Главная Продукция Аккумуляторные батареи Никель-водородные аккумуляторные батареи

Никель-водородные аккумуляторные батареи

ПАО «Сатурн» с 1986 года разрабатывает и производит аккумуляторные батареи никель-водородной электрохимической системы. За этот период батареями оснащено более 100 космических аппаратов, изготовлено более чем 250 аккумуляторных батарей.

Предприятие является участником большинства российских космических программ и ряда зарубежных. К числу наиболее известных относятся: «Ресурс-ДК», «Экран», «Электро-Л», «Фобос-Грунт», «ГЛОНАСС», «Спектр-Р», серия аппаратов «Экспресс», серия аппаратов «Ямал», «SESAT», «Интербол-1,2» и другие. Аккумуляторные батареи поставляются фирмам Германии, Франции, Китая, Казахстана.


Тип АБ Напряжение, В Емкость, А·ч Масса, кг Удельная энергия, Вт·ч/кг Тип орбиты Тип охлаждения Элементы управления
19НВ-25 24 27 14 46 НОО Контактный СД, ТС, БД
28НВ-40 35 45 27,5 51 НОО, ГСО Радиационный АДД, ТС, БД, ЭО
18НВ-50 22 55 26 48 ТСО СД, АДД, ТС, БД
20НВ-35 25 30 14,8 51 НОО Жидкостный УКЗА, ДТ
28НВ-50 35 53 37 50 ВКО Газовый АДД, ТС, БД
28НВ-70 35 72 48,5 52 ГСО Жидкостный СД, АДД, ТС, БД
28НВ-70Р 35 72 54 46 НОО Жидкостный СД, АДД, ТС,БД
30НВ-70 37 72 55 49 ВЭО ТСО СД, АДД, ТС,БД
30НВ-70А 37 72 65 42 НОО ТСО АДД, ТС,БД
40НВ-70 50 72 72 50 ГСО Жидкостный СД, АДД, ТС, КЗОД, БД
40НВ-70 50 72 73 49 ВЭО Жидкостный СД, АДД, ТС, БД, R
18НВ-80 22 80 34 53 ГСО Радиационный АДД, ТС, БД, ЭО, R
17НВ-90 21 90 48 40 НОО Радиационный АДД, ТС, БД
27НВ-110 32 105 70,7 48 ГСО Радиационный АДД, Т, БД, ЭО
40НВ-35 49 33 28,5 57 ГСО Радиационный АДД, ТС, БД, ЭО, R
34НВ-50 47 47 35 58 ВЭО Радиационный ЭО, АДД, ТС, БД 
27НВ-100 32 95 68 45 ГСО Радиационный ЭО, АДД, Т, БД
30НВ-100 36 95 75 46 ГСО Радиационный ЭО, АДД, Т, БД
18НВ-70 29,4 84 34,6 55 НОО ТСО ЭО, АДД, Т, БД
26НВ-100 39,5 112,5 69,6 55 НОО ТСО ЭО, АДД, Т, БД
17НВ-48 28,6 58 27,1 49 НОО ТСО ЭО, АДД, Т, БД
17НВ-95 28,6 105
49,8 48 НОО АСТР АДД, Т, БД
60НВ-40 100 41 50,4 59  ВЭО ТСО АДД, Т, БД, R
18НВ-120К 29,4 110 48 52  ГСО АСТР ЭО, АДД, Т, БД, R


Менеджмент АБ

Основная функция алгоритма управления аккумуляторными батареями – обеспечение максимальной степени заряженности перед началом разряда в тени при минимальном перезаряде, в частности при условии соблюдения заданного суточного теплового баланса. Для обеспечения оптимального управления используются показания:


  • аналоговых датчиков давления;
  • контактных сигнализаторов давления дискретного типа (в качестве резервных);
  • термометров сопротивления;
  • поэлементного напряжения НВА.

В некоторых космических аппаратах предусмотрен переход на подзаряд АБ малым током после достижения при заряде штатным током давления в управляющих НВА, соответствующего пороговым значениям при данной температуре. Пороговые установки давления могут корректироваться после проведения тестовых циклов.


Кроме того, менеджмент АБ допускает проведение восстановительных циклов (при необходимости), для чего в состав некоторых АБ включены разрядные сопротивления.


Для уменьшения кабельной сети КА некоторые аккумуляторные батареи могут иметь встроенные блоки первичной обработки информации о состоянии АБ.

Обеспечение надежности АБ

Надежность аккумуляторных батарей обеспечивается резервированием:


  • НВА (с помощью байпасных диодов или короткозамыкателей одноразового действия);
  • контактных сигнализаторов давления, аналоговых датчиков давления и термометров сопротивления;
  • электропроводки..

Таким образом, отказ любого элемента не приводит к отказу аккумуляторных батарей, что подтверждается многолетним опытом эксплуатации. Их надежность обеспечивается также всеобъемлющей квалификацией (в том числе ресурсными испытаниями) и тщательным контролем при изготовлении.

Механический интерфейс

Во всех разработках (кроме аккумуляторной батареи с газовым охлаждением – 28НВ-45 и 28НВ-50) корпус батареи моноблочный. Это обеспечивает его высокую прочность и позволяет крепить батарею в нескольких точках по периметру, а не по всей поверхности днища корпуса.


В случае, когда НВА крепятся в индивидуальных теплосъемных гильзах, силовую нагрузку несет теплосъемное основание, к которому крепятся гильзы. Таким образом, моноблочная конструкция отличается от гильзовой тем, что может быть использована в качестве силового элемента конструкции КА.


В то же время, если режимы эксплуатации теплонапряжены и возникает необходимость увеличения площади аккумуляторной батареи, возможно создание аккумуляторной батареи гильзового типа, в которой НВА в индивидуальных теплосъемных гильзах рассредоточенно компонуются на теплосъемное основание КА требуемой площади.

Тепловой интерфейс

Теплосъем от НВА осуществляется по корпусу аккумуляторной батареи:


  • его периметру, далее на корпус КА;
  • к боковым поверхностям корпуса аккумуляторной батареи или к его днищу.

Блок электродов, состоящий из набора электрохимических групп, зажимается между двумя металлическими мостиками.


Расположение блока электродов в корпусе НВА определяется схемой теплосъема в аккумуляторной батарее.


Корпус НВА выполнен из сплава ЭП-915. Необходимый запас прочности корпуса выбирается из условий обеспечения требуемого количества циклов нагружения. Для обеспечения надежности расчет ведется на тройной запас по циклам.

НВА разработки ПАО «Сатурн»


  • отличаются высокой удельной энергией до 95 Вт·ч/кг;
  • обладают практически неограни ченным сроком службы: гарантируется 15 лет на ГСО и 10 лет на НОО;
  • имеют высокую степень отработки: суммарная летная наработка более 400 млн аккумуляторо-часов;
  • работоспособны в широком диапазоне температур: от минус 20 °С до 40 °С;
  • устойчивы к перезаряду и переразряду;
  • имеют небольшое внутреннее сопротивление: разряжаются токами до 2С.

Основные технические характеристики никель-водородных аккумуляторов

Тип НВА Номинальная емкость, А·ч Удельная энергия, Вт·ч/кг Использование в АБ Использование в КА
НВ-25
27 50 19НВ-25 Гонец
НВ-35 30 65 40НВ-35 Луч-5
НВ-40 45
75 28НВ-40 Монитор, Диалог
НВ-40Л 41 75 60НВ-40 Луч-5А
НВ-45Л 56 84 34НВ-50 Глонасс
НВ-50 54 66 28НВ-50  Глонасс
НВ-55 63 70 18НВ-50 Фобос-Грунт
НВ-70К 72 75 40НВ-70 SESAT, Экспресс-АМ
НВ-70И 72
75 28НВ-70, 28НВ-70Р,
28НВ-70П, 30НВ-70,
30НВ-70А
Экспресс-А, Ресурс-ДК, Аркон-2
НВ-80 89
77 18НВ-80 KazSat
НВ-90 90
80 17НВ-90 БелКА
НВ-95М 102
86 17НВ-95 TIPS
НВ-110 105
70 27НВ-110 APSTAR-VI
НВ-120К 115
72 18НВ-120К KazSat-2
НВ-120 130
80 18НВ-100 Ямал-200
НВ-140 161
90 18НВ-120 Ямал-300

Емкостный диапазон, А·ч 8…25 20...40 40...60 60...140
Габаритные размеры (D*L), мм Ø40*(80...120) Ø76*(125…190) Ø76*(190…215) Ø96*(215…340)
Виды исполнений А, Б Б, Г А, Б, Г, Д Б, Г, Д, E
Размер резьбы под клеммы + М4*0,75 М6*0,75 М6*0,75 М8*1,0
Размер резьбы под клеммы - Корпус Корпус, М6*0,75 Корпус, М6*0,75 М8*1,0

Электрохимическая группа НВА

Окисно-никелевый электрод (ОНЭ) электрохимически пропитан на волоконной никелевой основе.


Структура ОНЭ обеспечивает:

  • разряд токами до 2С;
  • практически неограниченный срок службы;
  • пренебрежимо малая коррозия;
  • после приработочных циклов набухания ОНЭ не наблюдается.

Водородный электрод (ВЭ) гидрофобизированный, с Pt-Pd катализатором, на никелевой металлокерамической основе.


Мощность ВЭ обеспечивает:


  • замкнутый кислородный цикл при концентрации О2 менее 1 %;
  • замкнутый водородный цикл при требуемых перенапряжениях.

Сепаратор – асбестовая матрица.
Газовый экран полипропиленовый.