos nós; e receber dados sobre o estado do veículo a partir de fontes de dados através dos componentes de DCD dos nós; e controle de potência fornecida à pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas em resposta aos comandos do operador e o estado do veículo, conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós.

16. Veículo, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a operação da pluralidade de cargas elétricas ativas e passivas, em resposta aos comandos do operador e o estado do veículo conforme definido pelas instruções executáveis por computador armazenadas nos nós, resulta em uma ou mais funções sendo executadas.

17. Veículo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais funções compreendem: processamento e distribuição de dados do sensor; controle de geração ou distribuição de energia hidráulica; controle de geração ou distribuição de energia elétrica; e controle de armazenamento ou distribuição de combustível, ou indicação de quantidade.

18. Veículo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais funções compreendem: controle de trajetória do veículo; controle ou orientação automática de trajetória de veículo; controle ou orientação automática da velocidade do veículo; controle de aceleração ou desaceleração do veículo; e controle de motor.

19. Veículo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais funções compreendem: controle de exibição ou aviso; registro de dados; processamento de dados de navegação; e processamento de dados de comunicação de voz ou dados.

20. Veículo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as uma ou mais funções compreendem: controle de proteção ou supressão de fogo; controle de ambiente; controle de prevenção ou remoção de gelo; controle de iluminação; controle de armazenamento ou distribuição de oxigênio suplementar; controle de armazenamento ou fornecimento de água; controle de remoção ou armazenamento de resíduos; e controle de operação de porta ou detecção de posição.