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ICS49.060CCSV40
團(tuán) 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/AOPA0062—2024Technicalspecificationforpropulsionmotorcontrollerofelectricpropulsionsystemsforelectricaircraft2024-06-06發(fā)布 2024-06-06實(shí)施中國(guó)航空器擁有者及駕駛員協(xié)會(huì) 發(fā)布T/AOPA0062-2024T/AOPA0062-2024目 次前言 II引言 III范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語(yǔ)和定義 1通用要求 2安全性要求 2軟件 3電子硬件 3標(biāo)志 3性能要求 3一般要求 3控制功能 5工作特性 6保護(hù)功能 7信息安全保護(hù) 7航空器提供的數(shù)據(jù) 7數(shù)據(jù)通訊傳輸 7環(huán)境適應(yīng)性要求 8參考文獻(xiàn) 9I前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定起草。本文件由中國(guó)航空器擁有者及駕駛員協(xié)會(huì)(中國(guó)AOPA)提出并歸口。本文件起草單位:中國(guó)民航大學(xué)、寧波諾云驅(qū)動(dòng)科技有限公司、臥龍電氣驅(qū)動(dòng)集團(tuán)股份有限公司、廣東匯天航空航天科技有限公司、沃蘭特航空技術(shù)有限責(zé)任公司、四川沃飛長(zhǎng)空科技發(fā)展有限公司、天津內(nèi)燃機(jī)研究所、中國(guó)民用航空西南地區(qū)管理局、中國(guó)民用航空沈陽(yáng)航空器適航審定中心。II引 言新能源電動(dòng)航空器綠色環(huán)保、高效節(jié)能,為綠色航空提供了一條光明的技術(shù)途徑,國(guó)內(nèi)外對(duì)于電民航主管部門還沒(méi)有專門針對(duì)電機(jī)控編寫組充分調(diào)研國(guó)內(nèi)電動(dòng)航空器主機(jī)廠及電機(jī)控制器部件廠商的基礎(chǔ)上,規(guī)范電機(jī)控制器的研制、ISO/IEC本文件適用于航空器的飛行提供或產(chǎn)生升力/推力的任何電推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力電機(jī)相適配的電機(jī)控制器的研發(fā)、生產(chǎn)、安裝及測(cè)試,輸入直流電壓不超過(guò)1500V,功率不超過(guò)200kW。本文件為首次發(fā)布。III電動(dòng)航空器電推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力電機(jī)控制器技術(shù)規(guī)范范圍本文件規(guī)定了電推進(jìn)系統(tǒng)中直流輸入電壓不超過(guò)1500V、功率不超過(guò)200kW的動(dòng)力電機(jī)控制器的通用要求、性能要求。本文件適用于電動(dòng)航空器電推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力電機(jī)控制器設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)踐以及適航審定工作。規(guī)范性引用文件(包括所有的修改單適用于本文件。GB/T1971-2021 旋轉(zhuǎn)電機(jī)線端標(biāo)志與旋轉(zhuǎn)方GB/T2894-2008 安全標(biāo)志及其使用導(dǎo)則GB/T3859.1-2013 1-1部分:基本要求規(guī)范GB/T12668.1-2002 調(diào)速電氣傳動(dòng)系統(tǒng)第1定GB/T16935.1-2008 低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合第1部分:原理、要求和試驗(yàn)GB/T18488.1-2015 電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第一部分:技術(shù)條件GB/T35856-2018 飛機(jī)電氣設(shè)備絕緣電阻和耐電壓試驗(yàn)方法HB7284-1996 民用航空器發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的直流發(fā)電機(jī)和起動(dòng)發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器最低性能要求RTCA/DO-160G(EnvironmentalConditionsandTestProceduresforAirborneEquipment)RTCA/DO-178C機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備合格審定中的軟件考慮(SoftwareConsiderationsinAirborneSystemsandEquipmentCertification)RTCA/DO-254機(jī)載電子設(shè)備硬件設(shè)計(jì)保證指南(DesignAssuranceGuidanceforAirborneElectronicHardware)術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。逆變器 Inverter將直流(DC)變?yōu)榻涣鳎ˋC)的電力電子裝置或電路。電機(jī)控制器通常與逆變器集成一起,驅(qū)動(dòng)控制電機(jī)工作。動(dòng)力電機(jī)控制器 PropulsionMotorController1動(dòng)力電機(jī) PropulsionMotor短時(shí)最大功率 Short-timeMaximumPower也稱短時(shí)最大功率(或峰值功率),指的是標(biāo)準(zhǔn)海平面工況條件下,在本文件規(guī)定的運(yùn)行限制內(nèi),允許超出額定值的設(shè)計(jì)靜態(tài)最大有功功率,并且該功率使用時(shí)間限制為起飛過(guò)程中。應(yīng)急額定值 EmergencyPowerRating最高、最低持續(xù)工作溫度 HighandMinimumContinuousWorkingTemperature主動(dòng)放電 ActiveDischarge動(dòng)力電機(jī)控制器與動(dòng)力電源切斷后,切入專門的放電回路,控制器支撐電容快速放電的過(guò)程。被動(dòng)放電 PassiveDischarge動(dòng)力電機(jī)控制器與動(dòng)力電源切斷后,不切入專門的放電回路,控制器支撐電容放電的過(guò)程。功率/推力控制喪失事件 LossofPower/ThrustControl(LOPC/LOTC)Event當(dāng)電推進(jìn)系統(tǒng)控制組件發(fā)生如下事件時(shí),則認(rèn)為產(chǎn)生了LOPC/LOTC事件:通過(guò)正常的油門桿移動(dòng),電推進(jìn)系統(tǒng)推力無(wú)法在飛行慢車和90%最大額定推力(處于任何飛行狀態(tài))之間進(jìn)行調(diào)節(jié);電推進(jìn)系統(tǒng)推力不可接受的振蕩;c)通用要求安全性要求應(yīng)當(dāng)滿足預(yù)期航空器應(yīng)用的安全目標(biāo),具有與預(yù)期安全目標(biāo)一致的功率(或推力)控制喪失(LOPC/LOTC)事件;系統(tǒng)能容忍與LOTC/LOPCLOTC/LOPC分析存在無(wú)法滿足單點(diǎn)故障的電氣和電子失效,應(yīng)通過(guò)分析表明;動(dòng)力電機(jī)控制器的任何單點(diǎn)失效不會(huì)導(dǎo)致本條款定義的電推進(jìn)系統(tǒng)危害性后果;(如適用、2以下失效定義適用于電推進(jìn)系統(tǒng):(和相關(guān)電機(jī)使用狀態(tài)),這種失效應(yīng)認(rèn)為是輕微電推進(jìn)系統(tǒng)后果;電推進(jìn)系統(tǒng)危害性后果:高能碎片非包容(如電推進(jìn)系統(tǒng)引起的螺旋槳脫開(kāi));與駕駛員指令的功率方向相反的較大的制動(dòng)功率;不可控的火情;電推進(jìn)系統(tǒng)安裝失效,導(dǎo)致非故意的電推進(jìn)系統(tǒng)脫開(kāi);(或推進(jìn)器的某些主要部分由于電推進(jìn)系統(tǒng)引起松開(kāi),如適用;完全無(wú)法關(guān)停電機(jī);重大電推進(jìn)系統(tǒng)后果:嚴(yán)重程度介于本條a)和b)之間的后果是重大電推進(jìn)系統(tǒng)后果。軟件動(dòng)力電機(jī)控制器包含軟件,軟件應(yīng)按照RTCA/DO-178C《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備合格審定中的軟件考慮》的要求進(jìn)行研制。軟件的研制保證等級(jí)應(yīng)與本文件的4.1規(guī)定的安全性等級(jí)要求一致。電子硬件RTCA/DO-254行研制。硬件的研制保證等級(jí)應(yīng)與本技術(shù)規(guī)范的4.1RTCA/DO-2541.6標(biāo)志標(biāo)記應(yīng)為動(dòng)力電機(jī)控制器設(shè)置永久清晰的標(biāo)記,標(biāo)記應(yīng)包含以下內(nèi)容:a)制造人名稱、設(shè)備件號(hào)、產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品型號(hào);動(dòng)力電機(jī)控制器電氣參數(shù):輸出額定電壓、頻率和相數(shù)、輸出額定容量、輸出額定電流;時(shí),在件號(hào)中可為硬件、軟件和機(jī)載電子硬件各劃分一個(gè)單獨(dú)區(qū)域。引出線和接線端動(dòng)力電機(jī)控制器的各相動(dòng)力線或接線端的標(biāo)志應(yīng)符合GB/T1971-2021危險(xiǎn)警告動(dòng)力電機(jī)控制器應(yīng)在醒目的位置按GB/T2894的規(guī)定設(shè)置“當(dāng)心觸電”的警告標(biāo)志,并在“當(dāng)心觸電”的警告標(biāo)志旁邊注明必要的安全操作提示。性能要求一般要求3外形和安裝尺寸a)控制器安裝的位置,安裝方法及安裝構(gòu)件和相關(guān)結(jié)構(gòu)的最大允許負(fù)載;b)包括總體尺寸的動(dòng)力電機(jī)控制器輪廓圖。殼體機(jī)械強(qiáng)度動(dòng)力電機(jī)控制器殼體機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)滿足GB/T18488.1—2015中第5.2.4kPa的壓強(qiáng),不發(fā)生明顯的塑性變形。冷卻電機(jī)控制器冷卻應(yīng)滿足以下要求:動(dòng)力電機(jī)控制器的冷卻設(shè)計(jì)和構(gòu)造應(yīng)當(dāng)使其能夠在預(yù)計(jì)運(yùn)行的所有飛行姿態(tài)和大氣條件下都能提供足夠的冷卻;應(yīng)當(dāng)在安裝說(shuō)明中聲明所依賴的安裝條件或安裝要求;所有批準(zhǔn)的冷卻劑和添加劑應(yīng)當(dāng)在安裝和運(yùn)行說(shuō)明中聲明;GB/T18488.1-20155.2.5200kPa防火電機(jī)控制器防火應(yīng)滿足以下要求:動(dòng)力電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)和構(gòu)造及所使用的材料應(yīng)當(dāng)在控制器正常運(yùn)行及失效條件下使著火和火焰蔓延的可能性減至最小,并且應(yīng)當(dāng)將此類火情的影響降至最低;動(dòng)力電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)和構(gòu)造應(yīng)當(dāng)將可能導(dǎo)致失效或電推進(jìn)系統(tǒng)危害性后果的內(nèi)部火情發(fā)生電氣安全電機(jī)控制器電氣安全應(yīng)滿足以下要求:416935.1-20085.1條電氣間隙、第5.2條爬電距離及后續(xù)版本的規(guī)定,海拔修正系數(shù)參考表A.2;安全接地。控制器中能觸及的可導(dǎo)電部分與外殼接地點(diǎn)處的電阻不應(yīng)大于2.5mΩ;(工頻耐壓)。介電強(qiáng)度應(yīng)符合GB/T18488.1-2015中5.2.8.2.3所述的技術(shù)要求,GB/T16935.1-2008(1~5表1 工頻耐壓限值(單位:V)最高工作電壓Udmax實(shí)驗(yàn)電壓(均方根值)Udmax≤6050060<Udmax≤1251000125<Udmax≤2501500250<Udmax≤5002000Udmax>5001000+2×UdmaxKH修正:H=1/1.1/1000),其中m;絕緣電阻。絕緣電阻應(yīng)符合GB/T3585620184.2所述的技術(shù)要求,動(dòng)力電機(jī)控制器主回路絕緣電阻不小于規(guī)定值100MΩ,控制回路絕緣電阻不小于50MΩ;GB/T18488.1-2015中5.5.3min;電機(jī)控制器有主動(dòng)放電要求時(shí),支撐電容放電時(shí)間應(yīng)不超過(guò)3s??刂乒δ芸倓t控制穩(wěn)定性動(dòng)力電機(jī)輸出功率控制穩(wěn)定,不會(huì)產(chǎn)生不可接受的功率振蕩與自激振蕩;系統(tǒng)共振情況下的幅值、頻率的限制不能導(dǎo)致電推進(jìn)系統(tǒng)危害性后果。控制轉(zhuǎn)換動(dòng)力電機(jī)不會(huì)超出任何運(yùn)行限制。動(dòng)力電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)任何不可接受的運(yùn)行特性;不可接受的運(yùn)行特性包括但不限于:1)2)停機(jī)。5工作特性輸出特性額定值和運(yùn)行限制(或工作制a)最高、最低持續(xù)工作電壓;b)最高、最低持續(xù)工作溫度;c)額定工作電壓、電流、溫度;d)額定功率;e)短時(shí)工作電流和最大工作電流;f)瞬態(tài)最大電流和持續(xù)時(shí)間;最大過(guò)載電流和持續(xù)時(shí)間;額定最大持續(xù)功率、短時(shí)最大功率(峰值功率);應(yīng)急額定值和持續(xù)時(shí)間(如適用,與特定失效狀態(tài)相關(guān));如采用液冷,應(yīng)限定冷卻液等級(jí)或規(guī)格:流量、流速及介質(zhì)溫度;k)工作制和電壓范圍動(dòng)力電機(jī)控制器應(yīng)當(dāng)聲明確定一個(gè)或多個(gè)工作制,參考GBT3859.1-2013 6.5進(jìn)行工作制確定輸入電壓范圍滿足在80%額定電壓至115%額定電壓的范圍內(nèi)達(dá)到額定功率輸出的要求。應(yīng)急額定值可用性啟動(dòng)特性饋電特性饋電特性應(yīng)符合GB/T18488.1-2015中5.4.13所述技術(shù)要求,在電推進(jìn)系統(tǒng)動(dòng)力電機(jī)因慣性旋轉(zhuǎn)或溫升特性動(dòng)力電機(jī)控制器在規(guī)定的額定工況下工作至溫度穩(wěn)定(當(dāng)溫度變化不超過(guò)1K/h,即認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定溫度GB/T3859.1—20137.4.226表2 逆變器各部分溫升限值部件或部位溫升限值(K)主電路半導(dǎo)體器件的有效結(jié)溫和外殼溫升專用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定主電路半導(dǎo)體器件與導(dǎo)體連接處裸銅45錫鍍層55銀鍍層70母線(非連接處)銅35鋁25過(guò)載能力動(dòng)力電機(jī)控制器過(guò)載能力應(yīng)滿足航空工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB7284-1996或者GB/T12668.1-2002中第5.2.2條過(guò)載能力要求的規(guī)定。保護(hù)功能(信息安全保護(hù)(的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)當(dāng)確保其免受可能蓄意未授權(quán)的電子交互影響,導(dǎo)致不利的電推進(jìn)系統(tǒng)危害性后果。對(duì)安保風(fēng)險(xiǎn)和漏洞應(yīng)當(dāng)識(shí)別、評(píng)估和進(jìn)行必要的削弱。航空器提供的數(shù)據(jù)航空器提供的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足以下要求:航空器提供數(shù)據(jù)的丟失、中斷或損壞能夠被檢測(cè)和調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)后對(duì)動(dòng)力電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩或功率、數(shù)據(jù)通訊傳輸數(shù)據(jù)通訊傳輸應(yīng)滿足以下要求。動(dòng)力電機(jī)轉(zhuǎn)速和電流;7動(dòng)力電機(jī)控制器輸入電壓、電流;動(dòng)力電機(jī)控制器運(yùn)行狀態(tài)(正常運(yùn)行、待機(jī)、停機(jī)等);動(dòng)力電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)(正常運(yùn)行、容錯(cuò)模式等);動(dòng)力電機(jī)及其控制器故障代碼。動(dòng)力電機(jī)控制器應(yīng)能夠接受來(lái)自航空器飛控系統(tǒng)的指令,指令包括但不限于:1)運(yùn)行、待機(jī)、停機(jī)指令;重啟或容錯(cuò)切換指令,如適用。環(huán)境適應(yīng)性要求5DO-160G求,采用該設(shè)備適用的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件和試驗(yàn)程序,選擇性地開(kāi)展試驗(yàn),證明設(shè)備性能滿足要求。按照RTCA/DO-160G4、5、6、7、8、10、12、13、14、15、20、21、22、23、24、2526章的要求,包含溫度-高度、溫度變化、濕熱、振動(dòng)、防塵防水、霉菌、鹽霧、磁影響、射頻敏感度、射頻能量發(fā)射、雷電感應(yīng)瞬態(tài)敏感度、結(jié)冰、靜電放電、防火、可燃性等要求,進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。8參 考 文 獻(xiàn)[1]GB/T191 包裝儲(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志[2]GB/T3859.2-2013 1-2[3]GB/T7251.1-2023 低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分:總則[4]GB/T12668.501-2013 5-1[5]GB/T18488.2-2015電動(dòng)汽車用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)第二部分:試驗(yàn)方法[6]GB/T25122.1-2018軌道交通機(jī)車車輛用電力變流器第1部分:特性和試驗(yàn)方法GB/T25123.4-2015 4GB/T35701-2017 船舶推進(jìn)變頻器標(biāo)準(zhǔn)[9] GB/T35714-2017 船舶推進(jìn)電動(dòng)機(jī)GB/T39567-2020 多旋翼無(wú)人機(jī)用無(wú)刷伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通用規(guī)范HB6-73-1976 飛機(jī)電機(jī)基本技術(shù)要求HB8412-2014 民用飛機(jī)系統(tǒng)電搭接通用要求ASTMF2840-14輕型運(yùn)動(dòng)類飛機(jī)電推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)和制造的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程(StandardPracticeforDesignandManufactureofElectricPropulsionUnitsforLightSportAircraft)ASTMF3239-22a(AircraftElectricPropulsionSystems)ASTMF3338-21通用航空飛機(jī)用電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(StandardSpecificationforDesignofElectricEnginesforGeneralAviationAircraft)EASASCE-19/混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)(Electric/H
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