(高清版)GB∕T 38314-2019 宇航用鋰離子蓄電池組設(shè)計與驗證要求

宇航用鋰離子蓄電池組設(shè)計與驗證要求Designandverificationrequirements,MOD)國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I 1 1 1 5 6 6 6 6 7 7 7 86.3保障 7.1性能 7.2安全 228集成測試 238.1性能 238.2安全 248.3保障 259發(fā)射場 9.1性能 269.2安全 26 26 28附錄A(資料性附錄)本標(biāo)準(zhǔn)與ISO17546:2016的章條編號對照 附錄B(規(guī)范性附錄)參數(shù)測量允差 附錄C(資料性附錄)單體蓄電池鑒定試驗示例 附錄E(規(guī)范性附錄)操作過程中的安全措施 附錄F(規(guī)范性附錄)運輸 Ⅲ1蓄電池采用可嵌入化合物(可嵌入鋰以離子或準(zhǔn)原子的形式存在于電極材料的層間)作為正負(fù)極下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引ISO24113空間系統(tǒng)空間碎片緩解技術(shù)要求(Spacesystems—Spacedebrismitigationrequire-蓄電池制造過程中，通過加注電解液使得蓄電池具備25cm的金屬網(wǎng)(由直徑0.25mm的鋁線組成，網(wǎng)格密度為每厘米采用6根～7根線)。2單體蓄電池和蓄電池組內(nèi)部電流流動的阻礙因素，是由電子電阻和離子0.1%3滿足性能(例如：初期容量的50%)的持續(xù)時間。4截止電壓cut-offvoltage放電過程中由制造商確定的終點電壓。循環(huán)cycle單體蓄電池或蓄電池組的一個全充電和全放電的過程；或一個部分充電(限制充電終壓)和部分放電(限制放電深度)的過程，這稱之為一個部分循環(huán)(例如：從100%SOC到80%SOC的放電和從80%放電深度depthofdischarge;DOD在規(guī)定的充電電壓-電流、放電負(fù)載和溫度條件下，以百分?jǐn)?shù)表示的從蓄電池組中放出的能量與蓄電池組標(biāo)稱能量的比。于30%。充電終止電壓endofchargevoltage由蓄電池組制造商考慮壽命需求而確定的電壓。E蓄電池組放電電流和電壓的積分，其中I。是放電電流，為正值；Va是放電電壓，為正值。積分區(qū)間從放電開始至任一最小蓄電池組電壓達(dá)到極限或任一單體達(dá)到了較低的單體電壓極限或達(dá)到放電時間。能量密度energydensity單體蓄電池或蓄電池組單位重量或單位體積存儲的能量值。全充電fullycharged可充電電池單體或蓄電池組已充電至制造商定義的充電終止電壓。全放電fullydischarged可充電電池單體或蓄電池組已放電至制造商定義的放電終止電壓。5由蓄電池組模塊制造商考慮額定容量和最小可保證容量而定義的容量。額定容量nominalcapacityCEp由蓄電池組模塊制造商考慮額定能量和最小可保證能量而定義的容量。V4符號和縮略語下列符號和縮略語適用于本文件。CC-CV——恒電流-恒電壓CID)——電流中斷器CP-CV——恒功率-恒電壓DOD——放電深度EOCV——充電終壓FMEA——失效模式影響分析GEO——地球同步軌道6LAT——批次性驗收試驗LEO——低地球軌道PTC——正溫度系數(shù)SOC——荷電態(tài)圖1給出了宇航用蓄電池組整個生命周期的示意，其中階段3和階段5包含貯存期限，需對某些性激活※航天器用鋰離子蓄電池組貯存期限階段1階段2階段3階段4階段6階段7階段8(含蓄電池組)7蓄電池組中的電池應(yīng)看作一個組成單元。電池的組成為驗證材料的兼容性，需進行消氣/產(chǎn)氣試驗。若電池出現(xiàn)明顯的電解液泄漏，則認(rèn)為未通過該所有控制和測量值的允差見附錄B。89泄壓壓力測試方法如下(基于兩個電池殼已經(jīng)完成壓力循環(huán)測試和一個電池殼未進行壓力循環(huán)測a)將電池殼加壓到PMPa。f)否則重復(fù)d)和e),直到防爆g)記錄防爆片破裂時的壓力值。航天器總體應(yīng)告知最終用戶在使用含有單體蓄電池和蓄電池組的航天器時可能出現(xiàn)的潛在危害。參見附錄D。1)充電制度：CC-CV或CC-CC;7)放電結(jié)束的最低電壓；8)用作熱控參考的溫度點。c)GEO實時壽命應(yīng)滿足至少30個循環(huán)(相當(dāng)于15年),其中每個陰CC-CV或CP-CV充電：充電電流C/5～C/10,充采用設(shè)定的電流(選擇5個～6個單體蓄電池承受范圍內(nèi)的不同電流擋)充電約20s,然后放電約20s的方法進行極化測試。這樣，測試結(jié)束時，單體蓄電池的SOC與測試前相比基本保持不變，該測試應(yīng)在25%、50%和75%電池內(nèi)阻也可采用1000Hz下的阻抗測試測得。為了方便，通常選擇25%、50%、75%和100%SOC,下降速率急劇的單體蓄電池應(yīng)被剔除。a)1C放電1min,緊接著0.1C放電至2.4V。采用同樣的刻單體蓄電池進行連續(xù)50次循環(huán)。50次循環(huán)后，分析數(shù)據(jù)以決定用于裝組的單體。應(yīng)編制文件規(guī)定用于飛行批次的單體配組判據(jù)，并提供滿足單體蓄電池制根據(jù)配有與飛行狀態(tài)相似的均衡電路的蓄電池組鑒定壽命試驗中單體的壽a)基于任務(wù)蓄電池組的負(fù)載特性、充電控制方法和條件以及所有任務(wù)模式和狀態(tài)下的溫度等一d)若通過前面的試驗結(jié)果不能建立針對任務(wù)周期和條件有效的時間加速因子，需控制和測量值的所有允差列于附錄B。振動響應(yīng)譜的變化取決于單體的結(jié)構(gòu)和單體內(nèi)短路的忍受程度。對于新購置當(dāng)超出運行條件一定范圍的實際條件也超出c)鑒定試驗樣品需經(jīng)歷鑒定試驗大綱a)設(shè)計中應(yīng)防止超出制造商定義的c)單體蓄電池和蓄電池組應(yīng)設(shè)計成可釋放e)包含一次和二次電池單體或并聯(lián)塊的鋰蓄電池組應(yīng)配有防止有害的反向電流的有效手段(例f)為遵從ISO24113,蓄電池組操作的主要要求如下：2)對壽命結(jié)束后產(chǎn)生碎片的風(fēng)險進行評估。這一點可以與單體蓄電池和蓄電池組生命周期確定這些危害的危險分析示例參見附錄D。通過選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計特性或選用適當(dāng)?shù)陌踩骷?，蓄電池組和其系統(tǒng)應(yīng)是a)壽命損失、壽命危險或永久性失去功能的傷害、具有接口連接的載人飛行系統(tǒng)的組成部分蓄電池組設(shè)計應(yīng)預(yù)防出現(xiàn)反常的溫度上升。在任何有正極和蓄電池組外表暴露的金屬界面(除電接觸界面外)之間的絕緣電阻取決于蓄電池組的設(shè)計，硬件的表面溫度不應(yīng)超過45℃,當(dāng)表面溫度在45℃~50℃之間時應(yīng)有預(yù)警標(biāo)志，當(dāng)超過50℃時a)作為開發(fā)和/或鑒定試驗的一部分，蓄電池組操作、貯存和維護方法應(yīng)在貯存和操作流程中c)應(yīng)定義蓄電池組的最大貯存期限(從單體蓄電池激活到發(fā)射),包括環(huán)境溫度條件下的最長暴露時間。應(yīng)每天記錄暴露的溫度和飛行產(chǎn)品上單體蓄電池3)操作元器件和清潔材料時需佩戴干凈的塑料手套；4)單體與單體之間、單體與殼體之間采用絕緣材料進行隔離。與單體蓄電池或蓄電池組接止水汽凝結(jié)。高溫高濕會導(dǎo)致蓄電池組性能退化和(或)表面腐蝕。蓄電池組外部的電連接器外殼的絕緣材料應(yīng)具有合適蓄電池組安全操作要求詳見附錄E。應(yīng)考慮的通用事項詳見附錄F。8.1提及的要求主要用于航天器發(fā)射前地面活動期間的蓄電池組安裝、檢查和維護。蓄電池組的當(dāng)蓄電池組熱控參考點設(shè)置在單體蓄電池的應(yīng)明確貯存過程中單體蓄電池和蓄電池組的最大允許自放電率。表現(xiàn)出異證明蓄電池組具備飛行狀態(tài)的記錄最少應(yīng)保持到發(fā)射日期，從而為整個衛(wèi)變化。蓄電池組設(shè)計時應(yīng)降低單體蓄電池循環(huán)壽命期間的風(fēng)地防止可預(yù)知事故的發(fā)生。其他的風(fēng)險應(yīng)在操作說明書中明確識別并標(biāo)明，或8.3保障規(guī)則。在蓄電池組的任務(wù)書和(或)貯存與操作流程中應(yīng)規(guī)定這些要求，以盡可能降蓄電池組的荷電態(tài)應(yīng)設(shè)置在合理的水平，以盡可能降低運輸過程中的性能衰減。推薦大概低于50%的荷電態(tài)。應(yīng)確認(rèn)單體電壓是否在單體均衡電壓判據(jù)內(nèi)。若需要的話，應(yīng)對單體蓄電蓄電池組應(yīng)裝在經(jīng)過驗證的包裝箱中進行運輸，以提應(yīng)確認(rèn)每只單體和(或)單體并聯(lián)塊的開路電壓是否在制造商的單體均衡電通過對鑒定級和驗收級試驗的數(shù)據(jù)進行復(fù)查及預(yù)測，以確認(rèn)蓄電池組性能應(yīng)定義蓄電池組的最長貯存壽命(從單體激活到發(fā)射),其中包括在環(huán)境溫度條件下的最長暴露a)當(dāng)壽命末期前蓄電池組能夠滿足要求時，應(yīng)監(jiān)測在軌任務(wù)期間蓄電池組的性能以便能夠進行對應(yīng)的ISO章條編號112234456587989附錄A附錄B附錄A附錄C附錄B附錄D附錄C附錄E附錄D附錄F附錄Eb)電流：±1%;e)尺寸：±1%;g)加速度：±5%:h)周期性振動：±2%。(資料性附錄)單體蓄電池鑒定試驗示例C.1概述本附錄描述了計劃用于航天器蓄電池組的單體蓄電池鑒定試驗的示例。鑒定程序應(yīng)與單體蓄電池的設(shè)計和尺寸相匹配。C.2單體蓄電池鑒定試驗流程單體蓄電池鑒定試驗流程見圖C.1。其他基本電性能，單體數(shù)量：8放電電流驗，單體數(shù)量8圖C.1單體蓄電池鑒定試驗流程開始風(fēng)險分析過程1危險源過程2過程3否過程5是危害圖D.1危害辨識方法表D.1危害辨識方法階段1階段2階段3階段4階段5危害(源)危害類型示例1由機械運動引起傷害的可能源殼體缺陷內(nèi)短路的熱(環(huán)境溫度)熱煙煙霧熱燒、沖擊、氣體吸收)蝕、破壞)2電危害由電引起傷害的可能源3熱危害由過高或過低溫度引起傷害的可能源4噪聲危害由組件產(chǎn)生的噪聲引起傷害的可能源5由長時間低振幅振動或短時間高振幅振動產(chǎn)生危險情況的可能源6由輻射引起傷害的可能源7由與材料、污染、物質(zhì)分離相8危害由組件特性與人類的能力不匹配引起傷害的可能源9的環(huán)境相關(guān)的危害由地表條件或設(shè)備的不適當(dāng)綜合危害上述所有綜合源引起傷害的2)在振動和沖擊等力學(xué)環(huán)境試驗中，蓄電池組3)由于異常變化的因素導(dǎo)致蓄電池組組裝(或制造)過程中斷(或停止)時，需將單體蓄電池6)切勿拆開、刺破或毀壞電池。8)避免將蓄電池組直接存放或陳列在太陽下，或容易雨淋的地方。9)不要將電池短路或采用大于最大額定值的電流進行放電。10)應(yīng)定期記錄蓄電池組飛行認(rèn)可的狀態(tài)。如果電解液進入眼睛，采用合適的溶液(典型的是水)充分且連續(xù)地沖洗至少15min,同時轉(zhuǎn)動眼單體蓄電池或蓄