Откройте актуальную версию документа прямо сейчас
Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.
Вход
Купить систему ГАРАНТ
Получить демо-доступ
Узнать стоимость
Информационный банк
Подобрать комплект
Семинары
- Главная
- Национальный стандарт РФ ГОСТ Р МЭК 61982-2018 "Батареи аккумуляторные для использования на электрических дорожных транспортных средствах, за исключением литиевых батарей. Методы испытаний для определения рабочих характеристик и выносливости" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 октября 2018 г. N 750-ст)
- Приложение А (обязательное). Метод испытаний для Ni/MH батарей, используемых для двигателей гибридных электрических транспортных средств
Приложение А (обязательное). Метод испытаний для Ni/MH батарей, используемых для двигателей гибридных электрических транспортных средств
Приложение А
(обязательное)
Метод
испытаний для Ni/MH батарей, используемых для двигателей гибридных электрических транспортных средств
А.1 Общие положения
В настоящем приложении приводится описание показателей и методик испытаний жизненного цикла никель-металлогидридных батарей (аккумуляторов), применяемых для двигателей ЭМГ.
В настоящем приложении под Ni/MH батареями подразумевают герметичные никель-металлогидридные батареи: это герметичные батареи, которые используют гидроксид никеля на положительном электроде, сплав, способный удерживать водород на отрицательном электроде и водный раствор щелочи (едкое кали), в качестве электролита. Герметичные батареи - это такие батареи, которые могут поддерживать герметичное состояние и не выделять газ или жидкость при заряде и разряде в пределах температурного диапазона, указанного изготовителем. Эти батареи используют механизм рекомбинации кислорода для предотвращения опасного возрастания внутреннего давления.
А.2 Общие условия испытаний
А.2.1 Температура испытания
Если не определено иначе, перед каждым испытанием аккумулятор или батарея должны быть выдержаны при температуре испытания в течение времени, указанного в таблице А.1.
Таблица А.1 - Температура батареи и период выдержки до начала испытания
|
Температура батареи в начале испытания, °С |
Период выдержки до начала испытания, ч |
Температура батареи в начале испытания, °С |
Период выдержки до начала испытания, ч |
|
45 |
16-24 |
0 |
16-24 |
|
25 |
1-4 |
- 20 |
16-24 |
А.2.2 Измерение температуры
Температура аккумулятора должна быть измерена с помощью устройства измерения температуры поверхности, имеющего шкалу определения и точность калибровки, указанные в 4.1.1.1. Температура должна быть измерена в месте, которое наиболее точно отражает температуру аккумулятора. Температура, если это необходимо, может быть измерена и в других подходящих местах.
Примеры для измерения температуры приведены на рисунке А.1. Должны соблюдаться инструкции для измерения температуры, указанные изготовителем.
Рисунок А.1 - Пример измерения температуры аккумулятора
А.2.3 Измерение размеров
Максимальные размеры общей ширины, толщины или диаметра и длины аккумулятора должны быть измерены до трех значащих цифр в соответствии с допусками, приведенными в 4.1.4.
Примеры максимальных размеров приведены на рисунках А.2, а) - А.2, d).
|
|
|
|
а) - Цилиндрические аккумуляторы (а) |
b) - Цилиндрические аккумуляторы (b) |
|
|
|
|
с) - Призматические аккумуляторы (а) |
d) - Призматические аккумуляторы (b) |
А - общая ширина; В - общая толщина; С - диаметр; D - общая длина аккумулятора (включая клеммы); Е - общая длина аккумулятора (без учета клемм)
Рисунок А.2 - Примеры максимальных размеров аккумуляторов
А.3 Электрические измерения
А.3.1 Общие положения
В ходе каждого испытания должны быть зафиксированы напряжение, ток и температура.
А.3.2 Общие условия проведения заряда
Если иное не указано в настоящем стандарте, до начала испытания по измерению электрических характеристик аккумулятор заряжают следующим образом.
До начала заряда аккумулятор разряжают при температуре окружающей среды (25 2) °С постоянным током 1/3 It, А до достижения конечного напряжения разряда Uк, указанного изготовителем. Затем аккумулятор должен быть заряжен при той же температуре в соответствии с методом заряда, указанным изготовителем.
А.3.3 Емкость
Емкость аккумулятора должна измеряться в соответствии со следующими шагами.
Шаг 1 - Аккумулятор должен быть заряжен по А.3.2.
После заряда температура аккумулятора должна быть стабилизирована в соответствии с А.2.
Шаг 2 - Аккумулятор должен быть разряжен постоянным током, приведенным в таблице А.2 и таблице А.3 при температуре окружающей среды минус 20 °С, 0 °С, 25 °С и 45 °С до конечного напряжения разряда, указанного в таблице А.4. Верхний предел тока разряда составляет 200 А. Конечное напряжение конца разряда батареи определяется как произведение конечного напряжения конца разряда одного аккумулятора и количества последовательно соединенных аккумуляторов в батарее.
Таблица А.2 - Ток разряда батареи при температуре окружающей среды 25 °С
|
Нормированная емкость батареи, |
Ток разряда, А |
|||
|
Менее 20 |
1/3/ It |
1 It |
5 It |
10 It |
|
20 и более |
1/3 It |
1 It |
2 It |
5 It |
Таблица А.3 - Ток разряда батареи при температурах окружающей среды минус 20 °С, 0 °С и 45 °С
|
Нормированная емкость батареи, |
Ток разряда, А |
|
|
Менее 20 |
1/3 It |
5 It |
|
20 и более |
1/3 It |
2 It |
Таблица А.4 - Конечное напряжение разряда аккумулятора
|
Ток разряда, А |
Температура аккумулятора (батареи), °С |
|||
|
45 |
25 |
0 |
- 20 |
|
|
Конечное напряжение разряда, В | ||||
|
1/3 It |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,9 |
|
1 It |
- |
0,9 |
- |
- |
|
2 It |
Значение напряжения, указанное изготовителем |
|||
|
5 It | ||||
|
10 It | ||||
Метод назначения тока испытаний It определен в МЭК 61434.
Шаг 3 - Должна быть измерена длительность разряда до достижения заданного конечного напряжения разряда, после чего должна быть рассчитана емкость аккумулятора, , до трех значащих цифр.
А.3.4 Корректировка СЗ
Испытуемые аккумуляторы должны быть заряжены как указано ниже. Процедура корректировки СЗ предназначена для подготовки аккумуляторов для испытаний в настоящем приложении.
Шаг 1 - Аккумулятор заряжают по А.3.2.
Шаг 2 - Аккумуляторы выдерживают при температуре окружающей среды (25 2) °С в соответствии с А.2.1.
Шаг 3 - Аккумулятор разряжают постоянным током 1/3 It, А, при той же температуре в течение ч, где n - СЗ, %, установленное для конкретного испытания.
А.4 Энергия
А.4.1 Метод испытания
Массовая удельная энергия, , и объемная удельная энергия,
, аккумуляторов при определенном токе разряда 1/3 It, А, определяется в соответствии со следующей процедурой.
a) Измерение массы
Масса аккумулятора должна быть измерена до трех значащих цифр.
b) Измерение размеров
Размеры аккумулятора должны быть измерены, как указано в А.2.3.
c) Измерение емкости
Емкость аккумулятора определяют по А.3.3.
d) Расчет среднего значения напряжения
Значение среднего напряжения во время разряда в приведенном выше измерении емкости должно быть получено путем интегрирования напряжения разряда по всему времени разряда и деления полученного результата на продолжительность разряда. Простым способом среднее напряжение можно вычислить, используя следующий метод: напряжения при разряде U1, U2, ..., Un записываются каждые 5 с с момента начала разряда, при этом значения, полученные менее чем за 5 с до достижения конечного напряжения разряда, не учитываются. Среднее напряжение Ucp рассчитывается в упрощенном порядке, используя формулу (А.1) и округляя результат до трех значащих цифр.
.
(А.1)
Примечание - Если может быть достигнута достаточная точность, то могут быть использованы значения, обеспечиваемые измерительными приборами.
А.4.2 Расчет удельной энергии
А.4.2.1 Удельная энергия по массе
Удельная энергия по массе рассчитывается по формуле (А.2) и формуле (А.3) округляя результат до трех значащих цифр.
,
(А.2)
где Eэр - электрическая энергия аккумулятора, ;
Ср - емкость, , при разряде током 1/3 It, А;
Ucp - среднее напряжение во время разряда, В.
,
(A.3)
где - удельная энергия по массе,
;
Еэр - электрическая энергия аккумулятора, ;
М - масса аккумулятора, кг.
А.4.2.2 Удельная энергия по объему
Объемная удельная энергия рассчитывается по формуле (А.4) округляя результат до трех значащих цифр.
,
(А.4)
где - удельная энергия по объему,
;
Eэр - электрическая энергия аккумулятора, ;
V - объем аккумулятора, дм3.
Объем призматических аккумуляторов должен учитываться исходя из полной высоты без учета клемм, ширины и длины аккумулятора, а цилиндрических аккумуляторов исходя из поперечного сечения и общей длины без учета клемм.
А.5 Удельная мощность и удельная мощность рекуперации
А.5.1 Метод испытания
Испытание должно проводиться в соответствии со следующей процедурой.
a) Измерение массы
Масса аккумулятора должна быть измерена до трех значащих цифр.
b) Измерение размеров
Размеры аккумулятора должны измеряться, как указано в А.2.3.
c) Получение вольт-амперной характеристики.
Вольт-амперная характеристика определяется путем измерения напряжения в конце импульса длительностью 10 с при разряде и заряде постоянным током при условиях, указанных ниже.
1) СЗ корректируется до значений 20 %, 50 % и 80 % по А.3.4, и температура аккумуляторов на момент начала испытаний должна быть (25 2) °С.
Для испытания аккумуляторов при температуре окружающей среды (45 2) °С, (0
2) °С и (минус 20
2) °С СЗ корректируется только до значения 50 %.
2) аккумулятор заряжают или разряжают при каждом значении тока, соответствующем значению нормированной емкости в соответствии с таблицей А.5 и таблицей А.6, а напряжение измеряется в конце 10 с импульса. Верхний предел тока заряда и разряда должен быть 200 А. Диапазоны тока заряда и разряда должны указываться заводом-изготовителем, стандартный интервал измерения составляет 1 с. Если напряжение через 10 с разряда ниже нижнего предела напряжения или через 10 с заряда выше верхнего предела напряжения, то данные измерений должны быть опущены.
Таблица А.5 - Токи заряда и разряда при температуре батареи 0 °С, 25 °С и 45 °С
|
Нормированная емкость батареи, |
Ток разряда, А |
|||
|
Менее 20 |
1/3 It |
1 It |
5 It |
10 It |
|
20 и более |
1/3 It |
1 It |
2 It |
5 It |
Таблица А.6 - Токи заряда и разряда при температуре батареи минус 20 °С
|
Ток разряда, А | ||
|
1/3 It |
1 It |
2 It |
3) После каждого разряда и каждого заряда должны быть предусмотрены перерывы по 10 мин. Однако, если температура аккумулятора после 10 мин выдержки не уменьшается до температуры испытания 2 °С, необходимо увеличить выдержку для охлаждения. Затем продолжают следующие разряды или заряды.
4) Испытание проводится по схеме, изображенной на рисунке А.3.
Рисунок А.3 - Порядок получения вольт-амперной характеристики (пример с испытуемыми аккумуляторами с нормированной емкостью менее 20 )
А.5.2 Расчет удельной мощности
А.5.2.1 Ток разряда
При расчете удельной мощности, соответствующей 20 %, 50 % и 80 % СЗ, ток разряда Iрп получают в порядке, показанном на рисунке А.4 с использованием вольт-амперных характеристик, полученных по А.5.1 путем построения графика напряжения в конце десятой секунды разряда постоянным током. Вольт-амперная характеристика экстраполируется с использованием метода наименьших квадратов на точку пересечения с уровнем нижнего предела напряжения при разряде и рассчитывается до трех значащих цифр. Это значение должно быть использовано как ток разряда Iрп в расчете удельной мощности.
Рисунок А.4 - Метод получения максимального тока разряда Iрп при вычислении удельной мощности
А.5.2.2 Мощность
Мощность рассчитывается по формуле (А.5) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.5)
где Wpn - мощность при разряде, Вт;
Uрп - нижний предел напряжения при разряде;
Iрп - ток разряда, полученный при вычислении удельной мощности, А.
А.5.2.3 Удельная мощность по массе
Удельная массовая мощность рассчитывается по формуле (А.6) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.6)
где Рэм - удельная мощность по массе, ;
Wрп - мощность, Вт;
М - масса аккумулятора, кг.
А.5.2.4 Удельная мощность по объему
Объемная удельная энергии рассчитывается по формуле (А.7) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.7)
где Рэм - удельная мощность по массе, ;
Wрп - мощность, Вт;
V - объем аккумулятора, дм3.
Объем призматических аккумуляторов должен учитываться исходя из полной высоты без учета клемм, ширины и длины аккумулятора, а цилиндрических аккумуляторов исходя из поперечного сечения и общей длины без учета клемм.
А.5.3 Расчет рекуперативной удельной мощности
А.5.3.1 Ток заряда
При расчете удельной мощности рекуперации, соответствующей 20 %, 50 % и 80 % СЗ, ток разряда Iзп получают в порядке, показанном на рисунке А.5, с использованием вольт-амперных характеристик, полученных по А.5.1, путем построения графика напряжения в конце десятой секунды заряда постоянным током. Вольт-амперная характеристика экстраполируется с использованием метода наименьших квадратов на точку пересечения с уровнем верхнего предела напряжения при заряде и рассчитывается до трех значащих цифр. Это значение должно быть использовано как ток заряда Iзп в расчете удельной мощности рекуперации.
Рисунок А.5 - Метод получения максимального тока разряда Iзп при вычислении удельной мощности рекуперации
А.5.3.2 Мощность рекуперации
Мощность рекуперации рассчитывается по формуле (А.8) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.8)
где Wзп - максимальная мощность рекуперации, Вт;
Uзп - верхний предел напряжения при заряде;
Iзп - ток заряда, полученный при вычислении удельной мощности рекуперации, А.
А.5.3.3 Удельная мощность рекуперации по массе
Удельная массовая мощность рассчитывается по формуле (А.9) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.9)
где Ррм - удельная мощность рекуперации по массе, ;
Wзр - максимальная мощность рекуперации, Вт;
М - масса аккумулятора, кг.
А.5.3.4 Удельная мощность рекуперации по объему
Объемная удельная энергии рассчитывается по формуле (А.10) и округляется до трех значащих цифр.
,
(А.10)
где Ррм - удельная мощность рекуперации по объему, ;
Wзп - максимальная мощность рекуперации, Вт;
V - объем аккумулятора, дм3.
Объем призматических аккумуляторов должен учитываться исходя из полной высоты без учета клемм, ширины и длины аккумулятора, а цилиндрических аккумуляторов исходя из поперечного сечения и общей длины без учета клемм.
А.6 Внутреннее сопротивление по постоянному току
А.6.1 Метод испытания
Вольт-амперная характеристика определяется путем измерения напряжения в конце 10 с импульса при разряде и заряде постоянным током в соответствии с А.5.1. СЗ корректируется на 50 %, и температура окружающей среды устанавливается на (минус 20 2) °С, (0
2) °С, (25
2) °С и (45
2) °С.
А.6.2 Расчет внутреннего сопротивления по постоянному току
Вольт-амперные характеристики, полученные при разряде и заряде, линейно аппроксимируют с использованием метода наименьших квадратов. Абсолютное значение величины внутреннего сопротивления по постоянному току при разряде Rp получают как наклон вольт-амперной кривой при разряде (рисунок А.6), аналогично из кривой при заряде получают величину внутреннего сопротивления по постоянному току при заряде Rз (рисунок А.7). Полученные значения округляют до третьей значащей цифры.
Рисунок А.6 - Метод получения значения внутреннего сопротивления по постоянному току при разряде
Рисунок А.7 - Метод получения значения внутреннего сопротивления по постоянному току при заряде
А.7 Сохраняемость заряда
Сохраняемость заряда аккумуляторов при 50 % СЗ определяют в соответствии со следующей процедурой.
Шаг 1 - Аккумулятор должен быть заряжен по А.3.2.
Шаг 2 - Аккумулятор должен быть разряжен до 50 % СЗ по А.3.4. Затем аккумуляторы должны быть выдержаны при температуре окружающей среды (25 2) °С согласно таблице А.1.
Шаг 3 - Разряжают аккумулятор током 1/3 It при той же температуре до конечного напряжения разряда. Эта разрядная емкость обозначается Сb.
Шаг 4 - Повторяют Шаг 1 и Шаг 2.
Шаг 5 - Аккумуляторы хранят в течение 28 дней при температуре окружающей среды (45 2) °С. Выдерживают аккумулятор при температуре окружающей среды (25
2) °С перед началом разряда в течение от 16 до 24 ч.
Шаг 6 - Разряжают аккумулятор током 1/3 It при той же температуре до конечного напряжения разряда. Эта разрядная емкость обозначается Сr.
Коэффициент сохраняемости заряда рассчитывается по формуле (А.11)
,
(А.11)
где R - коэффициент сохраняемости заряда, %;
Сr - емкость аккумулятора после хранения, ;
Сb - емкость аккумулятора до хранения, .
А.8 Циклический ресурс
А.8.1 Общие положения
Циклический ресурс аккумуляторов определяется с помощью следующих методов испытания.
А.8.2 Измерение исходных рабочих характеристик
Прежде чем начинать испытания на выносливость по зарядным и разрядным циклам должны быть измерены емкость и мощность, принимаемые как исходные характеристики аккумуляторов.
- Емкость
Испытание по определению емкости должно выполняться дважды в соответствии с А.3.3: при температуре окружающей среды (45 2) °С и при (25
2) °С.
- Мощность
Мощность должна быть измерена по А.5 при (25 2) °С и 50 % СЗ.
А.8.3 Цикл заряда и разряда
a) Температура
Температура окружающей среды должна быть (45 2) °С. В начале цикла заряда и разряда температура аккумулятора должна быть (45
2) °С.
b) Корректировка СЗ перед началом цитирования
Аккумуляторы должны быть выдержаны при температуре окружающего воздуха (45 2) °С в течение от 16 ч до 24 ч, после чего проводят корректировку СЗ до 50 % в соответствии с А.3.4.
c) Цикл заряда и разряда
Одиночный цикл определяется как повторение профиля тока, приведенного на рисунке А.8 и в таблице А.7 или рисунке А.9 и таблице А.8.
Цикл должен непрерывно повторяться в течение 5000 раз. Затем следует измерить рабочие характеристики аккумулятора как указано в А.8.3, d).
При исправлении отклонения СЗ во время цикла заряда и разряда, на 42-м шаге профиля тока, указанного в таблице А.7 и в таблице А.8, соответствующее значение может быть изменено на 2 It, А, или
200 Вт/кг.
Аккумулятор после выдержки в конце каждого цикла в течение 5 с или менее должен быть заряжен и приведен к 50 % СЗ постоянным током 1/3 It, А.
Рисунок А.8 - Профиль тока для испытаний на циклируемость для ЭМГ
Рисунок А.9 - Профиль мощности для испытаний на циклируемость для ЭМГ
Таблица А.7 - Профиль тока для испытаний на циклируемость для ЭМГ
|
Шаг |
Длительность, с |
Ток, А |
Шаг |
Длительность, с |
Ток, А |
|
1 |
9 |
0,0 It |
22 |
5 |
0,0 It |
|
2 |
7 |
+ 2,0 It |
23 |
2 |
+ 10,0 It |
|
3 |
2 |
+ 4,5 It |
24 |
6 |
- 0,5 It |
|
4 |
9 |
- 1,0 It |
25 |
2 |
- 3,5 It |
|
5 |
14 |
+ 1,5 It |
26 |
6 |
+ 2,0 It |
|
6 |
5 |
- 4,5 It |
27 |
2 |
+ 6,0 It |
|
7 |
5 |
- 0,5 It |
28 |
2 |
- 0,5 It |
|
8 |
18 |
0,0 It |
29 |
3 |
- 4,0 It |
|
9 |
7 |
+ 2,0 It |
30 |
3 |
+ 2,0 It |
|
10 |
2 |
+ 4,5 It |
31 |
2 |
+ 5,0 It |
|
11 |
9 |
- 1,0 It |
32 |
5 |
+ 2,0 It |
|
12 |
14 |
+ 1,5 It |
33 |
2 |
- 7,0 It |
|
13 |
5 |
- 4,5 It |
34 |
27 |
- 0,5 It |
|
14 |
5 |
- 0,5 It |
35 |
2 |
+ 2,0 It |
|
15 |
18 |
0,0 It |
36 |
2 |
- 4,0 It |
|
16 |
7 |
+ 2,0 It |
37 |
40 |
- 0,5 It |
|
17 |
2 |
+ 4,5 It |
38 |
2 |
+ 0,5 It |
|
18 |
9 |
- 1,0 It |
39 |
44 |
- 0,5 It |
|
19 |
14 |
+ 1,5 It |
40 |
2 |
+ 0,5 It |
|
20 |
5 |
- 4,5 It |
41 |
13 |
- 0,5 It |
|
21 |
5 |
- 0,5 It |
42 |
17 |
0,0 It |
|
Примечание - Положительные значения относятся к разряду. | |||||
Таблица А.8 - Профиль мощности для испытаний на циклируемость для ЭМГ
|
Шаг |
Длительность, с |
Мощность, Вт/кг |
Шаг |
Длительность, с |
Мощность, Вт/кг |
|
1 |
9 |
0 |
22 |
5 |
0 |
|
2 |
7 |
+ 100 |
23 |
2 |
+ 430 |
|
3 |
2 |
+ 200 |
24 |
6 |
- 30 |
|
4 |
9 |
- 40 |
25 |
2 |
- 190 |
|
5 |
14 |
+ 100 |
26 |
6 |
+ 100 |
|
6 |
5 |
- 250 |
27 |
2 |
+ 280 |
|
7 |
5 |
- 30 |
28 |
2 |
- 30 |
|
8 |
18 |
0 |
29 |
3 |
- 220 |
|
9 |
7 |
+ 100 |
30 |
3 |
+ 100 |
|
10 |
2 |
+ 200 |
31 |
2 |
+ 230 |
|
11 |
9 |
- 40 |
32 |
5 |
+ 100 |
|
12 |
14 |
+ 100 |
33 |
2 |
- 360 |
|
13 |
5 |
- 250 |
34 |
27 |
- 30 |
|
14 |
5 |
- 30 |
35 |
2 |
+ 110 |
|
15 |
18 |
0 |
36 |
2 |
- 210 |
|
16 |
7 |
+ 100 |
37 |
40 |
- 30 |
|
17 |
2 |
+ 200 |
38 |
2 |
+ 30 |
|
18 |
9 |
- 40 |
39 |
44 |
- 30 |
|
19 |
14 |
+ 100 |
40 |
2 |
+ 30 |
|
20 |
5 |
- 250 |
41 |
13 |
- 30 |
|
21 |
5 |
- 30 |
42 |
17 |
0 |
|
Примечание - Положительные значения относятся к разряду. | |||||
d) Периодическое измерение рабочих характеристик
После завершения каждого 5 000 циклов должны быть измерены рабочие характеристики аккумулятора, как указано в А.8.2. Общее время циклирования для каждого измерения рабочих характеристик также должно быть зафиксировано.
e) Прекращение испытания
Испытание на циклируемость прекращают при выполнении одного из следующих условий.
Условие А - Испытание по 8.3, с) повторено 6 раз.
Условие В - Когда любая из характеристик, измеренная в А.8.3, d) снижается до уровня менее 80 % от первоначального значения.
Условие С - Когда во время заряда и разряда при циклировании достигается верхнее или нижнее значение пределов напряжения, в то время как одиночный цикл не завершен, несмотря на повторное испытание после проведения А.8.3, d).
Циклический ресурс аккумулятора - общее число циклов по окончании испытаний; оно не включает в себя испытание рабочих характеристик, упомянутых в А.8.3, d).