Brevet FR3128070A1 — publié le 20230414

Système d’alimentation électrique d’un aéronef. Le système d’alimentation électrique (10) d’un aéronef (1) comprend une première source électrique (S1) et une deuxième source électrique (S2) couplées ensemble pour alimenter électriquement un ensemble de charges électriques (Z1, Z2, Z3 … Zn), ainsi qu’un contrôleur (12) configuré pour : - acquérir une information de consommation électrique courante (Total) consommée par l’ensemble de charges électriques ; - acquérir une information correspondant à un ratio de répartition cible (Ratio), entre la première source électrique et la deuxième source électrique, de la consommation électrique courante consommée par ledit ensemble de charges électriques ; - réaliser un filtrage fréquentiel de la consommation électrique courante de façon à déterminer une part de consommation transitoire de ladite consommation électrique courante ; - déterminer des consignes de contrôle (CS1, CS2) de la première source électrique (S1) et de la deuxième source électrique (S2) en fonction du ratio de répartition cible (Ratio) et de la part de consommation transitoire ; et - appliquer les consignes de contrôle à la première source électrique et à la deuxième source électrique. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Système d’alimentation électrique d’un aéronef. L’invention est relative au domaine de l’alimentation électrique des aéronefs. Un aéronef comporte généralement un ensemble de générateurs électriques prévus pour alimenter électriquement des charges électriques de l’aéronef, telles par exemple que des calculateurs, des actionneurs, etc. Les charges électriques sont par exemple couplées au générateur électrique par l’intermédiaire d’un cœur électrique de l’aéronef. Un générateur électrique est par exemple entraîné mécaniquement par un moteur de propulsion de l’aéronef, de façon à permettre le fonctionnement dudit générateur. Ainsi, un tel générateur prélève une partie de la puissance mécanique délivrée par le moteur de propulsion. Par conséquent, le couplage mécanique du générateur électrique au moteur de propulsion contraint de prévoir une vitesse de ralenti du moteur suffisamment élevée pour ne pas risquer un calage du moteur. Dans des phases d’utilisation de l’aéronef pour lesquelles il est souhaité une poussée réduite des moteurs de propulsion, par exemple lors d’une approche d’une piste d’atterrissage ou lors d’une phase de roulage au sol, il serait parfois souhaitable de pouvoir baisser la vitesse de ralenti des moteurs de propulsion, notamment afin d’économiser du carburant. Une solution connue à ce problème consiste à adjoindre au générateur électrique une source auxiliaire de courant, par exemple une batterie électrique. Un système de contrôle commande le couplage de la batterie électrique et du générateur électrique à des barres de distribution de puissance du cœur électrique alimentant les charges électriques. En dehors des phases de ralenti du moteur de propulsion, le système de contrôle commande le couplage seulement du générateur électrique aux barres de distribution de puissance alimentant les charges électriques. Lors de phases de ralenti du moteur de propulsion auquel est couplé le générateur, en cas de demande accrue de puissance électrique par les charges électriques, le système de contrôle commande en outre le couplage de la batterie électrique aux barres de distribution de puissance alimentant les charges électriques. Par conséquent, le générateur électrique et la batterie électrique sont alors raccordés en parallèle aux barres de distribution de puissance alimentant les charges électriques. Il en résulte que la batterie électrique délivre alors un courant électrique correspondant au maximum de sa capacité. Il en résulte que la batterie électrique peut alors se décharger plus rapidement que nécessaire. Il peut également en résulter une usure prématurée de la batterie. Par ailleurs, même en dehors des phases précitées de ralenti des moteurs de l’aéronef, il existe parfois un besoin de répartir entre plusieurs sources ou générateurs électriques, la fourniture de la puissance électrique consommée par les charges électriques. Ce besoin peut par exemple être lié à des contraintes d’encombrement des sources ou des générateurs électriques, ou peut correspondre à un besoin d’une fourniture hybride de ladite puissance électrique à partir de sources électriques de natures différentes (par exemple : générateur électrique couplé à un moteur de propulsion, piles à combustible, batterie électrique, etc.). La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ce problème. Elle concerne un système d’alimentation électrique d’un aéronef, ledit système comprenant au moins une première source électrique et une deuxième source électrique couplées ensemble pour alimenter électriquement un ensemble de charges électriques de l’aéronef, ainsi qu’un contrôleur configuré pour contrôler la première source électrique et la deuxième source électrique. Le système d’alimentation électrique est remarquable en ce que le contrôleur est configuré pour : - acquérir une information de consommation électrique courante consommée par ledit ensemble de charges électriques, cette information de consommation électrique courante étant issue d’au moins un capteur ; - acquérir une information correspondant à un ratio de répartition cible, entre la première source électrique et la deuxième source électrique, de la consommation électrique courante consommée par ledit ensemble de charges électriques, pour une phase d’utilisation courante de l’aéronef ; - réaliser un filtrage fréquentiel de la consommation électrique courante de façon à déterminer une part de consommation transitoire de ladite consommation électrique courante ; - déterminer des consignes de contrôle de la première source électrique et de la deuxième source électrique en fonction du ratio de répartition cible et de la part de consommation transitoire ; et - appliquer les consignes de contrôle à la première source électrique et à la deuxième source électrique. Ainsi, le système d’alimentation électrique permet de répartir la fourniture de la puissance électrique entre la première source électrique et la deuxième source électrique selon ledit ratio, ce ratio étant adaptable en fonction de phases de vol ou d’utilisation de l’aéronef. De plus, en cas de demande accrue de puissance de façon transitoire, l’accroissement correspondant de puissance est demandé aux sources électriques de façon contrôlée, ce qui permet d’éviter d’accroître de façon incontrôlée la puissance électrique demandée à une source électrique. L’accroissement de puissance est par exemple demandé à la seule deuxième source électrique, ce qui permet d’éviter d’accroître la puissance électrique demandée à la première source électrique. Lorsque la première source électrique correspond à un générateur couplé à un moteur de propulsion de l’aéronef, cela permet de réduire le régime de ralenti du moteur de propulsion, de telle façon que ce régime de ralenti soit adapté à la puissance fournie par la première source électrique conformément audit ratio, sans qu’il soit nécessaire de prévoir une marge de puissance correspondant à un accroissement transitoire de puissance. Selon différents modes de réalisation pouvant être pris isolément ou en combinaison : - le contrôleur est configuré pour déterminer les consignes de contrôle de la première source électrique et de la deuxième source électrique de façon à répartir la consommation électrique de l’ensemble de charges électriques entre la première source électrique et la deuxième source électrique selon ledit ratio de répartition cible lorsque la part de consommation transitoire est nulle et, à demander la fourniture d’une part de consommation transitoire non nulle seulement à la deuxième source électrique ; - le contrôleur comprend un premier filtre fréquentiel ; - premier filtre fréquentiel reçoit en entrée la consommation électrique courante, la consigne de contrôle de la première source électrique correspond au produit d’une sortie du premier filtre fréquentiel par un coefficient fonction du ratio de répartition cible et la consigne de contrôle de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante et la consigne de contrôle de la première source électrique ; - le premier filtre fréquentiel reçoit en entrée le produit de la consommation électrique courante par un coefficient fonction du ratio de répartition cible, la consigne de contrôle de la première source électrique correspond à une sortie du premier filtre fréquentiel et la consigne de contrôle de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante et la consigne de contrôle de la première source électrique ; - le contrôleur comprend au moins deux filtres fréquentiels et le contrôleur est configuré de telle façon que la consigne de contrôle de la première source électrique correspond au produit de la consommation électrique courante par un coefficient fonction du ratio de répartition cible, multiplié par le produit de fonctions de transfert des différents filtres fréquentiels et, la consigne de contrôle de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante et la consigne de contrôle de la première source électrique ; - le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel et un deuxième filtre fréquentiel, le premier filtre fréquentiel reçoit en entrée la consommation électrique courante, le deuxième filtre fréquentiel reçoit en entrée le produit d’une sortie du premier filtre fréquentiel par le coefficient fonction du ratio de répartition cible et la consigne de contrôle de la première source électrique correspond à une sortie du deuxième filtre fréquentiel ; - le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel et un deuxième filtre fréquentiel, le premier filtre fréquentiel reçoit en entrée la consommation électrique courante, le deuxième filtre fréquentiel reçoit en entrée une sortie du premier filtre fréquentiel et la consigne de contrôle de la première source électrique correspond au produit d’une sortie du deuxième filtre fréquentiel par le coefficient fonction du ratio de répartition cible ; - le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel et un deuxième filtre fréquentiel, le premier filtre fréquentiel reçoit en entrée le produit de la consommation électrique courante par le coefficient fonction du ratio de répartition cible, le deuxième filtre fréquentiel reçoit en entrée une sortie du premier filtre fréquentiel et la consigne de contrôle de la première source électrique correspond à une sortie du deuxième filtre fréquentiel ; - chacun des filtres fréquentiels comprend au moins un filtre passe-bas ; - l’information de consommation électrique courante consommée par l’ensemble de charges électriques correspond à une information de puissance électrique courante consommée par l’ensemble de charges électriques ou à une information de courant électrique courant consommé par l’ensemble de charges électriques ; - la première source électrique et la deuxième source électrique correspondent l’une à un générateur électrique couplé mécaniquement à un arbre d’un étage haute pression d’un moteur de propulsion de l’aéronef et l’autre à un générateur électrique couplé mécaniquement à un arbre d’un étage basse pression d’un moteur de propulsion de l’aéronef ; - la première source électrique correspond à un générateur électrique couplé mécaniquement à un moteur de propulsion de l’aéronef et la deuxième source électrique correspond à une batterie électrique ou à une super-capacité ; - la première source électrique correspond à une pile à combustible et la deuxième source électrique correspond à une batterie électrique ou à une super-capacité. L’invention est également relative à un aéronef comprenant un tel système d’alimentation électrique. 1) Système d’alimentation électrique (10) d’un aéronef (1), ledit système comprenant au moins une première source électrique (S1) et une deuxième source électrique (S2) couplées ensemble pour alimenter électriquement un ensemble de charges électriques (Z1, Z2, Z3 … Zn) de l’aéronef, ainsi qu’un contrôleur (12) configuré pour contrôler la première source électrique et la deuxième source électrique, caractérisé en ce que le contrôleur (12) est configuré pour : - acquérir une information de consommation électrique courante (Total) consommée par ledit ensemble de charges électriques, cette information de consommation électrique courante étant issue d’au moins un capteur (14) ; - acquérir une information correspondant à un ratio de répartition cible (Ratio), entre la première source électrique et la deuxième source électrique, de la consommation électrique courante consommée par ledit ensemble de charges électriques, pour une phase d’utilisation courante de l’aéronef ; - réaliser un filtrage fréquentiel de la consommation électrique courante de façon à déterminer une part de consommation transitoire de ladite consommation électrique courante ; - déterminer des consignes de contrôle (CS1, CS2) de la première source électrique (S1) et de la deuxième source électrique (S2) en fonction du ratio de répartition cible (Ratio) et de la part de consommation transitoire ; et - appliquer les consignes de contrôle à la première source électrique et à la deuxième source électrique. 2) Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôleur est configuré pour déterminer les consignes de contrôle (CS1, CS2) de la première source électrique et de la deuxième source électrique de façon à répartir la consommation électrique (Total) de l’ensemble de charges électriques entre la première source électrique et la deuxième source électrique selon ledit ratio de répartition cible lorsque la part de consommation transitoire est nulle et, à demander la fourniture d’une part de consommation transitoire non nulle seulement à la deuxième source électrique. 3) Système d’alimentation électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le contrôleur comprend un premier filtre fréquentiel (F1). 4) Système d’alimentation électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier filtre fréquentiel (F1) reçoit en entrée la consommation électrique courante (Total), en ce que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond au produit d’une sortie (LF1) du premier filtre fréquentiel par un coefficient (1 - Ratio) fonction du ratio de répartition cible (Ratio) et en ce que la consigne de contrôle (CS2) de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante (Total) et la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique. 5) Système d’alimentation électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier filtre fréquentiel (F1) reçoit en entrée le produit de la consommation électrique courante (Total) par un coefficient (1 - Ratio) fonction du ratio de répartition cible (Ratio), en ce que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond à une sortie (LF1) du premier filtre fréquentiel et en ce que la consigne de contrôle (CS2) de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante (Total) et la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique. 6) Système d’alimentation électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le contrôleur comprend au moins deux filtres fréquentiels (F1, F2) et en ce que le contrôleur (12) est configuré de telle façon que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond au produit de la consommation électrique courante (Total) par un coefficient fonction du ratio de répartition cible (Ratio), multiplié par le produit de fonctions de transfert des différents filtres fréquentiels (F1, F2) et, la consigne de contrôle (CS2) de la deuxième source électrique correspond à une différence entre la consommation électrique courante (Total) et la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique. 7) Système d’alimentation électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel (F1) et un deuxième filtre fréquentiel (F2), en ce que le premier filtre fréquentiel (F1) reçoit en entrée la consommation électrique courante (Total), en ce que le deuxième filtre fréquentiel (F2) reçoit en entrée le produit d’une sortie (LF1) du premier filtre fréquentiel par le coefficient (1 - Ratio) fonction du ratio de répartition cible (Ratio) et en ce que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond à une sortie (LF2) du deuxième filtre fréquentiel. 8) Système d’alimentation électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel (F1) et un deuxième filtre fréquentiel (F2), en ce que le premier filtre fréquentiel (F1) reçoit en entrée la consommation électrique courante (Total), en ce que le deuxième filtre fréquentiel (F2) reçoit en entrée une sortie (LF1) du premier filtre fréquentiel et en ce que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond au produit d’une sortie (LF2) du deuxième filtre fréquentiel par le coefficient (1 - Ratio) fonction du ratio de répartition cible. 9) Système d’alimentation électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que le contrôleur comprend deux filtres fréquentiels, à savoir ledit premier filtre fréquentiel (F1) et un deuxième filtre fréquentiel (F2), en ce que le premier filtre fréquentiel (F1) reçoit en entrée le produit de la consommation électrique courante (Total) par le coefficient (1 - Ratio) fonction du ratio de répartition cible (Ratio), en ce que le deuxième filtre fréquentiel (F2) reçoit en entrée une sortie (LF1) du premier filtre fréquentiel et en ce que la consigne de contrôle (CS1) de la première source électrique correspond à une sortie (LF2) du deuxième filtre fréquentiel. 10) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que chacun des filtres fréquentiels (LF1, LF2) comprend au moins un filtre passe-bas (LP). 11) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’information de consommation électrique courante (Total) consommée par l’ensemble de charges électriques (Z1, Z2, Z3 … Zn) correspond à une information de puissance électrique courante consommée par l’ensemble de charges électriques ou à une information de courant électrique courant consommé par l’ensemble de charges électriques. 12) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première source électrique (S1) et la deuxième source électrique (S2) correspondent l’une à un générateur électrique couplé mécaniquement à un arbre d’un étage haute pression d’un moteur de propulsion de l’aéronef et l’autre à un générateur électrique couplé mécaniquement à un arbre d’un étage basse pression d’un moteur de propulsion de l’aéronef. 13) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première source électrique (S1) correspond à un générateur électrique couplé mécaniquement à un moteur de propulsion de l’aéronef et la deuxième source électrique (S2) correspond à une batterie électrique ou à une super-capacité. 14) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la première source électrique (S1) correspond à une pile à combustible et la deuxième source électrique (S2) correspond à une batterie électrique ou à une super-capacité. 15) Aéronef (1), caractérisé en ce qu’il comprend un système d’alimentation électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.