ES2608052T3 - Modo de potencia reducida para un sistema de freno eléctrico de aeronave - Google Patents
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Abstract
Un método de operación de un sistema de freno eléctrico (100) en diferentes modos de consumo de potencia, comprendiendo el método: operar el sistema de freno eléctrico (100) en un modo de plena potencia (204) que corresponde a una primera capacidad de rendimiento de frenado máxima; detectar una condición que desencadena un modo de potencia reducida (202) para el sistema de freno eléctrico (100); conmutar desde el modo de plena potencia al modo de potencia reducida (212); y mientras en el modo de potencia reducida, operar el sistema de freno eléctrico (100) en un modo de baja potencia que corresponde a una segunda capacidad de rendimiento de frenado máxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado máxima, caracterizado por que el método comprende además: mantener un protocolo de comunicación de datos de relativamente alta velocidad para mensajes de control de señales del sistema de freno eléctrico (100) cuando se opera el sistema de freno eléctrico en el modo de plena potencia; y mantener un protocolo de comunicación de datos de relativamente baja velocidad para mensajes de control de señales del sistema de freno eléctrico (100) cuando se opera el sistema de freno eléctrico en el modo de baja potencia.
Description
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DESCRIPCION
Modo de potencia reducida para un sistema de freno electrico de aeronave Campo tecnico
Las realizaciones de la presente invencion generalmente se refieren a un sistema de freno electrico para una aeronave. Mas particularmente, las realizaciones de la presente invencion se refieren a un esquema de control de frenos que proporciona un modo de consumo de potencia reducido para el sistema de freno electrico.
Antecedentes
En condiciones operativas normales, un sistema de freno electrico para una aeronave se basa en una fuente de potencia activa, por ejemplo, un suministro de potencia que se acciona mediante un motor o motores de la aeronave. Tal suministro de potencia activo puede proporcionar suficiente energfa para accionar los accionadores de frenos electricos en la aeronave, que pueden requerir relativamente alta potencia de accionamiento. Existen, sin embargo, ciertas situaciones en las que la aeronave depende de suministros de potencia de reserva. Por ejemplo, una aeronave puede utilizar una batena (cuando los motores del avion no estan en funcionamiento) durante el remolque, mantenimiento u operaciones de ajuste de freno de estacionamiento. El peso y tamano de la batena se dicta por los requisitos de consumo de potencia de reserva de la aeronave y, por lo tanto, los disenadores de aeronaves a menudo se esfuerzan para reducir estos requisitos.
Una aeronave no siempre necesita utilizar sus capacidades de pleno rendimiento de frenado. Por ejemplo, el pleno rendimiento de frenado normalmente no se requiere durante las operaciones de remolque y operaciones de ajuste de freno de estacionamiento porque la aeronave viaja a un ritmo muy lento o esta parada. Incluso aunque no se requiere fuerza de frenado plena durante estas operaciones, un sistema de freno electrico todavfa puede consumir una gran cantidad de potencia al mantener su plena capacidad de frenado.
El documento WO-A2-01/15948 divulga un sistema de frenado accionado electricamente que tiene una pluralidad de accionadores de frenos dispuestos en un alojamiento transportador para aplicar selectivamente una fuerza de frenado. El sistema incluye un primer circuito para proporcionar energfa unicamente a un primer subconjunto propio de la pluralidad de los accionadores de frenos al producirse una orden de frenado y un segundo circuito para proporcionar energfa unicamente a un segundo subconjunto propio de la pluralidad de accionadores de frenos al producirse una orden de frenado.
El documento US 5.845.975 divulga un sistema de frenado que comprende una pluralidad de frenos de carbono, con lo que el numero y/o proporcion de frenos que pueden deshabilitarse en cada fase de un espectro de vuelo se ajusta en respuesta a las condiciones espedficas.
El documento EP-A1-0.384.071 divulga un sistema de frenado que extiende la vida util de una pila de discos de freno de aeronave limitando selectivamente el numero de conjuntos de frenos que comprenden la configuracion del tren de aterrizaje de la aeronave.
Breve sumario
De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un metodo de operacion de un sistema de freno electrico en diferentes modos de consumo de potencia, de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 6 y un sistema de freno electrico de acuerdo con la reivindicacion 13.
Las tecnicas y tecnologfas descritas en este documento controlan la operacion de un sistema de freno electrico de una aeronave para reducir la descarga de una fuente de potencia de reserva (por ejemplo, una batena) cuando no se necesita pleno rendimiento de frenado. El sistema de freno electrico de la aeronave se controla para operar en un modo de baja potencia para reducir el gasto en la batena durante las operaciones de remolque y operaciones de aseguramiento del freno de estacionamiento. Ademas, el sistema de freno electrico de la aeronave se controla para la operacion en un modo de reposo en ausencia de ordenes de frenado.
Los anteriores y otros aspectos de la invencion pueden llevarse a cabo en una realizacion mediante un metodo de operacion de un sistema de freno electrico de una aeronave en diferentes modos de consumo de potencia. El metodo implica: operar el sistema de freno electrico en un modo de plena potencia que corresponde a una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima; detectar una condicion que desencadena un modo de potencia reducida para el sistema de freno electrico; conmutar desde el modo de plena potencia al modo de potencia reducida; y mientras en el modo de potencia reducida, operar el sistema de freno electrico en un modo de baja potencia que corresponde a una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que podna ser menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima.
Los anteriores y otros aspectos de la invencion pueden llevarse a cabo en otra realizacion mediante un metodo de
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operacion de un sistema de freno electrico de una aeronave en diferentes modos de consumo de potencia. El metodo implica: determinar cuando no se requiere un pleno rendimiento de freno, donde el pleno rendimiento de freno corresponde a una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima; y si el pleno rendimiento de freno no se requiere, operar el sistema de freno electrico en un modo de baja potencia que corresponde a una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima.
Los anteriores y otros aspectos de la invencion pueden llevarse a cabo en otra realizacion mediante un sistema de freno electrico para una aeronave. El sistema de freno electrico incluye un mecanismo de freno y una arquitectura de control de freno acoplada al mecanismo de freno. La arquitectura de control de freno incluye logica de procesamiento configurada para: controlar la operacion del sistema de freno electrico en un modo de plena potencia durante el cual el mecanismo de freno tiene una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima; conmutar desde el modo de plena potencia a un modo de baja potencia al detectar una condicion desencadenante; y controlar la operacion del sistema de freno electrico en el modo de baja potencia durante el cual el mecanismo de freno tiene una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima.
Este sumario se proporciona para introducir una seleccion de conceptos en una forma simplificada que se describen adicionalmente a continuacion en la descripcion detallada. Este sumario no pretende identificar caractensticas clave o caractensticas esenciales de la materia objeto reivindicada, ni pretende que se use como una ayuda en la determinacion del alcance de la materia objeto reivindicada.
Breve descripcion de los dibujos
Un entendimiento mas completo de la presente invencion puede derivarse haciendo referencia a la descripcion detallada y reivindicaciones cuando se consideran en conjuncion con las siguientes figuras, donde numero de referencia similares se refieren a elementos similares a lo largo de las figuras.
La Figura 1 es una representacion esquematica simplificada de una parte de un sistema de freno electrico adecuado para su uso en una aeronave; y
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de potencia adecuado para su uso en un sistema de freno electrico de una aeronave.
Descripcion detallada
La siguiente descripcion detallada es simplemente ilustrativa en naturaleza y no pretende limitar las realizaciones de la invencion o la aplicacion y usos de tales realizaciones. Adicionalmente, no existe la intencion de estar obligado por ninguna teona expresa o implfcita presentada en el campo tecnico anterior, antecedentes, breve sumario o la siguiente descripcion detallada.
Realizaciones de la invencion pueden describirse en este documento en terminos de componentes de bloque funcionales o logicos y diversas etapas de procesamiento. Debena apreciarse que tales componentes de bloque pueden llevarse a cabo mediante cualquier numero de componentes de hardware, software y/o firmware configurados para llevar a cabo las funciones especificadas. Por ejemplo, una realizacion de la invencion puede emplear diversos componentes de circuitos integrados, por ejemplo, elementos de memoria, elementos de procesamiento de senales digitales, elementos logicos, tablas de consulta o similares, que pueden efectuar una diversidad de funciones bajo el control de uno o mas microprocesadores u otros dispositivos de control. Ademas, los expertos en la materia apreciaran que las realizaciones de la presente invencion pueden practicarse en conjuncion con una diversidad de diferentes sistemas de freno de aeronave y configuraciones de aeronave y que el sistema descrito en este documento es simplemente una realizacion de ejemplo de la invencion.
En aras de la brevedad, pueden no describirse en detalle en este documento tecnicas y componentes convencionales relativos a procesamiento de senales, sistemas de freno de aeronaves, controles de sistema de frenos y otros aspectos funcionales de los sistemas (y los componentes operativos individuales de los sistemas). Adicionalmente, las lmeas de conexion mostradas en las diversas figuras contenidas en este documento se conciben para representar relaciones funcionales y/o acoplamientos ffsicos de ejemplo entre los diversos elementos. Debena observarse que muchas relaciones funcionales alternativas o adicionales o conexiones ffsicas pueden estar presentes en una realizacion de la invencion.
La siguiente descripcion se refiere a elementos o nodos o caractensticas que “se conectan” o “se acoplan” juntos. Como se usa en el presente documento, a no ser que se indique expresamente de otra manera, "conectado" significa que un elemento/nodo/caractenstica se une directamente a (o comunica directamente con) otro elemento/nodo/caractenstica y no necesariamente mecanicamente. Analogamente, a no ser que se indique expresamente de otra manera, "acoplado" significa que un elemento/nodo/caractenstica se une directa o indirectamente a (o comunica directa o indirectamente con) otro elemento/nodo/caractenstica y no necesariamente mecanicamente. Por lo tanto, aunque el esquema mostrado en la Figura 1 representa una disposicion de ejemplo de
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elementos, elementos intervinientes adicionales, dispositivos, caractensticas o componentes pueden estar presentes en una realizacion de la invencion.
La Figura 1 es una representacion esquematica de una parte de un sistema de freno electrico 100 adecuado para su uso en una aeronave (no mostrado). El sistema de freno electrico 100 incluye un pedal de freno 102, una Unidad de Control de Sistema de Freno (BSCU) 104 acoplado al pedal de freno 102, un Control Accionador de Freno Electrico (EBAC) 106 acoplado a la BSCU 104 y un mecanismo de freno 108 acoplado al EBAC 106. El mecanismo de freno 108 corresponde a al menos una rueda 110 de la aeronave. El sistema de freno electrico 100 tambien puede incluir un concentrador de datos remoto (RDC) 112 montado en eje acoplado una rueda 110. Brevemente, la BSCU 104 reacciona a la manipulacion del pedal de freno 102 y genera senales de control que son recibidas por el EBAC 106. A su vez, el EBAC 106 genera senales de control de mecanismo de freno que son recibidas por el mecanismo de freno 108. A su vez, el mecanismo de freno 108 acciona para aminorar la rotacion de la rueda 110. Estas caractensticas y componentes se describen en mas detalle a continuacion.
El sistema de freno electrico 100 puede aplicarse a cualquier numero de configuraciones de frenado electrico para una aeronave y el sistema de freno electrico 100 se representa en una manera simplificada para facilitar la descripcion. Una realizacion de sistema de freno electrico 100 puede incluir una arquitectura de subsistema izquierda y una arquitectura de subsistema derecha, donde los terminos “izquierda” y “derecha” se refieren al babor y estribor de la aeronave, respectivamente. En la practica, las dos arquitecturas de subsistema pueden controlarse independientemente en la manera descrita a continuacion. En este sentido, una realizacion de sistema de freno electrico 100 como se despliega puede incluir un pedal de freno izquierdo, un pedal de freno derecho, una BSCU izquierda, una BSCU derecha, cualquier numero de EBAC izquierdos acoplados a y controlados por la BSCU izquierda, cualquier numero de EBAC derechos acoplados a y controlados por la BSCU derecha, un mecanismo de freno para cada rueda (o para cada grupo de ruedas) y un rDc para cada rueda (o para cada grupo de ruedas). En operacion, el sistema de freno electrico puede generar y aplicar independientemente senales de control de accionador de freno para cada rueda de la aeronave o simultaneamente para cualquier grupo de ruedas.
El pedal de freno 102 se configura para proporcionar una entrada de piloto al sistema de freno electrico 100. El piloto manipula ffsicamente el pedal de freno 102, que resulta en desvfo o movimiento (es decir, alguna forma de entrada ffsica) del pedal de freno 102. Este desvfo ffsico se mide desde su posicion natural mediante un servo de hardware o un componente equivalente, convertido en una senal de control de orden de piloto de BSCU mediante un transductor o un componente equivalente, y enviado a la BSCU 104. La senal de control de orden de piloto de BSCU puede transmitir datos de sensor de pedal de freno que pueden incluir o indicar la posicion de desvfo para el pedal de freno 102, la tasa de desvfo para el pedal de freno 102, una condicion de frenado deseada para el mecanismo de freno 108 o similares.
Una realizacion de sistema de freno electrico 100 puede usar cualquier numero de BSCU 104. Para facilitar la descripcion, este ejemplo incluye unicamente una BSCU 104. La BSCu 104 es una unidad de control electronica que tiene software embebido que calcula digitalmente senales de control EBAC que representan ordenes de frenado. La implementacion electrica/de software permite ademas la optimizacion y personalizacion del rendimiento de frenado y percibir si se necesita para el despliegue de aeronave dado.
La BSCU 104 puede implementarse o llevarse a cabo con un procesador de proposito general, una memoria de contenido direccionable, un procesador de senal digital, un circuito integrado espedfico de la aplicacion, un campo de matriz de puertas programables, cualquier dispositivo logico programable adecuado, logica de transistor o de compuerta discreta, componentes de hardware discretos o cualquier combinacion de los mismos, disenados para llevar a cabo las funciones descritas en este documento. Un procesador puede realizarse como un microprocesador, un controlador, un micro controlador o una maquina de estados. Un procesador tambien puede implementarse como una combinacion de dispositivos informaticos, por ejemplo, una combinacion de un procesador de senal digital y un microprocesador, una pluralidad de microprocesadores, uno o mas microprocesadores en conjuncion con un nucleo de procesador de senal digital o cualquier otra configuracion de este tipo. En una realizacion, la BSCU 104 se implementa con un procesador informatico (tal como un PowerPC 555) que aloja software y proporciona interfaces externas para el software.
La BSCU 104 monitoriza diversas entradas de aeronave para proporcionar funciones de control tales como, sin limitacion: frenado de pedales; frenado de estacionamiento; frenado automatico; y frenado de retraccion del tren. Ademas, la BSCU 104 mezcla ordenes antideslizantes (que podnan generarse interna o externamente desde la BSCU 104) para proporcionar control mejorado de frenado. La BSCU 104 obtiene senales de control de ordenes de piloto desde el pedal de freno 102, junto con datos de rueda (por ejemplo, velocidad de rueda, direccion de giro, presion de neumatico, etc.) desde el RDC 112. La BSCU 104 procesa sus senales de entrada y genera una o mas senales de control EBAC que se reciben mediante el EBAC 106. En la practica, la BSCU 104 transmite las senales de control EBAC al EBAC 106 a traves de un bus de datos digital. En una arquitectura generalizada (no mostrada), cada BSCU puede generar senales de salida independientes para su uso con cualquier numero de EBAC bajo su control.
La BSCU 104 puede acoplarse a uno o mas EBAC asociados 106. El EBAC 106 puede implementarse, llevarse a
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cabo o realizarse de la manera descrita anteriormente para la BSCU 104. En una realizacion, el EBAC 106 se realiza con un procesador informatico (tal como un PowerPC 555) que aloja software, proporciona interfaces externas para el software e incluye logica de procesamiento adecuada que se configura efectuar las diversas operaciones EBAC descritas en este documento. El EBAC 106 obtiene senales de control EBAC desde la BSCU 104, procesa las senales de control EBAC y genera las senales de control de mecanismo de freno (senales de accionador de freno, que generalmente son senales de alta potencia) para el mecanismo de freno 108.
En particular, la funcionalidad de la BSCU 104 y el EBAC 106 pueden combinarse en un una unica caractenstica o componente basado en procesadores. En este sentido, la BSCU 104, el EBAC 106 o la combinacion de los mismos pueden considerarse para ser una arquitectura de control de freno para el sistema de freno electrico 100. Una arquitectura de control de freno de este tipo incluye logica de procesamiento adecuadamente configurada, funcionalidad y caractensticas que soportan las operaciones de control de freno descritas en este documento.
La rueda 110 puede incluir un mecanismo de freno 108 asociado. El EBAC 106 controla el mecanismo de freno 108 para aplicar, liberar, modular y de otra manera controlar el accionamiento de uno o mas componentes del mecanismo de freno 108. En este sentido, el EBAC 106 genera las senales de control de mecanismo de freno en respuesta a las respectivas senales de control EBAC generadas mediante la BSCU 104. Las senales de control de mecanismo de freno se formatean y disponen adecuadamente para compatibilidad con el mecanismo de freno 108 particular utilizado por la aeronave. En la practica, las senales de control de mecanismo de freno pueden regularse para efectuar maniobras de frenado de antideslizamiento y otras. Los expertos en la materia estan familiarizados con los mecanismos de freno de aeronaves y la manera general en la que se controlan y tales aspectos conocidos no se describiran en detalle en este punto.
El sistema de freno electrico 100 puede incluir o comunicar con uno o mas sensores para la rueda 110. Estos sensores se configuran adecuadamente para medir datos de rueda (velocidad de rueda, direccion de rotacion de rueda, presion de neumatico, temperatura de rueda/freno, etc.) para la rueda 110, donde los datos de rueda pueden utilizarse por el sistema de frenado electrico 100. El RDC 112 generalmente se configura para recibir, medir, detectar o de otra manera obtener datos para el procesamiento y/o transmision de datos a otro componente del sistema de freno electrico 100. En este documento, el RDC 112 se acopla a (o de otra manera se asocia con) la rueda 110 y el RDC 112 se configura para recoger y transmitir sus datos de rueda a la BSCU 104. El bus o buses de comunicacion de datos digital en la aeronave pueden configurarse para comunicar los datos de rueda desde el RDC 112 a la BSCU 104 usando cualquier protocolo de comunicacion de datos adecuado y cualquier esquema de transmision de datos adecuado. En una realizacion alternativa, el RDC 112 puede configurarse para comunicar los datos de rueda al EBAC 106. En otra realizacion mas, el RDC 112 puede configurarse para comunicar los datos de rueda (o partes de los mismos) tanto a la BSCU 104 como al EBAC 106.
El sistema de freno electrico 100 puede incluir o cooperar con una unidad de control de potencia adecuadamente configurada o subsistema 114. La unidad de control de potencia 114 puede acoplarse a la BSCU 104, EBAC 106, mecanismo de freno 108 y/o a otros componentes del sistema de freno electrico 100. La unidad de control de potencia 114 puede configurarse para regular, eliminar o de otra manera controlar la potencia a uno o mas componentes del sistema de freno electrico 100 segun se necesite para alcanzar un modo de potencia operativo deseado. La unidad de control de potencia 114 tambien puede configurarse para monitorizar los sistemas de potencia de aeronave y buses de potencia que alimentan el sistema de freno electrico 100. Por ejemplo, la unidad de control de potencia 114 puede acoplarse a un suministro de potencia activo 116 para la aeronave y a un suministro de potencia de reserva 118 (por ejemplo, una batena) para la aeronave. El suministro de potencia activo 116 puede incluir un generador acoplado a un motor y un convertidor de CA a CC, tal como una Unidad de Rectificacion- Transformacion (TRU). En esta realizacion, el suministro de potencia activo 116 proporciona potencia generada desde el(los) motor(es) de la aeronave, mientras el suministro de potencia de reserva 118 proporciona potencia a la aeronave cuando el(los) motor(es) no estan en funcionamiento. La unidad de control de potencia 114 puede configurarse adecuadamente para proporcionar potencia operativa al sistema de freno electrico 100 desde suministro de potencia activo 116 y/o suministro de potencia de reserva 118 y la unidad de control de potencia 114 puede configurarse para proporcionar un modo de plena potencia, un modo de potencia reducida, un modo de baja potencia o un modo de reposo de la forma descrita en mas detalle en este documento.
El sistema de freno electrico 100 puede configurarse adecuadamente para soportar diferentes modos de consumo de potencia. Por ejemplo, sistema de freno electrico 100 preferentemente soporta un modo de baja potencia y un modo de reposo para reducir el consumo de potencia cuando no se necesita el pleno rendimiento de freno (por ejemplo, fuerza de pinzamiento). Una vez que el pedal de freno 102 se desvfa, sin embargo, el sistema de freno electrico 100 puede recuperarse a un modo de plena potencia (o conmutar desde el modo de reposo al modo de baja potencia) con un aumento correspondiente en capacidad de rendimiento de freno. En ciertas condiciones, el sistema de freno electrico 100 puede entrar el modo de reposo. Tal operacion reduce el gasto en el suministro de potencia de reserva 118 y reduce la cantidad de potencia que debe disiparse para la perdida de enfriamiento que esta presente durante muchos estados operacionales de la aeronave.
El sistema de freno electrico 100 puede disenarse para entrar el modo de potencia reducida tras la deteccion de ciertas condiciones. Por ejemplo, sistema de freno electrico 100 puede configurarse para conmutar desde el modo
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de plena potencia al modo de potencia reducida tras la deteccion de cualquier de las siguientes condiciones desencadenantes: (1) recibir un mensaje de “suministro de potencia de espera” desde la unidad de control de potencia 114; (2) determinar que la unidad de control de potencia 114 no es valida para al menos un periodo lfmite de tiempo; o (3) determinar que el EBAC 106 ha perdido comunicacion de datos del resto de la aeronave para al menos un periodo lfmite de tiempo. Para simplicidad y claridad, diversas trayectorias de comunicacion desde la BSCU 104 y el EBAC 106 a otros componentes de la aeronave no se representan en la Figura 1.
En una realizacion, un modo de baja potencia estara activo durante las operaciones de remolque y durante operaciones de aseguramiento del freno de estacionamiento. En ambos de estos casos no se requiere rendimiento de frenado alto o es tolerable un retraso corto en el pleno rendimiento de frenado. Las operaciones de remolque pueden depender de la batena de la aeronave hasta una hora o mas, mientras operaciones de ajuste de freno de estacionamiento pueden durar hasta una hora debido al enfriamiento del mecanismo de freno 108. En la practica, la aeronave puede apagarse durante estas operaciones, asf que la batena podna proporcionar potencia durante el tiempo que los frenos se enfnan y se ajusta el freno de estacionamiento.
Tambien pueden utilizarse variaciones en los sistemas de comunicacion para reducir el consumo de potencia del suministro de potencia de reserva 118. Por ejemplo, si un mensaje de senal de control de sistema de freno normalmente se envfa cada cinco milisegundos y responde a cada cinco milisegundos, entonces durante el modo de baja potencia el tiempo entre mensajes podna ser mucho mayor (hasta un segundo en algunas realizaciones) para minimizar la potencia consumida en la determinacion de una respuesta. Ademas, algunas funciones del sistema de freno electrico 100 pueden deshabilitarse para reducir adicionalmente el consumo de potencia durante estas operaciones. Por ejemplo, no se necesita antideslizamiento durante el remolque o durante ajustes de freno de estacionamiento.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra un proceso de control de potencia 200 adecuado para su uso en un sistema de freno electrico de una aeronave. Las diversas tareas llevadas a cabo en conexion con el proceso 200 pueden llevarse a cabo mediante software, hardware, firmware o cualquier combinacion de los mismos. Para propositos de ilustracion, la siguiente descripcion del proceso 200 puede referirse a elementos mencionados anteriormente en conexion con la Figura 1. En realizaciones de la invencion, partes del proceso 200 pueden llevarse a cabo mediante diferentes elementos del sistema descrito, por ejemplo, una BSCU, un EBAC, una unidad de control de potencia o similar. Debena apreciarse que el proceso 200 puede incluir cualquier numero de tareas adicionales o alternativas, las tareas mostradas en la Figura 2 no necesitan llevarse a cabo en el orden ilustrado y el proceso 200 puede incorporarse en un procedimiento o proceso mas completo teniendo una funcionalidad adicional no descrita en detalle en este documento.
Para este ejemplo, el proceso de control de potencia 200 asume que la aeronave esta inicialmente operando en su modo de plena potencia donde el sistema de freno electrico tiene una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima (por ejemplo, 100 % de la fuerza de pinzamiento). En otras palabras, el rendimiento de freno maximo en el modo de plena potencia representa el 100 % del rendimiento de freno del sistema de freno electrico. Si el proceso 200 detecta una condicion que desencadena el modo de potencia reducida para el sistema de freno electrico (tarea de consulta 202), entonces el sistema de freno electrico conmutara desde el modo de plena potencia al modo de potencia reducida. De otra manera, el sistema de freno electrico continuara operando en el modo de plena potencia (tarea 204).
El proceso de control de potencia 200 puede usar una o mas pruebas para detectar la condicion de modo de potencia reducida. Una condicion desencadenante se asocia con la recepcion de un mensaje de "suministro de potencia de espera", que indica que la aeronave en la actualidad se esta alimentando mediante un suministro de potencia de reserva o de espera en lugar del suministro de potencia activo normal. Haciendo referencia a la Figura 1, por ejemplo, si la unidad de control de potencia 114 genera un mensaje de “suministro de potencia de espera” para la BSCU 104 y/o para el EBAC 106, entonces el sistema de freno electrico puede conmutar desde el modo de plena potencia normal al modo de potencia reducida. En una realizacion donde la aeronave incluye dos unidades de control de potencia (una para una arquitectura de subsistema de freno electrico izquierda y una arquitectura de subsistema de freno electrico derecha), la tarea de consulta 202 puede detectar la condicion de modo de potencia reducida cuando ambas unidades de control de potencia generan un respectivo mensaje de “suministro de potencia de espera” para el sistema de freno electrico.
Otra condicion desencadenante se asocia con un estado no valido para una o mas unidades de control de potencia de la aeronave. Como se usa en el presente documento, una unidad de control de potencia se considera "no valida" cuando el sistema de freno electrico no recibe informacion o datos de la unidad de control de potencia. Si, por ejemplo, el sistema de freno electrico determina que una unidad de control de potencia no es valida para al menos un periodo lfmite de tiempo, entonces la tarea de consulta 202 puede detectar la condicion de modo de potencia reducida. En una realizacion donde la aeronave incluye dos unidades de control de potencia, la tarea de consulta 202 puede detectar la condicion de potencia reducida si una unidad de control de potencia no es valida y la otra unidad de control de potencia proporciona un mensaje de “suministro de potencia de espera” como se ha descrito anteriormente. Como alternativa, la tarea de consulta 202 puede detectar la condicion de potencia reducida si ambas unidades de control de potencia se consideran no validas para al menos un periodo lfmite de tiempo, por ejemplo,
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dos minutes o cualquier periodo de tiempo adecuado.
Otra condicion desencadenante mas se asocia con una falta de informacion recibida por un EBAC. Como se ha descrito anteriormente, los EBAC se controlan electricamente para generar senales de control de accionador para los accionadores de frenos electricos. Si por cualquier razon un EBAC ha perdido comunicacion de datos entrantes (es decir, ya no esta recibiendo senales de ordenes o de control) durante al menos un periodo lfmite de tiempo, entonces la tarea de consulta 202 puede detectar la condicion de potencia reducida. Este periodo lfmite de tiempo puede ser, por ejemplo, dos minutos o cualquier periodo de tiempo adecuado.
Mientras en el modo de plena potencia, el sistema de freno electrico depende de y utiliza un suministro de potencia activo de la aeronave, que genera potencia operativa cuando los motores de la aeronave estan en funcionamiento (tarea 206). Mientras en el modo de plena potencia, el sistema de freno electrico proporciona capacidad de pleno rendimiento de freno que representa el 100 % del potencial del sistema frenado (tarea 208). Para esta realizacion, los EBAC en el sistema de freno electrico se controlan con senales de potencia de 130 voltios desde la unidad de control de potencia 114; estas senales de potencia de 130 voltios se usan para accionar los motores de los respectivos mecanismos de freno. En la practica, operar un EBAC en el modo de plena potencia puede extraer aproximadamente dos kilovatios del suministro de potencia activo. En la practica, los cambios de rendimiento de freno entre modos incluyen, sin limitacion: reduccion de fuerza de pinzamiento; y reduccion de respuesta de frecuencia de freno que conduce a reduccion de rendimiento de antideslizamiento. La potencia se refiere a velocidad de operacion (aceleracion de motor) y cuanto puede pinzarse el freno (par motor), que debena ser evidente para expertos en la materia de motores electricos.
Mientras en el modo de plena potencia, el sistema de freno electrico tambien puede mantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente alta velocidad para la transmision de mensajes de senal de control (tarea 210). Tal comunicacion de datos a alta velocidad puede ser deseable para soportar una relativamente alta tasa de mensajes o tramas durante operaciones de frenado normales, tal como 200 Hz. En una realizacion, mensajes para el sistema de freno electrico se intercambian una vez cada cinco milisegundos mientras se opera en el modo de plena potencia para garantizar una veloz respuesta del sistema de freno y rapida actualizacion de datos.
Si la tarea de consulta 202 detecta una condicion modo de potencia reducida, entonces el proceso 200 provoca que el sistema de freno electrico opere en el modo de baja potencia (tarea 212). La tarea de consulta 202 permite que el sistema de freno electrico determine cuando no se requiere pleno rendimiento de freno y, en consecuencia, cuando activar el modo de baja potencia. Por ejemplo, el proceso de control de potencia 200 puede activar el modo de baja potencia durante las operaciones de remolque para la aeronave y/o durante operaciones de aseguramiento del freno de estacionamiento para la aeronave. En la practica, cuando la fuente de potencia conmuta a la fuente de reserva, puede iniciarse el modo de baja potencia.
Mientras en el modo de baja potencia, el sistema de freno electrico depende de y utiliza un suministro de potencia de reserva de la aeronave, que genera potencia operativa cuando los motores de la aeronave no estan en funcionamiento (tarea 214). Mientras en el modo de baja potencia, el sistema de freno electrico proporciona capacidad de rendimiento de freno reducida que representa menos del 100 % del potencial del sistema frenado (tarea 216). En otras palabras, la capacidad del rendimiento de freno maximo en el modo de baja potencia es menor que la capacidad del rendimiento de freno maximo en el modo de plena potencia. En aplicaciones tfpicas, la capacidad reducida es aproximadamente del 60 % del potencial de la fuerza de pinzamiento del sistema de frenado. Para realizar esta capacidad de frenado reducida, los EBAC pueden controlarse en una manera que limita su media y/o punta de consumo de potencia. Como alternativa (o adicionalmente), los EBAC pueden controlarse en una manera que aumentan sus tiempos de respuesta. Como alternativa (o adicionalmente), el sistema de freno electrico puede emplear un limitador de par, una celula de carga, un sensor de posicion de accionador de freno y/u otros componentes en los mecanismos de freno que pueden proporcionar datos de realimentacion que indican un nivel de accionamiento de freno. En respuesta a tales datos, el sistema de freno electrico puede regular la aplicacion de los mecanismos de freno a traves de los EBAC. En la practica, operar un EBAC en el modo de baja potencia puede extraer unicamente varios cientos de vatios del suministro de potencia activo (a diferencia de los dos kilovatios en el modo de plena potencia).
Mientras en el modo de baja potencia, el sistema de freno electrico tambien puede mantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente baja velocidad para la transmision de mensajes de senal de control (tarea 218). Tal comunicacion de datos a baja velocidad puede ser deseable para soportar una tasa de mensajes o tramas baja durante las operaciones de aeronave que son de alguna forma inmunes a la tasa de datos. Por ejemplo, en el modo de baja potencia, el retraso entre mensajes puede ser mucho mas largo (por ejemplo, hasta 10-100 milisegundos) con respecto al retraso en el modo de plena potencia. Esto resulta en menos transmisiones de mensajes y, a su vez, menor potencia consumida para procesar todos los mensajes y accionar los frenos. En la practica, el cambio del protocolo de comunicacion de datos puede manejarse mediante la BSCU (o las BSCU).
Si proceso de control de potencia 200 detecta una condicion de modo de plena potencia (tarea de consulta 220) mientras el sistema de freno electrico esta en el modo de potencia reducida, entonces el sistema de freno electrico conmuta de vuelta al modo de plena potencia. Mientras se opera en el modo de potencia reducida, el sistema de
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freno electrico puede monitorizar otras condiciones para determinar si entrar o no el modo de reposo. Por lo tanto, el proceso de control de potencia 200 puede disenarse para detectar cualquier condicion de modo de reposo apropiado. Como un ejemplo de esta caractenstica, el proceso 200 puede monitorizar un tiempo transcurrido desde que se produce una condicion espedfica, tal como el tiempo de inactividad entre ordenes de freno. El tiempo de inactividad representa un tiempo transcurrido desde la recepcion/procesamiento de la ultima orden de frenado. En la Figura 2, si el modo de reposo se desencadena (tarea de consulta 222), entonces el proceso 200 puede continuar para mantener el modo de baja potencia, continuar monitorizando para una condicion de modo de reposo, y continuar monitorizando para una condicion que desencadena el modo de plena potencia.
Si las condiciones de modo de reposo particulares se han satisfecho, entonces el proceso de control de potencia 200 puede conmutar desde el modo de baja potencia a un modo de reposo e impulsar el sistema de freno electrico para operar en el modo de reposo (tarea 224). Mientras en el modo de reposo, el sistema de freno electrico todavfa depende de y utiliza el suministro de potencia de reserva de la aeronave. Sin embargo, el modo de reposo depende del consumo de potencia quiescente desde el suministro de potencia de reserva, donde tal consumo de potencia quiescente es menor que el consumo de potencia reducido que se produce en el modo de baja potencia. En la practica, este consumo de potencia quiescente representa un requisito de potencia mmimo que permite que el sistema de freno electrico reciba, genere y responda a mensajes de datos (el sistema de freno electrico no necesita hacer nada mas durante este modo). Ya que el frenado no se ordena en el modo de reposo, el sistema de freno electrico no necesita mantenerse en un modo que requiere reaccion inmediata a senales de accionamiento de freno. De hecho, mientras en el modo de reposo, el sistema de freno electrico no necesita proporcionar ninguna fuerza de pinzamiento en absoluto. Para realizar el modo de reposo, los EBAC pueden apagarse o mantenerse en un estado de potencia en espera. En la practica, operar un EBAC en el modo de reposo puede no extraer potencia del suministro de potencia activo (a diferencia de los dos kilovatios en el modo de plena potencia).
Mientras en el modo de reposo, el sistema de freno electrico tambien puede mantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente baja velocidad para la transmision de mensajes de senal de control como se ha descrito anteriormente en conexion con la tarea 218. Para conservar adicionalmente energfa, puede usarse un protocolo de comunicacion de datos a muy baja velocidad durante el modo de reposo, incluyendo no comunicacion desde la BSCU al EBAC.
Si proceso de control de potencia 200 detecta una condicion de modo de plena potencia (tarea de consulta 226) mientras el sistema de freno electrico esta en el modo de reposo, entonces el sistema de freno electrico conmuta de vuelta al modo de plena potencia. En la practica, el sistema de freno electrico se configura volver al modo de plena potencia dentro de un periodo de tiempo relativamente corto - habitualmente menos de un segundo. Si el sistema de freno electrico recibe una orden de frenado mientras opera en el modo de reposo (tarea de consulta 228), entonces el proceso 200 puede provocar que el sistema de freno electrico conmute de nuevo al modo de baja potencia en respuesta a la orden de frenado si la fuente de potencia de reserva esta activa (como se representa en la Figura 2). Como alternativa, el proceso 200 puede provocar que el sistema de freno electrico conmute de vuelta al modo de plena potencia en respuesta a la orden de frenado. De otra manera, el sistema de freno electrico puede continuar operando en el modo de reposo para conservar energfa.
Mientras al menos una realizacion de ejemplo se ha representado en la anterior descripcion detallada, debena apreciarse que existe un enorme numero de variaciones. Tambien debena apreciarse que el ejemplo de realizacion o realizaciones descritas en este documento no pretenden limitar el alcance, aplicabilidad o configuracion de la invencion en ninguna forma. En su lugar, la anterior descripcion detallada proporcionara a los expertos en la materia con una hoja de ruta para implementar la realizacion o realizaciones descritas. Debena entenderse que diversos cambios puede hacerse la funcion y disposicion de los elementos sin alejarse del alcance de la invencion, donde el alcance de la invencion se define mediante las reivindicaciones, que incluyen equivalentes conocidos y equivalentes previsibles en el momento de solicitar esta solicitud de patente.
Claims (15)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un metodo de operacion de un sistema de freno electrico (100) en diferentes modos de consumo de potencia, comprendiendo el metodo:operar el sistema de freno electrico (100) en un modo de plena potencia (204) que corresponde a una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima;detectar una condicion que desencadena un modo de potencia reducida (202) para el sistema de freno electrico (100);conmutar desde el modo de plena potencia al modo de potencia reducida (212); ymientras en el modo de potencia reducida, operar el sistema de freno electrico (100) en un modo de baja potencia que corresponde a una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima, caracterizado por que el metodo comprende ademas:mantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente alta velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en el modo de plena potencia; ymantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente baja velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en el modo de baja potencia.
- 2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde operar el sistema de freno electrico (100) en el modo de plena potencia depende de un suministro de potencia activo (116).
- 3. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, donde operar el sistema de freno electrico (100) en el modo de baja potencia depende de un suministro de potencia de reserva (118).
- 4. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, comprendiendo ademas:detectar una condicion de modo de reposo (222) que desencadena un modo de reposo para el sistema de freno electrico (100);conmutar al modo de reposo (224) en respuesta a deteccion de la condicion de modo de reposo; y operar el sistema de freno electrico (100) en el modo de reposo.
- 5. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 4, donde operar el sistema de freno electrico (100) en el modo de reposo depende de consumo de potencia quiescente de un suministro de potencia de reserva (118).
- 6. Un metodo de operacion de un sistema de freno electrico (100) en diferentes modos de consumo de potencia, comprendiendo el metodo:determinar cuando no se requiere un pleno rendimiento de freno, donde pleno rendimiento de freno corresponde a una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima; ysi pleno rendimiento de freno no se requiere, operar el sistema de freno electrico (100) en un modo de baja potencia que corresponde a una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima, caracterizado por que el metodo comprende ademas:mantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente alta velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en pleno rendimiento de freno; ymantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente baja velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en el modo de baja potencia.
- 7. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, comprendiendo ademas operar el sistema de freno electrico (100) en un modo de reposo en respuesta a deteccion de una condicion de modo de reposo (222), donde consumo de potencia en el modo de reposo es menor que consumo de potencia en el modo de baja potencia.
- 8. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 7, comprendiendo ademas:mientras opera en el modo de reposo (212), recibir una orden de frenado (226); yen respuesta a la orden de frenado, conmutar a un modo de plena potencia (204) que corresponde a la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima.
- 9. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 8, comprendiendo ademas:mientras opera en el modo de reposo, recibir una orden de frenado (224); y51015202530354045en respuesta a la orden de frenado, conmutar al modo de baja potencia (212).
- 10. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, comprendiendo ademas activar el modo de baja potencia durante las operaciones de remolque.
- 11. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, comprendiendo ademas activar el modo de baja potencia durante operaciones de aseguramiento del freno de estacionamiento.
- 12. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 6, comprendiendo ademas cambiar a protocolo de comunicacion de datos para el sistema de freno electrico (100) para acomodar el modo de baja potencia.
- 13. Un sistema de freno electrico (100), comprendiendo el sistema de freno electrico: un mecanismo de freno (108); yuna arquitectura de control de freno acoplada al mecanismo de freno (108), comprendiendo la arquitectura de control de freno logica de procesamiento configurada para:controlar operacion del sistema de freno electrico (100) en un modo de plena potencia durante la cual el mecanismo de freno tiene una primera capacidad de rendimiento de frenado maxima;conmutar desde el modo de plena potencia a un modo de baja potencia al detectar una condicion desencadenante;controlar operacion del sistema de freno electrico (100) en el modo de baja potencia durante la cual el mecanismo de freno (108) tiene una segunda capacidad de rendimiento de frenado maxima que es menor que la primera capacidad de rendimiento de frenado maxima,caracterizado por que la logica de procesamiento se configura adicionalmente para:mantener protocolo de comunicacion de datos de relativamente alta velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en el modo de plena potencia; ymantener un protocolo de comunicacion de datos de relativamente baja velocidad para mensajes de control de senales del sistema de freno electrico (100) cuando se opera el sistema de freno electrico en el modo de baja potencia.
- 14. Un sistema de freno electrico (100) de acuerdo con la reivindicacion 13, donde la logica de procesamiento de la arquitectura de control de freno se configura para:detectar una condicion de modo de reposo que desencadena un modo de reposo para el sistema de freno electrico (100); yposteriormente controlar operacion del sistema de freno electrico (100) en el modo de reposo, donde consumo de potencia del sistema de freno electrico en el modo de reposo es menor que consumo de potencia del sistema de freno electrico en el modo de baja potencia.
- 15. Un sistema de freno electrico (100) de acuerdo con la reivindicacion 13, donde la logica de procesamiento de la arquitectura de control de freno se configura para cambiar un protocolo de comunicacion de datos para el sistema de freno electrico para acomodar el modo de baja potencia.
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