Brevet FR3048662A1 — publié le 20170915

Système de distribution de courant électrique d'un véhicule de transport, notamment d'un aéronef La présente invention concerne un système de distribution de courant électrique d'un véhicule de transport, notamment d'un aéronef, comprenant : - une source de puissance propre à délivrer un courant primaire, - au moins un convertisseur de puissance relié en entrée à la source de puissance, le convertisseur de puissance comprenant au moins une première sortie propre à fournir au moins un premier courant secondaire, - au moins une prise électrique reliée au convertisseur de puissance pour recevoir le premier courant secondaire, et - un ensemble d'alimentations USB de plusieurs sièges de plusieurs rangées de sièges reliées au convertisseur de puissance et comprenant chacune un port USB. On connait déjà dans l'état de la technique des systèmes de distribution de courant électrique d'un véhicule de transport. Un tel système comprend, par exemple, une source de puissance délivrant un courant alternatif d'environ 115V/400Hz, connue sous le nom de coeur électrique et au moins un convertisseur de puissance alimenté en entrée par la source de puissance. Le convertisseur de puissance assure l'alimentation de la cabine. Il assure par exemple une transformation du courant alternatif d'environ 115V/400Hz en un courant alternatif de 110V/60 Hz. Chaque siège ou chaque rangée de siège est équipé d'une unité de distribution, également appelée « Seat Power Box » (SPB) en anglais, et située au niveau de sièges passagers. Chaque unité de distribution est reliée en sortie du convertisseur de puissance pour son alimentation. Les unités de distribution comprennent alors au moins une première sortie et une deuxième sortie. La première sortie délivre un courant électrique continu d'environ 5V alimentant des ports USB. La deuxième sortie délivre un courant électrique alternatif d'environ 110V/60Hz alimentant, par exemple, des prises électriques, des actionneurs de sièges ou des écrans vidéo. Toutefois, la présence d'unités de distribution au niveau de sièges passagers nécessite un grand nombre d'équipements et induit un poids important ainsi qu'un certain encombrement. 3048662 2 Le but de l'invention est de proposer un système de distribution de courant électrique ayant un encombrement et un poids réduits. A cet effet, l'invention a pour objet un système de distribution de courant électrique d'un véhicule de transport, notamment d'un aéronef, du type précité, dans lequel le 5 convertisseur de puissance comprend en outre une seconde sortie propre à délivrer un second courant secondaire différent du premier courant secondaire et à laquelle est reliée directement chaque alimentation USB des plusieurs sièges des plusieurs rangées de sièges. Suivant des modes particuliers de réalisation, le système selon l'invention 10 comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles : - le courant primaire est un courant alternatif, la tension du courant primaire étant d'environ 115V et la fréquence du courant primaire étant d'environ 400Hz ; - le second courant secondaire est un courant continu, la tension du second 15 courant secondaire étant d'environ 28V ; - chaque alimentation USB comprend un convertisseur secondaire propre à délivrer en sortie un courant d'alimentation au port USB à partir du second courant secondaire ; - le courant d'alimentation du port USB est un courant continu dont la tension est 20 d'environ 5V ; - le premier courant secondaire est un courant alternatif, la tension du premier courant secondaire étant d'environ 110V et la fréquence du premier courant secondaire étant d'environ 60Hz ; - le système comprend au moins un chargeur AC relié à la première sortie du 25 convertisseur de puissance pour recevoir le premier courant secondaire, le chargeur AC comprenant un transformateur et un port USB secondaire relié en sortie du transformateur ; - le transformateur est un transformateur de type Flyback, et - le courant de sortie du transformateur est un courant continu dont la tension est 30 d'environ 5V. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle d'un avion intégrant un système de 35 distribution de courant électrique selon l'invention ; 3048662 3 - la figure 2 est un schéma fonctionnel du système de distribution de courant électrique selon l'invention, et - le figure 3 est un schéma fonctionnel d'un autre mode de réalisation du système selon l'invention. 5 La figure 1 illustre un système de distribution de courant électrique 10 d'un aéronef 12. Le système de distribution de courant électrique 10 comprend une source de puissance 14, également appelée « Electrical Power Distribution System » (EPDS) en anglais et couramment désignée par coeur électrique en Français. 10 La source de puissance 14 est propre à fournir de l'électricité à partir de la rotation de réacteurs 16A, 16B de l'aéronef 12. Pour ce faire, la source de puissance 14 comprend des moyens de production d'énergie électrique (non représentés) reliés mécaniquement pour leur entrainement aux réacteurs 16A, 16B de l'aéronef 12 à travers de liaisons réacteurs 18A, 18B. 15 Les moyens de production d'énergie électrique produisent un courant alternatif d'environ 115V et dont la fréquence varie entre 350 Hz et 800 Hz. En outre, la source de puissance 14 est propre à convertir le courant généré par les moyens de production d'énergie électrique en un courant alternatif d'environ 115V/400Hz d'une part, et en un courant continu d'environ 28V d'autre part. 20 La source de puissance 14 comprend des premières sorties d'alimentation primaire 20A, 20B et une deuxième sortie d'alimentation de secours 22 pour délivrer l'électricité ainsi produite à des équipements situés à l'intérieur de la cabine de l'aéronef 12. L'intérieur de la cabine est défini comme l'espace d'accueil des passagers. Les premières sorties d'alimentation primaire 20A, 20B délivrent un courant 25 primaire 24 d'environ 115V/400Hz. Les premières sorties d'alimentation primaire 20A, 20B sont reliées à un réseau d'alimentation de cabine désigné par la référence 26 sur cette figure 1. Le système de distribution 10 comprend, en outre, au moins un convertisseur de puissance, également appelé « Small Power Distribution Unit » en anglais (SPDU). 30 Sur cette figure 1, deux convertisseurs de puissance 28A et 28B sont représentés. Les convertisseurs de puissance 28A, 28B sont, par exemple, des convertisseurs de puissance de 400W. Ces convertisseurs de puissance 28A, 28B seront décrits plus en détail par la suite. Les convertisseurs de puissance 28A, 28B sont disposés dans la cabine et sont 35 propres chacun à plusieurs rangées de plusieurs sièges. Ils desservent un nombre de sièges compris entre 50 et 150. 3048662 4 Chaque convertisseur de puissance 28A, 28B est respectivement relié en entrée à la sortie 20A, 20B de la source de puissance 14 à travers une liaison d'alimentation du convertisseur de puissance 30A, 30B pour son alimentation par le courant primaire 24. Chaque liaison d'alimentation du convertisseur de puissance 30A, 30B est directe. 5 Comme visible sur cette figure 1, des sièges passagers 32 sont agencés en rangées 34, les rangées 34 définissant des colonnes s'étendant selon la longueur de l'aéronef 12. Comme illustré par la figure 1, l'aéronef 12 comprend deux colonnes 36A, 36B situées de part et d'autre de l'aéronef 12. Chaque colonne 36A, 36B est respectivement 10 reliée à la première sortie d'alimentation primaire 20A, 20B à travers la liaison d'alimentation du convertisseur de puissance 30A, 30B pour son alimentation. La deuxième sortie d'alimentation de secours 22 délivre un courant continu d'environ 28V. La deuxième sortie d'alimentation de secours 22 est reliée à un réseau électrique 15 38 d'alimentation de moyens d'éclairage de secours 40. Les moyens d'éclairage de secours 40 sont, par exemple, des diodes électroluminescentes placées au sol de l'aéronef pour guider les passagers en cas de défaillance de l'aéronef. La figure 2 illustre plus en détails le système de distribution 10 selon l'invention. 20 Sur cette figure 2, un seul convertisseur de puissance 28 est représenté. Bien entendu, comme illustré par la figure 1, le système de distribution 10 comprend, par exemple, deux convertisseurs de puissance 28. Classiquement, un aéronef 12 comprend trois ou quatre convertisseurs de puissance 28, leur nombre étant fonction de la taille de l'aéronef 12 et du nombre de sièges passagers 32 à alimenter. 25 Le convertisseur de puissance 28 est propre à effectuer une double conversion du courant primaire 24 reçu de la source de puissance 14. A cet effet, le convertisseur de puissance 28 comprend deux transformateurs (non représentés), l'un étant propre à convertir un courant alternatif d'environ 115V/400Hz en un courant alternatif d'environ 110V/60Hz et l'autre étant propre à convertir un courant 30 alternatif d'environ 115V/400Hz en un courant continu d'environ 28V. Le convertisseur de puissance 28 comprend, en outre, au moins une première sortie 42 et une seconde sortie 44. La première sortie 42 du convertisseur de puissance 28 délivre un premier courant secondaire 46 alternatif d'environ 110V/60Hz. 3048662 5 La première sortie 42 du convertisseur de puissance 28 est reliée, pour alimentation, aux rangées 34 à travers de premières liaisons d'alimentation secondaire 48. Les premiers liaisons d'alimentation secondaire 48 comprennent un ensemble de 5 boîtes de dérivation 50. Chaque rangée 36 comprend pour chaque siège, notamment, au moins une prise électrique 52 et un actionneur de siège 54. La prise électrique 52 et l'actionneur de siège 54 sont directement reliés aux premières liaisons d'alimentation secondaire 48 pour leur alimentation par le premier 10 courant secondaire 46. Selon d'autres variantes, d'autres types de dispositifs, tels des écrans vidéo installés au niveau des sièges passagers 32 par exemple, sont directement reliés aux liaisons d'alimentation secondaire 48 pour leur alimentation par le premier courant secondaire 46. 15 La seconde sortie 44 du convertisseur de puissance 28 délivre un second courant secondaire 58 différent du premier courant secondaire 46. En particulier, le second courant secondaire 58 est un courant continu d'environ 28V. La seconde sortie 44 du convertisseur de puissance 28 est reliée aux rangées 34 20 à travers de deuxièmes liaisons d'alimentation secondaire 60. Les secondes liaisons d'alimentation secondaire 60 comprennent également un ensemble de boîtes de dérivation 50. Chaque rangée 34 comprend, en outre, un ensemble d'alimentations USB 62. De telles alimentations USB 62 permettent, par exemple, à des utilisateurs de 25 recharger leur téléphone portable. Chaque alimentation USB 62 comprend un convertisseur de puissance secondaire 64 et un port USB 66. Le convertisseur de puissance secondaire 64 est propre à convertir un courant continu d'environ 28V en un courant d'alimentation 68 continu d'environ 5V. 30 Le convertisseur de puissance secondaire 64 est, par exemple, un convertisseur de puissance de 10W. En entrée, le convertisseur de puissance secondaire 64 est directement relié aux deuxièmes liaisons d'alimentation secondaire 60 pour son alimentation par le second courant secondaire 58 continu d'environ 28V. 3048662 6 En sortie, le convertisseur de puissance secondaire 64 est directement relié au port USB 66, à travers une première liaison directe d'alimentation de port USB 70, pour lui délivrer le courant d'alimentation 68 continu d'environ 5V. En outre, l'alimentation USB 62 est dépourvue de moyens de protection de 5 l'utilisateur contre d'éventuels chocs électriques. En effet, l'alimentation USB 62 étant directement reliée à la deuxième sortie 44 du convertisseur de puissance 28 délivrant un courant continu dont la tension est inférieure à 30V, il n'est pas nécessaire de disposer de tels moyens de protection. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2, chaque rangée 34 comprend, 10 en outre, un ensemble de chargeurs AC 72. De tels chargeurs AC 72 permettent, par exemple, à des utilisateurs de recharger leur téléphone portable. Chaque chargeur AC 72 comprend un transformateur 74 et un port USB secondaire 76. 15 Le transformateur 74 est propre à convertir un courant alternatif d'environ 110V/60Hz en un courant de sortie 78 continu d'environ 5V. En entrée, le transformateur 74 est directement relié aux premières liaisons d'alimentation secondaire 48 pour son alimentation par le premier courant secondaire 46 alternatif d'environ 110V/60Hz. 20 En sortie, le transformateur 74 est relié au port USB secondaire 76, à travers une seconde liaison directe d'alimentation de port USB 80, pour son alimentation par le courant de sortie 78 continu d'environ 5V. Le transformateur 74 est, par exemple, un transformateur de type flyback. En outre, ce transformateur de type flyback est équipé, par exemple, d'un 25 contrôleur de facteur de puissance, également appelé « Power Factor Controller » en anglais. Avantageusement, un tel transformateur 74 comprend également des moyens formant abaisseur. Le chargeur AC 72, ainsi équipé, est relié à la première sortie 42 du convertisseur 30 de puissance 28 délivrant un courant alternatif d'environ 110V/60Hz mais protège l'utilisateur contre d'éventuels chocs électriques. En effet, le chargeur AC 72 est, dans ce cas, isolé électriquement de l'amont du système de distribution 10. Le fonctionnement du système de distribution 10 selon l'invention va à présent être décrit. 35 La source de puissance 14 de l'aéronef 12 délivre un courant primaire 24 alternatif d'environ 115V/400Hz qui alimente en entrée les convertisseurs de puissance 28. 3048662 7 Chaque convertisseur de puissance 28 est, par exemple et comme illustré par la figure 1, associé à une colonne 36 de sièges passagers 32. Chaque convertisseur de puissance 28 effectue une double conversion du courant primaire 24 alternatif d'environ 115V/400Hz reçu en entrée pour délivrer le premier 5 courant secondaire 46 alternatif d'environ 110V/60Hz et le second courant secondaire 58 continu d'environ 28V. Le second courant secondaire 58 alimente alors, pour chaque alimentation USB 62, le convertisseur de puissance secondaire 64 qui délivre au port USB 66 le courant d'alimentation 68 continu dont la tension est d'environ 5V. 10 Compte-tenu des caractéristiques du second courant secondaire 58, l'alimentation USB 62 n'a pas besoin de comprendre de moyens de protection de l'utilisateur contre d'éventuels chocs électriques. Par ailleurs, le premier courant secondaire 46 alimente un ensemble de dispositifs électriques, par exemple des prises électriques 52, des actionneurs de sièges 54 ou des 15 écrans vidéo. Bien entendu, ce premier courant secondaire 46 est destiné à alimenter tout autre dispositif nécessitant une alimentation par un courant alternatif d'environ 110V/60Hz. Le premier courant secondaire 46 alimente également le transformateur 74 de chaque chargeur AC 72 pour délivrer au port USB secondaire 76 le courant de sortie 78 20 continu d'environ 5V. Le transformateur 74 de chaque chargeur AC 72 isole alors électriquement du reste du système de distribution 10 ledit chargeur AC 72. Cela protège ainsi l'utilisateur contre d'éventuels chocs électriques. Un tel système de distribution selon l'invention présente un certain nombre 25 d'avantages. Le convertisseur de puissance étant adapté pour effectuer une double conversion, il n'est plus nécessaire de disposer d'unités de distribution installées au niveau des sièges passagers. En effet, le convertisseur de puissance délivre, notamment, un second courant 30 secondaire présentant une tension inférieure à 30V pour alimenter les alimentations USB. Ces alimentations USB n'ont ainsi pas besoin d'être protégées électriquement au niveau des sièges passagers. De plus, le convertisseur de puissance délivre un premier courant secondaire pour alimenter les dispositifs usuels, tels des actionneurs, des commandes de sièges ou des 35 écrans vidéo. 3048662 8 Ce premier courant secondaire alimente également des chargeurs AC électriquement isolés du reste du système de distribution, chaque chargeur AC comprenant son propre transformateur. Le système de distribution selon l'invention présente ainsi une structure plus 5 légère que celle des systèmes connus dans l'état de la technique. L'absence d'unité de distribution installée au niveau des sièges passagers réduit, en particulier, le poids global et la complexité du système. Enfin, chaque alimentation USB comprenant son propre convertisseur de puissance secondaire, les réparations en cas de panne sont plus simples que dans l'état 10 de la technique où les unités de distribution sont communes à plusieurs prises électriques. Il en va de même pour les chargeurs AC qui comprennent chacun leur propre transformateur. Bien sûr, d'autres modes de réalisation du système de distribution 10 selon l'invention sont envisageables. 15 Ainsi, dans une variante du mode de réalisation illustré par la figure 2, le second courant secondaire 58 délivré par la seconde sortie 44 du convertisseur de puissance 28 est un courant continu d'environ 5V, et non de 28V comme décrit précédemment. Dans ce cas, les alimentations USB 62 sont dépourvues de convertisseur de puissance secondaire. 20 La figure 3 illustre un autre mode de réalisation comprenant, en outre, des unités de distribution. Sur cette figure 3, des références identiques sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou analogues à ceux illustrés par les figures 1 et 2. Les alimentations USB 62 sont directement reliées, à travers les deuxièmes 25 liaisons d'alimentation secondaire 60, à la seconde sortie 44 du convertisseur de puissance 28 pour leur alimentation par le second courant secondaire 58. Les alimentations USB 62 sont du même type que celles illustrées sur la figure 2 et ne seront pas décrites à nouveau. A la différence du mode de réalisation illustré sur la Figure 2, la première sortie 42 30 du convertisseur de puissance 28 est reliée, à travers les premières liaisons d'alimentation secondaire 48, à des unités de distribution 82 pour alimentation par le premier courant secondaire 46. Sur cette figure 3, chaque rangée 34 comprend au moins une unité de distribution 82. 3048662 9 De telles unités de distribution 82 comprennent chacune, en outre, un convertisseur de courant alternatif de 110V/400Hz en un courant continu de 5V, une première sortie d'unité de distribution 84 et une seconde sortie d'unité de distribution 86. La première sortie d'unité de distribution 84 délivre un courant alternatif d'environ 5 110V/60Hz et est reliée à une prise électrique 52 et à un actionneur 54 pour alimentation. La seconde sortie d'unité de distribution 86 délivre un courant continu d'environ 5V et est reliée à des ports USB 88 pour alimentation. 10 REVENDICATIONS1.- Système (10) de distribution de courant électrique d'un véhicule de transport, notamment d'un aéronef, le système comprenant : - une source de puissance (14) propre à délivrer un courant primaire (24), - au moins un convertisseur de puissance (28) relié en entrée à la source de puissance (14), le convertisseur de puissance (28) comprenant au moins une première sortie (42) propre à fournir au moins un premier courant secondaire (46), - au moins une prise électrique (52) reliée au convertisseur de puissance (28) pour recevoir le premier courant secondaire (46), et - un ensemble d'alimentations USB (62) de plusieurs sièges (32) de plusieurs rangées (34) de sièges reliées au convertisseur de puissance (28) et comprenant chacune un port USB (66), caractérisé en ce que le convertisseur de puissance (28) comprend en outre une seconde sortie (44) propre à délivrer un second courant secondaire (58) différent du premier courant secondaire (46) et à laquelle est reliée directement chaque alimentation USB (62) des plusieurs sièges (32) des plusieurs rangées (34) de sièges. 2.- Système de distribution de courant électrique selon la revendication 1, dans lequel le courant primaire (24) est un courant alternatif, la tension du courant primaire (24) étant d'environ 115V et la fréquence du courant primaire (24) étant d'environ 400Hz. 3.- Système de distribution de courant électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le second courant secondaire (58) est un courant continu, la tension du second courant secondaire (58) étant d'environ 28V. 4.- Système de distribution de courant électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque alimentation USB (62) comprend un convertisseur secondaire (64) propre à délivrer en sortie un courant d'alimentation (68) au port USB (66) à partir du second courant secondaire (58). 5.- Système de distribution de courant électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le courant d'alimentation (68) du port USB (66) est un courant continu dont la tension est d'environ 5V. 3048662 11 6.- Système de distribution de courant électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier courant secondaire (46) est un courant alternatif, la tension du premier courant secondaire (46) étant d'environ 110V et la fréquence du premier courant secondaire (46) étant d'environ 60Hz. 5 7.- Système de distribution de courant électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un chargeur AC (72) relié à la première sortie (42) du convertisseur de puissance (28) pour recevoir le premier courant secondaire (46), le chargeur AC (72) comprenant un transformateur (74) et un port USB 10 secondaire (76) relié en sortie du transformateur (74). 8.- Système de distribution de courant électrique selon la revendication 7, dans lequel le transformateur (74) est un transformateur de type Flyback. 15 9.- Système de distribution de courant électrique selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le courant de sortie (78) du transformateur (74) est un courant continu dont la tension est d'environ 5V.