CN108964004B - 配电系统及指示其中用电装置的用电状态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种配电系统及指示其中用电装置的用电状态的方法。所述配电系统可包括控制器和一组用电装置。所述组中的每个用电装置可包括传感器，所述传感器配置成测量参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器，所述控制器可对传送的传感器信号进行响应。

Description

配电系统及指示其中用电装置的用电状态的方法
技术领域
本申请的技术领域涉及配电系统。
背景技术
商用飞行器通常包括配电系统，配电系统可将电能分配到飞行器上的负载并保护线路和负载不受到损害。检测飞行器上的负载条件以及可能出现在负载中的任何电气故障是有益的，根据检测信号，配电系统可将最适合的电源传送到每个负载。
发明内容
在一方面，一种用于飞行器的DC配电系统包括：控制器；以及一组用电装置，所述组中的每个用电装置具有传感器，所述传感器连接至所述控制器并配置成检测与电压、电流、温度或光中的一个有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；其中，所述控制器配置成通过基于所述传感器信号实时地确定故障、维修需求或调节需求，指示用电装置中的故障、用电装置的维修需求或与用电装置有关的环境条件的调节需求，并同时传送指示所述故障、所述维修需求或所述调节需求中的一个的控制器信号。
在另一方面，一种指示飞行器中的DC配电系统中的用电装置的状态的方法包括：检测与以下之一有关的参数：每个用电装置中的电压、电流、温度或光；将代表检测参数的传感器信号传送至控制器；在所述控制器中确定所述用电装置的状态，其中，所述状态是故障、维修需求或环境条件的调节需求中的一个；以及传送指示所述状态的控制器信号。
在另一方面，一种飞行器的DC配电系统包括：控制器；以及一组用电装置，所述组中的每个用电装置具有光传感器，所述光传感器连接至所述控制器并配置成检测与所述用电装置内的光有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；其中，所述控制器配置成处理所述传感器信号，并在所述传感器信号指示所述用电装置内的电晕时指示所述用电装置的故障预测。
具体地，本申请技术方案1涉及一种用于飞行器的DC配电系统，所述DC配电系统包括：
控制器；以及
一组用电装置，所述一组用电装置中的每个用电装置具有传感器，所述传感器连接至所述控制器并配置成检测与电压、电流、温度或光中的一个有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；
其中，所述控制器配置成指示用电装置中的故障、用电装置的维修需求或与用电装置有关的环境条件的调节需求中的一个，这样的指示是通过以下进行的：基于所述传感器信号实时地确定所述故障、所述维修需求或所述调节需求，并同时传送指示所述故障、所述维修需求或所述调节需求中的一个的控制器信号。
本申请技术方案2涉及根据技术方案1所述的配电系统，其中，所述参数是电压，并且所述控制器配置成将两个用电装置之间的电压进行比较。
本申请技术方案3涉及根据技术方案2所述的配电系统，其中，如果两个电压测量值之间的差超过预定阈值，则所述控制器指示故障、所述用电装置的维修需求或环境条件的调节需求中的一个。
本申请技术方案4涉及根据技术方案1所述的配电系统，其中，所述参数是电流，并且所述控制器配置成将出自一个用电装置的第一电流与进入另一用电装置的第二电流进行比较。
本申请技术方案5涉及根据技术方案4所述的配电系统，其中，如果所述第一电流和所述第二电流之间的差超过预定阈值，则所述控制器指示故障、所述用电装置的维修需求或环境条件的调节需求中的一个。
本申请技术方案6涉及根据技术方案1所述的配电系统，其中，所述参数是温度，并且所述控制器通过将所述用电装置的预测温度与所述用电装置的检测温度比较，指示故障、所述用电装置的维修需求或环境条件的调节需求中的一个。
本申请技术方案7涉及根据技术方案1所述的配电系统，其中，所述控制器信号能够由所述系统使用以调节传送至用电装置的功率，关闭用电装置，显示可视消息或播放音频消息。
本申请技术方案8涉及根据技术方案1所述的配电系统，其中，所述用电装置包括发电机、电力开关或负载。
本申请技术方案9涉及根据技术方案1所述的配电系统，还包括光纤电缆，所述光纤电缆将每个传感器连接至所述控制器。
本申请技术方案10涉及一种指示飞行器中的DC配电系统中的用电装置的状态的方法，所述方法包括：
检测与以下之一有关的参数：每个用电装置中的电压、电流、温度或光；
将代表检测参数的传感器信号传送至控制器；
在所述控制器中确定所述用电装置的状态，其中，所述状态是故障、维修需求或环境条件的调节需求中的一个；以及
传送指示所述状态的控制器信号。
本申请技术方案11涉及根据技术方案10所述的方法，其中，如果所述检测参数是电压，则确定步骤还包括计算两个用电装置之间的电压差，并将所述电压差与预定阈值比较。
本申请技术方案12涉及根据技术方案11所述的方法，其中，超过所述预定阈值确定所述用电装置中有故障。
本申请技术方案13涉及根据技术方案10所述的方法，其中，如果所述检测参数是电流，则确定步骤还包括：
计算出自一个用电装置的第一电流和进入第二用电装置的第二电流之间的差；以及
将所述差与预定阈值比较。
本申请技术方案14涉及根据技术方案13所述的方法，其中，超过所述预定阈值确定所述用电装置中有故障。
本申请技术方案15涉及根据技术方案10所述的方法，其中，如果所述检测参数是温度，则确定步骤还包括：
计算所述用电装置的预测温度和所述用电装置的检测温度之间的差；以及
将所述差与预定阈值比较。
本申请技术方案16涉及根据技术方案15所述的方法，其中，超过所述预定阈值确定所述用电装置的故障或环境条件的调节需求中的一个。
本申请技术方案17涉及根据技术方案10所述的方法，还包括对所述控制器信号进行响应，其中，所述响应包括以下之一：调节传送至用电装置的功率，关闭用电装置，显示可视消息或播放音频消息。
本申请技术方案18涉及根据技术方案10所述的方法，其中，传送所述传感器信号和传送所述控制器信号是通过光纤电缆传送信号实现的。
本申请技术方案19涉及一种飞行器的DC配电系统，包括：
控制器；以及
一组用电装置，所述组中的每个用电装置具有光传感器，所述光传感器连接至所述控制器并配置成检测与光有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；
其中，所述控制器配置成处理所述传感器信号并指示用电装置中的故障、用电装置的维修需求或与用电装置有关的环境条件的调节需求中的一个，这样的指示是通过以下进行的：在所述传感器信号指示电晕时实时地确定所述故障、所述维修需求或所述调节需求，并同时传送指示所述故障、所述维修需求或所述调节需求中的一个的控制器信号。
本申请技术方案20涉及根据技术方案19所述的配电系统，其中，随时间对所述传感器信号积分。
附图说明
在附图中：
图1是包括根据本文中描述的各个方面的功率管理和分配系统(PMDS)的飞行器的示意性透视图。
图2说明图1的PMDS的示意图。
图3是说明对图1的PMDS中用电装置的性能进行评估的方法的流程图。
具体实施方式
本公开的所描述实施例涉及功率管理系统。出于说明的目的，将关于飞行器配电系统来描述本公开。然而，要理解，本公开不受此限制，并且可以在非飞行器应用中具有普通应用性，在非限制性实例中，所述非飞行器应用例如太阳能配电系统、电动车辆、火车或船。
如本文中所使用，“一组”可以包括任何数目个所分别描述元件，包括仅一个元件。此外，所有方向性参考(例如，径向、轴向、近侧、远侧、上部、下部、向上、向下、左、右、侧向、前方、后方、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针、上游、下游、向后等)仅用于识别目的以辅助读者理解本公开，并且具体地关于位置、取向或本公开的用途并不产生限制。除非另外指明，否则连接参考(例如，附接、耦合、连接和接合)应在广义上来解释，且可以包括一系列元件之间的中间构件以及元件之间的相对移动。因此，联接参考不一定推断出两个元件直接联接且彼此成固定关系。示范性附图仅仅是出于说明的目的，且本发明的附图中反映的尺寸、位置、次序和相对大小可变化。
图1图示了飞行器10，飞行器10还可包括机身12、定位在机身12中的驾驶舱14，以及从机身12向外延伸的机翼组件16。飞行器10还可包括多个发动机，所述发动机包括作为非限制性实例可为涡喷发动机、涡扇发动机或涡桨发动机的涡轮发动机18。虽然已说明商用飞行器10，但预期到，本文中描述的本公开的各方面可用在任何类型的飞行器中。此外，虽然已在每个机翼组件16上说明两个涡轮发动机18，但将理解，可包括任何数量的涡轮发动机18，包括机翼组件16上的单个涡轮发动机18，或甚至安装在机身12中的单个涡轮发动机18。
DC配电系统也称作功率管理和分配系统(PMDS)20，其以阴影示出。PMDS 20可包括：控制器22，控制器22可以是能够接收信号并基于这些信号产生指示或决策的智能控制器22；以及一组用电装置24，所述一组用电装置24在本文中称作“线路可更换单元”(LRU)24，其作为非限制性实例可包括发电机、电力开关或负载。每个LRU 24具有传感器26，传感器26能够检测LRU中与电压、电流、温度或光有关的参数；要理解如本文中使用的“检测电压”或“测量电压”也可指“检测与电压有关的参数”，这同样适用于电流、温度和光的检测。而且，如本文中使用的“光”可指波长在可见光或紫外光范围中的电磁辐射。
一组传感器26中的每个传感器可连接至控制器22。考虑了可以使用光纤电缆将传感器26连接至控制器22；然而，本公开不受此限制，也可以使用常规材料，例如铜线。
考虑了特定传感器26可位于其对应LRU 24的内部的或外部。还考虑了单个LRU 24可具有多个传感器26，或者单个传感器26能够检测多个参数。应理解，本公开还可应用于不同的飞行器发动机布置的其它单元布置；并且示范性功率管理和分配系统20只出于示意目的，不旨在限制。
在图2中更详细地图示PMDS 20。在PMDS 20中包括第一LRU241和第二LRU 242，第一LRU 241具有第一传感器261，第二LRU242具有第二传感器262，其中，传感器261、262配置成测量电压。PMDS 20还可包括第三LRU 243、第四LRU 244、第五LRU 245和第六LRU 246，第三LRU 243具有第三传感器263，第四LRU 244具有第四传感器264，第五LRU 245具有第五传感器265，第六LRU 246具有第六传感器266，其中，第三和第四传感器243、244配置成测量电流，第五传感器245配置成测量温度，第六传感器246配置成检测光。
工作中，传感器26可实时地将代表其测量或检测的参数的传感器信号传送至控制器22。在一个实例中，第一和第二传感器261、262可将分别指示第一和第二LRU 241、242两端的电压的传感器信号传送到控制器22。控制器22可计算两个电压之间的差，并将此差与预定阈值比较，在非限制性实例中所述预定阈值例如15V。如果第一和第二LRU 241、242之间的电压差超过所述阈值，则控制器可发送控制器信号以指示故障条件，例如串弧故障，并且PMDS 20可实时地对故障进行响应。考虑了可以上文描述的方式针对故障条件比较和检验PMDS 20中每个LRU 24的电压。
应理解，PMDS 20可以是智能PMDS 20，使得其可以各种方式对控制器22进行响应，在非限制性实例中，所述方式包括将电流重新引导至或引导离开LRU 24，提高或降低LRU24中的功率，操作LRU24，关闭或使LRU 24不工作，显示可视消息，或播放音频消息。此外，在非限制性实例中，任何示范性响应可实时地执行，执行一次或在预定的时间间隔重复执行，或者根据需要进行组合。
在另一实例中，在LRU 243、244串联连接时，第三和第四传感器263、264可将分别指示出自第三LRU 243的电流和进入第四LRU244的电流的传感器信号传送至控制器22。控制器22可比较这两个电流，如果其相差超过预定的阈值(例如在非限制性实例中为总电路电流的5％)，则控制器可发送指示例如并联电弧故障或接地故障的故障条件的控制器信号，PMDS 20可如上文描述的实时地对所述故障进行响应。考虑了可以上文描述的方式针对故障条件比较和检验流出和流进PMDS 20中每个串联连接的LRU 24的电流。
在另一实例中，第五传感器265可将指示第五LRU 245的温度的传感器信号传送至控制器22。控制器22可将此温度与预测温度比较，如果差超过预定阈值，则控制器可发送指示第五LRU 245故障或第五LRU 245的环境条件的调节需求的控制器信号，PMDS 20可适当地实时进行响应。考虑了第五LRU 245还可包括检测电压和电流的传感器，或者第五传感器265还可配置成检测电压和电流，使得第五LRU 245的电压和电流也可发送至控制器22以计算其功耗与预测温度。还考虑了可以上文描述的方式针对故障或维修需求，测量和检验PMDS 20中每个LRU 24的温度。
在又一实例中，第六传感器266可将指示第六LRU 246中光存在的传感器信号传送至控制器22。在非限制性实例中，由于故障之前或故障期间可能出现的电晕的存在，或者由于穿过围绕第六LRU 246的箱体的外部光，可以检测光。控制器22可基于传感器信号发送指示第六LRU 246故障或维修需求的控制器信号，PMDS 20可适当地实时进行响应。也可随时间对传感器信号积分，其中在时间间隔中可感测光的存在，并用来通知对第六LRU 246的维修决策。还考虑了，在电晕出现在故障之前的实例中，控制器22可预测第六LRU 246中尚未出现的故障的未来发生率，PMDS 20可以能防止第六LRU 246中出现故障的方式进行响应。还考虑了可以上文描述的方式对于PMDS20中的每个LRU 24，执行光的检测，并且可检查故障、未来故障或维修需求。
要理解，本文中描述的实例并不旨在是限制性的，没有明确描述的其它参数可由传感器26传送至控制器22，控制器22可基于来自传感器26的信号指示没有明确描述的其它条件。
还考虑了PMDS 20可基于飞行器10的工作阶段对故障或维修需求进行响应。在一个实例中，如果飞行器正处于特殊的飞行阶段(例如起飞或着陆)或者基于供应至LRU 24的功率大小，可允许正经历故障的LRU 24继续工作。
在图3中图示指示PMDS 20中LRU 24的状态的方法。在1000，传感器26可检测每个LRU 24中的电压、电流、温度或光。在2000，代表检测结果的传感器信号可传送至控制器22，并且考虑了所述信号可通过光纤电缆传送。在3000，控制器22可基于传送的传感器信号确定LRU 24的状态，所传送的传感器信号例如为故障、维修需求或环境条件的调节需求。应理解，在非限制性实例中，状态的确定可基于以下：比较LRU 24之间的电压，比较LRU 24之间的电流，评估每个LRU 24的电压或通过其的电流，比较预测温度与LRU 24中的检测温度，或者随时间对检测的光信号积分。在步骤4000，控制器可传送指示LRU 24的状态的控制器信号。
可认识到，PMDS 20中光纤电缆的使用可提供传感器信号和由PMDS 20作出的实时响应的改进的信号传输速度。此外，将每个LRU24中的每个传感器26连接至控制器22可提供对故障的加快的响应时间，预防故障或优化对LRU 24的控制，这可提高PMDS 20的效率以及降低维修成本。
在尚未描述的程度上，各种实施例的不同特征和结构可按需要彼此组合或替代使用。一个特征未在所有实施例中说明并不意味着被解释为它不能这样，而是为了简化描述才这样。因此，必要时可以混合和匹配不同实施例的各种特征以形成新的实施例，而无论是否已明确描述所述新的实施例。本发明涵盖本文所描述的特征的所有组合或排列。
此书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使所属领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可获专利的范围由权利要求书界定，且可包括所属领域的技术人员所想到的其它实例。如果此类其它实例具有并非不同于权利要求书的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差异的等效结构要素，那么它们既定在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于飞行器的DC配电系统，所述DC配电系统包括：
控制器；以及
一组用电装置，所述一组用电装置中的每个用电装置具有传感器，所述传感器连接至所述控制器并配置成检测与电压或电流中的一个有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；
其中，如果所述参数是电压，则所述控制器配置成将与第一用电装置有关的第一电压和与第二用电装置有关的第二电压进行比较，以指示用电装置中的故障、用电装置的维修需求或与用电装置有关的环境条件的调节需求中的一个，这样的指示是通过以下进行的：基于所述传感器信号实时地确定所述故障、所述维修需求或所述调节需求，并同时传送指示所述故障、所述维修需求或所述调节需求中的一个的控制器信号。
2.根据权利要求1所述的配电系统，其中，如果两个电压测量值之间的差超过预定阈值，则所述控制器指示故障、所述用电装置的维修需求或环境条件的调节需求中的一个。
3.根据权利要求1所述的配电系统，其中，所述参数是电流，并且所述控制器配置成将出自一个用电装置的第一电流与进入另一用电装置的第二电流进行比较。
4.根据权利要求3所述的配电系统，其中，如果所述第一电流和所述第二电流之间的差超过预定阈值，则所述控制器指示故障、所述用电装置的维修需求或环境条件的调节需求中的一个。
5.根据权利要求1所述的配电系统，其中，所述控制器信号能够由所述系统使用以调节传送至用电装置的功率，关闭用电装置，显示可视消息或播放音频消息。
6.根据权利要求1所述的配电系统，其中，所述用电装置包括发电机、电力开关或负载。
7.根据权利要求1所述的配电系统，还包括光纤电缆，所述光纤电缆将每个传感器连接至所述控制器。
8.一种指示飞行器中的DC配电系统中的用电装置的状态的方法，所述方法包括：
检测与以下之一有关的参数：每个用电装置中的电压、电流或光；
将代表检测参数的传感器信号传送至控制器；
在所述控制器中确定所述用电装置的状态，其中，所述状态是故障、维修需求或环境条件的调节需求中的一个；
其中，如果所述检测参数是电压，则确定步骤还包括计算两个用电装置之间的电压差，并将所述电压差与预定阈值比较；以及
传送指示所述状态的控制器信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，超过所述预定阈值确定所述用电装置中有故障。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，如果所述检测参数是电流，则确定步骤还包括：
计算出自一个用电装置的第一电流和进入第二用电装置的第二电流之间的差；以及
将所述差与预定阈值比较。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，超过所述预定阈值确定所述用电装置中有故障。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括对所述控制器信号进行响应，其中，所述响应包括以下之一：调节传送至用电装置的功率，关闭用电装置，显示可视消息或播放音频消息。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，传送所述传感器信号和传送所述控制器信号是通过光纤电缆传送信号实现的。
14.一种飞行器的DC配电系统，包括：
控制器；以及
一组用电装置，所述组中的每个用电装置具有光传感器，所述光传感器连接至所述控制器并配置成检测与光有关的参数，并将代表所述参数的传感器信号传送到所述控制器；
其中，所述控制器配置成处理所述传感器信号并指示用电装置中的故障、用电装置的维修需求或与用电装置有关的环境条件的调节需求中的一个，这样的指示是通过以下进行的：在所述传感器信号指示电晕时实时地确定所述故障、所述维修需求或所述调节需求，并同时传送指示所述故障、所述维修需求或所述调节需求中的一个的控制器信号。
15.根据权利要求14所述的配电系统，其中，随时间对所述传感器信号积分。
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