راهنمای تست باتری لیتیوم-یون ECSS-E-HB-20-02A مهندسی هوافضا

سندی با عنوان «ECSS-E-HB-20-02A مهندسی هوافضا - راهنمای تست باتری لیتیوم-یون» که توسط سازمان همکاری استانداردسازی هوافضای اروپا (ECSS) تهیه شده است، از آزمایش باتری‌های لیتیوم-یون و ایجاد مستندات تست مرتبط پشتیبانی می‌کند.

هدف از این راهنما به شرح زیر است:

• برای توضیح مرتبط‌ترین آزمون‌های توصیف.
• ارائه دستورالعمل‌هایی برای آزمایش باتری‌های لیتیوم-یونی.
• ارائه دستورالعمل‌هایی برای مستندسازی مربوط به باتری لیتیوم-یون یا آزمایش باتری.
• ارائه مروری بر روش‌های مناسب آزمایش.
• برای ارائه بهترین شیوه‌ها

هر سلول یا باتری مورد استفاده در کاربردهای فضایی، آزمایش‌های مختلفی مانند پذیرش و صلاحیت را پشت سر می‌گذارد. این آزمایش‌ها به تفصیل در یک طرح آزمایش پشتیبان، رویه‌های مربوطه (شامل معیارهای آزمایش و روش آزمایش) و یک گزارش آزمایش شرح داده شده‌اند.

یک باتری از سلول‌ها، آرایه‌ها یا ماژول‌های متصل به برق تشکیل شده است. سلول‌های منفرد به صورت الکتریکی به هم متصل می‌شوند تا آرایه‌ای از سلول‌ها را تشکیل دهند. سپس آرایه‌ها به هم متصل می‌شوند تا یک بلوک سازنده را تشکیل دهند. سپس بلوک‌های سازنده برای تشکیل یک ماژول مونتاژ می‌شوند. سپس ماژول‌ها در یک باتری با هم مونتاژ می‌شوند. و آزمایش‌های شرح داده شده در این سند بر روی موارد آزمایش مختلف انجام می‌شود که می‌توانند سلول‌های منفرد، آرایه‌ها، بلوک‌های سازنده، ماژول‌ها یا باتری‌های کامل باشند.

طرح آزمایش، مشخصات سلول یا باتری مورد آزمایش، معیارهای آزمایش و شرایط آزمایش را به تفصیل شرح می‌دهد. رویه آزمایش، تمام روش‌های آزمایش و مراحل مختلف برای اعمال آزمایش‌های ارائه شده در طرح برای اندازه‌گیری و تأیید مشخصات باتری یا سلول را تشریح می‌کند.

گزارش آزمون، اقلام آزمون و شرایط آزمون را مشخص می‌کند. داده‌های آزمون و تحلیل داده‌های آزمون ارائه می‌شوند. تمام گزارش‌های عدم انطباق مربوط به اقلام آزمون و وضعیت آنها در گزارش توضیح داده شده است. گزارش‌های آزمون جداگانه‌ای را می‌توان برای پوشش موضوعات اصلی آزمون زیر ارائه داد:

• آزمایش های الکتریکی
• آزمایشات محیطی
• آزمون‌های طول عمر
• تست های ایمنی

برای مثال، در یک گزارش آزمایش محیطی، شرایط آزمایش، جزئیات خاص مربوط به تنظیمات آزمایش (یعنی اتصال، کنترل حرارتی، تجهیزات مورد استفاده، نوع و محل شتاب‌سنج)، داده‌های آزمایش و تحلیل داده‌های آزمایش معمولاً به طور جداگانه در قالب صفحه گسترده ارائه می‌شوند.

آزمایش‌های شرح داده شده در این راهنما به شرح زیر است:

• آزمون
• آزمایش‌های اولیه مشخصه‌یابی الکتریکی
• ظرفیت استاندارد و اندازه‌گیری‌های انرژی
• اندازه‌گیری مقاومت داخلی
• اندازه‌گیری امپدانس AC
• آزمایش تخلیه خود به خودی
• تست نگه داشتن شارژ
• ظرفیت سرعت سلول
• اندازه‌گیری EMF سلولی
• اندازه‌گیری گشتاور مغناطیسی باتری
• تست کرونا باتری
• آزمایش‌های محیطی:
• اهداف آزمایش‌های زیست‌محیطی به شرح زیر است:
• برای شناسایی محدودیت‌های فناوری و تأیید مناسب بودن باتری یا بسته باتری برای کاربرد و وظیفه مورد نظر.
• برای تأیید قابلیت‌های اولیه باتری‌ها یا ماژول.
• آزمایش‌های مکانیکی: ارتعاش (سینوسی سطح پایین، تصادفی، سینوسی) و ضربه.
• آزمایش خلاء حرارتی
• آزمایش نشت
• تست آب‌بندی (تست هلیوم)
• آزمایش تابش
• آزمایش‌های طول عمر:
• اهداف آزمایش‌های بقا به شرح زیر است:
• برای شناسایی محدودیت‌های فناوری و اعتبارسنجی الزامات برای کاربرد هدف.
• برای تعیین عوامل عملکرد و تخریب بلندمدت که باید در محاسبات اندازه و عملکرد باتری اعمال شوند.

یک آزمایش طول عمر کاملاً معرف بر روی نوع سلول انتخاب شده انجام می‌شود. تعداد کافی از سلول‌ها برای در نظر گرفتن تغییرپذیری طراحی یا فرآیند استفاده می‌شوند.

• آزمون‌های تقویمی (آزمون‌های بقا)
• آزمایش‌های چرخه
• تست‌های امنیتی:
• هدف از این آزمایش‌ها به شرح زیر است:
• برای توصیف حفاظت‌های امنیتی مورد آزمایش.

خطرات احتمالی باتری‌های لیتیوم-یونی عبارتند از:

• تهویه
• آتش
• انفجار
• عفونت
• نشت الکترولیت.

توضیحات مفصل در مورد خطرات مرتبط با ترکیبات شیمیایی مختلف باتری در سند مرجع ارائه شده است.

اهداف آزمایش باتری یا ایمنی باتری به شرح زیر است:

• شناسایی محدودیت‌های فناوری،
• تأیید ویژگی‌های ایمنی باتری یا سطح باتری.
• شارژ بیش از حد
• ترشح بیش از حد
• آزمایش اتصال کوتاه
• آزمایش‌های تهویه و انفجار
• وسایل حفاظتی
• انبارداری، جابجایی، حمل و نقل، آزمایش یکپارچه‌سازی مونتاژ.
• عملیات انبارداری، جابجایی و حمل و نقل مطابق با الزامات ECSS-Q-ST-20-08 انجام می‌شود.
• شرایط نگهداری و انبارداری
• رسیدگی
• حمل و نقل
• آزمون ادغام مونتاژ

ECSS-E-HB-20-02A یک راهنمای تکمیلی و غیر اجباری است. این راهنما، راهنمایی‌های عملی برای آزمایش باتری‌های لیتیوم-یونی (هم سلول‌ها و هم بسته‌ها/باتری‌ها) طراحی شده برای استفاده در پروژه‌ها و کاربردهای فضایی ارائه می‌دهد. این راهنما از انطباق با استانداردهای مربوطه ECSS (به ویژه سری ECSS-E-ST-20 در مورد مهندسی برق و الکترونیک و سیستم‌های قدرت) پشتیبانی می‌کند.

هدف از این راهنما به شرح زیر است:

• ایجاد رویکردهای استاندارد برای آزمایش باتری‌های لیتیوم-یون در محیط‌های فضایی.
• برای راهنمایی در ایجاد مستندات مربوط به آزمون.
• این شامل آزمایش‌های مربوط به مشخصات الکتریکی، عملکرد، سازگاری با محیط زیست و ایمنی می‌شود.

بخش‌های اصلی این راهنما شامل موارد زیر است:

• دامنه و مراجع
• اصطلاحات، تعاریف و اختصارات مربوط به باتری‌های لیتیوم-یونی مورد استفاده در فضا.
• تست باتری یا سلول:
• مستندات آزمون (طرح‌های آزمون، رویه‌ها، گزارش‌ها)
• مشخصات الکتریکی اولیه (ظرفیت، انرژی، مقاومت داخلی، امپدانس AC، خود تخلیه، نگهداری بار، ظرفیت نرخ، EMF)
• آزمایش‌های تخصصی (مثلاً گشتاور مغناطیسی باتری، آزمایش کرونا)
• آزمایش‌های محیطی (ارتعاش، شوک، خلاء حرارتی)
• جداول دقیق کاربردپذیری آزمون (مثلاً اینکه کدام آزمون‌ها برای سلول‌ها و بسته‌ها اعمال می‌شوند، سطوح مهارت و پذیرش)
• آزمایش‌های نشتی، ملاحظات ایمنی و سایر ملاحظات مربوط به فضا (سازگاری با خلأ، انتشار گاز)

این راهنما به ویژه برای موارد زیر مهم است:

• آزمایش صلاحیت و پذیرش باتری‌های لیتیوم-یون برای ماهواره‌ها، کاوشگرها، وسایل پرتاب یا سایر فضاپیماها.
• تضمین قابلیت اطمینان در شرایط محیطی فضا (خلاء، دمای بسیار بالا، تابش، بارهای مکانیکی در طول پرتاب).

به طور خلاصه، ECSS-E-HB-20-02A از استانداردهای مهندسی ECSS مربوط به زیرسیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی پشتیبانی می‌کند و هدف آن کمک به مهندسان در برنامه‌ریزی، انجام و مستندسازی آزمایش باتری لیتیوم-یون است. اهداف اصلی آن عبارتند از:

• خلاصه‌ای از آزمایش‌های کلیدی تعیین مشخصات باتری.
• ارائه دستورالعمل‌هایی برای روش‌های آزمایش باتری لیتیوم-یون.
• توضیح مستندات آزمون و شیوه‌های گزارش‌دهی.
• ارائه روش‌های پیشنهادی آزمایش
• به اشتراک گذاری بهترین شیوه‌ها و درس‌های آموخته شده از برنامه‌های فضایی اروپا.

به طور خلاصه، ECSS-E-HB-20-02A یک راهنمای فنی است که دستورالعمل‌های جامعی را برای آزمایش، تأیید و تضمین ایمنی و قابلیت اطمینان باتری‌های لیتیوم-یونی مورد استفاده در سیستم‌های فضایی ارائه می‌دهد و به مهندسان در طراحی و ارزیابی سیستم‌های قدرت فضاپیما کمک می‌کند.

سال‌هاست که سازمان ما با تیم متخصص و باتجربه خود، نیازهای مشتریان خود را درک کرده، خدمات تست پیشرفته مورد نیاز آنها را ارائه می‌دهد و در ایجاد، پیاده‌سازی و بهبود سیستم‌های مدیریتی به آنها کمک می‌کند. در این چارچوب، ما همچنین خدمات تست مطابق با استاندارد ECSS-E-HB-20-02A ارائه می‌دهیم.