СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ ДЛЯ ПОДАЧИ МОЩНОСТИ/ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В РОЗЕТКИ ДЛЯ ПАССАЖИРОВ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
METHOD AND DEVICE TO CONTROL ELECTRIC SYSTEM FOR SUPPLY OF CAPACITY/ELECTRIC CURRENT INTO SOCKETS FOR AIRCRAFT PASSENGERS

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу и устройству управления электрической системой для подачи мощности/электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата.
Настоящее изобретение преимущественно применяется к пассажирскому летательному аппарату, на который будет сделана явная ссылка в последующем описании, и, следовательно, изобретение не теряет универсальности.
Предшествующий уровень техники
Во время запланированных полетов пассажирского летательного аппарата постоянно возрастающее число пассажиров используют свои собственные переносные электронные устройства (портативные компьютеры, проигрыватели аудиофайлов, DVD-проигрыватели, PDA и т.д.) для работы или развлечения; эти переносные электронные устройства питаются от аккумуляторных батарей, которые могут иметь ограниченную автономность и таким образом недостаточны, чтобы покрывать всю продолжительность полета. Следовательно, все больше и больше пассажиров требуют наличия электрических розеток для перезарядки их переносных электронных устройств во время полета. Однако требование пассажиров иметь доступные электрические розетки сталкивается с ограничением электрической мощности, доступной на борту гражданских самолетов (т.е. электрической мощности, которая может использоваться пассажирами, поскольку она не используется другими бортовыми службами), особенно в случае среднеразмерных самолетов (например, приспособленных переносить около 80-120 человек). Другими словами, электрическая мощность очень ограничена, трудно сделать электрические розетки доступными пассажирам, поскольку достаточно небольшого числа пассажиров, одновременно использующих электрические розетки, чтобы полностью выбирать доступную электрическую мощность и таким образом вызывать отключение электрических защитных переключателей, которые отключают электрические розетки от источника электропитания, чтобы предотвращать перегрузку генераторов тока самолета.
Чтобы избежать вышеописанного недостатка, либо электрическая мощность, генерируемая на борту самолета, должна быть повышена, но такое решение невыполнимо, так как оно потребует переконструирования системы силовой установки, либо иначе очень небольшое число электрических розеток должно быть установлено на борту, но такое решение создает значительные сложности при использовании самих электрических розеток и вызывает недовольство большого числа пользователей, которые будут исключены из обслуживания.
Описание изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление способа и устройства управления электрической системой для подачи мощности/электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата, причем этот способ и устройство управления свободны от вышеописанных недостатков и в то же время могут быть легко и экономично реализованы и, в частности, во время полета позволяют питать электричеством большое число переносных электронных устройств пассажиров, в то же время используя ограниченную электрическую мощность.
Согласно настоящему изобретению способ и устройство управления электрической системой для подачи мощности/электрического тока в розетки для пассажиров летательного аппарата предоставлены, как заявлено в приложенной формуле изобретения.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение теперь будет описано со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые иллюстрируют неограничивающий вариант его осуществления, на которых:
Фиг.1 является схематическим видом сверху с удаленными для простоты понимания частями самолета, снабженного вспомогательной электрической системой для подачи мощности/электрического тока в розетки для пассажиров, которая управляется устройством управления, предоставленным согласно настоящему изобретению;
Фиг.2 является схематическим видом в разрезе с удаленными для простоты понимания частями пассажирского отделения самолета на фиг.1;
Фиг.3 является схемой вспомогательной электрической системы самолета на фиг.1;
Фиг.4 является увеличенным видом распределительной панели вспомогательной электрической системы самолета на фиг.1; и
Фиг.5 является увеличенным видом электрической розетки вспомогательной электрической системы самолета на фиг.1.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
На фиг.1 цифра 1 указывает в целом гражданский пассажирский самолет, который содержит главную электрическую систему 2, которая подает мощность/электрический ток во все бортовые электрические приборы и питается от пары электрических генераторов 3, механически соединенных с двумя двигателями 4.
Самолет 1 содержит пассажирское отделение 5, в котором размещено множество сидений 6 (показаны на фиг.2), распределенных на несколько рядов, и вспомогательную электрическую систему 7, которая электрически питается от главной электрической системы 2 и предназначена для того, чтобы обеспечивать пассажиров возможностью перезаряжать их переносные электрические устройства во время полета. Как показано на фиг.3, вспомогательная электрическая система 7 содержит распределительную панель 8, соединенную с главной электрической системой 2, и множество розеток 9, которые электрически соединены с распределительной панелью 8 и распределены между сидениями 6 (как показано на фиг.2, например); в качестве примера может быть одна розетка 9 для каждого ряда сидений 6, одна розетка для каждой группы сидений 6 (как показано в качестве примера на фиг.2) или одна розетка для каждого сидения 6 (например, более высокая плотность розеток 9 может быть предоставлена в области сидений 6 "бизнес-класса" по сравнению с областью сидений 6 "эконом-класса").
Как показано на фиг.3, вспомогательная электрическая система 7 снабжена устройством 10 управления, которое содержит устройство 11 обработки, которое размещено в распределительной панели 8, и множество переключателей 12, которые удаленно управляются устройством 11 обработки и размещены на линиях 13 электропитания, которые питают розетки 9. Согласно предпочтительному варианту осуществления, показанному на сопровождающих чертежах, переключатель 12 предусмотрен для каждой розетки 9, и в этом случае каждый переключатель 12 размещен в соответствующей розетке 9 (в частности, интегрирован в тот же удерживающий корпус, что и розетка 9); альтернативно может быть предусмотрено ограниченное число переключателей 12, каждый из которых ассоциативно связан с группой розеток 9 (т.е. каждый переключатель 12 питает несколько розеток 9) и в этом случае переключатели 12 могут быть либо распределены в пассажирском отделении 5, либо все могут быть размещены внутри распределительной панели 8.
Устройство 11 обработки соединено с запоминающим устройством 14, в котором хранятся величины максимальной мощности/электрического тока, подаваемые розеткам 9, т.е. величина мощности/электрического тока, сгенерированного электрическими генераторами 3 и не потребленного другими бортовыми электрическими приборами. Стоит отметить, что, так как электрическое напряжение вспомогательной электрической системы 7, по существу, постоянно, электрическая мощность и электрический ток эквивалентны друг другу; более того, коэффициент мощности бортовой нагрузки является приблизительно постоянным и близок к 1, либо активная мощность (измеренная в Вт), либо полная мощность (измеренная в ВА) может рассматриваться.
Устройство 11 обработки соединено с устройством 15 датчика для циклического обнаружения мощности/электрического тока, потребленного розетками 9; устройство 15 датчика предпочтительно содержит датчик 16 мощности/электрического тока для каждого переключателя 12, и различные датчики 16 соединены с устройством 11 обработки посредством шины 17, которая может быть либо физически отдельной от линий 13 электропитания, как показано на фиг.2, либо может физически совмещаться с линиями 13 электропитания, используя технологию передаваемой волны. Обычно каждый датчик 16 мощности/электрического тока является амперметром, который обнаруживает силу электрического тока (которая, как ранее упомянуто, эквивалентна электрической мощности в этом типе приборов).
Кроме того, как показано на фиг.4, устройство 15 датчика содержит дополнительный главный датчик 18 мощности/электрического тока, который обнаруживает общую мощность/электрический ток, потребленные всеми розетками 9 непосредственно после главной электрической системы 2. В заключение, как показано на фиг.4, предусмотрен главный переключатель 19, который управляется устройством 11 обработки и выполнен с возможностью прерывать электропитание в распределительную панель 8.
Режим работы устройства 10 управления для питания всех розеток 9, имеющих ограниченную доступную электрическую мощность, описывается ниже.
Когда услуга электропитания, обеспечиваемая вспомогательной электрической системой 7, не предоставляется (типично во время взлета или посадки, когда использование персональных электронных устройств на борту самолета 1 не разрешено), все розетки 9 отключаются от подачи электрической мощности посредством воздействия на переключатели 12, которые все разомкнуты (главный переключатель 19 также может быть разомкнут в целях большей безопасности). Когда предоставление услуги электропитания, обеспечиваемой вспомогательной электрической системой 7, начинается (т.е. после взлета, когда начинается этап полета в крейсерском режиме), розетки 9 подключаются к электропитанию посредством замыкания переключателей 12; замыкание переключателей 12, т.е. подключение розеток 9 к электропитанию, предпочтительно выполняется последовательно, ожидая в течение заданного периода времени между замыканием одного переключателя 12 и замыканием следующего переключателя 12 (т.е. между подключением одной розетки 9 или группы розеток 9 к электропитанию и подключением дополнительной розетки 9 или дополнительной группы розеток 9 к электропитанию). Таким образом может отслеживаться увеличение общей мощности/электрического тока, потребляемого всеми розетками 9, во время активации услуги электропитания, предоставляемой вспомогательной электрической системой 7.
Стоит отметить, что услуга электропитания, предоставляемая вспомогательной электрической системой 7, является услугой низкой важности (т.е. услугой с низким приоритетом) по сравнению с другими бортовыми электрическими приборами, и таким образом для вспомогательной электрической системы 7 резервируется только та величина мощности/электрического тока, которая сгенерирована электрическими генераторами 3 самолета 1 и которая не потреблена другими бортовыми электрическими приборами. Например, при нагревании еды, когда используются бортовые электрические духовки (типично, микроволновые печи), максимальная мощность/электрический ток, доставляемый в розетки 9, уменьшается.
Мощность/электрический ток, подаваемый от электрических генераторов 3 летательного аппарата 1, циклически определяется, мощность/электрический ток, потребляемый всеми электрическими приборами летательного аппарата 1, циклически измеряется (конечно, исключая вспомогательную электрическую систему 7), и максимальная мощность/электрический ток, подаваемый в розетки 9, циклически измеряется согласно разности между мощностью/электрическим током, подаваемым электрическими генераторами 3 летательного аппарата 1, и мощностью/электрическим током, потребляемыми всеми электрическими приборами летательного аппарата 1. Обновленное значение максимальной мощности/электрического тока, подаваемого в розетки 9, сохраняется в запоминающем устройстве 14 с тем, чтобы быть доступным устройству 11 обработки. Стоит отметить, что вышеописанные этапы вычисления максимальной мощности/электрического тока, подаваемого в розетки 9, могут выполняться либо устройством 11 обработки, либо другим устройством обработки главной электрической системы 2.
После того как услуга электропитания, предоставляемая вспомогательной электрической системой 7, была активирована, устройство 11 обработки определяет, какие розетки 9 являются активными или находятся в использовании (т.е. розетки 9, которые имеют ненулевое потребление мощности/электрического тока и, следовательно, которые фактически используются пассажирами). Устройство 11 обработки удаляет ранее активную розетку 9 из группы активных розеток 9, если потребление мощности/электрического тока розетки 9 остается нулевым в течение периода времени, более длительного, чем пороговое значение (например, десять секунд), когда розетка 9 подключена к электропитанию.
Кроме того, после того как электрическое энергоснабжение, обеспечиваемое вспомогательной электрической системой 7, было активировано, если мощность/электрический ток, потребляемый розетками 9, выше, чем максимальная мощность/электрический ток, устройство 11 обработки отключает одну или более активных розеток 9 от электропитания, используя соответствующие переключатели 12, до тех пор, пока мощность/электрический ток, потребляемый розетками 9, не станет ниже, чем максимальная мощность/электрический ток. Если мощность/электрический ток, потребляемый розетками 9, заметно ниже, чем максимальная мощность/электрический ток, устройство 11 обработки опять подключает одну или более активных розеток 9 к электропитанию, используя соответствующие переключатели 12, до тех пор, пока мощность/электрический ток, потребляемый розетками 9, не станет близок к максимальной мощности/электрическому току.
on
off
Чтобы попытаться предоставить определенное количество электрической энергии всем активным розеткам 9, устройство 11 обработки периодически варьирует активные розетки 9, подключенные/отключенные к/от электропитания, используя соответствующие переключатели 12, так, что каждая розетка 9 подключается к электропитанию на период времени T и отключается от электропитания на период времени T.
on
off
on
off
on
off
on
off
on
off
on
off
on
off
Согласно возможному варианту осуществления для каждой розетки 9 устройство 11 обработки устанавливает коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T (т.е. R=T/T) и решает подключить/отключить каждую розетку 9 к/от электропитания согласно соответствующему коэффициенту R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T. В частности, устройство 11 обработки решает подключить/отключить розетки 9 к/от электропитания, стремясь получить приблизительно эквивалентный коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T для всех розеток 9. Например, устройство 11 обработки вычисляет средний коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T для всех розеток 9, отключает от электропитания розетки 9, которые имеют коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T, более высокий, чем средний коэффициент R распределения подачи электропитания, и подключает к электропитанию розетки 9, которые имеют коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T, более низкий, чем средний коэффициент R распределения подачи электропитания.
on
off
Согласно возможному варианту осуществления розетки 9 могут быть поделены на группу привилегированных розеток 9 (например, розетки 9 в области мест 6 "бизнес-класса") и на группу стандартных розеток 9 (например, розетки 9 в области мест 6 "эконом-класса"); устройство 11 обработки может отключать только розетки 9, принадлежащие группе стандартных розеток 9, от электропитания или может устанавливать режимы подключения/отключения розеток 9 так, что розетки 9, принадлежащие группе стандартных розеток 9, имеют более низкий коэффициент R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T, чем розетки 9, принадлежащие группе привилегированных розеток 9.
on
off
on
off
on
off
Следуя предыдущему сценарию, когда доступные ресурсы (т.е. максимальная мощность/электрический ток, подаваемые розеткам 9) достаточны для всех пассажиров, которые нуждаются в электропитании (т.е. для всех активных розеток 9), другими словами, когда мощность/электрический ток, потребляемый активными розетками 9, ниже, чем максимальная мощность/электрический ток, все пассажиры, которые нуждаются в электропитании для своих приборов, всегда удовлетворены (т.е. все активные розетки 9 всегда остаются подключенными к электропитанию). С другой стороны, когда доступные ресурсы (т.е. максимальная мощность/электрический ток, подаваемые розеткам 9) недостаточны для всех пассажиров, которые нуждаются в электропитании (т.е. для всех активных розеток 9), другими словами, когда мощность/электрический ток, потребляемый активными розетками 9, выше, чем максимальная мощность/электрический ток, тогда устройство 11 обработки пытается поделить доступные ресурсы (т.е. максимальную мощность/электрический ток, подаваемый в розетки 9) между всеми пассажирами, которые нуждаются в электропитании. Так как электрическая мощность не может быть разделена на доли (т.е., если зарядному устройству нужно потребить 50 Вт, оно не может питаться только 25 Вт), электрическая энергия разделяется на порции (т.е. произведение электрической мощности на время); например, если зарядное устройство должно потребить 50 Вт, оно не может питаться только 25 Вт, но 50 Вт могут подаваться зарядному устройству в течение 30 минут каждого часа вместо 60 минут каждого часа (в этом случае период времени T равен периоду времени T и коэффициент R распределения подачи электропитания равен 1). Следовательно, устройство 11 обработки сохраняет каждую активную розетку 9 подключенной к электропитанию в течение периода времени T и отключенной от электропитания в течение периода времени T, имея в виду получение приблизительно эквивалентного коэффициента R распределения подачи электропитания между периодом времени T и периодом времени T для всех розеток 9.
Вышеописанная стратегия действенна и эффективна (т.е. выигрышна), так как все переносные электронные устройства (дорожные компьютеры, проигрыватели аудиофайлов, DVD-проигрыватели, PDA и т.д.), используемые пассажирами летательного аппарата 1, снабжены аккумуляторными батареями, и следовательно, для правильной работы этих переносных электронных устройств в течение длительного периода времени абсолютная непрерывность электропитания соответствующих зарядных устройств, подключенных к розеткам 9, необязательна, но достаточно, чтобы каждое зарядное устройство, подключенное к розетке 9, принимало электропитание в течение определенной доли периода использования (однако допустимо и в некотором роде даже предполагается пассажирами, что в конце полета батареи их переносных электронных устройств будут более разряженными, чем в начале полета). Другими словами, используя электрическую энергию, сохраненную и хранимую в батареях переносных электронных устройств пассажиров, доступные ресурсы (т.е. максимальная мощность/электрический ток, подаваемый в розетки 9) могут быть разделены на порции с тем, чтобы предоставлять приблизительно одинаковое количество доступных ресурсов всем переносным электронным устройствам, подключенным к розеткам 9.
Вышеописанное устройство 10 управления имеет множество преимуществ, так как оно является простым и экономичным в реализации, имеет ограниченное число компонентов, каждый из которых является легким по весу и небольшим по размеру (и таким образом может быть легко установлен на борту летательного аппарата) и, особенно в полете, позволяет электрически питать большое число пассажирских переносных электронных устройств, в то же время используя ограниченную электрическую мощность, которая изменяется по времени.