ECSS-E-HB-20-02A Letecká technika - Sprievodca testovaním lítium-iónových batérií

Dokument s názvom „ECSS-E-HB-20-02A Letecká technika – Sprievodca testovaním lítium-iónových batérií“, ktorý vypracovala Európska spolupráca pre normalizáciu v leteckom priemysle (ECSS), podporuje testovanie lítium-iónových batérií a tvorbu súvisiacej testovacej dokumentácie.

Účelom tejto príručky je:

• Vysvetliť najrelevantnejšie charakterizačné testy.
• Poskytovanie pokynov pre testovanie lítium-iónových batérií.
• Poskytnúť usmernenia pre dokumentáciu týkajúcu sa lítium-iónových batérií alebo testovania batérií.
• Poskytnúť prehľad vhodných testovacích metód.
• Ponúkať osvedčené postupy

Každý článok alebo batéria používaná vo vesmírnych aplikáciách prechádza rôznymi testami, ako sú akceptačné a kvalifikačné. Tieto testy sú podrobne opísané v podpornom pláne testov, príslušných postupoch (vrátane testovacích kritérií a metodiky testov) a v protokole o teste.

Batéria sa skladá z elektricky prepojených článkov, polí alebo modulov. Jednotlivé články sú elektricky prepojené a tvoria pole článkov. Polia sú potom prepojené a tvoria stavebný blok. Stavebné bloky sú potom zostavené a tvoria modul. Moduly sú potom zostavené do batérie. Testy opísané v tomto dokumente sa vykonávajú na rôznych testovaných položkách, ktorými môžu byť jednotlivé články, polia, stavebné bloky, moduly alebo kompletné batérie.

Plán testovania podrobne popisuje charakteristiky článkov alebo batérií, ktoré sa majú testovať, kritériá testovania a podmienky testovania. Postup testovania načrtáva všetky metódy testovania a rôzne kroky na vykonanie testov uvedených v pláne na meranie a overenie charakteristík batérie alebo článku.

V protokole o skúške sú špecifikované testované položky a testovacie podmienky. Sú poskytnuté testovacie údaje a analýza testovacích údajov. V protokole sú vysvetlené všetky správy o nezhode týkajúce sa testovanej položky a ich stav. Na pokrytie nasledujúcich hlavných tém testovania je možné poskytnúť samostatné testovacie protokoly:

• Elektrické skúšky
• Environmentálne skúšky
• Testy životnosti
• Bezpečnostné skúšky

Napríklad v správe o environmentálnom teste sa testovacie podmienky, špecifické podrobnosti týkajúce sa testovacieho nastavenia (t. j. pripojenie, tepelná regulácia, použité zariadenie, typ a umiestnenie akcelerometra), testovacie údaje a analýza testovacích údajov zvyčajne uvádzajú samostatne vo formáte tabuľky.

Testy opísané v tejto príručke sú nasledovné:

• skúšky
• Počiatočné testy elektrických charakterizácií
• Štandardné merania kapacity a energie
• Meranie vnútorného odporu
• Meranie impedancie striedavého prúdu
• Skúška spontánneho vybitia
• Test udržania nabíjania
• Kapacita rýchlosti bunky
• Meranie elektromotorického namáhania buniek
• Meranie magnetického momentu batérie
• Test koróny batérie
• Environmentálne testy:
• Účely environmentálnych testov sú nasledovné:
• Identifikovať obmedzenia technológie a overiť vhodnosť batérie alebo batériového bloku pre cieľovú aplikáciu a úlohu.
• Na overenie počiatočných schopností batérií alebo modulu.
• Mechanické skúšky: Vibrácie (nízkoúrovňové sínusové, náhodné, sínusové) a nárazy.
• Tepelno-vákuová skúška
• skúška tesnosti
• Skúška tesnosti (héliový test)
• Radiačný test
• Testy životnosti:
• Účely testov prežitia sú nasledovné:
• Identifikovať technologické obmedzenia a overiť požiadavky pre cieľovú aplikáciu.
• Určiť dlhodobý výkon a faktory degradácie, ktoré sa majú použiť pri výpočtoch veľkosti a výkonu batérií.

Na vybranom type bunky sa vykoná plne reprezentatívny test životnosti. Používa sa dostatočný počet buniek na zohľadnenie variability návrhu alebo procesu.

• Kalendárne testy (testy prežitia)
• Cyklické testy
• Bezpečnostné testy:
• Účel týchto testov je nasledovný:
• Charakterizovať bezpečnostné ochrany testovanej položky.

Medzi potenciálne riziká lítium-iónových batérií patria:

• ventilácia
• požiarne
• výbuch
• Infekcia
• Únik elektrolytu.

Podrobné vysvetlenia nebezpečenstiev spojených s rôznymi chemickými zloženiami batérií sú uvedené v referenčnom dokumente.

Účely testovania batérií alebo bezpečnosti batérií sú nasledovné:

• Identifikácia technologických obmedzení,
• Overovanie bezpečnostných funkcií batérie alebo úrovne nabitia batérie.
• Preplatenie
• Nadmerný výtok
• Skúška skratu
• Vetracie a výbušné skúšky
• Ochranné zariadenia
• Skladovanie, manipulácia, preprava, integračné testovanie montáže.
• Skladovacie, manipulačné a prepravné operácie sa vykonávajú v súlade s požiadavkami normy ECSS-Q-ST-20-08.
• Podmienky skladovania a údržby
• Manipulácia
• transport
• Test integrácie zostavy

ECSS-E-HB-20-02A je doplnková, nepovinná príručka. Poskytuje praktické usmernenie pre testovanie lítium-iónových batérií (článkov aj batérií) určených na použitie vo vesmírnych projektoch a aplikáciách. Podporuje súlad s príslušnými normami ECSS (konkrétne so sériou ECSS-E-ST-20 o elektrotechnike a elektronickom inžinierstve a energetických systémoch).

Účelom tejto príručky je:

• Stanoviť štandardizované prístupy k testovaniu lítium-iónových batérií vo vesmírnom kontexte.
• Usmerňovať tvorbu relevantnej testovacej dokumentácie.
• Zahŕňa to testovanie týkajúce sa elektrických charakterizácií, výkonu, vhodnosti pre prostredie a bezpečnosti.

Hlavné časti tejto príručky zahŕňajú:

• Rozsah a referencie
• Pojmy, definície a skratky špecifické pre lítium-iónové batérie používané vo vesmíre.
• Test článkov alebo batérií:
• Testovacia dokumentácia (testovacie plány, postupy, správy)
• Počiatočná elektrická charakteristika (kapacita, energia, vnútorný odpor, impedancia striedavého prúdu, samovybíjanie, udržanie náboja, rýchlostná kapacita, EMF)
• Špecializované testy (napr. magnetický moment batérie, korónový test)
• Testy prostredia (vibrácie, nárazy, tepelné vákuum)
• Podrobné tabuľky použiteľnosti testov (napr. ktoré testy sa vzťahujú na články a puzdrá, úrovne odbornosti a akceptovateľnosti)
• Skúšky tesnosti, bezpečnostné aspekty a ďalšie aspekty špecifické pre daný priestor (kompatibilita s vákuom, uvoľňovanie plynu)

Táto príručka je obzvlášť dôležitá pre:

• Kvalifikačné a akceptačné testovanie lítium-iónových batérií pre satelity, sondy, nosné rakety alebo iné kozmické lode.
• Zabezpečenie spoľahlivosti v podmienkach vesmírneho prostredia (vákuum, extrémne teploty, žiarenie, mechanické zaťaženie počas štartu).

Stručne povedané, ECSS-E-HB-20-02A podporuje inžinierske štandardy ECSS týkajúce sa elektrických a elektronických subsystémov a jeho cieľom je pomôcť inžinierom pri plánovaní, vykonávaní a dokumentovaní testov lítium-iónových batérií. Jeho hlavnými cieľmi sú:

• Zhrnutie kľúčových testov charakterizácie batérií.
• Poskytovanie usmernení pre postupy testovania lítium-iónových batérií.
• Vysvetlenie postupov dokumentácie testov a podávania správ.
• Prezentácia navrhovaných testovacích metód.
• Zdieľanie osvedčených postupov a poznatkov získaných z európskych vesmírnych programov.

Stručne povedané, ECSS-E-HB-20-02A je technická príručka, ktorá poskytuje komplexné pokyny na testovanie, overovanie a zaistenie bezpečnosti a spoľahlivosti lítium-iónových batérií používaných vo vesmírnych systémoch a pomáha inžinierom pri navrhovaní a kvalifikácii energetických systémov kozmických lodí.

Naša organizácia so svojím kompetentným a skúseným tímom už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby, ktoré potrebujú, a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov riadenia. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou ECSS-E-HB-20-02A.