ECSS-E-HB-20-02A Engenharia Aeroespacial - Guia de Teste de Baterias de Íon-Lítio

O documento intitulado “ECSS-E-HB-20-02A Engenharia Aeroespacial - Guia de Teste de Baterias de Íons-Lítio”, desenvolvido pela Cooperação Europeia de Normalização Aeroespacial (ECSS), auxilia nos testes de baterias de íons-lítio e na criação da documentação de teste relacionada.

O objetivo deste guia é o seguinte:

• Explicar os testes de caracterização mais relevantes.
• Fornecer diretrizes para testes de baterias de íon-lítio.
• Fornecer diretrizes para documentação relacionada a baterias de íon-lítio ou testes de baterias.
• Fornecer uma visão geral dos métodos de teste adequados.
• Para oferecer as melhores práticas

Cada célula ou bateria utilizada em aplicações espaciais passa por diversos testes, como os de aceitação e qualificação. Esses testes são descritos detalhadamente em um plano de testes complementar, nos procedimentos relevantes (incluindo critérios e metodologia de teste) e em um relatório de testes.

Uma bateria consiste em células, conjuntos ou módulos conectados eletricamente. Células individuais são conectadas eletricamente para formar um conjunto de células. Os conjuntos são então conectados para formar um bloco de construção. Os blocos de construção são então montados para formar um módulo. Os módulos são então montados juntos em uma bateria. Os testes descritos neste documento são realizados em diferentes itens de teste, que podem ser células individuais, conjuntos, blocos de construção, módulos ou baterias completas.

O plano de testes detalha as características da célula ou bateria a serem testadas, os critérios de teste e as condições de teste. O procedimento de teste descreve todos os métodos de teste e as diferentes etapas para aplicar os testes previstos no plano, a fim de medir e verificar as características da bateria ou célula.

O relatório de ensaio especifica os itens e as condições de teste. Os dados de teste e a análise dos dados são fornecidos. Todos os relatórios de não conformidade relacionados ao item de teste e seus respectivos status são explicados no relatório. Relatórios de ensaio separados podem ser fornecidos para abordar os seguintes tópicos principais de teste:

• Testes elétricos
• Testes ambientais
• Testes de expectativa de vida
• Testes de segurança

Por exemplo, em um relatório de teste ambiental, as condições de teste, detalhes específicos sobre a configuração do teste (ou seja, conexão, controle térmico, equipamento utilizado, tipo e localização do acelerômetro), dados do teste e análise dos dados do teste são geralmente fornecidos separadamente em formato de planilha.

Os testes descritos neste guia são os seguintes:

• testes
• Testes iniciais de caracterização elétrica
• Medições padrão de capacidade e energia
• Medição de resistência interna
• medição de impedância CA
• Teste de descarga espontânea
• Teste de espera de carga
• capacidade de velocidade da célula
• Medição de EMF celular
• Medição do momento magnético da bateria
• Teste de corona da bateria
• Testes ambientais:
• Os objetivos dos testes ambientais são os seguintes:
• Identificar as limitações da tecnologia e verificar a adequação da bateria ou do conjunto de baterias para a aplicação e tarefa em questão.
• Para verificar as capacidades iniciais das baterias ou do módulo.
• Testes mecânicos: Vibração (senoidal de baixa intensidade, aleatória, senoidal) e choque.
• Teste de vácuo térmico
• Teste de vazamento
• Teste de vedação (teste de hélio)
• Teste de radiação
• Testes de expectativa de vida:
• Os objetivos dos testes de sobrevivência são os seguintes:
• Identificar as limitações tecnológicas e validar os requisitos para a aplicação em questão.
• Determinar o desempenho a longo prazo e os fatores de degradação a serem aplicados no dimensionamento e nos cálculos de desempenho da bateria.

Um teste de vida útil totalmente representativo é realizado no tipo de célula selecionado. Um número suficiente de células é utilizado para levar em consideração a variabilidade do projeto ou do processo.

• Testes de calendário (testes de sobrevivência)
• Testes de ciclo
• Testes de segurança:
• O objetivo desses testes é o seguinte:
• Caracterizar as proteções de segurança do item testado.

Os riscos potenciais das baterias de íon-lítio incluem:

• ventilação
• fogo
• explosão
• Infecção
• Vazamento de eletrólitos.

Explicações detalhadas sobre os riscos associados às diferentes composições químicas das baterias são fornecidas no documento de referência.

Os objetivos dos testes de baterias ou de segurança de baterias são os seguintes:

• Identificar as limitações da tecnologia,
• Verificação dos recursos de segurança da bateria ou do nível da bateria.
• Sobrecarga
• Descarga excessiva
• Teste de curto-circuito
• Testes de ventilação e explosão
• Dispositivos de proteção
• Armazenamento, manuseio, transporte, testes de integração de montagem.
• As operações de armazenamento, manuseio e transporte são realizadas de acordo com os requisitos da norma ECSS-Q-ST-20-08.
• Condições de armazenamento e manutenção
• manuseio
• transporte
• Teste de integração de montagem

O ECSS-E-HB-20-02A é um manual complementar e não obrigatório. Ele fornece orientações práticas para o teste de baterias de íon-lítio (tanto células quanto conjuntos/baterias) projetadas para uso em projetos e aplicações espaciais. Ele auxilia na conformidade com as normas ECSS relevantes (especificamente a série ECSS-E-ST-20 sobre engenharia elétrica e eletrônica e sistemas de energia).

O objetivo deste guia é o seguinte:

• Estabelecer abordagens padronizadas para testar baterias de íon-lítio em contextos espaciais.
• Para orientar a criação de documentação de teste relevante.
• Isso inclui testes relacionados à caracterização elétrica, desempenho, adequação ambiental e segurança.

As principais seções deste guia incluem:

• Âmbito de aplicação e referências
• Termos, definições e abreviaturas específicos para baterias de íon-lítio usadas no espaço.
• Teste de célula ou bateria:
• Documentação de testes (planos de teste, procedimentos, relatórios)
• Caracterização elétrica inicial (capacidade, energia, resistência interna, impedância CA, autodescarga, retenção de carga, capacidade de taxa, FEM)
• Testes especializados (ex.: momento magnético da bateria, teste de corona)
• Testes ambientais (vibração, choque, vácuo térmico)
• Tabelas detalhadas de aplicabilidade dos testes (por exemplo, quais testes se aplicam a células e pacotes, níveis de proficiência e aceitação)
• Testes de vazamento, considerações de segurança e outras considerações específicas do espaço (compatibilidade com vácuo, liberação de gás)

Este guia é especialmente importante para:

• Testes de qualificação e aceitação de baterias de íon-lítio para satélites, sondas, veículos de lançamento ou outras espaçonaves.
• Garantir a confiabilidade em condições ambientais espaciais (vácuo, temperaturas extremas, radiação, cargas mecânicas durante o lançamento).

Em resumo, a norma ECSS-E-HB-20-02A dá suporte aos padrões de engenharia ECSS relacionados a subsistemas elétricos e eletrônicos e visa auxiliar engenheiros no planejamento, execução e documentação de testes de baterias de íon-lítio. Seus principais objetivos são:

• Resumo dos principais testes de caracterização da bateria.
• Fornecer diretrizes para procedimentos de teste de baterias de íon-lítio.
• Explicação das práticas de documentação e elaboração de relatórios de testes.
• Apresentação dos métodos de teste propostos.
• Partilha das melhores práticas e lições aprendidas com os programas espaciais europeus.

Em resumo, o ECSS-E-HB-20-02A é um manual técnico que fornece diretrizes abrangentes para testar, verificar e garantir a segurança e a confiabilidade de baterias de íon-lítio usadas em sistemas espaciais, auxiliando os engenheiros no projeto e na qualificação de sistemas de energia de espaçonaves.

Há muitos anos, nossa organização, com sua equipe competente e experiente, compreende as necessidades de seus clientes, fornecendo os serviços avançados de teste que eles exigem e auxiliando-os no estabelecimento, implementação e aprimoramento de sistemas de gestão. Nesse contexto, também oferecemos serviços de teste em conformidade com a norma ECSS-E-HB-20-02A.