Brevet FR3095907A1 — publié le 20201113

Description Titre de l'invention : Dispositif, système et procédé de protection électrique d'un aéronef. [0001] L'invention est relative au domaine de la protection électrique des aéronefs. Les aéronefs modernes comportent généralement des contrôleurs statiques de puissance électrique, appelés SSPC (« Solid State Power Controller » en anglais). Un SSPC a une fonction d'interrupteur pouvant être commandé à distance, via une interface de communication, par un calculateur de l'aéronef, ainsi qu'une fonction de protection électrique du circuit électrique sur lequel il est installé. Pour mettre en oeuvre la fonction dc protection électrique, un SSPC comprend généralement un interrupteur statique, ainsi que des capteurs de courant conformés pour mesurer des courants circulant dans des conducteurs électriques du circuit à protéger. Le SSPC comprend une unité de traitement à laquelle sont reliés les capteurs de courant, ainsi qu'une mémoire prévue pour enregistrer une courbe de protection (correspondant par exemple à une valeur dc courant dc défaut en fonction du temps). Lorsque la protection électrique mise en oeuvre par le SSPC est de type protection différentielle, la courbe est une courbe de protection différentielle. L'unité de traitement est configurée pour acquérir desdits capteurs des mesures des courants circulant dans les conducteurs électriques lorsque l'interrupteur est fermé, pour calculer une différence de courants entre ces courants, pour surveiller si cette différence dc courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la courbe dc protection différentielle et pour commander l'ouverture dc l'interrupteur si la différence de courants excède cc seuil prédéterminé. La courbe de protection différentielle est dimensionnée pour permettre le fonctionnement, lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, d'équipements électriques reliés au circuit électrique. Une différence de courant de plusieurs centaines de milliampères entre les deux conducteurs peut être nécessaire pendant l'exploitation en vol de l'aéronef et la courbe de protection différentielle est dimensionnée en conséquence. Par ailleurs, compte tenu des niveaux de tension utilisés dans les aéronefs, il n'existe généralement pas de danger pour les opérateurs de maintenance dc l'aéronef. Toutefois, à l'avenir, des niveaux de tension plus élevés sont envisagés (par exemple +270V, -270 ou 540V), pour lesquels une protection des opérateurs de maintenance sent nécessaire. Les valeurs de courant différentiel autorisées par les SSPC seront alors trop élevées pour garantir la sécurité des opérateurs de maintenance. Exposé de l'invention 100021 La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution à ce problème. Elle concerne un dispositif de protection électrique d'un aéronef, le dispositif 2 comprenant : - un ensemble de capteurs de courant conformés pour mesurer des courants circulant dans des conducteurs électriques d'un circuit électrique ; - un interrupteur conformé pour être commandé de façon à autoriser ou à interdire la circulation de courants électriques dans lesdits conducteurs électriques ; - une interface de communication ; et - une unité de traitement à laquelle sont reliés lesdits capteurs de courant, l'unité de traitement étant reliée à une mémoire prévue pour enregistrer une première courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, l'unité de traitement étant configurée pour : . acquérir desdits capteurs des mesures de courants circulant dans lesdits conducteurs électriques, lorsque l'interrupteur est fermé ; . calculer une différence de courants entre lesdits courants ; . surveiller si cette différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la première courbe de protection différentielle ; et . commander l'ouverture de l'interrupteur si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. Le dispositif est remarquable en ce que ladite mémoire est configurée pour enregistrer une deuxième courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef et, l'unité de traitement est en outre configurée pour : - recevoir de l'interface de communication une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef et activer le mode de maintenance si l'aéronef est stationné au sol ; et - lorsque le mode de maintenance est activé, surveiller si la différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la deuxième courbe de protection différentielle et commander l'ouverture de l'interrupteur si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. [0003] Ainsi, lorsqu'un opérateur de maintenance souhaite réaliser une opération de maintenance sur l'aéronef, pour laquelle il est susceptible d'intervenir sur un équipement de l'aéronef relié à un circuit électrique, l'opérateur peut requérir l'activation du mode de maintenance pour le dispositif de protection associé à ce circuit électrique. Lorsque le mode de maintenance est activé, le dispositif de protection assure une protection différentielle du circuit électrique selon la deuxième courbe de protection, laquelle est dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance. Cette protection de l'opérateur de maintenance n'est pas gênante pour les phases d'exploitation de l'aéronef, puisqu'alors la protection du 3 circuit électrique est réalisée selon la première courbe de protection différentielle, dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques lors de l'exploitation en vol de l'aéronef. [0004] Dans un mode particulier de réalisation, l'interrupteur est un interrupteur statique et le dispositif est un contrôleur statique de puissance électrique. [0005] Dans un mode de réalisation, le dispositif est configure pour protéger électriquement au moins deux circuits électriques et l'unité de traitement est configure° pour activer le mode de maintenance de façon indépendante pour chaque circuit électrique. [0006] L'invention est également relative à un système de protection électrique d'un aéronef Ce système est remarquable en ce qu'il comprend : - un réseau de communication de l'aéronef ; - au moins un dispositif de protection électrique tel que précité, relié au réseau de communication de l'aéronef via l'interface de communication et configure pour assurer la protection électrique d'au moins un circuit électrique de l'aéronef, chaque circuit électrique comprenant au moins une charge électrique ; et - une interface homme machine d'un système de maintenance de l'aéronef, reliée au réseau de communication de l'aéronef et configurée de façon à permettre l'envoi d'une requête d'activation du mode de maintenance vers le dispositif de protection électrique. L'invention est également relative à un procédé de protection électrique d'un aéronef équipé d'un dispositif de protection électrique comprenant : - un ensemble de capteurs de courant conformés pour mesurer des courants circulant dans des conducteurs électriques d'un circuit électrique ; - un interrupteur conformé pour être commandé de façon à autoriser ou à interdire la circulation de courants électriques dans lesdits conducteurs électriques ; - une interface de communication ; et - une unité de traitement à laquelle sont reliés lesdits capteurs de courant l'unité de traitement étant reliée à une mémoire prévue pour enregistrer une première courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par l'unité de traitement : - acquérir desdits capteurs des mesures de courants circulant dans lesdits conducteurs électriques, lorsque l'interrupteur est fermé ; - calculer une différence de courants entre lesdits courants ; - surveiller si cette différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la première courbe de protection différentielle ; et - commander l'ouverture de l'interrupteur si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. Le procédé est remarquable en ce que ladite mémoire étant configurée pour enregistrer une deuxième courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef, le procédé comprend en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par l'unité de traitement : - recevoir de l'interface de communication une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef et activer le mode de maintenance si l'aéronef est stationné au sol ; et - lorsque le mode de maintenance est activé, surveiller si la différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la deuxième courbe de protection différentielle et commander l'ouverture de l'interrupteur si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. [0007] Dans un mode de réalisation, le dispositif de protection électrique étant configure pour protéger électriquement au moins deux circuits électriques, à l'étape de réception d'une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef, ladite requête peut être relative à un seul desdits au moins deux circuits électriques et l'activation du mode de maintenance peut être réalisée de façon indépendante pour chaque circuit électrique. [0008] L'invention est également relative à un aéronef comprenant un système de protection électrique tel que précité. Description des modes de réalisation [0009] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées. [fig.I[La figure 1 illustre un aéronef équipé d'un dispositif de protection électrique. [fig.2[La figure 2 illustre de façon schématique un dispositif de protection électrique d'un aéronef conforme à un mode de réalisation d l'invention. [fig.3[La figure 3 illustre une première courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef [fig.4[La figure 4 illustre une deuxième courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef [fig.5[La figure 5 illustre de façon schématique un dispositif de protection électrique d'un aéronef conforme à un mode de réalisation d l'invention. [0010] Le dispositif 10 de protection électrique d'un aéronef, tel que représenté sur la figure 2, comprend un interrupteur Sw prévu pour être monté en série avec un premier conducteur électrique wl et un deuxième conducteur électrique w2 d'un circuit électrique cl. Le dispositif 10 comprend également un premier capteur de courant sl associé au premier conducteur électrique wl et un deuxième capteur de courant s2 associé au deuxième conducteur électrique w2. Le dispositif comprend en outre une unité de traitement 12 (libellée Proc sur la figure), par exemple un processeur ou un microprocesseur, ainsi qu'une mémoire 14 (libellée Mem sur la figure). Les deux capteurs de courant si et s2 sont reliés respectivement à deux entrées de l'unité de traitement 12. Selon un exemple de réalisation, les capteurs si et s2 sont des capteurs de courant de type inductif. Selon un autre exemple de réalisation, ces capteurs de courant sont de type shunt. La mémoire 14 est également reliée à l'unité de traitement 12. Le dispositif de protection 10 comprend également une interface de communication 16 reliée à l'unité de traitement 12. Le circuit électrique cl est un circuit électrique de l'aéronef prévu pour alimenter électriquement au moins une charge électrique 18, par exemple un moteur électrique comme représenté sur la figure. Le dispositif 10 de protection électrique est placé en amont de la charge 18 sur le circuit électrique cl, de façon à pouvoir couper, si nécessaire, un courant électrique dans ladite charge au moyen de l'interrupteur Sw. Dans l'exemple représenté sur la figure, le circuit électrique cl est un circuit bipolaire et l'interrupteur Sw est un interrupteur bipolaire. L'invention n'est toutefois pas limitée à un dispositif de protection d'un circuit bipolaire. En effet, le circuit électrique cl pourrait aussi comprendre un nombre plus élevé de conducteurs (correspondant par exemple à un circuit tripolaire, quadripolaire, etc.), le dispositif 10 de protection électrique comprenant alors un interrupteur Sw prévu pour cc nombre de conducteurs (un interrupteur tripolaire, quadripolaire, etc.) et un nombre dc capteurs de courant si, s2... correspondant à ce nombre dc conducteurs. Dans un mode particulier de réalisation, l'interrupteur Sw est un interrupteur statique et le dispositif 10 de protection électrique est un contrôleur statique de puissance électrique de type SSPC. [0011] Le dispositif 10 de protection électrique est par exemple installé dans une soute avionique 2, à proximité du cockpit 3 de l'aéronef 1 illustré sur la figure 1. [0012] La mémoire 14 est configurée pour enregistrer une première courbe de protection dif- férentielle dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, ainsi qu'une deuxième courbe de protection différentielle dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef. Un exemple de première courbe 20 est illustré sur la figure 3. Cette courbe est prévue pour permettre un différentiel de courant permanent de 10A entre les conducteurs wl et w2 pendant le fonctionnement de charges électriques lors de l'exploitation en vol de l'aéronef. Cette valeur de 10A est donnée uniquement à titre d'exemple et dépend des caractéristiques de la charge ou des charges 18 alimentées par le circuit électrique considéré. Un exemple de deuxième courbe 22 est illustré sur la figure 4. Afin de permettre la protection d'opérateurs de maintenance, cette courbe est prévue pour permettre un différentiel de courant de 500mA pendant une durée limitée à 30ms ou un différentiel de courant permanent de 6 seulement 30mA. D'autres valeurs d'intensité et de durée sont bien entendu possibles en fonction des normes de protection applicables. [0013] Dans un exemple de mise en oeuvre illustré sur la figure 5, le dispositif de protection électrique 10 fait partie d'un système 50 de protection électrique d'un aéronef Outre le dispositif de protection électrique 10, le système de protection électrique 50 comprend un réseau de communication 30, ainsi qu'une interface homme-machine 40 d'un système de maintenance de l'aéronef Cette interface homme-machine 40 est reliée au réseau de communication 30 et le dispositif de protection électrique 10 est également relié au réseau de communication 30 au moyen de son interface de communication 16. Le dispositif de protection électrique 10 est configure pour protéger électriquement un ensemble de circuits électriques cl ... ci alimentant électriquement un ensemble de charges électriques 18a ... 18n. [0014] En fonctionnement, lorsque l'interrupteur Sw est fermé, l'unité de traitement 12 acquiert du premier capteur si une mesure d'un premier courant circulant dans le premier conducteur wl et acquiert du deuxième capteur s2 une mesure d'un deuxième courant circulant dans le deuxième conducteur w2. L'unité de traitement calcule une différence de courants entre le premier courant et le deuxième courant et elle surveille si cette différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à l'une des courbes de protection différentielle 20, 22 enregistrées dans la mémoire 14. Si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé, l'unité de traitement commande l'ouverture de l'inten-upteur. En l'absence de réception d'une requête relative à l'activation d'un mode de maintenance, la courbe de protection différentielle utilisée par l'unité de traitement correspond à la première courbe de protection différentielle 20. Ledit seuil prédéterminé correspondant à cette courbe de protection différentielle 20, dans l'exemple représenté sur la figure 3, est en permanence de 10A. Ce seuil est suffisamment élevé pour permettre le fonctionnement de la charge 18 pendant l'exploitation en vol de l'aéronef, sans risquer un déclenchement intempestif de la protection différentielle. Il serait toutefois trop élevé pour garantir la protection d'un opérateur de maintenance de l'aéronef Toutefois, cela ne pose pas problème étant donné qu'aucun opérateur de maintenance ne peut intervenir sur les systèmes électriques de l'aéronef pendant l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef. Lorsque l'aéronef est stationné au sol et qu'un opérateur de maintenance souhaite intervenir sur un circuit électrique cl ... ci de l'aéronef, l'opérateur de maintenance utilise l'interface homme-machine 40 pour envoyer, vers le dispositif 10 de protection électrique, une requête d'activation d'un mode de maintenance, au moins pour le circuit électrique considéré. Lorsque l'unité de traitement reçoit ladite requête, elle active le mode de maintenance pour le (ou les) ch-cuit(s)s électrique(s) considéré(s). La courbe de protection différentielle utilisée par l'unité de traitement correspond alors à la 7 deuxième courbe de protection différentielle 22. Le seuil prédéterminé correspondant à cette courbe de protection différentielle 22, dans l'exemple représenté sur la figure 4, est de 500mA pendant une durée limitée à 30ms et de 30mA en permanence. Ce seuil prédéterminé de différentiel de courant permet d'assurer la protection de l'opérateur de maintenance lorsqu'il intervient sur le circuit électrique. [0015] L'unité de traitement 12 acquiert en outre une information, disponible à bord de l'aéronef, relative à l'état de l'aéronef (exploitation en vol ou au sol, ou bien stationnement au sol). Lors de la réception d'une requête d'activation du mode de maintenance, l'unité de traitement n'active le mode de maintenance que si cette information correspond à un stationnement au sol de l'aéronef De façon avantageuse, l'unité de traitement désactive automatiquement le mode de maintenance, s'il était encore actif lorsque l'information relative à l'état de l'aéronef passe de l'état stationnement au sol à l'état exploitation en vol ou au sol. Cela permet d'éviter un déclenchement intempestif de la protection différentielle lors de l'exploitation de l'aéronef. [0016] Le dispositif de protection différentielle 10 présente l'avantage de pouvoir être adapté aussi bien à l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, qu'à des opérations de maintenance de l'aéronef lorsque celui-ci est stationné au sol, cela par un simple paramétrage au moyen d'une requête envoyée par l'interface homme-machine 40. Aucune rcconfiguration matérielle du dispositif de protection différentielle 10 n'est nécessaire. [0017] Sans sortir du cache de l'invention, la requête d'activation du mode de maintenance peut être relative aussi bien à un seul circuit électrique qu'à un sous-ensemble de l'ensemble des circuits électriques (cl ... ci) ou qu'à l'ensemble des circuits électriques surveillés par le dispositif de protection différentielle 10. [0018] Outre la protection différentielle des circuits électriques (cl ... ci), le dispositif 10, par exemple de type SSPC, peut en outre assurer une protection desdits circuits contre les surintensités. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] REVENDICATIONSDispositif (10) de protection électrique d'un aéronef (1 ), le dispositif comprenant : - un ensemble de capteurs de courant (si, s2) conformés pour mesurer des courants circulant dans des conducteurs électriques (wl, w2) d'un circuit électrique (c 1 ) ; - un interrupteur (Sw) conformé pour être commandé de façon à autoriser ou à interdire la circulation de courants électriques dans lesdits conducteurs électriques ; - une interface de communication (16) ; et - une unité de traitement (12) à laquelle sont reliés lesdits capteurs de courant (si, s2) l'unité de traitement étant reliée à une mémoire (14) prévue pour enregistrer une première courbe de protection différentielle (20) dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, l'unité de traitement étant configurée pour : . acquérir desdits capteurs (si, s2) des mesures de courants circulant dans lesdits conducteurs électriques (wl, w2), lorsque l'interrupteur (Sw) est fermé ; . calculer une différence de courants entre lesdits courants ; . surveiller si cette différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la première courbe de protection différentielle (20) ; et . commander l'ouverture de l'interrupteur (Sw) si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé, caractérisé en ce que ladite mémoire est configurée pour enregistrer une deuxième courbe de protection différentielle (22) dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef et, l'unité de traitement est en outre configurée pour : - recevoir de l'interface de communication (16) une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef et activer le mode de maintenance si l'aéronef est. stationné au sol ; et - lorsque le mode de maintenance est activé, surveiller si la différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la deuxième courbe de protection différentielle (22) et. commander l'ouverture de l'interrupteur (Sw) si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. Dispositif de protection électrique selon la revendication 1, caractérisé 9 [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] en ce que l'interrupteur (Sw) est un interrupteur statique et le dispositif de protection électrique est un contrôleur statique de puissance électrique (SSPC). Dispositif de protection électrique selon rune des revendications 1 ou 2, caractérise en ce qu'il est configure pour protéger électriquement au moins deux circuits électriques (cl ... ci) et l'unité de traitement (12) est configuree pour activer le mode de maintenance de façon indépendante pour chaque circuit électrique. Système de protection électrique (50) d'un aéronef (1), caractérise en ce qu'il comprend : - un réseau de communication (30) de l'aéronef ; - au moins un dispositif de protection électrique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, relié au réseau de communication de l'aéronef via l'interface de communication (16) et configure pour assurer la protection électrique d'au moins un circuit électrique (cl ... ci) de l'aéronef, chaque circuit électrique comprenant au moins une charge électrique (18a ... 18n) ; et - une interface homme machine (40) d'un système de maintenance de l'aéronef, reliée au réseau de communication de l'aéronef et configure° de façon à permettre l'envoi d'une requête d'activation du mode de maintenance vers le dispositif de protection électrique. Procédé de protection électrique d'un aéronef (1) équipé d'un dispositif de protection électrique (10) comprenant : - un ensemble de capteurs de courant (si, s2)) conformés pour mesurer des courants circulant dans des conducteurs électriques (w 1, w2) d'un circuit électrique (cl) ; - un interrupteur (Sw) conformé pour être commandé de façon à autoriser ou à interdire la circulation de courants électriques dans lesdits conducteurs électriques ; - une interface de communication (16) ; et - une unité de traitement (12) à laquelle sont reliés lesdits capteurs de courant (si, s2) l'unité de traitement étant reliée à une mémoire (14) prévue pour enregistrer une première courbe de protection différentielle (20) dimensionnée pour permettre le fonctionnement d'équipements électriques de l'aéronef lors de l'exploitation en vol ou au sol de l'aéronef, le procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par l'unité de traitement : 10 [Revendication 6] [Revendication 7] - acquérir desdits capteurs (si, s2) des mesures de courants circulant dans lesdits conducteurs électriques (wl, w2), lorsque l'interrupteur (Sw) est fermé ; - calculer une différence de courants entre lesdits courants ; - surveiller si cette différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la première courbe de protection différentielle (20) ; et - commander l'ouverture de l'interrupteur (Sw) si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé, caractérisé en ce que ladite mémoire (14) étant configure° pour enregistrer une deuxième courbe de protection différentielle (22) dimensionnée pour permettre la protection d'opérateurs de maintenance de l'aéronef, le procédé comprend en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par l'unité de traitement (12) : - recevoir de l'interface de communication (16) une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef et activer le mode de maintenance si l'aéronef est stationné au sol ; et - lorsque le mode de maintenance est activé, surveiller si la différence de courants excède un seuil prédéterminé correspondant à la deuxième courbe de protection différentielle (22) et commander l'ouverture de l'interrupteur (Sw) si la différence de courants excède ce seuil prédéterminé. Procédé de protection électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de protection électrique étant configure pour protéger électriquement au moins deux circuits électriques (cl ... ci), à l'étape de réception d'une requête d'activation d'un mode de maintenance de l'aéronef, ladite requête peut être relative à un seul desdits au moins deux circuits électriques et l'activation du mode de maintenance peut être réalisée de façon indépendante pour chaque circuit électrique. Aéronef (1) caractérisé en ce qu'il comprend un système de protection électrique (50) selon la revendication 4.