ECSS-E-HB-20-02A 航太工程 - 鋰離子電池測試指南

由歐洲航空航天標準化合作組織 (ECSS) 開發的題為“ECSS-E-HB-20-02A 航空航天工程 - 鋰離子電池測試指南”的文件，為鋰離子電池的測試和相關測試文件的創建提供了支持。

本指南的目的如下：

• 解釋最相關的表徵測試。
• 提供鋰離子電池測試指南。
• 為鋰離子電池或電池測試相關的文件提供指導原則。
• 概述合適的測試方法。
• 提供最佳實踐

用於航太應用的每節電池或電芯都要經過各種測試，例如驗收測試和鑑定測試。這些測試的詳細描述請參閱配套的測試計劃、相關程序（包括測試標準和測試方法）以及測試報告。

電池由電連接的單體電池、電池陣列或電池模組組成。單體電池相互連接形成電池陣列。電池陣列連接形成基本單元。基本單元組裝形成電池模組。電池模組組裝在一起構成完整的電池組。本文檔中所述的測試針對不同的測試對象進行，這些測試對象可以是單體電池、電池陣列、基本單元、電池模組或完整的電池組。

測試計劃詳細說明了待測電池或電芯的特性、測試標準和測試條件。測試程序則提供了所有測試方法以及應用計劃中所述測試的各個步驟，以測量和驗證電池或電芯的特性。

測試報告詳細說明了測試項目和測試條件，並提供了測試數據和數據分析。報告中也解釋了與測試項目相關的所有不符合項目及其狀態。此外，還可以提供單獨的測試報告，涵蓋以下主要測試主題：

• 電氣測試
• 環境測試
• 壽命測試
• 安全測試

例如，在環境測試報告中，測試條件、有關測試設定的具體細節（即連接、熱控制、使用的設備、加速度計類型和位置）、測試數據和測試數據分析通常以電子表格格式單獨提供。

本指南中所述的測試如下：

• 測試
• 初始電學特性測試
• 標準容量和能量測量
• 內阻測量
• 交流阻抗測量
• 自發性放電試驗
• 充電保持測試
• 電池速度容量
• 電池電磁場測量
• 電池磁矩測量
• 電池電暈測試
• 環境測試：
• 環境檢測的目的如下：
• 確定該技術的局限性，並驗證電池或電池組是否適合目標應用和任務。
• 驗證電池或模組的初始性能。
• 機械測試：振動（低強度正弦波、隨機振動、正弦波）和衝擊。
• 熱真空測試
• 洩漏測試
• 密封性測試（氦氣測試）
• 輻射試驗
• 壽命測試：
• 生存試驗的目的如下：
• 確定技術限制並驗證目標應用的需求。
• 確定適用於電池尺寸和性能計算的長期性能和衰減因素。

對選定的電池類型進行具有充分代表性的壽命測試。使用足夠數量的電池以考慮設計或工藝差異。

• 日曆測試（生存測試）
• 循環測試
• 安全測試：
• 這些測試的目的如下：
• 對被測物品的安全保護措施進行表徵。

鋰離子電池的潛在危險包括：

• 通風
• 火
• 爆炸
• 感染
• 電解液洩漏。

參考文件中提供了不同電池化學性質相關危險的詳細解釋。

電池或電池安全測試的目的如下：

• 識別技術局限性，
• 檢查電池或電池電量安全功能。
• 超額收費
• 過度放電
• 短路測試
• 通風和爆炸試驗
• 保護裝置
• 儲存、搬運、運輸、組裝整合測試。
• 儲存、搬運和運輸作業均依照 ECSS-Q-ST-20-08 的要求進行。
• 儲存和維護條件
• 處理
• 運輸
• 裝配整合測試

ECSS-E-HB-20-02A 是一份補充性的非強制性手冊。它為測試用於航太專案和應用的鋰離子電池（包括電芯和電池組）提供實用指導。它有助於符合相關的 ECSS 標準（特別是關於電氣和電子工程以及電力系統的 ECSS-E-ST-20 系列標準）。

本指南的目的如下：

• 建立用於在太空環境中測試鋰離子電池的標準化方法。
• 指導相關測試文檔的建立。
• 這包括與電氣特性、性能、環境適用性和安全性相關的測試。

本指南的主要章節包括：

• 範圍和參考文獻
• 用於太空的鋰離子電池特有的術語、定義和縮寫。
• 電池或電芯測試：
• 測試文件（測試計劃、流程、報告）
• 初始電氣特性表徵（容量、能量、內阻、交流阻抗、自放電、電荷保持率、倍率、電動勢）
• 專門測試（例如，電池磁矩測試、電暈測試）
• 環境測試（振動、衝擊、熱真空）
• 詳細的測試適用性表格（例如，哪些測試適用於單元格和封裝，熟練度和驗收水平）
• 洩漏測試、安全注意事項和其他特定空間注意事項（真空相容性、氣體釋放）

本指南對以下族群尤為重要：

• 對衛星、探測器、運載火箭或其他太空船用鋰離子電池進行鑑定和驗收測試。
• 確保在太空環境條件（真空、極端溫度、輻射、發射期間的機械負荷）下的可靠性。

簡而言之，ECSS-E-HB-20-02A 支援與電氣和電子子系統相關的 ECSS 工程標準，旨在幫助工程師規劃、實施和記錄鋰離子電池測試。其主要目標是：

• 電池關鍵特性測試總結。
• 提供鋰離子電池測試程序指南。
• 測試文檔和報告規範的說明。
• 介紹所提出的測試方法。
• 分享歐洲航天計劃的最佳實踐和經驗教訓。

簡而言之，ECSS-E-HB-20-02A 是一本技術手冊，為測試、驗證和確保太空系統中使用的鋰離子電池的安全性和可靠性提供了全面的指導，幫助工程師設計和鑑定太空船電源系統。

多年來，憑藉我們經驗豐富的專業團隊，我們始終專注於客戶需求，提供先進的測試服務，並協助客戶建立、實施和改進管理系統。在此框架下，我們也提供符合ECSS-E-HB-20-02A標準的測試服務。