ПНСТ 497-2020/IEC/FDIS 63115-2. Предварительный национальный стандарт Российской Федерации. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Герметичные никель-металлгидридные аккумуляторы и модули для промышленного использования. Часть 2. Требования безопасности и методы испытаний
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 12.11.2020 № 113-пнст)
Внимание
Документ утратил силу с 01.03.2024 в связи с истечением срока действия, установленного Приказом Росстандарта от 12.11.2020 № 113-пнст. Документ введен в действие с 01.03.2021 на период по 01.03.2024 (Приказ Росстандарта от 12.11.2020 № 113-пнст).
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 ноября 2020 г. № 113-пнст
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АККУМУЛЯТОРЫ И АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ, СОДЕРЖАЩИЕ ЩЕЛОЧНОЙ ИЛИ ДРУГИЕ НЕКИСЛОТНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
ГЕРМЕТИЧНЫЕ НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛГИДРИДНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ И МОДУЛИ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes. Secondary sealed nickel-metal hydride cells and batteries for use in industrial applications. Part 2. Safety requirements and test methods
(IEC/FDIS 63115-2, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes — Sealed nickel-metal hydride cells and batteries for use in industrial applications — Part 2: Safety, IDT)
ПНСТ 497-2020/IEC/FDIS 63115-2
Срок действия с 1 марта 2021 года до 1 марта 2024 года
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока «РУСБАТ» (Ассоциация «РУСБАТ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии проекта стандарта, указанного в пункте 4, и Федеральным государственным унитарным предприятием «Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия» (ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ»)
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 12 ноября 2020 г. № 113-пнст
4 Настоящий стандарт идентичен проекту международного стандарта IEC/FDIS 63115-2 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Герметичные никель-металлгидридные аккумуляторы и модули для промышленного использования. Часть 2. Требования безопасности» (IEC/FDIS 631152 «Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes — Sealed nickel-metal hydride cells and batteries for use in industrial applications — Part 2: Safety», IDT).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного проекта международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
Правила применения настоящего стандарта и проведение его мониторинга установлены в ГОСТ 1.16-2011 (разделы 5 и 6).
Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандартов можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: 105094 Москва, ул. Б. Семеновская, д. 42, стр. 1, пом. VI, и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.
В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на герметичные никель-металлгидридные аккумуляторы и батареи, используемые в промышленности, за исключением дорожных транспортных средств, и устанавливает требования безопасности при эксплуатации и методы испытаний.
При наличии стандарта, устанавливающего требования к конкретным аккумуляторам и методам их испытаний, требования которого не соответствуют требованиям настоящего стандарта, следует применять стандарт, распространяющийся на конкретные аккумуляторы (например, МЭК 62675).
Настоящий стандарт распространяется на аккумуляторы и батареи для различных промышленных применений и устанавливает общие минимальные требования.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных — последнее издание (включая все изменения).
IEC 60050-482, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) — Part 482: Primary and Secondary cells and batteries (Международный электротехнический словарь (IEV). Часть 482. Первичные и вторичные аккумуляторы и батареи)
IEC 63115-1:2020, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes — Sealed nickel-metal hydride cells and batteries for use in industrial applications — Part 1: Performance (Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Герметичные никель-металлгидридные аккумуляторы и модули для промышленного использования. Часть 1. Характеристики)
ISO/IEC Guide 51, Safety aspects — Guidelines for their inclusion in standards (Аспекты безопасности. Руководящие указания по их включению в стандарты)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по МЭК 60050-482, МЭК 63115-1 и Руководству ИСО/МЭК 51, а также следующие термины с соответствующими определениями.
ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:
- Электропедия МЭК, которая доступна на http://www.electropedia.org/;
- платформа онлайн-просмотра ИСО, которая размещена на http://www.iso.org/obp.
3.1 безопасность (safety): Отсутствие неприемлемого риска.
[МЭК 60050-903:2013, статья 903-01-19]
3.2 риск (risk): Сочетание вероятности возникновения ущерба и тяжести этого ущерба.
[МЭК 60050-903:2013, статья 903-01-07, из терминологической статьи исключено примечание]
3.3 вред (harm): Физический ущерб здоровью, имуществу или окружающей среде.
[МЭК 60050-351:2013, статья 351-57-02]
3.4 опасность (hazard): Потенциальный источник вреда.
[МЭК 60050-351:2013, статья 351-57-01, из терминологической статьи исключено примечание]
3.5 использование по назначению (intended use): Использование продукта, процесса или услуги в соответствии со спецификациями, инструкциями и информацией, предоставленной изготовителем.
[МЭК 60050-903:2013, статья 903-01-13, в терминологическую статью добавлены слова «спецификации» и «инструкции» и исключено «для использования»]
3.6 разумно предсказуемое неправильное использование (reasonably foreseeable misuse): Использование продукта, процесса или услуги таким образом, который не предусмотрен изготовителем, но который может быть результатом предсказуемого поведения человека.
[МЭК 60050-903:2013, статья 903-01-14]
3.7 аккумулятор, никель-металлгидридный герметичный аккумулятор (cell, nickel-metal hydride cell): Аккумулятор, содержащий гидроксид никеля в положительном электроде, водород-абсорбирующий сплав в отрицательном электроде, гидроксид калия или другой щелочной раствор в качестве электролита и не выделяющий газ и жидкость при работе в пределах, указанных изготовителем.
Примечание - Герметичный аккумулятор предназначен для работы в течение всего срока службы в первоначально герметичном состоянии и может быть оснащен предохранительным устройством для предотвращения опасно высокого внутреннего давления.
[См. МЭК 60050-482:2004, статья 482-05-17]
3.8 аккумуляторный блок (cell block): Группа аккумуляторов, соединенных вместе в параллельной конфигурации с или без защитных устройств.
Примечание - Например, предохранитель или РТС (положительный температурный коэффициент) и схемы контроля.
3.9 моноблок (monobloc): Батарея с несколькими отдельными электрически соединенными отсеками аккумуляторов, каждый из которых предназначен для размещения сборки электродов, электролита, выводов или соединений и, возможно, сепараторов.
[МЭК 60050-482:2004, статья 482-02-17, изменено наименование термина, из терминологической статьи исключено примечание]
3.10 модуль (module): Группа аккумуляторов, соединенных вместе в последовательной и/или параллельной конфигурации с защитными устройствами или без них (например, предохранитель или РТС) и схемой контроля.
3.11 батарейный блок (battery pack): Устройство накопления энергии, которое состоит из одного или нескольких электрически соединенных аккумуляторов, моноблоков или модулей.
Примечание - Батарейный блок может быть снабжен устройством мониторинга, предоставляющим информацию (например, напряжение аккумулятора) батарейной системе.
3.12 батарейная система, батарея (battery system, battery): Система, состоящая из одного или нескольких аккумуляторов, аккумуляторных блоков, моноблоков, модулей или батарейных блоков.
Примечание 1 — В состав батарейной системы входит система управления батареями для отключения при перезаряде, перегрузке по току, переразряде и перегреве.
Примечание 2 — Если имеется соглашение между изготовителем и потребителем аккумуляторов, то отключение при переразряде не является обязательным.
Примечание 3 — Батарейная система может быть снабжена блоками охлаждения или нагрева.
Примечание 4 — Батарейная система может быть помещена в батарейный ящик.
3.13 батарейный корпус, кожух (battery enclosure, enclosure): Физическая конструкция, отделяющая батарею или батарейную систему от внешней среды.
3.14 система управления батареями; СКУ (battery management system; BMS): Электронная система, связанная с батареей, предназначенная для ее отключения при перезаряде, перегрузке по току, переразряде и перегреве.
Примечание 1 — СКУ контролирует и/или управляет состоянием батареи, вычисляет вторичные данные, передает эти данные и/или контролирует окружающую среду батареи в целях повышения безопасности батареи, ее рабочих характеристик и/или срока службы.
Примечание 2 — Функции СКУ могут быть переданы батарее или оборудованию, в котором используют батарею.
Примечание 3 — СКУ может быть конструктивно разделена и размещена частично в батарейном блоке и частично в оборудовании, в котором используют батарею.
Примечание 4 — СКУ иногда также называют БКУ (блоком контроля и управления батареей).
3.15 конечное напряжение (final voltage): Установленное напряжение батареи, при котором ее разряд прекращают.
[МЭК 60050-482:2004, статья 482-03-30, из терминологической статьи исключены синонимы «напряжение конца разряда», «напряжение отключения» и «напряжение конечной точки»]
3.16 номинальное напряжение (nominal voltage): Удобное приблизительное значение напряжения, используемое для обозначения или идентификации напряжения аккумулятора или батареи.
Примечание 1 — Номинальное напряжение герметичного никель-металлгидридного аккумулятора составляет 1,2 В.
Примечание 2 — Номинальное напряжение батареи из n последовательно соединенных аккумуляторов равно n раз номинальному напряжению одного аккумулятора.
[МЭК 60050-482:2004, статья 482-03-31, в терминологическую статью внесены следующие изменения: в определение добавлен термин «напряжение»; дополнительно включены примечания, из определения исключен термин «электрохимические системы»]
3.17 нормированная емкость (rated capacity): Значение емкости аккумулятора или батареи, получаемое при определенных условиях и заявленное изготовителем.
Примечание - Нормированная емкость — количество электричества C5, А·ч, заявленное изготовителем, которое аккумулятор может отдать при разряде базовым током испытания, равным 0,2It, А, до установленного конечного напряжения после заряда, выдержки, и разряде при условиях, установленных в 7.3.1.
[МЭК 60050-482:2004, статья 482-03-15, в терминологическую статью внесены следующие изменения: в определение включен термин «аккумулятор», добавлено примечание]
3.18 взрыв (explosion): Авария, возникающая при резком открытии оболочки аккумулятора, модуля, корпуса моноблока в результате внезапного повышения давления и температуры в аккумуляторе вследствие экзотермических реакций, сопровождающаяся сильным выбросом основных компонентов.
3.19 разрыв (rupture): Механическое разрушение оболочки аккумулятора, моноблока или батареи, вызванное внутренней или внешней причиной, приводящей к обнажению или разливу материалов, но не выбросу.
3.20 течь (leakage): Видимые выделения жидкого электролита из части источника тока, такой как корпус, герметизирующие части и/или выводы, за исключением вентиляционных отверстий.
[МЭК 62133-1:2017, статья 3.9]
3.21 стравливание (venting): Снижение избыточного внутреннего давления внутри корпуса аккумулятора путем удаления газа способом, предусмотренным конструкцией для предотвращения его разрушения.
4 Допуски измерения параметров
Общая погрешность контролируемых или измеряемых значений относительно заданных или фактических значений должна находиться в следующих пределах:
d) +/- 2 °C — для температуры;
Указанные допустимые погрешности измерений включают в себя комбинированную погрешность измерительных инструментов и приборов, метода измерения и другие погрешности, возникающие при проведении испытания.
Сведения об использованных приборах указывают в протоколе испытаний.
5 Общие требования безопасности
5.1 Общие положения
Требования безопасности герметичных никель-металлгидридных аккумуляторов или батарей устанавливают исходя из двух возможных применяемых условий:
a) использование по назначению;
b) разумно предсказуемое неправильное использование.
В качестве испытуемого устройства (ИУ) допускается использовать «аккумуляторный блок или моноблок(и)» вместо «аккумулятора(ов)» в любом испытании, которое предназначено для «аккумулятора(ов)». Допускается использовать «батарейный блок» вместо «батареи» в качестве ИУ при испытаниях в соответствии с настоящим стандартом. Изготовителем аккумулятора должно быть точно указано ИУ для каждого испытания.
Аккумуляторы или батареи должны быть сконструированы и изготовлены таким образом, чтобы они были безопасны как в условиях использования по назначению, так и в случае разумно предсказуемого неправильного использования. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, используемые по назначению, должны быть не только безопасными, но и полностью работоспособными.
Допускается, что аккумуляторы или батареи, подвергшиеся неправильному использованию, могут не функционировать. При этом они не должны представлять никакой значительной опасности.
В настоящем стандарте установлены требования безопасности аккумуляторов и батарей с учетом следующих потенциальных опасностей:
- воспламенение;
- взрыв;
- опасность поражения электрическим током;
- сброс давления (например, газообразного H2);
- разрыв корпуса аккумулятора или батареи с выходом внутренних компонентов;
- течь электролита из аккумулятора.
5.2 Изоляция и провода
Сопротивление изоляции между положительным выводом и электрически активными поверхностями батареи должно быть достаточным для защиты от поражения электрическим током.
Провода и их изоляция должны выдерживать максимальное ожидаемое напряжение, ток, температуру. Конструкция проводки должна быть такой, чтобы между проводниками поддерживались надлежащие зазоры и расстояния в соответствии со стандартом конкретного применения (или, если неизвестно, то в соответствии с МЭК 60664-1). Механическая прочность внутренних соединений должна быть устойчивой к условиям, возможным при предсказуемом неправильном использовании (т.е. припой, как единственную меру, не считают надежным средством соединения). Соответствующие зазоры и пути утечки, как указано выше, должны поддерживаться на платах управления и в других местах внутри батареи.
5.3 Стравливание
Корпус аккумулятора и батареи должны иметь механизм стравливания или быть сконструированы таким образом, чтобы они уменьшали чрезмерное внутреннее давление при значениях и со скоростью, которые исключают разрыв, взрыв и самовоспламенение. Если для поддержки аккумуляторов во внешнем корпусе используют инкапсуляцию, то тип инкапсулянта и способ инкапсуляции не должны приводить к перегреву батареи во время нормальной работы и препятствовать сбросу давления.
5.4 Управление температурой/напряжением/током
Конструкция батарей должна быть такой, чтобы не допускались условия аномального повышения температуры. Батарейные системы должны быть сконструированы для работы в пределах значений напряжений, токов и температур, установленных изготовителем аккумулятора. К батареям должны быть приложены технические условия и инструкции по заряду для изготовителей оборудования, чтобы соответствующие зарядные устройства были сконструированы таким образом, чтобы поддерживать заряд в пределах установленных ограничений по напряжению, току и температуре. При необходимости следует использовать средства для ограничения тока во время заряда и разряда до безопасного уровня.
Изготовитель батареи должен заявить тип конструкции аккумулятора в соответствии с таблицей 1 МЭК 63115-1:2020.
5.5 Выводные контакты
Размеры и форма выводных контактов должны обеспечивать гарантию того, что они могут выдерживать максимальный ожидаемый ток. Внешние контактные поверхности выводных контактов формируют из электропроводящих материалов с хорошей механической прочностью и коррозионной стойкостью (см. соответствующие испытания на коррозию, например МЭК 60068-2-60, МЭК 60068-2-11 и т.д.). Контакты выводов должны быть расположены таким образом, чтобы свести к минимуму риск короткого замыкания. Выводные разъемы должны иметь маркировку для указания полярности.
5.6 Монтаж аккумуляторов в батареи
Если в одном корпусе батареи имеется более одной батареи, то аккумуляторы, используемые в сборке каждой батареи, должны иметь близкие емкости, одинаковую конструкцию, одну и ту же химическую систему и произведены одним изготовителем.
Изготовители аккумуляторов должны указать пределы тока, напряжения и температуры, чтобы изготовитель/разработчик батареи мог обеспечить надлежащую конструкцию и сборку.
Батареи, предназначенные для выборочного разряда части из последовательно соединенных аккумуляторов, должны быть снабжены схемами для предотвращения работы аккумуляторов вне пределов, установленных изготовителем аккумуляторов.
5.7 План качества
Изготовителем батарей должен быть подготовлен и реализован план качества, определяющий процедуры контроля материалов, компонентов, аккумуляторов и батарей и охватывающий все стадии производства каждого типа аккумулятора или батареи. Изготовители должны оценивать свои технологические возможности и внедрять необходимые механизмы контроля за технологическими процессами, так как они влияют на безопасность продукции.
5.8 Условия типовых испытаний
Батарейная система, используемая за пределами своей рабочей зоны, может представлять опасность, связанную с аккумуляторами или батареями. Данные риски должны быть учтены при подготовке плана испытаний.
Испытательная установка должна иметь достаточную механическую прочность и быть оснащена системой пожаротушения, чтобы выдерживать условия избыточного давления и возгорания, которые могут возникнуть в результате испытаний. На объекте должна быть установлена система вентиляции для разбавления газа, который может быть выделен в ходе испытаний. При необходимости следует учитывать опасность высокого напряжения.
5.9 Испытания типа и размер выборок
| Испытания проводят на аккумуляторах или батареях, с даты изготовления которых прошло не более 6 мес, с учетом их числа, указанного в таблице 1. Если не указаны другие требования, то испытания проводят при температуре окружающей среды (25 +/- 5) °C. Условия испытаний распространяются на типовые испытания и не распространяются на использование по назначению, включая работу в этих условиях. Предел 6 мес введен для сравнимости испытаний и не означает, что безопасность аккумуляторов и батарей снижается после 6 мес. | ||
| Таблица 1 | ||
| Размер выборки для типовых испытаний | Испытание | |
| ИУ (см. 6.1) | Аккумулятор см. [b] | Батарея см. [a и c] |
| 6.4.1 Вибрация | R | R |
| 6.4.2 Высокие температуры окружающей среды | - | R |
| 6.4.3 Температурное циклирование | R | - |
| 6.5.1 Внешнее короткое замыкание | R | R |
| 6.5.2 Свободное падение | R | R |
| 6.5.3 Механический удар (опасность аварии) | R | R |
| 6.5.4 Термоудар | R | - |
| 6.5.5 Раздавливание | R | - |
| 6.5.6 Пониженное давление | R | - |
| 6.5.7 Перезаряд см. [d] R R 6.5.8 Принудительный разряд R - В настоящей таблице применены следующие условные обозначения: «R» — требуется (минимум 1); «-» — не требуется или не применимо. | ||
a Допускается использовать «батарею» вместо «аккумулятора» при любом испытании, в котором в качестве ИУ в настоящем стандарте указан(ы) «аккумулятор(ы)», если испытание можно провести как для батареи, так и для аккумулятора. Если трудно разделить мелкие детали в батарее, то батарея может быть испытана как представитель аккумулятора. Изготовитель может добавить к ИУ функции, которые присутствуют в окончательной батарейной системе.
b Допускается использовать «аккумуляторный блок или моноблок» вместо «аккумулятора» в любом испытании, в котором в качестве ИУ в настоящем стандарте указан «аккумулятор».
c Если батарейная система разделена на более мелкие единицы, то такая единица может быть испытана как представитель батарейной системы.
d Испытание проводят с теми батареями, которые снабжены только одним элементом управления или защитой для контроля зарядного напряжения.
6 Методы испытаний
6.1 Общие положения
Результаты испытания, проведенного на батарее, могут быть приняты в качестве результата для аналогичных батарей.
Аналогичная батарея — батарея того же типа.
Изменения, которые рассматривают как отличие от испытуемого типа в такой степени, что это может привести к отказу в каком-либо из испытаний, могут включать в себя, например:
-
изменение материала анода, катода, сепаратора или электролита;
-
смену защитных устройств, включая аппаратное и программное обеспечение;
-
изменение конструкции безопасности в аккумуляторах или батареях, таких как клапан сброса;
6.2 Предварительная подготовка
Перед зарядом аккумуляторы или батареи должны быть полностью разряжены при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C постоянным током 0,2It, А, до 1,0 В на аккумулятор.
Если в настоящем стандарте не установлены другие требования, то аккумуляторы или батареи заряжают при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C методом, указанным в 7.2 МЭК 63115-1:2020 для типа конструкции аккумулятора, указанного изготовителем.
Значения токов заряда и разряда для испытаний должны основываться на значениях нормированной емкости C5, А·ч, и быть выражены в виде значений, кратных It, А, где It (А) = C5(А·ч)/1 (ч).
6.3 Изоляция
Сопротивление изоляции между положительным выводом и внешне открытыми металлическими поверхностями батареи, за исключением электрических контактных поверхностей, при приложении напряжения постоянного тока 500 В должно быть не менее 100 кОм при измерении через 60 с после начала подачи напряжения.
Для оценки ограничений доступа к электрически активным поверхностям проводят соответствующее испытание с применением щупа доступности, как показано в таблице 2. Дополнительные сведения для проведения испытаний, включая тип используемого щупа доступности и способ оценки для различных кодов IP, указанных в таблице 2, приведены в МЭК 61032 и МЭК 60529.
6.4 Использование по назначению
6.4.1 Вибрация
Испытание проводят с целью определения устойчивости аккумуляторов и батарей к вибрации, возникающей при транспортировании.
Аккумуляторы или батареи, заряженные в соответствии с 6.2, прикрепляют к платформе вибрационного стенда таким образом, чтобы точно передавать вибрацию, не повреждая аккумуляторы. В данном испытании вибрация — воздействие волны синусоидальной формы с логарифмической разверткой от 7 до 200 Гц и обратно до 7 Гц, пройденной за 15 мин. Данный цикл повторяют 12 раз в общей сложности 3 ч для каждого из трех взаимно перпендикулярных монтажных положений аккумулятора. Одно из направлений вибрации должно быть перпендикулярно к поверхности, на которой размещены выводы.
Пиковое ускорение 1gn должно поддерживаться во всем диапазоне 7 — 18 Гц. Затем амплитуду поддерживают на уровне 0,8 мм (суммарное отклонение 1,6 мм), при этом частоту увеличивают до тех пор, пока не будет достигнуто пиковое ускорение 1,4gn (приблизительно 20 Гц). Далее пиковое ускорение 1,4gn поддерживают до тех пор, пока частота не увеличится до 200 Гц.
Отсутствие возгорания, взрыва, течи электролита.
6.4.2 Высокие температуры окружающей среды
Испытание проводят с целью проверки того, что при воздействии высокой температуры сохраняется целостность корпуса батареи. Испытанию подвергают только батареи, имеющие корпус.
Батареи, заряженные в соответствии с 6.2, подвергают воздействию умеренно высокой температуры для оценки сохранения целостности корпуса. Батареи помещают в конвекционную термокамеру с температурой (70 +/- 2) °C и выдерживают в течение 7 ч, после чего вынимают и выдерживают до достижения ими комнатной температуры.
Отсутствие физического искажения корпуса батареи, которое ставит под угрозу разработанные изготовителем функции безопасности, например степень IP-защиты от проникновения пыли или влаги, степень противопожарной защиты, сопротивление изоляции и т.д.
6.4.3 Температурное циклирование
Испытание проводят с целью определения устойчивости аккумуляторов к чередующемуся воздействию повышенной и пониженной температуры.
Испытания проводят в соответствии с профилем изменения температур, приведенным на рисунке 1.
Рисунок 1 — Профиль изменения температур при температурном циклировании
Аккумуляторы, заряженные в соответствии с 6.2, помещают для температурного циклирования (при температурах минус 20 °C, плюс 70 °C) в камеры с принудительной продувкой в приведенной последовательности:
этап 1. Аккумуляторы выдерживают в течение 4 ч в условиях окружающей среды при температуре (70 +/- 5) °C;
этап 2. Температуру окружающей среды в течение 30 мин доводят до (20 +/- 5) °C и при данной температуре аккумуляторы выдерживают не менее 2 ч;
этап 3. Температуру окружающей среды в течение 30 мин доводят до минус (20 +/- 5) °C и при данной температуре аккумуляторы выдерживают не менее 4 ч;
этап 4. Температуру окружающей среды в течение 30 мин доводят до (20 +/- 5) °C и при данной температуре аккумуляторы выдерживают не менее 2 ч;
этап 5. Повторяют этапы 1 — 4 еще четыре раза (цикла). Переход от этапа 4 к этапу 1 осуществляют в течение 30 мин;
этап 6. После пятого этапа перед проведением осмотра аккумуляторы выдерживают не менее 24 ч.
Данное испытание допускается проводить в одной камере, обеспечивающей изменение температуры, или в трех отдельных камерах при трех различных температурах испытаний.
Отсутствие воспламенения, взрыва, течи электролита.
6.5 Предсказуемое неправильное использование
6.5.1 Внешнее короткое замыкание
Испытание проводят с целью определения стойкости к короткому замыканию положительного и отрицательного выводов аккумуляторов и батарей.
Каждый аккумулятор или батарею, заряженные в соответствии с 6.2, выдерживают при температуре (20 +/- 5) °C. Затем каждый аккумулятор или каждую батарею замыкают накоротко путем соединения положительного и отрицательного выводов внешним проводником с полным сопротивлением (80 +/- 20) мОм или полученного путем расчета исходя из сопротивления резистора 0,2 мОм на аккумулятор (которое умножают на число последовательно соединенных аккумуляторов в батарее). Изготовителем должно быть указано значение общего внешнего сопротивления для данного испытания. Аккумуляторы или батареи испытывают в течение 24 ч или до тех пор, пока температура корпуса не уменьшится на 20% максимальной достигнутой, в зависимости от того, что произошло раньше. После того, как ток достигнет значения низкого установившегося состояния, при котором, как правило, напряжение отдельного аккумулятора (только при последовательном соединении) или батареи менее 0,8 В и уменьшается менее чем на 0,1 В за 30 мин, аккумулятор или батарею продолжают испытывать в течение еще 1 ч.
Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва.
6.5.2 Свободное падение
Испытание проводят с целью определения прочности аккумуляторов и батарей при падении.
Каждый аккумулятор или батарею, заряженные в соответствии с 6.2, разряжают постоянным током 0,2It, А, до степени заряженности, указанной изготовителем для установки или обслуживания. Если такое значение не указано изготовителем, испытание проводят без разряда после заряда по 6.2. ИУ сбрасывают один раз с высоты, указанной в таблице 3, на плоский бетонный или металлический пол. Испытание проводят путем отпускания ИУ целиком в направлении вниз. Нижняя поверхность ИУ указывается изготовителем. После испытания ИУ должен быть выдержан не менее 1 ч, после чего проводят визуальный осмотр.
Условия испытания на прочность при падении
Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва.
6.5.3 Механический удар (опасность разрушения)
Испытание проводят с целью определения устойчивости к ударам аккумуляторов или батарей в процессе эксплуатации или транспортирования.
Аккумуляторы или батареи, заряженные в соответствии с 6.2, закрепляют на испытательном оборудовании посредством жесткого крепления, поддерживающего все монтажные поверхности, на котором закрепляют все монтажные поверхности аккумуляторов или батарей. Аккумуляторы или батареи подвергают трем ударам одинаковой силы. Удары проводят в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений. Как минимум один из ударов должен быть перпендикулярен к плоской поверхности. При каждом ударе аккумуляторы или батареи ускоряют таким способом, чтобы в начале испытания в течение 3 мс минимальное среднее значение ускорения составляло 490 м/с2 (50gn). Испытания аккумуляторов или батарей проводят при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C. В конце испытания ИУ выдерживают не менее 1 ч и проводят визуальный осмотр.
Для аккумулятора или батареи массой более 100 кг данное испытание допускается не проводить по соглашению между потребителем и изготовителем.
Отсутствие возгорания, взрыва.
6.5.4 Термоудар
Испытание проводят с целью определения стойкости аккумуляторов и батарей к воздействию экстремально высоких температур.
Заряженные в соответствии с 6.2 аккумуляторы или батареи, выдержанные при комнатной температуре (20 +/- 5) °C, помещают в термокамеру с естественной или принудительной конвекцией воздуха. Температуру в термокамере плавно увеличивают со скоростью (5 +/- 2) °C/мин до температуры, которая зависит от материала корпуса аккумулятора или батареи:
Аккумуляторы и батареи выдерживают при указанной температуре в течение 30 мин и испытание прекращают.
Отсутствие возгорания и взрыва.
6.5.5 Раздавливание
Испытание проводят с целью определения последствий сильного раздавливания аккумулятора.
Каждый аккумулятор, заряженный в соответствии с 6.2, сжимают между двумя плоскими поверхностями с помощью устройства, обеспечивающего усилие сжатия (13 +/- 0,78) кН. Сжатие проводят таким образом, чтобы получить наибольший неблагоприятный результат. Испытание заканчивают после однократного приложения максимального усилия или резкого падения напряжения на одну треть от первоначального значения напряжения аккумулятора.
Сжатие цилиндрических и призматических аккумуляторов проводят таким образом, чтобы их продольная ось была параллельна плоской поверхности сжимающего устройства. При испытании призматические аккумуляторы размещают так, чтобы их самая широкая сторона была параллельна плоским поверхностям сжимающего устройства.
Отсутствие возгорания и взрыва.
6.5.6 Пониженное давление
Испытание проводят с целью определения стойкости аккумуляторов к воздействию низкого давления, которое может возникнуть, например, при транспортировании в грузовом трюме самолета.
Аккумуляторы, заряженные в соответствии с 6.2, помещают в вакуумную камеру при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C. После закрытия камеры давление внутри нее постепенно понижают до значения 11,6 кПа или менее (что соответствует высоте над уровнем моря 15,24 км) и выдерживают в течение 6 ч.
Отсутствие возгорания, взрыва и течи электролита.
6.5.7 Перезаряд
Испытание проводят с целью проверки безопасности при перезаряде аккумуляторов и батарей (заряд в течение более длительного периода и при большем значении тока, чем установлено изготовителем).
Испытание проводят при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C. Аккумуляторы или батареи разряжают постоянным током 0,2It, А, до 1,0 В/аккумулятор.
Затем аккумулятор или батарею заряжают при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C постоянным током в соответствии с типом конструкции аккумулятора согласно МЭК 63115-1:2020 (подраздел 7.2) до 250% заряда (250% нормируемой емкости) методом, установленным изготовителем. Значение тока заряда для данного испытания должно быть установлено в соответствии с рекомендацией изготовителя батареи.
Затем заряд прекращают. Во время испытания контролируют напряжение и температуру.
Испытание следует продолжать до тех пор, пока температура поверхности аккумулятора или батареи не достигнет установившегося состояния (изменение менее чем на 10 °C за 30 мин) или не вернется к температуре окружающей среды.
Отсутствие возгорания, взрыва.
6.5.8 Принудительный разряд
Испытание проводят с целью определения устойчивости аккумуляторов к переразряду.
Испытание проводят при температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C. Аккумуляторы разряжают постоянным током 0,2It, А, до 1,0 В/аккумулятор.
Разряженный аккумулятор подвергают воздействию обратного заряда током 1,0It, А, в течение 90 мин.
Для моноблока вместо вышеуказанного условия в качестве условия обратного заряда может быть принят ток 0,2It, А, в течение 7,5 ч.
Затем обратный заряд прекращают. Во время испытания контролируют напряжение и температуру.
Испытание следует продолжать до тех пор, пока температура поверхности аккумулятора не достигнет установившегося состояния (изменение менее чем на 10 °C за 30 мин) или не вернется к температуре окружающей среды.
Отсутствие возгорания, взрыва.
7 Безопасность батарейной системы (функциональная безопасность)
7.1 Система управления батареями (СКУ) (или блок управления батареями)
7.1.1 Требования к СКУ
СКУ оценивает состояние аккумуляторов и батарей и поддерживает аккумуляторы и батареи в требуемом состоянии. СКУ должна быть разработана в соответствии с уровнем целостности безопасности (SIL) или другой методологией класса безопасности. Рекомендации по функциональной безопасности и анализу безопасности приведены в приложении А.
Для оценки контроля заряда, влияющего на безопасность, проводят испытания батарейных систем по 7.2.
Испытания проводят на батарейной системе, включающей функцию СКУ, на стороне оборудования, использующего батарею, если это применимо к конструкции.
Примечание 1 — Функции СКУ могут быть переданы батарейному блоку или оборудованию, в котором используют батарею (см. рисунок 2).
Примечание 2 — СКУ можно разделить и разместить частично в батарейном блоке и частично в оборудовании, в котором используют батарею (см. рисунок 2). При разработке СКУ должны быть учтены требования, установленные в стандарте на конкретное оборудование, в котором используют аккумулятор или батарею (например, МЭК 62973-4).
Рисунок 2 — Примеры расположений СКУ и конфигурации батарейной системы
7.2 Контроль перегрева (батарейная система)
Испытание проводят с целью определения прекращения заряда с помощью СКУ при превышении температуры аккумуляторов и/или батареи верхнего предела, указанного изготовителем аккумулятора.
Испытание батарейной системы проводят при начальной температуре окружающей среды (20 +/- 5) °C и нормальных условиях эксплуатации (главные контакторы закрыты с помощью батарейной системы, контролируемой СКУ), за исключением того, что система ее охлаждения, если она предусмотрена, должна быть отключена. Все испытуемые батарейные системы разряжают постоянным током 0,2It, А, не более 1,0 В/аккумулятор. Затем батарейную систему заряжают до 50% степени заряженности рекомендованным током, соответствующим типу батареи. Температуру батарейной системы поднимают на 5 °C выше максимальной рабочей температуры, установленной изготовителем аккумулятора. Заряд продолжают при повышенной температуре до тех пор, пока его не прекратит СКУ. Сбор/мониторинг данных должен быть продолжен в течение 1 ч после остановки испытаний (например, СКУ прекратила заряд).
СКУ должна определять температуру перегрева и прекращать заряд, чтобы защитить батарейную систему от дальнейших серьезных повреждений. Все функции батарейной системы должны быть полностью работоспособными, как предусмотрено конструкцией.
Отсутствие возгорания, взрыва.
8 Электромагнитная совместимость
Батарейная система должна удовлетворять требованиям электромагнитной совместимости (ЭМС) для каждого типа оборудования, в котором ее будут использовать, например в стационарных, тяговых, железнодорожных и т.д., или специальным требованиям, согласованным между изготовителем конечного продукта и изготовителем аккумуляторов. Испытание на соответствие требованиям ЭМС проводят на конечном продукте.
9 Информация по безопасности
Изготовитель оборудования обязан информировать конечных потребителей о потенциальных опасностях, связанных с использованием оборудования, содержащего аккумуляторы и батареи. Использование и особенно неправильное использование аккумуляторов и батарей может привести к опасности и причинить вред. Изготовитель аккумулятора должен предоставить информацию о пределах тока, напряжения и температуры для своей продукции. Изготовитель батарейной системы должен предоставить информацию о том, как снизить опасность изготовителям оборудования, а для прямых продаж — конечным потребителям.
Соответствующая информация о продукте для снижения рисков должна предоставляться на всех этапах жизненного цикла заинтересованными сторонами, участвующими в производственных процессах, включая изготовителей аккумуляторов, батарейных систем и оборудования.
10 Маркировка и обозначение
На аккумуляторах и батареях должна быть маркировка в соответствии с МЭК 63115-1:2020.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ БАТАРЕЙНОЙ СИСТЕМЫ. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Надежность обеспечения функциональной безопасности, основанная на электрических, электронных и программных средствах управления, и систем, безопасность которых имеет критическое значение, должна подвергаться анализу на предмет функциональной безопасности.
В качестве справочных допускается применять соответствующие стандарты функциональной безопасности для конкретных приложений, например МЭК 61508, МЭК 60730-1:2013.
Изготовители батарейных систем должны выполнять оценку опасности процесса и принимать меры уменьшения риска, связанного с батарейной системой (например, FTA, FMEA).
Примечание - Руководства по методам анализа безопасности, таким как FMEA и FTA, представлены в МЭК 60812, МЭК 61025 и т.д.
Процедура включает в себя следующие этапы:
c) уровень целостности безопасности (SIL) или аналогичный целевой уровень безопасности.
Примерами опасностей или рисков являются: ЭМС, поражение электрическим током, погружение в воду, внешнее короткое замыкание, внутреннее короткое замыкание, перезаряд, перегрев, падение, раздавливание, переразряд, разряд с перегрузкой по току, заряд после переразряда, утечка электролита, воспламенение выделяющихся газов, пожар, землетрясения, сейсмическая морская волна и т.д.
СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ НАЦИОНАЛЬНЫМ СТАНДАРТАМ
| Обозначение ссылочного международного стандарта | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального стандарта |
| IEC 60050-482 | IDT | ГОСТ Р МЭК 60050-482-2011 «Источники тока химические. Термины и определения» <1> |
| IEC 63115-1:2020 | IDT | ГОСТ Р МЭК 63115-1-2020 «Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Герметичные никель-металлгидридные аккумуляторы и модули для промышленного использования. Часть 1. Требования к маркировке и обозначению. Методы испытаний для определения рабочих характеристик» |
| ISO/IEC Guide 51 | IDT | ГОСТ Р 57149-2016/ISO/IEC Guide 51:2014 «Аспекты безопасности. Руководящие указания по включению их в стандарты» |
| Примечание — В настоящей таблице использовано следующее условное обозначение степени соответствия стандартов: - IDT — идентичные стандарты. | ||
<1> Заменен на ГОСТ Р 58593-2019 «Источники тока химические. Термины и определения».