ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ

СТАНДАРТ

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ТРАНСПОРТ ДОРОЖНЫЙ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Технические требования к испытаниям модулей и систем тяговых литий-ионных батарей

Часть 2

Высокоэнергетическое применение

ISO 12405-2:2012

Electrically propelled road vehicles — Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Part 2: High-energy applications

(IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2016

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Некоммерческой организацией «Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ» (Ассоциация «РУСБАТ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 044 «Аккумуляторы и батареи», Подкомитет 2 «Аккумуляторы и батареи, содержащие щелочной и прочие некислотные электролиты»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 ноября 2014 г. № 1576-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12405-2:2012 «Транспорт дорожный на электрической тяге. Технические требования к испытаниям модулей и систем тяговых литий-ионных батарей. Часть 2. Высокоэнергетическое применение» (ISO 12405-2:2012 «Electrically propelled road vehicles — Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Part 2: High-energy 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 дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6    Некоторые положения настоящего стандарта могут являться объектами патентных прав. Международная организация по стандартизации (ИСО) и Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несут ответственности за идентификацию подобных патентных прав

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, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2016

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 12405-2-2014

5.4 Батарейный модуль — типовая конфигурация

1 — электрические цепи напряжения класса В (контакторы, предохранители, провода); 2— выводы напряжения класса В; 3—выводы напряжения класса А; 4 — ударопрочный корпус, для нормальных условий применения; 5 — система охлаждения с соединителями; б — аккумуляторная сборка; 7 — устройство сервисного отключения; 8 — батарейный модуль; 9 — электронный блок аккумулятора: а — вход; b — выход

Рисунок 2 — Типовая схема батарейного модуля

Батарейный модуль (см. рисунок 2) представляет собой устройство накопления энергии, которое включает в себя аккумуляторы или аккумуляторные сборки, электронное оборудование аккумулятора, электрический контур класса напряжения В, устройство защиты от перегрузки по току, включая электрические соединители, интерфейс для системы охлаждения класса напряжения В, вспомогательный контур класса напряжения А и коммуникации. Электрический контур класса напряжения В батарейного модуля может включать в себя контакторы. Батарейные модули напряжением 60 В постоянного тока и выше могут включать в себя устройства ручного отключения (сервисное отключение). Все компоненты, как правило, помещены в ударопрочный корпус для нормальных условий эксплуатации.

5.5 Батарейная система — типовая конфигурация

5.5.1 БКБ

БКБ вычисляет степень заряженности, работоспособность и передает эксплуатационные ограничения батарейной системы в блок управления транспортного средства. БКБ может иметь возможность управления силовыми контакторами батарейной системы для того, чтобы при определенных условиях, например, перегрузка по току, чрезмерное высокое или низкое напряжение, высокая температура, размыкать цепь с напряжением класса В. БКБ может иметь различную конструкцию и исполнение: он может быть выполнен в виде отдельного электронного блока, блока, интегрированного в батарейную систему, или он может быть расположен вне батарейного модуля и соединен с ним коммуникационной шиной или посредством устройства ввода-вывода батарейного модуля. Функции БКБ могут быть интегрированы с функциями одного или нескольких управляющих устройств транспортного средства.

7

5.5.2 Батарейная система с интегрированным блоком контроля батареи (БКБ)

2    3    8

Рисунок 3 — Типовая схема батарейной системы с интегрированным блоком контроля батареи

Батарейная система (см. рисунок 3) представляет собой устройство накопления энергии, которое включает в себя аккумуляторы или аккумуляторные сборки, электронное оборудование аккумулятора, блок контроля батареи, электрический контур класса напряжения В с контакторами и устройством защиты по току, включающим электрические соединители, интерфейс для системы охлаждения класса напряжения В и вспомогательный контур класса напряжения А с коммуникациями. Батарейные системы с напряжением 60 В постоянного тока и выше могут включать в себя устройство ручного отключения (сервисное отключение). Все компоненты, как правило, помещены в ударопрочный корпус для нормальных условий эксплуатации. В данном примере блок контроля батареи встроен внутрь ударопрочного корпуса для нормальных условий эксплуатации и его контрольные функции связаны с батарейным модулем.

8

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

5.5.3 Батарейная система с внешним расположением блока контроля батареи (БКБ)

1 — электрические цепи напряжения класса В (контакторы, предохранители, провода); 2— выводы напряжения класса В; 3—выводы напряжения класса А; 4 — ударопрочный корпус, для нормальных условий применения; 5 — система охлаждения с соединителями; б — аккумуляторная сборка; 7 — сервисное устройство отключения; 8 — батарейный модуль; 9 — электронный блок аккумулятора; 10 — блок контроля батареи; 11 — батарейная система: а — вход; Ь — выход

Рисунок 4 — Типовая схема батарейной системы с внешним расположением блока контроля батареи

Батарейная система (см. рисунок 4) представляет собой устройство накопления энергии, которое включает в себя аккумуляторы или аккумуляторные сборки, электронное оборудование аккумулятора, блок контроля батареи, электрический контур класса напряжения В с контакторами и устройством защиты по току, включающим электрические соединители и интерфейс для системы охлаждения класса напряжения В и вспомогательный контур класса напряжения Ас коммуникациями. Батарейные системы напряжением 60 В постоянного тока и выше могут включать в себя функцию ручного отключения (сервисное отключение). Все компоненты, как правило, помещены в ударопрочный корпус для нормальных условий эксплуатации. В данном примере блок контроля батареи расположен снаружи ударопрочного корпуса для нормальных условий эксплуатации и его контрольные функции связаны с батарейным модулем.

5.6 Подготовка батарейного модуля и системы к стендовым испытаниям

5.6.1 Подготовка батарейного модуля

Если не оговорено особо, батарейный модуль должен быть соединен через выводы напряжения класса В и напряжения класса А к оборудованию испытательного стенда. Контакторы, возможные напряжение, ток и температура должны контролироваться на оборудовании испытательного стенда в соответствии с инструкциями поставщика и в соответствии с заданными техническими требованиями к испытаниям. Пассивное устройство защиты по превышению тока в батарейном модуле должно быть в рабочем состоянии. На оборудовании испытательного стенда должна функционировать активная защита от перегрузки по току, способная при необходимости размыкать главные контакторы батарейного модуля. Устройство охлаждения может быть присоединено к оборудованию испытательного стенда и функционировать в соответствии с инструкциями поставщика.

5.6.2 Подготовка батарейной системы

Если не оговорено особо, батарейная система должна быть соединена через выводы напряжения класса В, напряжения класса А и охлаждение к оборудованию испытательного стенда.

Функционирование батарейной системы должно контролироваться посредством БКБ, оборудование испытательного стенда должно следовать эксплуатационным пределам, передаваемым БКБ посредством коммуникационной шины. Оборудование испытательного стенда должно поддерживать условия срабатывания «вкл./выкл.» главных контакторов, изменение параметров напряжения, тока и температуры в соответствии с указанными требованиями методов испытания. Устройство охлаждения батарейной системы и соответствующий контур охлаждения испытательного стенда должны функционировать в соответствии с заданными техническими требованиями к испытаниям и под управлением БКБ. БКБ должен обеспечивать оборудованию испытательного стенда возможность выполнять процедуру испытаний во всем диапазоне предельных величин параметров батарейной системы. При необходимости управляющая программа БКБ должна быть адаптирована поставщиком к требованиям методов испытания. Устройства активной и пассивной защиты от перегрузки по току должны срабатывать по командам батарейной системы. Устройство активной защиты по току должно также контролироваться оборудованием испытательного стенда, при необходимости выдавая команду на размыкание главных контакторов батарейной системы.

6 Общие испытания

6.1    Циклы предварительной подготовки

6.1.1    Цель

ОИ должен пройти предварительную подготовку путем проведения определенных электрических циклов перед началом основной серии испытаний для того, чтобы гарантировать соответствующую стабилизацию выходных параметров батарейных модуля и системы.

Это испытание применяется к батарейным модулям и системам.

6.1.2    Порядок проведения испытаний

Порядок проведения должен быть следующим:

Испытания должны проводиться при комнатной температуре.

Разряд должен проводиться при токе С/3 или при других величинах тока, как предлагается и/или уже применялось поставщиком при испытаниях перед поставкой. Зарядка должна проводиться в соответствии с рекомендациями поставщика.

Должна быть проведена последовательность из трех циклов предварительной подготовки. По соглашению между потребителем и поставщиком можно ограничиться проведением только двух циклов.

В конце разряда напряжение батарейного модуля или системы не должно опускаться ниже предела, рекомендованного поставщиком (минимальное напряжение — это наименьшее напряжение, при котором не наступает необратимое повреждение).

Батарейный блок или система считаются «предварительно подготовленными», если разрядная емкость в течение двух процессов разряда, следующих друг за другом, не изменяется на величину, большую, чем 3 % от номинальной емкости. Если режим разряда соответствует режиму, применяемому поставщиком для таких же батарейных модулей или систем при заводских испытаниях, данные, полученные во втором цикле можно непосредственно сопоставить с данными поставщика.

Если условия предварительной подготовки не могут быть выполнены, потребитель и поставщик должны договориться о дальнейших действиях.

6.2    Стандартный цикл (ЦС)

6.2.1    Цель

Цель стандартного цикла (ЦС) — обеспечить одинаковые начальные условия для каждого испытания батарейного блока или системы. Стандартный цикл (ЦС), как описано ниже, должен выполняться перед каждым испытанием.

Данные испытания применяются к батарейным блокам и системам.

6.2.2    Порядок проведения испытаний

6.2.2.1 Общие положения

Стандартный цикл (ЦС) проводят при комнатной температуре. ЦС должен включать в себя стандартный разряд (PC) (см. 6.2.2.2), с последующим стандартным зарядом (ЗС) (см. 6.2.2.3).

10

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

Если по какой-либо причине, интервал времени между окончанием ЦС и началом нового испытания более 3 ч, ЦС должен быть повторен.

Q.2.2.2 Стандартный разряд (PC)

Режим разряда:

Ток С/3 или другой, особый режим разряда в соответствии с техническими условиями, заданными поставщиком.

Глубина разряда:

В соответствии с техническими условиями, заданными поставщиком.

После окончания разряда необходим период выдержки для стабилизации параметров: 30 мин или выдержка до достижения комнатной температуры ОИ.

6.2.2.3 Стандартный заряд (ЗС)

Порядок проведения заряда и критерий окончания заряда:

Ток С/3 или другой, особый режим заряда в соответствии с техническими условиями, заданными поставщиком. Технические условия должны предусматривать критерий окончания заряда и интервал времени полного процесса заряда.

В любом случае заряд должен быть завершен в течение 8 ч.

После окончания заряда необходим период выдержки для стабилизации напряжения: 60 мин.

7 Испытания по определению рабочих характеристик

7.1    Энергия и емкость при комнатной температуре

7.1.1    Цель

При испытании измеряется емкость ОИ в ампер-часах (Ач) при разряде постоянным током, по величине соответствующим уровню номинальной емкости, указанной поставщиком С/3 в А ч (т. е. если номинальная емкость при трехчасовом разряде составляет 45 А ч, разряд производится током 15 А). Режим трехчасового разряда (С/3) используется в качестве оценочного для статических измерений емкости и энергии и как стандартный уровень для испытаний как батарейных модулей, так и систем. Кроме того, в обоснованных случаях, для определения емкости для выполнения требований высокоэнергетических систем должен быть выполнен разряд с величиной тока разряда 1C, 2С и максимально допустимой величиной тока разряда. Разряд завершается при конечном напряжении разряда, установленном поставщиком и зависящим от тока разряда.

Данные испытания применяются к батарейным блокам и системам.

7.1.2    Порядок проведения испытаний

Испытания должны проводиться при комнатной температуре при токе разряда С/3, 1C, 2С (если 2С менее /_{d max}) и максимальной величине тока, которая допускается поставщиком.

Данные испытания применяются к батарейным блокам и системам.

Последовательность испытаний, которые должны быть проведены, определена в таблице 1.

Таблица 1 — Последовательность испытаний по определению энергии и емкости при комнатной температуре

№ шага Процедура Температура испытаний 1.1 Температурная стабилизация 'к 1.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 1.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 2.1 Разряд при С/3 'к 2.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 2.3 Разряд при 1C 'к 2.4 Стандартный заряд (ЗС) 'к 2.5 Разряд при 2С 'к 2.6 Стандартный заряд (ЗС) 'к

Окончание таблицы 1

№ шага Процедура Температура испытаний 2.7 Разряд при /d тах 'к 2.8 Стандартный заряд (ЗС) 3.1 Стандартный цикл (ЦС) 'к

Процедура стандартного заряда (ЗС) должна соответствовать 6.2.2.3.

Процедура стандартного цикла (ЦС) должна соответствовать 6.2.

Все испытания на разряд должны заканчиваться по достижении конечного напряжения разряда, установленного поставщиком.

После разряда ОИ должен быть выдержан в состоянии покоя не менее 30 мин или должна пройти температурная стабилизация при требуемой температуре окружающей среды или должна быть использована выдержка в течение фиксированного промежутка времени для температурной стабилизации перед следующим испытанием в указанной последовательности.

7.1.3 Требования

Если емкость при токе разряда С/3, полученная в ходе испытания на шаге 2.1, таблица 1,7.1.2 отличается более, чем на 5 % от заявленной поставщиком емкости при токе разряда С/3, то измеренная при испытании емкость принимается за номинальную и будет являться в дальнейшем базовой величиной для определения тока разряда, т.е. значение С для расчета каждой величины тока разряда пС будет базироваться на емкости, замеренной при разряде током С/3.

Должны быть зафиксированы следующие данные:

-    ток, напряжение, температура ОИ и температура окружающей среды в зависимости от времени при каждом разряде и последующем стандартном заряде;

-    емкость при разряде в ампер-часах (Ач), энергия в ватт-часах (Втч) и средняя мощность в ваттах (Вт) при каждом испытании на разряд;

-    емкость при заряде в ампер-часах (А ч), энергия в ватт-часах (Вт ч) и средняя мощность в ваттах (Вт) после каждого испытания на разряд;

-    энергетическая эффективность при заряде-разряде при каждом испытании на разряд;

-    энергия разряда в ватт-часах (Вт ч), как функция СЗ при каждом испытании на разряд (в % от номинальной емкости);

-    конечное напряжение разряда для всех доступных точек замера напряжения при всех испытаниях на разряд;

-    определенная в процессе испытаний базовая величина С/3 для расчета тока разряда при всех дальнейших испытаниях.

Примечание —Данные по емкости используются далее при расчете уменьшения емкости (см. 7.7.2.6).

7.2 Энергия и емкость при различных температурах и токах разряда

7.2.1    Цель

В результате данного испытания определяется емкость при различных температурах и при трех различных постоянных токах разряда. Разряд различными токами проводится последовательно, затем производится изменение температуры окружающей среды и испытания повторяют после достижения нового значения температуры.

7.2.2    Порядок проведения испытаний

Испытания должны быть проведены по крайней мере при четырех значениях температуры (40 °С, 0 °С, минус 10 °С и минус 18 °С, испытания при f_min могут быть проведены по желанию), при токе разряда С/3,1C, 2С и при максимальном значении тока, разрешенном поставщиком (максимальное значение тока соответствует /_{d max}).

Последовательность испытаний представлена в таблице 2.

Таблица 2 — Последовательность испытаний по определению энергии и емкости при различных температурах и токах разряда

Шаг Процедура Температура испытаний 1.1 Температурная стабилизация 'к 1.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 1.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 2.1 Температурная стабилизация р о 2.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) р о 2.3 Разряд при С/3 р о 3.1 Температурная стабилизация 'к 3.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 3.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 4.1 Температурная стабилизация р о 4.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) р о 4.3 Разряд при 1C р о 5.1 Температурная стабилизация 'к 5.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 5.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 6.1 Температурная стабилизация р о 6.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) р о 6.3 Разряд при 2С р о 7.1 Температурная стабилизация 'к 7.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 7.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 8.1 Температурная стабилизация р о 8.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) р о 8.3 Разряд при /d max р о 9.1 Температурная стабилизация 'к 9.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 9.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 10.1 Температурная стабилизация 0 °с 10.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) 0 °с 10.3 Разряд при С/3 0 °с 11.1 Температурная стабилизация 'к 11.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 11.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 12.1 Температурная стабилизация 0 °с 12.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) 0 °с

Продолжение таблицы 2

Шаг Процедура Температура испытаний 12.3 Разряд при 1C 0 °С 13.1 Температурная стабилизация 'к 13.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 13.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 14.1 Температурная стабилизация 0 °С 14.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) 0 °с 14.3 Разряд при 2С 0 °с 15.1 Температурная стабилизация 'к 15.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 15.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 16.1 Температурная стабилизация 0 °с 16.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) 0 °с 16.3 Разряд при /d max 0 °с 17.1 Температурная стабилизация 'к 17.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 17.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 18.1 Температурная стабилизация - 10 °с 18.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 10 °с 18.3 Разряд при С/3 - 10 °с 19.1 Температурная стабилизация 'к 19.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 19.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 20.1 Температурная стабилизация - 10 °с 20.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 10 °с 20.3 Разряд при 1C - 10 °с 21.1 Температурная стабилизация 'к 21.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 21.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 22.1 Температурная стабилизация - 10 °с 22.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 10 °с 22.3 Разряд при 2С - 10 °с 23.1 Температурная стабилизация 'к 23.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 23.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 24.1 Температурная стабилизация - 10 °с

Продолжение таблицы 2

Шаг Процедура Температура испытаний 24.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 10 °С 24.3 Разряд при /d max - 10 °С 25.1 Температурная стабилизация 'к 25.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 25.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 26.1 Температурная стабилизация - 18 °С 26.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 18 °С 26.3 Разряд при С/3 - 18 °С 27.1 Температурная стабилизация 'к 27.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 27.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 28.1 Температурная стабилизация - 18 °С 28.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 18 °С 28.3 Разряд при 1C - 18 °С 29.1 Температурная стабилизация 'к 29.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 29.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 30.1 Температурная стабилизация - 18 °С 30.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 18 °С 30.3 Разряд при 2С - 18 °С 31.1 Температурная стабилизация 'к 31.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 31.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 32.1 Температурная стабилизация - 18 °С 32.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) - 18 °С 32.3 Разряд при /d тах - 18 °С 33.1 Температурная стабилизация 'к 33.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 33.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 34.1 Температурная стабилизация ^min 34.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) ^min 34.3 Разряд при С/3 ^min 35.1 Температурная стабилизация 'к 35.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 35.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к

Окончание таблицы 2

Шаг Процедура Температура испытаний 36.1 Температурная стабилизация tain 36.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) tain 36.3 Разряд при 1C tain 37.1 Температурная стабилизация 37.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 37.3 Стандартный цикл (ЦС) 38.1 Температурная стабилизация tain 38.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) tain 38.3 Разряд при 2С tain 39.1 Температурная стабилизация 39.2 Стандартный заряд (ЗС) 39.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к 40.1 Температурная стабилизация tain 40.2 Стандартный дозаряд (ДЗС) tain 40.3 Разряд npn/dmax tain 41.1 Температурная стабилизация 'к 41.2 Стандартный заряд (ЗС) 'к 41.3 Стандартный цикл (ЦС) 'к

Процедура стандартного заряда (ЗС) при различных температурах должна соответствовать 6.2.2.3.

Процедура стандартного цикла (ЦС) должна соответствовать 6.2.

Величина тока разряда должна быть основана на значении номинальной емкости, установленной поставщиком батареи, и в соответствии с результатами испытаний при токе, равном С/3, процедура которых описана в 7.1. (Энергия и емкость при комнатной температуре, соответственно).

Все испытания на разряд должны заканчиваться по достижении конечного напряжения разряда, установленного поставщиком.

После разряда ОИ должен быть выдержан в состоянии покоя не менее 30 мин или должен пройти температурную стабилизацию при требуемой температуре окружающей среды или должна быть использована выдержка в течение фиксированного промежутка времени для температурной стабилизации перед следующим испытанием в указанной последовательности.

Процедура испытаний при температурах окружающей среды f_min (минус 20 °С > f_min > минус 40 °С) в пределах шагов от 34.1 до 41.3 является необязательной.

Примечание — Стандартный дозаряд (ДЗС) позволяет дозарядить испытуемое устройство для компенсации возможной потери энергии при температурной стабилизации.

7.2.3 Требования

Должны быть зафиксированы следующие данные:

-    ток, напряжение, температура ОИ и температура окружающей среды в зависимости от времени при каждом разряде и последующем стандартном заряде;

-    емкость при разряде в ампер-часах (Ач), энергия в ватт-часах (Вт-ч) и средняя мощность в ваттах (Вт) при каждом испытании на разряд;

-    емкость при заряде в ампер-часах (А ч), энергия в ватт-часах (Вт-ч) и средняя мощность в ваттах (Вт) после каждого испытания на разряд;

-    энергетическая эффективность при заряде-разряде при каждом испытании на разряд;

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

Содержание

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

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

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

4    Символы и сокращения...............................................................4

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

5.1    Общие условия..................................................................5

5.2    Программа испытаний.............................................................6

5.3    Испытания......................................................................6

5.4    Батарейный модуль — типовая конфигурация.........................................7

5.5    Батарейная система — типовая конфигурация........................................7

5.6    Подготовка батарейного модуля и системы к стендовым испытаниям......................9

6    Общие испытания...................................................................10

6.1    Циклы предварительной подготовки................................................10

6.2    Стандартный цикл (ЦС)...........................................................10

7    Испытания по определению рабочих характеристик.......................................11

7.1    Энергия и емкость при комнатной температуре.......................................11

7.2    Энергия и емкость при различных температурах и токах разряда........................12

7.3    Мощность и внутреннее сопротивление.............................................17

7.4    Энергетическая эффективность при быстром заряде..................................23

7.5    Уменьшение степени заряженности (саморазряд) без нагрузки..........................25

7.6    Уменьшение степени заряженности (саморазряд) при хранении.........................27

7.7    Циклический ресурс (долговечность)................................................28

8    Испытания на надежность............................................................39

8.1    Влажность (при изменении температуры)............................................39

8.2    Изменение температуры окружающей среды.........................................40

8.3    Вибрация......................................................................41

8.4    Механический удар многократного действия.........................................45

9    Испытания на возможные последствия неправильной эксплуатации.........................46

9.1    Информация...................................................................46

9.2    Защита от короткого замыкания....................................................47

9.3    Защита от перезаряда............................................................47

9.4    Защита от чрезмерного разряда...................................................48

Приложение А (справочное) Батарейные модули и системы, общий обзор испытаний............49

Приложение В (справочное) Примеры спецификаций для проведения испытаний

батарейных модулей и систем.............................................51

Приложение С (справочное) Пример условий испытаний....................................54

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

стандартов ссылочным национальным стандартам Российской Федерации.......55

Библиография.......................................................................56

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

-    энергия разряда в ватт-часах (Втч), как функция СЗ при каждом испытании на разряд (в % от номинальной емкости);

-    диаграмма разброса напряжения на каждом аккумуляторе при достижении конечного напряжения разряда системы при каждом испытании на разряд.

7.3 Мощность и внутреннее сопротивление

7.3.1    Цель

Испытания по определению мощности и внутреннего сопротивления предназначены для определения динамических параметров мощности, изменения омического сопротивления при процессах разряда и заряда, а также напряжения разомкнутой цепи ОИ как функции СЗ и температуры в соответствии с приближенным к реальности режимом нагрузки, полученным при эксплуатации транспортных средств.

Данные испытания применяются к батарейным блокам и системам.

7.3.2    Характеризация мощности импульсного режима

Цель данного режима — показать мощность импульсного разряда (0,1 с, 2 с, 5 с, 10 с, 18 с, 18,1 с, 20 с, 30 с, 60 с, 90 с и 120 с), а также мощность заряда импульсной рекуперации (в течение 0,1 с, 2 с, 10 с и 20 с) при различных СЗ и температурах. По правилам испытаний используется постоянная величина тока, основанная на установленной поставщиком величине максимального тока разряда в импуль-се /_{dp тах}. По соглашению с потребителем эта величина может быть уменьшена. В случае, если напряжение на ОИ в процессе разряда достигает величины конечного напряжения разряда, ток должен быть уменьшен таким образом, чтобы напряжение на клеммах батареи не достигало величины конечного напряжения разряда в течение 120 с импульса разряда. Ток импульсного заряда рекуперации должен быть постоянным, а его значение должно рассчитываться как 75 % от тока в импульсе разряда. В случае если ОИ в процессе заряда достигает предельной величины напряжения заряда, ток должен быть уменьшен таким образом, чтобы напряжение на клеммах батареи не превышало величины предельного напряжения заряда в течение 20 с зарядного импульса рекуперации.

Режим испытаний начинается с импульса разряда током величиной /_{dp max}, продолжительностью 18 с, с последующим импульсом 0,75/ф_тах в течение 102 с и с последующей выдержкой в состоянии покоя в течение 40 с для того, чтобы измерить поляризационное сопротивление аккумулятора. После периода выдержки производится зарядный импульс в течение 20 с током, равным 75 % от величины /ф _тах, для определения возможности рекуперативного заряда. После импульса заряда должна следовать выдержка (отдых) батареи в течение 40 с. (Значения тока и времени см. также таблицу 3 и рисунок 5).

Примечание — При испытании батарейных систем БКБ передает максимально допустимые рабочие пределы ОИ, например, зависящие от фактической температуры и СЗ ОИ, по шине связи, что позволяет оборудованию испытательного стенда поддерживать испытуемые устройства в указанных условиях эксплуатации. Для испытаний батарейных модулей поставщик передает все необходимые эксплуатационные ограничения для ОИ для того, чтобы настроить оборудование испытательного стенда для поддержания ОИ в заданных условиях эксплуатации.

Таблица 3 — Режим снятия характеристик мощности в импульсе

Прирост времени, с Суммарное время, с Ток 0 0 0 18 18 ^dp.max 102 120 0’75/dp,max 40 160 0 20 180 -0,75/dpmax 40 220 0

На рисунке 5 показан пример, когда максимальная величина тока разряда в импульсе составляет /ф _тах. Ток разряда считается положительным, а ток заряда отрицательным. Максимальная величина импульса тока разряда /_{dp max} для снятия характеристик мощности импульсного режима устанавливается поставщиком.

Введение

Литий-ионные батарейные системы являются эффективной альтернативной системой аккумулирования энергии для транспортных средств на электрической тяге. Требования к литий-ионным батарейным системам, предназначенным для использования в качестве источника энергии для приведения в движение транспортных средств на электрической тяге, существенно отличаются от требований к батареям, используемым в бытовой электронике или для стационарного применения.

ИСО 12405 предусматривает определенную методику испытаний для литий-ионных батарейных модулей и систем, специально разработанную для транспортных средств на электрической тяге. Настоящий стандарт устанавливает перечень испытаний и связанных с ними требований с целью обеспечения соответствия батарейных модулей и систем литий-ионных аккумуляторов специфическим требованиям автомобильной промышленности. Это позволяет производителям автомобилей выбрать методы испытаний батарейных модулей и систем для оценки соответствия их характеристик имеющимся требованиям.

Для практического использования стандартов для применения в автомобилях необходима согласованность технических требований к испытаниям батарейных аккумуляторов, блоков и систем.

Технические условия для аккумуляторов заданы в МЭК 62660-1 и МЭК 62660-2.

Отдельные испытания, устанавливаемые настоящим стандартом, основаны на действующих методиках организаций: USABC, EUCAR, FreedomCAR и других источниках.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТРАНСПОРТ ДОРОЖНЫЙ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ

Технические требования к испытаниям модулей и систем тяговых литий-ионных батарей

Часть 2

Высокоэнергетическое применение

Electrically propelled road vehicles. Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems.

Part 2. High-energy applications

Дата введения — 2016—01—01

1    Область применения

ИСО 12405 определяет методы испытаний для литий-ионных батарей и систем для использования в дорожных транспортных средствах на электрической тяге.

Указанные методы испытаний позволяют пользователю ИСО 12405 определить основные рабочие характеристики, оценить надежность и возможные последствия неправильных действий при эксплуатации литий-ионных батарейных модулей и систем. Они также призваны помочь пользователю в сравнении результатов испытаний, полученных для различных батарейных модулей и систем.

Поэтому цель ИСО 12405 состоит в том, чтобы определить стандартные методы проверки основных рабочих характеристик, надежности и возможных последствий неправильной эксплуатации литий-ионных батарейных модулей и систем.

ИСО 12405 позволяет разработать специальную программу испытаний для отдельного батарейного модуля или системы с учетом возможности его согласования между потребителем и поставщиком. Соответствующие методы и/или условия испытаний литий-ионных батарейных модулей и систем при необходимости, могут быть выбраны из стандартных методов испытаний, предусмотренных в ИСО 12405.

Эта часть ИСО 12405 определяет методы испытаний для высокоэнергетических батарейных модулей и систем.

Примечание 1 — Типичные области применения высокоэнергетических батарейных модулей и систем — аккумуляторные электромобили и подключаемые к сети гибридные электромобили.

Примечание 2 — Испытания на уровне отдельных аккумуляторов определены МЭК 62660-1 и МЭК 62660-2.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок следует использовать только указанное издание, для недатированных ссылок следует использовать последнее издание указанного документа, включая все поправки:

ИСО 6469-1 Транспорт дорожный на электрической тяге. Требования безопасности. Часть 1. Аккумулирование электроэнергии на борту автомобиля [ISO 6469-1 Electrically propelled road vehicles — Safety specifications — Part 1: On-board rechargeable energy storage system (RESS)]

Издание официальное

ИСО 6469-3 Транспорт дорожный на электрической тяге. 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)

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 (IS016750-3 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 воздействия внешних факторов. Часть 2-30. Испытания. Испытание Db: Влажное тепло, циклическое (12 ч +12-часовой цикл) [IEC 60068-2-30 Environmental testing — Part 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. Вибрация широкополосная случайная и управляемая (IEC 60068-2-64 Environmental testing — Part 2-64: Tests — Test Fh: Vibration, broadband random and guidance)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте приведены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    блок контроля батареи; БКБ (battery control unit, BCU): Электронное устройство, которое контролирует, управляет, диагностирует и вычисляет электрические и температурные параметры батарейной системы, а также обеспечивает обмен информацией между батарейной системой и другими устройствами управления транспортного средства.

Примечание —См. также 5.5.1.

3.2    батарейный модуль (battery pack): Механическая конструкция, включающая аккумуляторы, несущую раму или поддоны и, возможно, компоненты для управления батареей.

Примечание — См. также 5.4 и А.2.

3.3    батарейная система (battery system): Устройство накопления энергии, которое включает аккумуляторы или аккумуляторные сборки или батарейный(е) модуль(и), а также электрические цепи и электронные устройства.

Примечание 1 — См. 5.5.2, 5.5.3, А.3.1 и А.3.2. Компоненты батарейной системы могут входить также в состав различных устройств транспортного средства.

Примечание 2 — Примерами электронных устройств могут быть БКБ и контакторы.

3.4    емкость (capacity): Общее количество ампер-часов (А ч), которые могут быть отданы батареей при определенных условиях.

3.5    электронный блок аккумулятора (cell electronics): Электронное устройство, которое собирает и, возможно, отслеживает температурные и электрические параметры аккумуляторов или аккумуляторных сборок и, при необходимости, содержит электронную часть для балансировки аккумуляторов.

Примечание — Электронное устройство может включать в себя контроллер аккумулятора. Функцией балансировки аккумулятора может управлять электронный блок аккумулятора или же ею может управлять БКБ.

3.6    потребитель (customer): Сторона, заинтересованная в использовании батарейного модуля или батарейной системы и, исходя из этого, заказывающая или осуществляющая испытания.

Пример: Производитель транспортных средств.

2

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

3.7    объект испытаний; ОИ (device under test, DUT): Батарейный модуль или батарейная система.

3.8    удельная плотность энергии (energy density): Количество запасенной энергии, отнесенное к объему батарейного модуля или батарейной системы.

Примечание 1 — В батарейном модуле или системе должна учитываться система охлаждения, если таковая имеется, до места соединения трубопроводов охлаждения или воздуховодов, соответственно.

Примечание 2 — Удельная плотность энергии выражается в Ватт-часах на литр (Вт-ч/л).

3.9    энергетическая эффективность при разряде-заряде (energy round trip efficiency): Отношение величины общей энергии постоянного тока, отданной испытуемым устройством при разряде в процессе испытания, к суммарной величине энергии постоянного тока, требуемой для восстановления начального степени заряженности при стандартном заряде.

Примечание — Величина энергии постоянного тока, полученная от испытуемого устройства при разряде и энергии постоянного тока при заряде выражаются в Ватт-часах (Вт-ч).

3.10    высокоэнергетические применения (high-energy application): Характеристика устройства или особенности применения, для которых численное соотношение между максимально допустимым выходным значением электрической мощности и электрической энергии при разряде током 1C при комнатной температуре для батарейного модуля или системы, как правило, не более 10.

Примечание 1 — Типичный пример — высокоэнергетический батарейный модуль или система, предназначенные для применения в аккумуляторных электромобилях.

Примечание 2 — Допустимая выходная мощность выражается в ваттах (Вт), выдаваемая электрическая энергия выражается в Ватт-часах (Вт-ч).

3.11    высокомощностные применения (high-power application): Характеристика устройства или особенности применения, для которых численное соотношение между максимально допустимым выходным значением электрической мощности и электрической энергии при разряде током 1C при комнатной температуре для батарейного модуля или системы, как правило, равно или более 10.

Примечание 1 — Типичный пример — высокомощностной батарейный модуль или система, предназначенные для применения в гибридных электромобилях и транспортных средствах на топливных элементах.

Примечание 2 —Допустимая выходная мощность выражается в ваттах (Вт), выдаваемая электрическая энергия выражается в Ватт-часах (Вт-ч).

3.12    максимальное рабочее напряжение (maximum working voltage): Наибольшее значение напряжения переменного тока (среднеквадратичное значение) или постоянного тока, выраженное в вольтах, которое может возникать в электрической системе при нормальных режимах эксплуатации, в соответствии с техническими требованиями изготовителя, без учета переходных процессов.

3.13    номинальная емкость (rated capacity): Заданное производителем общее количество ампер-часов, которое может быть получено от полностью заряженного батарейного модуля или системы при заданных условиях испытаний, таких как режим разряда, температура и конечное напряжение разряда.

3.14    комнатная температура f_K (room temperature, RT): Температура (25 ± 2) °C.

3.15    знак тока батареи (sign of battery current): Знак тока, проходящего через батарею: ток разряда батареи определен как положительный, ток заряда батареи как отрицательный.

3.16    удельная энергия (specific energy): Количество запасенной энергии, отнесенное к массе батарейного модуля или системы.

Примечание 1 — В батарейном модуле или системе должна учитываться масса системы охлаждения, если таковая имеется, до места соединения трубопроводов охлаждения или воздуховодов, соответственно. Для жидкостной системы охлаждения также должна быть учтена масса охлаждающей жидкости внутри батарейного модуля или системы.

Примечание 2 — Удельная энергия выражается в Вт-ч/кг.

3.17    степень заряженности; СЗ (state of charge, SOC): Доступная емкость батарейного модуля или системы, отнесенная к величине номинальной емкости.

Примечание — Степень заряженности выражается в процентах от номинальной емкости.

3

3.18    стандартный дозаряд; ДЗС (standard charge SCH for top off): Дополнительный заряд после стандартного заряда при комнатной температуре, который устраняет возможное снижение степени заряженное™ при последующем тепловым уравновешиванием при различных температурах.

3.19    поставщик (supplier): Компания, которая поставляет батарейные системы и модули.

3.20    напряжение класса A (voltage class А): Классификация электрических компонентов или цепей с максимальным рабочим напряжением не более 30 В переменного тока или не более 60 В постоянного тока.

Примечание — Более подробно, см. ИСО6469-3.

3.21    напряжение класса В (voltage class В): Классификация электрических компонентов или цепей, с максимальным рабочим напряжением свыше 30 В, но не более 1000 В переменного тока или свыше 60 В, но не более 1500 В постоянного тока.

Примечание — Более подробно, см. ИСО6469-3.

4 Символы и сокращения

переменный ток (alternating current); блок контроля батареи (BCU, battery control unit); электромобиль аккумуляторный (BEV, battery electric vehicle); начало жизненного цикла (BOL, beginning of life); емкость, выраженная в ампер часах (А ч);

величина тока, соответствующая току в п раз более разрядной емкости в одночасовом режиме разряда, выраженная в амперах (например, ЗС соответствует величине тока разряда одночасового режима, помноженного на 3 и выраженного в амперах); постоянный ток (direct current); объект испытаний (DUT, device under test);

конечное напряжение при разряде (EODV, end of discharge voltage);

Европейский Совет по исследованиям и развитию в автомобилестроении (European Council for Automotive Research and Development); электромобиль (EV, electric vehicle);

электромобиль на топливных элементах (FCV, fuel cell vehicle); электромобиль гибридный (HEV, hybrid electric vehicle);

максимальный ток заряда, установленный производителем для испытаний по определению энергетической эффективности при быстром заряде;

максимальный ток разряда, установленный производителем для испытаний по определению энергии и емкости;

максимальный ток разряда в импульсе, установленный производителем для испытаний по определению мощности, внутреннего сопротивления и энергетической эффективности; Международная электротехническая комиссия (IEC, International Electrotechnical Comission); Международная организация по стандартизации (ISO, International Organization for Standardization); литий (lithium);

литий-ионный аккумулятор (Li-ion, lithium-ion); напряжение разомкнутой цепи (OCV, open circuit voltage);

электромобиль гибридный с подзарядкой от сети (PHEV, plug-in hybrid electric vehicle); Партнерство за новое поколение транспортных средств (Partnership for New Generation of Vehicles);

Спектральная плотность мощности (PSD, power spectral density);

система хранения энергии аккумуляторная (RESS, rechargeable energy storage system);

4

ГОСТ Р ИСО 12405-2-2014

r.m.s. — среднеквадратичное значение (root-mean-square);

f_K — комнатная температура ((25 ± 2)°С) (RT, room temperature (25 ± 2)°С);

ЦС — цикл стандартный (SC, standard cycle);

ЗС — заряд стандартный (SCH, standard charge);

PC — разряд стандартный (SDCH, standard discharge);

СЗ — степень зараженности (SOC, state of charge);

USABC — Американский Консорциум перспективных источников энергии (батарей) (United States Advanced Battery Consortium); г| — эффективность (коэффициент) (efficiency).

5 Общие требования

5.1 Общие условия

Батарейный модуль или батарейная система для проведения испытаний в соответствии с этой частью стандарта ИСО 12405, должны соответствовать 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. соединители, разъемы, включая охлаждение и коммуникации) должны поставляться вместе с ОИ.

Батарейная система должна обеспечивать возможность проведения всех предписанных испытаний, т. е. все режимы испытаний должны быть реализованы в БКБ, а также должна быть обеспечена возможность обмена информацией с испытательным стендом посредством общих коммуникационных шин.

Подсистема батарейного модуля, в качестве ОИ, должна включать в себя все компоненты, указанные потребителем (например, включать механические и электрические соединительные компоненты для механических испытаний).

Если не указано иное, перед каждым испытанием ОИ необходимо выдержать при температуре испытания. Тепловое равновесие будет достигнуто, если в течение 1 ч без активного охлаждения отклонение температуры любой из точек измерения температуры аккумулятора от температуры испытания составляет не более ± 2 °С.

Если не указано иное, после проведения любого заряда и после каждого изменения степени за-ряженности ОИ необходимо выдержать его в течение 30 мин.

В процессе испытаний погрешность измерений значений величин должна составлять не более:

-    напряжения ± 0,5 %;

-    тока ± 0,5 %;

-    температуры ± 1 °С.

Общая погрешность измерений контролируемых и измеряемых величин по отношению к установленным или фактическим значениям должна быть не более:

-    напряжения: ±1 %;

-    тока: ± 1 %;

-    температуры: ±2 °С;

-    времени: ± 0,1 %;

-    массы: ± 0,1 %;

-    размеров: ± 0,1 %.

Все величины (время, температура, ток и напряжение), если это не оговорено особо, должны фиксироваться каждые 5 % от предполагаемого времени заряда и разряда.

Примечание — По соглашению между потребителем и поставщиком, для батарейного модуля или системы, состоящих более, чем из одной подгруппы, испытания могут проводиться на таких одиночных подгруппах.

5

5.2    Программа испытаний

Последовательность испытаний для конкретного батарейного модуля, или системы, или подсистемы батарейного модуля устанавливается соглашением между потребителем и поставщиком, на основании перечня испытаний 5.3.

Пример перечня условий испытаний, которые согласовываются между потребителем и поставщиком, приведен в таблице С.1.

5.3    Испытания

Общий обзор испытаний представлен на рисунке 1, где также указаны ссылки на конкретные разделы.

Обзор испытаний

Общие испытания (раздел 6) Испытания по определению рабочих характеристик (раздел 7) Испытания на надежность (раздел 8) Испытания на возможные последствия неправильной эксплуатации (раздел 9) Циклы предварительной подготовки (6.1) Энергия и емкость при комнатной температуре (7.1) Повышенная влажность (8.1) Защита от короткого замыкания (9.2) Стандартный цикл (6.2) Энергия и емкость при различных температурах и режимах разряда (7.2) Изменение температуры окружающей среды (8.2) Защита от перезаряда (9.3) Стандартный разряд (6.2.2.2) Мощность и внутреннее сопротивление (7.3) Синусоидальная вибрация (8.3) Защита от переразряда (9.4) Стандартный заряд (6.2.2.3) Эффективность при быстром заряде (7.4) Механический удар многократного действия (8.4) Потери СЗ без подключенной нагрузки (7.4) Потери СЗ при хранении (7.6) Циклический ресурс (7.7)

Рисунок 1 — План испытаний — обзор

6