DE102011087871A1 - Heizsystem für ein Luft- oder Raumfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizsystem (10) für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit einem Steuergerät (5), welches mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver (5a; 5b) und eine Sensorsteuerung (7) aufweist, und mindestens einer Wegbaukomponente (1), welche ein Sensorelement (4) und ein Heizelement (2) aufweist, wobei der mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver (5a; 5b) mit der mindestens einen Wegbaukomponente (1) über eine Verbindungsleitung (8a; 8b) verbunden ist, wobei das Steuergerät (5) dazu ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement (2) über die Verbindungsleitung (8a; 8b) mit Strom zu versorgen, und wobei die Sensorsteuerung (7) dazu ausgelegt ist, erste Steuersignale mit dem Sensorelement (4) über die Verbindungsleitung (8a; 8b) auszutauschen.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Heizsystem für ein Luft- oder Raumfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems für ein Luft- oder Raumfahrzeug.
- Heizelemente in einem Flugzeug werden üblicherweise über sogenannte Ice Protection Control Units (IPCUs) gesteuert. Jedem Heizelement ist dabei ein oder mehrere Temperatursensoren zugeordnet, welche Temperaturmessdaten zur Umgebung der Heizelemente liefern, die wiederum zur Steuerung und Regelung der Heizelemente dienen können.
- Die Heizelemente sowie die Temperatursensoren werden dabei als Wegbaukomponenten durch die IPCUs angesteuert, deren Steuersignale über entsprechende Steuerverkabelungen geführt werden.
- Die Druckschrift
US 7,580,777 B2 offenbart beispielsweise ein Heizsystem für ein Flugzeug, welches eine Mehrzahl von lokalen Steuergeräten für die Ansteuerung von Heizkomponenten und Temperatursensoren sowie eine zentrale Heizsteuerung aufweist. - Die Druckschrift A. Kiefer, L. M. Reindl: Low-Cost-Sensorik an Hochtemperatur-Aktoren über Power-Line Communication, Sensoren und Messsysteme, S. 127–129, 13. ITG/GMA-Fachtagung 13.–14. März 2006, Freiburg/Breisgau offenbart ein Messsystem zur Ansteuerung von Leistungsaktoren und messelektronischer Komponenten in verfahrenstechnischen Anlagen, bei dem die Datenübertragung zu einem Steuergerät mittels Power Line Communication als Punkt-zu-Punkt-Verbindung erfolgt.
- Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heizsystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems für Luft- oder Raumfahrzeuge zu schaffen, bei denen der Verkabelungsaufwand von Sensoren reduziert werden kann.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Heizsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
- Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Heizsystem für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit einem Steuergerät, welches mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver und eine Sensorsteuerung aufweist, und mindestens einer Wegbaukomponente, welche ein Sensorelement und ein Heizelement aufweist, wobei der mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver mit der mindestens einen Wegbaukomponente über eine Verbindungsleitung verbunden ist, wobei das Steuergerät dazu ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement über die Verbindungsleitung mit Strom zu versorgen, und wobei die Sensorsteuerung dazu ausgelegt ist, erste Steuersignale mit dem Sensorelement über die Verbindungsleitung auszutauschen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Heizsystems für ein Luft- oder Raumfahrzeug, insbesondere eines erfindungsgemäßen Heizsystems, mit den Schritten des Versorgens einer ersten Wegbaukomponente, welche ein Heizelement aufweist, mit Strom durch ein Steuergerät über eine erste Verbindungsleitung, und des Austauschens von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät und einem Sensorelement der ersten Wegbaukomponente über die erste Verbindungsleitung.
- Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Luft- oder Raumfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Heizsystem aufweist.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die komplexe Verkabelung zwischen Steuergerät und Sensor einzusparen, indem die Steuersignale zwischen Steuergerät und Sensor über eine Energieversorgungsleitung für die Heizelemente der jeweiligen Wegbaukomponenten geführt werden. Dazu kann die Technik der Stromleitungsdatenübertragung („Power Line Communication“, PLC) genutzt werden.
- Zwischen dem Steuergerät und den Wegbaukomponenten besteht vorteilhafterweise jeweils eine Eins-zu-Eins-Stromverbindung, so dass keine Störungen oder Fremdeinflüsse durch andere Verbraucher auftreten können, was die Zuverlässigkeit der Ansteuerung verbessert.
- Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Wegfall der Sensorverkabelung der Installationsaufwand, der Raumbedarf sowie das Gesamtgewicht des Luft- oder Raumfahrzeugs erheblich reduziert werden können.
- Aus den Unteransprüchen ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
- Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems kann die Sensorsteuerung dazu ausgelegt ist, mit dem Sensorelement mithilfe einer Stromleitungsdatenübertragung zu kommunizieren. Dies bietet den Vorteil, dass die Sensorsteuerung auf die Technik der Power Line Communication (PLC) zurückgreifen kann.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems kann das Steuergerät eine Heizsteuerung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, zweite Steuersignale mit dem Heizelement über die Verbindungsleitung auszutauschen. Dies bietet den Vorteil, dass nicht nur Steuerdaten mit dem Sensorelement, sondern auch mit dem Heizelement über die Versorgungsleitung ausgetauscht werden können, beispielsweise zum Einstellen einer Heizleistung des Heizelements durch das Steuergerät oder zum Abfragen eines Betriebszustands des Heizelements.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems kann das Sensorelement ein Temperatursensor sein, und die ersten Steuersignale können Temperaturmesswerte in der Umgebung der Wegbaukomponente umfassen. Besonders für die Temperaturerfassung ist es von Vorteil, die Temperatur direkt an den Heizelementen zu erfassen, um eine optimale Steuerung der Heizelemente zu ermöglichen.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Heizsystems kann die Wegbaukomponente eine Auswerteschaltung aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, die durch den Temperatursensor erfassten Temperaturmesswerte auszuwerten. Dies bietet den Vorteil, dass die Auswertung der erfassten Sensordaten direkt vor Ort in den jeweiligen Wegbaukomponenten erfolgen kann, und nicht erst zentral in dem Steuergerät erfolgen muss.
- Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiterhin ein Versorgen einer zweiten Wegbaukomponente, welche ein Heizelement aufweist, mit Strom durch das Steuergerät über eine zweite Verbindungsleitung, und ein Austauschen von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät und einem Sensorelement der zweiten Wegbaukomponente über die zweite Verbindungsleitung erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass jede Wegbaukomponente eine eigene Verbindungsleitung aufweist, über welche sie von dem Steuergerät mit Strom versorgt wird, und über welche Steuersignale mit dem jeweiligen Sensorelement ausgetauscht werden können. Dadurch können Eins-zu-Eins-Datenverbindungen realisiert werden, und die Kommunikation zwischen den einzelnen Wegbaukomponenten und dem Steuergerät wird nicht durch Steuersignale oder die Stromversorgung der anderen Wegbaukomponenten gestört.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Heizsystems für ein Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines Luft- oder Raumfahrzeugs mit einem Heizsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines Heizsystems für ein Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
- Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder ähnlich wirkende Komponenten.
-
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Heizsystems10 für ein Luft- oder Raumfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Heizsystem10 kann beispielsweise in einem in2 schematisch dargestellten Luft- oder Raumfahrzeug100 eingesetzt werden. - Das Heizsystem
10 umfasst ein Steuergerät5 und mindestens eine Wegbaukomponente1 . Wegbaukomponenten1 im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Komponenten, welche von dem die Komponenten steuernden Steuergerät physikalisch getrennt an separaten Orten angeordnet sind, um dort lokal begrenzte Funktionen wie beispielsweise Sensordatenerfassung oder Abgabe von lokal begrenzter Heizleistung durchzuführen. - Das Steuergerät
5 weist mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver5a ,5b auf. Weiterhin kann das Steuergerät eine Sensorsteuerung7 aufweisen. Zudem kann das Steuergerät eine Heizsteuerung6 aufweisen. Die Sensorsteuerung6 und die Heizsteuerung7 können jeweils mit einem oder mehreren der Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver5a ,5b gekoppelt sein. Die Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver5a ,5b , oder auch PLC-Transceiver, können dazu ausgelegt sein, eine Stromleitungsdatenübertragungsfunktion (Power Line Communication, PLC) über die Verbindungsleitungen8a ,8b zu gewährleisten. - Über die Verbindungsleitungen
8a ,8b kann das Steuergerät5 mit jeweils einer Wegbaukomponente1 verbunden sein. Die Verbindungsleitungen8a ,8b können beispielsweise entlang der M-Route in einem Luft- oder Raumfahrzeug100 verlegt werden und über Leitungsanschlüsse1a und1b mit der jeweiligen Wegbaukomponente1 gekoppelt sein. Im vorliegenden Beispiel der1 sind jeweils zwei Verbindungsleitungen8a und8b vorgesehen, wobei ein erster Leitungsanschluss1a mit einer ersten der zwei Verbindungsleitungen8a bzw.8b und ein zweiter Leitungsanschluss1b mit einer zweiten der zwei Verbindungsleitungen8a bzw.8b gekoppelt ist. Jede der Wegbaukomponenten1 weist ein Sensorelement4 und ein Heizelement2 auf. Das Steuergerät5 ist dabei dazu ausgelegt, die Heizelemente2 über die Verbindungsleitung8a ,8b mit Strom zu versorgen. Insbesondere erfolgt die Stromversorgung, um eine Heizfunktion der Heizelemente2 zu gewährleisten. Die Heizfunktion kann dabei in Abhängigkeit von Sensordaten durch die Sensorsteuerung7 gesteuert bzw. geregelt werden. Die Sensorsteuerung7 kann dazu ausgelegt sein, erste Steuersignale mit dem Sensorelement4 über die Verbindungsleitung8a ,8b auszutauschen. Beispielsweise kann die Sensorsteuerung7 Ansteuersignale an das Sensorelement4 senden, oder Sensordaten von dem Sensorelement4 empfangen. Dabei kann die Sensorsteuerung7 dazu ausgelegt sein, mit dem Sensorelement4 mithilfe einer Stromleitungsdatenübertragung zu kommunizieren. Die Stromleitungsdatenübertragung kann dabei Power Line Communication (PLC) oder auch PowerLAN sein. - Das Steuergerät
5 kann weiterhin eine Heizsteuerung6 aufweisen, welche dazu ausgelegt ist, zweite Steuersignale mit dem Heizelement2 über die Verbindungsleitung8a ,8b auszutauschen. Die zweiten Steuersignale können beispielsweise dazu dienen, den Betriebszustand des Heizelements2 abzufragen oder zu verändern. Die zweiten Steuersignale können durch die Heizsteuerung ebenfalls mithilfe einer Stromleitungsdatenübertragung über die Verbindungsleitungen8a ,8b gesendet oder empfangen werden. - Das Sensorelement
4 kann beispielsweise ein Temperatursensor sein, welcher Temperaturmesswerte in der Umgebung der Wegbaukomponente1 erfasst. Diese Temperaturmesswerte können beispielsweise in einer Auswerteschaltung3 ausgewertet werden. - Die Wegbaukomponenten
1 können dabei beispielsweise Rohrbeheizungskomponenten, Fußbodenheizungskomponenten, Drainagenbeheizungskomponenten oder Abwasserleitungsbeheizungskomponenten eines Luft- oder Raumfahrzeugs, beispielsweise des Luft- oder Raumfahrzeugs100 sein. Die Lage der Wegbaukomponenten1 in oder am Luft- oder Raumfahrzeug100 sind in2 nur beispielhaft dargestellt, es kann selbstverständlich möglich sein, die Wegbaukomponenten1 an beliebigen, für das Einsatzgebiet geeigneten Orten des Luft- oder Raumfahrzeugs100 anzuordnen. Weiterhin ist die Anzahl der Wegbaukomponenten1 nur beispielhaft mit zwei angegeben, jede andere Anzahl an Wegbaukomponenten1 ist für das Luft- oder Raumfahrzeug100 ebenso möglich. -
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens20 zum Betreiben eines Heizsystems für ein Luft- oder Raumfahrzeug, insbesondere zum Betreiben des Heizsystems10 in1 . Das Verfahren20 kann beispielsweise zum Betreiben eines Heizsystems10 in einem Luft- oder Raumfahrzeug100 wie in2 dargestellt eingesetzt werden. - In einem ersten Schritt
21 erfolgt ein Versorgen einer ersten Wegbaukomponente1 , welche ein Heizelement2 aufweist, mit Strom durch ein Steuergerät5 über eine erste Verbindungsleitung8a . In einem zweiten Schritt22 erfolgt ein Austauschen von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät5 und einem Sensorelement4 der ersten Wegbaukomponente1 über die erste Verbindungsleitung8a . Das Sensorelement4 kann beispielsweise ein Temperatursensor sein, welcher Temperaturmesswerte in der Umgebung der Wegbaukomponente1 erfasst. Die Temperaturmesswerte können im Rahmen der ersten Steuersignale zwischen dem Steuergerät5 und einem Sensorelement4 der ersten Wegbaukomponente1 über die erste Verbindungsleitung8a ausgetauscht werden. - Optional kann in einem dritten Schritt
23 ein Versorgen einer zweiten Wegbaukomponente1 , welche ein Heizelement2 aufweist, mit Strom durch das Steuergerät5 über eine zweite Verbindungsleitung8b erfolgen. In einem vierten Schritt24 kann ein Austauschen von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät5 und einem Sensorelement4 der zweiten Wegbaukomponente1 über die zweite Verbindungsleitung8a erfolgen. Dadurch kann ein Eins-zu-Eins-Datenaustausch über jeweils separate Verbindungsleitungen8a ,8b des Heizsystems10 gewährleistet werden, was das Verfahren gegenüber Störeinflüssen durch die Stromversorgung oder den Datenaustausch anderer Wegbaukomponenten unempfindlicher macht. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen vorliegend beschrieben wurde, ist sie darauf keineswegs beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wegbaukomponente
- 1a
- Leitungsanschluss
- 1b
- Leitungsanschluss
- 2
- Heizelement
- 3
- Auswerteschaltung
- 4
- Sensorelement
- 5
- Steuergerät
- 5a
- PLC-Transceiver
- 5b
- PLC-Transceiver
- 6
- Heizsteuerung
- 7
- Sensorsteuerung
- 8a
- Verbindungsleitung
- 8b
- Verbindungsleitung
- 10
- Heizsystem
- 20
- Verfahren
- 21
- Verfahrensschritt
- 22
- Verfahrensschritt
- 23
- Verfahrensschritt
- 24
- Verfahrensschritt
- 100
- Luft- oder Raumfahrzeug
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- US 7580777 B2 [0004]
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- A. Kiefer, L. M. Reindl: Low-Cost-Sensorik an Hochtemperatur-Aktoren über Power-Line Communication, Sensoren und Messsysteme, S. 127–129 [0005]
- 13. ITG/GMA-Fachtagung 13.–14. März 2006, Freiburg/Breisgau [0005]
Claims (10)
- Heizsystem (
10 ) für ein Luft- oder Raumfahrzeug (100 ), mit: einem Steuergerät (5 ), welches mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver (5a ;5b ) und eine Sensorsteuerung (7 ) aufweist; und mindestens einer Wegbaukomponente (1 ), welche ein Sensorelement (4 ) und ein Heizelement (2 ) aufweist, wobei der mindestens einen Stromleitungsdatenübertragungs-Transceiver (5a ;5b ) mit der mindestens einen Wegbaukomponente (1 ) über eine Verbindungsleitung (8a ;8b ) verbunden ist, wobei das Steuergerät (5 ) dazu ausgelegt ist, das mindestens eine Heizelement (2 ) über die Verbindungsleitung (8a ;8b ) mit Strom zu versorgen, und wobei die Sensorsteuerung (7 ) dazu ausgelegt ist, erste Steuersignale mit dem Sensorelement (4 ) über die Verbindungsleitung (8a ;8b ) auszutauschen. - Heizsystem (
10 ) nach Anspruch 1, wobei die Sensorsteuerung (7 ) dazu ausgelegt ist, mit dem Sensorelement (4 ) mithilfe einer Stromleitungsdatenübertragung zu kommunizieren. - Heizsystem (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Steuergerät (5 ) eine Heizsteuerung (6 ) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, zweite Steuersignale mit dem Heizelement (2 ) über die Verbindungsleitung (8a ;8b ) auszutauschen. - Heizsystem (
10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sensorelement (4 ) ein Temperatursensor ist, und wobei die ersten Steuersignale Temperaturmesswerte in der Umgebung der Wegbaukomponente (1 ) umfassen. - Heizsystem (
10 ) nach Anspruch 4, wobei die Wegbaukomponente (1 ) eine Auswerteschaltung (3 ) aufweist, welche dazu ausgelegt ist, die durch den Temperatursensor (4 ) erfassten Temperaturmesswerte auszuwerten. - Verfahren (
20 ) zum Betreiben eines Heizsystems (10 ) für ein Luft- oder Raumfahrzeug (100 ), mit den Schritten: Versorgen (21 ) einer ersten Wegbaukomponente (1 ), welche ein Heizelement (2 ) aufweist, mit Strom durch ein Steuergerät (5 ) über eine erste Verbindungsleitung (8a ); und Austauschen (22 ) von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät (5 ) und einem Sensorelement (4 ) der ersten Wegbaukomponente (1 ) über die erste Verbindungsleitung (8a ). - Verfahren (
20 ) nach Anspruch 6, weiterhin mit den Schritten: Versorgen (23 ) einer zweiten Wegbaukomponente (1 ), welche ein Heizelement (2 ) aufweist, mit Strom durch das Steuergerät (5 ) über eine zweite Verbindungsleitung (8b ); und Austauschen (24 ) von Steuersignalen zwischen dem Steuergerät (5 ) und einem Sensorelement (4 ) der zweiten Wegbaukomponente (1 ) über die zweite Verbindungsleitung (8b ). - Verfahren (
20 ) nach einem der Ansprüche 6 und 7, wobei das Sensorelement (4 ) einen Temperatursensor umfasst, und wobei das Austauschen (22 ;24 ) von Steuersignalen ein Austauschen von Temperaturmesswerten umfasst. - Luft- oder Raumfahrzeug (
100 ), mit einem Heizsystem (10 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5. - Luft- oder Raumfahrzeug (
100 ) nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Wegbaukomponente (1 ) eine Rohrbeheizungskomponente, eine Fußbodenheizungskomponente, eine Drainagenbeheizungskomponente oder eine Abwasserleitungsbeheizungskomponente des Luft- oder Raumfahrzeugs (100 ) ist.
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