CN101796469A - 飞行器上的管理供电中断的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行器上供电中断的管理方法，包括以下操作：检测供电中断；通过测量电容器(41)的放电时间来测量供电中断的持续时间，并将测量出的持续时间与阈值持续时间进行比较；当断电持续时间超过阈值持续时间时，保存长时间断电的信息。本发明还涉及一种实施所述方法的系统，包括：供电中断的检测电路(2)；供电中断持续时间的测量电路(4)；以及能够根据测量出的供电中断的持续时间来管理信号的发送的信息管理电路(3)。

Description

飞行器上的管理供电中断的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种用于管理航空电子设备的供电网络的中断的系统。该系统允许确定供电中断是短时的还是长时间的，并在断电是长时间的情况下关闭飞行器上的计算机。本发明还涉及由该系统实施的方法。

本发明可应用于航空领域，尤其是飞行器上的供电管理的领域。

背景技术

在飞行器上，通常存在允许为飞行器上的各种设备(尤其是飞行器上的计算机)供电的多个供电源。这些供电源通常提供28伏特的电压。各种供电源可在例如其中某个电源故障时相互替换。各种供电源通常通过转换系统连接成网络。因而可以根据航空电子设备的需要从一供电源切换到另一供电源。但是，在供电源转换时，在所述供电网络内可能突然发生供电中断。这种供电中断可能属于以下多种类型：

-存在所谓的“透明”供电中断。这种断电的持续时间小于200毫秒。其与供电网络的状态有关，且通常在飞行时发生。

-存在短时供电中断。这种短时断电的持续时间小于5秒。与透明断电一样，这种短时断电也与供电网络的状态有关。其在飞行时被检测到。

-还存在长时间断电，其持续时间超过5秒。这种长时间断电在飞行器处于维护阶段时在地面上发生。这种长时间断电被维护人员用来对飞行器上的一些设备进行维修、检验或测试。

当短时断电时，飞行器上的计算机在其无供电的瞬间关闭。然而，由于飞行器仍在飞行中，计算机必须能够非常迅速地重新启动，也就是说一旦供电恢复，该计算机必须能够正常工作。

当长时间断电时，飞行器上的计算机同样在其无供电的瞬间关闭。但是，在这种情况下，飞行器上的计算机必须在其供电恢复时执行一系列测试，以检验设备总体运行情况。此时飞行器在地面上、处于维护阶段，计算机可以缓慢地重新启动以执行被称为“自检”的一系列测试。

因此可知，在飞行器里的供电中断时，知道其涉及透明断电或短时断电还是涉及长时间断电，以对应地控制计算机的重启是很重要的。

短时断电和透明断电需要一样的计算机快速重启，在下文的说明中将这两种断电都同样看待并统称为“短时断电”。

在长时间断电的情况下，保存长时间断电的信息，也就是表明该供电断电是长时间的并将引起伴有自检的计算机重启的信息，是很重要的。因此必须存储长时间断电的信息直到系统考虑该信息，也就是直到计算机重新启动。

目前，当供电网络中断突然发生时，航空电子设备会进入初始化模式，且计时器被启动。在该断电期间，航空电子设备依靠自身内部的供电源例如电池工作。这种电池只能提供有限数量的电力。而且，为了限制电力消耗，只给一部分设备功能供电。因此该设备在低耗电模式下工作。

上述功能之一是测量直到供电中断结束所经过的时间。因此，计时器(或用英语表示为timer)必须能够在整个短时断电期间(即大概5秒钟)内获得内部电池的供电。如果在5秒钟内供电恢复，则计算机按照快速处理程序(无自检)重新启动，航空电子设备重新转换到供电网络上，计时器被重新初始化，且内部电池被重新充电。

如果在5秒钟内供电没有恢复，则长时间断电的信息被保存在非易失性存储器中。对长时间断电的信息的存储允许在整个长时间断电期间内确实地关闭计算机，这使得能够减少一点电子设备的耗电。然而，上述在非易失性存储器中的信息存储需要对所述非易失性存储器以及管理这种存储的可编程电子部件持续地供电。但该可编程部件相对地能耗较高。

因此可知，在现有的方法中，比如计时器和可编程部件等设备的一些功能必须在5秒钟的时间内得到内部电池的供电，这导致与内部电池容量相比相对较大的电力消耗。另外，这种内部电池具有不可忽略的体积，其体积在容量增大时也会更大。

此外，从能量管理和转换(用英语表示为switching)的角度来看，现有技术的供电网络中断管理系统具有复杂的结构。

发明内容

本发明正是为了弥补上述技术的缺陷。为此，本发明提出允许通过电容器的放电来测量供电中断的持续时间的一种系统和一种方法。在该放电期间内，电容器不需要电力供应，这使得能够在整个断电期间内关闭计算机。这种通过电容器的放电对持续时间的测量允许不使用任何内部供电源。

更确切地说，本发明涉及一种管理飞行器上的供电中断的方法，其特征在于包括以下操作：

-检测供电中断，

-通过测量电容器的放电时间来测量断电的持续时间，并将测量出的持续时间与阈值持续时间进行比较，

-当断电持续时间超过阈值持续时间时，保存长时间断电的信息。

根据本发明的方法还可包括以下特征中的一个或者多个：

-在与电容器串联连接的开关的输入端接收到有效转换信号后，电容器被充电。

-当断电持续时间小于所述阈值持续时间时，几乎是立即发送上述有效转换信号。

-当断电持续时间超过所述阈值持续时间时，在收到保存结束信号后发出上述有效转换信号。

-通过将所述电容器的端电压的值与参考电压的值进行比较而得到对放电时间的测量。

本发明还涉及一种管理飞行器上的供电中断的系统。

一种管理飞行器上的供电中断的系统，其特征在于包括：

-供电中断的检测电路，

-供电中断持续时间的测量电路，能够测量电容器的放电时间并将测量出的持续时间与阈值持续时间进行比较，以及

-信息管理电路，能够管理信号的发送以便在所述断电持续时间超过所述阈值持续时间时保存长时间断电的信息。

根据本发明的系统可包括以下特征中的一个或者多个：

-上述测量电路包括电容器，该电容器一方面与比较器的输入端连接，另一方面通过开关与备用供电源连接。

-上述管理电路包括可编程部件，该部件能够接收测量电路的输出端的信息，能够向中央单元发送保存信号，能够接收来自所述中央单元的保存结束的信号，和能够向所述测量电路发送转换信号，所发送的信号取决于所接收到的信号。

-上述测量电路和上述管理电路被安装在飞行器上的计算机的供电卡上，上述管理电路能够与中央单元进行通信。

本发明还涉及包括上述系统的飞行器。

附图说明

图1简略地示出了根据本发明的用于无需内部供电源地管理供电中断的电子电路。

图2示出了图1的电子电路内的各种信号的时序图。

具体实施方式

本发明提出一种系统和一种方法，允许管理飞行器上的供电中断，以当供电网络突然发生中断时可将计算机完全关闭，同时还允许测量该断电的持续时间，并在需要时保存长时间断电的信息。

根据本发明的方法提出，当检测到供电中断时测量断电的持续时间。对断电持续时间的测量是通过测量电容器的放电时间而得到的。根据电容器的端电压的值确定电容器的放电时间。将该电压值与对应于5秒钟的放电时长的参考电压值进行比较。对电压的比较等效于将断电持续时间与阈值持续时间进行比较，阈值持续时间例如为5秒钟。

当电容器的电压的值大于参考电压的值时，意味着该断电是短时的。反之，当电容器的电压的值小于参考电压时，则意味着该断电是长时间的。

当检测到持续时间小于5秒钟时，立刻对电容器进行充电以便能够测量可能会发生的新的断电的持续时间。

当检测到持续时间大于5秒钟时，将长时间断电的信息以下文描述的方式进行保存。只有在接收到保存结束的指令时才对电容器充电。

图1中示出了能够实施根据本发明的方法的电子电路的一个实例。该电子电路被安装在飞行器上的计算机的供电卡1上。该电子电路包括供电中断检测电路2。该检测电路2为与现有技术一致的传统电路。因此本申请书中不对其进行更详细的描述。该检测电路2包括连到供电网络的输入端21；因此它获得该网络的28伏特的电压。该检测电路2还包括接地的输入端22。

该电路2能够在其输入端21上检测是否有28伏的电压。当没有检测到28伏的电压时，这意味着在网络中有供电中断。也就是说，该检测电路2检测供电中断。当检测到断电结束时，电路2向信息管理电路3发送断电信息。该信息管理电路3包括集成了多种功能的可编程电子部件31。该可编程部件31能够接收各种信息信号并根据所接收到的信号发出指令信号。该可编程部件是能接收和发送可为有效或无效的逻辑信号的逻辑部件。所述逻辑信号可具有0或1的二进制值。在下文的描述中，认为有效逻辑信号为二进制值1，而无效逻辑信号为二进制值0，同时应当理解二进制值是可反转的。

可编程部件31通过转换输出端32连接到供电中断持续时间测量电路4。

该测量电路4包括能够充电并在以后放电的电容器41。为此，上述电容器41与供电源44，例如备用电源(Vaux)，串联连接。该备用供电源44起在供电网络没有被切断时在一定条件下为电容器充电的作用。上述电容器充电、放电的条件将在下文中限定。

上述电容器41通过开关42与上述备用供电源44连接，开关42在由可编程部件31传送的转换信号32(COM)的作用下动作。电容器41还直接连接到电压比较器43。

电压比较器43在第一输入端431接收参考电压Vref，且在第二输入端432接收电容器41的放电电压(也称作该电容器的剩余电压)。这样该比较器对电容器41的端电压与参考电压Vref进行比较。

上述电压比较器43包括与可编程部件31的输入端连接的输出端433。该输出端433发送与电压比较的结果对应的信息信号33(LEVEL)。向比较器43的输出端传送的信号是可为有效或无效的二进制信号。当电容器电压高于参考电压时，LEVEL信号为无效(该信号为0)。反之，当电容器电压低于参考电压时，LEVEL信号为无效(该信号为1)。该LEVEL信号33被传送至可编程部件31的输入端。根据该信号，可编程部件31视情况不同立即或随后向测量电路4的开关42发送有效的转换信号COM。

更确切地说，当断电发生以后，在检测电路2检测到28伏特的工作电压(这对应于供电中断的结束)后，可编程部件31迫使其转换输出端32为0。开关42维持断开。只要该开关是断开的，电容器41就放电。于是比较器43就将电容器41的端电压与参考电压Vref进行比较。参考电压例如可以是1伏特。

如果电容器的端电压高于参考电压Vref，就认为该供电中断是短时的，也就是说短于5秒钟。在这种情况下，通过比较器43的输出端433所得到的LEVEL信号为0。当可编程部件接收该为0的LEVEL信号时，其向飞行器上计算机的中央单元卡5(称作CPU卡)发送为0的长时间断电信号LPF(用英语表示为Long Power Failure，长时间电力故障)34。该LPF信号的无效状态意味着该断电是短时的。LPF信号(有效或无效)通过计算机的重新初始化(即通过释放计算机的重置按钮)而得到。当LEVEL信号为0时，可编程部件31发送为1的转换信号COM。当COM信号为1时，开关42闭合。于是电容器41由备用电源44充电。在电容器被充电后，系统就准备好对下一次断电的持续时间进行测量。

在根据本发明的一种实现方式中，电容器具有10微法量级的容量。事实上，电容器的容量是根据要测量的断电持续时间来选择的。例如，对于5秒钟的持续时间，可使用10微法的电容器。

如果电容器的端电压低于参考电压Vref，则认为此次断电是长时间的。在这种情况下，通过比较器43的输出端433所得到的LEVEL信号为1。当接收到该为1的LEVEL信号时，可编程部件31即向CPU卡5发送为1的长时间断电信号LPF。该有效的LPF信号意味着该供电中断是长时间的。在此期间，可编程部件31的COM信号维持为无效。因此电容器41维持放电。如果新的供电中断发生，因为电容器尚未充电，所以系统始终指示是长时间断电。换句话说，因为测量电路4只有在已经处理(考虑)该长时间断电后才能执行测量，所以其就保存了长时间断电的信息。

当CPU卡已处理(考虑)该长时间断电的信息时，CPU卡向可编程部件31发送长时间断电结束信号RLPF(用英语表示为Reload LongPower Failure，长时间电力故障恢复)35。对可编程部件31而言，该RLPF信号意味着长时间断电的信息已被处理(考虑)且自检已被执行。因此该RLPF信号意味着对该长时间断电的信息的保存已结束且所述长时间断电的信息可被擦除。当接收到该RLPF信号时，可编程部件31发送为1的COM信号。当接收到该COM信号时，开关42闭合，这使得电容器41能够通过备用电源44进行充电。系统因此重新准备好来测量下一次断电。

因此，只要有电力供应，电容器就进行充电然后维持充了电的状态。当断电突然发生时，对电容器的供电中断，电容器进行放电。电容器的放电持续时间表明断电的持续时间。如果该断电是短时的，电容器几乎是在断电结束后立即充电。如果该断电为长时间的，由测量电路自身来保存长时间断电的信息。在中央单元5用信号表示自检已被执行后，电容器随即充电。

这样，中央单元5知道断电为长时间的且在计算机重启时应该执行自检。事实上，接收到有效的LPF信号即意味着该断电为长时间的。因此在维护阶段之后可实现伴随着必要的自检的计算机的重启。没有接收到LPF信号(也就是说LPF信号为无效)的事实则意味着：要么不存在供电中断，要么该供电中断为短时的，因此计算机就必须尽可能在供电一恢复就重新启动。

在整个长时间断电持续时间内，测量电路都是断开的且电容器都在放电。因此在此期间内不可能进行对供电中断的其它测量。在长时间断电之后，测量电路只在接收到RLPF信号后才闭合，这使得能够对电容器进行充电，直至下一次供电中断。

图2中示出了表示在长时间断电和短时断电的情况下图1的电路中的各种信号的时序图的一个实例。该时序图的通道1表示网络电压，通道2表示可编程部件的供电电压，通道3表示计算机重新初始化的脉冲，通道4表示长时间断电恢复信号RLPF，通道5表示比较器的输出端的信号LEVEL而通道6表示转换信号COM。

这6个通道中的每一个都表示了如下时期的信号：在短时断电以后(在t0和t3之间)、在长时间断电期间和以后(t3和t6之间)以及恢复(acquittement)以后(t6起)(即中央单元已返回长时间断电的信息保存结束的指令以后)。

在t0时刻，在短时断电以后，网络电压(通道1)上升至28伏特的平台(在t1时刻)。可编程部件(通道2)在供电中断结束后立即重新获得来自28伏特的供电电压。因此可编程部件重新被28伏特电压供电。片刻之后，在t2时刻，计算机重新初始化(通道3)，也就是说计算机重新启动。RLPF信号和LEVEL信号均为无效，转换信号COM(通道6)则在t2时刻(即计算机重新初始化的时刻)变为有效状态。

在t3时刻，长时间断电开始。网络电压(通道1)降到0。同样，稍有时间上的偏移，可编程部件的供电电压(通道2)也降到0。时序图上所有其它通道也都为0。

在t4时刻，长时间断电结束。网络电压回到28伏特。稍许时间偏移之后，可编程部件的供电电压重新回到有效电平。片刻后，在t5时刻，计算机重新初始化(通道3)。在t4时刻，在可编程部件重获供电的同时，LEVEL信号变为有效状态。只要LEVEL信号为有效，COM信号就为0。在t6时刻，发出RLPF信号。于是LEVEL信号回到0且COM信号变为1。

在本发明中，选择可编程部件，优选地使得保证在供电上升的阶段期间内其输出端在高电平或低电平，这使得能够确保供电的上升不会通过转换信号来控制开关。

恢复之后，即中央单元已发送长时间断电信息的保存结束的RLPF信号后，网络电压为恒定的28伏特。可编程部件的供电电压同样为其高电平。计算机重新初始化的重置信号为1，这意味着该计算机有供电且正常工作。RLPF信号和LEVEL信号变为0。转换信号COM保持在1。

从前述内容应当理解，根据本发明的系统的可编程部件可以是没有计数器的简单部件。其可以是新式部件，例如供电定序器，该供电定序器较现有技术的低耗部件而言相对可靠且成本较低。

另外，根据本发明，其上安装有图1的电子电路的供电卡相对小巧且轻便。这种供电卡需要供应电流(尤其需要启动电流)，由于其电能储存能力下降，所以较现有技术而言更可靠。

另外，根据本发明的系统既不需要任何非易失性存储器，也不需要管理任何低耗模式，这样就简化了其结构。事实上，在本发明中，长持续时间的信息并非储存在存储器中，而是由电容器自身利用放电阶段保存下来的。

Claims (10)

1.一种飞行器上的供电中断的管理方法，其特征在于包括以下操作：

-检测供电中断，

-通过测量电容器(41)的放电时间来测量所述供电中断的持续时间，并将该测量出的持续时间与阈值持续时间进行比较，

-当断电持续时间超过所述阈值持续时间时，保存长时间断电的信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在与所述电容器串联连接的开关(42)的输入端接收到有效转换信号(32)后，所述电容器(41)被充电。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述断电持续时间小于所述阈值持续时间时，几乎立即发送所述有效转换信号(32)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述断电持续时间超过所述阈值持续时间时，在接收到保存结束的信号(34)后发出所述有效转换信号(32)。

5.根据权利要求1至4任意之一所述的方法，其特征在于，对所述放电时间的测量是通过将所述电容器(41)的端电压的值与参考电压(Vref)的值进行比较而得到的。

6.一种飞行器上的供电中断的管理系统，其特征在于包括：

-供电中断的检测电路(2)，

-供电中断持续时间的测量电路(4)，能够测量电容器(41)的放电时间并将测量出的该持续时间与阈值持续时间进行比较，以及

-信息管理电路(3)，能够管理信号的发送，以便在所述断电持续时间超过所述阈值持续时间时保存长时间断电的信息。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于所述测量电路包括电容器(41)，所述电容器一方面与比较器(43)的输入端连接，而另一方面通过开关(42)与供电源(44)连接。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述管理电路(3)包括可编程部件(31)，所述可编程部件能够：

-接收所述测量电路的输出端的信息，

-向中央单元发送保存信号，

-接收来自所述中央单元的保存结束信号，以及

-向所述测量电路发送转换信号，所发送的信号取决于所接收到的信号。

9.根据权利要求6至8任意之一所述的系统，其特征在于，所述测量电路(4)和所述管理电路(3)被安装在飞行器上的计算机的供电卡上，所述管理电路能够与中央单元(5)进行通信。

10.一种飞行器，其特征在于包括根据权利要求6至9任意之一所述的供电中断的管理系统。

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