BRPI0710780A2 - sistema e processo de distribuição de energia elétrica no interior de uma aeronave e respectiva aeronave - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E PROCESSO DE DISTRIBUIçãO DE ENERGIA ELéTRICA NO INTERIOR DE UMA AERONAVE E RESPECTIVA AERONAVE. A invenção se refere a um sistema e a um processo de distribuição da energia elétrica no interior de uma aeronave. Esse sistema compreende pelo menos dois sistemas de distribuição elétrica (10, 11) da energia elétrica de pelo menos uma fonte de potência (14-16) a cargas elétricas (18, 19) dessa aeronave através de elementos de proteção/comutaçãoelétricos e/ou eletrónicos, esses elementos sendo configuráveis e comandáveis por eletrónica dedicada, no qual cada sistema de distribuição elétrica (10, 11) compreende uma eletrónica de comando na qual é tele-carregado um arquivo de configuração (FC 1, FC2) que atribui a cada um dos elementos de proteção/comutação um estado de instalação.
Description
"SISTEMA E PROCESSO DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICANO INTERIOR DE UMA AERONAVE E RESPECTIVA AERONAVE"DESCRIÇÃODOMÍNIO TÉCNICO
A presente invenção se refere a um sistema e a um processo dedistribuição da energia elétrica no interior de uma aeronave.
Na seqüência, para simplificar a descrição, será consideradauma aeronave de tipo avião.ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR
Hoje nos sistema da arte conhecida, qualquer modificação daconfiguração das proteções elétricas de um avião necessita:
- ou a ativação manual de uma proteção por disjunção, essaproteção compreendendo ou não uma eletrônica de detecção de sobre-correntee de comando, e o tele-carregamento das bases de dados associadas à unidadeque gere as cargas elétricas,
- ou o tele-carregamento de todas as bases de dados doselementos de proteção/comutação eletrônicas do sistema de distribuiçãoelétrica.
Essas proteções elétricas podem ser de diferentes tipos: I2t(proteção das sobre-correntes), GFI ("Ground Fault Interruption" ouinterrupção para curto-circuito na massa), AFD ("Are Fault Detection" oudetecção de um arco de curto-circuito).
A função básica do sistema de distribuição elétrica de umavião é, de fato, de distribuir a energia de uma fonte de potência até umacarga elétrica e de proteger a integridade da instalação elétrica entre essa fontee essa carga contra aquecimentos devidos a sobre-correntes que excedem oconsumo elétrico dessa carga a partir da qual a proteção foi calculada. Umatal proteção é realizada por um componente de tipo fusível, se ele é não re-armável, ou um componente de tipo disjuntor, se ele é re-armável.Nos aviões de última geração, são utilizados disjuntoreseletrônicos. Uma eletrônica de medição e detecção de sobre-correnteespecífica pode então integrar lógicas de comando e de disjunção complexas eser conectada a uma rede de comunicação partilhada em todo o avião. Umaeletrônica de disjunção pode ser realizada ou por componentes de tipo relêpara as cargas de grande consumo (superior a 15A), um tal componente sendonesse caso um elemento de proteção/comutação eletrônico de tipo RCCB("Remote Controlled Circuit Breaker") também chamado CPD("Commutation and Protection Device"), ou por componentes eletrônicos depotência à base de transistores, um tal componente sendo nesse caso umelemento de proteção/comutação eletrônico de tipo SSPC ("Solid State PowerController"). Esses elementos de proteção/comutação eletrônicos sãoconcentrados e integrados nos núcleos de distribuição (equivalente a armárioselétricos) do avião.
Em cada um desses núcleos de distribuição elétrica, cada umdesses elementos de proteção/comutação eletrônicos é programado porsoftware através de uma base de dados que define os parâmetros essenciaispara seu funcionamento tais como notadamente as regras de definição dasobre-corrente em relação ao consumo da carga em questão (calibre), opnome da carga alimentada, sua localização no núcleo elétrico, seu estado(fechado/aberto), seu estado de instalação (carga presente no avião ou não),suas lógicas de comando.
As tarefas de manutenção ligadas à configuração de umelemento de proteção/comutação eletrônico por ocasião da instalação de umnovo equipamento necessitam modificar a instalação elétrica e o tele-carregamento das bases de dados do sistema de distribuição elétrica e dossistemas adjacentes. Uma tal modificação acarreta uma série de tarefaspesadas, e onerosas que necessitam imobilizar o avião e recorrer aos serviçosde suporte do construtor e/ou fornecedor, devido a uma atividade deconcepção complementar.
A invenção tem como objeto resolver um tal problema técnicopermitindo para isso a ativação ou a desativação das alimentações elétricasdos sistemas elétricos ligados à utilização de elementos deproteção/comutação eletrônicos, sem aplicar procedimentos de tele-carregamento de software embarcado associado a uma configuração global doavião.
EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO
A invenção se refere a um sistema de distribuição da energiaelétrica no interior de uma aeronave que compreende pelo menos doissistemas de distribuição elétrica da energia elétrica de pelo menos uma fontede potência a cargas elétricas dessa aeronave através de elementos deproteção/comutação elétricos e/ou eletrônicos, esses elementos sendoconfiguráveis e comandáveis por eletrônica dedicada, caracterizado pelo fatode que cada sistema de distribuição elétrica compreende uma eletrônica decomando na qual é tele-carregado um arquivo de configuração que atribui acada um dos elementos de proteção/comutação um estado de instalação.
Vantajosamente um estado de instalação é incorporado emcada um dos arquivos de configuração, para cada uma das cargas elétricas.
Vantajosamente cada carga elétrica é identificada como
"configurável normal" ou "configurável plug and fly" em uma base de dadosde configuração do avião, um estado de instalação nominal sendo atribuído acada carga através de um arquivo de configuração.
Vantajosamente para uma carga identificada como
"configurável normal" o estado de instalação é fixado a um valor fixo que é ovalor nominal. Para uma carga identificada como "configurável plug and fly",o estado de instalação é um parâmetro variável que é função do comando quevem de uma interface e função do valor nominal.
Vantajosamente o sistema da invenção compreende umainterface composta por uma parte terminal, que permite a exibição e a entradade informações, e por uma parte inteligência, que permite comandar osestados elétricos dos elementos de proteção/comutação eletrônicos. Essainterface compreende meios de envio de pelo menos um comando deinstalação ou de desinstalação, que permite modificar em modo dinâmico umestado de instalação programado.
Vantajosamente a aeronave é um avião.
A invenção também se refere a um processo de distribuição daenergia elétrica no interior de uma aeronave no qual distribui-se a energiaelétrica de pelo menos uma fonte de potência com o auxílio de pelo menosdois sistemas de distribuição elétrica a cargas elétricas dessa aeronave atravésde elementos de proteção/comutação elétricos e/ou eletrônicos, esseselementos sendo configuráveis e comandáveis por eletrônica dedicada,caracterizado pelo fato de que tele-carrega-se um arquivo de configuração queatribui a cada um dos elementos de proteção/comutação um estado deinstalação na eletrônica de comando de cada sistema de distribuição.
Vantajosamente um estado de instalação é incorporado emcada um dos arquivos de configuração, para cada uma das cargas elétricas.Cada carga elétrica é identificada como "configurável normal" ou"configurável plug and fly".
Vantajosamente um estado de instalação nominal é atribuído acada carga. Para uma carga identificada como "configurável normal", oestado de instalação é fixado a um valor fixo que é o valor nominal. Para umacarga identificada como "configurável plug and fly", o estado de instalação éum parâmetro variável que é função do comando que vem da interface efunção do valor nominal.
Vantajosamente a interface emite um comando deinstalação/desinstalação:
- Se a carga é identificada na base de dados como"Configurável normal", a interface não permite o acesso a uma página decomando de instalação/desinstalação e avisa o operador.
- Se a carga é identificada como "Configurável Plug and Fly",ainterface propõe o acesso a uma página de comando que permite modificar aoestado de instalação da proteção elétrica.
A invenção também se refere a uma aeronave que compreendeum tal sistema, e a uma aeronave que compreende um sistema suscetível deexecutar um tal processo.
A invenção permite realizar uma pré-instalação elétrica. Elapermite ativar os sistemas elétricos e os dados de comunicação que lhe sãoassociados, via uma interface homem máquina específica, de acordo com anecessidade do cliente.
A invenção permite, além disso, reduzir os custos demanutenção, notadamente ao nível cliente/utilizador do avião. Ela permite, defato, uma imobilização mais curta do avião e uma independência do clienteem relação ao suporte do construtor e/ou fornecedor.
A invenção permite, finalmente, evitar erros de instalaçãovisto que ela não necessita intervir ao nível material no avião.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 ilustra um sistema de distribuição da energiaelétrica no interior de um avião de acordo com a invenção.
A figura 2 ilustra o sistema interface e os núcleos dedistribuição no sistema da invenção
EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO ESPECIAIS
A figura 1 ilustra o sistema de distribuição elétrica de umavião, que tem como função alimentar em potência elétrica todas as cargas(equipamentos) elétricos, ou consumidores, do avião. Esse sistemacompreende um sistema de distribuição elétrica primária IOe um sistema dedistribuição elétrica secundária 11.
O sistema de distribuição primário 10 é alimentado porgeradores 12, 13, 14e 15,e eventualmente por uma fonte auxiliar 16.
O sistema de distribuição secundário 11 é alimentado por essesistema de distribuição primário 10. Cada um desses sistemas de distribuição10 e 11 alimenta cargas elétricas: respectivamente cargas elétricas de altoconsumo 18, e cargas elétricas de baixo consumo 19.
Em cada um desses dois sistemas, de acordo com a invenção, érepresentado um arquivo de configuração, respectivamente FCl e FC2, que éproveniente das ferramentas de gestão de configuração do avião.
O sistema de distribuição elétrica primário 10 tem, assim,como função:
- gerir a rede elétrica geral do avião em função dadisponibilidade dos geradores de potências elétricas 12, 13, 14e 15 através decontactores/comutadores de potência,
- distribuir a potência elétrica para os grandes consumidores doavião, tais como as bombas de querosene, os acionadores de comandos devôo, graças aos elementos elétricos de proteção/comutação de tipo RCCB,que são componentes eletromecânicos configuráveis e comandáveis poreletrônica dedicada,
- distribuir a potência elétrica para o sistema de distribuiçãoelétrica secundário 11.
O sistema de distribuição secundário 11 tem, assim, comofunção:
- distribuir a potência elétrica para todas as cargas elétricas debaixo consumo do avião (tais como os computadores eletrônicos) através deuma alta densidade de linha de distribuição graças à utilização de elementosde proteção/comutação eletrônica de tipo SSPC, que são componentespuramente eletrônicos configuráveis e comandáveis por eletrônica dedicada.- comandar esses elementos de proteção/comutação eletrônicosa fim de alimentar ou não as cargas elétricas em função de uma lógica pré-estabelecida.
De acordo com a invenção, os elementos deproteção/comutação eletrônicos são configurados eletronicamente através dearquivos de configuração FCl e FC2. Esses arquivos de configuração FCl eFC2 são bases de dados tele-carregadas nas eletrônicas de comandos dossistemas secundário e primário 10 e 11, que permitem atribuir a cadaelemento de proteção/comutação eletrônico as características que vão permitirque ele gerencie a linha de alimentação elétrica associada. O estado deinstalação de um elemento de proteção/comutação eletrônico é umacaracterística de configuração do avião.
Como ilustrado na figura 2, a interface homem máquinautilizada para executar a invenção é uma interface composta por uma parte"terminal" 20, que permite a exibição e a entrada de informações, e por umaparte "inteligência" 21, que permite comandar os estados elétricos doselementos de proteção/comutação eletrônicos dos núcleos de distribuiçãoelétrica 22 através de um bus de comunicação bidirecional 23.
A invenção permite assim ativar ou desativar as alimentaçõeselétricas e as funções elétricas associadas (função interna de autodiagnósticode cada equipamento dita BITE ou "Build In Test Equipment", detecção deacionamento, função de comutação, alarmes cockpit, etc...) sem ter queefetuar tarefas pesadas de manutenção, instando para isso os novos elementosde proteção/comutação eletrônicos e o tele-carregamento de base de dadosmodificados para todos os equipamentos.
Exemplo de um modo de realização
Na invenção, cada carga elétrica é identificada como"configurável normal" ou como "Configurável Plug and Fly" na base dedados de configuração do avião, um estado de instalação nominal lhe sendoatribuído através do arquivo de configuração.
O conceito de "Plug and Fly", de maneira análoga ao conceito"Plug and Play" informático, permite utilizar uma carga elétrica recentementeconectada à rede elétrica instando a mesma fisicamente e realizando o mínimode intervenção de reconfiguração do sistema de distribuição elétrica e demodificação da instalação elétrica. Os elementos de proteção/comutaçãoeletrônicos são assim pré-instalados nos sistemas de distribuição elétrica epré-programados em relação à carga que o sistema é suposto alimentar. Aativação da linha de distribuição elétrica não necessita de manutenção pesadamas unicamente de uma ativação de software via a interface que permitecomunicar comandos e recuperar informações dos núcleos de distribuiçãoelétrica.
Para cara carga elétrica de tipo "Configurável Plug and Fly", onúcleo de distribuição elétrica considerado calcula o estado de instalação doelemento de proteção/comutação associado a partir de um estado nominaldefinido no arquivo de configuração e comandos recebidos a partir dainterface. O núcleo elétrico pode em seguida comunicar esse estado deinstalação ao conjunto dos sistemas elétricos interessados.
Para cada carga elétrica de tipo "configurável normal", onúcleo de distribuição elétrico considerado leva unicamente em consideraçãoo estado nominal para estabelecer o estado de instalação do elemento deproteção/comutação associado. Os eventuais comandos de instalação queprovêm da interface para essa carga são ignorados.
Nos sistemas de distribuição elétrica incorpora-se um estadode instalação, i.e. "instalado"/"não instalado", em cada um dos arquivos deconfiguração das cargas do seguinte modo:
- Um valor nominal do estado de instalação de cada cargaelétrica é definido nos arquivos de configuração gerados pelas ferramentas degestão de configuração do construtor de aviões.- Para cada carga elétrica identificada como "configurávelnormal", o estado de instalação é fixado a um valor fixo que é o valornominal.
- Para cada carga elétrica identificada como "Configurávelplug and Fly", o estado de instalação é um parâmetro variável com um valor
atribuído em função do comando que vem da interface e em função do valornominal.
- Quando um estado de instalação é configurado em "nãoinstalado", a proteção é forçada para a abertura pelo núcleo de distribuição elétrica.
A interface, ilustrada na figura 2, permite comandar oselementos de proteção/comutação eletrônicos a fim de torná-los seguros naposição aberta. Isso permite cortar a alimentação elétrica a jusante para que ooperador possa trabalhar em toda segurança. A interface permite também re- armar ("reset") uma proteção/comutação eletrônica quando sua função deproteção em sobre-corrente ("trip") lhe impôs de se abrir.
Essa interface dispõe de uma função suplementar que permiteenviar um comando de instalação ou de desinstalação para modificar emmodo dinâmico o estado de instalação programado na base de dados dos núcleos elétricos.
Os arquivos de configuração da interface contêm também otipo da carga elétrica associada à proteção do núcleo de distribuição elétrica, asaber "Configurável normal" ou "Configurável Plug and Play".
O estado de instalação elétrica dos elementos deproteção/comutação eletrônicos da base de dados da interface é informadodinamicamente por uma comunicação que provém dos núcleos de distribuiçãoelétrica.
O funcionamento da interface que permite a emissão docomando de instalação/desinstalação da proteção elétrica é o seguinte:- se a carga é identificada na base de dados como"Configurável normal", a interface não permite o acesso a uma página decomando de instalação/desinstalação e avisa isso ao operador. Em paralelo, ainteligência de comando da interface impede qualquer comando da instalação.
- se a carga é identificada como "Configurável Plug and Fly",a interface propõe o acesso a uma página de comando que permite modificaro estado de instalação da proteção elétrica. Em paralelo a inteligência decomando da interface permite o envio de um comando de instalação ou dedesinstalação.
A possibilidade de modificar o estado de instalação de umelemento de proteção/comutação de uma carga "Plug and Fly" só é oferecidaquando o avião está no solo, as conseqüências de segurança de umadesinstalação arbitrária de um grande número de elementos deproteção/comutação eletrônicos podendo ser grandes.Variantes de realização
A invenção pode ser aplicada a todas as cargas elétricas doavião protegidas por proteções eletrônicas no caso de uma restrição deprecaução de desenvolvimento grande: redundância de função, verificação deintegridade de software permanente para evitar modos de pane comuns.
A invenção pode se aplicar a tecnologias de proteção ditasconvencionais não associadas à integração de software. As lógicas devido aisso são realizadas por instalação elétrica e por relé.
A invenção pode também se aplicar à ativação de funções paraas lógicas de alimentação integradas nas bases de dados. Isso permite ainibição ou a ativação automática de funções de acordo com as missõesconsideradas ou escolhidas para o avião. E possível por exemplo escolherativar ou não as lógicas de alimentação associadas à utilização das cargaselétricas para assegurar uma missão avião por exemplo do tipo alimentaçãoem vôo ("Air to Air Refuelling", "Aerial delivery",...).A invenção pode também se aplicar à ativação ou àdesativação das funções de proteção específicas (GFI, AFD) às proteçõesSSPC e RCCB em função da necessidade do equipamento conectado.
Claims (19)
1. Sistema de distribuição da energia elétrica no interior deuma aeronave que compreende pelo menos dois sistemas de distribuiçãoelétrica (10, 11) da energia elétrica de pelo menos uma fonte de potência (14-- 16) a cargas elétricas (18, 19) dessa aeronave através de elementos deproteção/comutação elétricos e/ou eletrônicos, esses elementos sendoconfiguráveis e comandáveis por eletrônica dedicada, caracterizado pelo fatode que cada sistema de distribuição elétrica (10, 11) compreende umaeletrônica de comando na qual é tele-carregado um arquivo de configuração(FC1, FC2) que atribui a cada um dos elementos de proteção/comutação umestado de instalação.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que um estado de instalação é incorporado em cada um dos arquivosde configuração, para cada uma das cargas elétricas.
3. Sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que cada carga elétrica é identificada como "configurável normal" ou"configurável plug and fly" em uma base de dados de configuração do avião.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que um estado de instalação nominal sendo atribuído a cada cargaatravés de um arquivo de configuração.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que para uma carga identificada como "configurável normal" o estadode instalação é fixado a um valor fixo que é o valor nominal.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que, para uma carga identificada como "configurável plug and fly", oestado de instalação é um parâmetro variável que é função do comando quevem de uma interface e função do valor nominal.
7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que ele compreende uma interface composta por uma parte terminal20), que permite a exibição e a entrada de informações, e por uma parteinteligência (21), que permite comandar os estados elétricos dos elementos deproteção/comutação eletrônicos.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que essa interface compreende meios de envio de pelo menos umcomando de instalação ou de desinstalação, que permite modificar em mododinâmico um estado de instalação programado.
9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a aeronave é um avião.
10. Processo de distribuição da energia elétrica no interior deuma aeronave no qual distribui-se a energia elétrica de pelo menos uma fontede potência (14-16) com o auxílio de pelo menos dois sistemas de distribuiçãoelétrica (10, 11) a cargas elétricas (18, 19) dessa aeronave através deelementos de proteção/comutação elétricos e/ou eletrônicos, esses elementossendo configuráveis e comandáveis por eletrônica dedicada, caracterizadopelo fato de que tele-carrega-se um arquivo de configuração (FC1, FC2) queatribui a cada um dos elementos de proteção/comutação um estado deinstalação na eletrônica de comando de cada sistema de distribuição (10, 11).
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que um estado de instalação é incorporado em cada um dosarquivos de configuração, para cada uma das cargas elétricas.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que cada carga elétrica é identificada como "configurávelnormal" ou "configurável plug and fly".
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopelo fato de que um estado de instalação nominal é atribuído a cada carga.
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que, para uma carga identificada como "configurável normal", oestado de instalação é fixado a um valor fixo que é o valor nominal.
15. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que, para uma carga identificada como "configurável plug andfly", o estado de instalação é um parâmetro variável que é função do comandoque vem de uma interface e função do valor nominal.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizadopelo fato de que a interface emite um comando de instalação/desinstalação:- se a carga é identificada na base de dados como"Configurável normal", a interface não permite o acesso a uma página decomando de instalação/desinstalação e avisa o operador.- se a carga é identificada como "Configurável Plug and Fly",ainterface propõe o acesso a uma página de comando que permite modificar aoestado de instalação da proteção elétrica.
17. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizadopelo fato de que a aeronave é um avião.
18. Aeronave caracterizada pelo fato de que ela compreendeum sistema de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9.
19. Aeronave caracterizada pelo fato de que ela compreendeum sistema suscetível de executar o processo de acordo com uma qualquerdas reivindicações 10 a 17.
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