Die Erfindung betrifft ein Funktionsergänzungsmodul für Fahr zeuge, insbesondere Verkehrsflugzeuge, sowie ein Flugzeug mit einem entsprechenden Funktionsergänzungsmodul.

In Verkehrsflugzeugen, aber auch in anderen Fahrzeugen, sind diverse Funktionsmodule als in sich abgeschlossene und für eine oder mehrere vorgegebene Funktionen ausgebildete Module vorgesehen, die häufig lediglich über einer Strom- und ggf. noch einer Datenverbindungsstecker an die Elektrik des Ver kehrsflugzeuges angebunden sind. Bei entsprechenden Modulen handelt es sich häufig um sog. Line-Replaceable-Units (LRU) , die mit wenigen Handgriffen montiert und demontiert werden können .

Ein Beispiel für solche Funktionsmodule sind die sog. Passa- gierversorgungsmodule, die in unmittelbarer Umgebung zu einem Passagiersitz angeordnet sind und, je nach Bedarf, verschie dene Funktionen aufweisen können. In Verkehrsflugzeugen sind Passagierversorgungsmodule über jeder Passagiersitzreihe ein gebaut. Sie beinhalten unter anderem Leselampen und können auch schaltbare Hinweiszeichen, wie das Anschnallzeichen, auf weisen. Außerdem befindet sich dort häufig noch ein oder meh rere Lautsprecher für Bord-Durchsagen des Piloten oder der Ka binenbesatzung. Auch Sauerstoffmasken, die bei Druckabfall in der Kabine aus einer Öffnung fallen, können Teil von Passa gierversorgungsmodulen sein.

Die Passagierversorgungsmodule werden über einen Stromversor gungsbus mit elektrischer Leistung versorgt. Dabei sind der Stromversorgungsbus und die Passagierversorgungsmodule regel mäßig so aufeinander abgestimmt, dass der Stromversorgungsbus ausreichend elektrische Leistung übertragen kann, um sämtliche Passagierversorgungsmodule bei maximaler Leistungsaufnahme, also bspw., wenn sämtliche Leselampen eingeschaltet sind, zu versorgen. Insbesondere bei Flugzeugen ist der Stromversor gungsbus auf diesen Fall der maximalen Leistungsaufnahme aus gelegt, ohne dass dabei Leistungsübertragungsreserven vorgese hen wären.

Sollen im Bereich der Passagierversorgungsmodule eines Flug zeuges zusätzliche elektrische Verbraucher nachgerüstet wer den, ist dies regelmäßig nur mit aufwendigen Änderungen an dem bestehenden System möglich. Entweder muss der Stromversor gungsbus ertüchtigt werden, die für die zusätzlichen elektri schen Verbraucher erforderliche zusätzliche elektrische Leis tung übertragen zu können, oder die Passagiermodule müssen einzeln aufwendig überarbeitet oder vollständig ersetzt wer den, sodass die maximale Leistungsaufnahme des um einen zu sätzlichen Verbraucher ergänzte Passagiermodul nicht höher ist als die maximale Leistungsaufnahme des unveränderten bzw. al ten Moduls (bspw. indem Leselampen mit Glüh- oder Halogenlam pen durch sparsamere LED-Leselampen ersetzt werden) . In sämt lichen Fällen ist die Nachrüstung zusätzlicher elektrischer Verbraucher im Bereich der Passagierversorgungsmodule aufwen dig und kostenintensiv.

Für andere Funktionsmodule und deren Stromversorgungsbus gilt Entsprechendes .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Möglich keit zum Vorsehen zusätzlicher elektrischer Verbraucher im Be reich von Funktionsmodulen zu schaffen, bei der die Nachteile aus dem Stand der Technik nicht mehr oder nur noch in vermin dertem Umfang auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Funktionsergänzungsmodul gemäß dem Hauptanspruch sowie ein Flugzeug gemäß Anspruch 11.

Demnach betrifft die Erfindung ein Funktionsergänzungsmodul für Fahrzeuge zur Ergänzung eines über einen Stromversorgungs bus mit elektrischer Leistung versorgten Funktionsmoduls, wo bei das Funktionsergänzungsmodul zur Versorgung mit elektri scher Leistung über den Stromversorgungsbus ausgebildet ist, umfassend

- eine Steuerungseinrichtung mit einer Leistungsvorgabe für den maximalen Leistungsfluss des Funktionsmoduls und einem Erfassungsmodul zur Erfassung des aktuellen Leistungsflusses an einem Referenzpunkt, und

- einen Stromsteller zur Steuerung der Leistungsaufnahme des Funktionsergänzungsmoduls, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Stromsteller in Abhängigkeit von dem erfassten Leistungsfluss so zu steuern, dass die gemeinsame Leistungsaufnahme von Funk tionsmodul und Funktionsergänzungsmodul die Leistungsvorgabe nicht überschreitet.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Flugzeug, insbesondere Verkehrsflugzeug, umfassend wenigstens ein Funktionsmodul, we nigstens ein einem Funktionsmodul zugeordnetes, erfindungsge mäßes Funktionsergänzungsmodul und einen Stromversorgungsbus zur Leistungsversorgung des wenigstens einen Funktionsmoduls und des wenigstens einen Funktionsergänzungsmoduls.

Die Erfindung hat erkannt, dass zusätzliche elektrische Ver braucher keine aufwendige Veränderung an einem bestehenden Stromversorgungsbus und/oder Funktionsmodulen benötigen, wenn die zusätzlichen elektrischen Verbraucher derart gesteuert werden, dass durch deren Leistungsaufnahme die bestehenden Grenzwerte nicht überschritten werden. Basierend auf dieser Erkenntnis sieht die Erfindung ein Funktionsergänzungsmodul vor, mit dem ein bereits bestehendes Funktionsmodul um eine zusätzliche Funktion in Form eines elektrischen Verbrauchers erweitert werden kann, ohne dass das Funktionsmodul oder der Stromversorgungsbus verändert werden müsste.

In der Steuerungseinrichtung eines Funktionsergänzungsmoduls ist hierfür lediglich eine Leistungsvorgabe für den maximalen elektrischen Leitungsfluss des dem Funktionsergänzungsmodul zugeordneten Funktionsmoduls hinterlegt. Außerdem ist ein Er fassungsmodul zur Erfassung des tatsächlichen Leistungsflusses an einem Referenzpunkt vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung ist dann dazu ausgebildet, die Leistungsaufnahme des Funkti onsergänzungsmoduls über einen Stromsteller derart zu steuern, dass die kombinierte (d. h. die summierte) Leistungsaufnahme von Funktionsmodul und Funktionsergänzungsmodul die Leistungs vorgabe nicht überschreitet. In anderen Worten erfolgt eine Leistungsaufnahme durch das Funktionsergänzungsmodul nur in dem Rahmen, in dem das zugeordnete Funktionsmodul diese Leis tung nicht benötigt. Das Funktionsergänzungsmodul nutzt also ausschließlich ggf. bestehende Leistungsreserven des zugeord neten Funktionsmoduls; ist keine Leistungsreserve vorhanden (bspw. weil ausnahmsweise sämtliche Leselampen eines als Pas sagierversorgungsmodul ausgebildeten Funktionsmoduls einge schaltet sind), wird der Stromsteller auf Null geregelt.

Es ist möglich, dass der Referenzpunkt so gewählt ist, dass die erfasste aktuelle Leistung am Referenzpunkt die tatsächli che momentane Leistung des Funktionsmoduls ist. Die Steue rungseinrichtung kann dann dazu ausgebildet sein, die Leis tungsaufnahme des Funktionsergänzungsmoduls auf einen Wert kleiner gleich der Differenz aus Leistungsvorgabe und erfass ter aktueller Leistung am Referenzpunkt zu regeln. Dadurch wird sichergestellt, dass die kombinierte Leistungsaufnahme von Funktionsmodul und Funktionsergänzungsmodul die Leistungs vorgabe nicht überschreitet.

Alternativ ist es möglich, dass der Referenzpunkt so gewählt ist, dass die erfasste aktuelle Leistung am Referenzpunkt die Summe der tatsächlichen momentanen Leistungen des Funktionsmo duls und des Funktionsergänzungsmoduls ist. Die Steuerungsein richtung ist dann dazu ausgebildet, die Leistungsaufnahme des Funktionsergänzungsmoduls auf einen Wert zu regeln, dass die erfasste aktuelle Leistung am Referenzpunkt kleiner gleich die Leistungsvorgabe ist. Auch so kann sichergestellt werden, dass kombinierte Leistungsaufnahme von Funktionsmodul und Funkti onsergänzungsmodul die Leistungsvorgabe nicht überschreitet.

Auch wenn bei der erstgenannten Alternative es grundsätzlich möglich ist, dass Funktionsergänzungsmodul parallel zum Funk tionsmodul mit dem Stromversorgungsbus zu verbinden, ist es auch bei dieser Alternative bevorzugt, wenn das Funktionser gänzungsmodul als Stromweiche ausgebildet ist, die zwischen Stromversorgungsbus und Funktionsmodul anordnenbar und zur Durchleitung elektrischer Leistung vom Stromversorgungsbus zum Funktionsmodul ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Aus gestaltung kann das Funktionsergänzungsmodul einfach zwischen Stromversorgungsbus und Funktionsmodul zwischengeschaltet wer den, ohne dass es Veränderungen am Stromversorgungsbus und Funktionsmodul bedarf. Bei der Ausgestaltung als Stromweiche können auch die Steuerungseinrichtung, der Stromsteller und das Erfassungsmodul in einer einzelnen physischen Einheit zu sammengefasst werden, da der Referenzpunkt im Bereich der Stromweiche angeordnet werden kann. Die Montage einer solchen einzelnen physischen Einheit ist denkbar einfach: - Lösen der Anbindung des Funktionsmoduls an den Strom versorgungsbus ;

- Anbinden des Funktionsergänzungsmoduls an den Stromver sorgungsbus (bspw. an dem vorherigen Anbindungspunkt des Funktionsmoduls) ; und

- Anbinden des Funktionsmoduls an das Funktionsergän

zungsmodul .

Bei dem Funktionsmodul kann es sich um ein Passagierversor gungsmodul handeln, womit das Funktionsergänzungsmodul dann ein Passagierversorgungsergänzungsmodul ist.

Es ist bevorzugt, wenn das Funktionsergänzungsmodul wenigstens eine Buchse einer elektrischen Steckverbindung, vorzugsweise eine standardisierte Buchse, weiter vorzugsweise eine USB- Buchse zum Anschluss externer Verbraucher aufweist. In diesem Fall ist der mit elektrischer Leistung zu versorgende Verbrau cher nicht unmittelbar Teil des Funktionsergänzungsmoduls, sondern ein externes Gerät, wie bspw. ein mobiles Endgerät ei nes Passagiers. Der Passagier kann über das Funktionsergän zungsmodul sein mobiles Endgerät betreiben und/oder dessen Energiespeicher aufladen.

Es ist weiter bevorzugt, wenn das Funktionsergänzungsmodul we nigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Buchsen aufweist. Insbesondere wenn es sich bei dem zu ergänzenden Funktionsmo dul um ein Passagierversorgungsmodul handelt, welches regelmä ßig mehr als einen Sitzplatz bzw. Passagier versorgt, ist es vorteilhaft, wenn auch das Funktionsergänzungsmodul zur Ver sorgung von mehr als einem Sitzplatz bzw. Passagier ausgebil det ist. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung und/oder der Stromsteller zur individuellen Steuerung der Leistungsabgabe über die einzelnen Buchsen ausgebildet ist. Steht bspw. keine ausreichende Leistungsreserve zur Verfügung, um die bzw. alle verwendeten Buchse (n) mit zum Laden von mobi len Endgeräten ausreichender Stromstärke zu versorgen, ist es vorteilhaft nur einen Teil der Buchsen mit zum Laden von mobi len Endgeräten ausreichender Stromstärke zu versorgen und ei nen anderen Teil der Buchsen zeitweise zu deaktivieren, bis auch für diese Buchsen ausreichende Leistung zur Verfügung steht. Steht ausreichend Leistung zur Verfügung kann die

Stromstärke an den momentan verwendeten Buchsen auch über das minimal erforderliche Maß zum Laden von mobilen Endgeräten hinaus erhöht werden, bis die Leistungsreserve ausgeschöpft ist .

Es können Kontrollleuchten vorgesehen sein, mit denen der je weilige Status der Buchse (n) , nämlich ob ein daran angeschlos senes mobiles Endgerät mit elektrischer Leistung versorgt wird, angezeigt wird. Wird über die Kontrollleuchte angezeigt, dass ein an eine Buchse angeschlossenes mobiles Endgerät nicht mit elektrischer Leistung versorgt wird, kann ein Passagier durch Abschaltung eines Verbrauchers am Funktionsmodul, bspw. der Leselampe, die Leistungsreserve erhöhen, damit auch aus reichend Leistung zur Leistungsversorgung eben dieses mobilen Endgerätes zur Verfügung steht.

Alternativ oder zusätzlich kann das Funktionsergänzungsmodul einen Sensor und/oder eine Kamera aufweisen. Die von dem we nigstens einen Sensor und/oder der wenigstens einen Kamera er fassten Daten werden dabei vorzugsweise auf einem unmittelbar im Funktionsergänzungsmodul vorgesehenen Speichermodul zwi schengespeichert, sodass keine dauerhafte Datenverbindung zwi- sehen dem Funktionsergänzungsmodul und einem Empfänger der ge sammelten Daten bestehen muss. Die Steuerungseinrichtung des Funktionsergänzungsmoduls ist in diesem Fall bevorzugt dazu ausgebildet, nur bei ausreichend zur Verfügung stehender elektrischer Leistung das Versenden der zwischengespeicherten Daten an einen vorgegebenen Empfänger zu initiieren, wozu das Funktionsergänzungsmodul über ein geeignetes Kommunikationsmo dul verfügt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die im Regelfall energieintensive Kommunikation durch das Funktions ergänzungsmodul nur zu solchen Zeiten erfolgt, in dem auch die dafür erforderliche elektrische Leistung tatsächlich zur Ver fügung steht. In der übrigen Zeit ist die zur Verfügung ste hende Leistung aber ggf. ausreichend, Sensor- und/oder Kamera daten zu erfassen und im Speichermodul abzulegen.

Das Funktionsergänzungsmodul kann auch für beliebige andere Funktionen ausbildet sein.

Es ist bevorzugt, wenn das Erfassungsmodul zur Erfassung we nigstens zwei der aktuellen Leistungsflüsse betreffend die Leistungsaufnahme des Funktionsmoduls, die Leistungsaufnahme des Funktionsergänzungsmoduls und/oder der gemeinsamen Leis tungsaufnahme von Funktionsmodul und Funktionsergänzungsmodul ausgebildet ist. Die Steuerungseinrichtung kann dann zur Plau- sibilitätsprüfung der erfassten Werte und/oder der Steuerung auf Basis der erfassten Leistungsflüsse ausgebildet sein. Bei der Plausibilitätsprüfung können über einen weiteren erfassten Leistungsfluss die Erfassung des zur Steuerung des Stromstel lers unmittelbar genutzten Leistungsfluss bzw. Leistungsflüsse und/oder der Stromsteller auf ihre korrekte Funktionsweise hin überwacht werden. Bei einer festgestellten Fehlfunktion des Erfassungsmoduls und/oder des Stromstellers kann der Strom steller des Funktionsergänzungsmoduls dauerhaft auf null ge stellt werden. Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Flugzeuges wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Funktionsergänzungsmoduls ;

Figur 2: eine schematische Darstellung einer ersten Vari ante des Funktionsergänzungsmoduls aus Figur 1; und

Figur 3: eine schematische Darstellung einer zweiten Vari ante des Funktionsergänzungsmoduls aus Figur 1.

In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin dungsgemäßen Funktionsergänzungsmoduls 1 dargestellt. Das Funktionsergänzungsmodul 1 ist dabei ein Passagierversorgungs ergänzungsmodul und dazu ausgestaltet, neben einem aus dem Stand der Technik bekannten Passagierversorgungsmodul als Funktionsmodul 30 umfassend über Schalter 31 schaltbare Lese lampen 32 (vgl. Figuren 2 und 3) oberhalb von Passagiersitzen in einem Verkehrsflugzeug eingebaut zu werden. Elektrisch wird das Funktionsergänzungsmoduls 1 zwischen einem Stromversor gungsbus 20 und einem Funktionsmodul 30 zwischengeschaltet (vgl. Figuren 2 und 3) .

An dem im eingebauten Zustand des Funktionsergänzungsmoduls 1 von außen zugänglichen Paneel 2 sind drei USB-Buchsen 3 zum Anschluss von mobilen Endgeräten eines Passagiers vorgesehen, um diese aufzuladen. Neben den USB-Buchsen 3 ist jeweils noch eine Kontrollleuchte 4 vorgesehen, die wahlweise rot oder grün leuchten kann und mit der angezeigt wird, ob ein an einer USB- Buchse 3 angebundenes mobiles Endgerät tatsächlich geladen wird (grün) , oder ob derzeit keine ausreichende Leistung zum Laden des mobilen Endgerätes zur Verfügung steht (rot) .

Das Funktionsergänzungsmoduls 1 verfügt über einen auf die Zu leitungen der einzelnen USB-Buchsen 3 verteilten Stromsteller 5, mit dem der Leistungsfluss zu bzw. über die USB-Buchsen 3 individuell eingestellt werden kann. Der verteilte Stromstel ler 5 wird über eine Steuerungseinrichtung 6 anhand eines von einem Erfassungsmodul 7 erfassten aktuellen Leistungsflusses derart gesteuert, dass die kombinierte Leistungsaufnahme von Funktionsmodul 30 und Funktionsergänzungsmoduls 1 eine in der Steuerungseinrichtung 6 hinterlegte Leistungsvorgabe für den maximalen zulässigen Leistungsfluss für das Funktionsmodul 30, die letztendlich bspw. durch die Eigenschaft des Stromversor gungsbusses 20 und der Anzahl darüber versorgter Module be stimmt sein kann, nicht überschreitet. Das Erfassungsmodul 7 erfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel den Strom am Re ferenzpunkt, aus dem sich zusammen mit der Sollspannung des Stromversorgungsbusses 20 den aktuellen Leistungsfluss ergibt.

Die Funktionsweise des Funktionsergänzungsmoduls 1 wird nun anhand der Figuren 2 und 3, die jeweils eine Ausführungsvari ante zeigen, näher erläutert. In den Figuren 2 und 3 ist der gemäß Figur 1 verteilte Stromsteller 5 als einzelne Einheit dargestellt. Auf die Darstellung der Kontrollleuchten 4 und deren Anbindung an die Steuerungseinheit 6 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.

Das Funktionsergänzungsmodul 1 ist als Stromweiche ausgebil det, welche zwischen Stromversorgungsbus 20 und Funktionsmodul 30 angeordnet wird und zur Durchleitung von elektrischer Leis tung vom Stromversorgungsbus 20 zum Funktionsmodul 30 ausge- bildet ist. Dazu wird der Eingang 8 des Funktionsergänzungsmo duls 1 mit dem Stromversorgungsbus 20 verbunden, wobei dazu auch derjenige Anbindungspunkt am Stromversorgungsbus 20 ver wendet werden kann, an dem zuvor das Funktionsmodul 1 unmit telbar mit dem Stromversorgungsbus verbunden war. An seinem Ausgang 9 wird das Funktionsergänzungsmodul 1 mit dem Funkti onsmodul 30 verbunden. Eingang 8 und Ausgang 9 sind dabei so ausgestaltet, dass die für die Verbindung von Stromversor gungsbus 20 und Funktionsmodul 30 üblichen Steckverbinder wei terhin nutzbar sind, sodass diesbezüglich keine Veränderung von Stromversorgungsbus 20 und/oder Funktionsmodul 30 erfor derlich sind. Auch darüber hinaus ist das Funktionsergänzungs modul 1 transparent, d. h. weder an dem Stromversorgungsbus 20 noch an dem Funktionsmodul 30 sind Änderungen vorzunehmen, um das Funktionsergänzungsmodul 1, wie beschrieben, _Z wischen schalten zu können.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 2 wird durch das Er fassungsmodul 7 der gemeinsame Leistungsfluss zum Funktionsmo dul 30 und Funktionsergänzungsmodul 1 erfasst. Die Steuerungs einrichtung 6 ist dabei dazu ausgebildet, die Leistungsauf nahme des Funktionsergänzungsmoduls 1 über geeignete Ansteue rung des Stromstellers 5 auf einen Wert zu regeln, dass die erfasste aktuelle Leistung kleiner gleich der in der Steue rungseinrichtung 6 hinterlegten Leistungsvorgabe ist. Dabei kann die Leistungsabgabe über die einzelnen USB-Buchsen 3 in dividuell eingestellt und insbesondere auch abgestellt werden, sodass bei nicht ausreichender Leistungsreserve bspw. nur eine der drei USB-Buchsen 3 betrieben wird. Wird durch Abschalten einer Leselampe 32 zusätzliche Leistung verfügbar, können zu vor deaktiviert USB-Buchsen ggf. wieder betrieben werden.

In der Ausführungsvariante gemäß Figur 3 wird durch das Erfas sungsmodul 7 der Leistungsfluss zum Funktionsmodul 30, nicht aber zum Stromsteller 5 des Passagierergänzungsmoduls 1 er fasst. Die Steuerungseinrichtung 6 ist in dieser Ausführungs variante dazu ausgebildet, die Leistungsaufnahme des Funkti onsergänzungsmoduls 1 über geeignete Ansteuerung des Strom stellers 5 auf einen Wert zu regeln, dass die Leistungsauf nahme des Funktionsergänzungsmoduls 1 auf kleiner gleich der Differenz aus Leistungsvorgabe und erfasster aktueller Leis tung ist. Auch in dieser Variante wird so sichergestellt, dass die gemeinsame Leistungsaufnahme von Funktionsmodul 30 und Funktionsergänzungsmodul 1 die Leistungsvorgabe nicht über schreitet .

In beiden Ausführungsvarianten gemäß Figuren 2 und 3 erfasst das Erfassungsmodul 7 an der Stelle 7 ' zusätzlich noch den Leistungsfluss zum Stromsteller 5, über den die korrekte Funk tion des Stromstellers 5 überwacht werden kann. Wird der Leis tungsfluss an sämtlichen in Figuren 2 und 3 aufgezeigten Punk ten erfasst, kann eine Plausibilitätsprüfung der erfassten Werte erfolgen, bei welcher der erfasste gemeinsame Leistungs fluss (vgl. Erfassungsmodul 7 aus Figur 2) mit der Summe der erfassten individuellen Leistungsflüsse zum Funktionsmodul 30 (vgl. Erfassungsmodul 7 aus Figur 3) und des Funktionsergän zungsmoduls 1 (vgl. Erfassungsstelle 7' aus Figuren 2 und 3) verglichen wird. Bei einer über eine vorgegebene Messtoleranz hinausgehende Abweichung, die auf eine Fehlfunktion des Erfas sungsmoduls 7 hinweisen kann, wird der Stromsteller 5 von der Steuerungseinrichtung 6 so gesteuert, dass keine elektrische Leistung mehr zu den USB-Buchsen 3 fließt.