FR3135255A1 - Système d’alimentation électrique de charges électriques d’un aéronef. - Google Patents
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Abstract
Système d’alimentation électrique de charges électriques d’un aéronef. Le système d’alimentation électrique (10) d’un ensemble de charges électriques d’un aéronef (1) comprend une carte de protection (12) équipée d’un ensemble de protections électriques (S1, S2 … SN) et un ensemble de liaisons électriques (30) configuré pour relier des sorties de protections électriques équipant la carte de protection à l’ensemble de charges électriques. Le système comprend en outre au moins une interface (22) entre les protections électriques (S1, S2 … SN) équipant la carte de protection (12) et l’ensemble de liaisons électriques (30), cette interface étant configurée pour relier au moins deux sorties de protections électriques à une même charge électrique, l’interface (22) étant indépendante de la carte de protection (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
L’invention est relative au domaine de l’alimentation électrique de charges électriques dans un aéronef. Un aéronef comporte des charges électriques réparties dans l’aéronef. Ces charges électriques correspondent par exemple à des calculateurs, des actionneurs, des lampes, etc. Elles sont généralement alimentées depuis un cœur électrique de l’aéronef, via un ensemble de liaisons électriques. Des protections électriques sont prévues pour limiter l’intensité du courant électrique délivré à chacune des charges électriques. Ces protections électriques correspondent par exemple à des disjoncteurs, en particulier des disjoncteurs statiques de type SSPC (« Solid State Power Controller » en anglais). Les protections électriques associées à un ensemble de charges électriques sont généralement regroupées sur une carte comprenant un circuit imprimé supportant ces protections électriques. Dans la suite de la description, cette carte est désignée par l’expression carte de protection. Les charges électriques installées dans un aéronef correspondent à des puissances électriques variées. Par conséquent, les protections électriques associées à ces charges électriques doivent être de calibres électriques variés. Il en résulte que l’aéronef doit comporter un ensemble de cartes de protections de types différents, supportant des protections électriques de calibres variés. Cela a pour effet de complexifier la maintenance de l’aéronef, puisque les centres de maintenance des compagnies aériennes doivent alors détenir de multiples références de cartes de protection. Il serait souhaitable de réduire le nombre de types de cartes de protection utilisées dans un aéronef.
La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ce problème. Elle concerne un système d’alimentation électrique d’un ensemble de charges électriques d’un aéronef, comprenant :
- une carte de protection équipée d’un ensemble de protections électriques ; et
- un ensemble de liaisons électriques configuré pour relier des sorties de protections électriques équipant la carte de protection à l’ensemble de charges électriques.
Le système est remarquable en ce qu’il comprend en outre au moins une interface entre les protections électriques équipant la carte de protection et l’ensemble de liaisons électriques, cette interface étant configurée pour relier au moins deux sorties de protections électriques à une même charge électrique, l’interface étant indépendante de la carte de protection.
Ainsi, étant donné que le système d’alimentation électrique comprend une interface indépendante de la carte de protection et configurée pour relier au moins deux sorties de protections électriques à une même charge électrique, l’invention permet d’adapter la puissance électrique délivrée à chaque charge électrique de l’ensemble de charge électriques, de façon indépendante de la puissance électrique pouvant être délivrée par chaque protection de la carte de protection. Cela permet d’utiliser un même type de carte de protection, quel que soit la puissance électrique des charges électriques à alimenter par la carte de protection. Cela facilite la maintenance de l’aéronef, puisque les centres de maintenance d’une compagnie aérienne exploitant l’aéronef n’ont besoin de disposer que d’un seul type de carte de protection.
Selon différents modes de réalisation pouvant être pris isolément ou en combinaison :
- les protections électriques équipant la carte de protection sont de type SSPC. De façon particulière, le système comprend en outre un seul dispositif de sécurité associé à chacune des protections électriques de type SSPC, le dispositif de sécurité associé à une protection électrique étant redondant de ladite protection électrique ;
- les différentes protections électriques équipant la carte de protection sont de même calibre électrique ;
- la carte de protection est équipée d’au moins un premier connecteur et l’au moins une interface est solidaire d‘au moins un deuxième connecteur prévu pour coopérer avec l’au moins un premier connecteur équipant la carte de protection. De façon particulière, l’au moins une interface est intégrée à l‘au moins un deuxième connecteur ;
- la carte de protection comprend un circuit électronique prévu pour gérer une configuration de l’ensemble de protections électriques ;
- la carte de protection est reliée à un calculateur avionique de l’aéronef et le circuit électronique est configuré pour recevoir dudit calculateur avionique des informations relatives à la configuration de l’ensemble de protections électriques ;
- le circuit électronique comprend des entrées de configuration reliées à des broches de l’au moins un premier connecteur et l’interface est configurée de façon à appliquer sur des broches de l’au moins un deuxième connecteur correspondant à ces broches de l’au moins un premier connecteur, des signaux correspondant à l’utilisation ou à la non utilisation, par l’intermédiaire de l’interface, des protections électriques pour alimenter des charges électriques de l’aéronef ou encore à l’arrangement des liaisons électriques de l’interface.
L’invention est également relative à un aéronef comprenant un tel système d’alimentation électrique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées.
La est une vue schématique d’un aéronef comprenant un système d’alimentation électrique de charges électriques.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un ensemble de charges électriques d’un aéronef, conforme à un mode de réalisation de l’invention.
La illustre un premier exemple d’un module d’un connecteur intégrant une interface d’un système d’alimentation électrique conforme à un mode de réalisation de l’invention.
La illustre un deuxième exemple d’un module d’un connecteur intégrant une interface d’un système d’alimentation électrique conforme à un mode de réalisation de l’invention.
La illustre un troisième exemple d’un module d’un connecteur intégrant une interface d’un système d’alimentation électrique conforme à un mode de réalisation de l’invention.
La illustre un quatrième exemple d’un module d’un connecteur intégrant une interface d’un système d’alimentation électrique conforme à un mode de réalisation de l’invention.
Le système d’alimentation électrique 10 représenté sur la est par exemple prévu pour alimenter électriquement un ensemble de charges électriques d’un aéronef tel que l’aéronef 1 représenté que la . Le système d’alimentation électrique 10 est par exemple intégré dans une baie avionique 2 de l’aéronef. Le système d’alimentation électrique 10 comprend une carte de protection 12, une interface 22 indépendante de la carte de protection, ainsi qu’un ensemble de liaisons électriques 30. Chaque liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30 est prévue pour alimenter électriquement une charge électrique de l’aéronef. Les différentes liaisons électriques font par exemple partie d’un harnais électrique 32. La carte de protection 12 comprend un ensemble de protections électriques S1, S2 … SN. Ces protections électriques sont par exemple des disjoncteurs statiques de type SSPC. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure, ces protections électriques sont reliées en entrée à une source d’alimentation électrique (non représentée sur la figure) de l’aéronef par l’intermédiaire d’un connecteur C1. Les sorties des différentes protections électriques sont reliées à au moins un premier connecteur C2. L’interface 22 comprend un deuxième connecteur C3 prévu pour coopérer avec le premier connecteur C2 de la carte de protection. L’interface 22 est reliée à l’ensemble de liaisons électriques 30. Pour cela, l’interface 22 comprend par exemple, bien que non obligatoirement, au moins un connecteur C4 prévu pour coopérer avec au moins un connecteur C5 auquel sont reliées les liaisons électriques de l’ensemble de liaisons électriques 30. L’interface comprend des liaisons électriques 24, 25, 26, 27 entre des sorties des protections électriques S1, S2 … SN et l’ensemble de liaisons électriques 30. Au moins l’une des liaisons électriques 24, 25, 26, 27 relie les sorties d’au moins deux desdites protections électriques à l’une des liaisons électriques de l’ensemble de liaisons électriques 30. Dans l’exemple illustré sur la figure, la liaison électrique 24 relie les sorties des protections électriques S1, S2 et S3 à une première liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30. La liaison électrique 25 relie les sorties des protections électriques S4 et S5 à une deuxième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30. La liaison électrique 26 relie les sorties des protections électriques S6 et S7 à une troisième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30. La liaison électrique 27 relie la sortie de la seule protection électrique SN à une quatrième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30. Le fait de relier entre elles les sorties de plusieurs protections électriques pour alimenter électriquement une même charge électrique permet d’adapter la puissance électrique délivrée à la charge électrique, indépendamment de la puissance électrique pouvant être délivrée par chacune des protections électriques de la carte de protection, donc indépendamment du calibre électrique de chacune des protections. Dans l’exemple illustré sur la figure, chacune des protections électriques S1, S2 … SN a un calibre électrique de 5A. Par conséquent, la liaison électrique 24 qui relie les sorties des trois protections électriques S1, S2 et S3 à la première liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30 permet de fournir une intensité de 15A, soit 3 fois 5A, à la charge électrique alimentée par cette première liaison électrique. La liaison électrique 25 qui relie les sorties des deux protections électriques S4 et S5 à la deuxième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30 permet de fournir une intensité de 10A, soit 2 fois 5A, à la charge électrique alimentée par cette deuxième liaison électrique. De même, la liaison électrique 26 qui relie les sorties des deux protections électriques S6 et S7 à la troisième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30 permet de fournir une intensité de 10A, soit 2 fois 5A, à la charge électrique alimentée par cette troisième liaison électrique. La liaison électrique 27 qui relie la sortie de la seule protection électrique SN à la quatrième liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30 permet de fournir une intensité de 5A à la charge électrique alimentée par cette quatrième liaison électrique.
Un aéronef comprend généralement plusieurs centaines de charges électriques. Compte tenu des contraintes d’intégration des protections électriques sur un circuit imprimé, l’aéronef doit donc comporter plusieurs dizaines de cartes de protection. Comme indiqué précédemment, le fait de relier entre elles les sorties de plusieurs protections électriques pour alimenter électriquement une même charge électrique permet d’adapter la puissance électrique délivrée à la charge électrique, indépendamment du calibre électrique des protections électriques de la carte de protection. Cette adaptation de la puissance électrique est réalisée au moyen des liaisons électriques 24, 25, 26, 27 de l’interface 22. Etant donné que l’interface 22 est reliée à la carte de protection 12 au moyen des premier et deuxième connecteurs C2 et C3, l’interface 22 est indépendante de la carte de protection 12. Par conséquent, l’adaptation de la puissance électrique délivrée aux charges électriques est réalisée de façon indépendante de la carte de protection 12. Grâce à l’invention, les différentes cartes de protection équipant l’aéronef peuvent donc être d’un même type. Cela permet de faciliter la maintenance de l’aéronef. En effet, les centres de maintenance d’une compagnie aérienne exploitant l’aéronef n’ont ainsi besoin d’avoir en stock qu’un seul type de carte de protection.
De façon avantageuse, lorsque les protections électriques S1, S2 … SN sont de type SSPC, la carte de protection comporte en outre un dispositif de sécurité (« fail safe » en anglais) F1 … FN associé à chacune des protections. Ce dispositif de sécurité correspond par exemple à un fusible. Un seul fusible de sécurité est associé à chaque protection électrique. Ce fusible est prévu pour se déclencher, c’est-à-dire interrompre la circulation d’un courant électrique, dans l’hypothèse où la protection électrique de type SSPC auquel il est associé serait défaillante, en particulier en état de court-circuit, lorsque le courant circulant dans la protection électrique est supérieur à un courant maximal correspondant au calibre électrique de la protection électrique. Le fusible est donc redondant de la protection électrique à laquelle il est associé. De façon avantageuse, le calibre électrique du fusible est supérieur d’une marge prédéterminée au calibre électrique de la protection électrique à laquelle il est associé.
Dans un mode de réalisation, la carte de protection 12 comporte en outre un circuit électronique 14 prévu pour gérer une configuration de l’ensemble de protections électriques S1, S2 … SN. La gestion de configuration comprend notamment la gestion de protections utilisées ou non utilisées parmi les protections S1, S2 … SN ou encore la gestion de l’arrangement des liaisons électriques 24, 25, 26, 27 de l’interface 22. Dans le mode de réalisation illustré par la , le circuit électronique 14 comprend des entrées de configuration 16 reliées à des broches du premier connecteur C2. L’interface 22 est configurée de façon à appliquer sur des broches du deuxième connecteur C3 (libellées « Conf. » sur la figure) correspondant à ces broches du premier connecteur C2, des signaux (dits de « pin programming » en anglais) correspondant à l’utilisation ou à la non utilisation, par l’intermédiaire de l’interface 22, des protections électriques S1, S2 … SN pour alimenter des charges électriques de l’aéronef ou encore à l’arrangement des liaisons électriques 24, 25, 26, 27 de l’interface 22 (en particulier, liaisons électriques reliant les sorties d’au moins deux des protections électriques à une liaison électrique de l’ensemble de liaisons électriques 30). Dans un autre mode de réalisation, la carte de protection 12 est reliée à un calculateur avionique de l’aéronef et le circuit électronique 14 est configuré pour recevoir dudit calculateur avionique des informations relatives à la configuration de l’ensemble de protections électriques. Dans ces différents modes de réalisation, le circuit électronique 14 reçoit les informations relatives à la configuration, en provenance d’une source externe à la carte de protection (le deuxième connecteur C3 ou le calculateur avionique). Ainsi, en cas de remplacement de la carte de protection 12 lors d’une opération de maintenance de l’aéronef, il n’est pas nécessaire de réaliser un paramétrage spécifique de la nouvelle carte de protection.
Dans un mode de réalisation, la gestion de configuration par le circuit électronique 14 comprend en outre la gestion de calibres électriques réels des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12. En effet, les protections électriques de type SSPC sont prévues pour un calibre électrique maximal, mais elles peuvent généralement être configurées par logiciel à un calibre électrique inférieur à ce calibre électrique maximal. Par exemple, une protection électrique de type SSPC de calibre électrique maximal de 5A peut être configurée par logiciel à un calibre électrique de 3A. Cela permet une flexibilité d’utilisation des protections électriques. Le calibre électrique configuré par logiciel ne doit toutefois pas être trop inférieur au calibre électrique maximal afin que la sécurité apportée par le fusible de sécurité (« fail safe ») ne soit pas surdimensionnée.
Dans un mode particulier de réalisation, les premier et deuxième connecteurs C2 et C3 sont des connecteurs modulaires, par exemple conformes au standard EN4165. L’interface 22 est alors intégrée dans le deuxième connecteur C3, plus particulièrement dans des modules du connecteur C3 conformes standard EN4165. Ces modules du connecteur C3 comportent une première face conformée pour coopérer avec des modules correspondants du premier connecteur C2. Cette première face est ainsi reliée aux sorties des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 lorsque les connecteurs C2 et C3 sont raccordés entre eux. Les modules du deuxième connecteur C3 comportent aussi une deuxième face prévue pour être reliée aux différentes liaisons électriques de l’ensemble de liaisons électriques 30. Les liaisons électriques 24, 25, 26, 27 entre les sorties des protections électriques S1, S2 … SN et l’ensemble de liaisons électriques 30 sont intégrés dans les modules du deuxième connecteur C3. Des exemples desdits modules sont illustrés sur les figures 3 à 6. Sur ces figures, la première face est libellée « A » et la deuxième face est libellée « B ».
Dans le premier exemple de module illustré sur la , les deux faces comprennent autant de broches (par exemple 20 broches comme illustré sur la figure) et chaque broche de la deuxième face est reliée à une seule broche de la première face. Par conséquent, ce module convient pour relier à sa deuxième face des liaisons électriques alimentant des charges électriques requérant des protections électriques dont le calibre électrique correspond au calibre électrique des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 reliées à la première face, par exemple 5A comme illustré sur la .
Dans le deuxième exemple de module illustré sur la , la première face est similaire à la première face du module illustré sur la (comprenant par exemple 20 broches comme illustré sur la figure) et la deuxième face comprend un nombre de broches moins élevé que la première face, par exemple 12 broches comme illustré sur la figure. De préférence, seules 10 broches sont utilisées parmi ces 12 broches. Chaque broche utilisée de la deuxième face est reliée à deux broches de la première face. Par conséquent, ce module convient pour relier à sa deuxième face des liaisons électriques alimentant des charges électriques requérant des protections électriques dont le calibre électrique correspond au double du calibre électrique des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 reliées à la première face, soit par exemple 10A lorsque le calibre électrique des protections est égal à 5A comme illustré sur la . De façon avantageuse, pour être compatible avec la circulation d’un courant électrique correspondant à ce calibre électrique, le diamètre des broches de la deuxième face est plus élevé que le diamètre des broches de la première face.
Dans le troisième exemple de module illustré sur la , la première face est similaire à la première face du module illustré sur la ou sur la (comprenant par exemple 20 broches comme illustré sur la figure) et la deuxième face comprend un nombre de broches moins élevé que la première face, par exemple 8 broches comme illustré sur la figure. De préférence, seule une partie des broches sont utilisées parmi ces 8 broches. Chaque broche utilisée de la deuxième face est reliée à trois broches de la première face. Par conséquent, ce module convient pour relier à sa deuxième face des liaisons électriques alimentant des charges électriques requérant des protections électriques dont le calibre électrique correspond au triple du calibre électrique des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 reliées à la première face, soit par exemple 15A lorsque le calibre électrique des protections est égal à 5A comme illustré sur la . De façon avantageuse, pour être compatible avec la circulation d’un courant électrique correspondant à ce calibre électrique, le diamètre des broches de la deuxième face est plus élevé que le diamètre des broches de la première face.
Dans le quatrième exemple de module illustré sur la , la première face est similaire à la première face du module illustré sur les figures 3 à 5 (comprenant par exemple 20 broches comme illustré sur la figure) et la deuxième face comprend un nombre de broches moins élevé que la première face, par exemple 4 broches comme illustré sur la figure. Chaque broche de la deuxième face est reliée à cinq broches de la première face. Par conséquent, ce module convient pour relier à sa deuxième face des liaisons électriques alimentant des charges électriques requérant des protections électriques dont le calibre électrique correspond à cinq fois le calibre électrique des protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 reliées à la première face, soit par exemple 25A lorsque le calibre électrique des protections est égal à 5A comme illustré sur la . De façon avantageuse, pour être compatible avec la circulation d’un courant électrique correspondant à ce calibre électrique, le diamètre des broches de la deuxième face est plus élevé que le diamètre des broches de la première face.
Ces quatre exemples de modules sont décrits à titre illustratif et d’autres types de modules sont envisageables sans sortir du cadre de l’invention. Le deuxième connecteur C3 peut comprendre des modules de différents types, choisis de façon à correspondre aux puissances électriques requises pour alimenter les charges électriques reliées aux différentes liaisons électriques de l’ensemble de liaisons électriques 30.
Dans une variante de réalisation de l’invention, plutôt que d’être situés sur la carte de protection 12, les dispositifs de sécurité F1 … FN associés aux différentes protections électriques S1, S2 … SN sont situés sur l’interface 22 ou intégrés dans le deuxième connecteur C3. Les dispositifs de sécurité sont ainsi indépendants de la carte de protection 12.
Dans les différents modes de réalisation décrits précédemment, les différentes protections électriques S1, S2 … SN de la carte de protection 12 ont un même calibre électrique, par exemple 5A chacune. Toutefois, cette caractéristique n’est pas obligatoire et sans sortir du cadre de l’invention la carte de protection peut comporter des protections électriques de calibres électriques différents.
Claims (10)
1) Système (10) d’alimentation électrique d’un ensemble de charges électriques d’un aéronef (1), comprenant :
- une carte de protection (12) équipée d’un ensemble de protections électriques (S1, S2 … SN) ; et
- un ensemble de liaisons électriques (30) configuré pour relier des sorties de protections électriques équipant la carte de protection à l’ensemble de charges électriques,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une interface (22) entre les protections électriques équipant la carte de protection (12) et l’ensemble de liaisons électriques (30), cette interface étant configurée pour relier au moins deux sorties de protections électriques à une même charge électrique, l’interface (22) étant indépendante de la carte de protection (12).
- une carte de protection (12) équipée d’un ensemble de protections électriques (S1, S2 … SN) ; et
- un ensemble de liaisons électriques (30) configuré pour relier des sorties de protections électriques équipant la carte de protection à l’ensemble de charges électriques,
caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une interface (22) entre les protections électriques équipant la carte de protection (12) et l’ensemble de liaisons électriques (30), cette interface étant configurée pour relier au moins deux sorties de protections électriques à une même charge électrique, l’interface (22) étant indépendante de la carte de protection (12).
2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les protections électriques (S1, S2 … SN) équipant la carte de protection sont de type SSPC.
3) Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend un seul dispositif de sécurité (F1 … FN) associé à chacune des protections électriques (S1, S2 … SN) de type SSPC, le dispositif de sécurité associé à une protection électrique étant redondant de ladite protection électrique.
4) Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les différentes protections électriques (S1, S2 … SN) équipant la carte de protection (12) sont de même calibre électrique.
5) Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte de protection (12) est équipée d’au moins un premier connecteur (C2) et l’au moins une interface (22) est solidaire d‘au moins un deuxième connecteur (C3) prévu pour coopérer avec l’au moins un premier connecteur (C2) équipant la carte de protection.
6) Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’au moins une interface (22) est intégrée à l‘au moins un deuxième connecteur (C3).
7) Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte de protection (12) comprend un circuit électronique (14) prévu pour gérer une configuration de l’ensemble de protections électriques (S1, S2 … SN).
8) Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la carte de protection (12) est reliée à un calculateur avionique de l’aéronef et le circuit électronique (14) est configuré pour recevoir dudit calculateur avionique des informations relatives à la configuration de l’ensemble de protections électriques (S1, S2 … SN).
9) Système selon l’une des revendications 5 ou 6 et la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit électronique (14) comprend des entrées de configuration (16) reliées à des broches de l’au moins un premier connecteur (C2) et l’interface (22) est configurée de façon à appliquer sur des broches de l’au moins un deuxième connecteur (C3) correspondant à ces broches de l’au moins un premier connecteur, des signaux correspondant à :
- l’utilisation ou à la non utilisation, par l’intermédiaire de l’interface, des protections électriques pour alimenter des charges électriques de l’aéronef ; ou
- l’arrangement des liaisons électriques (24, 25, 26, 27) de l’interface (22).
- l’utilisation ou à la non utilisation, par l’intermédiaire de l’interface, des protections électriques pour alimenter des charges électriques de l’aéronef ; ou
- l’arrangement des liaisons électriques (24, 25, 26, 27) de l’interface (22).
10) Aéronef (1), caractérisé en ce qu’il comprend un système d’alimentation électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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- 2022-05-06 FR FR2204310A patent/FR3135255A1/fr active Pending
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