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| 标准编号 | GB/T 44821.3-2026 (GB/T44821.3-2026) | | 中文名称 | 平流层飞艇通用技术要求 第3部分：能源系统 | | 英文名称 | Technical requirements for stratospheric airship - Part 3: Energy system | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | V04 | | 国际标准分类 | 49.020 | | 字数估计 | 18,176 | | 发布日期 | 2026-05-25 | | 实施日期 | 2026-09-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会 | GB/T 44821.3-2026: 平流层飞艇通用技术要求 第3部分：能源系统
GB/T 44821.3-2026 英文版: Technical requirements for stratospheric airship - Part 3: Energy system
ICS 49.020
CCSV04
中华人民共和国国家标准
平流层飞艇通用技术要求
第3部分:能源系统
2026-05-25发布
2026-09-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
1 范围
本文件规定了平流层飞艇能源系统的技术要求、验证试验、检验规则以及标识、包装、运输和贮存等
要求。
本文件适用于平流层飞艇能源系统的设计、制造、试验及验收。采用太阳能供电的高空气球、无人
机的能源系统参照使用。
4 技术要求
4.1 组成
能源系统应由以下部分组成:
a) 电能产生设备:通常由太阳电池阵组成;
b) 电能存储设备:通常由储能电池组和应急电源组成;
c) 电能变换设备:通常由电源变换器组成;
d) 电能分配设备:通常由配电设备组成;
e) 电能控制设备:通常由最大功率跟踪控制器和能源管理器等设备组成。
4.2 功能
能源系统应具有以下功能:
a) 电能产生:将太阳能转换为电能;
b) 电能存储:将电能存储到储能电池组和应急电源;
c) 电能变换:将太阳电池阵产生的一次电能变换为后端用电设备所需要的电能形式;
d) 电能分配:将电能分配到用电设备;
e) 电能管理及控制:管理与控制能源系统的工作模式,监控能源系统的状态。
4.3 性能
4.3.1 太阳电池阵
太阳电池组件和太阳电池阵的应满足以下要求:
a) 太阳电池组件的转换效率不小于21%;
b) 太阳电池组件的重量比功率不小于370W/kg;
c) 太阳电池阵的全天发电量满足能源系统能量平衡的要求,单位为瓦时(Wh)。
注:a)、b)均指在大气质量为零(AM0)条件下。
4.3.2 储能电池组
储能电池组应满足以下要求:
a) 储能电池组能量密度不小于260Wh/kg;
b) 储能电池组能量满足能源系统能量平衡的要求,单位为瓦时(Wh)。
4.3.3 应急电源
应急电源应满足以下要求:
a) 应急电源能量密度不小于260Wh/kg;
b) 应急电源能量满足应急状态下用电设备在规定的应急工作时间内的供电需求,单位为瓦时
(Wh)。
4.3.4 输出功率
能源系统的输出功率应满足飞艇用电设备的最大用电功率,单位为瓦(W)。
4.3.5 电源变换器
电源变换器应满足以下要求:
a) 电源变换器的输出功率满足后端用电设备的总功率,单位为瓦(W);
b) 电源变换器的转换效率不小于94%。
注:b)指在额定输出功率条件下。
4.3.6 配电通道
配电设备各配电通道的额定工作电流应不小于后端用电设备的额定工作电流,单位为安培(A)。
4.3.7 稳态电压
能源系统的母线稳态电压应与后端用电设备的供电电压相适应,单位为伏(V)。
4.3.8 纹波电压
能源系统的母线纹波电压的峰-峰值应不超过额定输出电压值的1%。
4.3.9 电压瞬变
当后端负载功率从50%跃变到100%和从100%跃变到50%时,能源系统的母线电压变化应满足
规定的要求。
4.3.10 能量平衡
在规定的飞行日期、飞行地点、飞行高度等条件下,能源系统应能实现能量平衡和昼夜循环。
4.4 接口
4.4.1 机械接口
机械接口主要包括太阳电池组件等安装在囊体上设备与飞艇囊体的安装接口、舱内设备与设备舱
的安装接口、连接线缆与囊体和设备舱的安装接口等,机械接口应满足以下要求:
a) 太阳电池组件等安装在囊体上设备的安装接口与囊体上对应的安装接口相适应;
b) 舱内设备与设备舱的安装接口满足舱内设备的几何尺寸要求;
c) 连接线缆与囊体和设备舱的安装接口符合型号专用规范的规定。
4.4.2 电接口
电接口主要包括能源系统与飞艇其他系统之间的供电接口和数据通信接口,电接口应满足以下
要求:
a) 采用标准接口和通用接口;
b) 供电接口的供电电压、电流等指标与用电设备相适应;
c) 通信接口的类型、传输速率、数据格式、通信协议与对应的系统相适应;
d) 具有防插错措施。
4.4.3 热接口
热接口主要包括能源系统与环控系统之间的热量交换接口。热接口应满足能源系统设备在飞艇所
有工况下正常工作时对环境温度的要求。
4.5 重量
能源系统的重量应满足飞艇总体分配的指标要求。
4.6 外观
能源系统各设备的外观应无划伤、刻痕、裂纹、污染和其他机械性损伤。
4.7 环境适应性
4.7.1 自然环境
能源系统应能适应平流层飞艇在任务阶段所经历的大气温度、大气压力、太阳辐射等环境条件,主
要应包括以下环境要求。
a) 正常工作大气压力范围通常为5kPa~103kPa。
b) 温度环境要求:
1) 在环控舱外部的设备,正常工作温度范围通常为-90℃~65℃;
2) 在环控舱内部的设备,足舱内温度的要求。
c) 吊舱外设备为AM0条件下,辐射强度为1361W/m2 的太阳辐射环境。
4.7.2 机械环境
能源系统应能承受贮存、运输、地面测试和飞行包线内的所有振动、冲击和加速度等机械环境条件。
试验项目应包含振动、冲击、公路运输等。
4.7.3 电磁环境
能源系统及其设备应能适应飞艇在所有工况下的电磁环境,能源系统自身及能源系统和艇载其他
系统应相互兼容。
能源系统及设备应按照总体要求及相关标准开展电磁兼容性测试。测试项目通常包含电源线传导
发射测试、电场辐射发射测试、电缆束注入传导敏感度测试、电场辐射敏感度测试、静电放电敏感度测试
等项目。
4.8 可靠性
能源系统的可靠性应符合以下要求:
a) 能源系统可靠性指标(如可靠度或平均无故障时间)满足飞艇总体所分配的指标要求;
b) 能源系统具有冗余度。
4.9 安全性
能源系统的安全性应符合以下要求:
a) 能源系统受到破坏或出现局部故障时,能隔离故障;
b) 最大功率跟踪控制器具备过热、限流等保护功能;
c) 储能电池组和应急电源具备过流、短路、过热、过充、过放电等保护功能,必要时进行安全性
试验;
d) 电源变换器具备短路、过流、过压、过热等保护功能;
e) 配电设备具备过载和短路保护功能,在用电设备或配电线路故障时应进行保护和故障隔离。
5 验证试验
5.1 试验项目
能源系统应进行以下试验:
a) 齐套性检查;
b) 功能试验;
c) 性能试验;
d) 接口检查;
e) 重量检查;
f) 外观检查;
g) 环境试验;
h) 可靠性试验;
i) 安全性试验。
5.2 试验方法
5.2.1 齐套性检查
对能源系统组成设备进行清点,满足4.1的要求则判定为合格。
5.2.2 功能试验
采用太阳电池阵模拟器模拟太阳电池阵的输出,采用模拟负载模拟飞艇用电设备的功率,采用上位
机模拟艇载计算机,通过设置太阳电池阵模拟器、模拟负载和储能电池组,使能源系统工作在不同模式
下,测试能源系统功能是否正常。按照图1开展测试,具体步骤如下:
a) 调节太阳电池阵模拟器,使其输出为白天最大光照条件下的输出,调节负载为飞艇白天平均用
电功率,设置储能电池组为未充满电状态,此时能源系统工作在太阳电池阵最大功率输出,给
负载供电并给储能电池组充电模式;
b) 当储能电池组基本充满电时,调节太阳电池阵模拟器,使其输出为白天最大光照条件下的输
出,调节负载为飞艇白天平均用电功率,此时能源系统自动转换到太阳电池阵限制功率输出模
式,太阳电池阵给负载供电并给储能电池组浮充;
c) 调节太阳电池阵模拟器使其输出为白天日出或日落时间段光照条件下的输出,调节负载为飞
艇白天平均用电功率,此时,太阳电池阵发电功率无法满足负载需求,能源系统自动切换到太
阳电池阵与储能电池组联合输出给负载供电模式,由储能电池组补充放电来满足负载用电
需求;
d) 关闭太阳电池阵模拟器输出,模拟夜间情况,此时,太阳电池阵不发电,能源系统自动切换到储
能电池组放电给负载供电模式;
e) 关闭太阳电池阵模拟器和储能电池组输出,模拟应急工作状态,能源系统自动切换到应急工作
模式,由应急电源给关键负载供电。
图1 测试原理示意图
能源系统可在不同工作模式下正常切换,各设备在不同工作模式下正常工作,并可通过上位机监控
能源系统状态,则判定为功能试验合格。
5.2.3 性能试验
5.2.3.1 太阳电池阵
采用模拟飞艇所处的平流层光照环境的方法进行测试,具体步骤如下:
a) 设置光照模拟设备光照强度、光照时长和照射角度;
b) 对太阳电池阵的输出功率进行测试;
c) 连续记录太阳电池阵的输出功率和时间;
d) 照公式(1)计算全天的累计发电量。
5.2.3.2 储能电池组
具体测试方法如下。
a) 在(20±5)℃下,放电功率设置为飞艇用电设备的总平均功率,将充满电的蓄电池放电至规定
电压。
b) 记录蓄电池放电功率和时间。
c) 按照公式(2)采用积分的方法计算累计的放电能量。
d) 测量蓄电池重量。
e) 按照公式(3)计算蓄电池能量密度。
5.2.3.3 应急电源
具体测试方法如下:
a) 在(20±5)℃下,放电功率设置为飞艇应急状态用电设备的总平均功率,将充满电的蓄电池放
电至规定电压;
b) 记录蓄电池放电功率和时间;
c) 按照公式(2)采用积分的方法计算累计的放电能量;
d) 测量蓄电池重量;
e) 按照公式(3)计算蓄电池能量密度;
f) 在-70℃或规定的低温条件下,用应急电源给艇上应急状态下的用电设备(或模拟应急状态
下的用电负载)供电;
g) 测试并记录应急状态下的连续工作时间。
应急电源能量和能量密度均满足规定要求,应急供电状态下设备工作正常且应急工作时间满足规
定要求,则判定为应急电源测试合格。
5.2.3.4 输出功率
采用太阳电池阵模拟器模拟太阳电池阵的输出,采用模拟负载模拟飞艇用电设备的功率,按照图1
开展测试具体测试方法如下:
a) 设置模拟负载为飞艇用电设备的最大总功率,通过设置太阳电池阵模拟器和储能电池组,使能
源系统工作在太阳电池阵供电模式;
b) 测量系统的输出功率;
c) 通过设置太阳电池阵模拟器和储能电池组,使能源系统工作在储能电池组单独供电模式;
d) 测量系统的输出功率。
在不同工作模式下,能源系统的输出功率均满足用电设备的最大总功率需求则判定为合格。
5.2.3.6 配电通道
具体测试方法如下:
a) 配电设备输入端接测试电源,各配电通道输出端接模拟负载;
b) 调节测试电源的输出电压分别为配电设备输入电压的额定值,调节各配电通道输出端模拟负
载为配电通道额定工作电流;
c) 配电设备各配电通道应能正常工作,测量并记录配电设备各配电通道额定工作电流。
配电设备各配电通道额定工作电流不小于后端用电设备的额定工作电流,则判定为合格。
5.2.3.7 稳态电压
结合能量平衡及循环试验开展,测试能源系统在一个循环周期内能源系统母线稳态电压,能源系统
母线稳态电压满足规定要求则判定为合格。
5.2.3.8 纹波电压
采用太阳电池阵模拟器模拟太阳电池阵的输出,采用模拟负载模拟飞艇用电设备的功率,按图1开
展测试,具体测试方法如下:
a) 设置模拟负载模拟飞艇用电设备的最大总功率,通过设置太阳电池阵模拟器和储能电池组,使
能源系统工作在太阳电池阵供电模式;
b) 用示波器测量能源系统母线纹波电压。
能源系统的母线纹波电压满足4.3.8的要求则判定为合格。
5.2.3.9 电压瞬变
采用太阳电池阵模拟器模拟太阳电池阵的输出,采用模拟负载模拟飞艇用电设备的功率,按照图1
开展测试,具体测试方法如下:
a) 通过设置太阳电池阵模拟器、模拟负载和储能电池组,使能源系统工作在太阳电池阵供电
模式;
b) 将负载从50%跃变到100%和从100%跃变到50%;
c) 测量负载跃变过程中能源系统的母线电压变化情况;
d) 通过设置太阳电池阵模拟器、模拟负载和储能电池组,使能源系统分别工作在储能电池组单独
供电模式;
e) 将负载从50%跃变到100%和从100%跃变到50%;
f) 测量负载跃变过程中能源系统的母线电压变化情况。
不同工作模式下,母线电压变化均满足规定的要求则判定为合格。
5.2.3.10 能量平衡
按图1开展测试,用太阳电池阵模拟器模拟平流层正常状态下太阳电池阵一昼夜内(24h)的输出
变化情况,用模拟负载模拟飞艇用电设备一昼夜内(24h)的用电功率变化情况,模拟能源系统在平流层
环境下一昼夜内(24h)的供电情况,能源系统在一昼夜内(24h)能实现能量平衡及昼夜循环则判定为
合格。
5.2.4 接口检查
5.2.4.1 机械接口
用测量仪器测量各设备机械接口尺寸,满足4.4.1的要求则判定为合格。
5.2.4.2 电接口
电接口检查随功能、性能试验开展,满足4.4.2的要求则判定为合格。
5.2.4.3 热接口
热接口检查随能源系统环境试验开展,满足4.4.3的要求则判定为合格。
5.2.5 重量检查
采用量具对能源系统设备进行称重,能源系统设备重量和能源系统总重量满足指标要求则判定为
合格。
5.2.6 外观检查
对能源系统设备外观进行目视检查,满足4.6的要求则判定为合格。
5.2.7 环境试验
5.2.7.1 自然环境和机械环境
能源系统的自然环境和机械环境试验方法参照GB/T 2423(所有部分)的要求进行,当所有试验项
目满足要求,则判定为合格。
5.2.7.2 电磁环境
具体测试方法如下:
a) 能源系统集成后,根据总体要求规定的测试项目对能源系统开展电磁兼容性测试;
b) 在地面环境下采用能源系统对飞艇用电设备和用电系统供电(或结合飞艇总装完成后的全系
统地面联试进行),能源系统和飞艇其他系统均正常工作,不相互干扰。
上述所有试验项目满足要求,则判定为合格。
5.2.8 可靠性试验
可靠性试验参照GB/T 5080(所有部分)规定的方法进行,满足4.8的要求则判定为合格。
5.2.9 安全性试验
安全性试验方法如下:
a) 查阅各设备的故障保护功能和安全性测试报告;
b) 模拟太阳电池阵局部故障,观察能源系统的工作状态,能源系统能进行告警且其他部分太阳电
池阵能正常工作;
c) 模拟有光照条件下储能电池组故障无输出,观察能源系统的工作状态,能源系统能进行告警并
由太阳电池阵继续供电;
d) 模拟无光照条件下储能电池组故障无输出,观察能源系统的工作状态,能源系统能转换到应急
供电状态,由应急电源给应急负载供电,其他设备不供电;
e) 模拟电能变换装置故障,能源系统能自动切换到应急供电,由应急电源给关键负载供电;
f) 选取典型负载通道,模拟负载短路,负载通道保护器件能进行相应的保护动作,其他负载通道
能正......
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