ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
___ НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ	ГОСТР
( ) РОССИЙСКОЙ	12405-1 —
ФЕДЕРАЦИИ	2013

Транспорт дорожный на электрической тяге

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ ЛИТИЙ-ИОННЫХ БАТАРЕЙНЫХ БЛОКОВ И СИСТЕМ

Ч а с т ь 1 Высокомощные применения

ISO 12405-1:2011 Electrically propelled road vehicles —

Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Parti:

High-power applications (IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ) на основе аутентичного перевода стандарта, указанного в п.4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 «Дорожный транспорта

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 2147-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12405-1:2011 «Транспорт дорожный на электрической тяге. Методы испытаний тяговых литий-ионных батарейных блоков и систем. Часть 1. Высокомощные применения» (ISO 12405-1:2011 Electrically propelled road vehicles — Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Part 1: High-power applications)

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнитепьном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Содержание

1    Область применения......................................................................................................1

2    Нормативные ссылки......................................................................................................1

3    Термины и определения.................................................................................................2

4    Обозначения и сокращения.............................................................................................4

5    Общие требования............................................................................................................5

6    Общие испытательные процедуры..................................................................................9

7    Испытания по определению выходных параметров...........................................................10

8    Испытания на надежность..............................................................................................30

9    Испытания на поведение при неправильной эксплуатации.................................................36

Приложение А (справочное) Обзор типовых схем батарейных блоков, батарейных

систем и программ их испытаний.................................................................39

Приложение В (рекомендуемое) Пример технического описания батарейных блоков

и систем литий-ионных аккумуляторов в протоколе испытаний........................42

Приложение С (рекомендуемое) Пример условий проведения испытаний...............................45

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

стандартов национальным стандартам Российской Федерации........................46

Библиография..................................................................................................................⁴⁷

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Введение

Системы литий-ионных батарей являются одним из наиболее эффективных вариантов накопителей энергии для дорожных транспортных средств с электроприводом. Требования к системам литий-ионных батарей как к тяговым источникам энергии для электромобилей существенно отличаются от требований к батареям для бытовой электроники и батарей для стационарного применения.

Настоящий стандарт описывает методы испытаний батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов, специально предназначенных для приведения в движение дорожных транспортных средств. Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру испытаний и связанных с ними требований с целью обеспечения соответствия батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов специфическим требованиям автомобильной промышленности. Стандарт дает возможность производителям транспортных средств подобрать методы испытаний для оценки характеристик батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов для своих конкретных случаев их применения.

Согласование комбинаций испытаний для отдельных аккумуляторов, батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов необходимо для практического применения стандартов в этой области.

Технические требования для литий-ионных аккумуляторов установлены в стандартах МЭК 62660-1 и МЭК 62660-2.

Отдельные испытания, устанавливаемые настоящим стандартом, основаны на действующих методиках организаций, таких как USABC (United States Advanced Battery Consortium). EUCAR (European Council for Automotive R&D), Freedom CAR (Freedom CAR and Fuel Partnership) и др.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Транспорт дорожный на электрической тяге

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ ЛИТИЙ-ИОННЫХ БАТАРЕЙНЫХ БЛОКОВ И СИСТЕМ Часть 1 Высокомощные применения

Electrically propelled road vehicles Test specification for lithium-юп traction battery packs and systems Parti High-

power applications

Дата введения — 2014—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на батарейные блоки и системы литий-ионных аккумуляторов. предназначенные для использования в качестве тяговых на дорожных транспортных средствах на электрической тяге, и устанавливает методы их испытаний.

Устанавливаемые настоящим стандартом методы испытаний позволяют определять существенные эксплуатационные характеристики батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов. включая их выходные параметры, характеристики надежности, а также их поведение в случаях неправильной эксплуатации. Настоящий стандарт позволяет пользователям обеспечить сравнимость результатов испытаний различных батарейных блоков и систем.

Таким образом, настоящий стандарт устанавливает нормализованные процедуры испытаний по отдельным свойствам батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов, включая их выходные параметры, характеристики надежности, а также их поведение в случаях неправильной эксплуатации.

Настоящий стандарт дает возможность создания специальных программ испытаний для отдельной батареи или системы по согласованию между заказчиком и поставщиком. При необходимости соответствующие процедуры испытаний батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов и/или условия их проведения могут быть выбраны из нормализованных процедур испытаний, предусмотренных настоящим стандартом, в процессе составления оптимизированных программ их испытаний.

Настоящий стандарт распространяется на батарейные блоки и системы высокомощного применения.

Примечания

1 Типичная область применения батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов высокомощного применения - это гибридные электрические транспортные средства (HEV - Hybrid Electric Vehicles) и транспортные средства на топливных элементах (FCVs - Fuel Cell Vehicles).

2    Испытания отдельных литий-ионных аккумуляторов (ячеек их блоков) в соответствии со стандартами

(1) и [2).

2 Нормативные ссылки

Упомянутые ниже ссылочные документы являются обязательными для применения настоящего стандарта. Для датированных ссылок используют только указанное в тексте издание документа. Для недатированных ссылок используют самые последние версии ссылочных документов (включая любые изменения и поправки).

ИСО 6469-1 Электромобили. Требования безопасности. Часть 1. Аккумулирование электроэнергии на борту автомобиля (ISO 6469-1 Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 1: Onboard rechargeable energy storage system (RESS))

ИСО 6469-3 Электромобили. Требования безопасности. Часть 3. Защита людей от поражения электрическим током (ISO 6469-3 Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock)

Издание официальное

ИСО 16750-1 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 1. Общие требования (ISO 16750-1 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 1: General)

ИСО 16750-3 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 1. Механические нагрузки (ISO 16750-3:2007 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads)

ИСО 16750-4 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 4. Климатические нагрузки (ISO 16750-4 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 4: Climatic loads)

МЭК 60068-2-30 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-30 Испытания. Испытание Db: Влажное тепло, циклическое (12 ч + 12-часовой цикл) (IEC 60068-2-30 Environmental testing - Pari 2-30: Tests - Test Db: Damp heat, cyclic (12 h + 12 h cycle)

МЭК 60068-2-47 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-47. Методы испытаний. Размещение компонентов, оборудования и других изделий при испытаниях на воздействие вибрации. ударов и подобных динамических испытаниях (IEC 60068-2-47 Environmental testing - Part 2-47: Tests - Mounting of specimens for vibration, impact and similar dynamic tests)

МЭК 60068-2-64 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-64. Испытания. Испытание Fh: Широкополосная случайная вибрация и руководство (IEC 60068-2-64 Environmental testing - Part 2-64: Tests - Test Fh: Vibration, broadband random and guidance)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте используют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    блок управления батареей (battery control unit BCU): BCU: Электронное устройство, которое предназначено для контроля, управления, а также определения или расчета электрических и термических параметров батарейной системы, и обеспечивает обмен информацией между батарейной системой и другими управляющими системами автомобиля.

Примечание - Более подробные объяснения термина приведены в 5.5.1.

3.2    батарейный блок (battery pack): Устройство накопления энергии, включающее отдельные аккумуляторы или аккумуляторные сборки, обычно соединенные с электронной системой аккумуляторов. с напряжением цепи класса В. имеющее устройство защиты от сверхтоков и включающее электрические межсистемные соединения и интерфейсы для внешних систем.

Примечания

1    Более подробные объяснения термина приведены в 5 4 и А 2

2    Примерами внешних систем являются система охлаждения, система проводки по классу напряжения В. дополнительная система проводки по классу напряжения А. информационная система

3.3    батарейная система (battery system): Устройство накопления энергии, включающее отдельные аккумуляторы или аккумуляторные сборки, или батарейные блоки, а также электрические цепи и электронные системы.

Примечания

1    Более подробные объяснения термина приведены в 5.5.2. 5 5 3. А.3.2. Компоненты батарейной системы могут также входить в состав разных систем автомобиля

2    Примерами электронной системы могут быть BCU и контакторы

3.4    емкость (capacity С); (С): Электрический заряд, который батарейный блок или система могут отдать в установленных условиях

Примечание - Величину емкости часто выражают в ампер-часах (А*ч).

3.5    электронная система аккумуляторов (cell electronics): Электронное устройство, предназначенное для мониторинга термических и электрических параметров работы аккумупяторов или аккумуляторных сборок, содержащее, при необходимости, электронную систему балансировки аккумуляторов.

Примечание - Электронная система аккумуляторов может включать их контроллер Функционально балансировка аккумуляторов может осуществляться электронной системой аккумуляторов или BCU

3    6 заказчик (customer): Сторона, заинтересованная в использовании блока батарей или системы батарей и. исходя из этого, заказывающая или осуществляющая испытания.

2

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Примечание — Пример заказчика - изготовитель автомобиля

3.7 плотность энергии (energy dencrty): Отношение количества запасенной энергии к объему батарейного блока или батарейной системы.

Примечания

1    Для батарейного блока или батарейной системы, имеющих систему охлаждения, объем ограничен местом разъемного соединения охлаждающих магистралей при жидкостной системе или патрубков воздушной системы

2    Плотность энергии выражают в ватт-часах на литр (Вт ч/л)

3    8 энергетическая эффективность при раз ряде-за ряде Отношение энергии постоянного тока, фактически отдаваемой батарейным блоком или системой в процессе испытания на разряд, к общей энергии постоянного тока, требующейся для восстановления первоначального состояния степени заряженности батарейного блока или системы (SOC) при их стандартном заряде.

Примечание - Величину фактически отдаваемой энергии постоянного тока выражают в ватт-часах (Вт ч) разряда, а общей энергии постоянного тока выражают в ватт-часах (Вт ч) заряда

3.9    высокоэнергоемкое применение (high-energy application): Характеристика устройства или особенности его применения, для которых типовое численное соотношение между максимально допускаемы значением выходной электрической мощности и значением выходной электрической энергии, получаемой в режиме разряда постоянным током величиной 1C при комнатной температуре, менее 10.

Примечания

1    Характерным примером блока батарей или системы батарей высокоэнергоемкого применения являются конструкции для применения в аккумуляторных электромобилях (battery electric vehicles - BEV)

2    Максимально допускаемое значение выходной электрической мощности выражают в ваттах (Вт), а выходной электрической энергии - в ватт-часах (Вт ч)

3.10    высокомощное применение (high-power application): Характеристика устройства или особенности его применения, для которых типовое численное соотношение между максимально допускаемым значением выходной электрической мощности и значением выходной электрической энергии. получаемой в режиме разряда постоянным током величиной 1C при комнатной температуре, не менее 10.

Примечания

1    Характерным примером блока батарей или системы батарей высокомощного применения являются конструкции для применения на гибридных автомобилях (hybrid electric vehicles - HEV) и автомобилях, использующих топливные элементы (fuel cell vehicles - FCV).

2    Максимально допускаемое значение выходной электрической мощности выражают в ваттах (Вт), а выходной электрической энергии - в ватт-часах (Вт ч)

3.11    максимальное рабочее напряжение (maximum working voltage): Наибольшее значение напряжения переменного тока (среднее квадратичное значение) или постоянного тока, которое может возникать в электрической системе при нормальных режимах функционирования, установленных производителем, без учета переходных процессов.

3.12    номинальная емкость (rated capacity): Установленное производителем общее количество ампер-часов, которое может отдать полностью заряженный блок или система при заданных условиях испытаний таких, как режим разряда, температура и конечное разрядное напряжение.

3.13    комнатная температура, Troom (room temperature, Troom), °C: Температура, равная (25 ± 2) ^eC.

3.14    знак тока батареи (sign of battery current): Знак тока разряда батареи устанавливается как положительный, знак тока заряда батареи устанавливается как отрицательный.

3.15    удельная энергия (specific energy): Отношение количества запасенной энергии к массе батарейного блока или системы.

Примечания

1    Для батарейного блока или системы, включающих систему охлаждения, учитывают ту часть массы системы, которая ограничена точкой разъемного соединения трубопроводов охлаждения в случае жидкостной системы и воздуховодов охлаждения в случае воздушной системы Для жидкостной системы охлаждения в учитываемое значение массы входит масса охлаждающей жидкости внутри батарейного блока или системы

2    Удельную энергию выражают в Вт ч/кг.

3.16    степень заряженности (state of charge SOC): SOC: Доступная часть запасаемой энергии блока или системы батарей.

3

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Примечание - Степень эаряженности выражают в процентах номинальной емкости

3.17    поставщик (supplier): Сторона, которая поставляет батарейный блок или систему.

Примечание — Поставщиком может быть, например, производитель батарей

3.18    напряжение класса A (voltage class А): Классификация электрических компонентов или цепей, рассчитанных на максимальное рабочее напряжение не более 30 В переменного тока или не более 60 В постоянного тока.

Примечание - Более подробное объяснение в ИСО 6469-3

3.19    напряжение класса В (voltage class В): Классификация электрических компонентов или цепей, рассчитанных на максимальное рабочее напряжение более 30 В. но не более 1000 В переменного тока или свыше 60 В. но не более 1500 В постоянного тока.

Примечание - Более подробное объяснение в ИСО 6469-3

4 Обозначения и сокращения

4.1 Обозначения

Обозначение Расшифровка Единица измерения С.'аое Снижение емкости % Cm. 1C (номинальная) емкость при токовом испытании А ч Сто Номинальная емкость 1C в начале эксплуатации (BOL) А ч Зарядный ток (ток заряда) А lascharзе Разрядный ток (ток разряда) А Id mat Максимальный разрядный ток (ток разряда) для энергетических и емкостных испытаний, установленный производителем А Idp та. Максимальный импульсный разрядный ток (ток разряда) для испытаний по определению мощности, внутреннего сопротивления и энергетической эффективности, установленный производителем А Tmax Максимальная рабочая температура °С Tmtn Минимальная рабочая температура °с Troom Комнатная температура °с T Время с н Коэффициент полезного действия; к.пщ. %

4.2 Сокращения

Сокращение Расшифровка BOL (Beginning of life) Начало жизненного цикла BCU (Battery control unit) Блок управления батареей DUT (Device under test) Устройство, подвергаемое испытаниям EOOV (End of discharge votage) Конечное разрядное напряжение EUCAR (European Council for Automotive Research and Development) Европейский Совет по исследованиям и развитию в автомобилестроении IEC (International Electrotechnical Comission) Международная электротехническая комиссия OCV (Open circuit voltage) Напряжение разомкнутой цепи PNGV (Partnership for New Generation of Vehicles) Партнерство «За новое поколение транспортных средств» PSD (Power spectral density) Спектральная плотность мощности (СПМ) RESS (Rechargeable energy storage system) Перезаряжаемая система накопления энергии r.m.s. (root-mean-square) Среднеквадратичное значение SC (Standard cycle) Стандартный цикл SCH (Standard charge) Стандартный заряд SDCH (Standard discharge) Стандартный разряд

4

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

SOC (State of charge) Степень заряженности USABC (United States Advanced Battery Consortium) Американский Консорциум Развития Батарей

5 Общие требования

5.1    Условия испытаний

5.1.1    Предварительные условия

Батарейный блок или батарейная система, испытанные в соответствии с настоящим стандартом должны отвечать следующим требованиям:

-    электробезопасность конструкции должна быть подтверждена на соответствие требованиям ИСО 6469-1 и ИСО 6469-3*;

-    необходимая эксплуатационная документация и требуемые для испытания компоненты соединения с испытательным оборудованием, т е. вилки, розетки, а также соединители для системы охлаждения, должны быть поставлены вместе с DUT.

Батарейная система должна обеспечивать возможность проведения всех предписанных испытаний. т.е. прохождение всех режимов испытаний при использовании алгоритма работы BCU. а также иметь возможность обмена информацией с испытательным стендом посредством общей информационной шины.

Подсистема батарейного блока, в качестве DUT. должна включать в себя все компоненты, предписанные поставщиком, например, включать механические и электрические соединительные компоненты для механических испытаний.

При отсутствии иных предписаний, перед каждым испытанием DUT должен быть приведен к температуре испытаний (предварительное кондиционирование). Термическое кондиционирование может быть достигнуто, если в течение промежутка времени длительностью 1 ч при отсутствии активного охлаждения разница между температурой испытаний и температурой в любой точке каждой из составляющих батарей по своему абсолютному значению не превышает 2 К.

При отсутствии иных предписаний, каждую зарядку и каждое из текущих состояний SOC должен сопровождать период выдержки продолжительностью 30 мин.

5.1.2    Точность испытательного оборудования и измеряемых величин

Точность внешнего испытательного оборудования не должна выходить за границы указанных ниже предельных отклонений:

a)    напряжение: ± 0.5 %;

b)    ток: ± 0.5 %;

c)    температура: ± 1 К.

Общая точность измерений контролируемых извне DUT и измеряемых величин по отношению к установленным или реальным значениям не должна выходить за границы указанных ниже предельных отклонений:

-    напряжение: ± 1 %;

-    ток: ± 1 %;

-    температура: ± 2 К;

-    время: ±0.1 %:

-    масса: ±0.1 %;

-    размеры: ± 0.1 %.

Все величины (время, температура, ток и напряжение) должны фиксироваться каждые 5 % от предполагаемого промежутка времени зарядки и разрядки, за исключением особых случаев испытаний. когда эта частота указывается специально.

5.2    Планирование последовательности испытаний

Последовательность испытаний для конкретного блока, подсистемы или системы батарей устанавливают на основе соглашения между поставщиком и заказчиком с учетом 5.3 настоящего стандарта.

Пример перечня условий испытаний, которые согласовывают поставщик и заказчик, приведен в таблице С.1.

5.3    Испытания

Эквивалентные требования содержатся в Правилах ЕЭК ООН № 100

Общий обзор испытаний представлен на рисунке 1. где в скобках указаны ссылки на разделы настоящего стандарта.

Общие процедуры испытаний (раздел 6) Испытания по определению выходных параметров (раздел 7) Испытания на надежность (раздел 8) Испытания по проверке поведения при неправильной эксплуатации (раздел 9) Циклы кондиционирования (6.1) Стандартный цикл (6.2) Стандартный разряд (6.2.22) Стандартный заряд (6.2.2.3) Энергия и емкость При Ттот (7.1) Энергия и емкость при различных температурах и режимах разряда (7.2) Мощность и внутреннее сопротивление (7.3) Потеря SOC без нагрузки (7.4) Потеря SOC при хранении (7.5) Мощность прокручивания* при низких температурах (7.6) Мощность прокручивания* при высоких температурах (7.7) Энергетическая эффективность (7.8) Долговечность при цитировании (7.9) Конденсация влаги (8.1) Термическое (температурное) цитирование (8.2) Вибрация (8.3) Механические удары (84) Защита от короткого замыкания (9.2) Защита от перезаряда (9.3) Защита от чрезмерного разряда (9.4)

• Под мощностью прокручивания батареи подразумевают мощность ее энергоотдачи в серии коротких разрядных импульсов при минимально возможном показателе SOC и минимально допускаемом напряжении разряда на клеммах батареи Указанный режим напоминает работу разряженной стартерной батареи в процессе попытки запуска двигателя

Рисунок 1 — Общий обзор плана испытаний

6