Brevet FR2925694A1 — publié le 20090626

Dispositif pour tester un système électrique et procédé de mise en oeuvre du dispositif L'invention concerne un dispositif pour tester un système électrique et un procédé de mise en oeuvre du dispositif. L'invention trouve une utilité particulière dans le domaine aéronautique. Des systèmes électriques de plus en plus sophistiqués équipent les aéronefs. Ces systèmes comprennent un réseau électrique sur lequel se connectent plusieurs équipements. Lorsque le système présente une panne on le test lors d'escales de l'aéronef. Le temps de test augmente la durée d'escale, ce qui représente un coût important pour la compagnie aérienne exploitant l'aéronef. Par ailleurs le test est réalisé par du personnel qualifié devant posséder une bonne connaissance du système, qui souvent diffère d'un aéronef à l'autre. A ce jour le personnel de maintenance chargé des tests change un ou plusieurs équipements en fonction d'un diagnostique généralement réalisé par l'équipage de l'aéronef et en fonction de leur connaissance personnelle du système. Ce diagnostique peut être imprécis et peut conduire à des déposes d'équipements pour lesquels des tests ultérieurs en usine ne révèlent aucun défaut. On a constaté pour une flotte d'avions que le pourcentage d'équipements déposés et se révélant sans défaut atteint en moyenne 20%. Par ailleurs, il est courant qu'un opérateur chargé de la maintenance estime, au vu du diagnostique réalisé par l'équipage, le changement d'un équipement nécessaire, puis se rend compte que la panne persiste et décide de remettre en place l'équipement initialement déposé avant de poursuivre sa recherche de panne. Il est à noter que les autorités de l'aviation civile interdisent d'ouvrir un équipement directement à bord de l'aéronef pour le réparer. Cette interdiction augmente encore le risque de fausse dépose d'équipement. L'équipement de remplacement a tout de même été installé pendant un court instant à bord de l'aéronef. Dans ce cas, les autorités de l'aviation civile imposent de ne pas remettre à disposition l'équipement de remplacement avant qu'il ait été testé à nouveau. Le remplacement à mauvais escient ainsi que les tests supplémentaires à réaliser augmentent encore les coûts de maintenance des compagnies aériennes. L'invention a pour but de réduire les coûts de test et de dépannage des systèmes électriques et notamment ceux embarqués à bord 5 d'aéronef. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour tester un système électrique comprenant un réseau électrique et plusieurs équipements connectés sur le réseau électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier connectable entre le réseau électrique et au moins un 10 des équipements, et des moyens d'analyse de signaux transitant entre le réseau électrique et l'équipement. L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : 15 • en fonctionnement normal, connecter le boîtier entre le réseau et au moins un des équipements ; • mémoriser les signaux transitant entre le réseau et l'équipement ; • en phase de test, connecter le boîtier entre le réseau et au moins l'équipement ; 20 • comparer les signaux transitant entre le réseau et l'équipement en phase de test avec les signaux mémorisés. L'invention présente un intérêt particulier lorsque les équipements n'intègre pas de moyens d'autotest. 25 Un dispositif conforme à l'invention et son procédé de mise en oeuvre permettent de faciliter le diagnostique de pannes du système électrique et constituent également une aide à la formation de nouveaux opérateurs en charge du dépannage du système électrique. Un dispositif conforme à l'invention permet de simuler des pannes 30 connues et répertoriées dans le but de former de nouveaux opérateurs. L'apprentissage de la connaissance du système électrique équipant l'aéronef est ainsi facilité ce qui réduit les coûts de formation du personnel de maintenance. En analysant les signaux transitant entre le réseau et 35 l'équipement, l'invention permet d'identifier et de localiser des défauts du système électrique. L'invention permet également d'expertiser directement sur l'aéronef des défauts qu'on n'arrive pas à reproduire en usine. En effet, certains défauts peuvent n'apparaître que dans leur environnement de fonctionnement réel et pas dans un environnement reconstitué en usine. La difficulté d'identification et d'expertise de tels défauts tend à augmenter le temps d'indisponibilité de l'aéronef. Pour une compagnie aérienne exploitant un avion de ligne, le coût d'indisponibilité s'élève à plusieurs dizaines de milliers d'Euros par jour où l'aéronef est immobilisé. L'invention permet d'améliorer la détection et 10 l'expertise des pannes directement sur l'aéronef ce qui permet de réduire les coûts d'indisponibilité. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation 15 donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : la figure 1 représente un exemple de dispositif conforme à l'invention ; Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. 20 La figure 1 représente un avion 1 de ligne comportant un réseau électrique 2 par exemple d'alimentation 28V continu. Sur ce réseau sont connectés différents équipements de l'avion 1 comme par exemple deux génératrices démarreur, un boîtier de protection et de contrôle, plusieurs 25 sondes à effet hall et deux régulateurs de tension. Les génératrices démarreur, bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de SG pour Starter Generator, sont situées à proximité des moteurs de l'avion et permettent soit de démarrer les moteurs soit de fournir de l'énergie au réseau lorsque les moteurs fonctionnent. Les 30 génératrices démarreur fonctionnent sous le contrôle des régulateurs de tensions. Le boîtier de protection et de contrôle, bien connu dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de BPCU pour Bus Power Control Unit, permet de contrôler et de protéger le réseau électrique 2. Au sol il 35 assure la mise sous tension du réseau électrique 2 à partir d'une source extérieure à l'aéronef. II commande la mise sous tension de barres de services (bien connues des la littérature anglo-saxonne sous le nom de Utility Bus et Main Power Bus). Il assure la mise sous tension de barres de barres de distribution permettant le transfert d'énergie d'un bord à l'autre de l'avion (bien connues des la littérature anglo-saxonne sous le nom de Tie Bus), des barres de démarrage (bien connues des la littérature anglo-saxonne sous le nom de Start Bus) et des barres de service principales (Main Power Bus). Il contrôle le démarrage des génératrices démarreur. II assure la gestion du réseau électrique 2 en fonction de données reçues des régulateurs de tension et d'un panneau de commande situé dans le cockpit de l'avion 1. Les sondes à effet hall, bien connues dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de HECS pour Hall Effect Current Sensor, mesurent le courant traversant les génératrices démarreur et transmettent des informations concernant les courants mesurés vers le boîtier de protection et de contrôle BPCU et les régulateurs de tension. Les régulateurs de tension bien connus dans la littérature anglo-saxonne sous le nom de GCU pour Generator Control Unit, assurent la régulation des tensions d'alimentation présentes sur le réseau, l'équilibrage des différents circuits, commandes un contacteur de démarrage envoyant du courant vers la génératrice démarreur et un contacteur générateur permettant à la génératrice démarreur de fournir un courant, assurent la protection en cas d'apparition de courant inverse, détectent la vitesse des génératrices démarreur et assurent la protection du réseau électrique 2 en cas de surtension, de sous tension, de surcharge et de court circuit sur le réseau électrique 2. Les régulateurs de tension échangent des informations avec le boîtier de protection et de contrôle. Par la suite, les abréviations anglo-saxonnes des différents équipements décrits plus haut seront employées pour désigner ces équipements. Un dispositif conforme à l'invention comprend un boîtier 3 connectable entre le réseau électrique 2 et au moins un des équipements. Le boîtier 3 se présente sous forme d'une valise transportable qu'un opérateur place dans l'avion 1 ou à proximité immédiate, lors d'opérations de maintenance au sol. Dans l'exemple représenté deux équipements sont raccordés sur le boîtier 3 : le boîtier de protection et de contrôle BPCU et un des régulateurs GCU. Le boîtier 3 est raccordé sur l'avion 1 sur des emplacements 4 et 5 prévus pour recevoir en service opérationnel le boîtier de protection et de contrôle BPCU et le régulateur GCU actuellement raccordés sur le boîtier 3. Le raccordement du boîtier 3 se fait par l'intermédiaire de câbles 6 et 7. Le boîtier 3 comprend un bus 8 reliant le réseau électrique 2 au boîtier de protection et de contrôle BPCU et au régulateur GCU tel que lorsqu'ils sont connectés au réseau électrique 2 en l'absence du boîtier 3. Autrement dit le boîtier 3 et les câbles 6 et 7 forment un prolongateur qui permet de raccorder à distance le boîtier de protection et de contrôle BPCU et le régulateur GCU tout en permettant leur fonctionnement normal. Dans l'exemple représenté, les deux équipements assujettis à l'opération de maintenance, à savoir le boîtier de protection et de contrôle BPCU et le régulateur GCU, sont directement raccordés sur le boîtier 3 dans des emplacements prévus pour les recevoir. II est également possible de connecter à distance un équipement sur le bus 8 afin de ne pas déposer cet équipement de l'avion 1 avant d'avoir déterminé de façon certaine que cet équipement est réellement en panne. C'est par exemple le cas de la génératrice démarreur SG qui est lourde et volumineuse. Sa dépose peut nécessiter plusieurs opérateurs. Il est donc important de ne la déposer qu'en cas de panne avérée. On peut prévoir de déconnecter la liaison directe entre la génératrice démarreur SG et le réseau électrique 2 et de la reconnecter par l'intermédiaire d'un premier câble 9 reliant le réseau électrique 2 au bus 8 et un second câble reliant le bus 8 à la génératrice démarreur SG. Le dispositif comprend des moyens d'analyse des signaux transitant sur le bus 8. Les moyens d'analyse permettent de mesurer des tensions des signaux, de visualiser des états, par exemple pour des signaux binaire, et permettent de simuler des commandes avion. En surveillant les tensions et les états, on peut identifier et localiser d'éventuels défauts du système électrique. Les moyens d'analyse peuvent être complètement intégrés au boîtier 3. Les commandes avion se font à l'aide d'interrupteurs, commutateurs et boutons poussoirs. Les tensions mesurées peuvent être affichées sur des voltmètres et les états peuvent être affichés au moyen de diodes électroluminescentes. Les commandes avion, les voltmètres et les diodes électroluminescentes peuvent être intégrés à une face avant du boîtier 3. On peut prévoir un manuel d'utilisation du dispositif prévoyant, en fonction des différentes commandes avions possibles, les tensions et états attendus et le diagnostique de panne si les valeurs attendues ne sont pas atteintes. A titre d'alternative, les moyens d'analyse peuvent n'être qu'en partie intégrées dans le boîtier 3. Dans cette variante, les moyens d'analyse comprennent par exemple une carte d'interface 10 reliée aux signaux du bus 8, une carte d'acquisition 11 reliée à la carte d'interface et des moyens informatiques 12 reliés à la carte d'interface 10. Avantageusement, la carte d'interface 10 et la carte d'acquisition 11 appartiennent au boîtier 3 et les moyens informatiques 12 sont externes au boîtier 3. Les moyens informatiques 12 sont par exemple formés par un ordinateur personnel que l'on peut raccorder de façon classique à la carte d'acquisition 11. Cette variante présente l'avantage de mettre en oeuvre un ordinateur du commerce, donc peu onéreux, pour afficher les tensions mesurées et les états des signaux binaires et simuler les commandes avion. Le dispositif comporte avantageusement des moyens pour s'alimenter à partir de signaux transitant entre le réseau électrique 2 et le ou les équipements raccordés au boîtier 3. Dans l'exemple représenté, le réseau électrique 2 permet l'alimentation de l'avion 1 en tension continue 28V. La carte d'interface 10 comporte un ou plusieurs convertisseurs de tension permettant d'alimenter le boîtier 3 par exemple en tension +1- 15V et 5V à partir de la tension 28V du réseau électrique 2. La carte d'interface 10 peut également comporter des modules d'adaptation de tension de certains signaux transitant sur le bus 8, des modules délivrant une tension proportionnelle à une fréquence d'un signal transitant sur le bus 8. ce dernier type de module permet d'éviter l'implantation d'une carte spécifique oscilloscope. La carte d'interface 10 peut comporter en outre des relais permettant de commander le réseau électrique en se substituant à un panneau de commande de l'avion 1 généralement situé dans le cockpit de l'avion 1. Certains relais peuvent être des relais de puissance pouvant couper plusieurs dizaines d'ampères. On pourra choisir des relais évitant le charbonnage de ses contacts et issu de l'industrie automobile. Le boîtier 3 peut comporter des moyens de détection de présence du ou des équipement qui lui sont connectés. La carte d'acquisition 11 peut par exemple convertir les données reçues ou émises de la carte interface 10 selon un protocole Ethernet pour assurer le transfert de ces données vers les moyens informatiques 12. Que les moyens d'analyse soient en partie ou complètement intégrés au boîtier, il est possible de réaliser un apprentissage en fonctionnement normal en connectant le boîtier 3 entre le réseau électrique 2 et les différents équipements pour lesquels on souhaite mettre en oeuvre le dispositif puis en mémorisant les signaux transitant entre le réseau électrique 2 et les différents équipements en fonction de commandes avion. En phase de test, on connecte les mêmes équipements sur le boîtier 3 et on compare les signaux obtenus en phase de test avec ceux mémorisés en fonctionnement normal. A cet effet, le les moyens d'analyse comportent des moyens de mémorisation de signaux transitant entre le réseau électrique 2 et le ou les équipements connectés au bus 8 lorsque le fonctionnement est normal et des moyens de comparaison entre les signaux mémorisés et des signaux transitant entre le réseau électrique 2 et le ou les équipements en phase de test.20 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour tester un système électrique comprenant un réseau électrique (2) et plusieurs équipements (BPCU, GCU, SG) connectés sur le réseau électrique (2), caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (3) connectable entre le réseau électrique (2) et au moins un des équipements 5 (BPCU, GCU, SG), et des moyens d'analyse (10, 11, 12) de signaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le boîtier (3) comprend un bus (8) reliant le réseau électrique (2) à l'équipement 10 (BPCU, GCU, SG) tel que lorsque l'équipement (BPCU, GCU, SG) est connecté au réseau électrique (2) en l'absence du boîtier (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'analyse comprennent une carte d'interface (10) reliée aux signaux 15 du bus (8), une carte d'acquisition (11) reliée à la carte d'interface (10) et des moyens informatiques (12) reliés à la carte d'interface (10). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la carte d'interface (10) et la carte d'acquisition (11) appartiennent au boîtier (3) 20 et en ce que les moyens informatiques (12) sont externes au boîtier (3). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier (3) comporte des moyens de détection de présence de l'équipement (BPCU, GCU, SG) connecté au bus (8). 25 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'analyse comportent des moyens de mémorisation de signaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG) en fonctionnement normal et des moyens de 30 comparaison entre les signaux mémorisés et des signaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG) en phase de test. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour s'alimenter à partir dessignaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le boîtier (3) se présente sous forme d'une valise transportable. 9. Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations 10 suivantes : • en fonctionnement normal, connecter le boîtier (3) entre le réseau électrique (2) et au moins un des équipements (BPCU, GCU, SG) ; • mémoriser les signaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG) ; 15 • en phase de test, connecter le boîtier (3) entre le réseau électrique (2) et au moins l'équipement (BPCU, GCU, SG) ; • comparer les signaux transitant entre le réseau électrique (2) et l'équipement (BPCU, GCU, SG) en phase de test avec les signaux mémorisés. 20