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.

ГОСТ Р МЭК 61982-2018

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БАТАРЕИ АККУМУЛЯТОРНЫЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДОРОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ, ЗА ИСКЛЮЧЕНИЕМ ЛИТИЕВЫХ БАТАРЕЙ

Методы испытаний для определения рабочих характеристик и выносливости

Secondary batteries (except lithium) for the propulsion of electric road vehicles. Performance and endurance tests

ОКС 29.220.20, 29.220.30

ОКП 27.20.23.110;

          27.20.21.000

Дата введения 2019-03-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока "РУСБАТ" (Ассоциация "РУСБАТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 044 "Аккумуляторы и батареи"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 октября 2018 г. N 750-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 61982:2012* "Батареи аккумуляторные для использования на электрических дорожных транспортных средствах, за исключением литиевых батарей. Методы испытаний для определения рабочих характеристик и выносливости" (IEC 61982:2012 "Secondary batteries (except lithium) for the propulsion of electric road vehicles - Performance and endurance tests", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДБ

5 ВЗАМЕН ГОСТ Р МЭК 61982-1-2011

6 Некоторые положения настоящего стандарта могут являться объектами патентных прав. Международная электротехническая комиссия (МЭК) не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". 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)

Введение

Стандарт МЭК 61982:2012 введен взамен следующих стандартов:

МЭК 61982-1:2006, Батареи аккумуляторные для использования на электрических дорожных транспортных средствах. Часть 1. Параметры испытаний;

МЭК 61982-2:2002, Батареи аккумуляторные для использования на электрических дорожных транспортных средствах. Часть 2. Испытания рабочих характеристик при динамическом разряде и выносливости в динамических режимах;

МЭК 61982-3:2001, Батареи аккумуляторные для использования на электрических дорожных транспортных средствах. Часть 3. Испытания рабочих характеристик и срока службы (транспортные средства для эксплуатации в городе с учетом затрудненного дорожного движения).

В отношении литий-ионных батарей для транспортных средств (ТС) применимы следующие стандарты:

МЭК 62660-1:2010, Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Часть 1. Определение рабочих характеристик;

МЭК 62660-2:2010, Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Часть 2. Испытания на надежность и эксплуатацию с нарушением режимов;

ИСО 12405-1:2011, Транспорт дорожный на электрической тяге. Методы испытаний тяговых литий-ионных батарейных блоков и систем. Часть 1. Высокомощные применения;

ИСО 12405-2:2012, Транспорт дорожный на электрической тяге. Технические требования к испытаниям модулей и систем тяговых литий-ионных батарей. Часть 2. Высокоэнергетическое применение.

     1 Область применения

Настоящий стандарт применим к испытаниям рабочих характеристик и долговечности аккумуляторных батарей, используемых для приведения в движение транспортных средств (далее - ТС). Его целью является установка определенных существенных характеристик аккумуляторов, батарей, моноблоков, модулей и батарейных систем (далее - БС), используемых для приведения в движение электрического дорожного транспорта, в том числе гибридных электрических транспортных средств, вместе с соответствующими методами испытаний для их оценки.

Испытания могут быть использованы для батарей, разработанных для применения в ТС, таких как, например легковых автомобилях, мотоциклах, коммерческом транспорте и т.п. Настоящий стандарт не распространяется на системы батарей для специальных ТС, таких как общественный транспорт, автомобили для вывоза мусора или тяжелые ТС, где использование батарей аналогично с промышленными ТС.

Методы испытаний зависят от требований к рабочим характеристикам ТС.

Данный стандарт распространяется на свинцово-кислотные (СК), никель/кадмиевые (Ni/Cd), никель/металлогидридные (Ni/MH) и натриевые (Na/NiCI) батареи, используемые в электрических дорожных транспортных средствах (ТСДЭ).

Приложение А определяет методы испытаний рабочих характеристик и срока службы никель/металлогидридных батарей, используемых для приведения в движение гибридных электромобилей (далее - ЭМГ).

Примечание - Настоящий стандарт не распространяется на литий-ионные аккумуляторные батареи для применения на автомобилях, на которые распространяется действие МЭК 62660-1, МЭК 62660-2, ИСО 12405-1 и ИСО 12405-2.

     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 стандарта, включая все поправки.

IEC 60050-482:2004, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 482: Primary and secondary cells and batteries (Международный электротехнический словарь. Часть 482. Первичные и вторичные элементы, аккумуляторы и батареи)

IEC 61434, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes - Guide to designation of current in alkaline secondary cell and battery standards (Аккумуляторы и батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Руководство по указанию тока в стандартах по щелочным аккумуляторам и батареям)

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте использованы термины с соответствующими определениями, приведенные в МЭК 60050-482:2004, а также следующие термины с соответствующими определениями

3.1 батарейная система; БС (battery system): Устройство хранения энергии, которое включает аккумуляторы или сборки аккумуляторов или батарей, а также электрические цепи и электронные компоненты.

Пример: блок контроля батареи, контакторы.

Примечание - Компоненты БС также могут быть распределены в различные устройства внутри ТС.

3.2 начальное содержание энергии (benchmark energy content): Содержание энергии батареи, измеренное во время исходного испытательного цикла и используемое в качестве опорного значения для оценки ухудшения параметров батареи во время ее жизни.

3.3 номинальное напряжение (nominal voltage): Численное значение напряжения аккумулятора, которое зависит от типа электрохимической системы.

Примечания

1 Номинальное напряжение аккумулятора обозначается как

, В.

2 Значения номинальных напряжений приведены в таблице 1.

3.4 типовое испытание (type testing): Испытание, в ходе которого определяются рабочие характеристики изделия в тщательно контролируемых условиях, в значительной степени свободных от влияния окружающей среды и создаваемых им самим

3.5

нормированная емкость

(rated capacity): Количество электричества, которое полностью заряженный аккумулятор или батарея может отдать при ее разряде постоянным током

до конечного напряжения

за период n ч при заданной температуре.

Примечание - Нормированная емкость

аккумулятора или батареи заявляется изготовителем.

3.6 эталонная температура окружающей среды (ambient reference temperature): Температура (25±2)°C

     4 Общие требования к испытаниям

     4.1 Точность измерительных приборов

     4.1.1 Электрические измерительные приборы

4.1.1.1 Номенклатура измерительных приборов

Применяемые измерительные приборы должны обеспечивать возможность правильного измерения значения напряжения и тока. Номенклатура этих приборов и методы измерений должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить точность, указанную для каждого испытания. Для аналоговых приборов это означает, что показания должны сниматься в последней трети градуированной шкалы.

Могут быть использованы любые измерительные приборы при условии, что они дают эквивалентную точность.

4.1.1.2 Измерение напряжения

Приборы, используемые для измерения напряжения, должны иметь класс точности 0,5 или лучше. Сопротивление используемых вольтметров должно быть не менее 1000 Ом/В (см. серию стандартов МЭК 60051).

4.1.1.3 Измерение тока

Приборы, используемые для измерения тока, должны иметь класс точности 0,5 или лучше. Вся цепь, состоящая из амперметра, шунта и провода, должна быть класса точности 0,5 или выше (см. серию МЭК 60051 или МЭК 60359).

     4.1.2 Измерение температуры

Приборы, используемые для измерения температуры, должны иметь соответствующий диапазон, в котором значение каждого градуированного деления не более 1°C. Абсолютная точность прибора должна быть не менее 0,5°C.

Точка измерения температуры должна соответствовать месту, указанному изготовителем как место, которое наиболее точно отражает температуру электролита, или если такое место не задано, то точка измерения должна быть в центре длинной стороны аккумулятора, будь то одиночный аккумулятор или аккумулятор, который является неотъемлемой частью моноблока.

В случае системы батарей, которая включает в себя систему управления температурным режимом, или, когда аккумуляторы не являются доступными для непосредственного измерения температуры, температура может быть измерена системой контроля и управления батареи (СКУ), предоставляемой изготовителем.

     4.1.3 Измерение плотности электролита свинцово-кислотных аккумуляторов открытых типов

Для измерения плотности электролита должны использоваться ареометры с градуировкой каждого деления не более 5 кг/м

. Абсолютная точность прибора должна быть не менее 5 кг/м

.

     4.1.4 Погрешности

Общая величина погрешности контролируемых или измеряемых значений относительно заданных или фактических величин должна находиться в пределах следующих допусков:

a) ±1% для напряжения;

b) ±1% для тока;

c) ±2% для мощности;

d) ±2°C для температуры;

e) ±0,1% для времени;

f) ±0,1% для размеров;

g) ±0,1% для массы.

Эти допуски включают в себя точность измерительного инструмента, используемого метода измерения и все другие источники ошибки в методе испытания.

     4.2 Общие положения

     4.2.1 Скорость изменения тока

Скорость изменения тока (разница по времени, с, между одним установленным значением тока и следующим за ним требуемым значением) в ходе динамического испытания должна быть не более 1 с.

Переключение между уровнями мощности в микроциклах должно быть таким, чтобы середина перехода происходила в точке, выделенной для перехода.

Общая продолжительность каждого полного микроцикла должна быть (360±1) с.

     4.2.2 Температура в случае доступности электролита

Температура аккумулятора измеряется при помощи датчика температуры, погруженного в электролит над пластинами.

     4.2.3 Температура в случае недоступности электролита

Температура аккумулятора определяется измерением температуры поверхности устройства. Температура должна быть измерена в месте, которое наиболее точно отражает температуру электролита.

     4.2.4 Измерение плотности электролита свинцово-кислотных аккумуляторов открытых типов

Из-за различных скоростей стабилизации аккумуляторов измерения плотности электролита должны проводиться во времена, наиболее подходящие для испытуемого образца, но в рамках ограничений, накладываемых испытуемой системой.

     4.2.5 Механическая фиксация

При необходимости для испытуемых образцов должны быть предусмотрены меры механической фиксации, чтобы сохранить те же размеры, что и при установке в батареи, как указано изготовителем.

     4.3 Испытуемые образцы

Аккумуляторы, входящие в испытуемый образец и подвергаемые динамическому испытанию определения рабочих характеристик при разряде или динамическому испытанию на выносливость, должны предварительно достичь фактической емкости по крайней мере равной нормированной емкости.

Количество испытуемых образцов, необходимых для проведения каждого испытания должно быть не менее 5 в случае аккумуляторов и 2 в случае моноблоков.

В случае проведения испытаний на конкретной батарее ТС по согласованию между изготовителями аккумуляторов и изготовителями ТС может использоваться как сама батарея, так и ее представительная часть.

     4.4 Температуры испытания

     4.4.1 Температура при типовых испытаниях

4.4.1.1 Для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей температура батареи в начале разряда должна быть равна заданной для испытания температуре ±5°C.

В случае, если температура аккумулятора в начале разряда (начальная температура) отличается от эталонной температуры окружающей среды и если это имеет существенное влияние на результат, должен быть применен соответствующий поправочный коэффициент к результирующей емкости.

Для коррекции значения емкости к действительной емкости может быть использована формула

, А·ч,                                                        (1)

где

- фактическая емкость испытуемого образца, измеренная при эталонной температуре;

C - емкость, измеренная при начальной температуре;

- начальная температура;

- корректирующий температурный коэффициент (см. таблицу 1).

После разряда, аккумуляторы/батареи должны быть полностью заряжены в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя, а затем выдержаны при заданной температуре испытания в течение от 1 ч до 4 ч перед следующим разрядом.

4.4.1.2 Для Ni/MH и Ni/Cd батарей температура батареи в начале разряда должна быть равна заданной для испытания температуре ±2°C. Для батарей на основе натрия внутренняя температура измеряется СКУ и должна быть в пределах, рекомендованных изготовителем батарей.

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)°C, (0±2)°C, (25±2)°C и (45±2)°C.

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

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

(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)°C согласно таблице А.1.

Шаг 3 - Разряжают аккумулятор током 1/3

при той же температуре до конечного напряжения разряда. Эта разрядная емкость обозначается

.

Шаг 4 - Повторяют Шаг 1 и Шаг 2.

Шаг 5 - Аккумуляторы хранят в течение 28 дней при температуре окружающей среды (45±2)°C. Выдерживают аккумулятор при температуре окружающей среды (25±2)°C перед началом разряда в течение от 16 до 24 ч.

Шаг 6 - Разряжают аккумулятор током 1/3

при той же температуре до конечного напряжения разряда. Эта разрядная емкость обозначается

.

Коэффициент сохраняемости заряда рассчитывается по формуле (А.11)

,                                               (А.11)

где R - коэффициент сохраняемости заряда, %;

- емкость аккумулятора после хранения, А·ч;

- емкость аккумулятора до хранения, А·ч.

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)°C и при (25±2)°C.

- Мощность

Мощность должна быть измерена по А.5 при (25±2)°C и 50% СЗ.

А.8.3 Цикл заряда и разряда

a) Температура

Температура окружающей среды должна быть (45±2)°C. В начале цикла заряда и разряда температура аккумулятора должна быть (45±2)°C.

b) Корректировка СЗ перед началом циклирования

Аккумуляторы должны быть выдержаны при температуре окружающего воздуха (45±2)°C 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

, 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

, 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
1	9	0,0
2	7	+2,0
3	2	+4,5
4	9	–1,0
5	14	+1,5
6	5	–4,5
7	5	–0,5
8	18	0,0
9	7	+2,0
10	2	+4,5
11	9	–1,0
12	14	+1,5
13	5	–4,5
14	5	–0,5
15	18	0,0
16	7	+2,0
17	2	+4,5
18	9	–1,0
19	14	+1,5
20	5	–4,5
21	5	–0,5
22	5	0,0
23	2	+10,0
24	6	–0,5
25	2	–3,5
26	6	+2,0
27	2	+6,0
28	2	–0,5
29	3	–4,0
30	3	+2,0
31	2	+5,0
32	5	+2,0
33	2	–7,0
34	27	–0,5
35	2	+2,0
36	2	–4,0
37	40	–0,5
38	2	+0,5
39	44	–0,5
40	2	+0,5
41	13	–0,5
42	17	0,0
Примечание - Положительные значения относятся к разряду.

Таблица А.8 - Профиль мощности для испытаний на циклируемость для ЭМГ

d) Периодическое измерение рабочих характеристик

После завершения каждого 5000 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 A - Испытание по 8.3, c) повторено 6 раз.

Условие B - Когда любая из характеристик, измеренная в А.8.3, d) снижается до уровня менее 80% от первоначального значения.

Условие C - 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).

Приложение ДА

(справочное)

Список используемых обозначений и сокращений

Список обозначений
C	- емкость, измеренная при начальной температуре;
	- емкость при разряде током 1/3 ;
	- фактическая емкость испытуемого образца, измеренная при эталонной температуре;
	- динамическая фактическая емкость;
	- динамическая фактическая емкость с учетом емкости, возвращенной при рекуперации;
	- электрическая энергия аккумулятора;
	-  нулевой ток при выдержке аккумулятора;
	- постоянный ток разряда n-часового режима;
	- ток заряда, полученный при вычислении мощности рекуперации при верхнем предельном напряжении;
	-  ток заряда при рекуперации;
	- расчетный пиковый ток при максимальной мощности;
	-  ток разряда высокий;
	-  ток разряда низкий;
	- ток разряда, полученный для вычисления мощности при нижнем предельном напряжении;
М	- масса аккумулятора;
	- удельная мощность по массе;
	- расчетная максимальная мощность батареи;
	- удельная мощность рекуперации по массе;
	- удельная мощность рекуперации по объему;
R	- коэффициент сохраняемости заряда;
	- расчетное сопротивление батареи;
	-  величина внутреннего сопротивления по постоянному току при заряде;
	-  величина внутреннего сопротивления по постоянному току при разряде;
	- начальная температура;
	- верхний предел напряжения при заряде;
	- конечное напряжение разряда;
	- конечное напряжение разряда n-часового режима;
	- расчетное напряжение разомкнутой цепи батареи;
	- нижний предел напряжения при разряде;
	- среднее напряжение во время разряда;
V	- объем аккумулятора;
	- максимальная мощность рекуперации;
	- мощность при разряде;
	- корректирующий температурный коэффициент;
	- удельная электрическая энергия по массе;
	- удельная электрическая энергия по объему.
Список сокращений
БС	- батарейная система;
ГР	- глубина разряда;
СЗ	- степень заряженности;
СК	- свинцово-кислотные;
СКУ	- система контроля и управления;
ИДН	- испытания динамической нагрузки;
ТС	- транспортное средство;
ТСДЭ	- электрическое дорожное транспортное средство;
ЭМА	- электромобиль аккумуляторный;
ЭМГ	- электромобиль гибридный;
Na/NiCI	- натрий-никельхлоридные (ZEBRA);
Ni/Cd	- никель/кадмиевые;
Ni/MH	- никель/металлогидридные.

Приложение ДБ

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам

Таблица ДА.1

Библиография