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国家标准计划《航天器用锂离子蓄电池组安全设计与控制要求》由 TC425(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会)归口,TC425SC2(全国宇航技术及其应用标准化技术委员会宇航电子分会)执行 ,主管部门为国家标准委

主要起草单位 上海空间电源研究所

目录

基础信息

计划号
20214551-T-469
制修订
制定
项目周期
24个月
下达日期
2021-12-31
公示开始日期
2021-11-23
公示截止日期
2021-12-07
标准类别
产品
国际标准分类号
29.220.01
29 电气工程
29.220 电池和蓄电池
29.220.01 电池和蓄电池综合
归口单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会
执行单位
全国宇航技术及其应用标准化技术委员会宇航电子分会
主管部门
国家标准委

起草单位

目的意义

锂离子蓄电池作为空间飞行器贮能电源,是卫星在主动飞行段、地影期的唯一能量源泉,是决定飞行器在轨工作寿命的核心因素。

锂离子蓄电池具有比能量大,充放电效率高、寿命长等特点,但锂离子由于其能量密度大,一旦发生安全事故,将会对航天器带来灾难性危害,因此对锂离子蓄电池安全性设计、管理及控制受到广泛重视。

国内针对民用的电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统安全性要求和测试方法颁布了国家标准,但由于航天器有其特有的使用要求和环境,该标准不能适应航天用锂离子蓄电池组安全性要求。

因此针对航天器空间环境及使用特点,制订相应的航天器安全标准,规范航天器用锂离子蓄电池安全设计与控制工作,有效指导锂离子蓄电池组在使用过程中的技术和管理活动,降低研制风险,保证空间用锂离子蓄电池安全和可靠,高效、安全、可靠的完成规定任务,具有重要的现实意义,也是保证我国航天事业跨越式发展,巩固我国航天技术走在世界先进行列重要保证。

目前国内还没有关于航天器锂离子蓄电池组安全性控制相关标准,本标准在全面总结航天器锂离子蓄电池组多年研制经验、吸取了锂离子蓄电池组在航天器设计、生产及使用等过程中的经验教训,参照并吸收了ISO(国际标准组织)2015年最新发布的《Space system—Lithium ion battery for space vehicles—Design and verification requirements》标准中关于锂离子蓄电池组安全方面的要求,2017年美国NASA最新出版的《Crewed Space Vehicle Battery Safety Requirements》中关于锂离子蓄电池组安全方面的要求,以及近几年来发布的关于航天产品及航天器电源分系统安全性设计和控制相关标准。

标准的内容较为全面地总结了航天器锂离子蓄电池组最新安全性方面相关要求,具有较好的先进性。

我国作为全球锂离子蓄电池研制与应用大国,锂离子蓄电池年产量以及很多研制技术已居于世界前列,积累丰富的锂离子蓄电池生产、管理与应用经验,但是随着锂离子技术发展和应用范围的不断拓展,相应性能指标要求也越来越高,其安全性也受到更大挑战,已成为锂离子蓄电池技术发展与推广的瓶颈。

针对锂离子蓄电池安全问题,我国相关研究机构和科研院所进行大量的研究与试验,相继出版了《锂离子电池安全性——原理、设计与测试》、《大规模锂离子电池管理系统》等安全性方面的书籍,发表了《锂离子安全特性分析》、《锂离子电池的热效应及其安全性能研究》等数十篇安全性研究论文,同时各行各业针对自身锂离子蓄电池使用特点制定了一些安全标准,如电动汽车制定了GB/T 31467.3《电动汽车用锂离子动力电池包和系统 第3部分:安全性要求与测试方法》,运输行业制定了GB/T 19521.11《锂电池组危险货物危险特性检验安全规范》、电信行业制定了YD 1268.1《移动通信手持机里电池的安全要求和试验方法》,以避免和减少锂离子蓄电池安全事故的发生,这些均为本标准的制定奠定了很好的理论与实践基础。

本标准的制定可填补航天器领域锂离子蓄电池组安全标准的空白,作为航天器锂离子蓄电池组安全控制工作的依据,可以有效指导各种飞行器锂离子蓄电池组的安全管理,对提高空间锂离子蓄电池组安全性和可靠性具有重要作用。

范围和主要技术内容

航天器用锂离子蓄电池有其特有的空间环境和使用要求,其锂离子蓄电池组容量大,能量高,寿命长,而且要经受发射、调姿或变轨、着陆等严酷力学振动、冲击环境以及低气压、辐照等复杂的太空环境,这一些决定了航天器用锂离子蓄电池与在常规地面使用环境用锂离子蓄电池组不同的安全要求。 (一)范围 本标准适用于航天器用锂离子蓄电池组(以下简称“蓄电池组”)设计、生产、试验及验收 (二)主要技术内容 主要技术内容:规定了航天器用锂离子蓄电池组安全设计与控制要求,包括锂离子蓄电池安全设计准则、安全设计一般要求和详细安全性设计与控制要求,从单体电池、元器件、绝缘、接地、结构、机械装配、空间环境适应性、控制与管理等方面安全性设计与控制要求进行说明。主要包括: 1) 安全性设计原则 2) 安全性设计一般要求 a)故障容限设计 b) 最小风险设计 3) 详细安全性设计与控制要求 a) 单体蓄电池安全性设计 b) 元器件安全性设计 c) 绝缘安全性设计 d) 安全间距设计 e) 接地安全性设计 f) 电气装配安全性要求 g) 机械装配安全性设计 h) 防开路安全设计 i) 结构安全性设计 j) 抗辐照设计 k) 防静电设计 l) 蓄电池电性能及管理安全性设计 (1) 单体蓄电池匹配性设计 (2) 蓄电池组监测参数设计 (3) 蓄电池组充电控制安全性设计 (4) 蓄电池组均衡设计 (5) 蓄电池组放电安全管理 (6) 蓄电池组工作温度安全管理 (7) 蓄电池组使用安全管理 (8) 蓄电池组储存安全措施 m) 蓄电池组安全性验证要求