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Title:
METHOD AND ARCHITECTURE FOR DISTRIBUTING ON-BOARD POWER IN AN AIRCRAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/153821
Kind Code:
A1
Abstract:
The method for on-board electrical power distribution according to the invention consists of producing a protected segregation interface (4A) between the primary distribution (2A) and the secondary distribution network for electrical power of the cabin system (30), referred to as the cabin network, so as to comply with the quality parameters for the primary distribution (2A); controlling the extraction of electrical power from the primary distribution (2A) by means of a cabin management system (G1, G2) depending on the availability of electrical power on this primary distribution (2A); converting and distributing this available electrical power in the cabin network (30) according to a suitable configuration of the loads (51, 52, 53) of this cabin network (30) and defined according to an electrical configuration of type, single/three-phase AC and DC, as well as of voltage level and frequency.

Inventors:
DELAME, Cyrille (Ferme Escarguel, Occitanie, TOUTENS, 31460, FR)
PLATZER, Jean-Paul (40 Chemin Mange Pommes, Occitanie, RAMONVILLE SAINT AGNE, 31520, FR)
BERANGER, Serge (75 Rue Lafayette, Ile de France, PARIS, 75009, FR)
Application Number:
EP2018/054059
Publication Date:
August 30, 2018
Filing Date:
February 20, 2018
Export Citation:
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Assignee:
LATECOERE (135 Rue de Périole, Occitanie, Toulouse, 31500, FR)
International Classes:
H02J4/00; B64D41/00
Attorney, Agent or Firm:
JUNCA, Eric (1 Rond Point Flotis, Occitanie, SAINT JEAN, 31240, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Procédé de distribution de puissance électrique embarquée dans un aéronef comportant une cabine passagers et une distribution primaire de puissance électrique (2A) sur des réseaux secondaires (30) de distribution de puissance électrique aux systèmes avion, la distribution primaire (2A) étant couplée à la génération de puissance électrique fournie par la motorisation de l'aéronef, ce procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une interface de distribution de puissance de ségrégation et de protection (4A) entre la distribution primaire (2A) et le réseau de distribution secondaire de puissance électrique du système cabine (30), dit réseau cabine, par une isolation électrique au regard de perturbations agissant sur la distribution primaire (2A), à piloter l'extraction de la puissance électrique de la distribution primaire (2A) par une gestion cabine (G1 , G2; U 1 , U2; 61 , 62) en fonction de la disponibilité de puissance électrique sur cette distribution primaire (2A), à convertir et à distribuer cette puissance électrique disponible dans le réseau cabine (30) en fonction d'une configuration adaptée des charges (51 , 52, 53) de ce réseau cabine (30) et définie en fonction d'un paramétrage électrique en type, alternatif mono/triphasé et continu, ainsi qu'en niveau de tension et de fréquence.

2. Procédé de rationalisation selon la revendication 1 , dans lequel les perturbations de la distribution primaire se rapportent à des paramètres de qualité relatifs au taux de distorsion harmonique généré par les charges (51 , 52, 53), au niveau des fréquences des tensions alternatives, à la variation de niveau de tension, et/ou au facteur de puissance.

3. Procédé de rationalisation selon la revendication 2, dans lequel la gestion des réseaux cabine (30) est dynamiquement pilotée de sorte que l'extraction de puissance de la distribution primaire pour alimenter l'ensemble des charges (51 , 52, 53) des réseaux cabine (30) ne dépasse pas la puissance nominale de la distribution primaire (2A) et ne perturbe pas les paramètres de qualité de fonctionnement nominal de la distribution primaire.

4. Procédé de rationalisation selon l'une quelconque des revendications, dans lequel au moins une alimentation électrique auxiliaire (SA; S1 , S2) est utilisée pour fournir de la puissance électrique aux réseaux cabine (30) en plus de la puissance électrique de la distribution primaire (2A) selon la disponibilité de la puissance électrique primaire.

5. Procédé de rationalisation selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la configuration adaptée du réseau cabine (30) est redéfinie en intégrant d'autres niveaux de tension et/ou de fréquence par conversion de tension après ségrégation (4A).

6. Architecture de distribution (10) de puissance électrique embarquée dans un aéronef intégrant notamment une cabine passagers et un fuselage, cette architecture (10) comportant de chaque côté du fuselage un réseau de distribution de puissance électrique Gauche / Droite (1 1 ) composé, pour chaque réseau Gauche / Droite, d'un réseau (20) de distribution primaire de puissance électrique (2A) pilotée par un système de gestion avionique (12), le réseau primaire (20) étant couplé à des réseaux secondaires (30) de distribution de puissance électrique à des systèmes avion (1 , 30) et cette architecture (10) étant caractérisé en ce qu'elle comporte, couplé avec chaque réseau de distribution primaire Gauche / Droite (20), un cœur électrique de système cabine (40) intégrant une interface (4A) de moyens de ségrégation et de protection (41 , 42) combinant des moyens de contrôle et de réglage anti-perturbation du réseau primaire (20), ce cœur (40) redistribuant la puissance électrique dans chaque réseau secondaire du système cabine (30), dit réseau cabine, et en ce qu'elle comporte également une unité de gestion cabine (U1 , U2) de pilotage, en interface avec le système de gestion avionique (12) et des besoins en consommation des charges (51 , 52, 53) du réseau cabine (30), de l'extraction de puissance électrique de chaque réseau primaire (20) en fonction de la disponibilité de ce réseau (20) pour distribuer de la puissance électrique aux charges de consommation du réseau cabine (51 , 52, 53) réparties sur une configuration de barres-bus (31 , 32; 91 , 92) selon le type de tension ainsi que le niveau de tension et de fréquence de ces charges.

7. Architecture de distribution selon la revendication précédente, dans laquelle dans laquelle les moyens de contrôle et de réglage anti-perturbation du réseau primaire (20) sont choisis, par combinaison partielle jusqu'à totale, parmi des systèmes de filtrage des courants harmoniques rejetés vers le réseau primaire, des capacités et/ou inductances réglables pour réguler le facteur de puissance, un dispositif de contrôle du niveau de tension sur le réseau primaire en liaison avec un dispositif de délestage automatique de charges en cas de chute de tension, et/ou une répartition équitable des charges sur les barres-bus de tension triphasées

8. Architecture de distribution selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, dans laquelle chaque unité de gestion cabine (U1 , U2) comporte un boîtier de traitement de signal (61 , 62) des contacteurs (C1 , C2; C'1 , C'2; C3, C4) du réseau cabine (30) en fonction des données de disponibilité du réseau primaire (20) fournies par des boîtiers de commande de puissance de bus ou de barres-bus réparties sur les réseaux secondaires des systèmes de bord (1 ) et des données du système de gestion avionique (12).

9. Architecture de distribution selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans laquelle des sources auxiliaires d'alimentation électrique (S1 , S2) en tension alternative et/ou continue sont couplées aux barres- bus (31 , 32) du réseau cabine (30) via des contacteurs (C3, C4) pour fournir de la puissance électrique complémentaire au réseau cabine (30) indépendamment de la puissance électrique du réseau primaire (20).

10. Architecture de distribution selon l'une quelconque des 6 à 9, dans laquelle, chaque réseau cabine (30) comportant au moins une barre-bus de tension triphasée (32) et une barre-bus de tension continue (31 ), un convertisseur de tension triphasée / continue (72) et/ou un convertisseur de tension continue / triphasée (71 ) est (sont) couplé(s) entre la barre-bus triphasée (32) et la barre-bus continue (31 ).

1 1 . Architecture de distribution selon la revendication précédente, dans laquelle au moins une barre-bus (91 , 92) de réseau de distribution de puissance à des charges domestiques (53) de chaque réseau cabine (30) est couplée à au moins une barre-bus (31 , 32) de réseau de distribution de puissance à des charges techniques (53) du réseau cabine (30) via au moins un convertisseur de tension de type alternatif / alternatif (82) et/ou continu / alternatif (81 ).

12. Architecture de distribution selon la revendication précédente, caractérisée en ce que des contacteurs (C7, C8, C9, C10), actionnés également par le boîtier de traitement de signal (61 , 62), sont couplés aux convertisseurs (81 , 82) du réseau domestique ainsi qu'entre les barres-bus (91 , 92) du réseau domestique et les charges domestiques (53).

13. Architecture de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 1 ou 12, dans laquelle un circuit de répartition (100) d'alimentation des charges techniques (51 , 52) et domestiques (53) du réseau cabine (30) est réalisée sur des rangées de sièges (Rs) par l'intermédiaire de boîtiers de déconnexion standard (B1 , B2) qui distribuent la puissance électrique sur des boîtiers d'interface siège interchangeables (Bi) montés sur des liaisons siège interchangeables (L3).

14. Architecture de distribution selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, dans laquelle chaque unité de gestion cabine (U1 , U2) est contrôlée par un membre du personnel navigant au travers du boîtier de traitement de signal (61 , 62).

15. Aéronef comportant une cabine passagers et un double réseau de distribution de puissance électrique (1 1 ) composé d'un réseau primaire (20) et de réseaux secondaires de distribution de puissance électrique aux systèmes avion (1 , 30), caractérisé en ce qu'il est équipé d'une architecture (10) de distribution de puissance électrique selon l'une quelconque des revendications 6 à 14 pour mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.

Description:
PROCÉDÉ ET ARCHITECTURE DE DISTRIBUTION DE PUISSANCE

EMBARQUÉE DANS UN AERONEF

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE

[0001] L'invention se rapporte à un procédé de distribution de puissance électrique embarquée ainsi qu'à une architecture apte à mettre en œuvre ce procédé, ce procédé et cette architecture étant mis en œuvre pour distribuer en particulier la puissance embarquée dans les cabines passagers d'aéronefs. L'invention concerne également un aéronef équipé d'une telle architecture pour mettre en œuvre ce procédé. L'invention s'applique en particulier aux avions commerciaux de génération électrique conventionnelle actuellement exploités.

[0002] Le domaine de l'invention concerne la gestion de la puissance électrique distribuée par le réseau électrique dans les aéronefs, et plus particulièrement de la puissance électrique distribuée en cabine d'aéronefs pour les besoins des équipements de cabine concernant aussi bien l'environnement technique (pressurisation, air conditionné, éclairage, etc.) que le confort des passagers (écrans de visualisation, alimentation des équipements passagers, etc.).

[0003]Avec l'évolution vers l'avion « tout-électrique », la gestion de la distribution électrique a pris une importance déterminante en terme de puissance électrique distribuée en substituant des équipements fonctionnant à l'électricité à certains des équipements alimentés antérieurement par de l'énergie pneumatique (en particulier dans le conditionnement d'air de la cabine passagers) ou hydraulique (actionneurs de commande de vol, du train d'atterrissage, pompes à huile ou carburant). Les normes de certification électrique garantissent pour chaque modèle d'aéronef la capacité de sa génération électrique à fournir la puissance électrique au système de gestion de distribution, en définissant et préservant une marge de sécurité dans toutes les phases de vol (phases de roulages et taxiages au sol, décollage, ascension, croisière, descente et d'atterrissage) ainsi qu'en cas de perte partielle de génération électrique.

[0004] La génération électrique est produite par des générateurs principaux - classiquement deux ou quatre générateurs - chacun entraîné par les moteurs de propulsion de chaque aile de l'aéronef, des turboréacteurs pour les avions de ligne, ainsi que par un générateur de secours (entraîné par une petite éolienne), des batteries, et un groupe auxiliaire de puissance qui assure la fourniture d'énergie électrique et pneumatique au roulage et pour le démarrage des moteurs.

[0005] Les générateurs fournissent classiquement des tensions triphasées de 1 15 et 230 volts à fréquence fixe de 400 Hz (ou à fréquence variable dans la gamme 360 - 800 Hz), une tension de 28 volts de courant continu étant fournie à partir des batteries et de convertisseurs alternatif-continu à partir du réseau principal. L'énergie produite par la génération électrique est alors transportée vers le cœur électrique primaire de l'avion, localisé dans un meuble électrique agencé classiquement dans la soute technique, puis distribuée vers les charges électriques. Le cœur primaire fournit la puissance électrique à différentes tensions sur différentes barres de bus (appelées ci-après barres-bus) de réseaux de distribution primaire puis secondaire, par exemple deux barres-bus de 230 et 1 15 volts AC (en courant alternatif) et un bus de 28 volts DC (en courant continu). Les réseaux de distribution primaire et secondaire forment le réseau de bord.

[0006] Classiquement, les cœurs électriques sont localisés sur deux voies latérales gauche/droite le long du fuselage de l'avion, en liaison avec les générateurs entraînés par les moteurs situés du côté de la voie de barres-bus concernée. Les équipements sont répartis sur les différents barres-bus en fonction de leurs exigences de disponibilité et de puissance.

[0007] La puissance électrique du réseau primaire est ainsi redistribuée dans les réseaux avion à partir de boîtiers électriques secondaires. Les équipements des systèmes avion sont alimentés via ces réseaux de distribution électrique secondaire constitués de barres-bus, de câbles et de harnais à partir de boîtiers secondaires selon leur localisation et de leur charge, en particulier: des actionneurs du train d'atterrissage et de guidage / freinage de la roue avant du système d'interface au sol; des compresseurs du système de conditionnement d'air; les pompes du système d'alimentation en kérosène des moteurs; les pompes des circuits hydrauliques du système de pressurisation; les actionneurs de dégivrage, de ventilation, l'éclairage et l'alimentation des façades d'instrumentation du système cockpit; les calculateurs de la baie avionique située dans la soute technique dite cargo; les équipements techniques (fours des cuisines - « galleys » en dénomination anglaise -, éclairage, ventilation) et domestiques (écrans de divertissement) des réseaux du système cabine dits ci- après « réseaux cabine ». ÉTAT DE LA TECHNIQUE

[0008] La conception des avions présente une constante de temps élevée, par exemple le Boeing 737 ou l'Airbus A320 mis en service respectivement en 1967 et en 1987 constituent encore les avions les plus vendus au monde à l'heure actuelle. Les architectures avion, et en particulier les architectures électriques, sont certifiées selon les contraintes définies à l'époque de conception, alors que les règles de certification évoluent sans cesse. Chaque avion est différent du précédent, et la plupart des flottes des compagnies aériennes sont constituées d'avions de type très disparates.

[0009] Or des équipements électriques sont de plus en plus intégrés dans les avions. Ces équipements se rapportent soit aux charges électriques de forte puissance qui remplacent les actionneurs conventionnels pneumatiques (compresseurs du conditionnement d'air, pompes de pressurisation) ou hydrauliques (commandes de vol, du train d'atterrissage, dégivrage de la voilure), soit aux charges techniques (éclairage, ventilation, écrans de visualisation) et domestiques destinées aux équipements personnels des passagers (smartphones, tablettes, ordinateurs portables, casques de réalité virtuelle, etc.).

[0010] L'alimentation des charges de forte puissance et des charges techniques ou domestiques est gérée par un seul et même ensemble de distribution électrique primaire et secondaire. Cette gestion est par exemple illustrée dans le document de brevet EP 2 432 093, qui préconise l'utilisation d'une seule barre-bus de distribution de puissance primaire couplé à un convertisseur secondaire intégré dans chaque cœur secondaire pour fournir la tension adaptée aux équipements des systèmes avion reliés à ce cœur secondaire.

[0011] Les documents de brevet FR 3 005 377 ou US 7 950 606 prévoient de multiplier les cœurs secondaires afin de les localiser au plus près des charges à alimenter. Cependant aucun traitement particulier n'est décrit en ce qui concerne l'alimentation des charges électriques de la cabine passagers à partir de la distribution de puissance primaire.

[0012] Par ailleurs, le document de brevet US 8 136 756 dédie les charges de forte puissance, par exemple les tensions triphasées, aux barres-bus alimentées par une première génération électrique comportant des générateurs- démarreurs, alors que la puissance des charges de puissance conventionnelle provient de barres-bus alimentées par une génération électrique formée par d'autres générateurs-démarreurs ou des générateurs classiques. Cette assignation des sources opérée au niveau des générateurs de puissance électrique permet d'augmenter la puissance massique par l'utilisation de générateurs-démarreurs à haute vitesse de rotation (permettant d'atteindre des fréquences variant entre 800 et 2 000 Hz).

[0013] Cependant, les besoins de la cabine évoluent rapidement, en particulier les charges proches des passagers (écrans, éclairage individuel, connectivité, etc.), selon un cycle technologique plus proche de celui des télécommunications et de l'électronique connectée (smartphones, tablettes, ordinateurs portables, casques de réalité virtuelle, etc.). Or aucune des solutions de l'état de la technique ne permet la souplesse d'alimentation que nécessite une adaptation à ces besoins. Or une telle adaptation est prévue dans les réinstallations successives - ou refittings en terminologie anglaise - des cabines passagers.

[0014] Les solutions de l'état de la technique sont alors contraintes, pour redistribuer la puissance électrique dans les réseaux cabine, de convertir en tension et en fréquence la puissance électrique fournie par le réseau de distribution primaire dans le cadre des normes de protection avionique. Or ces normes régissent la sécurité de la distribution de forte puissance pour les équipements de charge élevée (actionneurs du train d'atterrissage, compresseurs de conditionnement d'air, pompes, actionneurs de dégivrage de voilure, etc.) et les conversions font alors intervenir des équipements surdimensionnés de l'électronique de puissance (autotransformateurs) pour pouvoir garantir le respect des normes de certification. Dans ces conditions, la distribution électrique est établie de manière statique, dans un cadre dimensionné pour établir des modes de fonctionnement rigides et préétablis.

EXPOSÉ DE L'INVENTION

[0015] L'invention vise, au contraire, à permettre une souplesse d'adaptation aux charges des réseaux suite aux refittings cabine d'une même flotte sans remise en cause des certifications avion. Pour ce faire, l'invention prévoit une interface qui réalise une séparation fonctionnelle et structurelle entre, d'une part, l'architecture de puissance électrique avionique associée à la certification de l'avion - quel que soit sa date de conception - et, d'autre part, l'architecture des réseaux électriques de la cabine passagers adaptable dans le temps pour alimenter les charges techniques et domestiques associées au besoin des passagers. Une telle indépendance permet également l'ajout de sources de puissance indépendantes pour le réseau cabine tout en respectant les normes du réseau de puissance avionique. Pour ce faire, l'invention prévoit de gérer dynamiquement la puissance électrique du réseau de distribution de la cabine en fonction de la puissance disponible dans le reste du réseau de distribution de puissance en combinant et adaptant différentes sources de puissance sans nuire à la qualité du réseau avionique.

[0016] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de distribution de puissance électrique embarquée dans un aéronef comportant une cabine passagers et une distribution primaire de puissance électrique sur des réseaux secondaires de distribution de puissance électrique aux systèmes avion, la distribution primaire étant couplée à la génération de puissance électrique fournie par la motorisation de l'aéronef. Le procédé consiste à réaliser une interface de distribution de puissance de ségrégation et de protection entre la distribution primaire et le réseau de distribution secondaire de puissance électrique du système cabine, dit réseau cabine, par une isolation électrique au regard de perturbations agissant sur la distribution primaire relatifs, à piloter l'extraction de la puissance électrique de la distribution primaire par une gestion cabine en fonction de la disponibilité de puissance électrique sur cette distribution primaire, à convertir et à distribuer cette puissance électrique disponible dans le réseau cabine en fonction d'une configuration adaptée des charges de ce réseau cabine et définie en fonction d'un paramétrage électrique en type, alternatif mono/triphasé et continu, ainsi qu'en niveau de tension et de fréquence.

[0017] Selon des modes particuliers, le procédé peut prévoir que :

- les perturbations de la distribution primaire se rapportent à des paramètres de qualité relatifs au taux de distorsion harmonique généré par les charges, au niveau de fréquence des tensions alternatives, à la variation de niveau de tension, et/ou au facteur de puissance ;

- la gestion des réseaux cabine est dynamiquement pilotée de sorte que l'extraction de puissance de la distribution primaire pour alimenter l'ensemble des charges des réseaux cabine ne dépasse pas la puissance nominale de la distribution primaire et ne perturbe pas les paramètres de qualité de fonctionnement nominal de la distribution primaire ;

- au moins une alimentation électrique auxiliaire est utilisée pour fournir de la puissance électrique aux réseaux cabine en plus de la puissance électrique de la distribution primaire selon la disponibilité de la puissance électrique primaire;

- la configuration adaptée du réseau cabine est redéfinie en intégrant d'autres niveaux de tension et/ou de fréquence par conversion après ségrégation.

[0018] L'invention se rapporte également à une architecture de distribution de puissance électrique embarquée dans un aéronef intégrant notamment une cabine passagers et un fuselage. Cette architecture comporte de chaque côté du fuselage un réseau de distribution de puissance électrique Gauche / Droite composé, pour chaque réseau Gauche / Droite, d'un réseau de distribution primaire de puissance électrique pilotée par un système de gestion avionique, le réseau primaire étant couplé à des réseaux secondaires de distribution de puissance électrique à des systèmes avion. Couplé avec chaque réseau de distribution primaire Gauche / Droite, un cœur électrique de système cabine, intégrant une interface de moyens de ségrégation et de protection combinant des moyens de contrôle et de réglage anti-perturbation du réseau primaire, redistribue la puissance électrique dans chaque réseau de distribution secondaire du système cabine, dit réseau cabine. Une unité de gestion cabine pilote, en interface avec le système de gestion avionique et des besoins en consommation des charges du réseau cabine, l'extraction de puissance électrique de chaque réseau primaire en fonction de la disponibilité de ce réseau pour la distribuer aux charges de consommation du réseau cabine réparties sur une configuration de barres-bus selon le type de tension ainsi que le niveau de tension et de fréquence de ces charges.

[0019]Selon des modes de réalisation préférés :

- les moyens de contrôle et de réglage anti-perturbation du réseau primaire sont choisis, par combinaison partielle jusqu'à totale, parmi des systèmes de filtrage des courants harmoniques rejetés vers le réseau primaire, des capacités et/ou inductances réglables pour réguler le facteur de puissance, un dispositif de contrôle du niveau de tension sur le réseau primaire en liaison avec un dispositif de délestage automatique de charges en cas de chute de tension, et/ou une commande de répartition équitable des charges sur les barres-bus de tension triphasées

- chaque unité de gestion cabine comporte un boîtier de traitement de signal des contacteurs du réseau cabine en fonction des données de disponibilité du réseau primaire fournies par des boîtiers de commande de puissance de bus ou de barres-bus réparties sur les réseaux secondaires des systèmes de bord et des données du système de gestion avionique ;

- des sources auxiliaires d'alimentation électrique en tension alternative et/ou continue sont couplées aux barres-bus du réseau cabine via des contacteurs pour fournir de la puissance électrique complémentaire au réseau cabine indépendamment de la puissance électrique du réseau primaire ; - chaque réseau cabine comportant au moins une barre-bus de tension triphasée et une barre-bus de tension continue, un convertisseur de tension triphasée / continue et/ou un convertisseur de tension continue / triphasée est (sont) couplé(s) entre la barre-bus triphasée et la barre-bus continue ;

- au moins une barre-bus de réseau de distribution de puissance à des charges domestiques de chaque réseau cabine est couplée à au moins une barre- bus de réseau de distribution de puissance à des charges techniques du réseau cabine via au moins un convertisseur de tension de type alternatif / alternatif et/ou continu / alternatif ;

- des contacteurs également actionnés par le boîtier de traitement de signal sont couplés aux convertisseurs du réseau domestique ainsi qu'entre les barres-bus du réseau domestique et les charges domestiques ;

- un circuit de répartition d'alimentation des charges techniques et domestiques du réseau cabine est réalisée sur des rangées de sièges par l'intermédiaire de boîtiers de déconnexion standard qui distribuent la puissance électrique sur des boîtiers d'interface siège interchangeables montés sur des liaisons siège interchangeables ;

- chaque unité de gestion cabine est contrôlée, c'est-à-dire commander ou surveiller, par un membre du personnel navigant au travers d'une interface de commande.

[0020] Dans le présent texte, la consommation technique se rapporte aux dispositifs de conditionnement (pressurisation, éclairage commun, conditionnement d'air, galleys) et de confort (éclairage et ventilation individuels, écrans de visualisation) alors que la consommation domestique s'entend des dispositifs personnels des passagers (smartphones, tablettes, etc.).

PRÉSENTATION DES FIGURES

[0021] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement :

- la figure 1 , un schéma-blocs de base d'un exemple d'architecture réseau de distribution de puissance par des barres-bus de tension alternative et continue d'alimentation de charges techniques d'un réseau cabine à partir d'une ségrégation du réseau primaire selon l'invention ;

- la figure 2, un schéma-blocs reprenant l'exemple d'architecture réseau de la figure 1 avec l'intégration de convertisseurs entre les barres-bus du réseau cabine ;

- la figure 3, un schéma fonctionnel de distribution de puissance électrique des réseaux cabine de l'architecture de la figure 1 intégrant une conversion de tension alternative d'alimentation de charges domestiques ;

- la figure 4, un schéma-blocs reprenant le schéma-blocs de la figure 1 et intégrant des convertisseurs entre les barres-bus du réseau cabine d'alimentation des charges techniques et une barre-bus d'alimentation des charges domestiques

- la figure 5a, un schéma d'architecture de répartition de l'alimentation sur les charges du réseau cabine à partir de boîtiers de déconnexion standard de distribution électrique, et

- la figure 5b, une vue schématique en perspective de rangées de sièges d'une cabine passagers d'avion munies de boîtiers d'interface interchangeables de distribution électrique.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

[0022] Dans la description ci-dessous, des signes de référence identiques se rapportent à un même élément et renvoient au(x) passage(s) du texte qui le décrive(nt).

[0023] En référence au schéma-blocs d'architecture réseau de la figure 1 , l'architecture 10 illustrée comporte, de chaque côté Gauche / Droite d'un fuselage d'avion (non représenté), un réseau de distribution de puissance électrique 1 1 piloté par un système de gestion avionique 12 en fonction des phases et des conditions de vol.

[0024] Chaque réseau Gauche / Droite 1 1 se compose d'un réseau de distribution primaire 20 et de réseaux de distribution de puissance électrique secondaires, tel que le réseau cabine 30 illustré, couplés au réseau primaire 20 via des cœurs électriques, tel que le cœur 40 du réseau cabine 30. La puissance électrique de réseau primaire 20 est fournie par des générateurs couplés aux moteurs de l'aéronef (non représentés).

[0025] Chaque cœur cabine 40 intègre, en interface entre le réseau primaire 20 et chaque réseau cabine 30, une combinaison de moyens de ségrégation 41 , 42 qui isolent et protègent électriquement le réseau primaire 20 des réseaux cabine 30 afin de respecter les paramètres de qualité de ce réseau primaire 20, tout en autorisant un ampérage variable sur un large intervalle. La combinaison de moyens de ségrégation anti-perturbation 41 , 42 est réalisée dans l'exemple par une combinaison de systèmes de filtrage des courants harmoniques, qui pourraient être rejetés vers le réseau primaire 20, et de circuits de résonance pour réguler le facteur de puissance. Avantageusement, un dispositif de contrôle de niveau de tension sur le réseau primaire 20 en liaison avec un dispositif de délestage automatique de charges en cas de chute de tension, ou des dispositifs permettant un effet de même ordre. En variante, dans le cas où le réseau primaire 20 comporte deux barres de tension triphasée, par exemple de tensions 1 15 et 230 volts, une répartition équitable des charges sur ces barres-bus de tensions triphasées peut également être avantageusement contrôlée et appliquée par le système de gestion avionique 12.

[0026]Ainsi chaque cœur cabine 40 prélève de la puissance électrique du réseau primaire 20 pour la redistribuer dans les charges techniques de tension continue 51 (dispositifs de conditionnement: pressurisation, conditionnement d'air éclairage commun, etc.) et alternative 52 (dispositifs de confort: éclairage et ventilation individuels, écrans de visualisation, etc.) via, respectivement, les barres-bus 31 et 32. Un boîtier de traitement de signal 61 / 62 d'une unité de gestion cabine U1 / U2, pilote chaque réseau cabine 30 Gauche et Droite - en particulier: les barres-bus 31 et 32, des contacteurs C1 , C2 et C'1 , C'2 disposés en amont et en aval des barres-bus 31 et 32, et les cœurs cabine 40 -, en liaison avec les données de l'unité cabine U1 / U2 et du système de gestion avionique 12. Chaque unité de liaison cabine U1 / U2 sert ainsi d'interface entre le système de gestion avionique 12 et les besoins en consommation des charges du réseau cabine 30. [0027] Ce boîtier 61 / 62 sert d'interface au personnel navigant pour surveiller et adapter la répartition de puissance dans chaque réseau cabine 30 dans des limites prédéfinies et adaptables. En variante, la gestion est automatisée et le boîtier 61 / 62 s'il est prévu dans l'installation sert alors avantageusement à communiquer les informations de répartition de puissance des réseaux cabine 30 au personnel navigant.

[0028] Deux sources auxiliaires de puissance électrique S1 et S2, des piles à combustible ou d'autres types de batterie, peuvent avantageusement fournir une alimentation électrique complémentaire en tension continue et alternative pour chaque réseau cabine 30 par couplage aux barres-bus 31 et 32 de tension de même type via des contacteurs C3 et C4, en plus et indépendamment de la puissance électrique du réseau primaire 20. Ces sources auxiliaires S1 et S2 peuvent être sollicitées par l'unité de gestion cabine U1 / U2, via le boîtier de signal 61 / 62 des contacteurs C3 et C4, selon les possibilités d'approvisionnement du réseau primaire 20.

[0029] La répartition de puissance électrique est en effet réalisée en fonction des données de disponibilité des barres-bus 21 et 22 de chaque réseau primaire 20, transmises au système de gestion avionique 12 par des boîtiers de commande de puissance de bus et de barres-bus réparties sur les réseaux secondaires des autres systèmes avion 1 , appelés ci-après systèmes de bord, en fonction des propres données du système de gestion avionique 12 selon les phases et conditions de vol, et en fonction de la puissance des charges de consommation technique 51 et 52 des réseaux cabine 30. En variante, des charges techniques ou domestiques, par exemple les galleys qui requièrent de forte puissance, sont directement alimentés par les barres-bus 21 / 22 des réseaux primaires 20 après ségrégation.

[0030] Deux exemples de répartition dynamique de la fourniture de puissance électrique, dans lesquels on dispose respectivement de 100 et 50% des sources, sont décrits ci-après en fonction des besoins des réseaux du système cabine et des réseaux des systèmes de bord 1 . Dans tous les cas, la puissance extraite du réseau primaire ne dépasse pas la puissance nominale primaire compte tenue de la phase et des conditions de vol. [0031] Dans le premier exemple, chaque barre-bus 21 / 22 de chaque réseau primaire Gauche / Droite 20 délivre une puissance nominale - supposée constante dans le temps - de 45 kW, que ce soit respectivement avec une tension alternative AC ou continue DC. Les besoins d'alimentation des charges des systèmes de bord 1 , fournis par chaque barre-bus 21 / 22, s'élèvent à 15 kW et les besoins des charges de chaque barre-bus 31 / 32 de réseau cabine 30 s'élèvent à 25 kW également à délivrer par chaque barre-bus 21 / 22.

[0032] Il apparaît que, dans cet exemple, la puissance nécessaire (4 x (15 + 25) = 160 kW) pour l'alimentation de la totalité des charges cabine et des systèmes de bord 1 est inférieure à la puissance disponible (4 x 45 = 180 kW). Chaque unité de gestion de cabine U1 / U2, qui pilote l'alimentation électrique des charges de la cabine, donne priorité à l'alimentation des charges des systèmes de bord 1 en tenant compte de la variation des besoins et cela sans surcharger les réseaux primaires 20. Pour ce faire, plusieurs situations de besoins de puissance à fournir depuis chaque source (barre-bus 21 / 22) peuvent être considérées.

[0033] Lorsque les besoins de puissance des systèmes de bord 1 (par exemple 15 kW) et du système cabine (par exemple jusqu'à 30 kW) n'excèdent pas la puissance disponible (45 kW), les réseaux secondaires des systèmes de bord sont correctement alimentés sans surcharger la source.

[0034] Mais si le besoin du système cabine augmente au-delà de 30 kW

(par exemple 35 kW) de sorte que la puissance demandée par les réseaux secondaires de cabine 30 et de bord 1 (par exemple 35 + 15 kW = 50 kW) dépasse la puissance disponible (45 kW), la puissance réellement fournie au système cabine depuis chaque source est limitée à 30 kW pour ne pas surcharger la source. L'unité de gestion cabine U1 / U2 sollicite alors de la puissance électrique aux sources auxiliaires S1 et S2, en agissant sur les contacteurs C3 et C4 via le boîtier correspondant 61 / 62, si la demande de puissance des charges du système cabine persiste ou augmente.

[0035] Si, alors, la puissance des systèmes de bord 1 augmente également (par exemple passe de 15 à 18 kW), la consommation en cabine est réduite à 27kW (au lieu de 30 kW) afin de satisfaire l'alimentation prioritaire des systèmes de bord 1 sans surcharger la source. Lorsque la consommation des systèmes de bord 1 diminue à nouveau (par exemple en repassant de 18 à 15 kW), l'unité de gestion de cabine U1 / U2 comble le besoin du système cabine (en passant de 27 à 30 kW) sans surcharger la source correspondante. Si le défaut de puissance persiste ou augmente, les sources auxiliaires S1 et S2 peuvent également fournir de la puissance comme précédemment.

[0036] Une telle adaptation dynamique des puissances de tension continue et alternative des charges techniques 51 et 52 des réseaux du système cabine est également illustrée par le schéma-blocs de la figure 2 qui reprend la configuration de base de la figure 1 . Dans ce schéma-bloc, chaque réseau cabine 30 Gauche / Droite, intègre un onduleur 71 de circulation de courant entre la barre-bus de tension continue 31 et la barre-bus de tension alternative 32, ainsi qu'un redresseur 72 de circulation de courant entre la barres-bus de tension alternative 32 et la barre-bus de tension continue 31 . Des contacteurs C5 et C6, pilotés par chaque boîtier de traitement de signal 61 /62 sont associés à chaque convertisseur 71 et 72.

[0037] Dans ces conditions, une compensation des variations de disponibilité de puissance au niveau des barres-bus 31 et 32 peut être opérée par l'unité de gestion cabine U1 / U2 en réalisant un apport de puissance sur l'une ou l'autre barre-bus 31 et 32 en déficit de puissance lorsque l'autre barre-bus 32 ou 31 peut fournir l'apport de puissance complémentaire. Les charges techniques 51 et 52 sont alors correctement alimentées.

[0038] Dans le second exemple de fonctionnement avec 50 % des sources de puissance, dans le cas d'une panne de générateur de puissance du côté Gauche, la puissance globale chute à 90 kW par rapport à l'exemple précédent.

[0039] Les barres-bus 21 / 22 du réseau primaire 20 restent alimentées avec une puissance disponible divisée en moyenne de moitié, à savoir 22, 5 kW sur chaque barre-bus de chaque réseau cabine. L'unité de gestion cabine U1 / U2 peut encore alimenter potentiellement toutes les charges cabines. Cependant, l'alimentation des charges cabines sera limitée plus fortement que dans le premier exemple car la puissance disponible est plus faible et les systèmes de bord restent prioritaires. De plus, les charges cabines techniques de conditionnement et leur alimentation seront privilégiées.

[0040] Lorsque chaque réseau cabine 30 intègre des charges domestiques (smartphones, etc.), l'architecture réseau du type illustré par la figure 1 suit le schéma fonctionnel de distribution de puissance électrique de la figure 3 intégrant une alimentation de charges de consommation domestique 53.

[0041] Dans ce schéma fonctionnel, une distribution primaire de puissance électrique 2A, contrôlée par le système de gestion avionique 12, fournit la puissance électrique aux charges techniques de tension continue 51 et alternatives 52 de chaque réseau cabine 30 via une double ségrégation de réseaux 4A de tensions continue et alternative. Les puissances électriques sont ensuite contrôlées par un système de gestion cabine G1 / G2, mis en œuvre par l'unité de gestion cabine U1 / U2 associée au boîtier de traitement de signal 61 / 62 (cf. figures 1 et 2), et réparties pour alimenter les charges de tensions continue 51 et alternative 52.

[0042] L'alimentation des charges domestiques 53 est réalisée par une conversion de tension 73 à partir des ségrégations 4A et est contrôlée par le système de gestion cabine G1 / G2. Afin de compenser les déficits de puissance provenant de la distribution primaire 2A, la puissance électrique provenant des sources auxiliaires SA est également contrôlée par le système de gestion cabine G1 / G2.

[0043] L'alimentation des charges domestiques 53 est illustrée dans le schéma-blocs de la figure 4 qui reprend la configuration de base de la figure 1 . Dans ce schéma-bloc, chaque réseau cabine 30 intègre un onduleur 81 de circulation de courant entre la barre-bus de tension continue 31 et, avantageusement, une barre-bus 91 / 92 d'alimentation des charges domestiques 53 en tension alternative. Chaque réseau cabine 30 intègre également un convertisseur-gradateur 82 de circulation de courant alternatif entre la barres-bus 32 et la barre-bus 91 / 92. Des contacteurs C7 et C8 associés à chaque convertisseur 81 et 82 et des contacteurs C9 et C10, de couplage de la barre-bus 91 / 92 avec les charges domestiques 53, sont pilotés par le système de gestion cabine G1 / G2. [0044] L'intégration des convertisseurs 81 et 82 permet, en fonctionnement, de compenser des variations de disponibilité de puissance au niveau des barres-bus 31 et 32 par chaque boîtier de traitement de signal 61 / 62 en liaison avec l'unité de gestion cabine U1 / U2, un apport de puissance depuis l'une ou l'autre barre-bus 31 et 32 en déficit de puissance lorsque l'autre barre-bus 32 ou 31 peut fournir l'apport de puissance complémentaire. Les charges domestiques 53 sont alors correctement alimentées. En complément, les sources auxiliaires S1 et S2 peuvent également apporter de la puissance électrique aux barres-bus 31 et 32.

[0045] Dans l'exemple, les convertisseurs 71 et 72 de type technique et/ou les convertisseurs 81 et 82 de type domestique permettant des niveaux de tensions alternatives dites domestiques de 1 15 volts à 60 Hz ou de 220 volts à 50 Hz à partir de tensions alternatives de 1 15 volts à 400 Hz ou de 230 volts à fréquence variable (par exemple dans l'intervalle 360-800 Hz).

[0046] Un schéma d'architecture de répartition de l'alimentation sur les charges techniques et domestiques de chaque réseau cabine 30 est illustré sur la figure 5a. Sur ce schéma, les barres-bus 21 et 22 de chaque réseau primaire 20 transmettent de la puissance électrique, via les réseaux cabine 30 décrits ci- dessus, au circuit 100 de répartition de puissance sur les charges et sous le contrôle de l'unité de gestion cabine « U » (se rapportant à l'une ou l'autre des unités U1 ou U2 précédentes).

[0047] Ce circuit 100 comporte des liaisons électriques résidentes L1 d'alimentation des charges techniques 51 , 52 de conditionnement (galleys, conditionnement d'air, pressurisation, éclairage commun, etc.) et de confort (éclairage et ventilation individuelle, écrans de visualisation, etc.), et une liaison électrique résidente L2 - d'alimentation des charges domestiques 53 (cf. figures 3 ou 4: smartphones, etc.) - le long de chacune des deux rangées de sièges Rs.

[0048] Des boîtiers de déconnexion standard B1 et B2, montés sur les liaisons résidentes L2, réalisent une distribution électrique sur des liaisons siège interchangeables L3 à partir de boîtiers d'interface interchangeables Bi agencés au pied de chaque rang de sièges Rn. Les premiers boîtiers de déconnexion standard B1 selon la circulation du courant fournit de la puissance électrique charges d'éclairage 5A de la cabine.

[0049] En référence à la vue en perspective de la figure 5b, l'une des rangées de sièges Rs d'une cabine passagers d'avion est plus précisément illustrée. Comme sur la figure 5a, les boîtiers d'interface interchangeables de distribution électrique Bi sont disposés au regard de chaque rang de sièges Rn. Et ces boîtiers d'interface Bi, alimentés par les boîtiers de déconnexion standard B1 et B2 montés sur les liaisons résidentes L2, sont reliés par les liaisons interchangeables L3.

[0050] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés.

Ainsi, les sources auxiliaires de puissance électrique peuvent être des batteries ou des accumulateurs. La gestion de la puissance électrique des réseaux cabine peut être automatisée et le personnel navigant n'intervient à travers l'interface de gestion que dans un cadre limité, par exemple dans des cas où la sécurité est en jeu. En variante, cette gestion peut être entièrement automatisée et l'interface de gestion reste alors limitée à une interface d'information.

[0051] Par ailleurs, l'alimentation des charges domestiques peut résulter de l'une ou l'autre des conversions de tension alternative ou continue à partir des barres-bus correspondantes ou de la combinaison des deux conversions comme décrite ci-dessus.

[0052] De même, pour l'alimentation des charges techniques de conditionnement et de confort, un seul convertisseur entre les barres-bus de tension alternative et continue peut être utilisé, un redresseur ou un onduleur, à la place de la combinaison des deux convertisseurs décrits ci-dessus.