一种机载控制器的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种机载控制器。


背景技术：

2.飞机的机电系统包括众多的机载控制器，比如发动机启动控制器、辅助动力启动控制器、环境控制器、燃油控制器、起落架控制器、防火控制器等，这些控制器接收飞机的中央处理计算机的控制指令，控制相应的执行机构动作，实现相应的控制功能。
3.在实际应用中，为了保证飞机的正常运行，需要准备机电系统中各机载控制器的替换备件，以在机载控制器故障时予以替换。实用新型人研究发现，现有机载控制器的设计大都着眼于功能实现，机载控制器结构错综复杂，难以实现局部维修，导致运维部门在准备备品备件时，必须以控制器为单位进行准备，备件成本居高不下。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种机载控制器，采用模块化设计，各模块插接连接，运维部门可以模块为单位准备替换备件，有助于降低备件成本。
5.为实现上述目的，本技术提供的技术方案如下：
6.本技术提供一种机载控制器，包括：载板模块、电源模块、控制模块，以及驱动模块，其中，
7.所述载板模块包括电源接口、信号接口、驱动接口和互联接口；
8.所述电源模块的输入端口经所述电源接口连接接入电源；
9.所述电源模块的输出端口经所述互联接口与所述控制模块的电源端口相连；
10.所述控制模块的控制端口与所述信号接口相连；
11.所述驱动模块的电源端口经所述电源接口连接所述接入电源，所述驱动模块的输出端口与所述驱动接口相连；
12.所述电源模块、所述控制模块和所述驱动模块分别与所述载板模块内相应的接口插接连接。
13.可选的，所述电源模块包括一次电源模块和二次电源模块，其中，
14.所述一次电源模块的输入端口作为所述电源模块的输入端口；
15.所述一次电源模块的输出端口与所述二次电源模块的输入端口相连；
16.所述二次电源模块的输出端口作为所述电源模块的输出端口；
17.所述一次电源模块用于将所述接入电源的电压转换为中间电压；
18.所述二次电源模块用于将所述中间电压转换为所述控制模块的工作电压。
19.可选的，所述互联接口包括第一电源互联接口和第二电源互联接口，其中，
20.所述一次电源模块的输出端口经所述第一电源互联接口与所述二次电源模块的输入端口相连；
21.所述二次电源模块的输出端口经所述第二电源互联接口与所述控制模块的电源
端口相连；
22.所述一次电源模块的输出端口和所述二次电源模块的输入端口分别与所述第一电源互联接口插接连接。
23.可选的，所述驱动模块的控制端口与所述控制模块的控制端口相连。
24.可选的，所述互联接口包括信号互联接口，其中，
25.所述驱动模块的控制端口经所述信号互联接口与所述控制模块的控制端口相连。
26.可选的，所述一次电源模块包括：反极性保护电路、电容能量泄放电路、emc电路、母线电容电路和一次电源电路，其中，
27.所述反极性保护电路的输入端口作为所述一次电源模块的输入端口，所述反极性保护电路的输出端口与所述电容能量泄放电路的输入端口相连；
28.所述电容能量泄放电路的输出端口与所述emc电路的输入端口相连；
29.所述emc电路的输出端口与所述母线电容电路的输入端口相连；
30.所述母线电容电路的输出端口与所述一次电源电路的输入端口相连；
31.所述一次电源电路的输出端口作为所述一次电源模块的输出端口。
32.可选的，所述控制模块包括驱动控制电路、离散指令采集电路、相电压采集电路、模拟信号采集电路、相电流采集电路、霍尔信号采集电路、通信电路和机位信号采集电路，其中，
33.所述驱动控制电路、离散指令采集电路、相电压采集电路、模拟信号采集电路、相电流采集电路、霍尔信号采集电路、通信电路和机位信号采集电路的控制端口分别与所述信号接口相连。
34.可选的，所述驱动模块包括逆变桥电路。
35.可选的，所述驱动模块还包括：状态检测电路、闭锁电路、电压检测电路和电流检测电路，其中，
36.所述状态检测电路、闭锁电路、电压检测电路和所述电流检测电路分别与所述逆变桥电路相连。
37.可选的，在上述任一项提供的机载控制器中，还包括：温度传感器电路，其中，
38.所述温度传感器电路与所述信号接口插接相连。
39.本实用新型提供的机载控制器包括载板模块、电源模块、控制模块，以及驱动模块，且载板模块包括电源接口、信号接口、驱动接口和互联接口。电源模块的输入端口经电源接口连接接入电源，电源模块的输出端口经互联接口与控制模块的电源端口相连，控制模块的控制端口与信号接口相连，驱动模块的电源端口经电源接口连接接入电源，驱动模块的输出端口与驱动接口相连，并且，电源模块、控制模块和驱动模块与载板模块内相应的接口插接连接。本实用新型提供的机载控制器采用模块化设计，模块间采用插接连接，当机载控制器内的任一模块故障需要替换时，可以直接将故障模块拔出，替换备用模块即可，而不需替换整个机载控制器，因此，运维部门可以根据运维经验准备各模块的替换备件，实现以模块为单位准备替换备件，有助于降低备件成本。
40.进一步的，采用本实用新型提供的机载控制器，有助于统一机电系统中的各类控制器的具体构成，为机载控制器的通用提供硬件基础。
附图说明
41.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1是本实用新型实施例提供的一种机载控制器的结构框图；
43.图2是本实用新型实施例提供的另一种机载控制器的结构框图；
44.图3是本实用新型实施例提供的一次电源模块的结构框图；
45.图4是本实用新型实施例提供的再一种机载控制器的结构框图；
46.图5是本实用新型实施例提供的一种载板模块的结构示意图。
具体实施方式
47.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种机载控制器的结构框图，本实施例提供的机载控制器包括：载板模块10、电源模块20、控制模块30，以及驱动模块40，其中，载板模块10包括电源接口101、互联接口102、驱动接口103和信号接口104。
49.具体的，电源接口101的输入端口与接入电源50相连，电源接口101的输出端口与电源模块20的输入端口pi相连，即电源模块20经电源接口101连接接入电源50。进一步的，电源模块20的输出端口po经互联接口102与控制模块30的电源端口ci相连，具体的，电源模块20的输出端口po与互联接口102的输入端口li相连，当然，互联接口102内部设置有相应的连通电路，然后，互联接口102的输出端口lo与控制模块30的电源端口ci相连。
50.在本实用新型各个实施例提供的机载控制器中，电源模块20用于将接入电源50的电压转换为机载控制器内部可用的工作电压。在实际应用中，接入电源50的电压可以是270v直流电压，也可以是135v直流电压，当然，还可以是其他实际应用中可能的电压，本实用新型对于接入电源50的输出电压不做具体的限定。而经过电源模块20转换后的工作电压，同样包括多种情况，具体需要结合控制模块30以及机载控制器内的其他用电模块的具体设置确定，本实用新型对于电源模块20的具体输出电压值不做限定。
51.控制模块30的控制端口co与信号接口104相连。控制模块30主要用于通过信号接口104接收并执行上级控制单元发送的控制指令，以及采集指定的电气参数，并将所得电气参数反馈给上级控制单元或其他与机载控制器存在信号传递关系的模块或电路。
52.驱动模块40的电源端口qp经电源接口101连接接入电源50，同时，驱动模块40的输出端口qo与驱动接口103的输入端口相连。在实际应用中，驱动模块40主要用于输出功率级的pwm驱动信号，驱动接口103的输出端口则与驱动对象，比如永磁同步电机和无刷直流电机等。
53.可选的，驱动模块40的控制端口往往与控制模块30的控制端口co相连，由控制模块30对驱动模块40的工作过程进行控制，即由控制模块30输出信号级的pwm驱动信号，然
后，驱动模块40根据所得信号级的pwm驱动信号输出功率级的驱动信号。对于驱动模块40的控制端口与控制模块30的控制端口co的连接的实现，将在后续实施例中示出，此处暂不详述。
54.可选的，为实现上述功能，驱动模块40主要包括逆变桥电路，在此基础上，驱动模块40还可包括状态检测电路、闭锁电路、电压检测电路和电流检测电路，状态检测电路、闭锁电路、电压检测电路和电流检测电路分别与逆变桥电路相连，这些外围电路均作为逆变桥电路的外围监控电路，对逆变桥电路的工作状态进行监测，当逆变桥电路出现故障时进行保护。
55.基于上述内容，本实施例提供的机载控制器能够解决现有技术存在的问题的关键之一在于，电源模块20、控制模块30和驱动模块40与载板模块10内相应的接口插接连接，基于现有技术中插接连接的具体实现方式可知，采用插接连接，能够根据需要方便的断开连接关系或恢复连接关系，与焊接等连接方式相比，采用插接连接能够实现相应模块的快速连接、快速替换。
56.进一步的，为便于各模块与相应接口之间的插接，载板模块中的各个接口与机载控制器中的控制模块、驱动模块和电源模块的连接端口，可以采用相互适配的航空插头的形式，当然，也可以采用其他能够实现插接连接的接口形式，此处不再一一列举，在不超出本实用新型核心思想范围的前提下，同样属于本实用新型保护的范围内。
57.综上所述，本实用新型提供的机载控制器采用模块化设计，模块间采用插接连接，当机载控制器内的任一模块故障需要替换时，可以直接将故障模块拔出，替换备用模块即可，而不需替换整个机载控制器，因此，运维部门可以根据运维经验准备各模块的替换备件，实现以模块为单位准备替换备件，有助于降低备件成本。
58.进一步的，采用本实用新型提供的机载控制器，有助于统一机电系统中的各类控制器的具体构成，为机载控制器的通用提供硬件基础。
59.可选的，参见图2，图2是本实用新型实施例提供的另一种机载控制器的结构框图，在图1所示实施例的基础上，给出电源模块和互联接口的可选构成方式，其中，电源模块20包括一次电源模块201和二次电源模块202，互联接口102包括第一电源互联接口1021和第二电源互联接口1022。
60.一次电源模块201的输入端口p1i作为电源模块20的输入端口，与载板模块10中的电源接口101相连，一次电源模块201的输出端口p1o与第一电源互联接口的输入端口l1i相连，第一电源互联接口1021的输出端口l1o与二次电源模块202的输入端口p2i相连，即一次电源模块201经第一电源互联接口1021与二次电源模块202相连。
61.二次电源模块202的输出端口p2o作为电源模块20的输出端口，与第二电源互联接口1022的输入端口l2i相连，第二电源互联接口1022的输出端口l2o与控制模块30的电源端口相连ci相连。
62.重要的是，一次电源模块201的输出端口和二次电源模块202的输入端口分别与第一电源互联接口1021插接连接，确保电源模块20能够实现方便快捷的更换。
63.在本实施例中，一次电源模块201用于将接入电源50输出的电压转换为中间电压，比如，在接入电源50的输出电压为270v的情况下，一次电源模块201的输出电压可以是28v。相应的，二次电源模块202用于将所得中间电压转换为控制模块30的工作电压，比如输出
5v、
±
15v、15v等工作电压。
64.可选的，参见图3，图3是本实用新型实施例提供的一次电源模块的结构框图，如图3所示，本实施例提供的一次电源模块包括：反极性保护电路2011、电容能量泄放电路2012、emc电路2013、母线电容电路2014和一次电源电路2015，其中，
65.反极性保护电路2011的输入端口作为一次电源模块201的输入端口，反极性保护电路2011的输出端口与电容能量泄放电路2012的输入端口相连；电容能量泄放电路2012的输出端口与emc电路2013的输入端口相连，emc电路2013的输出端口与母线电容电路2014的输入端口相连；母线电容电路2014的输出端口与一次电源电路2015的输入端口相连，一次电源电路2015的输出端口作为一次电源模块201的输出端口。
66.基于上述一次电源模块的具体构成，接入电源50的输出电压经载板模块10的电源接口101首先进入反极性保护电路2011，实现接入电源的防反接保护，之后进入电容能量泄放电路2012，通过此电路实现当系统断电后实现内部能量的快速释放，防止维修人员在拆换过程造成触电。然后进入emc电路2013进行电磁兼容处理，经过电磁兼容处理后的电压进入母线电容电路2014，对进入一次电源电路2015的电压进行再次滤波处理，吸收纹波后进入一次电源电路2015，最终输出满足使用要求的中间电压。
67.根据上述电源模块以及信号接口的具体构成可以看出，本实施例提供的机载控制器，一次电源模块和二次电源模块之间并无直接的物理连接，二者的连接是通过信号接口实现的，并且具体的连接方式采用插接连接，基于这种构成方式，可以使得单独更换一次电源模块或二次电源模块成为可能，同时确保二者之间的相对独立。
68.可选的，参见图4，图4是本实用新型实施例提供的再一种机载控制器的结构框图，在图2所示实施例的基础上，本实施例提供的机载控制器中互联接口还包括信号互联接口1023。
69.具体的，控制模块30的控制端口co与信号互联接口1023的输入端口l3i相连，经过信号互联接口1023的内部电路后，信号互联接口1023的输出端口l3o与驱动模块40的控制端口qc相连，向驱动模块40输出信号级的pwm信号，并进一步经驱动模块40转换为功率级的pwm信号后输出。
70.可以想到的是，如果机载控制器内的其他模块与控制模块之间存在控制信号的传递关系，同样可以通过信号互联接口实现，此处不再详述。
71.可选的，控制模块30包括多个用于实现不同控制功能的电路。至少包括：驱动控制电路、离散指令采集电路、相电压采集电路、模拟信号采集电路、相电流采集电路、霍尔信号采集电路、通信电路和机位信号采集电路，其中，驱动控制电路、离散指令采集电路、相电压采集电路、模拟信号采集电路、相电流采集电路、霍尔信号采集电路、通信电路和机位信号采集电路的控制端口分别与信号接口104相连，通过信号接口104实现与外部设备的连接。
72.在控制模块的具体构成中，通信电路通过载板模块的信号接口接收外部通信指令，并将实时控制状态回传。
73.机位信号采集电路接收通过信号接口给入的外部机位号信息，区别识别出本机载控制器在大系统的安装位置，进行内部不同参数的配置。
74.离散指令采集电路采集外部通过信号接口输入的离散指令，对转速等进行匹配加载。相电压采集电路，相电流采集电路，模拟信号采集电路均通过信号信号互联电路接收电
源模块给入的各位置信号，通过信号执行监控及控制闭环。
75.可选的，在上述任一实施例提供的机载控制器中，还可以设置温度传感器电路，该温度传感器电路与信号接口插接相连，通过温度传感器电路可以实现机载控制器的温度监控和过温保护。
76.结合图5示出的载板模块的实物结构可以看出，在上述任一实施例中，对互联接口的可选构成给出了不同的划分，比如电源互联接口和信号互联接口等，但是在实际应用中，可以充分发挥航空插头的结构优势，将上述各个可选接口整合到一个航空插头中，此种情况下，同一个航空插头内的不同针脚将分别对应不同的接口，实现不同的传递功能。类似的，信号接口、电源接口和驱动接口的具体结构也可以采用相应的航空插头或连接器实现，只要能够实现接口之间的插接连接，能够保证各个模块的快速更换的接口形式都是可选的，在不超出本实用新型核心思想的前提下，同样都属于本实用新型保护的范围内。
77.当然，在某些情况下，也可以将上述任一实施例中述及的某个接口具体通过两个物理接口来实现，比如，电源接口，就可以选用两个独立的连接器实现。
78.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
79.综上所述，上述任一实施例提供的机载控制器，能够实现控制器面向多种被控对象通用的平台基础，如永磁同步电机及直流无刷电机，实现了面向不同平台时，控制器可以实现通用。模块设计更加清晰，故障检测定位及维修更换更加便利，可大幅减少备件数量及规模，可由备件控制器降低至备件功能模块，降低库存压力。
80.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
81.对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
82.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。