CN102107610A

CN102107610A - 用于飞行器的不对称电制动体系

Info

Publication number: CN102107610A
Application number: CN2010106210518A
Authority: CN
Inventors: J·蒂博; E·科林
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: BRPI1005261A2; FR2954753A1; US8733847B2; CA2726671A1; US20110155521A1; CA2726671C; FR2954753B1; EP2338748A1; CN102107610B; BRPI1005261B1; JP5314001B2; EP2338748B1; JP2011131879A

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的不对称电制动体系，包括用于选择地将制动力施加在摩擦部件上以减慢所制动轮子转速的某一数量机电制动执行器(EBA)(2)，该体系包括：制动控制单元(BCU)(8)，用以在正常模式下作用以响应于制动命令产生制动设定点值；多个机电执行器控制器(EMAC)(3)，其每一个包括响应于制动设定点值向EBA供电的至少一个逆变器；至少一个应急制动功率和控制单元(EBPCU)(10)，所述EBPCU包括响应于制动命令向一些EBA供电的至少一个逆变器；以及保护装置(12)，用于向执行器通道传输由EMAC或EBPCU提供的功率并同时防止功率朝向所述体系转移。

Description

用于飞行器的不对称电制动体系

技术领域

本发明涉及用于飞行器的不对称电制动体系。

背景技术

防止复杂冗余体系中的共同模式故障是系统专家公知的主要设计步骤。共同模式故障是影响彼此相同或相似并且被视为独立的体系中的某一数量的部件的事件。采用不相似技术制造具有不对称冗余系统的体系可以使共同模式故障的风险减至最小。

在液压制动体系中，大规模使用不相似性原理是公知的。示例给出一种液压制动体系，其中：

·借助正常制动控制单元(BCU)和将BCU产生的制动设定点值转换成用于制动的液压功率的伺服阀(SV)在正常模式下提供制动。正常制动控制单元经由踏板接收制动命令，而伺服阀由正常液压功率网络供电。

·借助应急制动控制单元(EBCU)并通过直接驱动伺服阀(DDV)在应急模式下提供制动；以及

·可借助液压功率的储备和来自驻车控制杆的制动命令来提供最终制动。

在那种类型的体系中，为应急通道保留和正常通道相同的功能部件(控制单元、命令/功率转换器)，这些功能部件使用不同的技术。技术的不对称性延及制动执行器，尤其是制动器本身。所述制动可包括双腔以使一个腔连接于正常电路的相应伺服阀SV而使另一腔连接于应急电路的相应伺服阀DDV。或者，制动器可仅具有关联于往复阀的单个腔，用于接收来自一个或另一个通道的液压功率，所述两个通道是隔离的。

在借助机电执行器提供电制动的领域内，不相似性通常不延及制动执行器。不相似性在到达用于切断执行器的电动机的设备(通常是包含在向机电制动执行器(EBA)供电的机电执行器控制器(EMAC)中的电逆变器)前终止。

如果要求使这种体系对共同模式故障不那么敏感，则必须尝试以不对称方式作出正常电路冗余，即采用不同的技术复制其全部功能部件(BCU、EMAC)以获得不相似的应急模式。不过，那种方案的缺陷在于就尺寸和成本两者而言非常昂贵。

发明内容

本发明提出一种创新体系，这种体系能减少正常系统和应急系统上的共同模式故障的风险但不是仅以不相似方式进行复制。

发明简述

本发明涉及一种用于飞行器的不对称电制动体系，包括用于选择地将制动力施加在摩擦部件上以减慢所制动轮子转速的某一数量机电制动执行器(EBA)，所述体系包括：

·制动控制单元(BCU)，用以在正常模式下作用以响应于制动命令产生制动设定点值；

多个机电执行器控制器(EMAC)，每个EMAC包括响应于制动设定点值向EBAS供电的至少一个逆变器；

·至少一个应急制动功率和控制单元(EBPCU)，所述EBPCU包括响应于制动命令向一些EBA供电的至少一个逆变器；以及

·保护装置，用于向执行器通道传输EMAC或EBPCU提供的功率并同时防止功率朝向体系转移。

因此，不对称冗余不是通过复制正常系统的设备并同时使用不相似技术来提供的，而是通过提出一种以基本不同的方式构成的应急系统并提供与液压往复阀类似的装置来提供，从而确保EMAC或EBPCU提供的功率一定流向执行器并且不朝向其它系统转移。

附图简述

在阅读对本发明具体实现的如下描述后，能更好的理解本发明：

图1是在制动体系的额定工作期间本发明一特定实施例中的不对称制动体系的示意图；

图2是在丧失其中一路供电之后在备选制动模式中图1体系的示意图；

图3是在丧失正常系统的其中一个必要组件之后在应急制动中图1体系的示意图；

图4是在使用应急单元最终制动期间图1体系的示意图；以及

图5是机电执行器和EMAC的示意图。

具体实施方式

参见图1，本例中本发明的不对称体系被应用于包括某一数量制动轮1的飞行器(图中仅示出一个轮)，所述轮配有制动器，所述制动器包含借助机电制动执行器2(EBA)彼此压合的制动盘。在本例中，制动器包括四个EBA。全部制动器的EBA由EMAC3a、3b供电，每个EMAC包括响应于制动设定点值(附图中的brk cmd)向所涉及的EBA提供电功率的逆变器4。在本例中，每个制动器的EBA由两个独立的EMAC成对地供电。EMAC 3a连接于向包含在EMAC 3a中的电子卡(图中的SW)供电的第一直流(DC)源DC1，而EMAC 3b连接于向包含在EMAC 3b中的电子卡(图中的SW)供电的第二DC电源DC2。在适当情形下，EMAC也能控制其它轮子上的EBA。

在被EMAC 3的逆变器斩波后，交流电(AC)被提供给EBA 2，所述交流电(AC)来自两个电源单元(PSU)5，电源单元(PSU)5负责校准来自飞行器的两个AC功率网络AC1和AC2的功率。

提供给EMAC 3a、3b的制动设定点值(图中的brk cmd)由制动控制单元BCU 8响应于接收来自制动踏板6或来自驻车制动杆7的制动命令而产生。在已知方式下，BCU 8包括两个计算通道(sys1和sys2)，每个计算通道由分别为DC1和DC2的不同DC电源供电。已知作出BCU冗余并提供同样包含两个计算通道的至少一个第二BCU。

前述各部件形成正常制动系统。

根据本发明，应急制动系统构成如下：它包括应急制动功率和控制单元EBPCU 10，EBPCU 10包括仅为一些执行器2产生AC功率的逆变器11，这种功率源自要么来自飞行器必备网络(DCEss)要么来自蓄电池(DCBat)的DC功率。在该例中，只有一半的飞行器EBA 2由EBPCU供电(具体地说就是由EMAC 3b供电的执行器)。值得一提的是，在本例中，EBPCU 10接收来自驻车制动杆7的信号，但不接收来自制动踏板6的信号。

因此，应急系统是完全不对称的。与仅通过改变用来作出所述部件的技术来复制正常系统部件的已知不相似性原理相反，本例中的应急系统在若干方面本质上不同于正常系统：

·EBPCU 10仅接收来自驻车制动杆的信号，而BCU 8接收来自踏板6的信号和来自驻车制动杆7的信号。

·在正常系统中，在与包含逆变器的EMAC单元不同的单元(BCU)中预备设定点值，而对于应急系统则不是如此。

·正常系统的逆变器是通过AC供电的，而应急系统的逆变器是通过DC电压供电的，假设DC电压源独立于提供AC电源AC1和AC2的发电机；以及

·正常系统向全部执行器供电，而应急系统仅向一些执行器供电。

优选地，应急系统和EBPCU尤其不包含软件，而是仅包含硬线逻辑装置或更通用的硬件装置，用于确定控制相关逆变器用的制动设定点值。

对于所涉及的执行器，应急系统包括比正常系统更少的功率线。安装在每个EBA 2上的驻车闭锁部件2c和求解器2b(见图5)连接于相应EMAC而不是EBPCU。

以这种方式提供的不对称因此是全面的，而且不必求助仅正常系统的部件的不相似复制。

为了借助如此描述的体系作出制动，下列控制器是飞行员可用的：

·制动踏板6，用于减慢飞行器；

·驻车制动杆7，用于当所述飞行器已停止移动时确保飞行器保持静止或用于施加如下所述的最终制动；以及

·选择器开关AS/OFF 9，它允许飞行员指示是否要应用防滑保护系统。

下面对本发明的体系的各种操作模式予以详细说明。

当正常系统的全部部件发挥作用并由各飞行器电源正常供电时，飞行员可以如下模式执行制动：

·正常制动模式：选择器开关AS/OFF处于防滑(AS)位置，飞行员能借助踏板控制减速。BCU 8然后产生用于EMAC 3的制动设定点值，该EMAC 3将相应功率分配给EBA 2以根据要求的减速度对轮子制动；以及

·驻车制动模式：一旦飞行器停下，飞行员可通过借助驻车制动杆施加驻车制动而确保飞行器保持静止。BCU 8然后产生用于EMAC 3的制动设定点值，该EMAC 3将相应功率分配给EBA 2以使其压向制动盘并随后保持制动力长达将EBA 2的推进器闭锁到位所花费的时间。

在图2所示的情形下，其中飞行器的其中一个发电机出故障而导致相应AC和DC电源丧失(在本例中是丧失源AC1和DC1)，则相应PSU不再处于向EMAC3a提供功率的位置。所述EMAC的电子卡不再被供电。连接于EMAC 3a的EBA 2因此是不可用的。另外，BCU中的一个计算通道因为同样不再被供电而处于中立。然而，仍然可通过使用BCU 8的第二计算通道(sys2)以产生用于继续被供电的EMAC 3b的制动设定点值而确保制动。所述制动模式被称为“备用模式”。在该例中，可以请求有效的EBA 2以施加更强的制动力以补偿未供电EBA 2的丧失。在本发明的变例中，正常系统可包括多个BCU 8。致使每个BCU 8丧失其中一个计算通道的一个DC电源DC1或DC2丧失可通过重新配置有效计算通道(那些继续供电的计算通道)得到补偿以将设定点值传至所有EMAC 3。

在图3所示的另一种情形下，在BCU 8或全部EMAC 3停转过程中(例如，因共同模式故障而在软件中发生死循环并影响BCU和EMAC 3a、3b的计算通道的情况下)，使用正常系统制动自然不再可能。飞行员当压下踏板6却没有制动发生时观察到这种情况。飞行员然后将选择器开关AS/OFF 9置于断开位置。这是给予体系以激活应急系统的信号。这种制动模式被称为应急制动模式。制动因此是通过EBPCU 10完成的，EBPCU 10接收来自由飞行员作用的驻车制动杆7的制动信号。EBPCU 10随后响应于驻车制动杆7的作用而将经校准的功率送至所涉及的EBA 2，在本例中该功率是从DC电源DCEss汲取的。在制动过程中，EBA 2的推进器自然不象驻车制动过程那样闭锁到位。

最后，在例如图4所示的紧急状况下，可使全部飞机发电机处于故障状态，从而除了蓄电池外没有其它电源可用。与前述情形相同，飞行员在压下踏板时接收不到回应。飞行员然后将选择器开关AS/OFF 9置于切断位置。应急系统因此被激活。制动则是通过EBPCU 10完成的，EBPCU 10接收来自由飞行员作用的驻车制动杆的制动信号。EBPCU 10随后响应于驻车制动杆的作用而将经校准的功率送至所涉及的EBA 2，功率因此是从蓄电池DCBat单独汲取的。这是最终制动模式。

在设计成节省来自蓄电池的功率的特定实现中，EBA 2可在第一次施加力之后闭锁在施力位置。因此，能保持制动力而不消耗来自蓄电池的功率。为此，EBPCU 10被编程为在施加制动力之后控制安装在所涉及的EBA上的锁定部件以将所述EBA 2的推进器锁闭到位。

在图5所示的一种重要配置中，当应急系统被激活并且当所涉及的EBA2从EBPCU 10接收功率时，使所述功率去往EBA 2并通过使功率不适时地回移至正常系统而不污染所涉及的EMAC 3是可取的。当EMAC 3处于正确工作状态时激活应急系统不会导致功率从EBPCU 10去往正常系统，这是因为构成EMAC 3的逆变器的功率晶体管通常不导通而且逆变器通常是断开的，由此防止任何功率转移。然而，如果在所涉及的EMAC 3之一中，例如在所述晶体管出故障之后其中一个晶体管保持在导通位置，那么情况就会不同。在这种情况下，所涉及的EMAC 3发挥短路作用，而由EBPCU 10传递的功率可能经由所述EMAC转移至正常系统。为了克服这个问题，使体系配有保护装置以确保EBPCU 10传递的功率实际通向EBA 2并防止功率朝向正常系统转移是可取的。为此，在本例中的EMAC 3在其输出线路上配有保险丝12，在晶体管在EMAC 3之一中保持导通的情形下，所述保险丝用以在由EBPCU 10提供功率时断开所涉及的EBA 2和所述EMAC 3之间的所有连接，而不管所涉及的EMAC 3是否被供电。在本例中，保险丝设置在EBA 2和EMAC 3之间的全部连接上，并设置在向EBA 2的电动机2a、求解器2b和驻车闭锁部件2c供电的线路上。在一个变例中，保护装置包括例如(常开)继电器的有源器件作为由保险丝构成的无源器件的附加或替代。

同样，功率来自正常系统因此来自EMAC 3并拟由EBA 2消耗也很重要，而且功率不移向应急系统也很重要。为此，EBPCU 10也在所述输出线路上设有保险丝，因此在EBPCU 10的逆变器的其中一个晶体管保持导通的情况下，保险丝断开EBPCU 10和相应EBA 2之间的连接，并因此当EMAC 3供电时并通过向所涉及的EBA 2通道传输所述功率而防止来自EMAC 3的功率移向EBPCU 10。

因此，这两个系统彼此电气隔绝并且没有来自其它系统的功率不合时宜地转移到其上的风险。要注意，保险丝12被安装在来自EMAC和EBPCU的电源线之间的交叉点上游的EMAC和EBPCU内，该EMAC和EBPCU去往同一执行器的。

前述不对称体系可表现出许多附加特征。

在本发明的特定方面，如果飞行员在选择器开关AS/OFF 9处于AS位置时使用驻车制动杆，则请求正常系统并且BCU 8可因此理解飞行员正尝试通过锁闭中的EBA 2的推进器来执行驻车制动，如果飞行器仍然在移动就难以如此。因此检查飞行员是否真想要施加驻车制动是可取的。因此较为有利地监视速度信息(飞行器速度或轮子转速)以检查飞行器在移动或已停下。驻车制动只有在飞行器已停下的情况下施加。借助示例，当选择器开关AS/OFF 9处于AS位置时，可禁用驻车制动杆。

在本发明的另一方面，可构思用向EBPCU 10供电的源DC1或DC2来代替电源DCEss。已知源DCEss是基于源DC1和DC2的并联组合的DC电源，源DC1和DC2从由飞行器的左右引擎驱动的各发电机获得其功率。因此，体系的不对称性更为突出。这样做的话，在源DC1(或DC2)和源DCBatt之间的EBPCU 10处创建一交叉点，但该交叉点不会出现在源DC1和DC2之间。如果功率故障从DC1传播至DCBatt，则源DC2对正常系统来说仍然可用，并且通过该系统仍然可能实现制动。

可进一步构思向EBPCU 10提供踏板信号6以在丧失EMAC 3或PSU 5的情况下形成附加制动模式(不带防滑的差动制动)。

BCU 8和EBPCU 10之间的通信也可看情形设置并使BCU能定期地测试EBPCU 10以检查其是否正确工作，这是因为EBPCU 10只是在非常特殊的情况下才使用。

Claims

1.一种用于飞行器的不对称电制动体系，包括用于选择地将制动力施加在摩擦部件上以减慢制动轮子转速的某一数量的机电制动执行器(EBA)(2)，所述体系包括：

·制动控制单元(BCU)(8)，用以在正常模式下作用以响应于制动命令产生制动设定点值；

·多个机电执行器控制器(EMAC)(3)，其每一个由AC电源供电并包括响应于所述制动设定点值向EBA供电的至少一个逆变器；

·至少一个应急制动功率和控制单元(EBPCU)(10)，所述EBPCU仅由DC电源供电并包括响应于制动命令向一些EBA供电的至少一个逆变器；以及

·保护装置(12)，用于向执行器通道传输由EMAC或EBPCU提供的功率并同时防止功率朝向所述体系转移。

2.如权利要求1所述用于飞行器的不对称电制动体系，其特征在于，由BCU(8)接收的制动命令来自制动踏板(6)或来自驻车制动杆(7)，而由所述EBPCU(10)接收的制动命令单独来自所述驻车制动杆(7)。

3.如权利要求1所述不对称电制动体系，其特征在于，在每个轮子上，第一半部分的执行器由第一控制器(3a)供电，而第二半部分的执行器由第二控制器(3b)供电，只有第二半部分的执行器是由EBPCU(10)供电。

4.如权利要求2所述不对称电制动体系，其特征在于，向给定轮子的执行器供电的所述EMAC(3)是由两个独立电源(AC1、DC1/AC2、DC2)供电的，分别包括向逆变器供电的AC电源以及向EMAC(3)的电子卡供电的DC电源。

5.如权利要求3所述不对称电制动体系，其特征在于，所述EBPCU(10)由与向EMAC(3)供电的电源不同的电源(DCEss、DCBat)供电。

6.如权利要求1所述不对称电制动体系，其特征在于，通过防止功率向所述体系转移而向所述执行器通道传输由EMAC(3)或EBPCU(10)提供的功率的保护装置包括设置在所述功率线的交叉点上游的EBA(2)的功率线上的无源和/或有源器件(12)。

7.如权利要求1所述不对称电制动体系，其特征在于，所述应急单元包括确定用于控制相关逆变器的制动设定点值的硬件装置。

8.如权利要求1所述不对称电制动体系，其特征在于，每个机电制动执行器包括由所述控制器而不是应急单元供电的闭锁部件和/或求解器。