EP4662757A1 - Système de distribution électrique pour aéronef et procédé associé - Google Patents

Système de distribution électrique pour aéronef et procédé associé

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Publication number
EP4662757A1
EP4662757A1 EP24701010.1A EP24701010A EP4662757A1 EP 4662757 A1 EP4662757 A1 EP 4662757A1 EP 24701010 A EP24701010 A EP 24701010A EP 4662757 A1 EP4662757 A1 EP 4662757A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrical
hvi
distribution module
electrical distribution
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24701010.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Eric GUILLARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00—Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02—Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/30—Aircraft characterised by electric power plants
    • B64D27/35—Arrangements for on-board electric energy production, distribution, recovery or storage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire DC power distribution systems; Systems having more than three wires
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    • H02J1/086—Three-wire DC power distribution systems; Systems having more than three wires for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load or loads and source or sources when the main path fails
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    • B64D2221/00—Electric power distribution systems onboard aircraft
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J2105/00—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load
    • H02J2105/30—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles
    • H02J2105/32—Networks for supplying or distributing electric power characterised by their spatial reach or by the load the load networks being external to vehicles, i.e. exchanging power with vehicles for aircrafts

Definitions

  • the present invention relates to an electrical distribution system configured to supply a plurality of electrical propulsion loads for an aircraft from a plurality of electrical sources.
  • the present invention particularly relates to an electrical distribution system for ensuring the propulsion of the aircraft in the event of a failure of one of the electrical sources.
  • climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are being or will be adopted by various states. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft as well as those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them compliant with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.
  • the Applicant is constantly working to reduce its negative climate impact by using methods and operating virtuous development and manufacturing processes and minimizing greenhouse gas emissions to the minimum possible in order to reduce the environmental footprint of its activity.
  • an aircraft comprises four electrical loads M1-1, M1-2, M2-1, M2-2, here electric motors, to enable the propulsion of the aircraft which are supplied by two electrical sources B1, B2, for example batteries, via an electrical distribution system 100.
  • the electrical distribution system 100 comprises, on the one hand, a first distribution module HV1 comprising a first negative path HV1- and a second positive path HV1+ and, on the other hand, a second distribution module HV2 comprising a first negative path HV2- and a second positive path HV2+.
  • each first channel HV1-, HV2- is connected to the electrical source B1, B2 of said HV1, HV2 electrical distribution module by a first supply line LB1-, LB2- while each second channel HV1+, HV2+ is connected to the electrical source B1, B2 of said HV1, HV2 electrical distribution module by a second supply line LB1+, LB2+.
  • each electrical distribution module HV1, HV2 comprises a power contactor AGB1, AGB2 mounted on its power lines LB1-, LB1+, LB2-, LB2+.
  • the electrical source B1, B2 of said electrical distribution module HV1, HV2 is isolated and no longer allows the power supply of the electrical distribution system 100.
  • each first HV1-, HV2- channel is connected to each electrical load M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 of said HV1, HV2 electrical distribution module by a first load line LM11-, LM21-, LM12-, LM22- while each second HV1+, HV2+ channel is connected to each electrical load M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 of said HV1, HV2 electrical distribution module by a second load line LM11+, LM21+, LM12+, LM22+.
  • Each HV1, HV2 power distribution module includes a load contactor AGM1-1, AGM2-1, AGM1-2, AGM2-2 mounted on its load supply lines to isolate each electrical load M1-1, M1-2, M2-1, M2-2. In a known manner, an electrical load M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 is isolated in the event of a malfunction.
  • each distribution module HV1, HV2 thus supplies its electrical loads with its electrical sources B1, B2.
  • the supply contactor AGB1 is opened to isolate the first electrical source B1.
  • the supply contactor AGB2, the load contactors AGM1-1, AGM2-1, AGM1-2, AGM2-2 and the transfer contactor AGT1 are closed in order to supply all the electrical loads M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 via the second electrical source B2 (degraded configuration).
  • the continuity of the electrical distribution is interrupted when the AGB1 power contactor opens and when the AGT1 transfer contactor closes.
  • This distribution discontinuity is linked to the information processing time by an electrical network supervision system, to the response time when the AGB1 power contactor opens, and to the response time when the AGT1 transfer contactor closes.
  • the electrical loads M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 are thus supplied discontinuously during a reconfiguration, which can affect their performance and their lifespan.
  • the electrical distribution system 100 comprises a number n of distribution modules HV1-HVn, it is desired that all of the electrical sources B2-Bn can supply energy to the electrical loads M1-1, M1-2 in the event of unavailability of the first electrical source B1.
  • the transfer contactors AGT1, AGT2 are not perfect and cause losses and voltage drops.
  • each electrical source contributes identically to the energy supply of the loads that have lost their electrical source (the electrical loads M1-1, M1-2 in the case of the loss of the first electrical source B1).
  • the impedance of the transfer lines connecting the different electrical distribution modules must be taken into account, this impedance being significant due to the length of said transfer lines.
  • the losses linked to the number n of transfer contactors AGT1, AGT2 are also significant.
  • the invention aims to eliminate at least some of these drawbacks.
  • a single balancing bus can supply each electrical distribution module so as to supplement, if necessary or in parallel, the electrical sources in order to supply the electrical loads.
  • the balancing bus makes it possible to overcome the length of the transfer lines and the distance between the faulty electrical distribution module and the other distribution modules enabling their energy to be shared. The same applies when the electrical loads of an electrical distribution module are faulty and the electrical sources can be used to supplement other electrical distribution modules.
  • the use of a balancing bus makes it possible to achieve a parallel configuration, which allows for optimal reconfigurations with minimal energy losses and avoiding a succession of transfer switches.
  • the electrical distribution system includes a supervisory device configured to close the transfer contactors if the electrical sources have a balanced voltage so as to allow a parallel supply of a distribution module.
  • the supervisory device thus makes it possible to ensure balancing by unifying the balanced electrical sources, which guarantees an optimal supply to limit the switching time. This is particularly relevant for a parallel supply which makes it possible to ensure a relay.
  • each first channel is connected to the electrical source of said electrical distribution module by a first power supply line and each second channel is connected to the electrical source of said electrical distribution module by a second power supply line, at least one power supply line comprising a power contactor for isolating said electrical source.
  • the supervision device is configured to control the power contactor in order to clarify a fault.
  • each first channel is connected to each electrical load of said electrical distribution module by a first load line comprising a load contactor and each second channel is connected to the electrical source of said electrical distribution module by a second load line, at least one load line comprising a load contactor for isolating said electrical load.
  • the monitoring device is configured to control the load contactor in order to clarify a fault.
  • the transfer contactor comprises a transistor.
  • a semiconductor, particularly a transistor is easily integrable with a balancing bus and has a very low response time, which allows a fault to be corrected reactively.
  • FIG. 1 There is a schematic representation of one embodiment of a power supply module with a single-pole type transfer contactor.
  • an electrical distribution system 1 for an aircraft comprising a plurality of electrical distribution modules HV1, HV2, HVi, HVn as illustrated in .
  • each electric load Mi-1, Mi-2 is in the form of an electric propulsion motor, but it goes without saying that it could be in another form, for example, an actuator.
  • each electric load Mi-1, Mi-2 is an electric machine capable of also functioning as a generator.
  • each electrical source Bi is in the form of an electric battery, but it goes without saying that it could be in another form, for example, a fuel cell or an electrical machine capable of operating as a generator.
  • each electrical source Bi is a high-voltage electrical source, in particular, of the order of 800 Vdc.
  • the electrical distribution system 1 further comprises converters (not shown) associated with the electrical loads and/or the electrical sources.
  • the distribution system 1 comprises a number n of electrical distribution modules HVi with i the index of an electrical distribution module varying between 1 and n.
  • Such distribution modules HVi are connected together in order to be able to pool the electrical sources Bi to supply all of the electrical loads Mi-1, Mi2.
  • each electrical distribution module HV1, HV2, HVi comprises a first path HV1-, HV2-, HVi- and a second path HV1+, HV2+, HVi+ which are configured to be connected to each electrical load M1-1, M1-2, M2-1, M2-2, Mi-1, Mi-2 of the electrical distribution module HV1, HV2, HVi and to each electrical source B1, B2, Bi of the electrical distribution module HV1, HV2, HVi.
  • each channel HV1-, HV2-, HVi-, HV1+, HV2+, HVi+ is presented as a voltage bus.
  • each first channel HV1-, HV2-, HVi- is a negative channel (negative voltage for the voltage bus) while each second channel HV1+, HV2+, HVi+ is a positive channel (positive voltage for the voltage bus). It goes without saying that the reverse is also possible.
  • each first HVi- channel is connected to the electrical source Bi of said HVi electrical distribution module by a first supply line LBi- while each second HVi+ channel is connected to the electrical source Bi of said HVi electrical distribution module by a second supply line LBi+.
  • each power supply line LBi-, LBi+ could comprise a power supply contactor GBi.
  • the power supply contactor GBi could be bipolar and open both power supply lines LBi-, LBi+.
  • the electrical source Bi of said electrical distribution module HVi is isolated and no longer allows the power supply of the electrical distribution system 1.
  • an electrical source Bi is isolated in the event of a malfunction.
  • each first HVi- channel is connected to each electrical load Mi-1, Mi-2 of said HVi electrical distribution module by a first load line LMi1-, LMi2- while each second HVi+ channel is connected to each electrical load Mi-1, Mi-2 of said HVi electrical distribution module by a second load line LMi1+, LMi2+.
  • each load line LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+ could comprise a load contactor GMi1, GMi2.
  • a load contactor GMi1, GMi2 could be bipolar and open both load lines LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+.
  • the load contactors GMi1, GMi2 and the power contactor GBi are single-pole, they are connected to different HVi-, HVi+ channels so as to allow galvanic isolation of the two channels in order to reduce the mass and complexity, in particular, during safety for maintenance operations.
  • the power contactor GBi is on the first HVi- channel while the load contactors GMi1, GMi2 are on the second HVi+ channel.
  • each first channel HV1-, HV2-, HVi- of an electrical distribution module HV1, HV2, HVi is connected to at least one other first channel HV1-, HV2-, HVi- of another electrical distribution module HV1, HV2, HVi by a first transfer line LT1-, LT2-, LTi-.
  • Each second channel HV1+, HV2+, HVi+ of an electrical distribution module HV1, HV2, HVi is connected to the same balancing bus 2 by a second transfer line LT1+, LT2+, LTi+ each comprising a transfer contactor GT1, GT2, GTi.
  • the first channels HV1-, HV2-, HVi- are connected to each other so as to allow an energy transfer.
  • Each second channel HV1+, HV2+, HVi+ is connected to the balancing bus 2 so as to allow the electrical energy of the different electrical sources B1, B2, Bi to be shared centrally.
  • the presence of a transfer contactor GT1, GT2, GTi on each second transfer line LT1+, LT2+, LTi+ advantageously allows the balancing bus 2 to be connected/disconnected in order to provide a power supply in the event of degraded operation.
  • the electrical distribution system 1 comprises a supervision device 3 configured to close/open the transfer contactors GT1, GT2, GTi.
  • the supervision device 3 is configured to close the transfer contactors GT1, GT2, GTi if the electrical sources B1, B2, Bi have a balanced voltage so as to allow a parallel supply of a distribution module HV1, HV2, HVi.
  • the electrical sources B1, B2, Bi have the same voltage, they can be connected together to the balancing bus 2.
  • the voltages are balanced when the current flowing in the transfer line LTi+ connecting the balancing bus 2 to the distribution module is included in the rating of the transfer line LTi+.
  • the faulty electrical source in the event of a fault in one of the electrical sources B1, B2, Bi connected to the balancing bus 2, the faulty electrical source can be isolated without stopping the power supply to the balancing bus 2.
  • the electrical loads belonging to the distribution module of the faulty electrical source will continue to be supplied without any interruption or cut-off.
  • the maximum voltage difference between the channels connected to the balancing bus 2 must be less than 20%, preferably less than 10%.
  • fuses make it possible to automatically resolve a degraded configuration as will be presented later.
  • the supervision device 3 is configured to open the transfer contactors GT1, GT2, GTi if the electrical sources B1, B2, Bi have a voltage that is not balanced or to isolate a distribution module HVi.
  • the supervision device 3 is in the form of an electronic calculator.
  • the supervision device 3 is configured to monitor the voltage of the electrical sources B1, B2, Bi using voltage sensors.
  • the supervision device 3 is configured to detect a fault in one or more electrical sources or one or more electrical loads.
  • the supervision device 3 is configured to provide general supervision of the various contactors, i.e., the transfer contactors GTi, the power supply contactors GBi and the load contactors GMi.
  • a supervision device 3 advantageously makes it possible to control a reconfiguration of the distribution system 1 to isolate one or more electrical sources Bi and/or to isolate one or more electrical loads Mi-1, Mi-2.
  • the transfer contactor GT2 can be opened in order to avoid an overload or thermal runaway.
  • the fault of the second HV2 distribution module advantageously does not prevent a power supply in the event of a fault in an electrical source since the balancing bus 2 advantageously makes it possible to make the connection between the various distribution modules in a centralized manner.
  • FIG. 6 A first example of implementation is presented in Figures 6 and 7.
  • the transfer contactors GT1, GT2 are open by default in nominal operation.
  • the electrical loads are all supplied by their electrical source B1, B2.
  • the supervision device 3 will start a reconfiguration which will cause the opening of the power supply contactor GB1 and the closing of the transfer contactors GT1, GT2.
  • the electrical loads M1-1, M1-2 of the first distribution module HV1 are supplied by the balancing bus 2 which is itself supplied by the electrical sources which are operational. This avoids significant load losses as in the prior art.
  • the electrical loads M1-1, M1-2 are supplied optimally even in the event of loss of the electrical source B1 of the first distribution module HV1. The distance between the faulty electrical distribution module and the electrical sources providing backup has no impact.
  • FIG. 8 A second example of implementation is shown in Figures 8 and 9.
  • the electrical sources B1, B2 are balanced and the transfer contactors GT1, GT2 are closed in nominal operation.
  • the electrical loads are all supplied, on the one hand, by their electrical source B1, B2 and, on the other hand, by the balancing bus 2.
  • the supervision device 3 makes it possible to monitor the balancing of the electrical sources B1, B2 and to connect only the electrical sources B1, B2 which are balanced with the balancing bus 2.
  • the supervision device 3 will start a reconfiguration and open the power supply contactor GB1.
  • the electrical loads M1-1, M1-2 of the first distribution module HV1 remain supplied by the balancing bus 2 without any interruption.
  • the electrical loads M1-1, M1-2 are electric propulsion motors, there is advantageously no interruption of the propulsion, which is very advantageous.
  • a HVi electrical distribution module is schematically represented, the second transfer line LTi+ of which comprises at least one transfer fuse FTi.
  • the transfer fuse FTi is preferably mounted between the second HVi+ channel and the transfer contactor GTi.
  • the transfer fuse FTi has a rating which defines the maximum current permitted before a power cut is made.
  • At least one load line LMi1-, LMi2- comprises at least one load fuse FMi1, FMi2 whose rating is lower than that of the transfer fuse FTi.
  • a load fuse FMi1, FMi2 is positioned on only one load line LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+ of an electrical load Mi-1, Mi-2.
  • a load line LMi1+, LMi2+ comprises a load contactor GMi1, GMi2 while the other load line LMi1-, LMi2- comprises a load fuse FMi1, FMi2.
  • the electrical load Mi-1, Mi-2 is reactively protected in the event of a short circuit.
  • At least one power supply line LBi-, LBi+ comprises at least one power supply fuse FBi whose rating is greater than that of the transfer fuse FTi.
  • a power supply fuse FBi is positioned on only one power supply line LBi+ of an electrical source Bi.
  • a power supply line LBi- comprises a power supply contactor GBi while the other power supply line LBi+ comprises a power supply fuse FBi.
  • the power supply fuse FBi allows a significant current to flow before a cut-off occurs. If a short circuit occurs on a load Mi-1, Mi-2, the load fuse FMi1, Fmi2 clarifies the fault before the transfer fuse FTi. Finally, the clarification is carried out by the power supply fuse FBi.
  • a GTi transfer contactor is presented in the form of a single-pole contactor, that is, acting only on one pole, for example, on the second channel as shown in the . It goes without saying that the GTi transfer switch could be bipolar and act simultaneously on the first transfer line LTi- and on the second transfer line LTi+ as illustrated in but this increases the mass and bulk.
  • transfer contactors GTi have been presented in the form of an electromechanical device Di which is controlled by the supervision device 3.
  • Such an electromechanical device Di has the advantage of having a low voltage drop and therefore of dissipating a small amount of electrical power in the closed position. Electrical losses are reduced.
  • the GTi' transfer contactor comprises a semiconductor, in particular, a Ti transistor.
  • a Ti transistor makes it possible to improve the response time compared to an electromechanical device Di and is also more easily integrated into the electrical distribution system 1. It is also less expensive.
  • the disadvantage of a semiconductor is that it dissipates electrical energy due to the voltage drop generated during switching.
  • the voltage drop is of the order of 2V compared to an electromechanical device Di which has a voltage drop of the order of 100mV.
  • This disadvantage is not very significant compared to the significant gains in terms of response time. Indeed, a Ti transistor is only used in degraded mode during transients. Electrical losses are therefore very limited over time.
  • the supervision device 3 will command the transistors Ti to close to ensure electrical continuity with a response time of the order of a microsecond.
  • the transfer contactor GTi'' comprises a semiconductor, in particular a transistor Ti, and an operational amplifier AOi for controlling the transistor Ti.
  • the operational amplifier AOi is configured to compare the voltage of the second channel HVi+ with a setpoint voltage Vcons so as to determine a voltage drop of the second channel HVi+ (corresponding to a loss of electrical source) with high reactivity.
  • the operational amplifier AOi makes it possible to control a closing in hardware with a response time of the order of a microsecond. The reactivity is increased.
  • An operational amplifier AOi is easily integrated like a transistor Ti. A temporary dissipation of electrical energy is admissible.

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Abstract

Un système de distribution électrique (1) pour un aéronef comprenant au moins un premier module de distribution électrique (HV1) configuré pour alimenter au moins deux charges électriques (Ml-1, Ml -2) à partir d'au moins une première source électrique (Bl), un deuxième module de distribution électrique (HV2) configuré pour alimenter au moins deux charges électriques (M2-1, M2-2) à partir d'au moins une deuxième source électrique (B2), chaque module de distribution électrique (HV1, HV2) comportant une première voie (HV1-, HV2-) et une deuxième voie (HV1+, HV2+), chaque deuxième voie (HV1+, HV2+) d'un module de dis¬ tribution électrique (HV1, HV2) étant reliée à un même bus d'équilibrage (2) par une deuxième ligne de transfert (LT1+, LT2+, LTi+) comportant un contacteur de transfert (GT1, GT2, GTi).

Description

    Système de distribution électrique pour aéronef et procédé associé
  • La présente invention concerne un système de distribution électrique configuré pour alimenter une pluralité de charges électriques de propulsion pour un aéronef à partir d’une pluralité de sources électriques. La présente invention vise en particulier un système de distribution électrique permettant d’assurer la propulsion de l’aéronef en cas de défaut d’une des sources électriques.
  • Le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers états. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’avions mais aussi ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.
  • Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des avions.
  • Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l’emploi de méthodes et l’exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l'empreinte environnementale de son activité.
  • Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d’avions et l’emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion.
  • De manière connue, en référence à la , un aéronef comporte quatre charges électriques M1-1, M1-2, M2-1, M2-2, ici des moteurs électriques, pour permettre la propulsion de l’aéronef qui sont alimentées par deux sources électriques B1, B2, par exemple des batteries, via un système de distribution électrique 100.
  • Dans cet exemple, le système de distribution électrique 100 comporte, d’une part, un premier module de distribution HV1 comprenant une première voie négative HV1- et une deuxième voie positive HV1+ et, d’autre part, un deuxième module de distribution HV2 comprenant une première voie négative HV2- et une deuxième voie positive HV2+.
  • Toujours en référence à la , pour un module de distribution électrique HV1, HV2 donné, chaque première voie HV1-, HV2- est reliée à la source électrique B1, B2 dudit module de distribution électrique HV1, HV2 par une première ligne d’alimentation LB1-, LB2- tandis que chaque deuxième voie HV1+, HV2+ est reliée à la source électrique B1, B2 dudit module de distribution électrique HV1, HV2 par une deuxième ligne d’alimentation LB1+, LB2+.
  • Dans cet exemple, en référence à la , chaque module de distribution électrique HV1, HV2 comprend un contacteur d’alimentation AGB1, AGB2 monté sur ses lignes d’alimentation LB1-, LB1+, LB2-, LB2+. Lorsque le contacteur d’alimentation AGB1, AGB2 est ouvert, la source électrique B1, B2 dudit module de distribution électrique HV1, HV2 est isolée et ne permet plus l’alimentation du système de distribution électrique 100.
  • Toujours en référence à la , pour un module de distribution électrique HV1, HV2 donné, chaque première voie HV1-, HV2- est reliée à chaque charge électrique M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 dudit module de distribution électrique HV1, HV2 par une première ligne de charge LM11-, LM21-, LM12-, LM22- tandis que chaque deuxième voie HV1+, HV2+ est reliée à chaque charge électrique M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 dudit module de distribution électrique HV1, HV2 par une deuxième ligne de charge LM11+, LM21+, LM12+, LM22+.
  • Chaque module de distribution électrique HV1, HV2 comprend un contacteur de charge AGM1-1, AGM2-1, AGM1-2, AGM2-2 monté sur ses lignes d’alimentation de charge pour isoler chaque charge électrique M1-1, M1-2, M2-1, M2-2. De manière connue, une charge électrique M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 est isolée en cas de dysfonctionnement.
  • Afin d’assurer l’alimentation des charges électriques M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 en cas d’un défaut localisé, il a été proposé d’utiliser un système de distribution électrique 100 permettant aux sources électriques B1, B2 de prendre le relais l’une de l’autre en cas de défaut en isolant une ou plusieurs lignes électriques du système de distribution électrique 100. Ainsi, les premières voies négatives HV1-, HV2- et les deuxièmes voies positives HV1+, HV2+ des modules de distribution HV1, HV2 sont reliées ensemble par un contacteur de transfert AGT1 de manière à permettre d’ouvrir ou de fermer le circuit d’alimentation entre deux modules de distribution HV1, HV2.
  • En l’absence de dysfonctionnement (configuration nominale), les contacteurs d’alimentation AGB1, AGB2 et les contacteurs de charge AGM1-1, AGM2-1, AGM1-2, AGM2-2 sont fermés tandis que le contacteur de transfert AGT1 est ouvert. Chaque module de distribution HV1, HV2 alimente ainsi ses charges électriques avec ses sources électriques B1, B2.
  • En référence à la , en cas d’indisponibilité de la première source électrique B1, le contacteur d’alimentation AGB1 est ouvert pour isoler la première source électrique B1. Le contacteur d’alimentation AGB2, les contacteurs de charge AGM1-1, AGM2-1, AGM1-2, AGM2-2 et le contacteur de transfert AGT1 sont fermés afin d’alimenter tous les charges électriques M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 via la deuxième source électrique B2 (configuration dégradée).
  • En pratique, lors d’une reconfiguration, c’est-à-dire lors du passage d’une configuration à une autre, la continuité de la distribution électrique est interrompue lors de l’ouverture du contacteur d’alimentation AGB1 et lors de la fermeture du contacteur de transfert AGT1. Cette discontinuité de distribution est liée, au temps de traitement de l’information par un système de supervision du réseau électrique, au temps de réponse à l’ouverture du contacteur d’alimentation AGB1, au temps de réponse à la fermeture du contacteur de transfert AGT1.
  • Les charges électriques M1-1, M1-2, M2-1, M2-2 sont ainsi alimentées de manière discontinue lors d’une reconfiguration, ce qui peut affecter leur performance et leur durée de vie.
  • En référence à la , lorsque le système de distribution électrique 100 comporte un nombre n de modules de distribution HV1-HVn, il est souhaité que l’ensemble des sources électriques B2-Bn puisse fournir de l’énergie aux charges électriques M1-1, M1-2 en cas d’indisponibilité de la première source électrique B1.
  • Lors de la reconfiguration, il est ainsi souhaitable de fermer l’ensemble des contacteurs de transfert AGT1, AGT2. L’indisponibilité de la première source électrique B1 engendre ainsi une perte égale à 1/n de l’ensemble de la capacité des batteries électriques B1-Bn. Dans les faits, les contacteurs de transfert AGT1, AGT2 ne sont pas parfaits et occasionnent des pertes et des chutes de tension. Il est en pratique difficile de garantir que chaque source électrique contribue de manière identique à la fourniture d’énergie des charges ayant perdu leur source électrique (les charges électriques M1-1, M1-2 dans le cas de la perte de la première source électrique B1). Par exemple, pour transférer l’énergie de la source électrique n, il faut prendre en compte l’impédance des lignes de transfert reliant les différents modules de distribution électrique, cette impédance étant importante du fait de la longueur desdites lignes de transfert. Les pertes liées au nombre n de contacteurs de transfert AGT1, AGT2 est également importante.
  • Les documents US2022069614A1, US20160359324A1 et US20110210606A1 enseignent d'utiliser un bus d'équilibrage en cas de dysfonctionnement dans un système de distribution électrique.
  • L’invention vise à éliminer au moins certains de ces inconvénients.
    •  PRESENTATION DE L’INVENTION
  • L’invention concerne un système de distribution électrique pour un aéronef comprenant au moins :
    • Un premier module de distribution électrique configuré pour alimenter au moins deux charges électriques à partir d’au moins une première source électrique,
    • Un deuxième module de distribution électrique configuré pour alimenter au moins deux charges électriques à partir d’au moins une deuxième source électrique,
    • Chaque module de distribution électrique comportant une première voie et une deuxième voie qui sont configurées pour être reliées à chaque charge électrique du module de distribution électrique et à chaque source électrique du module de distribution électrique,
    • Chaque première voie d’un module de distribution électrique étant reliée à au moins une autre première voie d’un autre module de distribution électrique par une première ligne de transfert,
    • Chaque deuxième voie d’un module de distribution électrique étant reliée à un même bus d’équilibrage par une deuxième ligne de transfert comportant un contacteur de transfert.
  • Grâce à l’invention, un même bus d’équilibrage permet d’alimenter chaque module de distribution électrique de manière à venir suppléer, en cas de besoin ou en parallèle, les sources électriques afin d’alimenter les charges électriques. De manière avantageuse, le bus d’équilibrage permet de s’affranchir de la longueur des lignes de transfert et de l’éloignement entre le module de distribution électrique défectueux et les autres modules de distribution permettant de partager leur énergie. Il en va de même lorsque les charges électriques d’un module de distribution électrique sont défectueuses et que les sources électriques peuvent être utilisées pour suppléer d’autres modules de distribution électrique. L’utilisation d’un bus d’équilibrage permet de réaliser une configuration en parallèle, ce qui permet des reconfigurations optimales avec des pertes d’énergie minimales et évitant la succession de commutateurs de transfert.
  • Selon un aspect, le système de distribution électrique comprend un dispositif de supervision configuré pour fermer les contacteurs de transfert si les sources électriques possèdent une tension équilibrée de manière à permettre une alimentation en parallèle d’un module de distribution. Le dispositif de supervision permet ainsi d’assurer un équilibrage en unifiant les sources électriques équilibrées, ce qui garantit une alimentation optimale pour limiter le temps de commutation. Cela est particulièrement pertinent pour une alimentation en parallèle qui permet d’assurer un relais.
  • Selon un aspect, pour un module de distribution électrique donné, chaque première voie est reliée à la source électrique dudit module de distribution électrique par une première ligne d’alimentation et chaque deuxième voie est reliée à la source électrique dudit module de distribution électrique par une deuxième ligne d’alimentation, au moins une ligne d’alimentation comprenant un contacteur d’alimentation pour isoler ladite source électrique. Cela permet d’isoler la source électrique en cas de défaut. De préférence, le dispositif de supervision est configuré pour commander le contacteur d’alimentation afin de clarifier un défaut.
  • Selon un aspect, pour un module de distribution électrique donné, chaque première voie est reliée à chaque charge électrique dudit module de distribution électrique par une première ligne de charge comprenant un contacteur de charge et chaque deuxième voie est reliée à la source électrique dudit module de distribution électrique par une deuxième ligne de charge, au moins une ligne de charge comprenant un contacteur de charge pour isoler ladite charge électrique. De préférence, le dispositif de supervision est configuré pour commander le contacteur de charge afin de clarifier un défaut.
  • Selon un aspect, le contacteur de transfert comporte un transistor. Un semiconducteur, en particulier un transistor, est aisément intégrable avec un bus d’équilibrage et possède un temps de réponse très faible, ce qui permet de corriger un défaut de manière réactive.
  • Selon un aspect, le contacteur de transfert comporte un amplificateur opérationnel configuré pour fermer le transistor. Cela permet avantageusement de commander le contacteur de transfert de manière matérielle, ce qui augmente encore la réactivité.
  • Selon un aspect, l’amplificateur opérationnel est configuré pour fermer le transistor si la tension de la deuxième voie est inférieure à une tension de consigne.
  • L’invention concerne également une architecture électrique pour aéronef comprenant une pluralité de sources électriques alimentant une pluralité de charges électriques par un système de distribution électrique tel que présenté précédemment.
  • L’invention concerne aussi un procédé d’alimentation d’une pluralité de charges électriques par un système de distribution électrique tel que présenté précédemment, le système de distribution électrique étant alimenté par une pluralité de sources électriques, le procédé comprenant des étapes consistant à :
    • En fonctionnement nominal, à ouvrir les contacteurs de transfert de manière à alimenter les charges électriques via la source électrique appartenant au module d’alimentation associé auxdites charges électriques,
    • Lors d’une détection d’un défaut, fermer les contacteurs de transfert de manière à alimenter les charges électriques via le bus d’équilibrage.
  • L’invention concerne aussi un procédé d’alimentation d’une pluralité de charges électriques par un système de distribution électrique tel que présenté précédemment, le système de distribution électrique étant alimenté par une pluralité de sources électriques, le procédé comprenant des étapes consistant à :
    • En fonctionnement nominal, à fermer les contacteurs de transfert de manière à alimenter les charges électriques en parallèle via les sources électriques et via le bus d’équilibrage,
    • Lors d’une détection d’un défaut d’une source électrique, isoler la source électrique défectueuse, les charges électriques, appartenant au module d’alimentation associé à ladite source électrique, étant alimentées uniquement par le bus d’équilibrage.
     PRESENTATION DES FIGURES
  • L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
  • La est une représentation schématique d’un système de distribution électrique avec une architecture selon l’art antérieur.
  • La est une représentation schématique d’un système de distribution électrique selon l’art antérieur lors d’un défaut de la première source électrique.
  • La est une représentation schématique d’un système de distribution électrique selon l’art antérieur avec plusieurs modules d’alimentation.
  • La est une représentation schématique d’un système de distribution électrique selon l’invention avec plusieurs modules d’alimentation.
  • La est une représentation schématique d’une forme de réalisation d’un module d’alimentation avec un contacteur de transfert du type unipolaire.
  • La est une représentation schématique d’un premier exemple de mise en œuvre du système de distribution électrique en configuration nominale.
  • La est une représentation schématique du premier exemple de mise en œuvre du système de distribution électrique en configuration dégradée.
  • La est une représentation schématique d’un deuxième exemple de mise en œuvre du système de distribution électrique en configuration nominale.
  • La est une représentation schématique du deuxième exemple de mise en œuvre du système de distribution électrique en configuration dégradée.
  • La est une représentation schématique d’une variante de réalisation d’un module d’alimentation avec un contacteur de transfert du type bipolaire.
  • La est une représentation schématique d’une variante de réalisation d’un module d’alimentation avec un contacteur de transfert comprenant un transistor.
  • La est une représentation schématique d’une variante de réalisation d’un module d’alimentation avec un contacteur de transfert comprenant un transistor et un ampli-opérationnel.
  • Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.
    •  DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
  • Il va être présenté un système de distribution électrique 1 pour un aéronef comprenant une pluralité de modules de distribution électrique HV1, HV2, HVi, HVn comme illustré à la .
  • Dans cet exemple, chaque module de distribution électrique HVi est configuré pour alimenter deux charges électrique Mi-1, Mi-2 à partir d’une unique source électrique Bi. Il va de soi qu’un module de distribution électrique HVi pourrait être connecté à un nombre différent de charges électriques et à un nombre différent de sources électriques.
  • Dans cet exemple, chaque charge électrique Mi-1, Mi-2 se présente sous la forme d’un moteur électrique de propulsion mais il va de soi qu’elle pourrait se présenter sous une autre forme, par exemple, un actionneur. De manière préférée, chaque charge électrique Mi-1, Mi-2 est une machine électrique apte à fonctionner également comme une génératrice.
  • Dans cet exemple, chaque source électrique Bi se présente sous la forme d’une batterie électrique mais il va de soi qu’elle pourrait se présenter sous une autre forme, par exemple, une pile à combustible ou une machine électrique apte à fonctionner comme génératrice. De préférence, chaque source électrique Bi est une source électrique haute tension, en particulier, de l’ordre de 800Vdc.
  • Selon un aspect de l’invention, le système de distribution électrique 1 comporte en outre des convertisseurs (non représentés) associés aux charges électriques et/ou aux sources électriques.
  • Comme illustré à la , le système de distribution 1 comporte un nombre n de modules de distribution électrique HVi avec i l’indice d’un module de distribution électrique variant entre 1 et n. De tels modules de distribution HVi sont reliés ensemble afin de pouvoir mutualiser les sources électriques Bi pour alimenter l’ensemble des charges électriques Mi-1, Mi2.
  • Dans cet exemple, il va être présenté en détails deux modules de distribution électrique HV1, HV2 et leurs relations. Il va également être présenté de manière générale un module de distribution électrique donné HVi présenté à la .
  • Ainsi, le système de distribution 1 comprend :
    • un premier module de distribution électrique HV1 configuré pour alimenter deux charges électrique M1-1, M1-2 à partir d’une première source électrique B1, et
    • Un deuxième module de distribution électrique HV2 configuré pour alimenter deux charges électrique M2-1, M2-2 à partir d’une deuxième source électrique B2.
  • Comme illustré aux figures 4 et 5, chaque module de distribution électrique HV1, HV2, HVi comporte une première voie HV1-, HV2-, HVi- et une deuxième voie HV1+, HV2+, HVi+ qui sont configurées pour être reliées à chaque charge électrique M1-1, M1-2, M2-1, M2-2, Mi-1, Mi-2 du module de distribution électrique HV1, HV2, HVi et à chaque source électrique B1, B2, Bi du module de distribution électrique HV1, HV2, HVi.
  • Dans cet exemple, chaque voie HV1-, HV2-, HVi-, HV1+, HV2+, HVi+ se présente sous la forme d’un bus de tension. En particulier, chaque première voie HV1-, HV2-, HVi- est une voie négative (tension négative pour le bus de tension) tandis que chaque deuxième voie HV1+, HV2+, HVi+ est une voie positive (tension positive pour le bus de tension). Il va de soi que l’inverse est également possible.
  • En référence à la , pour un module de distribution électrique HVi donné, chaque première voie HVi- est reliée à la source électrique Bi dudit module de distribution électrique HVi par une première ligne d’alimentation LBi- tandis que chaque deuxième voie HVi+ est reliée à la source électrique Bi dudit module de distribution électrique HVi par une deuxième ligne d’alimentation LBi+.
  • Dans cet exemple, en référence à la , seule la première ligne d’alimentation LBi- comprend un contacteur d’alimentation GBi. Il va néanmoins de soi que chaque ligne d’alimentation LBi-, LBi+ pourrait comprendre un contacteur d’alimentation GBi. En particulier, le contacteur d’alimentation GBi pourrait être bipolaire et ouvrir les deux lignes d’alimentation LBi-, LBi+. Lorsque le contacteur d’alimentation GBi est ouvert, la source électrique Bi dudit module de distribution électrique HVi est isolée et ne permet plus l’alimentation du système de distribution électrique 1. De manière connue, une source électrique Bi est isolée en cas de dysfonctionnement.
  • Toujours en référence à la , pour un module de distribution électrique HVi donné, chaque première voie HVi- est reliée à chaque charge électrique Mi-1, Mi-2 dudit module de distribution électrique HVi par une première ligne de charge LMi1-, LMi2- tandis que chaque deuxième voie HVi+ est reliée à chaque charge électrique Mi-1, Mi-2 dudit module de distribution électrique HVi par une deuxième ligne de charge LMi1+, LMi2+.
  • Dans cet exemple, en référence à la , seule la deuxième ligne de charge LMi1+, LMi2+ comprend un contacteur de charge GMi1, GMi2. Il va néanmoins de soi que chaque ligne de charge LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+ pourrait comprendre un contacteur de charge GMi1, GMi2. En particulier, un contacteur de charge GMi1, GMi2 pourrait être bipolaire et ouvrir les deux lignes de charge LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+. Lorsqu’un contacteur de charge GMi1, GMi2 est ouvert, la charge électrique Mi-1, Mi-2 associée audit contacteur de charge GMi1, GMi2, est isolée. De manière connue, une charge électrique Mi-1, Mi-2 est isolée en cas de dysfonctionnement.
  • De manière préférée, lorsque les contacteurs de charge GMi1, GMi2 et le contacteur d’alimentation GBi sont unipolaires, ils sont reliés à des voies HVi-, HVi+ différentes de manière à permettre une isolation galvanique des deux voies afin de réduire la masse et la complexité, en particulier, lors de la mise en sécurité pour des opérations de maintenance. Dans cet exemple, le contacteur d’alimentation GBi est sur la première voie HVi- tandis que les contacteurs de charge GMi1, GMi2 sont sur la deuxième voie HVi+.
  • Toujours en référence à la , dans cet exemple, chaque première voie HV1-, HV2-, HVi- d’un module de distribution électrique HV1, HV2, HVi est reliée à au moins une autre première voie HV1-, HV2-, HVi- d’un autre module de distribution électrique HV1, HV2, HVi par une première ligne de transfert LT1-, LT2-, LTi-. Chaque deuxième voie HV1+, HV2+, HVi+ d’un module de distribution électrique HV1, HV2, HVi est reliée à un même bus d’équilibrage 2 par une deuxième ligne de transfert LT1+, LT2+, LTi+ comportant chacune un contacteur de transfert GT1, GT2, GTi.
  • Dans cet exemple, les premières voies HV1-, HV2-, HVi- sont reliées les unes avec les autres de manière à permettre un transfert d’énergie. Chaque deuxième voie HV1+, HV2+, HVi+ est reliée au bus d’équilibrage 2 de manière à permettre de partager de manière centralisée l’énergie électrique des différentes sources électriques B1, B2, Bi. La présence d’un contacteur de transfert GT1, GT2, GTi sur chaque deuxième ligne de transfert LT1+, LT2+, LTi+ permet avantageusement de connecter/déconnecter le bus d’équilibrage 2 afin de réaliser une alimentation en cas de fonctionnement dégradé.
  • En référence à la , le système de distribution électrique 1 comprend un dispositif de supervision 3 configuré pour fermer/ouvrir les contacteurs de transfert GT1, GT2, GTi.
  • De manière préférée, le dispositif de supervision 3 est configuré pour fermer les contacteurs de transfert GT1, GT2, GTi si les sources électriques B1, B2, Bi possèdent une tension équilibrée de manière à permettre une alimentation en parallèle d’un module de distribution HV1, HV2, HVi. Ainsi, si plusieurs sources électriques B1, B2, Bi possèdent une même tension, elles peuvent être connectées ensemble au bus d’équilibrage 2. En pratique, on considère que les tensions sont équilibrées lorsque le courant circulant dans la ligne de transfert LTi+ reliant le bus d’équilibrage 2 au module de distribution est compris dans le calibre de la ligne de transfert LTi+.
  • Ainsi, en cas de défaut d’une des sources électriques B1, B2, Bi connectée au bus d’équilibrage 2, la source électrique défectueuse peut être isolée sans stopper l’alimentation du bus d’équilibrage 2. Il en résulte que les charges électriques appartenant au module de distribution de la source électrique défectueuse continueront à être alimentées et ce, sans aucune interruption ou coupure. De préférence, la différence maximale de tension entre les voies reliées au bus d’équilibrage 2 doit être inférieure à 20%, de préférence, inférieure à 10%. De manière préférée, des fusibles permettent de réaliser automatiquement la résolution d’une configuration dégradée comme cela sera présenté par la suite.
  • De manière réciproque, le dispositif de supervision 3 est configuré pour ouvrir les contacteurs de transfert GT1, GT2, GTi si les sources électriques B1, B2, Bi possèdent une tension qui n’est pas équilibrée ou pour isoler un module de distribution HVi. De manière préférée, le dispositif de supervision 3 se présente sous la forme d’un calculateur électronique. De manière préférée, le dispositif de supervision 3 est configuré pour surveiller la tension des sources électriques B1, B2, Bi grâce à des capteurs de tension.
  • Le dispositif de supervision 3 est configuré pour détecter un défaut d’une ou plusieurs sources électriques ou d’une ou plusieurs charges électriques.
  • De manière préférée, le dispositif de supervision 3 est configuré pour assurer la supervision générale des différents contacteurs, c’est à dire, des contacteurs de transfert GTi, des contacteurs d’alimentation GBi et des contacteurs de charge GMi. Un tel dispositif de supervision 3 permet avantageusement de commander une reconfiguration du système de distribution 1 pour isoler une ou plusieurs sources électriques Bi et/ou pour isoler une ou plusieurs charges électriques Mi-1, Mi-2. A titre d’exemple, en cas de défaillance d’une deuxième voie HV2+ du module de distribution HV2, le contacteur de transfert GT2 peut être ouvert afin d’éviter une surcharge ou un emballement thermique. Le défaut du deuxième module de distribution HV2 n’interdit avantageusement pas une alimentation en cas de défaut d’une source électrique étant donné que le bus d’équilibrage 2 permet avantageusement de faire le lien entre les différents modules de distribution de manière centralisée.
  • Un premier exemple de mise en œuvre est présenté aux figures 6 et 7. Dans cet exemple, en référence à la , les contacteurs de transfert GT1, GT2 sont ouverts par défaut en fonctionnement nominal. Ainsi, les charges électriques sont toutes alimentées par leur source électrique B1, B2.
  • En référence à la , en cas de défaut de la source électrique B1 du premier module de distribution HV1, le dispositif de supervision 3 va démarrer une reconfiguration qui va entrainer l’ouverture du contacteur d’alimentation GB1 et la fermeture des contacteurs de transfert GT1, GT2. De manière avantageuse, les charges électriques M1-1, M1-2 du premier module de distribution HV1 sont alimentées par le bus d’équilibrage 2 qui est lui-même alimenté par les sources électriques qui sont opérationnelles. On évite ainsi des pertes de charge importantes comme dans l’art antérieur. Les charges électriques M1-1, M1-2 sont alimentées de manière optimale même en cas de perte de la source électrique B1 du premier module de distribution HV1. L’éloignement entre le module de distribution électrique défectueux et les sources électriques venant en secours n’est pas impactant.
  • Un deuxième exemple de mise en œuvre est présenté aux figures 8 et 9. Dans cet exemple, en référence à la , les sources électriques B1, B2 sont équilibrées et les contacteurs de transfert GT1, GT2 sont fermés en fonctionnement nominal. Ainsi, les charges électriques sont toutes alimentées, d’une part, par leur source électrique B1, B2 et, d’autre part, par le bus d’équilibrage 2. Le dispositif de supervision 3 permet de surveiller l’équilibrage des sources électriques B1, B2 et de ne connecter que les source électrique B1, B2 qui sont équilibrées avec le bus d’équilibrage 2.
  • En référence à la , en cas de défaut de la source électrique B1 du premier module de distribution HV1, le dispositif de supervision 3 va démarrer une reconfiguration et ouvrir le contacteur d’alimentation GB1. De manière avantageuse, les charges électriques M1-1, M1-2 du premier module de distribution HV1 demeurent alimentées par le bus d’équilibrage 2 sans aucune coupure. Lorsque les charges électriques M1-1, M1-2 sont des moteurs électriques de propulsion, il n’existe avantageusement pas d’interruption de la propulsion, ce qui est très avantageux.
  • En référence à la , il est représenté de manière schématique un module de distribution électrique HVi dont la deuxième ligne de transfert LTi+ comporte au moins un fusible de transfert FTi. Le fusible de transfert FTi est de préférence monté entre la deuxième voie HVi+ et le contacteur de transfert GTi. Le fusible de transfert FTi possède un calibre qui définit le courant maximal autorisé avant de réaliser une coupure électrique.
  • Dans cet exemple, au moins une ligne de charge LMi1-, LMi2- comporte au moins un fusible de charge FMi1, FMi2 dont le calibre est inférieur à celui du fusible de transfert FTi. Dans cet exemple, un fusible de charge FMi1, FMi2 est positionné sur uniquement une ligne de charge LMi1-, LMi2-, LMi1+, LMi2+ d’une charge électrique Mi-1, Mi-2. Selon un aspect, pour une même charge électrique Mi-1, Mi-2, une ligne de charge LMi1+, LMi2+ comporte un contacteur de charge GMi1, GMi2 tandis que l’autre ligne de charge LMi1-, LMi2- comporte un fusible de charge FMi1, FMi2.
  • De manière avantageuse, du fait de la différence de calibre entre le fusible de transfert FTi et le fusible de charge FMi1, FMi2, la charge électrique Mi-1, Mi-2 est protégée de manière réactive en cas de court-circuit.
  • Dans cet exemple, au moins une ligne d’alimentation LBi-, LBi+, comporte au moins un fusible d’alimentation FBi dont le calibre est supérieur à celui du fusible de transfert FTi. Dans cet exemple, un fusible d’alimentation FBi est positionné sur uniquement une ligne d’alimentation LBi+ d’une source électrique Bi. Selon un aspect, pour une même charge électrique Bi, une ligne d’alimentation LBi- comporte un contacteur d’alimentation GBi tandis que l’autre ligne d’alimentation LBi+ comporte un fusible d’alimentation FBi.
  • De manière avantageuse, du fait de la différence de calibre entre le fusible de transfert FTi et le fusible d’alimentation FBi, le fusible d’alimentation FBi permet de faire circuler un courant important avant de réaliser une coupure. Si un court-circuit intervient sur une charge Mi-1, Mi-2, le fusible de charge FMi1, Fmi2 clarifie le défaut avant le fusible de transfert FTi. En dernier lieu, la clarification est réalisée par le fusible d’alimentation FBi.
  • En référence à la , il est présenté un contacteur de transfert GTi se présentant sous la forme d’un contacteur unipolaire, c’est-à-dire, agissant que sur un pôle, par exemple, sur la deuxième voie comme représenté à la . Il va de soi que le contacteur de transfert GTi pourrait être bipolaire et agir simultanément sur la première ligne de transfert LTi- et sur la deuxième ligne de transfert LTi+ comme illustré à la mais cela augmente la masse et l’encombrement.
  • Aux figures 5 et 10, il a été présenté des contacteurs de transfert GTi se présentant sous la forme d’un dispositif électromécanique Di qui est commandé par le dispositif de supervision 3. Un tel dispositif électromécanique Di présente l’avantage d’avoir une faible chute de tension et donc de dissiper une faible quantité de puissance électrique en position fermée. Les pertes électriques sont réduites.
  • Selon une variante, en référence à la , le contacteur de transfert GTi’ comporte un semi-conducteur, en particulier, un transistor Ti. Un tel transistor Ti permet d’améliorer le temps de réponse par comparaison à un dispositif électromécanique Di et est également plus facilement intégrable dans le système de distribution électrique 1. Il est également moins coûteux.
  • L’inconvénient d’un semi-conducteur est qu’il dissipe de l’énergie électrique du fait de la baisse de tension engendrée lors d’une commutation. Pour un transistor Ti du type IGBT, la chute de tension est de l’ordre de 2V par comparaison à un dispositif électromécanique Di qui possède une chute de tension de l’ordre de 100mV. Cet inconvénient est peu important au regard des gains importants en termes de temps de réponse. En effet, un transistor Ti est utilisé uniquement un mode dégradé lors de transitoires. Les pertes électriques sont ainsi très limitées dans le temps.
  • Dans un mode de mise en œuvre dans lequel les contacteurs de transfert GTi’ sont ouverts par défaut, aucun courant ne circule dans le transistor Ti des contacteurs de transfert GTi’ en configuration nominale. En cas de perte d’une source électrique Bi, le dispositif de supervision 3 va commander les transistors Ti en fermeture pour assurer la continuité électrique avec un temps de réponse de l’ordre de la microseconde.
  • Selon une variante, en référence à la , le contacteur de transfert GTi’’ comporte un semi-conducteur, en particulier un transistor Ti, et un ampli opérationnel AOi pour commander le transistor Ti. L’ampli opérationnel AOi est configuré pour comparer la tension de la deuxième voie HVi+ à une tension de consigne Vcons de manière à déterminer une chute de tension de la deuxième voie HVi+ (correspondant à une perte de source électrique) avec une grande réactivité. En effet, contrairement à un dispositif de supervision 3 qui commande une commutation de manière logicielle, l’ampli opérationnel AOi permet de commander une fermeture de manière matérielle avec un temps de réponse de l’ordre de la microseconde. La réactivité est augmentée. Un ampli opérationnel AOi est aisément intégrable comme un transistor Ti. Une dissipation temporaire d’énergie électrique est admissible.
    •

Claims (9)

  1. Système de distribution électrique (1) pour un aéronef comprenant au moins :
    • Un premier module de distribution électrique (HV1) configuré pour alimenter au moins deux charges électriques (M1-1, M1-2) à partir d’au moins une première source électrique (B1),
    • Un deuxième module de distribution électrique (HV2) configuré pour alimenter au moins deux charges électriques (M2-1, M2-2) à partir d’au moins une deuxième source électrique (B2)
    • Chaque module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi) comportant une première voie (HV1-, HV2-, HVi-) et une deuxième voie (HV1+, HV2+, HVi+) qui sont configurées pour être reliées à chaque charge électrique (M1-1, M1-2, M2-1, M2-2, Mi-1, Mi-2) du module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi) et à chaque source électrique (B1, B2, Bi) du module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi),
    • Chaque première voie (HV1-, HV2-, HVi-) d’un module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi) étant reliée à au moins une autre première voie (HV1-, HV2-, HVi-) d’un autre module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi) par une première ligne de transfert (LT1-, LT2-, LTi-),
    • Chaque deuxième voie (HV1+, HV2+, HVi+) d’un module de distribution électrique (HV1, HV2, HVi) étant reliée à un même bus d’équilibrage (2) par une deuxième ligne de transfert (LT1+, LT2+, LTi+) comportant un contacteur de transfert (GT1, GT2, GTi, GTi’, GTi’’) et
    • un dispositif de supervision (3) configuré
      • En fonctionnement nominal pour fermer les contacteurs de transfert (GT1, GT2, GTi, GTi’, GTi’’) si les sources électriques (B1, B2, Bi) possèdent une tension équilibrée de manière à permettre une alimentation en parallèle d’un module de distribution (HV1, HV2, HVi) via les sources électriques (Bi) et via le bus d’équilibrage (2),
      • Lors d’une détection d’un défaut d’une source électrique, pour isoler la source électrique défectueuse, les charges électriques, appartenant au module d’alimentation associé à ladite source électrique, étant alimentées uniquement par le bus d’équilibrage (2).
  2. Système de distribution électrique (1) selon la revendication 1, dans lequel, pour un module de distribution électrique (HVi) donné, chaque première voie (HVi-) est reliée à la source électrique (Bi) dudit module de distribution électrique (HVi) par une première ligne d’alimentation (LBi) et chaque deuxième voie (HVi+) est reliée à la source électrique (Bi) dudit module de distribution électrique (HVi) par une deuxième ligne d’alimentation (LBi+), au moins une ligne d’alimentation comprenant un contacteur d’alimentation (GBi) pour isoler ladite source électrique (Bi).
  3. Système de distribution électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 2, dans lequel, pour un module de distribution électrique (HVi) donné, chaque première voie (HVi-) est reliée à chaque charge électrique (Mi-1, Mi-2) dudit module de distribution électrique (HVi) par une première ligne de charge (LMi1-, LMi2-) comprenant un contacteur de charge (GMi1, GMi2) et chaque deuxième voie (HV1+, HV2+) est reliée à la source électrique (Bi) dudit module de distribution électrique (HVi) par une deuxième ligne de charge (LMi1+, LMi2+), au moins une ligne de charge (LMi1+, LMi2+) comprenant un contacteur de charge (GMi1, GMi2) pour isoler ladite charge électrique (Mi-1, Mi-2).
  4. Système de distribution électrique (1) selon les revendications 2 et 3, dans lequel, pour un module de distribution électrique (HVi), le contacteur de charge (GMi1, GMi2) et le contacteur d’alimentation (GBi) sont unipolaires et sont reliés à des voies différentes (HV1+, HV2+).
  5. Système de distribution électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le contacteur de transfert (GTi’, GTi’’) comporte un transistor (Ti).
  6. Système de distribution électrique (1) selon la revendication 5, dans lequel le contacteur de transfert (GTi’’) comporte un amplificateur opérationnel (OAi) configuré pour fermer le transistor (Ti).
  7. Système de distribution électrique (1) selon la revendication 6, dans lequel l’amplificateur opérationnel (OAi) est configuré pour fermer le transistor (Ti) si la tension de la deuxième voie (HVi+) est inférieure à une tension de consigne (Vcons).
  8. Architecture électrique pour aéronef comprenant une pluralité de sources électriques (Bi) alimentant une pluralité de charges électriques (Mi-1, Mi-2) par un système de distribution électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 7.
  9. Procédé d’alimentation d’une pluralité de charges électriques (Mi-1, Mi-2) par un système de distribution électrique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, le système de distribution électrique (1) étant alimenté par une pluralité de sources électriques (Bi), le procédé comprenant des étapes consistant à :
    • En fonctionnement nominal, à fermer les contacteurs de transfert (GTi, GTi’, GTi’’) de manière à alimenter les charges électriques (Mi-1, Mi-2) en parallèle via les sources électriques (Bi) et via le bus d’équilibrage (2),
    • Lors d’une détection d’un défaut d’une source électrique, isoler la source électrique défectueuse, les charges électriques, appartenant au module d’alimentation associé à ladite source électrique, étant alimentées uniquement par le bus d’équilibrage (2).
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