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1、(10)申请公布号 CN 102832692 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 2 6 9 2 A *CN102832692A* (21)申请号 201210197748.6 (22)申请日 2012.06.15 13/162,853 2011.06.17 US H02J 9/06(2006.01) (71)申请人哈米尔顿森德斯特兰德公司 地址美国康涅狄格州 (72)发明人 M.克伦斯 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人王岳 李浩 (54) 发明名称 智能电力分配系统 (57) 摘要 本发明涉及一种智能电力分配系统。智。
2、能电 力分配系统在交通工具上分配电力。该系统包括 用于供给电力的至少第一电源和第二电源以及至 少第一电力块和第二电力块，所述第一电力块和 所述第二电力块中的每一个连接以从所述第一电 源和所述第二电源接收电力。每个电力块包括至 少一个负载以及电力选择器，所述电力选择器具 有：第一输入，用于从所述第一电源和第二电源 接收电力；以及输出，用于将电力从所述第一电 源或所述第二电源供给至所述至少一个负载。所 述电力选择器基于所述至少一个负载的特性来选 择所述第一电源或所述第二电源以提供给所述至 少一个负载。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (19)中华人。
3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种智能电力分配系统，用于在交通工具上分配电力，所述智能电力分配系统包 括： 用于供给电力的至少第一电源和第二电源； 至少第一电力块和第二电力块，每一个连接至所述第一电源和所述第二电源，每个电 力块包括： 至少一个负载；以及 电力选择器，具有：第一输入，用于从所述第一电源接收电力；和第二输入，用于从所 述第二电源接收电力；以及输出，用于将电力从所述第一电源或所述第二电源供给至所述 至少一个负载，其中所述电力选择器基于所述至少一个负载的特性来选择所述第一电源或 所述第二电源。 2.根。
4、据权利要求1所述的智能电力分配系统，其中所述智能电力分配系统还包括： 控制器，连接以与所述第一电力块和第二电力块进行通信，其中所述控制器从所述第 一电力块和所述第二电力块接收与同每个电力块关联的至少一个负载的特性有关的信息 并且作为响应而提供选择要提供给与每个电力块相关联的至少一个负载的电源的命令。 3.根据权利要求2所述的智能电力分配系统，其中每个电力块基于所述至少一个负载 的所监视的特性来确定所述至少一个负载是“有噪的”还是“无噪的”。 4.根据权利要求3所述的智能电力分配系统，其中由所述控制器从所述第一电力块和 所述第二电力块接收的与同每个电力块关联的至少一个负载的特性有关的信息包括所述。
5、 至少一个负载是“有噪的”还是“无噪的”，其中所述控制器提供基于所述至少一个负载是 “有噪的”还是“无噪的”来选择要提供给与每个电力块相关联的至少一个负载的电源的命 令。 5.根据权利要求1所述的智能电力分配系统，其中每个电力选择器还包括： 开关矩阵，具有用于将所述第一输入或所述第二输入选择性地连接至所述输出的多个 开关；以及 本地控制器，连接以控制所述开关矩阵内包括的多个开关。 6.根据权利要求5所述的智能电力分配系统，其中所述本地控制器是利用与基于与每 个电力块关联的至少一个负载的特性而要提供给负载的电源有关的信息来编程的。 7.根据权利要求5所述的智能电力分配系统，其中每个电力选择器还包。
6、括：传感器，用 于监视与电力块相关联的至少一个负载的特性，所述特性用于确定要提供给与每个电力块 相关联的至少一个负载的电源。 8.一种电力选择器，在智能电力分配系统中使用以将电力从多个电源之一分配给至少 一个负载，所述电力选择器包括： 开关矩阵，具有多个开关用于将作为到所述开关矩阵的输入而提供的多个电源之一选 择性地连接至所述开关矩阵的输出以提供给负载；以及 本地控制器，连接以控制所述开关矩阵内包括的多个开关以便选择作为所述开关矩阵 的输出而提供的电源，其中被选择以提供给负载的电源是基于与所述电力选择器相关联的 至少一个负载的特性来选择的。 9.根据权利要求8所述的电力选择器，其中所述至少一个。
7、负载的特性是基于与连接至 所述电力选择器的至少一个负载有关的先验信息来预先编程的。 权 利 要 求 书CN 102832692 A 2/2页 3 10.根据权利要求8所述的电力选择器，还包括： 传感器，连接以监视所述至少一个负载的特性，其中基于所监视的特性，所述本地控制 器确定要提供给所述至少一个负载的电源。 11.根据权利要求8所述的电力选择器，其中所述至少一个负载的特性包括对负载是 “有噪的”还是“无噪的”的确定。 12.根据权利要求8所述的电力选择器，其中所述本地控制器将所述至少一个负载的 特性传送至中央控制器并从所述中央控制器接收选择要提供给所述至少一个负载的电源 的命令。 13.一种。
8、智能电力分配系统，用于在交通工具上分配电力，所述系统包括： 多个电源，用于生成电能； 多个电力块，每一个连接至所述多个电源以将所述多个电源之一选择性地应用于与所 述多个电力块中的每一个相关联的负载；以及 控制器，连接以与所述多个电力块进行通信并将与选择要提供给与每个电力块相关联 的至少一个负载的电源有关的命令提供给所述多个电力块中的每一个。 14.根据权利要求13所述的智能电力分配系统，其中所述多个电力块中的每一个监视 所述至少一个负载的一个或多个特性。 15.根据权利要求14所述的智能电力分配系统，其中所述多个电力块中的每一个基于 负载的一个或多个特性来表征与电力块相连接的至少一个负载。 1。
9、6.根据权利要求15所述的智能电力分配系统，其中所述多个电力块中的每一个基于 所监视的特性将所述至少一个负载表征为“有噪的”或“无噪的”，其中所述至少一个负载的 表征被传送至所述控制器，所述控制器基于所提供的表征将具有与要提供给所述至少一个 负载的电源有关的指令的命令提供给所述多个电力块。 权 利 要 求 书CN 102832692 A 1/4页 4 智能电力分配系统 技术领域 0001 本发明涉及一种电力分配系统，具体涉及智能电力分配系统。 背景技术 0002 交通工具（诸如飞行器）中采用的电力分配系统提供电力从多个电源到多个负载 的冗余分配。每个负载与多个电力分配总线之一相关联，该电力分配。
10、总线进而连接至多个 电源之一。该系统是冗余的，原因在于：如果电源之一发生故障，则多个电源中的另一个可 以用于给电力分配总线供电。在该电力分配拓扑中，从单个电源给与特定电力总线相连接 的所有负载供电。 0003 然而，该拓扑的缺陷在于：一些负载在电力分配总线上造成瞬变，这可能不利地影 响与相同电力分配总线相连接的负载。典型地，需要大型（因此昂贵的）滤波器来减小这些 瞬变的影响。 发明内容 0004 一种用于在飞行器上分配电力的智能电力分配系统包括用于供给电力的至少第 一电源和第二电源以及至少第一电力块和第二电力块，所述第一电力块和所述第二电力块 中的每一个连接以从所述第一电源和所述第二电源接收电。
11、力。每个电力块包括至少一个负 载以及电力选择器，所述电力选择器具有：第一输入，用于从所述第一电源和第二电源接收 电力；以及输出，用于将电力从所述第一电源或所述第二电源供给至所述至少一个负载。所 述电力选择器基于所述至少一个负载的特性来选择所述第一电源或所述第二电源以提供 给所述至少一个负载。 附图说明 0005 图1是现有技术中已知的电力分配系统的电路图。 0006 图2是根据本发明的实施例的电力分配系统的电路图。 0007 图3是根据本发明的实施例的电力块的电路图。 具体实施方式 0008 本发明的电力分配系统提供向交通工具上的各个负载的智能电力分配。该方案的 优点在于：其允许“有噪”负载与。
12、“无噪（clean）”负载的智能隔离。 0009 图1是现有技术中已知的电力分配系统10的电路图。电力分配系统10包括电源 12a-12c、接触器14a-14e、负载16a-16f和电力分配总线18a-18c。经由对接触器14a-14e 的选择性控制将由电源12a-12c供给的电力分配给电力分配总线18a-18c以供给至负载 16a-16f。在这种类型的电力分配架构中，负载16a-16f从目前正将电力供给至与负载相 关联的电力分配总线18a-18c的无论哪个电源12-12c抽取电力。例如，负载16a和16b与 电力总线18a相关联，因此将从被配置为将电力供给至电力分配总线18a的无论哪个电源 。
13、说 明 书CN 102832692 A 2/4页 5 12a-12c抽取电力。 0010 这个长期利用的电力分配拓扑的优点在于：其给多个负载中的每一个提供了电力 供给冗余。例如，电源12a通过对接触器14a和14b的选择性控制（即，通过闭合接触器14a 并打开接触器14b）将电力供给至电力分配总线18a。在电源12a发生故障的情况下，可以 采用电源12b以通过选择性地闭合接触器14b（以及典型地打开接触器14b）将电力供给至 电力分配总线18a。 0011 然而，该电力分配拓扑需要：从相同电源给负载16a和16b（以及负载对16c、16d 和负载对16e、16f）供应（source）电力。在负。
14、载之一（例如，负载16a）是在电力分配总线 18a上造成大量失真的“有噪”负载的情况下，将这些失真传送至共享相同电力分配总线的 负载。 0012 图2是根据本发明的实施例的电力分配系统20的电路图。电力分配系统20包括 多个电源22a-22c、电力块24a-24f和电力分配总线26a-26c。多个电力块24a-24f中的每 一个连接以从多个电力分配总线26a-26c中的每一个接收电力，因此每个电力块24a-24c 能够从多个电源22a、22c中的任一个接收电力。出于该描述的目的，将与电力块24a、24c 和24e相关联的负载分类为“有噪的”（即，具有就变化的电流、电磁干扰和/或功率因数而 言变。
15、化的能耗的负载），而将与电力块24b、24d和24f相关联的负载描述为“无噪的”（即， 具有就电流流动、电磁干扰和/或功率因数而言一致的能耗的负载）。 0013 因此，每个电力块24a-24f能够从多个电源22a-22c中的任一个抽取电力。例如， 电力块24a连接至多个电源22a-22c中的每一个，并可以选择性地从多个电源之一抽取电 力。这与关于图1描述的电力分配系统形成对照，在所述电力分配系统中每个负载16a-16f 限于从其所连接至的电力总线并且作为结果从正给与该负载相关联的电力总线提供电力 的不论哪个电源抽取电力。电力分配系统20的优点在于：与电力块24a、24c和24e相关联 的“有噪。
16、”负载可以被配置为从多个电源之一（例如，电源22a）抽取电力，而与电力块24b、 24d和24f相关联的“无噪”负载可以被配置为从不同的电源（例如，电源22c）抽取电力。 这样，“有噪”负载24a、24c和24e不会不利地影响“无噪”负载24b、24d和24f。 0014 在一个实施例中，多个电力块24a-24f中的每一个是利用与其所连接至的负载的 类型（例如，“有噪”或“无噪”）有关的信息来预先编程的，并且基于该先验信息来确定以下 适当电源22a-22c：其应当从所述电源22a-22c抽取电力。在另一实施例中，不是利用与其 所连接至的负载的类型有关的信息来对电力块24a-24f进行编程，而是。
17、利用与应当从其抽 取电力的电源22a-22c有关的信息来对每个电力块进行编程。在这两个实施例中，均需要 对系统架构（即，将与每个电力块相连接的负载）的先验知识以对电力块24a-24f进行编程。 0015 此外，每个电力块24a-24f还可以包括与在当前电源发生故障或变为不可用的情 况下要连接至什么电源有关的信息。例如，与“有噪”负载相关联的电力块24a、24c和24e 可以被编程为在电源22a变为不可用的情况下选择性地从电源22b抽取电力。 0016 在图2所示的实施例中，每个电力块24a-24f连接至通信总线28以便与其他电力 块24a-24f和/或与控制器30进行通信。控制器30与多个电力。
18、块24a-24f之间的通信可以 包括与同每个电力块以及该电力块当前正从其抽取电力的电源22a-22c相关联的负载的 类型（例如，“有噪”、“无噪”等）有关的信息。控制器30使用该信息来对每个电力块24a-24f 应当从哪个电源22a-22c抽取电力进行确定。可以结合先验编程而使用电力块24a-24f与 说 明 书CN 102832692 A 3/4页 6 控制器30之间的通信，使得每个电力块24a-24f的控制器30在一个或多个电源变为不可 用的情况下协调电源选择，或者可以代替先验编程而使用电力块24a-24f与控制器30之间 的通信，使得控制器30动态确定每个电力块24a-24f将从其抽取电。
19、力的电源22a-22c。该 方案的优点在于：其允许电力分配系统20动态响应改变的负载条件。例如，可以将与电力 块24a相关联的负载初始分类为“无噪”负载并指派该负载以从电源22c抽取电力。在操作 期间，与电力块24a相关联的负载可以变为“有噪的”。电力块24a监视所抽取的电力并将 负载特性的改变传送给控制器30。作为响应，控制器30可以指示电力块24a连接至为“有 噪”负载预留的不同电源（例如，电源22a-22c）。 0017 电力块24a-24f中的每一个可以基于所监视的负载特性来局部进行对负载的分 类（例如，将负载分类为“有噪的”或“无噪的”），或者控制器30可以基于从多个电力块 24a-。
20、24f中的每一个传送的信息来集中进行对负载的分类（例如，将负载分类为“有噪的”或 “无噪的”）。对与电力块中的每一个相关联的负载的分类可以基于对电压、电流、功率和/或 其组合的监视。 0018 在一个实施例中，对多个电力块24a-24f中的每一个的控制集中于控制器30中， 控制器30从多个电力块24a-24f中的每一个接收输入并且作为响应而将与电力块应当从 其抽取电力的电源22a-22c有关的指令/命令提供给多个电力块24a-24f中的每一个。在 另一实施例中，对多个电力块24a-24f中的每一个的控制分布于多个电力块当中，而不存 在集中式控制器。在该实施例中，电力块24a-24f经由通信总线。
21、28彼此通信，并以分布式 方式确定多个电力块24a-24f中的每一个应当从其抽取电力的电源22a-22c。 0019 图3是根据本发明的实施例的电力块24a的电路图。在图3所示的实施例中，电 力块24a包括电力选择器32和负载34。电力选择器32进而包括开关矩阵36、本地控制器 38和传感器40。 0020 将来自多个可用电源22a-22c中的每一个的电力作为到电力选择器32的输入而 提供。在电力选择器32内，开关矩阵36包括用于从多个可用电源22a-22c中的每一个接收 电力的多个输入、用于将多个电源22a-22c之一提供给负载34的输出、以及由本地控制器 38选择性地控制以确定被提供给负载。
22、34的电源22a-22c的多个开关S1-S3。可以采用各个 开关和开关配置，以应用多个电源22a-22c之一作为向负载34的输出。例如，开关可以利用 机电开关（诸如继电器）或固态开关器件（诸如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、 绝缘栅双极晶体管（IGBT）和碳化硅（SiC）开关）。同样地，可以采用各种开关配置以将从开 关矩阵36的输入至开关矩阵36的输出的电力进行复用。 0021 在一个实施例中，本地控制器38是利用与其所连接至的负载34的类型（例如“有 噪”、“无噪”）和/或要用于给负载34供电的电源22a-22c有关的先验信息来编程的。在该 实施例中，尽管本地控制器38可以与其。
23、他电力块24b-24f进行通信，但是基于负载以及被 选择以供应特定类型的负载的电源22a-22c的知识来预先确定对要供给至负载34的电力 的选择。 0022 在其他实施例中，本地控制器38与控制器30（和/或其他电力块24a-24f）进行 通信，以动态确定适于提供给负载34的电源。由本地控制器38提供的通信可以包括由传 感器40监视的负载的特性、由本地控制器38对负载是“有噪的”还是“无噪的”的确定、以 及目前被连接以给负载供电的电源22a-22c。作为响应，本地控制器38从控制器30（和/ 说 明 书CN 102832692 A 4/4页 7 或电力块24b-24f）接收选择电源22a-22。
24、c以给负载34供电的命令/指令。 0023 在图3所示的实施例中，传感器40是被配置为监视被供给至负载34的电流的电 流传感器。所监视的电流中检测到的瞬变指示“有噪”负载，并可以用于将负载分类为“有 噪的”或“无噪的”。可以将所监视的电流特性传送至控制器30，或者本地控制器38可以本 地处理所监视的电流特性以对负载进行分类（例如，分类为“有噪的”或“无噪的”）。如果被 本地处理，则本地控制器38将对负载的分类传送至控制器30。在其他实施例中，可以采用 其他类型的传感器来监视正被供给至负载34的电力的其他特性（例如，电压、功率）。本地 控制器38接收所监视的特性，并基于所监视的特性来确定负载是“。
25、有噪的”还是“无噪的”。 0024 尽管参照（一个或多个）示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理 解，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变并可以用等同物来替代其元素。此 外，在不脱离本发明的实质范围的情况下可以进行许多修改以使特定情形或材料适配于本 发明的教导。因此，本发明并不意在限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是本发明将 包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。 说 明 书CN 102832692 A 1/3页 8 图 1 说 明 书 附 图CN 102832692 A 2/3页 9 图 2 说 明 书 附 图CN 102832692 A 3/3页 10 图 3 说 明 书 附 图CN 102832692 A 10 。