DE102006028823A1

DE102006028823A1 - Stromversorgungsnetz mit integriertem Unterspannungsschutz in einem Passagierflugzeug

Info

Publication number: DE102006028823A1
Application number: DE102006028823A
Authority: DE
Inventors: Jörg Reitmann; Wolfgang Glahn; Axel König; Gerd Dueser
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH; Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-01-03
Also published as: US20070296273A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungsnetz mit integriertem Unterspannungsschutz für die angeschlossenen Verbraucher in einem Passagierflugzeug mit mehreren Verbrauchern (4.1, 4.2, ...), mit einer Stromversorgung (1) mit mehreren Ausgangsanschlüssen (2), wobei jeweils ein Verbraucher über eine Hauptversorgungsleitung (5) mit jeweils einem der mehreren Ausgangsanschlüsse (2) verbunden ist, wobei jeder der mehreren Verbraucher (4.1, 4.2, ...) wenigstens eine Einzellast (3) umfasst, die jeweils für einen vorgegebenen Versorgungsspannungsbereich ausgelegt ist. Um in einem Versorgungsnetz in einem Passagierflugzeug die einzelnen Verbraucher aufgrund übergeordneter Randbedingungen bezüglich der Gesamtleistung des Stromversorgungssystems nur soweit in ihrer Leistungsaufnahme einschränken zu müssen, wie dies unbedingt notwendig ist, und gleichzeitig den Verkabelungsaufwand und das entsprechende Gewicht der Kabel im Flugzeug zu minimieren, umfasst erfindungsgemäß jeder der mehreren Verbraucher (4.1, 4.2, ...) einen Spannungssensor (6) zum Erfassen der Versorgungsspannung und eine Lastensteuerung (8), wobei wenigstens eine Einzellast (3) des jeweiligen Verbrauchers (4.1, 4.2, ...) in ihrer Leistungsaufnahme reduziert wird, wenn die Versorgungsspannung an dem jeweiligen Verbraucher unter den vorgegebenen Mindestwert sinkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Stromversorgungsnetz mit integriertem Unterspannungsschutz für die angeschlossenen Verbraucher in einem Passagierflugzeug und insbesondere auf eine Steuerung zur ausfallsicheren Versorgung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bisher wird die Energieversorgung von Verbrauchern in einem Passagierflugzeug für die Maximalauslastung ausgelegt, d.h. für Werte, die über dem Nennbetrieb liegen. Damit wird erreicht, dass die Stromversorgung aller Verbraucher sichergestellt ist und diese gleichzeitig genutzt werden können. Im einzelnen bedeutet dies, dass beispielsweise die Versorgungskabel für die Stromversorgung so ausgelegt sein müssen, dass sie auch bei maximaler Stromstärke nur einen kleinen Spannungsabfall erzeugen. In der Regel wird dies durch geeignete Materialien wie Kupfer für die Verkabelung und entsprechende Leitungsquerschnitte erreicht.
Auch der Stromgenerator muss grundsätzlich dafür ausgelegt sein, dass er selbst dann die erforderliche Leistung bereitstellen kann, wenn alle Verbraucher gleichzeitig eingeschaltet sind. Da es in der Praxis jedoch so gut wie nie vorkommt, dass gleichzeitig alle Verbraucher versorgt werden müssen, werden die Stromversorgungen etwas kleiner dimensioniert, um damit Kosten bei den Komponenten und bei deren Installation einzusparen. Damit nimmt man in Kauf, dass es zu einer Überlastung des Stromversorgungssystems kommt, wenn eine größere Anzahl an Verbrauchern eingeschaltet wird, als die, für die das System ausgelegt ist. Um einen Zusammenbruch des gesamten Systems in einem solchen Fall zu vermeiden, werden im Stand der Technik Stromversorgungssysteme vorgeschlagen, bei denen einzelne Lastkomponenten abgeworfen werden.
So ist aus US 6 046 513 eine Steuerung für eine Stromversorgung bekannt, bei der mehrere Ausgänge mit einzelnen Verbrauchern verbunden sind. Sobald die Versorgung von Verbrauchern über weitere Ausgänge aufgenommen werden soll, wird die jeweilige Ausgangsleistung gemessen. Wenn die Ausgangsleistung unter einem Maximalwert liegt, wird die Versorgung über diesen Ausgang zugelassen, wenn die Ausgangsleistung über dem Maximalwert liegt, wird sie unterbrochen.
Darüber hinaus ist aus US 6 608 900 ein Lastensteuerungssystem für eine elektrische Einrichtung bekannt, bei dem eine Last jeweils dann abgeworfen wird, wenn die Ausgangsspannung des Generators unter einen ersten Schwellenwert fällt, und die Last dann wieder versorgt wird, wenn die Ausgangsspannung des Generators wieder über einen zweiten Schwellenwert gestiegen ist, wobei der zweite Schwellenwert über dem ersten Schwellenwert liegt.
Bei dem genannten Stand der Technik ist das Lastensteuerungssystem in der Stromversorgung integriert. Wenn sich der Verbraucher jedoch aus mehreren Einzelelementen zusammensetzt, so kann dies von dem Lastensteuerungssystem nicht berücksichtigt werden, es ist immer nur der Abwurf des Verbrauchers an sich möglich, eine differenzierende Unterscheidung von Einzelkomponenten eines Verbrauchers ist nicht vorgesehen.
Ferner wird beispielsweise in FR 2 823 027 ein Stromversorgungssystem für ein Flugzeug beschrieben, bei dem jedem Verbraucher eine maximale elektrische Leistung garantiert wird, die tatsächlich verbrauchte Leistung erfasst wird und gegebenenfalls die Betriebsbedingungen der Einzellasten des Verbrauchers entsprechend angepasst werden, so dass die maximale garantierte elektrische Leistung nicht überschritten wird.
Bei diesem Stand der Technik erfolgt die Steuerung zentral, so dass jeweils ein zusätzliches Kabel für die Übertragung von Messsignalen und ein zusätzliches Kabel für die Übertragung von Steuerungssignalen vorgesehen werden muss. Dies bedeutet eine Vergrößerung des Gewichts der Verkabelung im Flugzeug, was in Bezug auf die maximale Nutzlast des Flugzeugs nachteilig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Verkabelungsaufwand und das entsprechende Gewicht der Kabel im Flugzeug zu minimieren. Gleichzeitig soll ein Versorgungsnetz in einem Passagierflugzeug geschaffen werden, bei dem ein einzelner Verbraucher aufgrund übergeordneter Randbedingungen bezüglich der Gesamtleistung des Stromversorgungssystems nur soweit in seiner Leistungsaufnahme eingeschränkt wird, wie dies unbedingt notwendig ist.
Diese Aufgabe wird durch das Versorgungsnetz mit integriertem Überlastschutz in einem Passagierflugzeug nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, jeden Verbraucher, der aus einer Gruppe von Einzellasten besteht, mit einer eigenen, autarken Steuerung für den Abwurf von Einzellasten zu versehen, wobei die Versorgungsspannung in der Gruppe an einem zentralen Punkt erfasst wird. Für den Fall, dass die Versorgungsspannung so stark einbricht, dass sie unter einen vorgegebenen Schwellenwert sinkt, werden bestimmte Einzellasten des Verbrauchers in ihrer Leistungsaufnahme reduziert oder ganz vom Netz genommen ("abgeworfen"). Damit wird erreicht, dass der Verbraucher insgesamt weniger Leistung zieht und die Stromversorgung weniger belastet wird, so dass sich die Versorgungsspannung stabilisiert. Auf diese Art ist immer eine minimale Versorgungsspannung für alle eingeschalteten Verbraucher garantiert, die nicht unterschritten wird. Erkauft wird dies dadurch, dass einige Verbraucher vom Netz genommen werden, allerdings nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit und vorzugsweise lediglich temporär.
Das erfindungsgemäße Stromversorgungsnetz mit integriertem Unterspannungsschutz für die angeschlossenen Verbraucher in einem Passagierflugzeug mit mehreren Verbrauchern, mit einer Stromversorgung mit mehreren Ausgangsanschlüssen, wobei jeweils ein Verbraucher über eine Hauptversorgungsleitung mit jeweils einem der mehreren Ausgangsanschlüsse verbunden ist, wobei jeder der mehreren Verbraucher wenigstens eine Einzellast umfasst, die jeweils für einen vorgegebenen Versorgungsspannungsbereich mit einem Mindestwert und einem Höchstwert ausgelegt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mehreren Verbraucher einen Spannungssensor zum Erfassen der Versorgungsspannung und eine Lastensteuerung umfasst, wobei wenigstens eine Einzellast des jeweiligen Verbrauchers in ihrer Leistungsaufnahme reduziert wird, wenn die Versorgungsspannung an dem jeweiligen Verbraucher unter den vorgegebenen Mindestwert sinkt.
Insbesondere umfasst das Stromversorgungsnetz einen Datenbus, über den wenigstens einige der Verbraucher miteinander verbunden sind, wobei die Lastensteuerungen der entsprechenden Verbraucher über diesen Datenbus miteinander kommunizieren. Damit ist die Möglichkeit einer verbraucherübergreifenden Abwurfstrategie bezüglich einzelner Lasten gegeben.
Vorzugsweise umfasst das Stromversorgungsnetz darüber hinaus eine Zentralsteuerung, die über den Datenbus mit den Lastensteuerungen verbunden ist. Durch die Zentralsteuerung können komplexere Abwurfstrategien durchgeführt werden.
Insbesondere werden bei dem Stromversorgungsnetz die Einzellasten in einem Verbraucher gemäß einer Prioritätsliste abgeworfen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Stromversorgungsnetz diejenige Einzellast in einem Verbraucher als erste abgeworfen, deren operative Notwendigkeit am geringsten ist. Damit ist sichergestellt, dass die für den Betrieb des jeweiligen Verbrauchers unverzichtbaren Geräte solange wie möglich am Netz bleiben.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei dem Stromversorgungsnetz diejenige Einzellast in einem Verbraucher als erste abgeworfen, deren Mindestwert für die Versorgungsspannung am höchsten ist. Damit werden besonders "empfindliche" Elemente innerhalb der Verbraucher besonders geschützt.
Bei noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diejenige Einzellast in einem Verbraucher als erste abgeworfen, deren Stromverbrauch am höchsten ist. Damit wird die Ursache des Einbruchs der Spannungsversorgung unmittelbar behoben.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe besteht darin, dass die Versorgungsspannung direkt oder sehr nahe am Verbraucher gemessen wird, so dass der Spannungsabfall über der Versorgungsleitung keine Rolle spielt und man den "echten" Wert der Versorgungsspannung erhält und diesen nicht nach unten korrigieren muss, wie es der Fall ist, wenn man von der Spannung an der Versorgungsklemme der Stromversorgung auf die Spannung an dem Verbraucher selbst schließt, wobei dann der Strom durch die Versorgungsleitung einbezogen werden muss.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nicht jede Last direkt mit der zentralen Stromversorgung verbunden werden muss, was zu längeren Kabeln mit höherem Gewicht führen würde, sondern dass mehrere Einzellasten zu einem lokalen Verbraucher zusammengefasst werden. Durch die Zusammenfassung von mehreren Lasten werden Versorgungskabel und somit Material und dessen Gewicht eingespart, und die Installation des Versorgungsnetzes ist verhältnismäßig weniger aufwendig.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromversorgungsnetzes.
2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromversorgungsnetzes.
3 zeigt ein Beispiel für einen Verbraucher mit mehreren Einzellasten sowie die Aufteilung des Spannungsabfalls über Leitung und Verbraucher.
In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, soweit nicht explizit etwas anderes angegeben wird.
Das in 1 schematisch dargestellte Stromversorgungsnetz für elektrische Verbraucher umfasst eine Stromquelle 1 mit mehreren Anschlüssen 2. Von der Stromversorgung 1 werden mehrere einzelne Lasten 3 versorgt, die mit "1.1" bis "m.n" bezeichnet sind. Sie sind zu Gruppen 4.1, 4.2, ..., 4.m zusammengefasst. Diese Gruppen 4.1, 4.2, ... werden im weiteren als Verbraucher bezeichnet. Jede der Gruppen 4.1, 4.2, ..., 4.m ist über eine entsprechende Hauptversorgungsleitung 5.1, 5.2, ..., 5.m mit einem Anschluss 2 der Stromversorgung 1 verbunden. Innerhalb der einzelnen Gruppe 4.1, 4.2, ..., 4.m wird jede Einzellast 3 über eine eigene Leitung mit der jeweiligen Hauptversorgungsleitung 5.1, 5.2, ..., 5.m verbunden. In 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der jede Einzellast 3 in Art einer "T-Verzweigung" mit der Hauptversorgungsleitung 5 verbunden ist. Es versteht sich jedoch, dass dies nur ein Beispiel ist und die einzelnen Lasten 3 auch die Hauptversorgungsleitung 5 durchschleifen können.
Ein Beispiel für einen Verbraucher, der aus einer Gruppe 4 von Einzellasten 3 besteht, ist die Bordküche in einem Flugzeug. Die Bordküche umfasst mehrere Geräte 3, die alle über die stromführende Hauptversorgungsleitung 5.1 mit der Stromversorgung 1 verbunden sind. Ein weiteres Beispiel für einen Verbraucher, der aus einer Gruppe 4 von Einzellasten 3 besteht, ist die Gruppe von Geräten, die in einem Sitzplatz integriert sind, beispielsweise für die Wiedergabe von Unterhaltungsprogrammen oder für die Verstellung von Sitzkomponenten.
Erfindungsgemäß wird für den Fall, dass das Bordnetz, d.h. die Stromversorgung 1 überlastet ist oder einen Teilausfall erleidet, ein einzelnes Gerät 3 oder eine ganze Gruppe 4 von der Stromversorgung 1 abgekoppelt, um die ordnungsgemäße Versorgung für den Rest der Geräte zu gewährleisten. Hierzu ist eine Steuereinheit 8 für die Überwachung der Betriebsparameter einer Verbrauchergruppe 4 vorgesehen. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Versorgungsspannung als Betriebsparameter erläutert.
Die Verbraucher sind jeweils für einen bestimmten Nennbereich der Versorgungsspannung ausgelegt und arbeiten nach Herstellerangaben in diesem Bereich fehlerlos. Außerhalb des Bereiches kann es zu undefinierten Betriebszuständen und damit zu Ausfällen der Verbraucher oder der einzelnen Gerätekomponenten in den Verbrauchern kommen, die grundsätzlich nicht vorhersagbar sind und daher zu unvorhersehbaren Störungen im Betriebsablauf der Verbraucher führen können.
Um eine solche Störung zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Versorgungsspannung an dem Verbraucher überwacht. Beispielsweise werde die Bordküche mit ihren diversen Einzelkomponenten als Verbraucher 4.1 über die Hauptversorgungsleitung 5.1 von der Stromversorgung 1 versorgt. An einem Messpunkt, der erfindungsgemäß innerhalb oder unmittelbar vor dem Verbraucher liegt, wird die an dem Verbraucher 4.1 anliegende Versorgungsspannung permanent durch einen Spannungssensor 6 gemessen. Der Spannungssensor 6 ist vorzugsweise in dem Verbraucher 4.1 integriert, er kann aber auch extern dem Verbraucher vorgeschaltet sein. Ein wesentlicher Vorteil dieser Schaltungsanordnung des Spannungssensors 6, d.h. der Anordnung unmittelbar in dem Verbraucher selbst oder direkt vor dem Verbraucher, besteht darin, dass ein Spannungsabfall über den Zuleitungen vernachlässigt werden kann, insbesondere ein Spannungsabfall über der Versorgungsleitung 5.1 für den Verbraucher 4.1 ist für die Messwerterfassung mit dem Sensor 6 unerheblich.
Über eine Datenleitung 7 wird der von dem Spannungssensor 6 gemessene Wert an eine Steuereinheit 8 übertragen. Als Eingangsgröße für die Steuerung 8 ist die Datenleitung 7 mit einem Pfeil nach rechts bezeichnet. Die Steuereinheit 8 ist vorzugsweise in dem Verbraucher 4.1 integriert, sie kann aber ebenfalls wie der Spannungssensor 6 extern angeordnet sein. Ein wesentlicher Vorteil der Integration der Steuereinheit 8 in dem Verbraucher 4.1 selbst besteht darin, dass gegebenenfalls die Steuereinheit 8 gemeinsam mit dem eigentlichen Verbraucher 4.1 ausgetauscht werden kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn in der Steuereinheit 8 gerätespezifische Daten abgespeichert sind, die dazu dienen, den Abwurf einzelner Lasten in Abhängigkeit von bestimmten Gerätespezifikationen vorzunehmen.
Die Steuereinheit 8 ist über einen lokalen Bus 9 mit den einzelnen Lasten 3 in dem jeweiligen Verbraucher 4.1, 4.2, ... verbunden. Über den lokalen Bus 9 übermittelt die Steuereinheit 8 ein Steuerungssignal, das selektiv an eine der in dem Verbraucher zusammengefassten Einzellasten 3 adressiert werden kann. Der Bus 9 ist mit einem Pfeil nach links für Ausgangsgrößen der Steuerung 8 dargestellt. Außer der Adresse des angesprochenen Gerätes enthält das Steuerungssignal ein Befehlsfeld, in welchem eine Information abgespeichert ist, anhand derer das angesprochene Gerät eingeschaltet bleibt oder sich selbständig vom Netz nimmt. Einzelheiten hierzu werden weiter unten erläutert.
Wie bereits erwähnt, muss die Versorgungsspannung eines Verbrauchers in der Regel innerhalb eines vorgegebenen Sollbereiches liegen und darf beispielsweise einen vorgeschriebenen Minimalwert für die Spannung nicht unterschreiten. Sollte dieser Fall dennoch eintreten, z.B. bei Ausfall eines Teilgenerators der Stromversorgung 1, müssen gezielt einzelne Lasten in der Hauptversorgungsleitung abgeworfen werden, um die Stromversorgung nicht zu überlasten. Als ein Beispiel werde im folgenden die Galley-(Küchen-)Versorgung betrachtet. Hier liegt die Betriebsspannung im Normalfall bei 115 V, eine Versorgungsspannung von 96 V darf für die Geräte nicht unterschritten werden. Der Generator liefert eine Ausgangsspannung von 115 V am Ausgang 2 der Stromversorgung.
Für die Dimensionierung der Zuleitungen im Flugzeug werde nun angenommen, dass auf der Generatorseite die Ausgangsspannung im Normalbetrieb um bis zu 7 V schwankt. Das hat zur Folge, dass die effektive Spannung am Ausgang des Generators 2 auf 108 V sinken kann. Wenn die Spannung auf Geräteseite nicht unter 96 V sinken darf, bedeutet dies, dass damit ein Spannungsabfall über die Versorgungsleitung von maximal 12 V zulässig ist, wenn der Generator seinen maximalen Strom liefert. Daraus lassen sich die entsprechenden Parameter für die Versorgungsleitungen ableiten.
Sollte es zu einem Spannungsabfall von mehr als 12 V kommen, beispielsweise weil die Leitungen einen zu kleinen Querschnitt für den maximalen Strom aufweisen, so müssen einzelne Lasten vom Netz genommen (abgeworfen) werden, damit es nicht zu undefinierten Betriebszuständen und damit zu unvorhersehbaren Ausfällen kommt. Da der Lastabwurf nicht nach einem fest verdrahteten Muster erfolgt, sondern durch die Steuereinheit 8 je nach darin abgespeicherten Steuerungsparametern erfolgt, kann der Anwender durch entsprechende Vorgaben für die Steuerungsparameter Einfluss darauf nehmen, welche Geräte im Falle eines Notabwurfes aktiv bleiben und welche nicht. So kann der Anwender vorgeben, dass diejenige Einzellast 3 in einem Verbraucher 4.1, 4.2, ... als erste abgeworfen wird, deren Mindestwert für die Versorgungsspannung am höchsten ist. So wird diese spezielle Einzellast gesondert geschützt bei einem Zusammenbruch der Versorgung, und bei dieser Einzellast 3 wird gezielt verhindert, dass sie in einen undefinierten Betriebszustand gerät.
Die Information, welche der Einzellasten 3 in einem Verbraucher 4.1, 4.2, ... als erste, zweite usw. abgeworfen wird, kann dabei abgespeichert sein in der Steuereinheit 8 oder in den Einzellasten 3 selbst. So wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung von der Steuereinheit 8 der aktuelle Wert der Versorgungsspannung über den lokalen Bus 9 des jeweiligen Verbrauchers 4.1, 4.2, ... übermittelt. Anhand dieser Information koppelt sich jede Einzellast 3 vom Versorgungsnetz unabhängig von den anderen ab, sobald sich die Versorgungsspannung einem für die jeweilige Einzellast 3 kritischen Wert nähert.
Alternativ zu der Einstellung der Abwurfreihenfolge, bei der das empfindlichste Gerät als erstes vom Netz genommen wird, kann der Anwender vorgeben, dass diejenige Einzellast 3 in einem Verbraucher 4.1, 4.2, ... als erste abgeworfen wird, deren Stromverbrauch am höchsten ist. Damit wird der Verbraucher 4.1, 4.2, ... gezielt "vor" dieser speziellen Einzellast 3 geschützt, indem nämlich diejenige Einzellast abgeschaltet wird, die den Zusammenbruch der Versorgungsspannung an dem Verbraucher verursacht.
Bei dieser Strategie der Abwurfreihenfolge erfolgt der Abwurf vorzugsweise entsprechend der Information in dem Befehlsfeld des Steuerungssignals, das von der Steuereinheit 8 über den lokalen Bus 9 in dem jeweiligen Verbraucher 4.1, 4.2, ... ausgegeben wird.
Weitere Alternativen bezüglich der Strategie der Abwurfreihenfolge sind denkbar. So kann der Anwender eine Prioritätsliste definieren, in welcher die Reihenfolge der Geräte angegeben ist, in der diese abgeworfen werden sollen. Damit kann sichergestellt werden, dass die für den Betrieb unverzichtbaren Gerät solange wie möglich am Netz bleiben, während "unwichtigere" Geräte abgeworfen werden, um den Betrieb störungsfrei aufrechterhalten zu können. Unter Umständen kann auch ein ganzer Verbraucherkreis 4 vom Netz genommen werden.
Der lokale Bus 9 eines Verbrauchers kann insbesondere Bestandteil eines Datenbussystems sein, welches nicht nur eine Verbindung zu allen Einzellasten 3 innerhalb des Verbrauchers 4.1 herstellt, sondern auch verbraucherübergreifend Einzellasten verschiedener Verbraucher 4.1, 4.2, ... miteinander verbindet. Eine derartige Stromversorgung ist in 2 dargestellt. Das Stromversorgungsnetz nach 2 umfasst im wesentlichen die gleichen Komponenten wie das Stromversorgungsnetz nach 1, darüber hinaus jedoch noch einen Datenbus 10, über den Einzelkomponenten verschiedener Verbraucher miteinander kommunizieren. Ist ein solcher Bus 10 in dem Versorgungs- und Informationssystem des Flugzeugs bereits vorhanden, so wird dieser bei der Ausführungsform der Erfindung nach 2 dazu verwendet, auch Daten der einzelnen Steuereinheiten 8 zu übertragen, so dass die Steuereinheiten 8 Daten untereinander austauschen können oder die Daten der einzelnen Steuereinheiten 8 zentral erfasst und überwacht werden können. Mit anderen Worten, wenn ein derartiger Bus wie der Datenbus 10 bereits vorhanden ist, so wird er über seine eigentliche Aufgabe hinaus zusätz lich für die vorliegende Erfindung genutzt. Dies hat den Vorteil, dass Anforderungen an seine Ausfallsicherheit durch die vorliegende Erfindung nicht gestellt werden, er ist bereits aufgrund seiner übrigen Aufgaben als flugtechnisch sicher zugelassen.
Als übergeordnete Steuerung ist in der Ausführungsform nach 2 eine Zentralsteuerung 11 vorgesehen, die außer mit dem Datenbus 10 auch noch mit einem Datenspeicher 12 verbunden ist.
Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass der Lastabwurf und das gegebenenfalls spätere Wiedereinschalten von Lasten 3 verbraucherübergreifend entsprechend einer vorgegebenen Strategie erfolgen, bei der eine Wahrscheinlichkeitsanalyse für die weitere Entwicklung des Stromverbrauchs bei Ausfall eines Generators oder bei Kurzschluss in einem Gerät durchgeführt wird. In dem Datenspeicher 12 kann Information abgelegt werden über die minimale Spannung der Verbraucher, Schaltprioritäten, die Gruppierung der Verbraucher, ein Maßnahmenkatalog und eine Service-Unterstützung.
Die Erfindung betrifft jedoch nicht nur das Abwerfen von Lasten, wenn die Versorgungsspannung unter einen vorgegebenen Minimalwert fällt. Darüber hinaus werden vorzugsweise Verbraucher, die bei Unterspannung abgeworfen wurden, nach Ansteigen der Versorgungsspannung über einen Schaltwert für die Versorgungsspannung automatisch wieder zugeschaltet. Um jedoch Schwingungsvorgänge zwischen ein- und ausgeschaltetem Zustand zu verhindern, erfolgt das Ein- und Ausschalten über eine Hysterese. Dabei werden die Verbraucher ausgeschaltet, wenn die Versorgungsspannung einen unteren Schwellenwert unterschreitet, und sie werden erst dann wieder eingeschaltet, wenn die Versorgungsspannung für eine vorgegebene Zeit über einem oberen Schwellenwert gelegen hat, der größer als der untere Schwellenwert ist.
In 3 ist ein Beispiel für die erfindungsgemäße Anordnung des Messpunktes 6 gezeigt. Von der Stromversorgung 1 geht eine Hauptversorgungsleitung 5 ab, die auf der einen Seite mit einem der mehreren Anschlüsse 2 der Stromversorgung und auf der anderen Seite mit der Verbrauchergruppe 4 verbunden ist. In der Verbrauchergruppe 4 sind drei Verbraucher 3 zusammengefasst. Aufgrund der Beschaffenheit der Hauptversorgungsleitung 5, d.h. ihrer Länge und ihrem Durchmesser, kommt es zu einem Spannungsabfall ΔU_Leitung über dieser Hauptversorgungsleitung 5. Die Versorgungsspannung für den Verbraucher 4 reduziert sich um diesen Spannungsabfall. Damit der Abwurf von einzelnen Lasten 3 unabhängig von dem Spannungsabfall ΔU_Leitung über der Hauptversorgungsleitung 5 erfolgen kann, wird die Versorgungsspannung möglichst nahe an dem Verbraucher 4, insbesondere innerhalb des Verbrauchers 4 erfasst, beispielsweise an dem Eingang des Verbrauchers 4, wie es in 1 und 2 dargestellt ist. Innerhalb des Verbrauchers 4 sind die Einzellasten 3 jedoch ebenfalls über Zuleitungen mit dem Versorgungseingang des Verbrauchers 4 verbunden. Um auch unabhängig von deren endlichen Leitungswiderständen innerhalb des Verbrauchers 4 zu sein, wird die Versorgungsspannung als Indikator für das Abwerfen von Einzellasten 3 vorzugsweise am letzten Element 3 in dem Verbraucher 4 gemessen. Damit hat man auch den internen Spannungsabfall über den Zuleitungen zu den einzelnen Lastelementen 3 eliminiert. Dabei ist der Spannungsabfall ΔU_Verbraucher über die Verbraucher 3 in der Regel natürlich deutlich größer als der Spannungsabfall ΔU_Leitung über die Versorgungsleitung, der ebenfalls mit einem Pfeil in 3 dargestellt ist, und der (nicht gezeigte) Spannungsabfall über den internen Zuleitungen der einzelnen Lasten 3.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die obigen Ausführungen nicht auf dir Stromversorgung von Galleys beschränkt sind, sondern z.B. auf die Einzelplatzversorgung von Passagierplätzen bzw. Gruppen von Passagierplätzen genauso gut anwendbar sind.

1: Stromquelle
2: Ausgangsanschluss
3: Verbraucher
4: Verbrauchergruppe
5: Versorgungsleitung
6: Messpunkt
7: Messleitung
8: Steuerung
9: lokaler Datenbus in einem Verbraucher
10: verbraucherübergreifendes Datenbussystem
11: Zentralsteuerung
12: Massenspeicher

Claims

Stromversorgungsnetz mit integriertem Unterspannungsschutz für die angeschlossenen Verbraucher in einem Passagierflugzeug mit mehreren Verbrauchern (4.1, 4.2, ...), mit einer Stromversorgung (1) mit mehreren Ausgangsanschlüssen (2), wobei jeweils ein Verbraucher über eine Hauptversorgungsleitung (5) mit jeweils einem der mehreren Ausgangsanschlüsse (2) verbunden ist, wobei jeder der mehreren Verbraucher (4.1, 4.2, ...) wenigstens eine Einzellast (3) umfasst, die jeweils für einen vorgegebenen Versorgungsspannungsbereich mit einem Mindestwert und einem Höchstwert ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der mehreren Verbraucher (4.1, 4.2, ...) einen Spannungssensor (6) zum Erfassen der Versorgungsspannung und eine Lastensteuerung (8) umfasst, wobei wenigstens eine Einzellast (3) des jeweiligen Verbrauchers (4.1, 4.2, ...) in ihrer Leistungsaufnahme reduziert wird, wenn die Versorgungsspannung an dem jeweiligen Verbraucher unter den vorgegebenen Mindestwert sinkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die einen Datenbus (10) umfasst, über den wenigstens einige der Verbraucher (4.1, 4.2, ...) miteinander verbunden sind, wobei die Lastensteuerungen (8) der entsprechenden Verbraucher (4.1, 4.2, ...) über diesen Datenbus (10) miteinander kommunizieren.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die eine Zentralsteuerung (11, 12) umfasst, die über den Datenbus (10) mit den Lastensteuerungen (8) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Einzellasten (3) in einem Verbraucher (4.1, 4.2, ...) gemäß einer vorgegebenen Prioritätenliste abgeworfen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der diejenige Einzellast (3) in einem Verbraucher (4.1, 4.2, ...) als erste abgeworfen wird, deren operative Notwendigkeit am geringsten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der diejenige Einzellast (3) in einem Verbraucher (4.1, 4.2, ...) als erste abgeworfen wird, deren Mindestwert für die Versorgungsspannung am höchsten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der diejenige Einzellast (3) in einem Verbraucher (4.1, 4.2, ...) als erste abgeworfen wird, deren Stromverbrauch am höchsten ist.