ECSS-E-HB-20-02A Luftfartsteknik - Testvejledning til litium-ion-batterier

Dokumentet med titlen "ECSS-E-HB-20-02A Aerospace Engineering - Lithium-ion Battery Test Guide", udviklet af European Aerospace Standardization Cooperation (ECSS), understøtter testning af lithium-ion-batterier og udarbejdelsen af ​​relateret testdokumentation.

Formålet med denne vejledning er som følger:

• At forklare de mest relevante karakteriseringstests.
• Udarbejdelse af retningslinjer for test af lithium-ion-batterier.
• At udarbejde retningslinjer for dokumentation vedrørende litium-ion-batterier eller batteritestning.
• At give et overblik over egnede testmetoder.
• At tilbyde bedste praksis

Hver celle eller batteri, der anvendes i rumfartsapplikationer, gennemgår forskellige tests, såsom godkendelse og kvalifikation. Disse tests er beskrevet detaljeret i en understøttende testplan, relevante procedurer (herunder testkriterier og testmetodologi) og en testrapport.

Et batteri består af elektrisk forbundne celler, arrays eller moduler. Enkeltceller er elektrisk forbundet for at danne et array af celler. Arrays forbindes derefter for at danne en byggeklods. Byggeklodser samles derefter for at danne et modul. Moduler samles derefter sammen i et batteri. Og de tests, der er beskrevet i dette dokument, udføres på forskellige testelementer, som kan være enkeltceller, arrays, byggeklodser, moduler eller komplette batterier.

Testplanen beskriver de celle- eller batterikarakteristika, der skal testes, testkriterierne og testbetingelserne. Testproceduren beskriver alle testmetoder og forskellige trin til at udføre de tests, der er angivet i planen, for at måle og verificere batteriets eller cellens karakteristika.

Testrapporten specificerer testelementerne og testbetingelserne. Testdata og analyse af testdata gives. Alle afvigelsesrapporter relateret til testelementet og deres status forklares i rapporten. Separate testrapporter kan leveres for at dække følgende hovedtestemner:

• Elektriske test
• Miljøprøver
• Levetidstest
• Sikkerhedsprøvninger

For eksempel leveres testforhold, specifikke detaljer vedrørende testopsætningen (dvs. forbindelse, termisk styring, anvendt udstyr, accelerometertype og placering), testdata og testdataanalyse normalt separat i regnearksformat i en miljøtestrapport.

Testene beskrevet i denne vejledning er som følger:

• test
• Indledende elektriske karakteriseringstests
• Standardkapacitet og energimålinger
• Måling af intern modstand
• AC-impedansmåling
• Spontan udladningstest
• Opladningshold test
• Cellehastighedskapacitet
• Måling af celle-EMF
• Måling af batterimagnetisk moment
• Batteriets koronatest
• Miljøtests:
• Formålene med miljøtestning er som følger:
• At identificere teknologiens begrænsninger og verificere batteriets eller batteripakkens egnethed til den pågældende anvendelse og opgave.
• For at verificere batteriernes eller modulets indledende kapacitet.
• Mekaniske tests: Vibrationer (lavt niveau sinus, tilfældig, sinus) og stød.
• Termisk vakuumtest
• Lækage test
• Forseglingstest (Heliumtest)
• Strålingstest
• Levetidstest:
• Formålene med overlevelsestests er som følger:
• At identificere teknologiske begrænsninger og validere krav til målapplikationen.
• At bestemme langsigtede ydeevne- og nedbrydningsfaktorer, der skal anvendes i beregninger af batteristørrelser og ydeevne.

En fuldt repræsentativ levetidstest udføres på den valgte celletype. Et tilstrækkeligt antal celler anvendes til at tage højde for design- eller procesvariabilitet.

• Kalendertests (overlevelsestests)
• Cyklustests
• Sikkerhedstests:
• Formålet med disse tests er som følger:
• At karakterisere sikkerhedsbeskyttelsen af ​​det testede element.

Potentielle farer ved lithium-ion-batterier omfatter:

• ventilation
• brand
• eksplosion
• Infektion
• Elektrolytlækage.

Detaljerede forklaringer af de farer, der er forbundet med forskellige batterikemiske sammensætninger, findes i referencedokumentet.

Formålene med batteri- eller batterisikkerhedstest er som følger:

• Identificering af teknologiske begrænsninger,
• Verifikation af batteri eller sikkerhedsfunktioner for batteriniveau.
• Overopladning
• Overdreven udflåd
• Kortslutningstest
• Ventilations- og sprængningstest
• Beskyttelsesanordninger
• Opbevaring, håndtering, transport, test af monteringsintegration.
• Opbevaring, håndtering og transport udføres i overensstemmelse med kravene i ECSS-Q-ST-20-08.
• Opbevarings- og vedligeholdelsesforhold
• håndtering
• transport
• Assembly integration test

ECSS-E-HB-20-02A er en supplerende, ikke-obligatorisk manual. Den giver praktisk vejledning til test af lithium-ion-batterier (både celler og pakker/batterier) designet til brug i rumprojekter og -applikationer. Den understøtter overholdelse af relevante ECSS-standarder (specifikt ECSS-E-ST-20-serien om elektrisk og elektronisk teknik og strømforsyningssystemer).

Formålet med denne vejledning er som følger:

• At etablere standardiserede tilgange til test af lithium-ion-batterier i rumfart.
• At vejlede udarbejdelsen af ​​relevant testdokumentation.
• Dette omfatter test relateret til elektrisk karakterisering, ydeevne, miljømæssig egnethed og sikkerhed.

Hovedafsnittene i denne vejledning omfatter:

• Omfang og referencer
• Udtryk, definitioner og forkortelser specifikke for lithium-ion-batterier, der anvendes i rummet.
• Celle- eller batteritest:
• Testdokumentation (testplaner, procedurer, rapporter)
• Indledende elektrisk karakterisering (kapacitet, energi, indre modstand, AC-impedans, selvafladning, ladningsholdning, hastighedskapacitet, EMF)
• Specialiserede tests (f.eks. batterimagnetisk moment, koronatest)
• Miljøtests (vibrationer, stød, termisk vakuum)
• Detaljerede tabeller over testanvendelighed (f.eks. hvilke tests der gælder for celler og pakker, færdigheds- og acceptniveauer)
• Lækagetest, sikkerhedshensyn og andre rumspecifikke overvejelser (vakuumkompatibilitet, gasfrigivelse)

Denne vejledning er især vigtig for:

• Kvalificerings- og godkendelsestest af lithium-ion-batterier til satellitter, sonder, løfteraketter eller andre rumfartøjer.
• Sikring af pålidelighed under rumfartsforhold (vakuum, ekstreme temperaturer, stråling, mekaniske belastninger under opsendelse).

Kort sagt understøtter ECSS-E-HB-20-02A ECSS' ingeniørstandarder relateret til elektriske og elektroniske delsystemer og har til formål at hjælpe ingeniører med at planlægge, udføre og dokumentere test af lithium-ion-batterier. Hovedformålene er:

• Oversigt over de vigtigste batterikarakteriseringstests.
• Udarbejdelse af retningslinjer for testprocedurer for lithium-ion-batterier.
• Forklaring af testdokumentation og rapporteringspraksis.
• Præsentation af foreslåede testmetoder.
• Deling af bedste praksis og erfaringer fra europæiske rumprogrammer.

Kort sagt er ECSS-E-HB-20-02A en teknisk manual, der giver omfattende retningslinjer for testning, verifikation og sikring af sikkerheden og pålideligheden af ​​lithium-ion-batterier, der anvendes i rumfartssystemer, og som hjælper ingeniører med at designe og kvalificere rumfartøjers strømforsyningssystemer.

I mange år har vores organisation, med sit kompetente og erfarne team, forstået sine kunders behov, leveret de avancerede testtjenester, de har brug for, og hjulpet dem med etablering, implementering og forbedring af ledelsessystemer. Inden for denne ramme leverer vi også testtjenester i overensstemmelse med ECSS-E-HB-20-02A-standarden.