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“宇航团体标准解读”之四 ——《运载火箭用锂离子蓄电池组设计要求》(T/YH 1009-2020 )
    日期:2020年06月09日    字体:【】【】【

团体标准作为我国新型标准体系的新成员,是市场标准的重要组成部分,对我国标准化改革和科技社团参与国家治理具有重要意义。为促进航天标准化工作适应经济社会发展,中国宇航学会于2017年成立标准化分会,秘书处设在中国航天标准化研究所,正式启动宇航团体标准工作并完成首批团体标准的立项、起草、审查和发布。中国宇航学会现推出“宇航团体标准解读”专栏,邀请主要起草人对标准进行内容解读,以更好地推动宇航团体标准满足宇航相关市场、产业面向未来的创新发展需求,达到促进行业规范快速发展的长远目标。

一、背景情况

目前运载火箭用电池正朝着简易使用、快速使用、轻型化小型化以及满足水平、垂直测试使用等特点发展,传统的锌银电池已经不能满足运载火箭的使用需求,锂电池因具有高比能量、高比功率、可测试性强、可在箭充电等优点而被逐渐应用,随着锂电池技术不断进步,锂电池在运载火箭等宇航运输领域的应用优势越来越明显,后续将大规模应用于运载火箭,天地往返运输工具等。与其他领域相比,运载领域用锂电池要求输出功率高,电压平台稳定,温度范围宽,能适应火箭各级仓段苛刻的力学环境等特点,对锂电池提出了更多新的要求。目前国内正处于锂电池替换锌银电池上箭过渡的关键时期,也是形成标准的最好时期,通过总结前期箭上锂电池的成功经验,形成本标准,在航天行业范围内作为总体和单机单位选用、设计的依据,解决各型号锂电池选用混乱,难以实现产品化的难题,有利于节约资源、提升产品可靠性、促进箭上锂电池技术的发展,可满足未来5-10年军用、民用、商用运载火箭对锂离子蓄电池组的需求。

二、主要内容

标准规定了商业运载火箭用锂离子蓄电池组的设计依据、设计准则、设计内容、设计程序、设计方法、设计试验验证与要求等内容。主要包括:规范电池产品的设计依据与要求,包括任务和功能及构成、电性能要求、接口要求、环境适应性要求、可测试性要求、可靠性与安全性要求、维修性、保障性要求、安装储存运输要求;规范电池产品的设计准则,主要包括先进性和继承性准则、通用化、系列化、模块化准则、可靠性、安全性、维修性准则、原材料、元器件选用准则、工艺可行性准则、经济性准则;规范电池产品的设计程序;规范电池产品的设计内容和方法,主要包括电性能设计、结构设计、接口设计、可靠性设计、安全性设计、设计方案工艺可行性分析、技术风险分析;规范电池产品的设计验证项目与要求;规范电池产品的标志、包装、运输和贮存要求。

三、应用场景和意义

目前现有民用航天型号中CZ-6A、YZ-3、YZ-1已明确使用锂离子电池进行研制;CZ-8等已开始论证锂离子电池方案的可行性;现役型号中CZ-2D,CZ-4B/4C,CZ-5,CZ-6 ,CZ-3等型号全面论证锂电替代方案;商业航天公司基本全部选用锂电池作为箭上电源。本标准的制定可以应用在上述运载火箭锂离子蓄电池组的研制、设计、生产及验收过程中,帮助设计单位提供设计依据,帮助总体单位更好的选用产品。使用时可根据型号具体要求进行适应性裁剪、调整。

通过制定运载火箭锂离子蓄电池组设计要求,以满足现有商业运载火箭选用锂离子电池的使用要求,同时为后续商业运载火箭用锂离子电池产品的选用提供指导,保证产品质量和提高产品可靠性,为锂离子电池更好的推广应用奠定基础。通过标准化降低直接成本、缩短研制周期、提高产品质量和可靠性、提高人力资源的使用效率;提高完成任务的能力、市场竞争的能力以及可持续发展的能力。

四、主要起草单位介绍

上海空间电源研究所是中国航天科技集团有限公司所属的空间电源专业研究所,长期承担空间电源的研究、设计、制造和试验任务。所里设有专门的运载火箭箭上电池研究室和箭上电池生产线,上海空间电源研究所于2014年首次将锂离子电池成功应用于运载火箭,实现了锂离子电池在运载领域应用的突破。上海空间电源研究所研制的某测量系统锂离子电池、应答机锂离子电池已经在CZ-2D、CZ-4B/4C等运载火箭型号中参加多次飞行试验。运载领域锂离子蓄电池组方面的研制,已经积累了较多的经验和教训,通过总结形成标准,为锂离子电池更好的推广应用奠定基础。

该标准由中国宇航学会及其标准化分会联合发布。

本期标准讲解人:孙旭宁,陆军装备部驻南京地军代局驻上海地区第三军代室,现从事电源设计研究。吕士银,上海空间电源研究所,现从事运载火箭电源研究。

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