Entwicklung und Zulassung E-Antriebe

Im neunten Kapitel der Serie "Praxisbewährte elektrische Antriebe" widmet sich Karsten Schröder, Referent Luftfahrttechnik, dem spannenden, aber auch anspruchsvollen Kapitel der Entwicklung und Zulassung elektrischer Antriebe.

Regelwerke verschiedenster Sicherheitsanforderungen

Wer sich damit beschäftigt, muss sich zuerst durch die Regelwerke verschiedenster Sicherheitsanforderungen wühlen.

Bei Sicherheitsgefährdungen sind die Entwicklungen und Nachweise von Geräten und Systemen nach den Maßgaben Funktionaler Sicherheit durchzuführen. Die gesetzlichen Regelungen sind u.a. § 823 BGB und § 1 ProdHaftG. Das aktuelle Produkthaftungsgesetz ist die nationale Umsetzung der EG-Richtlinie 85/374/EWG
Spezielle Normen gibt es für Fahrzeuge, Bahn, Flugzeuge, Atomkraftwerke usw.
Die EASA erklärt in SC-22.2014-01: "…a safety assesment CS 2x.1309 is not required for sailplanes and powered sailplanes…with good engineering judgement all critical items should be adressed o reduce the risk…"

Zulassung nach ED 79 (sehr vereinfacht)

Welche Funktion /Fehlfunktion kann welche Gefährdung auslösen?
Zuordnung von Gefährdungsklassen
Je höher die Gefährdung, umso höher der Entwicklungs- und Zulassungsaufwand
Welche Baugruppen / Geräte sind beteiligt?
Zuordnung der Sicherheitsklassen zu den Baugruppen / Geräten
Allen Entwicklungs- und Zulassungsaktivitäten sind immer auch Validierungsaktivitäten zugeordnet

Ergebnis: Große, komplexe Systeme können durch systematische Vorgehensweise sehr sicher entwickelt werden.

Development Process ED-79. Darstellungen: Lange Aviation

Am Beispiel der Ladeeinrichtung soll gezeigt werden, wie die Zulassung nach ED-79 erlangt werden kann. Der Schutz vor Bränden ist hier der sicherheitsrelevante Punkt, an dem erhöhte Anforderungen gestellt werden.

Beispielhafte Gefährdungen durch die Ladeeinrichtung können sein:

Die Batterie kann überladen werden
Die Batterie wird nach Tiefentladung geladen
Die Batterie wird bei zu niedriger Temperatur geladen

Besonderheiten-Sicherheit: Batteriemanagement

Batteriemanagement beim Laden:

Alle Funktionenmüssen mehrfach redundant ausgeführt werden
- Der Hauptrechner steuert den Ladevorgang
- Die Ladeeinrichtung verfügt über ein Monitoring
- Einzelzellen
  - Spannungsmessung
  - Überspannungsmessung
  - Unterspannungsmessung
  - Temperaturmessung

Besonderheiten-Sicherheit: Batterie laden

Der Ladevorgang muss einem physikalischen Modellfolgen:

Die Zeitdauer einzelnen Ladephasen
Die eingeladene Kapazität der Ladephase
Die Gesamtspannungsmessung

Kommunikation:

Überwachung kontinuierlicher Kommunikation

Hardwareschutz:

Das Ladegerät kann nur bis 294 V laden

Erhöhte Sicherheitsanforderungen:

Die Ladeeinrichtung wurde in DAL C eingestuft
Sehr ähnlich den Anforderungen wie bei Elektrofahrzeugen