CN113928578B - 模块化配电组件及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种模块化配电设备和方法包括：框架，该框架由第一组平行支撑件和第二组平行支撑件限定，第二组平行支撑件连接第一组平行支撑件，框架限定大致平面组件，大致平面组件限定第一侧和与第一侧相对的第二侧；以及一组部件，该组部件从框架的一侧延伸并可操作地联接到框架。该组部件包括一组电源模块。

Description

模块化配电组件及其组装方法

技术领域

本公开大体涉及配电组件，并且更具体地，涉及具有模块化布置的配电组件。

背景技术

电力系统(例如在飞行器配电系统中发现的电力系统)采用发电系统或电源(例如发电机)来生成电力以为电气负载(例如飞行器的系统和子系统中的负载)供电。当电力穿过电母线以将电力从电源输送到电气负载时，分散在整个电力系统中的配电节点确保输送到电气负载的电力满足负载的设计电力标准。例如，配电节点可以进一步提供升压或降压电力转换、直流(DC)到交流(AC)电力转换或AC到DC电力转换，或开关操作以选择性地启用或禁用向特定电气负载输送电力，这取决于例如可用配电供应、电气负载功能的关键性或飞行器的操作模式，例如起飞、巡航或地面操作。

发明内容

在一个方面，本公开涉及一种模块化配电组件。模块化配电组件包括：框架，框架由第一组平行支撑件和第二组平行支撑件限定，第二组平行支撑件连接第一组平行支撑件，框架限定大致平面组件，大致平面组件限定第一侧和与第一侧相对的第二侧；第一组部件，第一组部件从框架的第一侧延伸并且可操作地联接到框架，第一组部件包括一组初级电源模块、一组次级电源模块和控制模块，该组初级电源模块中的每一个都具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口，该组次级电源模块中的每一个都具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口，控制模块具有第三通信接口；以及第二组部件，第二组部件从框架的第二侧延伸并且可操作地联接到框架或第一组部件中的至少一个，第二组部件包括公共通信背板和母线，公共通信背板具有与由第一组部件限定的第一、第二和第三通信接口的总数匹配的背板接口，其中公共通信背板被构造为将指令从控制模块通信到该组初级电源模块和该组次级电源模块，母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入。

在另一方面，本公开涉及一种组装模块化配电组件的方法。该方法包括：将第一组部件联接到由至少一组平行支撑件限定的框架的第一侧，第一组部件包括一组初级电源模块，每个初级电源模块具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口，并且第一组部件还包括一组次级电源模块，每个次级电源模块具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口；将第二组部件联接到框架的第二侧，第二组部件包括公共通信背板，公共通信背板被构造为将指令通信到该组初级电源模块和该组次级电源模块，并且第二组部件还包括母线，母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入；将第一组部件的至少一个电力输入联接到母线；以及将第一组部件的第一通信接口或第二通信接口中的至少一个联接到公共通信背板。

附图说明

在附图中：

图1是根据本文描述的各个方面的具有配电系统的飞行器的自上而下的示意图。

图2是根据本文描述的各个方面的可用于图1的配电系统中的模块化配电组件的示意图。

图3是根据本文描述的各个方面的图2的配电组件的分解等距视图。

图4是示出根据本文描述的各个方面的组装图3的配电组件的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的所描述的方面涉及与模块化配电组件或设备相关联的方法和设备。典型的配电系统可以包括一个或多个机架组件，用于包括例如多个电子卡以提供上述转换或开关功能。机架组件通常没有被优化为包含在最小的可构造安装体积内，导致机架组件比必要的大，以及未使用或未充分利用的部件。此外，安装在传统机架组件中的电子部件在不拆卸整个机架组件的情况下通常无法维修。传统互连模块设计通常不允许在不移除整个子组件的情况下移除单个模块。此外，传统内部母线布置会限制系统互连，例如特定模块或单元必须并排定位，以便经由母线联接。

本公开的方面提供了模块化配电组件，该模块化配电组件可以基于电力需求构建或扩展，其中基于电力需求选择多个电源模块，并且可以类似地缩放背板以匹配电源模块的数量。本公开的方面还提供了从组件选择性地移除电源模块而不破坏背板和组件内的其他电源模块之间的电力或信号连接。也就是说，母线可以绕过不需要电力或信号馈送的单元，或绕过单元已从组件中移除的位置，同时仍向组件中的其他模块提供电力或信号馈送。

可以使用这种方法和设备的一个示例环境包括但不限于飞行器的配电系统。虽然本说明主要针对飞行器的配电系统，但它也适用于使用配电系统的任何环境，其中输入电力被接收、作用(如果需要)(例如，转换或修改)，并分配给一个或多个电气负载。应当理解，虽然本公开的一个方面是在飞行器环境中示出的，但本公开并不限于此，并且对非飞行器应用(例如其他移动应用和非移动工业、商业和住宅应用)中的电力系统具有普遍应用性。

虽然将描述“一组”各种元件，但是应当理解，“一组”可以包括任意数量的相应元件，包括仅一个元件。术语“接近”或“邻近”元件的使用是指与另一部件相比部件相对更靠近该元件。除非另有说明，否则连接参考(例如，附接、联接、连接和接合)应被广义地解释，并且可以包括元件集合之间的中间构件和元件之间的相对移动。因此，连接参考不一定推断两个元件是直接连接并且彼此成固定关系。在非限制性示例中，连接或断开连接可以选择性地被构造为提供、启用、禁用等相应元件之间的电连接。非限制性示例配电总线连接或断开连接可以通过开关、总线连接逻辑或任何其他连接器来启用或操作，这些其他连接器被构造为启用或禁用总线下游的电气负载的通电。示例性附图仅用于说明的目的，并且所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可以变化。

此外，如本文所用，“控制器”或“控制器模块”可以包括被构造或适配成提供指令、控制、操作或用于可操作部件以实现其操作的任何形式的通信的部件。控制器模块可以包括任何已知的处理器、微控制器或逻辑装置，包括但不限于：现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、全权限数字发动机控制(FADEC)、比例控制器(P)、比例积分控制器(PI)、比例微分控制器(PD)、比例积分微分控制器(PID控制器)、硬件加速逻辑控制器(例如用于编码、解码、转码等)等或其组合。控制器模块的非限制性示例可以被构造或适配成运行、操作或以其他方式执行程序代码以实现操作或功能结果，包括执行各种方法、功能、处理任务、计算、比较、感测或测量值等，以启用或实现本文描述的技术操作或操作。操作或功能结果可以基于一个或多个输入、存储的数据值、感测或测量的值、真或假指示等。虽然描述了“程序代码”，但可操作或可执行指令集的非限制性示例可以包括具有执行特定任务或实施特定抽象数据类型的技术效果的例程、程序、对象、部件、数据结构、算法等。在另一个非限制性示例中，控制器模块还可以包括处理器可访问的数据存储部件，包括存储器，无论是瞬态，易失性或非瞬态，或非易失性存储器。存储器的其他非限制性示例可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，例如盘、DVD、CD-ROM、闪存驱动器、通用串行总线(USB)驱动器等，或这些类型的存储器的任何合适组合。在一个示例中，程序代码可以以处理器可访问的机器可读格式存储在存储器内。此外，存储器可以存储可由处理器在提供指令、控制或操作以实现如本文描述的功能或可操作结果时访问的各种数据、数据类型、感测或测量的数据值、输入、生成或处理的数据等。

此外，如本文所用，“电连接”、“电联接”或“信号通信”的元件可包括被发送、接收或通信到此类连接或联接元件的电传输或信号，或从此类连接或联接元件发送、接收或通信的电传输或信号。此外，此类电连接或联接可包括有线或无线连接，或其组合。

此外，如本文所用，虽然传感器可被描述为“感测”或“测量”相应值，但感测或测量可包括确定指示相应值或与相应值有关的值，而不是直接感测或测量该值本身。感测或测量值可以进一步提供给附加部件。例如，可以将值提供给如上限定的控制器模块或处理器，并且控制器模块或处理器可以对该值进行处理以确定代表值或代表所述值的电特性。

如图1所示，飞行器10被示出为具有至少一个燃气涡轮发动机，示出为左发动机系统12和右发动机系统14。替代地，动力系统可以具有更少或更多的发动机系统。左右发动机系统12、14可以基本相同，并且可以进一步包括至少一个动力源，例如电机或发电机18。飞行器还被示为具有一组耗电部件或电负载20，例如致动器负载、飞行关键负载和非飞行关键负载。电负载20经由配电系统与至少一个发电机18电联接，该配电系统包括例如电力传输线22或母线以及配电节点16。将理解的是，图1的本公开的图示方面仅是配电系统的一个非限制性示例，并且除了示出的方面和构造之外，本公开还预期了许多其他可能的方面和构造。此外，图1中描绘的各种部件的数量和放置也是与本公开相关联的方面的非限制性示例。

在飞行器10中，操作左和右发动机系统12、14提供机械能，该机械能通常可以经由线轴被提取，以为发电机18提供驱动力。发电机18继而生成电力(例如AC或DC电力)，并将所生成的电力提供给传输线22，传输线22将电力输送到位于飞行器10各处的配电节点16。配电节点16经由传输线22接收AC或DC电力，并且可以根据需要提供开关、电力转换或配电管理功能，以便向电负载20提供期望电力用于负载操作。

示例配电管理功能可以包括但不限于选择性地启用或禁用向特定电负载20输送电力，这取决于例如可用配电供应、电负载20功能的关键性，或飞行器操作模式，例如起飞、巡航或地面操作。为了便于说明和理解，配电节点16被示为选择性地与单个电负载20联接。本公开的方面可以包括选择性地与一组电负载20联接的配电节点16，其中配电节点16可以选择性地启用或禁用向电负载20的个体或子集输送电力，如本文描述的。此外，配电节点16的全部或子集可以进一步互连(未示出)，以便在单个节点16失灵或故障的情况下提供冗余电力供应。

可以包括附加管理功能。此外，可以包括用于向电负载20提供电力的附加电源(例如应急电源、冲压空气涡轮系统、启动器/发电机或电池)，并且附加电源可以替代电源。

图2示意性地示出了可以在图1的飞行器中使用的一个示例性配电节点16。如图所示，配电节点16可以包括模块化配电组件25，其具有连接到一组次级电源模块28的一组初级电源模块26。如本文所用，“模块化”部件或部件的“模块化”将指采用或利用分立模块、零件或零件数量作为该部件的构造或形成基础的方面或特性。这样的分立模块可以是可选择的、可定制的、选择的、可选的、构建的或确定的以形成这样的模块化部件。

公共控制模块30可以被包括在配电节点16中并且电联接到该组初级电源模块26。公共控制模块可以包括一组子部件或子系统，包括但不限于通信接口控制器34、处理器38和存储器40。还可以提供可包括端板或物理盖的相对端模块32并且相对端模块32可以电联接到该组次级电源模块28。该组初级电源模块26、该组次级电源模块28和公共控制模块30一起可以共同形成模块化配电组件25内的第一组部件41。

在所示示例中，该组初级电源模块26被示为具有单个初级电源模块42，而该组次级电源模块28被示为具有五个次级电源模块。更具体地，该组次级电源模块28可以包括第一电源模块44、第二电源模块46、第三电源模块48、第四电源模块50和第五电源模块52。应当理解，可以提供任意数量的初级电源模块或次级电源模块。本公开的方面可以包括该组初级电源模块26中的每一个或该组次级电源模块28中的每一个基本上相同。例如，它们可以具有相似的构造和组成。替代地，该组初级电源模块26或该组次级电源模块28可包括至少两个类似构造和组成的子集。这种相似性可以实现模块化配电设备25的更快、更容易或更有效的维护操作。例如，这种相似性可以提供用另一个电源模块替换一个电源模块而无需拆卸模块化配电组件25。

单独的电源模块44、46、48、50、52以共同物理对齐方式示出。例如，该组次级电源模块28的纵向方向可以平行于该组次级电源模块28中的相邻的次级电源模块。附加地或替代地，该组次级电源模块28可以串联或串行布置。可以进一步包括本公开的方面，其中电源模块被构造为除方形构造之外的替代几何形状(例如圆形、三角形、梯形等)。

第一或初级通信接口58可以被包括在该组初级电源模块26中的每个初级电源模块中。在本文中以电力输入54和母线电力输出56的形式示出的至少一个电力接口也包括在该组初级电源模块26中的每个初级电源模块中。在所示示例中，单个初级电源模块42被图示为具有一个初级通信接口58、一个电力输入54和一个母线输出56；然而，应当理解，可以提供任意数量的初级通信接口、电力输入和母线电力输出。

第二或次级通信接口64可以被包括在该组次级电源模块28中的每个次级电源模块上。母线电力输入60和负载输出62形式的至少一个电力接口也可以包括在该组次级电源模块28中的每个次级电源模块上。应当理解，可以提供任意数量的次级通信接口、母线电力输入和负载输出。

此外，该组初级电源模块26和该组次级电源模块28中的任何或所有电源模块可以包括至少一个开关元件66。以此方式，该组初级电源模块26和该组次级电源模块28中的任一个或两者可以是可开关的。开关元件66的方面可以包括电开关，例如固态功率控制器、固态开关或晶体管，例如基于碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的高带宽功率开关。可以基于SiC或GaN的固态材料结构、其以更小且更轻的形式因数处理大功率水平的能力以及其非常快速地执行电操作的高速开关能力来选择SiC或GaN。开关元件66的附加非限制性示例可包括非极性开关元件66。固态开关的附加非限制性示例可以包括也能够高速开关的基于硅的功率开关。

至少一个导体可以设置在模块化配电组件25中，用于实现固定在其中的部件之间的电连接。更具体地，可以提供母线68和电力输入母线110形式的导体。可以选择母线68和电力输入母线110以实现例如电力输入54、母线电力输出56、母线电力输入60或负载输出62中的任一个或所有之间的电连接。

图2的示例示出了由母线68和电力输入母线110实现的这种电连接的一个示例。在该示例中，初级模块42的电力输入54可连接到电源(未示出)。电力输入母线110将初级模块42的母线电力输出56电连接到第一电源模块44的母线电力输入60。以这种方式，电力输入母线110提供该组初级电源模块26和该组次级电源模块28之间的电力连接。

母线68电连接电源模块44、46、48、50、52。此外，为了视觉清楚，母线68被示意性地示出为覆盖每个母线电力输入60和母线电力输出56的一部分，并且应当理解，母线68、母线电力输入60和母线电力输出56的尺寸可以是任何合适的尺寸。应当理解，虽然母线68以跨该组初级和次级电源模块26、28线性延伸的矩形形式示意性地示出，但是这样的说明仅是为了视觉清楚的目的。母线68可以在任何合适的方向上延伸并且不需要具有线性形式。

当连接时，电力被供应到电力输入54，然后到从该组初级电源模块26到电力输入母线110到该组次级电源模块28，然后到将第一电源模块44的负载输出62连接到第二、第三、第四和第五电源模块46、48、50、52的母线电力输入60的母线68，并经由负载输出62输出到选定的负载20。

在所示示例中，第一组部件41可以包括电力转换器。更具体地，第三电源模块48被示为具有母线电力输入56和转换电力输出62C。在非限制性示例中，转换电力输出62C可以是来自母线电力输入56的DC输入电力的三相AC负载输出的形式。在另一示例中，第二电源模块46被示为使其母线电力输入60位于其负载输出62附近。在一个示例中，这样的布置可以提供电力通过，或者在另一个示例中提供第二电源模块46内的通信控制器。

预期的是，初级通信接口58和次级通信接口64可以电联接到开关元件66。通信接口58、64可以包括用于传输信号、控制信号、数据等的任何合适的接口，包括有线或无线电连接，并且可以可控地操作开关元件66。此外，公共控制模块30可以包括第三或控制器通信接口70，其电联接到任何或所有初级通信接口58和次级通信接口64。

可以在模块化配电组件25中提供公共通信背板72。公共通信背板72可以被构造为例如经由初级通信接口58、次级通信接口64或控制器通信接口70，将指令从公共控制模块30通信到该组初级电源模块26和该组次级电源模块28。这样的指令可以包括控制信号、数据分组、数据消息、可操作指令等的传输和接收。公共通信背板72、母线68和电力输入母线110一起可以共同形成模块化配电组件25内的第二组部件74。

开关元件66因此可以经由控制器通信接口70与公共控制模块30的通信接口控制器34通信联接。应当理解，公共控制模块30可以联接到模块化配电组件25中的所有开关元件66或其任何子集。

负载输出62的至少一个子集可以单独地与至少一个电气负载20电联接。例如，第二和第三电源模块44、48均被示为具有经由对应负载输出62与对应开关元件66联接的电气负载20。在非限制性示例中进一步设想，可以在单个电源模块中提供多个负载输出62或多个开关元件66。附加地或替代地，一组电气负载20可以电联接到单个负载输出62。换句话说，该组初级电源模块26或该组次级电源模块28中的单个电源模块可以包括一组电联接的电气负载20和一组负载输出62。在又一个非限制性示例中，可以提供对应于每个负载输出62的开关元件66。

该组初级电源模块26和该组次级电源模块28的方面可以可选地包括附加部件，该附加部件被构造为例如提供或启用电力转换操作(例如AC到DC转换、DC到AC转换、第一DC电力到第二DC电力等)，或选择性地启用或禁用向一个或多个特定电气负载20输送电力，这取决于例如可用配电供应、电气负载功能的关键性，或飞行器操作模式，例如起飞、巡航或地面操作。

现在参考图3，模块化配电组件25以分解形式示出以示出公共控制模块30、该组初级电源模块26和该组次级电源模块28之间的互连的一部分。为了视觉清楚的目的，图2的公共控制模块30和端部模块32没有被示出。

框架80包括在模块化配电组件25中。框架80由第一组平行支撑件81和连接第一组平行支撑件81的第二组平行支撑件82限定。在所示示例中，第一组平行支撑件81限定相对远端86，并且第二组平行支撑件82中的每一个都联接相对远端86中的对应一个。还预期的是，第二组平行支撑件82可被构造为与机架组件(未示出)一起安装。例如，安装支架可设置在第一组平行支撑件81和第二组平行支撑件82中的任一个或两者上以用于机架安装。在这种情况下，机架组件可包括任何合适数量的模块化配电组件25，包括其倍数。

框架80可以限定具有第一侧91和第二侧92的大致平面组件。在第一组平行支撑件81和第二组平行支撑件82中的每一个中可以提供至少两个支撑结构84。支撑结构84可包括孔口85，通过该孔口可为该组初级电源模块26或该组次级电源模块28中的任一个或两者进行电连接。

至少一个承载板95可以设置在模块化配电组件25中。在所示的示例中，提供了六个承载板95，每个承载板95对应于该组初级电源模块26中的电源模块总数(例如，一个)和该组次级电源模块28中的电源模块总数(例如，五个)中的一个。承载板95可以可操作地联接或安装到第一组平行支撑件81。在所示示例中，承载板95包括本体93，中空部分94设置在本体93的每一端上。中空部分94可以可滑动地安装到第一组平行支撑件81，尽管情况并非必须如此。考虑使用任何合适的安装、固定或紧固机构。

第一组部件41可以可操作地联接到框架80。第二组部件74可以可操作地联接到框架80或第一组部件41中的至少一个。在所示示例中，承载板95的本体93限定框架80的第一侧91和第二侧92。进一步设想，支撑结构86本身可以限定第一侧91和第二侧92。在这种情况下，第一组部件41可以直接联接到支撑结构86，而第二组部件74可以直接联接到支撑结构86或第一组部件41中的至少一个，而不需要包括承载板95。

当组装时，第一组部件41可以从框架80的第一侧91延伸。当组装时，第二组部件74可以从框架80的第二侧92延伸。以这种方式，第一组部件41可以安装或联接到承载板95、第一组平行支撑件81或第二组部件74中的至少一个。第二组部件74可以安装到承载板95、第一组平行支撑件81或第一组部件41中的至少一个。

至少一个孔口可以限定在每个承载板95中。至少一个孔口可以穿过本体93从第一侧91延伸到第二侧92。预期的是，可以包括一组孔口，包括用于电力连接的至少一个孔口和用于通信接口的至少一个孔口。在图示的示例中，适用于第一电力连接的第一孔口101、适用于第二电力连接的第二孔口102和适用于公共通信背板72的第三孔口103被包括在承载板95的本体中。为了视觉清楚，第一和第二孔口101、102被示为具有圆形几何轮廓，而第三孔口103被示为具有正方形或矩形几何轮廓；然而，应当理解，可以使用任何合适的几何轮廓。

如图所示，每个承载板95的本体可以限定板宽度96。预期的是，板宽度96可以被选择为匹配第一组部件41中的一个部件的宽度。在图示的示例中，示出了用于第五电源模块52的示例性模块宽度97，并且板宽度96可以匹配模块宽度97。模块宽度97或板宽度96可以是任何合适的尺寸，例如在非限制性示例中为20cm。此外，模块宽度97可以在第一组部件41中变化。在所示示例中，第五电源模块52的模块宽度97小于第一电源模块44的模块宽度。对应承载板95的板宽度96的尺寸可以设计成匹配与其连接的电源模块44、52的模块宽度97。

此外，负载输出连接器105可以包括在母线68中。负载输出连接器105可以被构造为将该组次级电源模块28中的每一个与相应电气负载20(图2)电连接。负载输出连接器105可以面对或完全延伸穿过第一孔口101和第二孔口102，以与母线电力输出56和母线电力输入60(图2)连接。例如，负载输出连接器105可以具有与第一和第二孔口101、102相同的几何轮廓，并且在图3的示例中被图示为圆形。在另一个示例中，负载输出连接器105可以包括硬件配件，例如用于销的卡口配件。

此外，在所示示例中，母线68还具有模块化形式。母线68的第一部分121在第一方向(例如平行于支撑结构84的方向)上延伸。母线68的第二部分122在不同于第一方向的第二方向上(例如垂直于支撑结构84)延伸。基于电力或尺寸要求，母线68可以包括在多个方向上延伸的多个部分。

母线68可以包括三相电力连接或转换负载输出连接器105C，用于与第三电源模块48的转换负载输出62C连接。即，转换负载输出62C可以经由对应承载板95中的第二孔口102a、102b、102c连接到三相转换负载输出连接器105C，如图所示。

公共通信背板72可以包括背板接口75，该背板接口75被构造为在该组初级电源模块26、该组次级电源模块28和公共控制模块30(图2)之间提供信号通信。在一个示例中，背板接口75可以通过公共控制模块30提供开关元件66(图2)的可控操作。背板接口75可以被构造为至少面对或完全延伸穿过承载板95的对应第三孔口103，用于联接到该组初级电源模块26或该组次级电源模块28。背板接口75可以具有与第三孔口103相同的几何轮廓(例如，正方形或矩形)，尽管不需要一定如此。虽然图示为直条或线条，但进一步设想，公共通信背板72也可以具有模块化形式，例如在第一方向上延伸的第一部分和在第二方向上延伸的第二部分。

当组装时，承载板95的孔口可形成与第一组平行支撑件81平行的线性排布置。例如，每个承载板95的第一孔口101或第二孔口102中的至少一个的第一线性排布置114可限定在模块化配电组件25中。还可以限定每个承载板95的第三孔口103的第二线性排布置116，第二线性排布置116也与第一组平行支撑件81平行。

可以理解的是，该组初级电源模块26的数量、该组次级电源模块28的数量、背板接口75的数量以及母线68本身的构造可以基于配电需求是可选择的、可定制的，挑选、选择、构建或确定。例如，可以选择或定制母线68以匹配限定第一线性排布置114的第一孔口101的总数或第二孔口102的总数。在一个示例中，这样的选择或定制可以包括基于长度选择母线68，其中较长的母线68可以为一组初级电源模块26或一组次级电源模块28提供更多数量的电力连接。

预期的是，该组初级电源模块26或该组次级电源模块28中的任一个或两者中的电源模块可选择性地从模块化配电组件25移除，而不中断到与其连接的其余电源模块的信号或电力。在一个示例中，第二电源模块46可以从对应承载板95移除，并且母线68仍然可以向第一电源模块44和第三电源模块48提供电力。预期的是，母线68可以被构造为选择性地联接到给定电源模块或与给定电源模块断开联接，同时仍然向连接到其的其他电源模块提供电力。即使当没有连接电源模块时，负载输出连接器105、105C也可以例如保持导电或通过母线68提供导电路径。附加地或替代地，与母线68的宽度相比，负载输出连接器105、105C可以具有更小的几何尺寸，使得仍然围绕断开连接的负载输出连接器105、105C形成导电路径。当第二电源模块46被移除时，公共通信背板72也可以保持导电或提供到例如第一和第三电源模块44、48的导电或信号路径。以此方式，模块化配电组件25可提供模块化背板，其中可选择性地添加或移除电源模块而不会中断或破坏组件中的其他电源模块的操作。

预期的是，公共通信模块30可以选择性地向模块化配电组件25中的任何或所有电源模块提供电力或控制信号。例如，可以将电力或控制信号提供给该组次级电源模块28的子集(小于全部)。

现在参考图4，示出了组装模块化配电组件25的方法200。在202处，方法200包括将第一组部件41联接到框架80的第一侧91，框架80由至少一组平行支撑件(例如第一组平行支撑件81或第二组平行支撑件82)限定。框架80的第一侧91可以由如上所述的承载板95或支撑结构84限定。第一组部件41包括该组初级电源模块26，每个模块具有电力输入54、母线电力输出56和初级通信接口58。在204处，方法200包括将第二组部件74联接到框架80的第二侧92，包括承载板95或支撑结构84。第二组部件74包括公共通信背板72，公共通信背板72被构造为向该组初级电源模块26和该组次级电源模块28通信指令。第二组部件74还包括将至少一个母线电力输出56电连接到至少一个母线电力输入60的母线68。可选地，方法200包括将至少一个承载板95安装到至少一组平行支撑件(例如第一组平行支撑件81)上。可选地，方法200包括将第一组部件41和第二组部件74联接到至少一个承载板95。至少一个承载板95可以形成框架80的一部分，或者与其分离。可选地，方法200包括经由承载板95中的对应孔口101、102将第一组部件的至少一个电力输入54联接到母线68。可选地，方法200包括经由承载板95中的对应孔口103将第一组部件41的至少一个通信接口58、64、70联接到公共通信背板72。

所描述的顺序仅用于说明目的，并不意味着以任何方式限制方法200，因为可以理解，在不减损所描述的方法的情况下，方法的各部分可以以不同的逻辑顺序进行，可以包括附加或中间部分，或该方法的描述部分可以被分成多个部分，或者该方法的描述部分可以被省略。例如，在104处将至少一个开关模块连接到至少一个其他开关模块还可以包括选择开关模块或固态功率控制器的设置顺序。

本公开的方面提供模块化配电组件和由母线、通信背板、框架和承载板形成的对应模块化背板，如本文所述。模块化配电组件提供从组件中移除单个电源模块而不中断其余电源模块的电力或信号连接，以及“跳过”电源模块或选择性地向配电组件中连接的电源模块的子集提供电力或控制信号的能力。本文公开的方面还提供模块化和可缩放的配电和转换设备，包括在二维上可缩放以适应空间要求同时满足电力需求。上述方面的技术效果是可以根据需要或按需设计或构建模块化配电组件，以操作对电气负载的电力开关功能，或电力转换和进一步的开关功能，如本文所述。可以在上述方面实现的一个优点是对特定配电需求的定制可以减少配电组件中包括的不必要部件的数量。此外，可以选择配电组件本身以仅提供有限数量的电力输出，包括为基于电力需求所需的预期电气负载数量定制的不同电力输出特性(例如，经由电力转换器)。

本公开的方面还能够实现优化的部件尺寸和电力转换操作，从而提供优于传统配电系统的卓越的重量和尺寸优势。

上述方面的另一个优点在于，减少不必要部件的数量可以降低配电组件的成本。系统零件数量的减少可以使配电系统或配电组件固有地更加可靠。

然而，附加优点可以包括由于配电节点靠近电气负载而使导线重量最小化、电力电子设备的设计和利用具有更大的灵活性、模块化构造和可重复使用的模块，从而减少了工程、开发、测试和验证工作和成本。

在设计飞行器部件时，要解决的重要因素是尺寸、重量和可靠性。上述配电设备导致更轻的重量、更小的尺寸、更高的性能和更高的可靠性系统。更少的零件数量和减少的维护将导致更低的产品成本和更低的运营成本。减少的重量和尺寸与飞行期间的竞争优势相关。

在尚未描述的范围内，各个方面的不同特征和结构可以根据需要彼此组合使用。不能在所有方面中示出的一个特征并不意味着被解释为其不能有，而是为了描述的简洁而这样做。因此，不同方面的各种特征可以根据需要混合和匹配以形成新方面，无论新方面是否被明确描述。本文描述的特征的所有组合或排列均由本公开覆盖。

该书面描述使用示例来公开本公开的各方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何合并的方法。本公开的可专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质性差异的等效结构元件，则这些其他示例意图落入权利要求的范围内。

本发明的进一步方面由以下条项的主题提供：

一种模块化配电组件，包括：框架，所述框架由第一组平行支撑件和第二组平行支撑件限定，所述第二组平行支撑件连接所述第一组平行支撑件，所述框架限定大致平面组件，所述大致平面组件限定第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；第一组部件，所述第一组部件从所述框架的所述第一侧延伸并且可操作地联接到所述框架，所述第一组部件包括一组初级电源模块、一组次级电源模块和控制模块，所述一组初级电源模块中的每一个都具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口，所述一组次级电源模块中的每一个都具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口，所述控制模块具有第三通信接口；以及第二组部件，所述第二组部件从所述框架的所述第二侧延伸并且可操作地联接到所述框架或所述第一组部件中的至少一个，所述第二组部件包括公共通信背板和母线，所述公共通信背板具有与由所述第一组部件限定的第一、第二和第三通信接口的总数匹配的背板接口，其中所述公共通信背板被构造为将指令从所述控制模块通信到所述一组初级电源模块和所述一组次级电源模块，所述母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述一组初级电源模块中的数量、所述一组次级电源模块中的数量、所述背板接口的数量和所述母线能够基于配电需求选择。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，进一步包括由所述第一组平行支撑件承载的承载板。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第二组部件安装到所述承载板、所述框架或所述第一组部件中的至少一个。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第一组部件安装到所述承载板、所述框架或所述第二组部件中的至少一个。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述承载板包括与所述第一组部件中的一个部件的宽度匹配的板宽度。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述承载板至少限定用于第一电力连接的第一孔口、用于第二电力连接的第二孔口和用于所述公共通信背板的第三孔口。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，进一步包括每个承载板的所述第一孔口或所述第二孔口中的至少一个的并且与所述第一组平行支撑件平行的第一线性排布置，并且还包括每个承载板的所述第三孔口的并且与所述第一组平行支撑件平行的第二线性排布置。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述母线被选择为匹配限定所述第一线性排布置的第一孔口的数量或第二孔口的数量。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述通信背板被选择为匹配所述第二线性排布置的第三孔口的数量。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第二组平行支撑件被构造为与机架组件一起安装。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第一组部件包括具有母线电力输入和转换电力输出的电力转换器。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第二组部件进一步包括被选择为与所述一组初级电源模块的数量匹配的电力输入母线，其中所述电力输入母线电连接所述一组初级电源模块的所述电力输入中的每一个，并且也能够与电源连接。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第二组部件进一步包括用于所述次级电源模块中的每一个的相应负载输出连接器，所述相应负载输出连接器被构造为将所述一组次级电源模块中的每一个与相应电气负载电连接。

根据任何前述条项所述的模块化配电组件，其中，所述第一组平行支撑件限定相对远端，其中，所述第二组平行支撑件中的每一个联接所述相对远端中的对应一个。

一种组装模块化配电组件的方法，所述方法包括：将第一组部件联接到由至少一组平行支撑件限定的框架的第一侧，所述第一组部件包括一组初级电源模块，每个初级电源模块具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口，并且所述第一组部件还包括一组次级电源模块，每个次级电源模块具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口；将第二组部件联接到所述框架的第二侧，所述第二组部件包括公共通信背板，所述公共通信背板被构造为将指令通信到所述一组初级电源模块和所述一组次级电源模块，并且所述第二组部件还包括母线，所述母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入；将所述第一组部件的至少一个电力输入联接到所述母线；以及将所述第一组部件的所述第一通信接口或所述第二通信接口中的至少一个联接到所述公共通信背板。

根据任何前述条项所述的方法，进一步包括将至少一个承载板安装到所述至少一组平行支撑件上。

根据任何前述条项所述的方法，进一步包括将所述第一组部件和所述第二组部件联接到所述至少一个承载板。

根据任何前述条项所述的方法，进一步包括经由所述承载板中的对应孔口将所述第一组部件的至少一个电力输入联接到所述母线。

根据任何前述条项所述的方法，进一步包括经由所述承载板中的第二对应孔口将所述第一组部件的至少一个通信接口联接到所述公共通信背板。

Claims (20)

1.一种模块化配电组件，其特征在于，包括：

框架，所述框架由第一组平行支撑件和第二组平行支撑件限定，所述第二组平行支撑件连接所述第一组平行支撑件，所述框架限定大致平面组件，所述大致平面组件限定第一侧和与所述第一侧相对的第二侧；

第一组部件，所述第一组部件从所述框架的所述第一侧延伸并且可操作地联接到所述框架，所述第一组部件包括：

一组初级电源模块，所述一组初级电源模块中的每一个都具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口；

一组次级电源模块，所述一组次级电源模块中的每一个都具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口；以及

控制模块，所述控制模块具有第三通信接口；以及

第二组部件，所述第二组部件从所述框架的所述第二侧延伸并且可操作地联接到所述框架或所述第一组部件中的至少一个，所述第二组部件包括：

公共通信背板，所述公共通信背板具有与由所述第一组部件限定的第一、第二和第三通信接口的总数匹配的背板接口，其中所述公共通信背板被构造为将指令从所述控制模块通信到所述一组初级电源模块和所述一组次级电源模块；以及

母线，所述母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入。

2.根据权利要求1所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述一组初级电源模块中的数量、所述一组次级电源模块中的数量、所述背板接口的数量和所述母线能够基于配电需求选择。

3.根据权利要求1所述的模块化配电组件，其特征在于，进一步包括由所述第一组平行支撑件承载的承载板。

4.根据权利要求3所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第二组部件安装到所述承载板、所述框架或所述第一组部件中的至少一个。

5.根据权利要求3所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第一组部件安装到所述承载板、所述框架或所述第二组部件中的至少一个。

6.根据权利要求3所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述承载板包括与所述第一组部件中的一个部件的宽度匹配的板宽度。

7.根据权利要求3-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述承载板至少限定用于第一电力连接的第一孔口、用于第二电力连接的第二孔口和用于所述公共通信背板的第三孔口。

8.根据权利要求7所述的模块化配电组件，其特征在于，进一步包括每个承载板的所述第一孔口或所述第二孔口中的至少一个的并且与所述第一组平行支撑件平行的第一线性排布置，并且还包括每个承载板的所述第三孔口的并且与所述第一组平行支撑件平行的第二线性排布置。

9.根据权利要求8所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述母线被选择为匹配限定所述第一线性排布置的第一孔口的数量或第二孔口的数量。

10.根据权利要求8所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述通信背板被选择为匹配所述第二线性排布置的第三孔口的数量。

11.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第二组平行支撑件被构造为与机架组件一起安装。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第一组部件包括具有母线电力输入和转换电力输出的电力转换器。

13.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第二组部件进一步包括被选择为与所述一组初级电源模块的数量匹配的电力输入母线，其中所述电力输入母线电连接所述一组初级电源模块的所述电力输入中的每一个，并且也能够与电源连接。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第二组部件进一步包括用于所述次级电源模块中的每一个的相应负载输出连接器，所述相应负载输出连接器被构造为将所述一组次级电源模块中的每一个与相应电气负载电连接。

15.根据权利要求1-6中任一项所述的模块化配电组件，其特征在于，其中，所述第一组平行支撑件限定相对远端，其中，所述第二组平行支撑件中的每一个联接所述相对远端中的对应一个。

16.一种组装模块化配电组件的方法，其特征在于，所述方法包括：

将第一组部件联接到由至少一组平行支撑件限定的框架的第一侧，所述第一组部件包括一组初级电源模块，每个初级电源模块具有电力输入、母线电力输出和第一通信接口，并且所述第一组部件还包括一组次级电源模块，每个次级电源模块具有母线电力输入、负载输出和第二通信接口；

将第二组部件联接到所述框架的第二侧，所述第二组部件包括公共通信背板，所述公共通信背板被构造为将指令通信到所述一组初级电源模块和所述一组次级电源模块，并且所述第二组部件还包括母线，所述母线将至少一个母线电力输出电连接到至少一个母线电力输入；

将所述第一组部件的至少一个电力输入联接到所述母线；以及

将所述第一组部件的所述第一通信接口或所述第二通信接口中的至少一个联接到所述公共通信背板。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括将至少一个承载板安装到所述至少一组平行支撑件上。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述第一组部件和所述第二组部件联接到所述至少一个承载板。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述承载板中的对应孔口将所述第一组部件的至少一个电力输入联接到所述母线。

20.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，进一步包括经由所述承载板中的第二对应孔口将所述第一组部件的至少一个通信接口联接到所述公共通信背板。