CN112072778A - 双发飞机的配电管理***及方法 - Google Patents

双发飞机的配电管理***及方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种双发飞机的配电管理***及方法，所述配电管理***包括：数据传输模块，通过总线与飞机的飞控计算机相连，传输飞控指令；数据采集模块，与飞机的机载传感器相连，采集飞机的机载设备信号；综合配电模块，与所述机载设备相连，为所述机载设备供电；控制模块，分别与所述数据传输模块、数据采集模块、综合配电模块相连，根据采集的机载设备信号判断故障情况，根据飞控指令对配电***进行重构，控制综合配电模块进行两台发电机供电、单台发电机供电或应急供电。合理利用双发电机的设备余度优势，实现双发飞机的两台发电机供电、单台发电机供电、应急情况下蓄电池组供电的三余度配电***，提高供配电可靠性。

Description

双发飞机的配电管理***及方法
技术领域
本申请涉及飞机配电技术领域，具体地涉及一种双发飞机的配电管理***及方法。
背景技术
配电***作为飞机的重要组成***，用于将发电机提供的电能传输和分配到飞机各用电设备，其对于飞机的飞行安全及自主飞行具有十分重要的意义。飞机配电***的控制方式有集中控制方式、分散控制方式和集散控制方式。早期飞机基本采用集中控制方式，即通过驾驶舱进行配电。随着计算机技术的发展应用，分散控制方式和集散控制方式在飞机上得到成功应用。
国内外无人机电气***基本沿用有人飞机的电气***设计，电气设备多且笨重，如汇流条采用盘箱式设计，体积较大，装配时间长，而且需要在装机时现场接线；全机设置大量配电用继电器盒，导致机载电网复杂，降低供电可靠性。
随着无人机的发展，配电控制技术逐渐取代传统沿用有人飞机电气***的设计方式。但是现有的配电***适用于小型单发无人机，其电源为一台低电压直流发电机，应急电源为一只蓄电池组。
发明内容
基于此，本申请提供了一种双发飞机的配电管理***及方法，合理利用双发电机的设备余度优势，实现双发飞机的两台发电机供电、单台发电机供电、应急情况下蓄电池组供电的三余度配电***。
本申请提供的双发飞机的配电管理***，包括：
数据传输模块，通过总线与飞机的飞控计算机相连，传输飞控指令；
数据采集模块，与飞机的机载传感器相连，采集飞机的机载设备信号；
综合配电模块，与所述机载设备相连，为所述机载设备供电；
控制模块，分别与所述数据传输模块、数据采集模块、综合配电模块相连，根据采集的机载设备信号判断故障情况，根据飞控指令对配电***进行重构，控制综合配电模块进行两台发电机供电、单台发电机供电或应急供电。
根据本申请的一些实施例，所述综合配电模块，包括：
第一主汇流条和第二主汇流条，分别通过第一常闭接触器、第二常闭接触器与两个发动机的发电机相连；
第一蓄电池汇流条和第二蓄电池汇流条，分别通过第一断路器、第二断路器与第一主汇流条、第二主汇流条相连；
第一蓄电池汇流条通过常开接触器与所述第二蓄电池汇流条相连。
根据本申请的一些实施例，所述综合配电模块，还包括：
第一不间断汇流条，分别与第一主汇流条和第一蓄电池汇流条相连；
第二不间断汇流条，分别与第二主汇流条和第二蓄电池汇流条相连；
第一发动机汇流条和第二发动机汇流条，分别与第一主汇流条和第二主汇流条相连。
根据本申请的一些实施例，所述综合配电模块，还包括：
第一ECUB汇流条，一端与所述第一发动机汇流条相连，另一端与所述第二发动机汇流条相连；
第二ECUB汇流条，一端与所述第二发动机汇流条相连，另一端与所述第一发动机汇流条相连。
根据本申请的一些实施例，所述综合配电模块，还包括：
第一非关键汇流条和第二非关键汇流条，分别通过第一SSPC通道和第二SSPC通道与所述第一主汇流条和第二主汇流条相连。
根据本申请的一些实施例，所述的配电管理***还包括：
电源管理模块，与所述控制模块相连，为其提供供电电源。
根据本申请的另一方面，提供一种双发飞机的配电管理方法，应用于上述配电管理***，所述配电管理方法包括：
两个发动机正常运行状态下，所述常开接触器断开，第一常闭接触器、第二常闭接触器闭合，所述第一断路器、第二断路器导通；
第一主汇流条或第二主汇流条短路时，对应的所述第一断路器或第二断路器主动断开；
第一发电机或第二发电机故障时，控制所述对应的第一常闭接触器或第二常闭接触器断开；
第一发电机和第二发电机均故障时，控制所述第一常闭接触器和第二常闭接触器断开。
根据本申请的一些实施例，所述配电管理方法还包括：
第一发电机和第二发电机均故障时，断开第一非关键汇流条、第二非关键汇流条与第一主汇流条、第二主汇流条之间的第一SSPC通道和第二SSPC通道。
根据本申请的一些实施例，所述配电管理方法，还包括：
第一主汇流条或第二主汇流条短路、第一发电机和/或第二发电机故障时，控制所述常开接触器闭合。
根据本申请的一些实施例，所述配电管理方法，还包括：
数据采集模块采集所述配电***中电源接口、汇流条和用电设备的电气参数并传输至控制模块；
控制模块根据所述电气参数进行故障判断并将故障判断结果通过数据传输模块传输至飞控计算机；
所述飞控计算机根据故障结果向控制模块传输隔离指令或重构指令。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图，而并不超出本申请要求保护的范围。
图1示出根据本申请示例实施例的配电管理***示意图。
图2示出根据本申请示例实施例的配电管理***结构图。
图3示出根据本申请示例实施例的配电管理方法流程图。
图4示出根据本申请另一示例实施例的配电管理方法流程图。
图5示出根据本申请示例实施例的配电管理电子设备组成框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
双发无人机的配电电源包括两台发电机，因此具有电源余度优势。现有的单发无人机配电管理***和方法，不适用于双发无人机，无法合理利用双发无人机的电源余度优势，实现电源***的合理分配。此外，双发无人机出现故障时，现有的单发配电管理***也无法进行合理且适用的***重构和故障隔离。
为此，本发明人针对双发无人机的特点，提出一种适用于双发无人机的配电管理***及方法，充分利用双发无人机自身的电源余度优势，实现电源、负载合理的分配，当发生故障时能够完成故障定位与隔离、以及***重构，实现两台发电机供电、单台发电机供电、应急情况下蓄电池组供电的三余度配电，从而保证不间断供电并提高容错等级。
以下将结合附图，详细介绍本申请的技术方案。
图1示出根据本申请示例实施例的配电管理***示意图。
根据本申请的第一方面，提供一种双发飞机的配电管理***1000，如图1所示。所述配电管理***1000包括控制模块100、数据传输模块200、数据采集模块300、综合配电模块400。
数据传输模块200，通过总线与飞机的飞控计算机2000相连。数据采集模块300与机载传感器3000相连，采集机载设备信号。综合配电模块，与机载设备4000相连，为机载设备4000供电。
控制模块100分别与数据传输模块200、数据采集模块300、综合配电模块400相连。控制模块100接收数据采集模块300采集的机载设备信号判断故障情况；将故障情况通过数据传输模块200发送给飞控计算机2000；飞控计算2000经过运算向控制模块100发送故障隔离或者***重构的飞控指令；控制模块100根据飞控指令对配电***进行重构，控制综合配电模块400分别进行两台发电机供电、单台发电机供电和应急供电。
根据本申请的一些实施例，配电管理***1000还包括电源管理模块500，一端与控制模块100相连，另一端与外部电源***5000相连，为控制模块100提供供电电源。
本申请提供的配电管理***1000通过数据采集模块300进行故障监测；当监测到故障后，将故障情况反馈给飞控计算机并根据飞控指令及时进行故障隔离、***重构，在合理利用机载设备余度的基础上，将配电余度和机载设备余度相结合，实现两台发电机供电、单台发电机供电、应急情况下蓄电池组供电的三余度配电，从而实现不间断供电并提配电的可靠性。
图2示出根据本申请示例实施例的配电管理***结构图。
如图2所示，本申请提供的配电管理***1000在应用过程中，其综合配电模块(图中未示)通过一组汇流条来实现配电。根据本申请的示例实施例，综合配电模块400包括第一主汇流条410、第二主汇流条420、第一蓄电池汇流条430、第二蓄电池汇流条440、第一发动机汇流条450、第二发动机汇流条460、第一不间断汇流条470和第二不间断汇流条480。
第一主汇流条410和第二主汇流条420，分别通过第一常闭接触器K2、第二常闭接触器K3与两个发动机的左发电机9000、右发电机8000相连。左发电机9000、右发电机8000分别为第一主汇流条410(左主汇流条)和第二主汇流条420(右主汇流条)供电。
第一蓄电池汇流条430和第二蓄电池汇流条440，分别通过第一断路器B1、第二断路器B2与第一主汇流条410、第二主汇流条420相连。第一主汇流条410、第二主汇流条420分别为第一蓄电池汇流条430(左蓄电池汇流条)和第二蓄电池汇流条440(右蓄电池汇流条)供电。
第一蓄电池汇流条430(左蓄电池汇流条)和第二蓄电池汇流条440(右蓄电池汇流条)分别与第一蓄电池组7000和第二蓄电池组6000相连。第一蓄电池组7000和第二蓄电池组6000分别为第一蓄电池汇流条430(左蓄电池汇流条)和第二蓄电池汇流条440(右蓄电池汇流条)供电。第一蓄电池汇流条430通过常开接触器K1与第二蓄电池汇流条440相连。无人机正常运行状态下，常开接触器K1处于断开状态，两侧的配电互不干扰。
第一不间断汇流条470，分别通过二极管D1、D2与第一主汇流条410、第一蓄电池汇流条430相连。由第一主汇流条410、第一蓄电池汇流条430向第一不间断汇流条470供电。
第二不间断汇流条480，分别通过二极管D3、D4与第二主汇流条420和第二蓄电池汇流条440相连。由第二主汇流条420、第二蓄电池汇流条440向第二不间断汇流条480供电。
第一发动机汇流条450和第二发动机汇流条460，分别通过二极管D5、D6与第一主汇流条410、第二主汇流条420相连。由第一主汇流条410、第二主汇流条420分别向第一发动机汇流条450、第二发动机汇流条460供电。
在本申请提供的配电管理***中，将配电汇流条按照供电设备的等级划分为关键设备和非关键设备，上述汇流条为关键设备。此外，综合配电模块还包括第一非关键汇流条4010、第二非关键汇流条4020、第一ECUB汇流条4030、第二ECUB汇流条4040等非关键设备。
第一非关键汇流条4010和第二非关键汇流条4020，分别通过第一SSPC通道、第二SSPC通道与第一主汇流条410、第二主汇流条420相连。由第一主汇流条410、第二主汇流条420分别向第一非关键汇流条4010、第二非关键汇流条4020供电。
第一ECUB汇流条4030一端与第一发动机汇流条450相连，另一端通过二极管D8与第二发动机汇流条460相连。第二ECUB汇流条4040一端与第二发动机汇流条460相连，另一端通过二极管D7与第一发动机汇流条450相连。由此，第一发动机汇流条450向第一ECUB汇流条4030供电，同时通过二极管向第二ECUB汇流条4040供电。第二发动机汇流条460同时向第二ECUB汇流条4040供电，同时通过二极管向第一ECUB汇流条4030供电。
图3示出根据本申请示例实施例的配电管理方法流程图。
根据本申请的示例实施例，提供一种配电管理方法，应用于如图2所示的配电管理***，其中数据采集模块采集配电***中电源接口、汇流条和用电设备的电气参数并传输至控制模块；控制模块根据所述电气参数进行故障判断并将故障判断结果通过数据传输模块传输至飞控计算机；飞控计算机根据故障结果向控制模块传输隔离指令或重构指令。所述配电管理方法包括：
在步骤S310，两个发动机正常运行状态下，所述常开接触器断开，第一常闭接触器、第二常闭接触器闭合，所述第一断路器、第二断路器导通。在此状态下，两台发电机供电，常开接触器K1两侧的配电互不干扰。
在步骤S320，第一主汇流条或第二主汇流条短路时，对应的所述第一断路器或第二断路器主动断开。在此状态下，进入单台发电机供电模式，未发生短路故障的主汇流条一侧正常供电，从而可以保护整个配电管理***的正常运行。
在步骤S330，第一发电机或第二发电机故障时，控制所述对应的第一常闭接触器或第二常闭接触器断开。一侧发电机故障时，控制模块将发电机的故障信号上传至飞控计算机，飞控计算机发出发电机隔离指令，控制模块断开故障发电机一侧的常闭接触器，从而将故障进行隔离。在此状态下，进入单台发电机供电模式，未发生故障的发电机一侧正常供电。
在步骤S340，第一发电机和第二发电机均故障时，控制所述第一常闭接触器和第二常闭接触器断开。当左右两侧的发电机均故障时，控制模块将左右两侧的发电机故障信号上传至飞控计算机，飞控计算机发出发电机隔离指令，控制模块断开第一常闭接触器和第二常闭接触器。由此，进入应急供电模式，由第一蓄电池组、第二蓄电池组进行供电。
图4示出根据本申请另一示例实施例的配电管理方法流程图。
根据本申请的另一示例实施例，如图4所示，上述配电管理方法还包括：
在步骤S350，第一发电机和第二发电机均故障时，断开第一非关键汇流条、第二非关键汇流条与第一主汇流条、第二主汇流条之间的第一SSPC通道和第二SSPC通道。飞控计算机发出非关键汇流条断开指令，控制模块同时通过控制第一SSPC通道、第二SSPC通道断开非关键汇流条的供电。在应急供电模式下，断开非关键供电设备供电，以保证关键设备的正常供电。
在步骤S360，第一主汇流条或第二主汇流条短路、第一发电机和/或第二发电机故障时，控制所述常开接触器闭合。在运行过程中，检测到左/右主汇流条短路、单台发电机故障或两台发电机均故障时，飞控计算机发出重构指令，控制模块控制常开接触器闭合，此时左右两侧的有效电源将同时为左右不间断汇流条上的机载设备供电，保证无人机能够安全运行。
图5示出根据本申请示例实施例的配电管理电子设备组成框图。
本申请还提供一种双发飞机的配电管理电子设备700。图5显示的电子设备700仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，电子设备700以通用计算设备的形式表现。电子设备700的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元710、至少一个存储单元720、连接不同***组件(包括存储单元720和处理单元710)的总线730等。
存储单元720存储有程序代码，程序代码可以被处理单元710执行，使得处理单元710执行本说明书描述的根据本申请上述各实施例的方法。
存储单元720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)7201和/或高速缓存存储单元7202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)7203。
存储单元720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块7205的程序/实用工具7204，这样的程序模块7205包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、***总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备700也可以与一个或多个外部设备7001(例如触摸屏、键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备700交互的设备通信，和/或与使得该电子设备700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口750进行。并且，电子设备700还可以通过网络适配器760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器760可以通过总线730与电子设备700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
本申请还一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述配电管理方法。
本申请提供的双发飞机的配电管理***及方法根据双发无人机的设备余度特点，集成主汇流条、不间断汇流条、发动机汇流条、非关键汇流条等，依据飞控计算机指令将左、右发电机和蓄电池组电源合理分配，将电源余度和机载设备余度相结合，合理利用双发电机的优势，实现双发无人机的三余度配电管理，并实现机载设备分级、分阶段的配电管理。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种双发飞机的配电管理***，其特征在于，包括：
数据传输模块，通过总线与飞机的飞控计算机相连，传输飞控指令；
数据采集模块，与飞机上的机载传感器相连，采集飞机的机载设备信号；
综合配电模块，与所述机载设备相连，为所述机载设备供电；
控制模块，分别与所述数据传输模块、数据采集模块、综合配电模块相连，根据采集的机载设备信号判断故障情况，根据飞控指令对配电***进行重构，控制所述综合配电模块进行两台发电机供电、单台发电机供电或应急供电。
2.根据权利要求1所述的配电管理***，其特征在于，所述综合配电模块，包括：
第一主汇流条和第二主汇流条，分别通过第一常闭接触器、第二常闭接触器与两个发动机的发电机相连；
第一蓄电池汇流条和第二蓄电池汇流条，分别通过第一断路器、第二断路器与第一主汇流条、第二主汇流条相连；
第一蓄电池汇流条通过常开接触器与所述第二蓄电池汇流条相连。
3.根据权利要求2所述的配电管理***，其特征在于，所述综合配电模块，还包括：
第一不间断汇流条，分别与第一主汇流条和第一蓄电池汇流条相连；
第二不间断汇流条，分别与第二主汇流条和第二蓄电池汇流条相连；
第一发动机汇流条和第二发动机汇流条，分别与第一主汇流条和第二主汇流条相连。
4.根据权利要求3所述的配电管理***，其特征在于，所述综合配电模块，还包括：
第一ECUB汇流条，一端与所述第一发动机汇流条相连，另一端与所述第二发动机汇流条相连；
第二ECUB汇流条，一端与所述第二发动机汇流条相连，另一端与所述第一发动机汇流条相连。
5.根据权利要求2所述的配电管理***，其特征在于，所述综合配电模块，还包括：
第一非关键汇流条和第二非关键汇流条，分别通过第一SSPC通道和第二SSPC通道与所述第一主汇流条和第二主汇流条相连。
6.根据权利要求1所述的配电管理***，其特征在于，还包括：
电源管理模块，与所述控制模块相连，为其提供供电电源。
7.一种双发飞机的配电管理方法，应用于权利要求6所述的配电管理***，其特征在于，包括：
两个发动机正常运行状态下，所述常开接触器断开，第一常闭接触器、第二常闭接触器闭合，所述第一断路器、第二断路器导通；
第一主汇流条或第二主汇流条短路时，对应的所述第一断路器或第二断路器主动断开；
第一发电机或第二发电机故障时，控制所述对应的第一常闭接触器或第二常闭接触器断开；
第一发电机和第二发电机均故障时，控制所述第一常闭接触器和第二常闭接触器断开。
8.根据权利要求7所述的配电管理方法，其特征在于，第一发电机和第二发电机均故障时，还包括：
断开第一非关键汇流条、第二非关键汇流条与第一主汇流条、第二主汇流条之间的第一SSPC通道和第二SSPC通道。
9.根据权利要求7所述的配电管理方法，其特征在于，还包括：
第一主汇流条或第二主汇流条短路、第一发电机和/或第二发电机故障时，控制所述常开接触器闭合。
10.根据权利要求7所述的配电管理方法，其特征在于，还包括：
数据采集模块采集所述配电***中电源接口、汇流条和用电设备的电气参数并传输至控制模块；
控制模块根据所述电气参数进行故障判断并将故障判断结果通过数据传输模块传输至飞控计算机；
所述飞控计算机根据故障结果向控制模块传输隔离指令或重构指令。
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