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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches System für ein Luftfahrzeug sowie ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium zum Betreiben eines elektrischen Systems eines Luftfahrzeugs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die meisten Flugzeuge umfassen ein elektrisches Bordnetz, das von Generatoren, die mechanisch mit Triebwerken des Flugzeugs verbunden sind, mit elektrischer Energie versorgt wird. Um Gewicht zu sparen und den Aufbau eines Triebwerks, beispielsweise einer Turbine, zu vereinfachen, ist es möglich, ein den Generator mit dem Triebwerk koppelndes Getriebe mit Übersetzung einzusparen und den Generator direkt mit dem Triebwerk zu verbinden. Das kann dazu führen, dass sich die Bordnetzfrequenz in Abhängigkeit von der Triebwerksdrehzahl ändert. In diesem Fall wird das Bordnetz des Luftfahrzeugs in der Regel so ausgelegt, dass es mit einer variablen Frequenz betrieben werden kann. Beispielsweise kann ein direkt mit einer Turbine gekoppelter Generator eine Frequenz zwischen 360 und 800 Hz erzeugen, die in das Bordnetz eingespeist wird.
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Viele elektrische Verbraucher im Flugzeug, die beispielsweise Pumpen oder Gebläse umfassen, werden mit elektrischer Energie aus dem Bordnetz betrieben. Durch die variable Frequenz kann es notwendig sein, diese Verbraucher mit Hilfe von Frequenzumrichtern zu entkoppeln.
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Insbesondere wenn motorische Verbraucher an einem Bordnetz mit variabler Frequenz mit einer gewünschten Drehzahl betrieben werden sollen, kann eine Entkoppelung durch Gleichstromzwischenkreise und Inverter notwendig sein. Diese Technik kann, bedingt durch die hohen Anforderungen an die Netzqualität, sehr kostenintensiv und auch relativ schwer sein, da aufwendige Filter und Gleichrichterschaltungen (durch die hohen Anforderungen an die Netzqualität) zum Einsatz kommen können.
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Beispiele für solche elektrischen Verbraucher umfassen Gebläse zur Belüftung, wie sie etwa in der
DE 10 2008 025 960 A1 und der
US 2011/0111683 A1 beschrieben sind.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der Erfindung, das Gewicht eines Luftfahrzeugs zu verringern und das elektrische System eines Luftfahrzeugs zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein elektrisches System für ein Luftfahrzeug. Unter einem elektrischen System kann eine Mehrzahl von elektrischen und elektronischen Komponenten des Luftfahrzeugs verstanden werden, die über elektrische Leitungen miteinander verbunden sind. Das elektrische System kann auch eine Steuereinheit für diese Komponenten umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das System einen Inverter zum Transformieren eines Wechselstroms aus einem Bordnetz mit variabler erster Frequenz in einen zweiten Wechselstrom und wenigstens einen ersten elektrischen Verbraucher und wenigstens einen zweiten elektrischen Verbraucher, die dazu ausgeführt sind gleichzeitig mit dem zweiten Wechselstrom betrieben zu werden.
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Damit können wenigstens zwei elektrische Verbraucher mit einem einzigen Inverter mit elektrischer Energie versorgt werden. Auf diese Weise können bei elektrischen Verbrauchern, die zu Gruppen zusammengefasst werden können, die die gleiche Aufgabe erledigen, wie beispielsweise Lüfter einer Klimaanlage, eine Vielzahl von Invertern eingespart werden, was zu einer Gewichtsreduktion bei dem Luftfahrzeug führen kann.
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Das Luftfahrzeug umfasst ein Bordnetz, das von Generatoren mit einer variablen Bordnetzfrequenz versorgt wird. Der Wechselstrom mit der variablen Bordnetzfrequenz wird von dem Umrichter in einen Wechselstrom umgewandelt, der von den elektrischen Verbrauchern verarbeitet werden kann. Beispielsweise können die elektrischen Verbraucher Synchronmotoren oder Asynchronmotoren umfassen, die gleichzeitig von dem Inverter mit Wechselstrom versorgt werden.
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In der Regel umfasst ein Inverter einen Gleichrichter zum Gleichrichten des ersten Wechselstroms und einen Umrichter zum Erzeugen der zweiten Wechselspannung aus dem Gleichstrom des Gleichrichters. Um beispielsweise die Störungen des Inverterrs auf das Bordnetz zu reduzieren, kann ein 12-Punkt-Gleichrichter verwendet werden, der in der Regel einen Transformator enthält.
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Die elektrischen Verbraucher können jeweils einen elektrischen Motor als Antrieb für eine Fördereinrichtung umfassen, mit denen beispielsweise ein Fluid, wie etwa Kabinenluft, gemeinsam von der Gruppe von elektrischen Verbrauchern gefördert werden kann. Im Allgemeinen wird auf diese Weise ein Einsatz herkömmlicher, günstiger und robuster Antriebstechnik ermöglicht, insbesondere da, wo die Antriebe in Gruppen auftreten und nur eine oder eine gemeinsam veränderliche Drehzahl gefordert wird. Jeweils mehrere Motoren einer Gruppe können von nur einem Inverter betrieben werden. Die gemeinsam verwendete Frequenz kann somit deutlicher höher als die Netzfrequenz des Bordnetzes sein, was zu Gewichtsersparnis bei den verwendeten Motoren führen kann.
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Etwaige Rückwirkungen auf das Bordnetz können lediglich durch den gemeinsamen Inverter auftreten, was den Gesamtaufwand an Filtertechnik und Überwachungsmaßnahmen auf einen Ort reduzieren kann. Dies kann zu einem geringeren Gesamtgewicht sowie geringeren Kosten auf Systemebene führen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrische System weiter einen ersten Verbraucherschalter zum Trennen des ersten elektrischen Verbrauchers von dem Inverter und einen zweiten Verbraucherschalter zum Trennen des zweiten elektrischen Verbrauchers von dem Inverter. Jeder der elektrischen Verbraucher kann gesondert über einen dem elektrischen Verbraucher zugeordneten Verbraucherschalter von dem Inverter getrennt werden.
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Fällt ein elektrischer Verbraucher innerhalb einer Gruppe aus, so können die verbleibenden elektrischen Verbraucher aus der Gruppe mit etwas höherer Frequenz betrieben werden und die Gesamtleistung des Lüftungssystems somit konstant gehalten werden.
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Auch Asynchronmotoren können durch Schaltorgane bzw. Verbraucherschalter direkt auf den Inverter geschaltet werden.
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Dies ist auch für Synchronmotoren möglich, da über die Steuerung ein Neuanfahren nach jeder Konfiguration möglich ist. Überwacht man die Drehzahl aller an einen Inverter angeschlossenen Motoren, kann bei Verwendung von Synchronmotoren auf ein komplettes Anfahren verzichtet werden, indem die Ausgangsfrequenz des Inverters solange abgesenkt wird, bis alle Motoren wieder synchron laufen. Dies ist möglich, da beispielsweise bei Lüftern das Lastmoment bei niedrigen Drehzahlen sehr gering ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Inverter ein erster Inverter, und das elektrische System umfasst weiter einen zweiten Inverter und eine Sammelleitung. Denkbar ist weiterhin, eine Redundanz des Inverters bereitzuhalten, um bei Ausfall des Inverters oder der versorgenden Schiene die einzelnen elektrischen Verbraucher weiterhin betreiben zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verbindet die Sammelleitung den ersten Inverter mit dem zweiten Inverter. Auf diese Weise können alle elektrischen Verbraucher, die mit jeweils dem einen Inverter verbunden sind, auch durch den anderen Inverter mit Strom versorgt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind der erste elektrische Verbraucher und der zweite elektrische Verbraucher über die Sammelleitung mit dem ersten Inverter und dem zweiten Inverter verbindbar. Insbesondere können die einzelnen Verbraucher per Lastschalter (d. h. per Verbraucherschalter) von der Sammelleitung (beispielsweise einer Inverterschiene) getrennt werden, um beim Ausfall eines elektrischen Verbrauchers nicht die Verfügbarkeit der verbleibenden elektrischen Verbraucher zu beeinflussen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrische System weiter einen ersten Sammelleitungsschalter zum Trennen des ersten Inverters von der Sammelleitung und/oder einen zweiten Sammelleitungsschalter zum Trennen des zweiten Inverters von der Sammelleitung. Beim Ausfall oder einer Störung eines Inverters kann dieser von der Sammelleitung getrennt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrische System weiter einen dritten Sammelleitungsschalter zum Trennen eines ersten Teils der Sammelleitung, der mit dem ersten Inverter verbunden ist, von einem zweiten Teil der Sammelleitung, der mit dem zweiten Inverter verbunden ist. Eine erste Gruppe von elektrischen Verbrauchern kann mit dem ersten Teil der Sammelleitung verbunden sein, und eine zweite Gruppe von elektrischen Verbrauchern kann mit dem zweiten Teil der Sammelleitung verbunden sein. Mit dem dritten Sammelleitungsschalter können diese beiden Gruppen voneinander getrennt werden und auch miteinander verbunden werden. Auf diese Weise können die erste Gruppe und die zweite Gruppe jeweils getrennt voneinander vom ersten Inverter bzw. vom zweiten Inverter mit Strom versorgt werden. Es ist aber auch möglich, dass beide Gruppen von jeweils nur einem Inverter gemeinsam mit Strom versorgt werden oder beide Gruppen von beiden Invertern gemeinsam mit Strom versorgt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens der erste elektrische Verbraucher mit dem ersten Teil der Sammelleitung und/oder wenigstens der zweite elektrische Verbraucher mit dem zweiten Teil der Sammelleitung verbindbar. Dies kann beispielsweise über einen Verbraucherschalter erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das elektrische System weiter eine Steuereinheit, die dazu ausgeführt ist, den (ersten und zweiten) Inverter derart anzusteuern, dass eine einstellbare Ausgangsfrequenz für den zweiten Wechselstrom erzeugt wird und/oder die dazu ausgeführt ist, Schalter des Systems anzusteuern und dabei zu öffnen und/oder zu schließen. Das Öffnen und Schließen der Schalter sowie das Einstellen der Frequenz des zweiten Wechselstroms in der Sammelleitung kann vollständig automatisch durch die Steuereinheit erfolgen.
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Es ist aber auch möglich, dass die Schalter, beispielsweise die Sammelleitungsschalter und/oder die Verbraucherschalter von Hand gesteuert werden und beispielsweise rein mechanische Schalter sind. Diese könnten für den Wartungsfall oder das Erhalten der Flugfähigkeit nach Ausfall eines Systemteiles verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste elektrische Verbraucher einen ersten Motor und der zweite elektrische Verbraucher einen zweiten Motor. Insbesondere bei einer Gruppe von Motoren kann eine gemeinsame Drehgeschwindigkeit für die Motoren mit der Frequenz der zweiten Wechselspannung eingestellt werden.
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Für die Motoren können sowohl Asynchronmotoren herkömmlicher Bauart zum Einsatz gelangen, als auch Synchronmotoren, die beispielsweise in Inverter-Antrieben aufgrund ihrer besseren Effizienz angewendet werden. Dies ist möglich, da aus dem Stillstand alle Motoren einer Gruppe gemeinsam angefahren werden können. Etwaige Unterschiede in der Drehzahl innerhalb der Gruppe können zusätzlich durch eine geeignete Wahl der Polpaarzahl bei einem Motor berücksichtig werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der erste elektrische Verbraucher eine erste Fördereinrichtung und der zweite elektrische Verbraucher eine zweite Fördereinrichtung. Wie bereits gesagt, können die elektrischen Verbraucher zu Gruppen zusammengefasst werden, die gleichzeitig dieselbe Aufgabe erledigen, wie beispielsweise ein Fluid zu fördern. Die Fördereinrichtungen können beispielsweise parallel geschaltete Gebläse oder Lüfter oder parallel geschaltete Pumpen sein. Beispielsweise können bei einem Lüftungssystem eines Flugzeugs jeweils mehrere Gebläse zu lüftungstechnisch sinnvollen Gruppen zusammengeschaltet werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug, beispielsweise ein Flugzeug und insbesondere ein Passagierflugzeug, dessen Kabinenraum beispielsweise mit einer Klimaanlage mit Luft versorgt werden kann, die eine Vielzahl von Gebläsen umfasst.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Luftfahrzeug einen mit einem Antrieb des Luftfahrzeugs mechanisch gekoppelten Generator zum Versorgen eines Bordnetzes des Luftfahrzeugs mit elektrischer Energie und ein elektrisches System, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Das elektrische System ist (lediglich) über wenigstens einen Inverter mit dem Bordnetz gekoppelt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Systems eines Luftfahrzeugs, das von einer Steuereinheit mit dem elektrischen System ausgeführt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte von: Transformieren eines Wechselstroms aus einem Bordnetz mit variabler erster Frequenz in einen zweiten Wechselstrom einer zweiten Frequenz; Betreiben wenigstens eines ersten elektrischen Verbrauchers und wenigstens eines zweiten elektrischen Verbrauchers mit dem zweiten Wechselstrom. Wie bereits gesagt, können mehrere elektrische Verbraucher von einem einzigen elektrischen Inverter mit einer Wechselspannung versorgt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Bestimmen einer gemeinsamen Förderleistung einer ersten und einer zweiten Fördereinrichtung; Betreiben der elektrischen Verbraucher derart, dass die erste und zweite Fördereinrichtung gemeinsam die gemeinsame Förderleistung bereitstellen. Beispielsweise kann eine Gruppe von Motoren mit gleicher Drehzahl betrieben werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von: Verändern der zweiten Frequenz des zweiten Wechselstroms in Abhängigkeit der gemeinsamen Förderleistung. Mit der zweiten Frequenz kann die Drehzahl der Motoren eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter den Schritt von: Zuschalten des ersten und des zweiten Motors in Abhängigkeit von der gemeinsamen Förderleistung. Auch ist es möglich, dass die Motoren immer mit der gleichen Drehzahl betrieben werden, die Anzahl der Motoren, die gerade laufen, aber in Abhängigkeit von der Fördermenge ermittelt wird.
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Auch ist es möglich, dass die Drehzahl der Motoren und die Anzahl der laufenden Motoren gleichzeitig eingestellt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren weiter die Schritte von: Transformieren des Wechselstroms aus dem Bordnetz mit einem ersten Inverter; Trennen des ersten Inverters von dem ersten und dem zweiten elektrischen Verbraucher; Verbinden eines zweiten Inverters mit dem ersten und dem zweiten elektrischen Verbraucher; Transformieren des Wechselstroms aus dem Bordnetz mit dem zweiten Inverter.
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Falls der erste Inverter bzw. ein mit dem ersten Inverter gekoppelter Generator ausfällt oder fehlerhaft arbeitet, kann der zweite Inverter die Rolle des ersten Inverters übernehmen. Beispielsweise kann der erste Inverter mit dem ersten Sammelleitungsschalter von der Sammelschiene getrennt und der zweite Inverter mit dem zweiten Sammelleitungsschalter mit der Sammelleitung verbunden werden. Eine erste Gruppe von elektrischen Verbrauchern, die zunächst über einen ersten Teil der Sammelleitung mit dem ersten Inverter verbunden war, kann durch Schließen des dritten Sammelleitungsschalters mit dem zweiten Inverter verbunden werden, der dann die erste Gruppe von elektrischen Verbrauchern betreiben kann.
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Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Computerprogramm, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, die Schritte des Verfahrens, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist, durchzuführen, und ein computerlesbares Medium, auf dem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist. Ein computerlesbares Medium kann beispielsweise ein RAM, ROM, ein EPROM, einen FLASH-Speicher, eine Diskette, eine CD, eine DVD oder eine Festplatte umfassen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit bzw. ein Steuersystem für das elektrische System, die bzw. das dazu ausgeführt ist, das Verfahren, so wie es obenstehend und untenstehend beschrieben ist, durchzuführen. Diese Steuereinheit kann beispielsweise einen Prozessor, der dazu ausgeführt ist, oben genanntes Computerprogramm auszuführen, und einen nicht-flüchtigen Speicher als computerlesbares Medium, auf dem dieses Programm gespeichert ist, umfassen.
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 zeigt schematisch ein Luftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt schematisch ein elektrisches System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Steuern eines elektrischen Verbrauchers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt ein Luftfahrzeug 10 in der Form eines Passagierflugzeugs 10, das zwei Turbinen 12a, 12b als Antrieb aufweist. Mit den Turbinen 12a, 12b sind Generatoren 14a, 14b mechanisch gekoppelt, die während des Betriebs der Turbinen 12a, 12b elektrischen Strom in ein Bordnetz 16 des Luftfahrzeugs 10 einspeisen. Abhängig vom Betriebszustand der Turbinen können die Generatoren 14a, 14b eine variable Netzfrequenz zwischen 360 und 800 Hz im Bordnetz 16 erzeugen.
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An das Bordnetz 16 ist eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern 20 angeschlossen. Auch ein elektrisches System 22, das über einen mit dem Bordnetz 16 gekoppelten Inverter 18a, 18b und eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern 24a, 24b, 24c, 24d, die von dem Inverter 18a, 18b versorgt werden, umfasst, ist an das Bordnetz 16 angeschlossen.
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Wie in der 1 gezeigt ist, können sich die beiden Inverter 18a, 18b aus Sicherheitsgründen an verschieden Orten im Luftfahrzeug 10 befinden, beispielsweise auf dessen linker und rechter Seite.
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2 zeigt das elektrische System 22 detaillierter. Ein erster Inverter 18a ist über das Bordnetz 16 mit einem ersten Generator 12a verbunden. Der erste Inverter 18a ist dazu ausgeführt, die erste variable Frequenz von beispielsweise 360–800 Hz in eine zweite Frequenz umzuwandeln, mit der die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d betrieben werden können.
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Ein weiterer, zweiter Inverter 18b ist über das Bordnetz 16 mit einem zweiten Generator 12b verbunden. Genauso wie der erste Inverter 18a ist der zweite Inverter 18b dazu ausgeführt, die erste variable Frequenz von beispielsweise 360–800 Hz in eine zweite Frequenz umzuwandeln, mit der die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d betrieben werden können.
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Die beiden Inverter 18a, 18b können jeweils einen Gleichrichter zum Gleichrichten der ersten Frequenz, einen Gleichspannungszwischenkreis und einen Umrichter umfassen, der die Gleichspannung aus dem Gleichspannungszwischenkreis in die zweite Frequenz umwandeln kann. Insbesondere ein Gleichrichter, der dazu ausgeführt ist, nur geringe Störungen im Bordnetz 16 zu erzeugen, wie beispielsweise ein 12-Punkt-Gleichrichter, ist in der Regel sehr schwer, da er einen eigenen Transformator umfasst. Dadurch, dass das elektrische System 22 nur einen bzw. aus Redundanzgründen nur zwei Inverter 18a, 18b umfasst, kann das elektrische System 22 wesentlich leichter ausgestaltet werden als ein elektrisches System, bei dem jeder der elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d einen eigenen Inverter umfassen würde.
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Die beiden Umrichter 18a, 18b können über eine Sammelleitung 26 miteinander verbunden werden. Die Sammelleitung kann eine Busleitung bzw. Busschiene sein, bei der die elektrischen Verbraucher über eine einzige Leitung mit den beiden Invertern 18a, 18b verbunden werden können.
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In der Sammelleitung 26 ist ein erster Sammelleitungsschalter 28a angeordnet, der den ersten Inverter 18a von der Sammelleitung 26 trennen kann. Auch ist in der Sammelleitung 26 ein zweiter Sammelleitungsschalter 28b angeordnet, der den zweiten Inverter 18b von der Sammelleitung 26 trennen kann. Ein dritter Sammelleitungsschalter 28c ist in der Sammelleitung 26 derart angeordnet, dass ein erster Teil 30a der Sammelleitung 26 von einem zweiten Teil 30b der Sammelleitung 26 getrennt werden kann.
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Die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d sind jeweils mit der Sammelleitung 26 verbunden und können damit mit den beiden Invertern 18a, 18b verbunden werden. Um die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d einzelnen von den Invertern 18a, 18b und/oder von der Sammelleitung 26 trennen zu können, ist jedem der elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d ein Verbraucherschalter 32a, 32b, 32c, 32d zugeordnet.
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Das Bordnetz 16, sowie die Sammelleitung 26 können drei Phasen aufweisen. Der Strom im Bordnetz 16 und in der Sammelleitung 26 kann Drehstrom sein.
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Eine erste Gruppe 34a von elektrischen Verbrauchern 24a, 24b ist dabei mit dem ersten Teil 30a der Sammelleitung 26 verbindbar. Eine zweite Gruppe 34b von elektrischen Verbrauchern 24c, 24d ist mit dem zweiten Teil 30b der Sammelleitung 26 verbindbar.
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Beispielsweise können die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d jeweils einen elektrischen Motor 36a, 36b, 36c, 36d und eine Fördereinrichtung 38a, 38b, 38c, 38d umfassen, die mit dem elektrischen Motor 36a, 36b, 36c, 36d betrieben werden kann. Bei den Fördereinrichtungen 38a, 38b, 38c, 38d kann es sich um Fördereinrichtungen für Luft oder Flüssigkeiten handeln, die beispielsweise Ventilatoren oder Pumpen umfassen. Insbesondere ein Belüftungssystem oder eine Klimaanlage des Luftfahrzeugs 10 kann eine Mehrzahl von Belüftungsgeräten 24a, 24b, 24c, 24d umfassen, die dazu dienen, Luft aus der Umgebung in das Innere des Luftfahrzeugs 10 zu fördern, Luft zwischen Innenräumen des Luftfahrzeugs 10 zu fördern und/oder Luft umzuwälzen.
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Das Luftfahrzeug 10 und insbesondere das elektrische System 22 kann eine Steuereinheit 40, beispielsweise eine Klimaanlagensteuerung, umfassen, die über Steuerleitungen 22 die einzelnen Komponenten 18a, 18b, 28a, 28b, 28c, 32a, 32b, 32c, 32d des elektrischen Systems ansteuern kann.
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Insbesondere kann die Steuereinheit 40 die Inverter 18a, 18b und insbesondere deren Umrichter derart ansteuern (beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation), dass die Inverter 18a, 18b eine vorgegebene zweite Frequenz erzeugen.
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Weiter ist es möglich, dass die Steuereinheit 40 die Verbraucherschalter 32a, 32b, 32c, 32d selektiv, d. h. einzeln öffnen und schließen kann, um die elektrischen Verbraucher 24a, 24b, 24c, 24d von der Sammelleitung 26 bzw. ihrer Stromversorgung zu trennen bzw. damit zu verbinden. Die Verbraucherschalter 32a, 32b, 32c, 32d (sowie die anderen Schalter 28a, 28b, 28c) können beispielsweise elektrische Relais sein.
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Auch ist es möglich, dass die Steuereinheit 40 die Sammelleitungsschalter 28a, 28b öffnet und schließt, um die Inverter 18a, 18b von der Sammelleitung 26 zu trennen bzw. sie damit zu verbinden. Gleiches gilt für den Sammelleitungsschalter 28c, um die beiden Teile 30a, 30b der Sammelleitung 26 voneinander zu trennen bzw. diese miteinander zu verbinden.
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3 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Betreiben des elektrischen Systems durch die Steuereinheit 40. Normalerweise sind die beiden Sammelleitungsschalter 28a, 28b geschlossen und der Sammelleitungsschalter 28c geöffnet.
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Im Schritt S10 bestimmt die Steuereinheit 40 eine gemeinsame Förderleistung für die Fördereinrichtungen 38a, 38b der ersten Gruppe 34a von elektrischen Verbrauchern 24a, 24b. Beispielsweise sind die Fördereinrichtungen 38a, 38b Gebläse, die Luft in die Passagierkabine des Luftfahrzeugs 10 blasen.
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Im Schritt S12 bestimmt die Steuereinheit 40, wie die erste Gruppe 34a von elektrischen Verbrauchern 24a, 24b betrieben werden kann, um die zuvor bestimmte Förderleistung zu erreichen. Dazu kann die Steuereinheit 40 einerseits den von dem Inverter 18a erzeugten Wechselstrom entsprechend einstellen, mit dem die Motoren 38a, 38b aus der ersten Gruppe 34a betrieben werden, und/oder die Anzahl an Motoren 36a, 36b bestimmen, die mit dem Wechselstrom betrieben werden sollen, um die gewünschte Förderleistung zu erreichen.
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Im Schritt S14 öffnet bzw. schließt die Steuereinheit 40 dann die Verbraucherschalter 32a, 32b und betreibt den Inverter 18a entsprechend, so dass dieser beispielsweise mittels Pulsweitenmodulation den zweiten Wechselstrom erzeugt und den variablen Wechselstrom aus dem Bordnetz 16 mit variabler erster Frequenz in einen zweiten Wechselstrom transformiert.
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Die Schritte S10 bis S14 können entsprechend für die zweite Gruppe 34b von elektrischen Verbrauchern 24c, 24d und dem Inverter 18b durchgeführt werden.
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Falls einer der Inverter 18a, 18b fehlerhaft arbeitet oder ausfällt oder aber auch beispielsweise einer der Generatoren 14a, 14b nicht genügend elektrische Energie liefert, kann einer der Inverter 18a, 18b die Aufgabe des anderen übernehmen.
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Beispielsweise ist im Folgenden der Inverter 18a ausgefallen. Wenn dies von der Steuereinheit 40 festgestellt wird, trennt die Steuereinheit 40 den Inverter 18a im Schritt S16 von der Sammelleitung 26, indem sie den Schalter 28a öffnet. Damit wird die erste Gruppe 34a von elektrischen Verbrauchern von dem Inverter 18a getrennt.
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Im Schritt S18 schließt die Steuereinheit 40 den Schalter 28a und verbindet damit die erste Gruppe 34a von elektrischen Verbrauchern mit dem zweiten Inverter 18b.
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Im Schritt 520 betreibt die Steuereinheit 40 den Inverter 18b nun so, dass beiden Gruppen 34a, 34b von elektrischen Verbrauchern mit dem Inverter 18b betrieben werden. Beispielsweise ist der Inverter 18b redundant ausgelegt, so dass er genügend Leistung für alle elektrischen Verbraucher liefern kann. Es ist aber auch möglich, dass die elektrischen Verbraucher mit verminderter Förderleistung betrieben werden, wenn ein Inverter 18b beide Gruppen 34a, 34b mit elektrischer Energie versorgen soll.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008025960 A1 [0005]
- US 2011/0111683 A1 [0005]
