FR2915180A1

FR2915180A1 - Groupe d'alimentation electrique destine a servir avec un reseau electrique d'avion

Info

Publication number: FR2915180A1
Application number: FR0851907A
Authority: FR
Inventors: Iii John D Cottingham; Scott A Davis; James R Berliner; Robert A Lockmiller
Original assignee: Champion Aerospace LLC
Current assignee: Champion Aerospace LLC
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2008-10-24
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: US20080238191A1; GB0805472D0; GB2448062A; US7750496B2; FR2915180B1

Abstract

Groupe d'alimentation électrique (10) fournissant de l'électricité de manière ininterrompue à un bus d'alimentation (22) d'un avion pendant des basculements du bus d'alimentation (22) d'avion d'une source d'électricité à une autre. Le groupe d'alimentation électrique (10) comporte des éléments de circuit pour établir une distinction entre une perte d'électricité du bus due à des basculements entre des sources d'alimentation et une perte d'électricité du bus due à un arrêt de l'avion. Le groupe d'alimentation électrique (10) comprend un circuit de verrouillage (38) à basse tension afin d'interrompre l'alimentation électrique lorsque la tension dans le bus d'avion devient inférieure à une valeur minimale.

Description

GROUPE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE DESTINE A SERVIR AVEC UN RESEAU

ELECTRIQUE D'AVION

La présente invention concerne de façon générale les alimentations électriques et, plus particulièrement, les alimentations électriques utilisées à bord d'avions pour fournir de l'électricité sans interruption pendant des perturbations temporaires de l'alimentation.

Habituellement, l'électricité à bord d'un avion provient de différentes l0 sources selon que l'avion est au sol, se prépare au décollage ou est en vol. Par exemple, lorsque l'avion est au sol et est garé à un terminal, l'électricité est généralement fournie à l'aide d'un câble d'alimentation amovible qui relie l'avion à une source d'électricité au sol. Cette source d'électricité au sol fournit ordinairement à l'avion du courant alternatif qui est ensuite converti en courant continu par des 15 équipements de redressement présents à bord de l'avion. Lorsque l'avion se prépare au décollage, la source d'alimentation au sol est débranchée et un groupe électrique auxiliaire (APU) est mis en marche par un contacteur pour alimenter en électricité le réseau électrique de l'avion. De préférence, l'APU est un générateur autonome qui fonctionne à partir d'un moteur à combustion ou d'une turbine à gaz et est conçu pour 20 fournir de l'électricité à l'avion durant des périodes où les réacteurs principaux de l'avion sont arrêtés. Fournir de l'électricité à l'aide de l'APU, à la différence d'un générateur à moteur (qui nécessite le fonctionnement d'un réacteur principal de l'avion), permet d'économiser du carburant et de limiter l'usure du réacteur. Une fois que les réacteurs principaux sont en marche, la production d'électricité passe de 25 l'APU à un ou plusieurs générateurs à moteurs qui fournissent de l'électricité à l'avion pendant le reste du vol. Après que l'avion a atterri et s'est garé, il peut être souhaitable d'arrêter le réseau électrique de l'avion en mettant le contacteur en position d'arrêt. Comme le savent les spécialistes de la technique, certains contacteurs 30 fonctionnent suivant un principe de séquence repos-travail. Avec cet agencement, lorsque le contacteur passe entre les diverses sources d'alimentation, il y a une interruption temporaire de l'électricité fournie au réseau électrique de l'avion. Cette interruption temporaire, qui ne dure généralement que de quelques millièmes de secondes à plusieurs centaines de millièmes de secondes, risque d'amener certains 35 des équipements électroniques de l'avion à s'éteindre, à se réinitialiser et/ou à effacer

2 des informations qui ont déjà été programmées, pour ne citer que quelques conséquences.

Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un groupe d'alimentation électrique destiné à servir avec un bus d'alimentation d'avion. Le groupe d'alimentation électrique comprend un circuit de connexion qui connecte électriquement le bus d'alimentation d'avion et un circuit de stockage d'énergie couplé électriquement au circuit de connexion. Le circuit de connexion fournit des trajets de charge et de décharge entre le bus d'avion et le circuit de stockage d'énergie. Pendant les périodes de charge, le circuit de stockage d'énergie reçoit une charge du bus d'alimentation d'avion par l'intermédiaire du trajet de charge et, pendant les périodes de décharge, le circuit de stockage d'énergie fournit une charge au bus d'alimentation d'avion par l'intermédiaire du trajet de décharge. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit comparateur qui est couplé électriquement au circuit de stockage d'énergie et détermine s'il y a une tension adéquate au bus d'alimentation d'avion. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit à impulsions qui est couplé électriquement au circuit de stockage d'énergie et réduit la quantité d'électricité utilisée par le groupe d'alimentation électrique pendant le fonctionnement. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit de temporisation qui est couplé électriquement au circuit comparateur et établit une distinction entre le cas où une perte d'électricité au bus d'alimentation d'avion est due à une perturbation temporaire et le cas où elle est due à un arrêt volontaire.

Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit de verrouillage à basse tension qui est couplé électriquement au circuit de connexion et détecte le moment où la tension au bus d'alimentation d'avion devient inférieure à un seuil prédéterminé. Le circuit de verrouillage à basse tension peut servir également de détection de fuite à la terre par court-circuit. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un groupe d'alimentation électrique destiné à servir avec un bus d'alimentation d'avion, dans lequel des différences de tensions entre deux noeuds situés à des extrémités opposées d'une impédance servent à commander un commutateur qui commande la fourniture d'électricité depuis le groupe. L'alimentation électrique comprend un circuit de connexion et un circuit de stockage d'énergie. Le circuit de connexion a des bornes d'entrée positive et négative pour une connexion à deux bornes correspondantes du bus d'alimentation d'avion. Le circuit de stockage d'énergie est connecté électriquement au circuit de connexion. Le circuit de connexion présente des trajets de charge et de décharge séparés entre les bornes d'entrée et le circuit de stockage d'énergie. Le circuit de connexion comporte une impédance sur le trajet de charge et un commutateur sur le trajet de décharge. En contrôlant des différences de tensions entre deux noeuds situés à des extrémités opposées de l'impédance, le groupe d'alimentation électrique peut commander le fonctionnement dudit commutateur pour permettre ou empêcher la fourniture d'électricité du groupe au bus de l'avion. Le groupe d'alimentation électrique peut servir à fournir de l'électricité sans interruption au bus d'avion pendant le basculement de l'alimentation de l'avion entre des sources différentes. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre un certain nombre de circuits optionnels si on le souhaite, notamment un circuit de temporisation qui distingue entre une perte d'électricité du bus d'avion du fait de basculements et celles dues à l'arrêt de l'avion après une utilisation. Un autre circuit optionnel est constitué par un verrouillage à basse tension qui empêche le groupe d'alimentation électrique de fournir de l'électricité au bus d'avion une fois que la tension du bus descend sous une certaine valeur minimale.

Le circuit de connexion peut comporter au moins une diode sur chacun des trajets. Le commutateur peut être normalement maintenu dans un état passant de façon que l'électricité venant du circuit de stockage d'énergie puisse être fournie instantanément au bus d'alimentation d'avion pendant des basculements de l'alimentation du bus entre deux sources différentes d'alimentation de l'avion. Ledit circuit de stockage d'énergie peut comprendre plusieurs dispositifs de stockage d'énergie et une deuxième impédance définissant un trajet parallèlement auxdits dispositifs de stockage d'énergie. Lesdits dispositifs de stockage d'énergie peuvent être constitués par des condensateurs. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit à impulsions en série avec ladite deuxième impédance pour mettre ladite impédance en circuit et hors circuit suivant un cycle de service choisi. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit comparateur et un circuit de temporisation qui commande le fonctionnement dudit

4 commutateur, ledit circuit comparateur étant connecté électriquement aux noeuds et ayant une entrée connectée électriquement à une entrée du circuit de temporisation à horloge, et ledit circuit comparateur et ledit circuit de temporisation qui peuvent coopérer pour rendre bloquant ledit commutateur si le bus d'alimentation d'avion a perdu de l'électricité pendant un laps de temps supérieur à une durée choisie. Le groupe d'alimentation électrique peut comprendre en outre un circuit de verrouillage à basse tension qui est couplé électriquement au circuit de connexion et détecte le moment où la tension au bus d'alimentation d'avion devient inférieure à un seuil prédéterminé.

Ledit commutateur peut comprendre un transistor. Lesdites bornes d'entrée peuvent être les seules connexions électriques sur ledit groupe d'alimentation électrique.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une illustration schématique d'un exemple d'application à un avion à voilure fixe pouvant utiliser le groupe d'alimentation électrique décrit ici ; et la figure 2 est une représentation schématique d'une forme de réalisation du groupe d'alimentation électrique représenté sur la figure 1.

La figure 1 représente schématiquement un exemple d'une application capable d'utiliser le groupe d'alimentation électrique non interruptible 10 décrit ici, il comprend globalement un réseau électrique 12 d'avion connecté à diverses sources d'alimentation électrique 14-18 par l'intermédiaire d'un dispositif de commutation ou d'un contacteur 20. Ces sources comprennent un APU 14, un ou plusieurs générateurs 16 à moteur et une source d'alimentation au sol 18. Le contacteur 20, qui peut être un composant à fonctionnement manuel ou automatique, est représenté schématiquement ici sous la forme d'un sélecteur à quatre positions, mais il pourrait assurément être réalisé selon l'une d'un certain nombre de formes de réalisation différentes connues dans la technique. Bien que la description ci-après soit présentée dans le contexte d'une application à un avion à voilure fixe, il doit être entendu qu'il est possible d'utiliser le groupe d'alimentation électrique 10 dans diverses autres applications telles que celles concernant des avions à voilure rotative, des vaisseaux spatiaux, etc. Dans cet exemple particulier, le contacteur 20 fournit au réseau électrique 12 de l'avion de l'électricité choisie parmi l'une des sources d'électricité 14 à 18, en fonction des circonstances particulières. Pour éviter une perte de courant pendant le basculement entre les différentes sources, le groupe d'alimentation électrique 10 est 5 prévu et est couplé à un bus d'alimentation 22 d'avion où il sert d'alimentation électrique auxiliaire pendant les périodes d'interruptions. Considérant maintenant la figure 2, il y est représenté une illustration schématique d'un exemple de forme de réalisation du groupe d'alimentation électrique 10 conçu pour fournir de l'électricité sans interruption au réseau électrique 12 d'un avion, en particulier pendant des périodes de commutation sans chevauchement, et comprend globalement un circuit de connexion 28, un circuit de stockage 30 d'énergie, un circuit comparateur 32, un circuit 34 à impulsions, un circuit de temporisation 36 et un circuit de verrouillage à basse tension 38. Il doit être entendu que le terme "circuit", tel qu'il est employé pour les exemples de circuits 28- 38 ci-dessus, peut comporter n'importe quelles combinaison et disposition de composants électriques et peut être mis en oeuvre avec et sans l'utilisation de cartes de circuits classiques. Selon une forme de réalisation, la plupart des parties des circuits 30 à 38 sont montées sur une carte de circuit telle qu'une carte de circuit imprimé (CCI), bien que certains composants puissent être fixés mécaniquement à l'intérieur d'un boîtier ou d'un compartiment et connectés par des câblages à la carte de circuit pour des raisons de régulation thermique. Là encore, il ne s'agit que d'un exemple d'agencement, de nombreux autres étant possibles. Le circuit de connexion 28 comprend un trajet de charge et de décharge s'étendant entre le groupe d'alimentation électrique 10 et le bus d'alimentation 22 d'avion et, selon une forme de réalisation, comprend globalement un commutateur thermique 50, des diodes 52, 54, un dispositif de commutation 56 et une impédance d'entrée 58. Le commutateur thermique 50 peut servir à ouvrir le circuit de connexion 28 (c'est-à-dire à déconnecter les trajets de charge et de décharge) si un phénomène thermique excessif est détecté quelque part dans le groupe d'alimentation électrique 10. Selon un agencement, des capteurs de température tels que des thermocouples sont disposés de manière stratégique dans tout le groupe d'alimentation électrique 10 et activent le commutateur thermique 50 dans le cas où la température détectée dépasse un seuil prédéterminé. Un emplacement habituel pour de tels capteurs de température se trouve près de l'impédance d'entrée 58 et/ou du circuit de stockage 30 d'énergie. Les diodes 52 et 54 dirigent respectivement le passage de courant sur les trajets de charge et de décharge et sont conçues pour recevoir une quantité adéquate de courant pour l'application particulière (80 ampères dans le présent exemple). Puisque les diodes sont des composants électriques passifs (c'est-à-dire que leur fonctionnement ne nécessite aucune alimentation électrique extérieure), elles ont tendance à rendre les trajets de charge et de décharge plus fiables que d'autres agencements qui emploient un agencement plus complexe de composants passifs et de composants actifs. En outre, les diodes 52 et 54 présentent une chute de tension relativement faible entre leurs bornes (ordinairement d'environ 0,2 volts), si bien que le groupe d'alimentation électrique 10 peut charger à un niveau proche du niveau de tension du bus d'alimentation 22 d'avion. Par exemple, si le bus d'alimentation d'avion est maintenu à un courant continu de 28 volts, le circuit de stockage 30 d'énergie peut alors charger à environ 27,4 vols (28,0 volts û 0,2 volts (du fait de la diode 52) û 0,1 volts (du fait de l'impédance d'entrée 58 lorsque le circuit 30 est complètement chargé) û 0,3 volts en raison de l'impédance 76 à rapport cyclique de 50%, comme expliqué plus loin). Les systèmes selon les techniques antérieures qui comprennent des agencements plus complexes de composants actifs et passifs sur leurs trajets de charge et de décharge risquent de ne pouvoir charger qu'à environ 26-27 volts en raison de l'accroissement des chutes de tension dans chacun des composants. De même, le niveau de tension qui peut être délivré pour le bus d'alimentation 22 d'avion via le trajet de décharge est très élevé : environ 27,0 volts (27,4 volts û 0,2 volts (du fait du dispositif de commutation 56) û 0,2 volts (du fait de la diode 54)). Ce niveau de tension délivré est supérieur à celui de la plupart des systèmes qui ont des composants passifs et actifs divers sur leurs trajets de décharge. De plus, les diodes 52, 54 protègent également le groupe d'alimentation électrique 10 contre certaines situations de polarité inverse. Le dispositif de commutation 56 peut comprendre l'un, parmi un certain nombre, de différents types de groupes de commutation électronique et d'agencements de commutation, dont des transistors à effet de champ (TEC) à canal P, et commande le régime de fonctionnement du trajet de décharge. Par exemple, dans certaines situations où le groupe d'alimentation électrique 10 détermine qu'il n'est pas souhaitable d'alimenter en électricité le bus d'alimentation 22 d'avion, le dispositif de commutation 56 devient bloquant afin que le courant ne puisse pas circuler sur le trajet de décharge. L'impédance d'entrée 58 peut se présenter sous la forme d'un agencement à une seule résistance ou à plusieurs résistances, comme celui représenté ici. La forme de réalisation représentée sur la figure 2 comprend quatre résistances à 4 n, 50 W câblées en parallèle de manière à avoir une valeur effective de résistance de 1 0, cependant l'impédance d'entrée 58 pourrait avoir d'autres agencements présentant une valeur de résistance supérieure ou inférieure à celle du présent exemple. Il doit être entendu que, selon la forme de réalisation représentée ici, le circuit de connexion 28 est la seule connexion électrique entre le groupe d'alimentation électrique 10 et le bus d'alimentation 22 d'avion. Cet agencement à une seule connexion électrique peut donner une installation et une dépose plus simples du groupe d'alimentation électrique, des frais d'entretien réduits, des coûts plus faibles liés à la reconfiguration des systèmes de l'avion et une fiabilité et des 1 o performances améliorées, pour ne citer que quelques avantages. Le circuit de stockage 30 d'énergie est couplé électriquement au circuit de connexion 28 et comprend un ou plusieurs dispositifs de stockage d'énergie tels que des condensateurs, afin de pouvoir recevoir de l'énergie des sources d'électricité 14-18. Selon la forme de réalisation représentée ici, le circuit de stockage 30 d'énergie 15 comprend un certain nombre de condensateurs 70 de 350 F/2,5 V, de résistances 72 de 4,7 Kû et de diodes 74 de 30 Amp câblées à la fois en série et en parallèle, ainsi qu'un élément résistif 76 de 40 S2 (constitué par deux résistances de 80 f2, 50 W). Autrement dit, le circuit de stockage d'énergie peut comprendre un condensateur 70, une résistance 72 et une diode 74 câblés les uns avec les autres en parallèle de 20 manière à former un seul ensemble ; cet ensemble est lui-même câblé en série avec un ou plusieurs dispositifs supplémentaires, en formant ainsi la structure représentée sur la figure 2. Selon cet exemple, un total de treize de ces ensembles constitués d'un condensateur, d'une résistance et d'une diode, sont câblés les uns avec les autres, comme le comprendront les spécialistes de la technique. L'élément résistif 76 est 25 connecté à l'impédance d'entrée 58 de façon que les deux composants puissent fonctionner, pour ainsi dire, comme un diviseur de tension. Il faut souligner que, dans la présente forme de réalisation, le circuit de stockage 30 d'énergie sert globalement de circuit passif de charge et de décharge, plus fiable et utilisable dans certaines applications aérospatiales que des circuits comparables ayant des 30 agencements plus complexes avec des composants passifs et/ou actifs. Le circuit comparateur 32 est couplé électriquement au circuit de connexion 28 et au circuit de stockage 30 d'énergie et détermine globalement s'il y a une tension adéquate au bus d'alimentation 22 d'avion. Selon la forme de réalisation particulière représentée ici, le circuit comparateur 32 comprend globalement un comparateur 80 35 et toute une série de composants électriques individuels. Comme on le sait dans la technique, le comparateur 80 peut être un amplificateur opérationnel classique qui compare la tension à son entrée non inverseuse (entrée +) avec celle de son entrée inverseuse (entrée ù) et délivre un signal indiquant laquelle est la plus grande. Selon la présente forme de réalisation, l'entrée non inverseuse du comparateur 80 est s couplée au circuit de connexion 28 par l'intermédiaire d'une résistance 82 à haute impédance (59 KS2 dans le présent exemple) de façon que la tension à l'entrée non inverseuse soit représentative de la tension au bus d'alimentation 22 d'avion. D'autre part, l'entrée inverseuse est couplée au circuit de stockage 30 d'énergie par l'intermédiaire d'une résistance 84 à haute impédance (également 59 KS2 dans le 1 o présent exemple) de façon que la tension à l'entrée inverseuse soit représentative de la tension à une borne négative de l'impédance d'entrée 58. Si le bus d'alimentation 22 d'avion est à une tension adéquate, une chute de tension se produit alors à l'impédance d'entrée 58 du fait de la charge du circuit de stockage 30 d'énergie et/ou de la mise sous tension de l'élément résistif 76, comme expliqué plus loin. Cette 15 chute de tension amène à son tour la tension à l'entrée non inverseuse du comparateur 80 à être supérieure à celle de l'entrée inverseuse, ce qui amène le comparateur 80 à délivrer un signal de niveau haut. S'il y a une tension insuffisante au bus d'alimentation d'avion, notamment pendant une perturbation de l'alimentation, il n'y aura pas de chute de tension à l'impédance d'entrée 58, si bien que l'entrée inverseuse 20 aura une tension supérieure à celle de l'entrée non inverseuse. Cet état amène le comparateur 80 à délivrer un signal de niveau bas. Le circuit 34 à impulsions est couplé électriquement au circuit de stockage 30 d'énergie et est conçu pour réduire la quantité d'électricité utilisée par le groupe d'alimentation électrique 10 pendant son fonctionnement. Comme on l'a expliqué 25 plus haut, la comparaison effectuée par le comparateur 80 implique la tension à la borne négative de l'impédance d'entrée 58, qui peut indiquer une chute de tension dans cette résistance. Bien qu'il soit utilisé pour comparer des tensions, cet agencement a pour effet une perte d'énergie lorsqu'il y a une tension suffisante au bus d'alimentation 22 d'avion du fait du courant passant par l'impédance d'entrée 58 et 30 l'élément résistif 76 (au total, environ 20 watts). En outre, cette perte d'énergie accroit la quantité d'énergie thermique libérée par certaines parties du groupe d'alimentation électrique 10 (au total, une augmentation de température d'environ 20 à 25 C). Pour résoudre ces problèmes, le circuit 34 à impulsions peut ouvrir et fermer le trajet de terre afin que le courant passe par l'élément résistif 76 seulement 35 pendant une fraction du temps durant lequel il passerait si cet élément était simplement mis à la terre à l'aide d'un fil. Selon la forme de réalisation représentée. ici, le circuit 34 à impulsions comprend globalement une horloge 90 coopérant avec un dispositif de commutation 92. L'horloge 90 peut être l'une d'un certain nombre d'horloges électroniques connues des spécialistes de la technique et est conçue de façon à fournir un signal de sortie au dispositif de commutation 92 en fonction d'une fréquence et d'un rapport cyclique prédéterminés. De préférence, le dispositif de commutation 92 est un certain type de transistor dont la grille est liée à la sortie de l'horloge. Selon un premier exemple, l'horloge 90 délivre un signal de fréquence d'environ 5 à 15 Hz et un rapport cyclique de 10 à 30%, ce qui doit réduire les pertes de puissance en les faisant passer d'environ 20 watts à environ 2 Watts et provoquer une diminution similaire de l'augmentation correspondante de la température. Dans un autre exemple, un rapport cyclique de 50% accroit les pertes de puissance en les portant à environ 10 watts, mais dans au moins certaines situations de basse tension du bus, ce rapport cyclique plus élevé décharge rapidement les condensateurs de stockage 70, ce qui a pour effet que le comparateur 80 remet à zéro le circuit de temporisation 36 plus tôt et, de ce fait, en refermant plus vite le dispositif de commutation 56. Le circuit de temporisation 36 est couplé électriquement au circuit comparateur 32 et est conçu pour distinguer le moment où une perte de puissance au bus d'alimentation 22 d'avion est due à une perturbation temporaire, comme il s'en produit pendant des transitions de commutation sans chevauchement, et le moment où elle est due à un arrêt voulu, comme lorsqu'un opérateur arrête le réseau électrique de l'avion. Selon cette forme de réalisation, le circuit de temporisation 36 comprend globalement une horloge 100, un circuit 102 à résistance-capacité et un dispositif de commutation 104. L'horloge 100 a une sortie connectée au dispositif de commutation 104 de façon à fournir un signal de commande à celui-ci. Au terme d'un laps de temps prédéterminé, qui est de préférence imposé par le circuit à résistance et capacité 102 et les éléments du circuit diviseur au sein de l'horloge 100, l'horloge envoie au dispositif de commutation 104 un signal de sortie qui amène celui-ci à changer d'état de fonctionnement. Cependant, comme la sortie du comparateur 80 est couplée à une broche de remise à zéro présente dans l'horloge 100, dans des conditions de fonctionnement normales où il y a une tension suffisante au bus d'alimentation 22 d'avion, l'horloge 100 est remise à zéro de manière répétée avant de pouvoir finir de compter le temps prévu. Ainsi, le dispositif de commutation 104, qui commande l'état du trajet principal de décharge par l'intermédiaire du dispositif de commutation 56, reste inchangé. A titre d'illustration, si le circuit de temporisation 36 était réglé sur un temps de retard de quatre secondes et qu'une perturbation temporaire résultant d'un événement de commutation sans chevauchement venait à durer 1 seconde, le comparateur 80 détecterait alors la baisse de tension pendant la perturbation de l'alimentation et délivrerait un signal de niveau bas à la broche de remise à zéro de l'horloge 100. Comme la broche de remise à zéro reçoit un signal de niveau bas, l'horloge 100 serait autorisée à fonctionner. Au terme d'une seconde, ce qui survient 1 o bien avant l'expiration des quatre secondes de l'horloge, la tension serait rétablie au bus d'alimentation 22 d'avion et le comparateur 80 délivrerait en réponse un signal de niveau haut à l'horloge 100. La sortie de niveau haut remettrait l'horloge 100 à zéro avant qu'elle ne puisse arriver à la fin du temps prévu, de façon que le dispositif de commutation 104 maintienne le trajet de décharge connecté via le dispositif de 15 commutation 56. Inversement, si un opérateur ou un système autorisé arrête volontairement le réseau électrique de l'avion, la perte de puissance au bus d'alimentation 22 d'avion risque de durer plus de quatre secondes, amenant le dispositif de commutation 104 à rendre bloquant le dispositif de commutation 56 et déconnectant ainsi le trajet de décharge. Si le circuit de temporisation 36 n'était pas 20 validé de la sorte, le groupe d'alimentation électrique 10 continuerait à fournir de l'électricité auxiliaire au bus d'alimentation 22 d'avion, même si le réseau électrique de l'avion avait été volontairement arrêté. Cette décharge se poursuivrait jusqu'à l'épuisement de la charge du circuit de stockage 30 d'énergie, ce qui pourrait provoquer une hausse notable de la température et prendre potentiellement des 25 minutes, voire des heures pour une décharge complète. Le circuit de verrouillage à basse tension 38 est couplé électriquement au circuit de temporisation 36 et au circuit de connexion 28 et est conçu pour détecter le moment où la tension au bus d'alimentation 22 d'avion devient inférieure à un seuil prédéterminé afin que le groupe d'alimentation électrique 10 n'alimente pas en 30 électricité un bus autrement insuffisamment alimenté. Certains groupes d'alimentation électrique sont conçus pour fournir de l'énergie au bus d'alimentation d'avion jusqu'à ce que l'énergie stockée dans ceux-ci soit complètement épuisée, même si cela entraîne la fourniture d'une charge à un bus d'alimentation d'avion insuffisamment alimenté en électricité. Le circuit de verrouillage à basse tension 38 35 comprend globalement un comparateur 110, des éléments de circuit de tension de référence 112 et un dispositif de commutation 114 et déconnecte le trajet de décharge par l'intermédiaire du dispositif de commutation 56 lorsque la tension au bus d'alimentation 22 d'avion devient inférieure à un niveau prédéterminé. L'entrée non inverseuse du comparateur 110 est couplée au circuit de connexion 28 par l'intermédiaire d'un diviseur de tension qui comporte une résistance à forte impédance 116 et un potentiomètre 118 ou un autre dispositif résistif réglable. Ainsi, la tension vue à l'entrée non inverseuse est globalement représentative de la tension au busd'alimentation 22 d'avion. L'entrée inverseuse du comparateur 10 est couplée à des éléments de circuit de tension de référence 112 qui fournissent une tension de 1 o référence connue au comparateur. Lorsque la tension au bus d'alimentation d'avion devient inférieure au seuil prédéterminé, mettons 16 volts dans l'exemple où le bus d'alimentation d'avion est normalement à 28 volts, le comparateur 110 fournit à la grille du dispositif de commutation 114 un signal qui l'amène à ouvrir le dispositif de commutation 56 et ainsi à empêcher le groupe d'alimentation électrique d'alimenter 15 le bus d'alimentation 22 d'avion. Dans un sens, le circuit de temporisation 36 et le circuit de verrouillage 38 à basse tension fonctionnent conjointement comme une fonction "OU" ; s'il se produit une situation telle qu'une fin de temporisation ou une basse tension, le circuit respectif ferme alors le trajet de décharge du groupe d'alimentation électrique 10 en ouvrant le dispositif de commutation 56. 20 Un autre aspect de cet agencement est que le groupe d'alimentation électrique 10 comporte une détection intégrée de fuites à la terre par court-circuit. Si un court-circuit survient quelque part dans le bus d'alimentation 22 d'avion, il est généralement souhaitable de limiter la quantité de courant fournie au court-circuit par le groupe d'alimentation électrique 10. Ordinairement, une résistance de détection de 25 courant et des éléments de circuit correspondants sont nécessaires, cependant le présent groupe d'alimentation électrique 10 y parvient à l'aide de ses éléments de circuit existants. En cas de court-circuit, la tension au bus d'alimentation d'avion chute jusqu'à ce que la tension détectée à l'entrée non inverseuse du comparateur 110 devienne inférieure au seuil prédéterminé (16 volts dans l'exemple précédent). A ce 30 stade, le comparateur 110 délivre au dispositif de commutation 114 un signal qui amène celui-ci à rendre bloquant le dispositif de commutation 56 et à empêcher efficacement le groupe d'alimentation électrique 10 de continuer à envoyer du courant au court-circuit. Sans la présence de ce système de détection de fuites à la terre par court-circuit, un courant d'une intensité atteignant 600 ampères pourrait 35 circuler depuis le groupe d'alimentation électrique 10, mais du fait de la présence du dispositif, l'intensité de ce courant est réduite à environ 290 ampères. De plus, le système de détection de fuites à la terre par court-circuit a pour effet une durée réduite, car le circuit de stockage 30 d'énergie ne se décharge que jusqu'à ce que la tension au bus d'alimentation d'avion devienne inférieure au seuil, instant auquel il cesse de se décharger et conserve sa charge restante. Le groupe d'alimentation électrique 10 peut être logé dans l'un d'un certain nombre de types différents de boitiers ou de compartiments connus dans la technique. Un tel boîtier consiste en un récipient allongé, globalement cylindrique, fermé hermétiquement de façon que les éléments du groupe d'alimentation électrique 10, en particulier ceux des condensateurs 70, puissent être enfermés en cas de fuite. Selon une forme de réalisation, les diverses résistances de l'impédance d'entrée 58 peuvent être séparées les uns des autres et placées à différents endroits à l'intérieur du boîtier. Pour utiliser l'exemple présenté ci-dessus, si les quatre résistances de 1 Çà étaient regroupées, leurs propriétés exothermiques combinées risqueraient de créer un point chaud ou d'empêcher d'une autre manière la régulation thermique du dispositif. Ainsi, il est préférable que les quatre résistances de 1 S2 soient séparées les unes des autres (c'est-à-dire une dans chaque angle du boîtier, deux à une première extrémité du boîtier et deux à l'autre, etc.). En fonctionnement, en commençant avec une situation où le bus d'alimentation 22 d'avion est à une tension de fonctionnement normale (par exemple 28 volts), le groupe d'alimentation électrique 10 est globalement en mode charge. Du courant passe sur le trajet de charge du circuit de connexion 28, à l'impédance d'entrée 58 et charge les divers condensateurs 70 de façon qu'ils puissent se charger complètement. Pendant les périodes "basses" ou "d'arrêt" du cycle de service de l'horloge 90, il n'y a pas de trajet de terre pour le courant passant par l'impédance d'entrée 58, car le dispositif de commutation 92 est fermé (il en résulte les réductions d'énergie et de température expliquées plus haut). Par conséquent, il n'y a pas, à l'impédance d'entrée 58, de chute de tension amenant le comparateur 80 à délivrer un signal de niveau bas. Le signal de niveau bas à la broche de remise à zéro permet à l'horloge 100 de fonctionner. Cependant, la fréquence de l'horloge 90 est bien plus grande que celle de l'horloge 100 (l'horloge 90 arrive en fin de comptage toutes les 100 ms, l'horloge 100 arrive à la fin de son comptage toutes les 4 s). Au bout de 100 ms, un trajet de terre est établi à travers le dispositif de commutation 92 et donc à l'impédance d'entrée 58, ce qui amène le comparateur 80 à remettre à zéro l'horloge 100. Comme l'horloge 100 est remise à zéro toutes les 100 ms, elle ne risque pas d'arriver en fin de comptage, et ainsi le groupe d'alimentation électrique maintient ouvert le trajet principal de décharge par l'intermédiaire du dispositif de commutation 56. Il faut souligner que, bien que le circuit 34 à impulsions soit avantageux pour réduire la quantité d'énergie utilisée et la chaleur produite par le groupe d'alimentation électrique 10, le circuit 34 à impulsions pourrait être supprimé de façon que le groupe d'alimentation électrique fonctionne sans celui-ci. Considérant maintenant une situation où il y a une perturbation temporaire au bus d'alimentation 22 d'avion (par exemple, le bus d'alimentation plonge à 10 volts pendant une durée de 1 seconde), le groupe d'alimentation électrique 10 met en 1 o marche une horloge mais, entre temps, il fournit de l'électricité au bus d'alimentation d'avion. Si l'alimentation est rétablie au bout de 1 seconde, le comparateur 80 revient alors à l'envoi d'un signal de remise à zéro à l'horloge 100 de façon à remettre à zéro ces opérations internes de minutage. Comme le groupe d'alimentation électrique 10 a constaté que la perturbation de l'alimentation n'était que temporaire, il a continué à 15 fournir l'électricité d'une manière ininterrompue au bus d'alimentation d'avion. En revanche, si l'alimentation n'était pas rétablie dans un délai de 4 secondes, le groupe d'alimentation électrique constaterait que la perturbation de l'alimentation était vraisemblablement non accidentelle et, de ce fait, déconnecterait le trajet de décharge en ouvrant le dispositif de commutation 56. Il doit être entendu que l'état de défaut 20 du trajet de décharge passant par le dispositif de commutation 56 et la diode 54 consiste en ce qu'il est normalement connecté. Autrement dit, le trajet de décharge est généralement sous tension jusqu'à ce qu'il soit mis hors tension, et de la sorte s'il y a une brusque perturbation de l'alimentation au bus d'alimentation 22 d'avion, le trajet de décharge est déjà connecté et est prêt à fournir de l'électricité, au lieu d'avoir à être 25 mis sous tension en réponse à un tel état. Considérant maintenant une situation où le bus d'alimentation 22 d'avion passe sous un certain seuil prédéterminé, le groupe d'alimentation électrique 10 déconnecte le trajet de charge puisque, dans ce cas, il est généralement préférable que le groupe d'alimentation électrique ne fournisse pas d'électricité au bus 22. Une 30 fois que la tension du bus d'alimentation d'avion devient inférieure au seuil, le comparateur 110 déclenche le dispositif de commutation 114 pour déconnecter le trajet de décharge via le dispositif de commutation 56. Bien que la forme de réalisation représentée sur la figure 2 ait les dispositifs de commutation 104 et 114 liés l'un à l'autre, il est évidemment possible que ces composants soient autonomes

14 l'un par rapport à l'autre et soient couplés individuellement au dispositif de commutation 56. De même, s'il y a un court-circuit dans le bus d'alimentation 22 d'avion, il est probable qu'il y ait une rapide baisse de la tension du bus d'alimentation d'avion.

Il en résulte une diminution de la tension vue à l'entrée non inverseuse du comparateur 110, ainsi qu'on l'a déjà expliqué. Une fois que la tension devient inférieure au seuil déterminé par les éléments de circuit de tension de référence 112, le comparateur 110 demande au dispositif de commutation 114 de déconnecter le trajet de charge via le dispositif de commutation 56. Comme on l'a déjà expliqué, ce 1 o système sert de protection contre les fuites à la terre par court-circuit. D'après ce qui précède, on notera que, en surveillant la tension du bus d'avion par rapport à la charge stockée, une perte d'énergie au bus peut être automatiquement détectée par le groupe d'alimentation électrique 10 et, à l'aide du circuit de temporisation 36, le groupe d'alimentation 10 peut établir une distinction 15 entre une perte temporaire d'alimentation due à des basculements du bus entre des sources d'énergie et un arrêt complet de l'alimentation du bus. De la sorte, le groupe d'alimentation électrique 10, avec sa connexion par deux fils à l'avion, peut maintenir le bus de l'avion alimenté de façon continue en électricité pendant des basculements, tout en coupant l'alimentation du bus lorsqu'un véritable arrêt de l'alimentation du 20 bus est réalisé (par exemple si le contacteur 20 est mis dans la position d'arrêt). En outre, la combinaison des diodes de direction 52, 54, de l'impédance d'entrée 58 et du dispositif de commutation 56 permet un trajet de charge et d'alimentation fiable pour le groupe d'alimentation électrique 10 et, en maintenant le dispositif de commutation 56 en déplétion (conducteur), de l'électricité par alimentation secourue est 25 instantanément disponible en cas de chute ou de perte de tension au bus d'avion. En outre, en surveillant la tension à des noeuds situés à des extrémités opposées de l'impédance d'entrée 58, le groupe d'alimentation électrique est à même de déterminer l'état du bus d'avion et, en conséquence, l'opération de commande du dispositif de commutation 56.

30 Il doit être entendu que la description ci-dessus n'est pas une définition de l'invention elle-même, mais une description d'un ou plusieurs exemples préférés de formes de réalisation de l'invention. L'invention ne se limite pas à la/les formes de réalisation particulières décrites ici. En outre, les indications contenues dans la description qui précède portent sur des formes de réalisation particulières et ne 35 doivent pas être interprétées comme limitant le cadre de l'invention. Diverses autres formes de réalisation, des changements et des modifications de la/des formes de réalisation décrites apparaîtront aux spécialistes de la technique. Par exemple, bien que le groupe d'alimentation électrique 10 soit représenté comme ayant les circuits 28 à 38, de nombreuses autres formes de réalisation ayant des combinaisons de circuits 28-38 différentes sont possibles. Certaines de ces autres formes de réalisation pourraient comporter des combinaisons comptant moins de circuits que ceux représentés ici, tandis que d'autres peuvent inclure des circuits supplémentaires connus en plus de ceux représentés sur la figure 2. En outre, les valeurs et la conception schématique de composants spécifiques décrites ici sont indiquées pour donner un exemple spécifique d'une forme de réalisation utilisable pour une application particulière û un bus d'alimentation en courant continu de 28 volts à utiliser avec un réseau électrique d'un avion. D'autres applications utiliseront d'autres composants, d'autres valeurs de composants et d'autres conceptions de circuits. Bien que la description ci-dessus ait été faite dans le contexte d'un groupe d'alimentation électrique 10 connecté à un bus d'alimentation 22 d'avion, il est possible de connecter le groupe d'alimentation électrique à quelque autre partie du réseau électrique 12 d'un avion. Tels qu'ils sont employés dans la présente description, les termes et expressions "par exemple", "comme" et "tel que" et les verbes "comportant", "ayant", "comprenant" et leurs autres formes verbales, lorsqu'elles sont utilisées dans le cadre de la présentation d'un ou de plusieurs composants ou autres éléments, doivent être interprétés chacun comme non exhaustif, ce qui signifie que la liste ne doit pas être considérée comme excluant d'autres composants ou éléments supplémentaires. D'autres expressions doivent être interprétées dans leur sens raisonnable le plus large à moins qu'il ne soit utilisé dans un contexte qui nécessite une interprétation différente.

Claims

REVENDICATIONS

1. Groupe d'alimentation électrique (10) destiné à servir avec un bus d'alimentation (22) d'avion, comprenant : un circuit de connexion (28) couplé électriquement au bus d'alimentation (22) d'avion et fournissant des trajets de charge et de décharge pour le groupe d'alimentation électrique (10) ; et un circuit de stockage (30) d'énergie couplé électriquement au circuit de connexion (28), dans lequel, pendant des périodes de charge, le circuit de stockage (30) d'énergie reçoit une charge du bus d'alimentation (22) d'avion par l'intermédiaire du trajet de charge et, pendant des périodes de décharge, le circuit de stockage (30) d'énergie fournit une charge au bus d'alimentation (22) d'avion par l'intermédiaire du trajet de décharge.

2. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit comparateur (32) qui est couplé électriquement au circuit de stockage (30) d'énergie et détermine s'il y a une tension adéquate au bus d'alimentation (22) d'avion.

3. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit (34) à impulsions qui est couplé électriquement au circuit de stockage (30) d'énergie et réduit la quantité d'électricité utilisée par le groupe d'alimentation électrique (10) pendant le fonctionnement.

4. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit de temporisation (36) qui est couplé électriquement au circuit comparateur (32) et établit une distinction entre le cas où une perte d'électricité au bus d'alimentation (22) d'avion est due à une perturbation temporaire et le cas où elle est due à un arrêt volontaire.

5. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 1, comprenant en outre un circuit de verrouillage (38) à basse tension qui est couplé électriquement au circuit de connexion (28) et détecte le moment où la tension au bus d'alimentation (22) d'avion devient inférieure à un seuil prédéterminé.

6. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 5, dans lequel le circuit de verrouillage (38) à basse tension sert également de détection de fuite à la terre par court-circuit.

7. Groupe d'alimentation électrique (10) destiné à servir avec un bus 35 d'alimentation (22) d'avion, comprenant :un circuit de connexion (28) ayant des bornes d'entrée positive et négative pour la connexion à deux bornes correspondantes d'un bus d'alimentation (22) d'avion ; et un circuit de stockage (30) d'énergie connecté électriquement audit circuit 5 de connexion (28) ; dans lequel ledit circuit de connexion (28) crée des trajets de charge et de décharge séparés entre lesdites bornes d'entrée et ledit circuit de stockage (30) d'énergie, et dans lequel ledit circuit de connexion (28) comporte une impédance (58) sur ledit trajet de charge et un commutateur (56) sur ledit trajet de décharge ; et 10 dans lequel ledit groupe d'alimentation électrique (10) commande le fonctionnement dudit commutateur (56) d'après des différences de tension entre deux noeuds situés à des extrémités opposées de ladite impédance (58).

8. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, dans lequel le circuit de connexion (28) comporte au moins une diode (52, 54) sur chacun 15 des trajets.

9. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, dans lequel le commutateur (56) est normalement maintenu dans un état passant de façon que l'électricité venant du circuit de stockage (30) d'énergie puisse être fournie instantanément au bus d'alimentation (22) d'avion pendant des basculements de 20 l'alimentation du bus entre deux sources différentes d'alimentation de l'avion.

10. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, dans lequel ledit circuit de stockage (30) d'énergie comprend plusieurs dispositifs de stockage d'énergie et une deuxième impédance définissant un trajet parallèlement auxdits dispositifs de stockage d'énergie. 25

11. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 10, dans lequel lesdits dispositifs de stockage d'énergie sont constitués par des condensateurs (70).

12. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 10, comprenant en outre un circuit (34) à impulsions en série avec ladite deuxième 30 impédance pour mettre ladite impédance en circuit et hors circuit suivant un cycle de service choisi.

13. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, comprenant en outre un circuit comparateur (32) et un circuit de temporisation (36) qui commande le fonctionnement dudit commutateur (56), ledit circuit comparateur 35 (32) étant connecté électriquement aux noeuds et ayant une entrée connectéeélectriquement à une entrée du circuit de temporisation (36) à horloge, et ledit circuit comparateur (32) et ledit circuit de temporisation (36) qui coopèrent pour rendre bloquant ledit commutateur (56) si le bus d'alimentation (22) d'avion a perdu de l'électricité pendant un laps de temps supérieur à une durée choisie.

14. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, comprenant en outre un circuit de verrouillage (38) à basse tension qui est couplé électriquement au circuit de connexion (28) et détecte le moment où la tension au bus d'alimentation (22) d'avion devient inférieure à un seuil prédéterminé.

15. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, dans 10 lequel ledit commutateur (56) comprend un transistor.

16. Groupe d'alimentation électrique (10) selon la revendication 7, dans lequel lesdites bornes d'entrée sont les seules connexions électriques sur ledit groupe d'alimentation électrique (10).