GB/T 43927-2024 航天器用锂离子蓄电池组安全设计与控制要求

GB/T 43927-2024《航天器用锂离子蓄电池组安全设计与控制要求》是中国首次从国家标准层面系统规范航天器用锂离子电池组安全设计的专业技术标准，由国家市场监督管理总局与国家标准化管理委员会于2024年4月25日正式发布，并计划于2024年8月1日实施。该标准的发布标志着我国在航天器供电系统设计领域向高安全、高可靠迈出了关键一步，对保障航天任务成功、提升航天产品质量具有重要意义。

一、标准制定背景

随着我国航天技术的持续发展，锂离子电池凭借高能量密度、长寿命、质量轻等优势，已成为卫星、空间站、深空探测器等航天器的重要能源来源。然而，锂电池在特殊环境（如高真空、极端温差、强辐射等）下使用存在安全风险，一旦发生热失控、过充、短路等故障，将严重威胁航天器的系统安全。因此，制定一套适用于航天应用的电池组安全设计标准显得尤为必要。

二、适用范围

该标准适用于航天器用锂离子蓄电池组，包括电池芯、电池模块、电池管理系统（BMS）、热控系统、机械结构等组成部分，涵盖其设计、生产、集成、试验、运行和维护的全过程安全控制要求。适用对象包括轨道卫星、载人飞船、空间站舱段、深空探测器等多类航天器。

三、主要技术内容

1. 安全性设计原则

标准明确提出“安全优先、冗余保障、故障可控”的总体设计原则，强调在设计初期就需对可能出现的故障场景进行风险分析，并建立完善的故障防控机制，包括：

• 电芯筛选：需选用通过航天等级筛选的高安全电芯。

• 系统冗余设计：关键控制电路和保护单元应具备冗余功能。

• 安全间距与绝缘：合理设计电气间距、绝缘等级和接地方式。

2. 电池管理与控制要求

标准对电池管理系统（BMS）提出了明确要求：

• 保护功能：包括过压、欠压、过流、短路、过温保护；

• 状态监测：需实时监测SOC（荷电状态）、SOH（健康状态）、温度分布、电压均衡等；

• 故障响应：BMS应具备快速响应能力，必要时自动隔离故障单元，防止故障蔓延。

3. 热控与结构安全

标准对航天器复杂热环境下的电池组热控系统提出设计要求，包括：

• 主动热控（加热/冷却器）与被动热控（保温材料）配合；

• 结构件需具备抗振动、抗冲击能力，满足发射及在轨运行要求；

• 结构强度和密封性要满足航天器真空环境使用条件。

4. 安全验证与测试要求

在产品交付与上天前，需完成包括但不限于以下试验：

• 电性能测试：包括容量、倍率、循环寿命等；

• 安全性试验：短路、挤压、针刺、过充、过放等极限条件验证；

• 环境适应性测试：包括热真空、振动、冲击、辐照等模拟试验；

• 故障模拟试验：对BMS的异常识别与响应机制进行检验。

四、标准实施意义

该标准的实施有助于：

1. 提升航天电源系统安全性：通过标准化的设计流程和测试验证，降低电池组失效概率；

2. 推动产业链高质量发展：为航天电源产品的研制单位、元器件供应商提供清晰的技术指引；

3. 支撑重大航天工程：为载人航天、探月工程、深空探测等国家级工程提供强有力的安全支撑；

4. 促进国际对接：提升我国锂电航天标准的技术水平，逐步向ISO/ECSS等国际标准靠拢。

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