Автоматизированный стенд для электрических испытаний и диагностики ресурсных характеристик литий-ионных аккумуляторов
Автор: Копылов Е.А., Лобанов Д.К., Мизрах Е.А.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 1 т.23, 2022 года.
Бесплатный доступ
Литий-ионные аккумуляторные батареи (ЛИАБ) широко применяют в качестве накопителей электроэнергии в системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). В статье рассмотрен автоматизированный стенд СИА 12/24 для проведения электрических испытаний и диагностики ресурсных характеристик литий-ионных аккумуляторов (ЛИА), на основе которых разрабатываются и изготавливаются ЛИАБ СЭП КА. Ресурсные испытания ЛИА являются наиболее трудоемкими и длительными, их проводят в наземных условиях в течение нескольких месяцев при многократном циклическом воспроизведении режимов заряд/разряд и температур аккумулятора до достижения условий завершения испытаний при периодическом контроле, измерении и регистрации параметров ЛИА. Применение автоматизированного стенда, позволяющего проводить ресурсные испытания ЛИА на основе методики динамического стрессового тестирования (ДСТ), позволяет сократить сроки ресурсных испытаний ЛИА и тем самым существенно ускорить проектирование и отработку ЛИАБ и СЭП КА. Приведены структура, описание составных частей и технические характеристики стенда СИА 12/24, позволяющего проводить электрические испытания одновременно двенадцати ЛИА. Рассмотрены принцип действия и технические характеристики оригинального зарядно-разрядного устройства с нагрузочным преобразователем (ЗРУ-НП), составляющего основу стенда. Предложенные оригинальные топологии ЗРУ-НП и нагрузочного преобразователя (НП) с двухступенчатым преобразованием мощности и стабилизацией входного напряжения мостового трансформаторного преобразователя (МТП) позволяют автоматизировать процесс электрических испытаний литий-ионных аккумуляторов путем автоматического воспроизведения функционально необходимых режимов испытаний и обеспечить энергосбережение в режимах заряда - разряда аккумуляторов. Для ЗРУ-НП с двухступенчатым преобразованием мощности показано, что применение стабилизации входного напряжения МТП позволяет придать НП следующие положительные свойства: - расширение диапазонов регулирования атрибутов ЛИА: тока, напряжения, мощности; - слабую зависимость статической погрешности стабилизации атрибутов ЛИА и показателей качества переходных процессов от типа нагрузки НП.
Стенд, литий-ионный аккумулятор, испытания, ресурсные характеристики, зарядно-разрядное устройство, нагрузочный преобразователь
Короткий адрес: https://sciup.org/148324391
IDR: 148324391
Список литературы Автоматизированный стенд для электрических испытаний и диагностики ресурсных характеристик литий-ионных аккумуляторов
- Груздев А. И. Концептуальные подходы к разработке аккумуляторных батарей с повышенной удельной энергоемкостью для авиационно-космических применений // Вопросы электромеханики. Тр. ВНИИЭМ. 2015. Т. 147. С. 38-43.
- Progress of ongoing NASA Lithium-Ion cell Verification testing for aerospace applications / B. I. VcKissock et al. // NASA/TM-2008-215154. 2008.
- Pearson C., Thwaite C., Russel N. Small Cell Lithium-Ion Batteries: The Responsive Solution for Space Energy Storage // Paper AIAA RS3-2005-5003 presented at the 3rd Responsive Space Conference. Los Angeles, CA, USA, 2005. C. 25-28.
- Borthomieu Y., Broussely M., Planchat J. P. VES140 S Li-Ion Cell GEO Life Test Results // SAFT, SIXTH EUROPEAN SPACE POWER CONFERENCE (ESPC). Porto, Portugal, 6-10 May 2002.
- Результаты анализа деградации электродов ЛИА при проведении ресурсных испытаний. / В. А. Попов, В. П. Кулыга, С. Д. Лихоносов, Д. Н. Махоткин // Фундаментальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах»: материалы XXII Между -нар. конф. / под ред. В. В. Галкина ; Кубанский гос. ун-т. Краснодар, 2012. С. 26-27.
- ГОСТ Р МЭК 61427-1-2014 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи для возобновляемых источников энергии. Общие требования и методы испытаний. Ч. 1. Применение в автономных фотоэлектрических системах. М. : Стандартинформ, 2014. 13 с.
- ГОСТ Р МЭК 61960-2007 Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной и другие не кислотные аккумуляторы. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи литиевые для портативного применения. М. : Стандартинформ, 2007. 9 с.
- ГОСТ Р МЭК 62660-1-2014 Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Ч. 1. Определение рабочих характеристик. М. : Стандартинформ, 2015. 29 с.
- Патент RU 2390477 C1, МПК H01M 10/42 (2006.01), B64G 1/42(2006.01) Способ проведения ресурсных испытаний аккумуляторов космического назначения и устройство для его реализации / Почебут Д. В., Коротких В. В., Кудряшов В. С., Нестеришин М. В., Шанаврин В. С. № 2009108898/11 ; заявл. 10.03.09 ; опубл. 27.05.10 ; Бюл. № 15.
- Life cycles test on a lithium battery system [Электронный ресурс] / F. Vellucci, V. Sglavo, Yuang Pede E. Pasca et al. // IECON 2014 - 40th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society). 2014. С. 3129-3134.
- Автоматизированное рабочее место отработки и испытаний энергопреобразующей аппаратуры системы электропитания космического аппарата / О. В. Бубнов, Ю. А. Кремзуков, В. А. Пчельников и др. // Доклады ТУСУРа. 2017. Т.20, № 3. С. 35-39.
- Унифицированная станция для заряда и тестирования литий-ионных аккумуляторных систем космического и наземного применения. / Г. В. Носкин, А. С. Зернов, В. Н. Мишин и др. // Изв. Росс. Акад. наук. Энергетика. 2012. № 2. С. 120-125.
- Патент на полезную модель № 123530 Российская Федерация, МПК G01N27/416. Устройство для испытания аккумуляторного элемента: № 2012127508; заявл. 02.07.12: опубл.. 27.12.12 / Мизрах Е. А, Копылов Е. А., Нестеришин М. В., Козлов Р. В, Лобанов Д. К. ; заявитель СибГУ им. М. Ф. Решетнева. 4 с.
- Патент на полезную модель № 153595 Российская Федерация, МПК Н02М 3/335, Н02М 3/337, Н02М 3/28, Н02М 3/24. Преобразователь напряжения: № 2014147920 ; заявл. 27.11.14 ; опубл. 30.06.15 / Мизрах Е. А., Лобанов Д. К., Федченко А. С., Копылов Е. А. ; заявитель СибГУ им. М. Ф. Решетнева. 4 с.
- Study of a lithium-ion battery charge-discharge test unit characteristics / A. S. Fedchenko, E. A. Kopylov, D. K. Lobanov, E. A. Mizrah // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2016. No. 122. P. 012015. Doi: 10.1088 /1757- 899X/122/ 1/012015.
- On the Static Accuracy of Charge-Discharge Units Intended for Electrical Tests of High Capacity Li-ion Batteries / E. A. Mizrah, D. K. Lobanov, E. A. Kopylov et al. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, International Siberian Conference Reshetnev Readings-2016. 2016. Doi: 10/1088/1757-899X/255/1/012016.
