CC BY
323. Krivobokov V. P., Sochugov N. S., Soloviev A. A. Plasma coatings. Properties and application. Tutorial-Tomsk: in Tomsk Polytechnic University, 2011. 137 p.
4. Industrial Coatings [electronic resource]. URL: http://www.incoat.ru/support/252-ispytaniya-lakokrasochnykh-pokrytij.html (the date of circulation: 08.26.2015).
5. Engineering handbook [electronic resource]. URL: http://www.dpva.info/Guide/GuideMatherials/SealsAndH ermetics/AnaerobesClues/AnaerobesCluesOverview.html (the date of circulation: 08.27.2015).
© Кирбижекова В. В., Снежко А. А., Коток О. И., 2015
УДК 621.3.34
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАРЯДНО-РАЗРЯДНОГО МОДУЛЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ*
Е. А. Копылов, Д. К. Лобанов, А. С. Федченко
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Исследованы скорость изменения токов заряда/разряда и время переключения одного и двух параллельных каналов автоматизированного зарядно-разрядного устройства для исследования аккумуляторов систем электропитания космических аппаратов.
Ключевые слова: система электропитания, аккумуляторная батареи, зарядно-разрядное устройство.
STUDYING DYNAMIC CHARACTERISTICS OF THE LITHIUM-ION BATTERY FOR TESTING CHARGE-DISCHARGE UNIT
E. A. Kopylov, D. K. Lobanov, A. S. Fedchenko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
This paper studies charge/discharge currents rate of change and switching time of one and two parallel channels of an automated charge-discharge unit for spacecraft power supply system battery research.
Keywords: power supply system, rechargeable battery, charge-discharge unit.
В системах электропитания (СЭП) космических аппаратов получили широкое применение аккумуляторные батареи (АБ) на базе литий-ионных аккумуляторов. От ресурса АБ зависит продолжительность работы космического аппарата. При разработке и производстве аккумуляторов на заводе-изготовителе выполняют электрические испытания аккумуляторов, в том числе для оценки сроков эксплуатации аккумулятора проводятся ресурсные испытания. Ресурсные испытания [1-2] аккумуляторов проводятся в наземных условиях при многократном циклическом воспроизведении режимов заряд/ разряд и температур аккумулятора до снижения полной емкости аккумуляторов и ее мощности до установленного минимального значения или косвенно, по изменениям выходного импеданса аккумуляторов [3-4]. После завершения
испытаний делается вывод о ресурсных характеристиках АБ, таких как:
- количество циклов заряда/ разряда;
- динамика деградации мощности батареи в ходе эксплуатации;
- изменение выходного импеданса в ходе эксплуатации.
Для оценки времени переключения из режима заряда в режим разряда и наоборот для одиночного канала исследования аккумулятора (КИА) были проведены испытания КИА в режиме короткого замыкания. При этом осциллографом измерялись напряжение с датчика тока и напряжение импульсного преобразователя (ИП) зарядно-разрядного устройства [5], подключённого к модулю зарядно-разрядного модуля (ЗРМ).
*Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Соглашение № 14.577.21.0082). Уникальный идентификатор ^^^157714X0082.
Решетнеескцие чтения. 2015
Рис. 1. Осциллограммы:
а - переключения из режима заряда 50 А в режим разряда 25 А (канал 1 (син.) - ток КИА, канал 2 (зел.) - напряжение ИП); б - переключения из режима разряда 25 А в режим заряда 50 А (канал 1 (син.) - ток КИА, канал 2 (зел.) - напряжение ИП). Масштаб: по оси абсцисс - 100 мс/дел, по оси ординат - 20 А/дел.
Рис. 2. Осциллограммы:
а - переключение из режима разряда 50 А в режим заряда 50 А, совместная работа двух модулей (канал 1 (син.) - ток 1 модуля,
канал 2 (зел.) - ток 2 модуля, канал 3 (крас.) - напряжение ИП 1 модуля, канал 4 (роз.) - напряжение ИП 2 модуля); б - из режима заряда 50 А в режим разряда 50 А, совместная работа двух модулей (канал 1 (син.) - ток 1 модуля, канал 2 (зел.) -ток 2 модуля, канал 3 (крас.) - напряжение ИП 1 модуля, канал 4 (роз.) - напряжение ИП 2 модуля). Масштаб: по оси абсцисс -
100 мс/дел, по оси ординат - 20 А/дел.
В циклограмме переключения из режима заряда в режим разряда задавался ток заряда 50 А, затем - ток разряда 25 А (рис. 1, а), а в циклограмме переключения из режима разряда в режим заряда задавался ток разряда 50 А, затем - ток заряда 25 А (рис. 1, б).
Время переключения из режима заряда в режим разряда и наоборот складывается из времени выключения КИА, времени задержки и времени включения и не превышает 0,6 с. Выключение КИА происходит достаточно быстро, а включение КИА происходит с задержкой, поскольку БС выдает команду на включение КИА только при нарастании напряжения ИП до требуемого уровня. Время задержки составляет основную часть времени переключения и определяется инерционными свойствами ИП КИА.
Для оценки времени переключения из режима заряда в режим разряда и наоборот при параллельной работе КИА были проведены испытания КИА в ре-
жиме короткого замыкания. При этом осциллографом измерялись напряжения с датчиков тока и напряжения ИП, подключённых к модулям ЗРМ соответственно. В циклограмме переключения из режима заряда в режим разряда задавался ток заряда 50А, затем -ток разряда 50А (рис. 2, а), а в циклограмме переключения из режима разряда в режим заряда задавался ток разряда 50А, затем - ток заряда 50А (рис. 2, б).
Время переключения из режима заряда в режим разряда и наоборот складывается из времени выключения КИА, времени задержки и времени включения и не превышает 0,6 с. Время и скорость нарастания напряжения во многом зависят от инерционных свойств ИП КИА. Время задержки составляет основную часть времени переключения и может быть уменьшено использованием более быстродействующих ИП и совершенствованием методов управления ИП.
Библиографические ссылки
1. Zimmerschied K. Modulated high power thermal battery test stand // IEEE Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), 2010. doi: 10.1109/IPMHVC.2010.5958439.
2. Пат. 2390477 Российская Федерация, МПК7 B 64 G 1/42. Способ проведения ресурсных испытаний аккумуляторов космического назначения и устройство для его реализации / Коротких В. В. № 2009108898/11 ; заявл. 10.03.2009 ; опубл. 27.05.2010.
3. Groot J. State-of-Health Estimation of Li-ion Batteries: Cycle Life Test Methods. Goteborg: Chalmers University of Technology Press, 2012.
4. Gu W. B. Integrated simulation and testing of electric vehicle batteries // IEEE Battery Conference on Applications and Advances, 1998. doi: 10.1109/BCAA. 1998. Р. 653-856.
5. Fedchenko A. S., Kopylov E. A., Lobanov D. K. An automated charge-discharge unit for electrical tests of individual high capacity lithium-ion battery cells // IEEE Control and Communications (SIBCON), 2015.
References
1. Zimmerschied K. Modulated high power thermal battery test stand // IEEE Power Modulator and High Voltage Conference (IPMHVC), 2010. doi: 10.1109/IPMHVC.2010.5958439.
2. Korotkih V. V. Sposob provedeniya resursnyh ispy-taniy akkumulatorov kosmicheskogo naznacheniya I us-troystvo ego realizacii [The method of the endurance test batteries for space applications and device for its realization]. Patent RF, no. 2390477, 2009.
3. Groot J. State-of-Health Estimation of Li-ion Batteries: Cycle Life Test Methods // Goteborg: Chalmers University of Technology Press, 2012.
4. Gu W. B. Integrated simulation and testing of electric vehicle batteries // IEEE Battery Conference on Applications and Advances, 1998. doi: 10.1109/BCAA.1998.653856.
5. Fedchenko A. S., Kopylov E. A., Lobanov D. K. An automated charge-discharge unit for electrical tests of individual high capacity lithium-ion battery cells, IEEE Control and Communications (SIBCON), 2015.
© Копылов Е. А., Лобанов Д. К., Федченко А. С., 2015
УДК 629.78.015
О ПРОЦЕДУРАХ ПРИЕМОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
В. И. Копытов, С. А. Орлов
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected].
Рассматриваются методики приемочных испытаний космических аппаратов (КА), дается сравнительный анализ испытаний КА на гармоническую вибрацию, на широкополосную случайную вибрацию, испытаний на гармоническую вибрацию и акустический шум.
Ключевые слова: космический аппарат, акустические испытания, вибрационные испытания.
ABOUT PROCEDURE OF ACCEPTANCE MECHANICAL TESTS OF SPACECRAFT
V. I. Kopytov, S. A. Orlov
JSC "Information satellite systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper considers methods of acceptance tests of spacecraft, provides a comparative analysis of the spacecraft test with the harmonic vibration, the broadband random vibration and tests with the harmonic vibration and acoustic noise.
Keywords: spacecraft, acoustic tests, vibration test.
Одним из завершающих видов испытаний при изготовлении космических аппаратов являются приемочные испытания на механические нагрузки [1; 2]. В настоящее время для выполнения приемочных испытаний (в зависимости от имеющегося оборудования) применяются три методики испытаний. Испытания проводятся на гармоническую вибрацию в частотном диапазоне частот 5-2 000 Гц, на широкопо-
лосную случайную вибрацию также в диапазоне частот 5-2 000 Гц, а также на низкочастотную вибрацию в диапазоне частот 5-100 Гц и акустический шум в диапазоне частот 20-10 000 Гц [3].
Испытания КА на гармоническую вибрацию наиболее широко были распространены в мировой практике в 60-70-х гг. ХХ века, а затем постепенно были заменены комбинированными испытаниями на низко-
