La norma “ SMC-S-017 Batería de iones de litio para aplicaciones espaciales”, publicada por el Centro de Sistemas Espaciales y de Misiles (SMC) del Comando Espacial de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos , describe los procedimientos para el desarrollo, las pruebas, el almacenamiento, el procesamiento y el uso de baterías de iones de litio para naves espaciales militares. El cumplimiento de esta norma está diseñado para garantizar el correcto funcionamiento de las baterías y proporcionar protección contra la degradación previa al vuelo y las fallas prematuras durante su uso operativo en el espacio, en vehículos de lanzamiento y en la etapa superior de los cohetes.
Esta norma está diseñada para armonizar la adquisición y el desarrollo de naves espaciales militares actuales para incluir requisitos y prácticas comunes necesarios para garantizar el funcionamiento exitoso de las baterías de iones de litio durante las misiones espaciales. Se espera que las partes de la batería, como la batería, el módulo de batería, la electrónica de control de carga, el interruptor de derivación, los calentadores y los sensores de temperatura se suministren a los documentos de calificación de nivel inferior que definen el diseño, el proceso y los controles de calidad, y los requisitos de pruebas de calificación y aceptación.
En caso de conflicto entre esta norma y la norma de sistemas de energía eléctrica de la AIAA para vehículos espaciales no tripulados o la norma de baterías espaciales, esta norma tendrá prioridad sobre cualquier definición o requisito relacionado con las baterías.
Una batería es un conjunto de celdas o módulos de batería conectados eléctricamente (generalmente en serie) para proporcionar un voltaje y una capacidad de corriente deseados, a partir de un lote de una sola celda. Normalmente, las celdas están integradas físicamente en un único conjunto o batería o en varios conjuntos o módulos separados. La batería también puede incluir una o más partes adicionales, como dispositivos de derivación eléctrica, componentes electrónicos de control de carga, calentadores, sensores de temperatura, interruptores térmicos y elementos de control térmico.
La profundidad de descarga de la batería es la relación entre la cantidad de vatios-hora extraídos de una batería y la energía nominal de la batería para un perfil de voltaje-corriente de carga, un perfil de carga de descarga y un perfil de temperatura definidos, multiplicado por 100. Para una batería de iones de litio, la profundidad de descarga de la batería debe especificarse en un proceso de estado de carga o en un voltaje asociado a ese proceso. Para las baterías que están subcargadas, es decir, no completamente cargadas, la profundidad de descarga es el porcentaje de energía consumida en la descarga desde el punto de subcarga.
Los requisitos de lanzamiento, transferencia orbital y energía de la batería en órbita y de reserva de energía se derivan de la especificación del subsistema de energía eléctrica a lo largo de toda la vida de la misión. La energía de la batería es igual a la integral del producto de la corriente de descarga y el voltaje. Los límites de integración son desde el inicio de la descarga hasta el punto en que el límite de voltaje de la batería del subsistema de potencia mínima o la primera celda alcanza el límite de voltaje de la subcelda o se alcanza el período de tiempo definido. Se trata de un valor de energía puntual medido en un perfil de voltaje-corriente de carga, un perfil de carga de descarga y un perfil de temperatura definidos. La descarga de la batería se puede lograr mediante una descarga de corriente constante, pero la descarga de potencia constante es el método preferido si simula más de cerca la energía de la nave espacial.
El estado de carga de la batería es el valor que se obtiene al multiplicar la relación entre un valor encontrado en una batería y la energía nominal de la batería por 100 para un perfil de voltaje-corriente de carga, un perfil de carga de descarga y un perfil de temperatura determinados.
La capacidad de la batería se mide en unidades de amperios-hora. La capacidad de la batería es igual a la integral de la corriente de descarga, donde la corriente de descarga es un valor positivo. Los límites de integración son desde el comienzo de la descarga hasta el límite de voltaje de la batería del subsistema de potencia mínima o el punto en el que la primera celda alcanza el límite de voltaje de la subcelda o se alcanza el período de tiempo definido. Se trata de un valor de capacidad en un punto determinado del tiempo medido en un perfil de voltaje-corriente de carga, un perfil de carga de descarga y un perfil de temperatura definidos.
Agregar electrolito a una celda de batería crea la activación de la celda e inicia el reloj de vida útil de la celda, el módulo y la batería. Se utiliza para definir el comienzo de la vida útil de la batería.
Una celda es un dispositivo de una sola unidad dentro de una carcasa que convierte la energía química en energía eléctrica a voltajes característicos cuando se descarga. Las celdas de la batería están conectadas directamente (generalmente en serie) para formar una batería. Las celdas de la batería se conectan en serie o en paralelo para formar un módulo; en tales casos, los módulos se conectan (generalmente en serie) para formar una batería.
Un diseño de celda se crea de acuerdo con un conjunto de documentos de control de fabricación que definen la composición del material, las dimensiones, la cantidad, el proceso y los controles de proceso para cada componente de la celda. Un cambio en el diseño de celda se considera un diseño de celda diferente que requiere una calificación separada. Un cambio en el diseño de la celda incluye, pero no se limita a:
Los principales métodos de ensayo definidos en esta norma para baterías de iones de litio son:
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