ECSS-E-HB-20-02A Аэрокосмическая техника - Руководство по тестированию литий-ионных батарей

Документ под названием «ECSS-E-HB-20-02A Аэрокосмическая техника — Руководство по тестированию литий-ионных батарей», разработанный Европейским агентством по стандартизации в аэрокосмической отрасли (ECSS), поддерживает тестирование литий-ионных батарей и создание соответствующей испытательной документации.

Цель данного руководства заключается в следующем:

• Чтобы объяснить наиболее важные методы характеризации.
• Предоставление рекомендаций по тестированию литий-ионных батарей.
• Цель данного документа – предоставить рекомендации по оформлению документации, касающейся литий-ионных батарей или их тестирования.
• Цель данного обзора – предоставить информацию о подходящих методах тестирования.
• Предложить лучшие практики

Каждый элемент или батарея, используемые в космических приложениях, проходят различные испытания, такие как приемочные и квалификационные. Эти испытания подробно описаны в сопроводительном плане испытаний, соответствующих процедурах (включая критерии и методологию испытаний) и отчете об испытаниях.

Батарея состоит из электрически соединенных элементов, массивов или модулей. Отдельные элементы электрически соединяются, образуя массив элементов. Затем массивы соединяются, образуя строительный блок. Строительные блоки затем собираются, образуя модуль. Затем модули собираются вместе в батарею. А испытания, описанные в этом документе, проводятся на различных испытательных образцах, которыми могут быть отдельные элементы, массивы, строительные блоки, модули или целые батареи.

В плане испытаний подробно описываются характеристики элементов или батарей, подлежащие проверке, критерии испытаний и условия испытаний. Процедура испытаний описывает все методы испытаний и различные этапы применения испытаний, указанных в плане, для измерения и проверки характеристик батареи или элементов.

В протоколе испытаний указываются тестируемые элементы и условия испытаний. Предоставляются данные испытаний и их анализ. В протоколе подробно описываются все отчеты о несоответствиях, относящиеся к тестируемому элементу, и их статус. Для охвата следующих основных тем испытаний могут быть предоставлены отдельные протоколы испытаний:

• Электрические испытания
• Экологические испытания
• тесты на продолжительность жизни
• Тесты безопасности

Например, в отчете об экологических испытаниях условия испытаний, конкретные детали, касающиеся установки для испытаний (например, подключение, терморегулирование, используемое оборудование, тип и расположение акселерометра), данные испытаний и анализ данных испытаний обычно предоставляются отдельно в формате электронной таблицы.

В данном руководстве описаны следующие тесты:

• тесты
• Первоначальные испытания электрических характеристик
• Стандартные измерения мощности и энергии
• Я направил вас сюда
• измерение импеданса переменного тока
• Тест на спонтанный разряд
• Тест удержания заряда
• Скорость ячейки
• Измерение ЭМП клетки
• Измерение магнитного момента батареи
• тест коронного разряда батареи
• Климатические испытания:
• Цели экологического тестирования заключаются в следующем:
• Цель состоит в том, чтобы выявить ограничения технологии и проверить пригодность батареи или аккумуляторного блока для целевого применения и задачи.
• Для проверки первоначальных характеристик батарей или модуля.
• Механические испытания: вибрация (слабоинтенсивная синусоидальная, случайная, синусоидальная) и удар.
• Термовакуумный тест
• Тест на утечку
• Испытание на герметичность (гелиевый тест)
• Радиационные испытания
• Тесты на продолжительность жизни:
• Цели испытаний на выживаемость заключаются в следующем:
• Цель – выявить ограничения технологии и подтвердить соответствие требованиям целевого приложения.
• Цель исследования — определить долговременные факторы производительности и деградации, которые будут применяться при расчете размеров и характеристик батарей.

Для выбранного типа ячеек проводится полномасштабное испытание на долговечность. Используется достаточное количество ячеек, чтобы учесть конструктивные или технологические различия.

• Календарные испытания (испытания на выживаемость)
• Циклические испытания
• Тесты безопасности:
• Цель этих тестов заключается в следующем:
• Цель исследования — охарактеризовать средства защиты испытуемого изделия.

К потенциальным опасностям, связанным с литий-ионными батареями, относятся:

• вентиляция
• огонь
• взрыв
• Инфекция
• Утечка электролита.

Подробные пояснения к опасностям, связанным с различными типами химического состава батарей, приведены в справочном документе.

Цели тестирования батарей или проверки их безопасности заключаются в следующем:

• Выявление технологических ограничений,
• Проверка работоспособности батареи или функций безопасности на уровне батареи.
• Переплата
• Чрезмерный выброс
• тест на короткое замыкание
• Испытания на вентиляцию и взрывостойкость
• Защитные устройства
• Хранение, обработка, транспортировка, сборка, интеграционное тестирование.
• Хранение, обработка и транспортировка осуществляются в соответствии с требованиями ECSS-Q-ST-20-08.
• Условия хранения и технического обслуживания
• умение обращаться
• транспорт
• Интеграционный тест сборки

ECSS-E-HB-20-02A — это дополнительное, необязательное руководство. Оно содержит практические рекомендации по тестированию литий-ионных батарей (как отдельных элементов, так и блоков/батарей), предназначенных для использования в космических проектах и ​​приложениях. Оно обеспечивает соответствие соответствующим стандартам ECSS (в частности, серии ECSS-E-ST-20 по электротехнике, электронике и энергетическим системам).

Цель данного руководства заключается в следующем:

• Разработать стандартизированные подходы к тестированию литий-ионных батарей в условиях космической отрасли.
• Цель – помочь в создании соответствующей тестовой документации.
• Это включает в себя испытания, связанные с электрическими характеристиками, производительностью, пригодностью для окружающей среды и безопасностью.

Основные разделы данного руководства включают:

• Область применения и ссылки
• Термины, определения и сокращения, специфичные для литий-ионных батарей, используемых в космосе.
• Проверка элемента питания или батареи:
• Тестовая документация (планы тестирования, процедуры, отчеты)
• Первоначальная электрическая характеристика (емкость, энергия, внутреннее сопротивление, импеданс переменного тока, саморазряд, способность удерживать заряд, скоростная емкость, ЭДС)
• Специализированные испытания (например, проверка магнитного момента батареи, коронный разряд).
• Экологические испытания (вибрация, удар, термовакуум)
• Подробные таблицы применимости тестов (например, какие тесты применимы к ячейкам и упаковкам, уровни квалификации и приемлемости).
• Проверка на герметичность, вопросы безопасности и другие специфические особенности помещения (совместимость с вакуумом, выделение газа).

Данное руководство особенно важно для:

• Квалификационные и приемочные испытания литий-ионных батарей для спутников, зондов, ракет-носителей и других космических аппаратов.
• Обеспечение надежности в условиях космической среды (вакуум, экстремальные температуры, радиация, механические нагрузки во время запуска).

Вкратце, ECSS-E-HB-20-02A поддерживает инженерные стандарты ECSS, касающиеся электрических и электронных подсистем, и призван помочь инженерам в планировании, проведении и документировании испытаний литий-ионных батарей. Его основные цели:

• Краткое описание основных тестов для определения характеристик батареи.
• Предоставление рекомендаций по процедурам тестирования литий-ионных батарей.
• Разъяснение правил оформления тестовой документации и составления отчетов.
• Представление предлагаемых методов испытаний.
• Обмен передовым опытом и уроками, извлеченными из европейских космических программ.

Вкратце, ECSS-E-HB-20-02A — это техническое руководство, содержащее исчерпывающие рекомендации по тестированию, проверке и обеспечению безопасности и надежности литий-ионных батарей, используемых в космических системах, и помогающее инженерам в проектировании и аттестации систем электропитания космических аппаратов.

На протяжении многих лет наша организация, располагающая компетентной и опытной командой, понимает потребности своих клиентов, предоставляет им необходимые передовые услуги по тестированию и помогает в создании, внедрении и совершенствовании систем управления. В рамках этой деятельности мы также предоставляем услуги по тестированию, соответствующие стандарту ECSS-E-HB-20-02A.