ECSS-E-HB-20-02A Аерокосмическо инженерство - Ръководство за тестване на литиево-йонни батерии

Документът, озаглавен „ECSS-E-HB-20-02A Аерокосмическо инженерство - Ръководство за изпитване на литиево-йонни батерии“, разработен от Европейската организация за сътрудничество по стандартизация в аерокосмическа индустрия (ECSS), подкрепя изпитването на литиево-йонни батерии и създаването на свързана с това тестова документация.

Целта на това ръководство е следната:

• Да се ​​обяснят най-подходящите тестове за характеризиране.
• Предоставяне на насоки за тестване на литиево-йонни батерии.
• Да се ​​предоставят насоки за документация, свързана с литиево-йонни батерии или тестване на батерии.
• Да се ​​предостави общ преглед на подходящите методи за тестване.
• Да предложим най-добри практики

Всяка клетка или батерия, използвана в космически приложения, преминава през различни тестове, като например приемане и квалификация. Тези тестове са описани подробно в подкрепящ план за тестване, съответните процедури (включително критерии за тестване и методология на тестване) и протокол от тестване.

Батерията се състои от електрически свързани клетки, масиви или модули. Отделните клетки са електрически свързани, за да образуват масив от клетки. След това масивите се свързват, за да образуват градивен блок. След това градивните блокове се сглобяват, за да образуват модул. След това модулите се сглобяват заедно в батерия. Тестовете, описани в този документ, се извършват върху различни тестови елементи, които могат да бъдат единични клетки, масиви, градивни блокове, модули или цели батерии.

Планът за тестване описва подробно характеристиките на клетката или батерията, които ще бъдат тествани, критериите за тестване и условията на тестване. Процедурата за тестване очертава всички методи за тестване и различните стъпки за прилагане на тестовете, дадени в плана, за измерване и проверка на характеристиките на батерията или клетката.

В протокола от изпитването са посочени изпитваните елементи и условията на изпитване. Предоставят се данни от изпитванията и анализ на данните от изпитванията. Всички доклади за несъответствия, свързани с изпитвания елемент, и техният статус са обяснени в протокола. Могат да бъдат предоставени отделни протоколи от изпитванията, които да обхващат следните основни теми на изпитване:

• Електрически изпитвания
• Екологични тестове
• Тестове за продължителност на живота
• Изпитвания за безопасност

Например, в доклад от изпитване за въздействие върху околната среда, условията на изпитване, специфичните подробности относно настройката на изпитването (т.е. свързване, термичен контрол, използвано оборудване, вид и местоположение на акселерометъра), данните от изпитването и анализът на данните от изпитването обикновено се предоставят отделно във формат на електронна таблица.

Тестовете, описани в това ръководство, са следните:

• тестове
• Първоначални тестове за електрическа характеристика
• Стандартни измервания на капацитет и енергия
• Измерване на вътрешно съпротивление
• Измерване на променливотоков импеданс
• Тест за спонтанно разреждане
• Тест за задържане на заряда
• Капацитет на скоростта на клетката
• Измерване на електромагнитното поле на клетката
• Измерване на магнитния момент на батерията
• Тест за корона на батерията
• Екологични тестове:
• Целите на екологичните тестове са следните:
• Да се ​​идентифицират ограниченията на технологията и да се провери пригодността на батерията или батерийния пакет за целевото приложение и задача.
• За да се проверят първоначалните възможности на батериите или модула.
• Механични изпитвания: Вибрации (ниско ниво на синусоида, произволни, синусоидални) и удар.
• Термичен вакуумен тест
• Тест за теч
• Тест за запечатване (хелиев тест)
• Радиационен тест
• Тестове за продължителност на живота:
• Целите на тестовете за оцеляване са следните:
• Да се ​​идентифицират технологичните ограничения и да се валидират изискванията за целевото приложение.
• Да се ​​определят дългосрочните коефициенти на производителност и деградация, които да се прилагат при оразмеряването и изчисленията на производителността на батериите.

Извършва се напълно представителен тест за експлоатационен живот на избрания тип клетка. Използват се достатъчен брой клетки, за да се отчете променливостта на дизайна или процеса.

• Календарни тестове (тестове за оцеляване)
• Циклични тестове
• Тестове за сигурност:
• Целта на тези тестове е следната:
• Да се ​​характеризират защитните мерки на тествания артикул.

Потенциалните опасности от литиево-йонните батерии включват:

• вентилация
• пожар
• експлозия
• Инфекция
• Изтичане на електролит.

Подробни обяснения на опасностите, свързани с различните химични състави на батериите, са предоставени в референтния документ.

Целите на тестовете за безопасност на батериите са следните:

• Идентифициране на технологичните ограничения,
• Проверка на функциите за безопасност на батерията или нивото на батерията.
• Надценка
• Прекомерно изпускане
• Тест за късо съединение
• Вентилационни и взривни тестове
• Защитни устройства
• Тестване за съхранение, обработка, транспорт, интеграция на сглобяване.
• Операциите по съхранение, обработка и транспортиране се извършват в съответствие с изискванията на ECSS-Q-ST-20-08.
• Условия за съхранение и поддръжка
• обработка
• транспорт
• Тест за интеграция на асемблера

ECSS-E-HB-20-02A е допълнително, незадължително ръководство. То предоставя практически насоки за тестване на литиево-йонни батерии (клетки и пакети/батерии), предназначени за използване в космически проекти и приложения. То подкрепя спазването на съответните стандарти на ECSS (по-специално серията ECSS-E-ST-20 за електрическо и електронно инженерство и енергийни системи).

Целта на това ръководство е следната:

• Да се ​​установят стандартизирани подходи за тестване на литиево-йонни батерии в космически контексти.
• Да се ​​ръководи създаването на съответната тестова документация.
• Това включва тестове, свързани с електрически характеристики, производителност, екологична пригодност и безопасност.

Основните раздели на това ръководство включват:

• Обхват и препратки
• Термини, определения и съкращения, специфични за литиево-йонните батерии, използвани в космоса.
• Тест на клетка или батерия:
• Тестова документация (тестови планове, процедури, отчети)
• Първоначална електрическа характеристика (капацитет, енергия, вътрешно съпротивление, променливотоков импеданс, саморазреждане, задържане на заряда, скорост на зареждане, електромагнитна сила)
• Специализирани тестове (напр. магнитен момент на батерия, тест за корона)
• Тестове за въздействие върху околната среда (вибрации, удар, термичен вакуум)
• Подробни таблици за приложимост на тестовете (напр. кои тестове се отнасят за клетки и корпуси, нива на компетентност и приемане)
• Тестове за течове, съображения за безопасност и други специфични за пространството съображения (вакуумна съвместимост, отделяне на газ)

Това ръководство е особено важно за:

• Квалификационни и приемателни тестове на литиево-йонни батерии за спътници, сонди, ракети-носители или други космически кораби.
• Осигуряване на надеждност при условия на космическата среда (вакуум, екстремни температури, радиация, механични натоварвания по време на изстрелване).

Накратко, ECSS-E-HB-20-02A поддържа инженерните стандарти на ECSS, свързани с електрически и електронни подсистеми, и има за цел да помогне на инженерите при планирането, провеждането и документирането на тестове на литиево-йонни батерии. Основните му цели са:

• Обобщение на ключовите тестове за характеризиране на батериите.
• Предоставяне на насоки за процедури за тестване на литиево-йонни батерии.
• Обяснение на документирането на тестовете и практиките за отчитане.
• Представяне на предложените методи за изпитване.
• Споделяне на най-добри практики и поуки от европейските космически програми.

Накратко, ECSS-E-HB-20-02A е техническо ръководство, което предоставя изчерпателни насоки за тестване, проверка и осигуряване на безопасността и надеждността на литиево-йонните батерии, използвани в космическите системи, като помага на инженерите при проектирането и квалифицирането на енергийните системи на космическите кораби.

В продължение на много години нашата организация, със своя компетентен и опитен персонал, разбира нуждите на своите клиенти, предоставяйки им необходимите съвременни услуги за тестване и подпомагайки ги при създаването, внедряването и подобряването на системите за управление. В тази рамка, ние също така предоставяме услуги за тестване, съответстващи на стандарта ECSS-E-HB-20-02A.