DE19617915A1 - Anordnung zur Energieverteilung, insbesondere in einem Flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mittels derartiger Anordnungen wird die in einem Flugzeug innerhalb des Energieversorgungssystems verfügbare elektrische Energie auf die einzelnen Verbraucher verteilt. Dabei stehen aus Sicherheitsgründen mehrere Energiequellen zur Verfügung, denen die Verbraucher über die verzweigte Verkabelung des Energieversorgungssystems nach einer allgemein üblichen Verfahrensweise fest zugeordnet sind. Wenn hierbei ein Energiezweig ausfällt, dann ist die Energieversorgung aller Verbraucher unterbrochen, die an diesen Zweig angeschlossen sind. Dabei kann es vorkommen, daß Verbraucher von der Versorgung abgetrennt werden, obwohl die verbleibende Energie durch die angeschlossenen Verbraucher nicht voll ausgenutzt wird oder ein wichtiger Verbraucher ausfällt, wohingegen ein relativ unwichtiger Verbraucher weiterhin mit Energie versorgt wird.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung so auszubilden, daß die Zuordnung der Verbraucher zu den einzelnen Zweigen des Energieversorgungssystems aufgrund vorbestimmter Regeln während des Betriebes veränderbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Anordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß die Energieversorgung wichtiger Verbraucher trotz Ausfalls beliebiger Energieversorgungszweige weitgehend sichergestellt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Energieverteilung mit einer Energiesteuerungseinheit und mehreren Zuordnungseinheiten,

Fig. 2 interne Einzelheiten der Energiesteuerungs­ einheit und einer der Zuordnungseinheiten nach Fig. 1 und

Fig. 3 eine Zuordnungseinheit mit einer integrierten Statuseinheit.

In Fig. 1 wird eine entsprechende Anordnung zur Energiever­ teilung in einem Flugzeug am Beispiel der Stromversorgung für die Bordküchen dargestellt. Das Bild zeigt eine Anordnung mit einer Energieleitung 1, bestehend aus mehreren einzelnen Versorgungssträngen 1a bis 1n, wobei im Zuge der Energielei­ tung 1 mehrere Verteiler 2, 3 und 4 angeordnet sind, an die jeweils über eine Stichleitung 5, 6 und 7 eine Verbraucher­ gruppe 8, 9 und 10 angeschlossen ist. Innerhalb einer jeden Verbrauchergruppe 8, 9, 10 ist eine Zuordnungseinheit 11, 12 und 13 vorgesehen, die einerseits über die Stichleitungen 5, 6, 7 mit den Versorgungssträngen 1a bis 1n der Energielei­ tung 1 und andererseits mit den einzelnen Verbrauchern der jeweiligen Verbrauchergruppe in Verbindung steht. Jede Verbrauchergruppe umfaßt die im Bereich einer Bordküche angeordneten Verbraucher. So schließt die Verbrauchergruppe 8 beispielsweise die im Bereich einer ersten Bordküche angeordneten Verbraucher ein, nämlich einen Ofen 14, einen Boiler 15, eine Kühlbox 16 sowie zwei weitere Öfen 17 und 18. In entsprechender Weise umfaßt die Verbrauchergruppe 9 den Bereich einer zweiten Bordküche mit einem Boiler 19, zwei Öfen 20 und 21 sowie einer Kühlbox 22. Die Verbrauchergrup­ pe 10 umfaßt schließlich einen Boiler 23 und drei Öfen 24 bis 26. Zur Steuerung des Betriebsablaufes ist eine zentrale Energiekontrolleinheit 27 vorgesehen, die beispielsweise in einem Elektronikraum 28 angeordnet ist. An die Energiekon­ trolleinheit 27 ist eine Datenleitung 29 und eine Eingabelei­ tung 30 angeschlossen. Die Datenleitung 29 dient zur Eingabe automatisch erfaßter Informationen über den Zustand der Ener­ gieleitung 1. Die Eingabeleitung 30 verbindet die Energie­ kontrolleinheit 27 mit einer Eingabeeinheit 30a zur manuellen Eingabe von Konfigurationsdaten, die im wesentlichen aus einer Tastatur 31 und einem Bildschirm 32 besteht. Ausgangs­ seitig ist die Energiekontrolleinheit 27 über einen bidirek­ tionalen Steuerbus 33 mit den Zuordnungseinheiten 11 bis 13 verbunden.

Während des Betriebes sind die einzelnen Verbraucher einer Verbrauchergruppe 8, 9, 10 über die entsprechende Zuordnungs­ einheit 11, 12, 13 gemäß einer vorher festgelegten Konfigurati­ on von Zuordnungen mit bestimmten Versorgungssträngen der Energieleitung 1 verbunden, was mittels digital ansteuerbarer individueller Leistungsschalter realisiert wird. Die betref­ fende Konfiguration ist innerhalb der Energiekontroll­ einheit 27 abgespeichert und kann anhand der Tastatur 31 geändert werden. Hierdurch wird erreicht, daß eine Änderung der Zuordnungen der Verbraucher zu den einzelnen Versorgungs­ strängen nicht mehr wie bisher durch eine Änderung der In­ stallation sondern nur noch per Befehlseingabe durchgeführt wird. Eine Neukonfiguration erfolgt aufgrund der Erfindung automatisch je nach Zustand des Versorgungssystems.

Fig. 2 zeigt die interne Schaltung der Energiesteuerungs­ einheit 27 und der Zuordnungseinheit 11 nach Fig. 1 innerhalb der Anordnung zur Energieverteilung. Die Energiesteuerungs­ einheit 27 übernimmt in der Gesamtanordnung eine zentrale Steuerfunktion und umfaßt eine Prioritätsmatrix 34, im folgenden kurz Priomatrix genannt, eine Standardmatrix 35, einen Auswahlprozessor 36, eine Sende-Einheit 37 und eine Last-Rückmelde-Einheit 38. Die Priomatrix 34 enthält eine Liste, in der die Verbraucher nach ihrer Priorität geordnet sind und ist eingangsseitig über die Datenleitung 29 mit einer Statuseinheit 44 und über eine Datenleitung 46 mit der Standardmatrix 35 verbunden. Ausgangsseitig steht die Priomatrix 34 über eine Leitung 47 mit dem Auswahlprozessor 36, in Verbindung. Weiterhin erhält der Auswahlprozessor 36 Informationen über eine Leitung 48 von der Last-Rückmelde-Einheit 38. Die Ausgangssignale des Auswahlprozessors 36 gelangen über eine Leitung 49 in die Sende-Einheit 37, die ihrerseits digitale Signale über den Datenbus 33 an die Zuordnungseinheiten 11 bis 13 weiterleitet.

Die Zuordnungseinheit 11 umfaßt eine mit dem Datenbus 33 verbundene Empfangsstufe 39, einen Lastmonitor 40, eine Zuordnungssteuereinheit 41, einen Leistungsschalter 42 und einen Lastsensor 43. Die Empfangsstufe 39 leitet die empfangenen Informationen und Befehle an den Lastmonitor 40 bzw. an die Zuordnungssteuereinheit 41 über interne Leitungen 50 bzw. 51 weiter. Die Zuordnungssteuereinheit 41 steht ihrerseits über eine Datenleitung 52 mit dem Leistungsschalter 42 in Verbindung, dessen Ausgänge mit den einzelnen Verbrauchern 14 bis 18 verbunden sind. Die Stichleitung 5 ist mit den Versorgungssträngen 5a bis 5n zum Leistungsschalter 42 geführt und passiert den Lastsensor 43. Ausgangsseitig steht der Lastsensor 43 über eine Leitung 53 mit dem Lastmonitor 40 und über eine Leitung 54 mit der Zuordnungssteuereinheit 41 in Verbindung.

Wird die Anordnung im Normalfall, das heißt bei störungsfreien Systemen, in Betrieb gesetzt, so erfolgt die Energieversorgung der einzelnen Verbraucher entsprechend der in der Standardmatrix abgespeicherten Zuordnungsbefehle. Diese Befehle betreffen diejenige Zuordnung der Verbraucher, die für einen Betrieb mit störungsfreien Energie-Erzeugungssystemen optimal ist. Hierzu laufen innerhalb der Energiesteuerungseinheit 27 folgende Funktionen ab. Die in der Standardmatrix 35 abgespeicherte Zuordnung wird in digitaler Form an die Priomatrix 34 weitergeleitet, in der auch die von der Energie-Statuseinheit 44 gelieferten Informationen vorliegen. Aufgrund einer integrierten Logik wird geprüft, ob die Statuseinheit 44 einen intakten Betrieb der Energieerzeugung meldet. Ist dies der Fall, so liefert die Priomatrix 34 an den Auswahlprozessor 36 entsprechende Signale, die den Befehl enthalten, bei den weiter ablaufenden Operationen die in der Standardmatrix vorliegenden Zuordnungen zu berücksichtigen. Der Auswahlprozessor 36 prüft seinerseits, ob über die Leitung 30 manuell eingegebene Zuordnungsbefehle vorliegen. Ist dies nicht der Fall, gibt der Auswahlprozessor 36 den von der Priomatrix 34 erhaltene Befehl praktisch in unveränderter Form an die Sende-Einheit 37 weiter. Der Auswahlprozessor hat außerdem die Funktion, die Belastbarkeit der einzelnen Stromerzeugerkreise rechnerisch zu ermitteln und entsprechende Grenzwerte festzulegen. Die Sende-Einheit 37 speist die betreffenden vom Auswahlprozessor 36 gelieferten Signale in den Datenbus 33 ein, nachdem sie in das für diesen Bus kompatible digitale Format umgesetzt wurden. Da mehrere Zuordnungseinheiten 11 bis 13 an den Datenbus angeschlossen sind, wird jede dieser Einheiten von der Sende-Einheit 37 gezielt adressiert und mit individuellen Zuordnungsbefehlen versehen.

Seitens einer Zuordnungseinheit, beispielsweise der mit 11 bezeichneten, ergibt sich nach Eintreffen eines Signals über den Datenbus 33 folgender Funktionsablauf. Das Signal gelangt vom Bus 33 in die Empfangsstufe 39 und wird hier für den Lastmonitor 40 aufbereitet und an diesen weitergeleitet. Gleichzeitig erfolgt eine entsprechende Weiterleitung von Signalen an die Zuordnungssteuereinheit 41, in der aufgrund der betreffenden eingehenden Signale konkrete Schaltbefehle für den Leistungsschalter 42 erzeugt werden. Diese Schaltbefehle führen im Falle ihrer Ausführung zu eben der Zuordnung der Verbraucher zu den Strängen der Stichleitung 5, die innerhalb der Standardmatrix 35 für die an die Zuordnungseinheit 11 angeschlossenen Verbraucher 14 bis 18 abgespeichert ist. Während des Betriebes wird die konkret vorliegende individuelle Belastung eines jeden Versorgungsstranges der Stichleitung 5 durch den Lastsensor 43 gemessen und die Meßwerte sowohl dem Lastmonitor 40 als auch der Zuordnungssteuereinheit 41 mitgeteilt. Der Lastmonitor 40 bereitet die Meßwerte für den Datenbus 33 auf und leitet sie über diesen zurück an die Last-Rückmelde-Einheit 38. Die Zuordnungseinheit 41 vergleicht die von der Empfangsstufe 39 erhaltenen Werte mit den vom Lastsensor 43 gelieferten und berücksichtigt diese bei der Erzeugung der Schaltbefehle für den Leistungsschalter 42. Liegen die vom Lastsensor 43 gemessenen Werte innerhalb des jeweils zulässigen Rahmens, so werden die von der Standardmatrix 35 gelieferten Zuordnungen zur Realisierung freigegeben.

Die vorbeschriebene Anordnung ist in der Lage, auf Störungen logisch zu reagieren und durch Energieausfall verursachte Geräteausfälle weitgehend zu vermeiden. Wenn beispielsweise die von der Statuseinheit 44 gelieferten Signale die Information enthalten, daß ein Energieversorgungskreis ausgefallen ist, so ermittelt der Auswahlprozessor 36 eine neue Zuordnung derart, daß alle von dem Ausfall betroffenen Verbraucher unter Beachtung der entsprechenden Grenzwerte auf die intakten Versorgungskreise aufgeteilt werden. In diesem Falle wird die in der Standardmatrix abgespeicherte Zuordnung durch die vom Auswahlprozessor 36 ermittelte ersetzt.

Ergibt die Berechnung des Auswahlprozessors 36, daß die nach einem Ausfall eines Energieversorgungskreises verbleibende Gesamtleistung der intakten Versorgungskreise zur ordnungsgemäßen Versorgung aller angeschlossenen Verbraucher nicht ausreicht, so wird der Verbraucher mit der gemäß Priomatrix 34 niedrigsten Priorität abgeschaltet.

Sollte die zentrale Steuereinheit 27 aufgrund einer Störung ausfallen, so wird der Betrieb aufgrund einer jeweils in die betreffende Zuordnungseinheit 11 bis 13 integrierten Logik auf dezentraler Grundlage weitergeführt. Dies wird dadurch erreicht, daß innerhalb der einzelnen Zuordnungseinheiten 41 alle von der Steuereinheit 27 gelieferten Daten, insbesondere des Auswahlprozessors 36, abgespeichert werden, so daß sie nach Ausfall der Steuereinheit 27 noch verfügbar sind. Die automatische Reaktion der Anordnung auf eine Störung der Energieleitung 1 erfolgt dann durch direkte Interaktion zwischen dem Lastsensor 43 und der Zuordnungseinheit 41 über die Leitung 54.

Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung. Diese besteht darin, daß in die Zuordnungseinheiten 11 bis 13 jeweils eine Statuseinheit 45 integriert ist. Diese Lösung, die beispielhaft anhand einer Zuordnungseinheit 11a gezeigt ist, bietet gegenüber der Lösung nach Fig. 2 mit einer externen Statuseinheit 44 den Vorteil, daß außer Störungen der Stromerzeugungseinrichtungen auch Störungen der Energieleitung 1 erfaßt und berücksichtigt werden können.

Claims (5)

1. Anordnung zur Energieverteilung, insbesondere in einem Flugzeug, mit einer Energieleitung, bestehend aus mehreren einzelnen Versorgungssträngen, wobei im Zuge der Energielei­ tung mindestens ein Verteiler angeordnet ist, an den eine Verbrauchergruppe über eine Stichleitung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbrauchergrup­ pe (8, 9, 10) eine Zuordnungseinheit (11, 12, 13) vorgesehen ist, die einerseits über die Stichleitungen (5, 6, 7) mit allen Versorgungssträngen (1a bis 1n) der Energieleitung (1) und andererseits mit den einzelnen Verbrauchern der Verbraucher­ gruppe in Verbindung steht, wobei eine zentrale Energiekon­ trolleinheit (27) zur Verarbeitung von Störungsinformationen über einen Steuerbus (33) zur Übertragung von Steuerbefehlen mit der Zuordnungseinheit (11, 12, 13) so zusammenwirkt, daß aufgrund der Störungsinformationen die vom Ausfall eines Versorgungsstranges betroffenen Verbraucher automatisch an noch intakte Versorgungsstränge angeschlossen werden, wobei die Störungsinformationen von einer Statuseinheit (44) zur Erfassung von Daten über den Zustand der Energieerzeu­ gungseinrichtungen geliefert werden, die mit der Energiekon­ trolleinheit (27) in Verbindung steht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekontrolleinheit (27) eine Priomatrix (34), eine Standardmatrix (35), einen Aus­ wahlprozessor (36), eine Sende-Einheit (37) und eine Last- Rückmelde-Einheit (38) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungseinheit (11, 12, 13) eine Empfangsstufe (39), einen Lastmonitor (40), eine Zuord­ nungssteuereinheit (41), einen Leistungsschalter (42) und einen Lastsensor (43) aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Energiekontroll­ einheit (27) eine Eingabeeinheit (30a) mit einer Tasta­ tur (31) und einem Bildschirm (32) über eine Eingabelei­ tung (30) angeschlossen ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnungseinheit (11, 12, 13) eine Statuseinheit (45) aufweist.