ECSS-E-HB-20-02A Ingeniería Aeroespacial - Guía de Pruebas para Baterías de Iones de Litio

ECSS-E-HB-20-02A Ingeniería Aeroespacial - Guía de Pruebas para Baterías de Iones de Litio

El documento titulado “ECSS-E-HB-20-02A Ingeniería Aeroespacial - Guía de Pruebas para Baterías de Iones de Litio”, desarrollado por la Cooperación Europea de Normalización Aeroespacial (ECSS), sirve de apoyo para las pruebas de baterías de iones de litio y la creación de la documentación de prueba relacionada.

ECSS-E-HB-20-02A Ingeniería Aeroespacial - Guía de Pruebas para Baterías de Iones de Litio

El propósito de esta guía es el siguiente:

  • Para explicar las pruebas de caracterización más relevantes.
  • Proporcionar directrices para las pruebas de baterías de iones de litio.
  • Proporcionar directrices para la documentación relacionada con las baterías de iones de litio o las pruebas de baterías.
  • Proporcionar una visión general de los métodos de ensayo adecuados.
  • Para ofrecer las mejores prácticas

Cada celda o batería utilizada en aplicaciones espaciales se somete a diversas pruebas, como la de aceptación y la de cualificación. Estas pruebas se describen detalladamente en un plan de pruebas complementario, los procedimientos pertinentes (incluidos los criterios y la metodología de las pruebas) y un informe de pruebas.

Una batería consta de celdas, conjuntos o módulos conectados eléctricamente. Las celdas individuales se conectan eléctricamente para formar un conjunto. Estos conjuntos se conectan para formar un bloque de construcción. Los bloques de construcción se ensamblan para formar un módulo. Los módulos se ensamblan para formar una batería. Las pruebas descritas en este documento se realizan en diferentes elementos de prueba, que pueden ser celdas individuales, conjuntos, bloques de construcción, módulos o baterías completas.

El plan de pruebas detalla las características de la celda o batería que se van a probar, los criterios de prueba y las condiciones de prueba. El procedimiento de prueba describe todos los métodos de prueba y los diferentes pasos para aplicar las pruebas indicadas en el plan, con el fin de medir y verificar las características de la batería o celda.

El informe de ensayo especifica los elementos y las condiciones de ensayo. Se proporcionan los datos de ensayo y su análisis. En el informe se explican todos los informes de no conformidad relacionados con el elemento de ensayo y su estado. Se pueden proporcionar informes de ensayo independientes para cubrir los siguientes temas principales:

  • Pruebas electricas
  • Pruebas ambientales
  • Pruebas de longevidad
  • Pruebas de seguridad

Por ejemplo, en un informe de pruebas ambientales, las condiciones de la prueba, los detalles específicos sobre la configuración de la prueba (es decir, conexión, control térmico, equipo utilizado, tipo y ubicación del acelerómetro), los datos de la prueba y el análisis de los datos de la prueba generalmente se proporcionan por separado en formato de hoja de cálculo.

Las pruebas descritas en esta guía son las siguientes:

  • pruebas
  • Pruebas de caracterización eléctrica inicial
  • Mediciones estándar de capacidad y energía
  • Esta dirección es válida
  • Medición de impedancia de CA
  • Prueba de descarga espontánea
  • Prueba de retención de carga
  • Capacidad de velocidad de celda
  • Medición de campos electromagnéticos celulares
  • Medición del momento magnético de la batería
  • Prueba de corona de la batería
  • Pruebas ambientales:
  • Los objetivos de las pruebas ambientales son los siguientes:
  • Identificar las limitaciones de la tecnología y verificar la idoneidad de la batería o el paquete de baterías para la aplicación y tarea previstas.
  • Para verificar las capacidades iniciales de las baterías o del módulo.
  • Ensayos mecánicos: Vibración (sinusoidal de bajo nivel, aleatoria, sinusoidal) y choque.
  • Prueba de vacío térmico
  • Prueba de fugas
  • Prueba de estanqueidad (prueba de helio)
  • Prueba de radiación
  • Pruebas de esperanza de vida:
  • Los objetivos de las pruebas de supervivencia son los siguientes:
  • Identificar las limitaciones tecnológicas y validar los requisitos para la aplicación objetivo.
  • Determinar los factores de rendimiento y degradación a largo plazo que se aplicarán a los cálculos de dimensionamiento y rendimiento de las baterías.

Se realiza una prueba de vida útil totalmente representativa en el tipo de celda seleccionado. Se utiliza un número suficiente de celdas para tener en cuenta la variabilidad del diseño o del proceso.

  • Pruebas de calendario (pruebas de supervivencia)
  • Pruebas de ciclo
  • Pruebas de seguridad:
  • El propósito de estas pruebas es el siguiente:
  • Caracterizar las medidas de seguridad del artículo sometido a prueba.

Entre los posibles riesgos de las baterías de iones de litio se incluyen:

  • ventilación
  • fuego
  • explosión
  • Infección
  • Fuga de electrolitos.

En el documento de referencia se ofrecen explicaciones detalladas de los riesgos asociados a las diferentes composiciones químicas de las baterías.

Los objetivos de las pruebas de baterías o de seguridad de las baterías son los siguientes:

  • Identificar las limitaciones tecnológicas,
  • Verificación de las características de seguridad de la batería o del nivel de batería.
  • Sobrecargar
  • Descarga excesiva
  • Prueba de cortocircuito
  • Pruebas de ventilación y explosión
  • Dispositivos protectores
  • Almacenamiento, manipulación, transporte, pruebas de integración de montaje.
  • Las operaciones de almacenamiento, manipulación y transporte se realizan de acuerdo con los requisitos de la norma ECSS-Q-ST-20-08.
  • Condiciones de almacenamiento y mantenimiento
  • manejo
  • transporte
  • Prueba de integración de ensamblaje

El manual ECSS-E-HB-20-02A es complementario y no obligatorio. Proporciona orientación práctica para la prueba de baterías de iones de litio (tanto celdas como paquetes/baterías) diseñadas para su uso en proyectos y aplicaciones espaciales. Además, facilita el cumplimiento de las normas ECSS pertinentes (en concreto, la serie ECSS-E-ST-20 sobre ingeniería eléctrica y electrónica y sistemas de potencia).

El propósito de esta guía es el siguiente:

  • Establecer métodos estandarizados para probar baterías de iones de litio en entornos espaciales.
  • Para orientar la creación de la documentación de prueba pertinente.
  • Esto incluye pruebas relacionadas con la caracterización eléctrica, el rendimiento, la idoneidad ambiental y la seguridad.

Las secciones principales de esta guía incluyen:

  • Alcance y referencias
  • Términos, definiciones y abreviaturas específicas de las baterías de iones de litio utilizadas en el espacio.
  • Prueba de celda o batería:
  • Documentación de pruebas (planes de prueba, procedimientos, informes)
  • Caracterización eléctrica inicial (capacidad, energía, resistencia interna, impedancia de CA, autodescarga, retención de carga, capacidad de descarga, fuerza electromotriz)
  • Pruebas especializadas (por ejemplo, momento magnético de la batería, prueba de corona)
  • Pruebas ambientales (vibración, impacto, vacío térmico)
  • Tablas detalladas de aplicabilidad de las pruebas (por ejemplo, qué pruebas se aplican a las celdas y los paquetes, niveles de competencia y aceptación).
  • Pruebas de fugas, consideraciones de seguridad y otras consideraciones específicas del espacio (compatibilidad con el vacío, liberación de gases).

Esta guía es especialmente importante para:

  • Pruebas de cualificación y aceptación de baterías de iones de litio para satélites, sondas, vehículos de lanzamiento u otras naves espaciales.
  • Garantizar la fiabilidad en las condiciones ambientales del espacio (vacío, temperaturas extremas, radiación, cargas mecánicas durante el lanzamiento).

En resumen, ECSS-E-HB-20-02A respalda los estándares de ingeniería ECSS relacionados con subsistemas eléctricos y electrónicos y tiene como objetivo ayudar a los ingenieros a planificar, realizar y documentar las pruebas de baterías de iones de litio. Sus principales objetivos son:

  • Resumen de las principales pruebas de caracterización de la batería.
  • Proporcionar directrices para los procedimientos de prueba de baterías de iones de litio.
  • Explicación de las prácticas de documentación e informes de las pruebas.
  • Presentación de los métodos de ensayo propuestos.
  • Compartir las mejores prácticas y las lecciones aprendidas de los programas espaciales europeos.

En resumen, ECSS-E-HB-20-02A es un manual técnico que proporciona directrices exhaustivas para probar, verificar y garantizar la seguridad y la fiabilidad de las baterías de iones de litio utilizadas en sistemas espaciales, ayudando a los ingenieros a diseñar y cualificar los sistemas de alimentación de las naves espaciales.

Durante muchos años, nuestra organización, con su equipo competente y experimentado, ha comprendido las necesidades de sus clientes, brindándoles los servicios de pruebas avanzadas que requieren y asistiéndolos en el establecimiento, implementación y mejora de sistemas de gestión. En este marco, también ofrecemos servicios de pruebas que cumplen con la norma ECSS-E-HB-20-02A.

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