ГОСТ Р ИСО 18243-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Мотоциклы и мопеды на электрической тяге. Требования безопасности литий-ионных батарейных систем и методы испытаний
Актуально на 01.11.2026.
Как цитировать: "ГОСТ Р ИСО 18243-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Мотоциклы и мопеды на электрической тяге. Требования безопасности литий-ионных батарейных систем и методы испытаний". ГОСТ Р ИСО 18243-2020. https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-iso-18243-2020
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 20.08.2020 № 516-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 01.03.2021.
Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 августа 2020 г. № 516-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОТОЦИКЛЫ И МОПЕДЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЛИТИЙ-ИОННЫХ БАТАРЕЙНЫХ СИСТЕМ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Electrically propelled mopeds and motorcycles. Safety requirements for lithium-ion battery systems and test specifications
(ISO 18243:2017, Electrically propelled mopeds and motorcycles — Test specifications and safety requirements for lithium-ion battery systems, IDT)
43.140
27.20.23.140
Дата введения 1 марта 2021 года
Предисловие
1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией изготовителей источников тока «РУСБАТ» (Ассоциация «РУСБАТ») на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии 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 20 августа 2020 г. № 516-ст
4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 18243:2017 «Мотоциклы и мопеды на электрической тяге. Методы испытаний и требования безопасности для литий-ионных батарейных систем» с изменением № 1:2020 (ISO 18243:2017 Electrically propelled mopeds and motorcycles — Test specifications and safety requirements for lithium-ion battery systems, Amd. 1:2020, IDT).
Наименование стандарта изменено относительно наименования указанного 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 и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 Некоторые положения настоящего стандарта могут являться объектами патентных прав. Международная электротехническая комиссия (IEC) не несет ответственности за идентификацию подобных патентных прав
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 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
Литий-ионные аккумуляторные системы являются эффективной альтернативной системой накопления энергии для электрических мопедов и мотоциклов. Требования к системам на основе литий-ионных батарей для использования в качестве источника энергии, разработанных для обеспечения движения электрических мопедов и мотоциклов, значительно отличаются от требований к батареям, которые используются для бытовой электроники или стационарного использования.
В настоящем стандарте приведены конкретные методы испытаний для литий-ионных аккумуляторных батарей и систем, специально разработанных для обеспечения движения электрических мопедов и мотоциклов. Эти испытания и связанные с ними требования направлены на то, чтобы аккумулятор или система отвечали конкретным потребностям промышленности электрических мопедов и мотоциклов. Стандарт обеспечивает возможность изготовителям транспортных средств выбирать методы испытаний для оценки характеристик батарейного блока или системы и конкретных требований к транспортным средствам.
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на батареи для мотоциклов и мопедов на электрической тяге и устанавливает требования безопасности литий-ионных батарейных блоков и систем, используемых в мопедах и мотоциклах с электроприводом, и методы их испытаний.
Использование методов испытаний, установленных в настоящем стандарте, обеспечивает возможность пользователю определять основные рабочие характеристики, характеристики безопасности и надежности литий-ионных батарейных блоков и систем, а также сравнивать результаты испытаний, проведенных для различных батарейных блоков или систем.
Настоящий стандарт обеспечивает возможность разработки специализированного плана испытания для отдельного батарейного блока или системы в соответствии с соглашением между заказчиком и поставщиком. При необходимости разработки такого плана испытаний соответствующие методы испытаний и/или условия испытаний блоков и систем литий-ионных аккумуляторов могут быть применены из установленных в настоящем стандарте.
1 Велосипеды с электропитанием не могут рассматриваться как мопеды. Определение велосипедов с электрическим приводом может отличаться в разных странах. Пример определения см. в Директиве ЕС 2002/24/ЕС.
2 Испытания на уровне одиночных аккумуляторов установлены в МЭК 62660 (все части).
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).
ISO 13063, Electrically propelled mopeds and motorcycles — Safety specifications (Мопеды и мотоциклы с электроприводом. Требования безопасности)
ISO 16750-1, Road vehicles — Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment — Part 1: General (Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 1. Общие положения)
IEC 60068-2-30, Environmental testing — Part 2-30: Tests — Test Db: Damp heat, cyclic (12 h + 12 h cycle) [Испытания на воздействия внешних факторов. Часть 2-30. Испытания. Испытание Db: Влажное тепло, циклическое (12 ч + 12-часовой цикл)]
IEC 60068-2-47, Environmental testing — Part 2-47: Tests — Mounting of specimens for vibration, impact and similar dynamic tests (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 60068-2-52, Environmental testing — Part 2-52: Tests — Test Kb: Salt mist, cyclic (sodium, chloride solution) [Экологические испытания. Часть 2-52. Испытания. Испытание Kb: Соляной туман, циклический (раствор натрия, хлорида)]
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:
- Электропедия IEC: доступна на http://www.electropedia.org/;
- платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на http://www.iso.org/obp.
3.1 блок контроля и управления батареи; БКУ (battery control unit; BCU): Электронное устройство, с использованием которого осуществляются контроль, управление, диагностика или вычисление электрических и температурных параметров батарейной системы, а также обмен информацией между батарейной системой и другими устройствами контроля и управления мопеда или мотоцикла.
3.2 батарейный блок (battery pack): Устройство накопления энергии, в которое включены аккумуляторы или аккумуляторные сборки, соединенные, как правило, с электронным блоком аккумуляторов, электрические высоковольтные цепи, устройство защиты от перегрузки по току, а также электрические соединители и интерфейс для внешних систем (например, охлаждение, электрический высоковольтный контур, вспомогательный низковольтный контур, коммуникационные системы).
Примечание — См. также приложение A (подраздел A.2).
3.3 батарейная система (battery system): Устройство накопления энергии, в которое включены аккумуляторы, аккумуляторные сборки или батарейный(е) блок(и), а также электрические цепи и электронные устройства (например, блок контроля и управления батареей, контакторы).
Примечание — См. также приложение A (пункты A.3.1 и A.3.2). Компоненты батарейной системы могут быть размещены в различных частях и устройствах транспортного средства.
3.4 емкость (capacity): Общее количество ампер-часов, которое может быть получено от полностью заряженного батарейного блока при определенных условиях.
3.5 электронный блок аккумуляторов (cell electronics): Электронное устройство, с использованием которого могут фиксироваться, а также отслеживаться температурные и электрические параметры аккумуляторов или аккумуляторных сборок и в которое при необходимости встроена электронная часть для балансировки аккумуляторов.
Примечание - Электронный блок может включать в себя контроллер аккумулятора. Функцией балансировки аккумуляторов могут управлять как электронный блок аккумулятора, так и блок контроля и управления батареей.
3.6 энергетическая эффективность заряда-разряда (energy round trip efficiency): Отношение количества общей энергии постоянного тока, отданной испытуемым устройством при разряде в процессе испытания, к суммарному количеству энергии постоянного тока, требуемой для восстановления начальной степени заряженности при стандартном заряде.
3.7 нормированная емкость (rated capacity): Указанное изготовителем совокупное количество электричества, А·ч, которое может быть получено от полностью заряженного батарейного блока или системы при заданных условиях испытаний, таких как режим разряда, температура и конечное напряжение разряда.
3.8 комнатная температура; КТ (room temperature; RT): Температура, равная (25 +/- 2) °C.
3.9 объект испытаний; ОИ (device under test; DUT): Батарейный блок или система.
3.10 знак тока батареи (sign of battery current): Знак тока, проходящего через батарею: ток разряда батареи принят как положительный, ток заряда батареи — как отрицательный.
3.11 степень заряженности; СЗ (state of charge; SOC): Значение доступной емкости батарейного блока или системы, отнесенное к значению нормированной емкости и выраженное в процентах.
3.12 стандартный дозаряд; ДЗС (standard charge for top off, SCH): Дополнительный заряд, исключающий возможное уменьшение степени заряженности после стандартного заряда при комнатной температуре с последующим приведением к тепловому равновесию при различных температурах.
3.13 напряжение класса A (voltage class A): Элемент классификации электрических компонентов или цепей по напряжению, для которого максимальное рабочее напряжение — не более 30 В (среднеквадратическое значение) переменного тока или не более 60 В постоянного тока.
Примечание - Более подробную информацию см. в ИСО 6469-3.
3.14 напряжение класса B (voltage class B): Элемент классификации электрических компонентов или цепей по напряжению, для которого максимальное рабочее напряжение — более 30 В, но не более 1000 В (среднеквадратическое значение) переменного тока или более 60 В, но не более 1500 В постоянного тока.
3.15 максимальное рабочее напряжение (maximum working voltage): Наибольшее значение напряжения переменного тока (среднеквадратическое значение) или постоянного тока, которое может возникнуть в электрической системе при любых нормальных режимах эксплуатации в соответствии с техническими спецификациями изготовителя без учета переходных процессов.
3.16 сопротивление изоляции (isolation resistance): Сопротивление между частями электрической цепи напряжения класса B и электрическим шасси, а также системой с напряжением класса A.
3.17 разрыв (rupture): Потеря механической целостности корпуса объекта испытаний, приводящая к появлению открытых мест на нем, в результате чего нарушается степень защиты IPXXB в соответствии с ИСО 20653.
3.18 взрыв (explosion): Внезапное высвобождение энергии, достаточное для того, чтобы вызвать взрывную волну и/или образование осколков, которые могут привести к структурным и/или физическим повреждениям устройств, расположенных вблизи испытуемого устройства.
Примечание - Кинетической энергии осколков, разлетающихся от батарейного модуля или системы, может быть достаточно, чтобы привести к повреждению объектов снаружи батарейной системы.
3.19 горение (fire): Непрерывное излучение пламени от объекта испытаний (более 1 с).
Примечание - Искры и электрическую дугу не рассматривают как горение.
3.20 стравливание (venting): Высвобождение избыточного внутреннего давления из объекта испытаний способом, определенным конструкцией.
3.21 утечка (leakage): Утечка жидкости или газа из объекта испытаний, независимо от того, происходит это через стравливание (через устройство сброса давления аккумулятора) или другим способом.
3.22 потребитель (customer): Сторона, заинтересованная в использовании батарейного блока или системы, заказывающая или осуществляющая испытания.
Пример - Изготовитель мопедов/мотоциклов.
3.23 поставщик (supplier): Компания, поставляющая батарейные блоки и/или системы.
Пример - Изготовитель батареи.
3.24 тепловая стабилизация (thermal equilibration): Достижение объектом испытаний целевой температуры.
3.25 тепловое равновесие (thermal equilibrium): Тепловое выравнивание аккумуляторов внутри объекта испытаний.
3.26 батарейная подсистема (battery pack subsystem): Функциональная часть батарейной системы.
4 Обозначения и сокращения
БКУ — блок контроля батареи (battery control unit, BCU);
nC — значение тока, соответствующее току в n раз более разрядной емкости в одночасовом режиме разряда А (например, 5C соответствует величине тока разряда одночасового режима, умноженного на 5 и выраженного в амперах);
ОИ — объект испытаний (device under test, DUT);
Uк — конечное напряжение при разряде (end of discharge voltage, EODV);
Iрр max — максимальный ток непрерывного разряда, указанный изготовителем для испытания энергии и емкости;
Iрр.и max — максимальный ток импульса разряда, указанный изготовителем для испытания мощности, внутреннего сопротивления и энергоэффективности;
r.m.s. — среднеквадратическое значение;
КТ — комнатная температура, равная (25 +/- 2) °C;
ЦС — цикл стандартный (standard cycle, SC);
ЗРС — заряд стандартный (standard charge, SCH);
РРС — разряд стандартный (standard discharge, SDCH);
СЗ — степень заряженности (state of charge, SOC).
5 Общие требования к испытаниям
5.1 Общие условия проведения испытаний
Батарейный блок или система, подлежащие испытанию в соответствии с настоящим стандартом, должны соответствовать следующим требованиям:
- электробезопасность конструкции должна быть подтверждена на соответствие требованиям ИСО 13063;
- вместе с ОИ должны быть предоставлены необходимая эксплуатационная документация и требуемые для испытания компоненты соединения с испытательным оборудованием (то есть соединители, разъемы, включая охлаждение и коммуникации).
Батарейная система должна обеспечивать возможность проведения всех предписанных испытаний, то есть в БКУ должны быть реализованы все режимы испытаний и обеспечена возможность обмена информацией с испытательным стендом посредством общих коммуникационных шин.
Если не указано иное, установленные испытания применяют к батарейным блокам или системам. Статус ОИ, например новый продукт, испытанный или использованный, должен быть согласован между заказчиком и поставщиком до начала испытаний. Необходимые данные об ОИ должны быть задокументированы.
Если не указано иное, перед каждым испытанием ОИ выдерживают при температуре испытаний в течение не менее 12 ч, при этом БКУ (при его наличии) должен быть выключен. Продолжительность выдержки допускается менее 12 ч при достижении теплового равновесия проверяемого устройства. Тепловое равновесие считают достигнутым, если через 1 ч изменение всех доступных точек измерения температуры в ОИ менее 4 °C.
Если не указано иное, после проведения любого заряда и каждого изменения СЗ ОИ необходимо выдержать в течение 30 мин.
Общая точность внешнего измерительного оборудования должна быть в пределах:
Суммарная погрешность измерений контролируемых и измеряемых величин по отношению к задаваемым или фактическим значениям должна быть не более:
- +/- 1% — для напряжения;
- +/- 1% — для тока;
- +/- 2 °C — для температуры;
- +/- 0,1% — для времени;
- +/- 1% — для массы;
- +/- 0,1% — для размеров.
Значения времени, температуры, тока и напряжения, если это не оговорено особо, следует регистрировать каждые 1% предполагаемого времени заряда и разряда.
5.2 Испытания
Объем испытаний приведен на рисунке 1, в котором даны ссылки на конкретные пункты.
| Объем испытаний | |||||
| Общие испытания | Испытания по определению рабочих характеристик | Испытания на безопасность и надежность | |||
| Циклы предварительной подготовки (6.1) ЦС (6.2) РРС (6.2.2.2) ЗРС (6.2.2.3) | Энергия и емкость при КТ (7.1) Энергия и емкость при различных температурах окружающей среды и режимах разряда (7.2) Мощность и внутреннее сопротивление (7.3) Снижение СЗ без нагрузки (7.4) Снижение СЗ при хранении (7.5) Долговечность при циклировании (7.6) | Вибрация (8.1) Механический удар (8.2) Падение (8.3) Термический удар (8.4) Погружение в воду (8.5) Огнестойкость (8.6) Превышение температуры (8.7) Защита от короткого замыкания (8.8) Защита от перезаряда (8.9) Защита от переразряда (8.10) Повышенная влажность (8.11) Солевой туман (8.12) | |||
5.3 Процедура испытаний
Последовательность испытаний и номера образцов для конкретного батарейного блока или системы или батарейной подсистемы устанавливают на основе соглашения между заказчиком и поставщиком. Базовый объем испытаний приведен в таблице 1.
| Вид испытаний | Процедура испытаний | Номер образца |
| Общие испытания | Циклы предварительной подготовки (6.1) | 1 — 20 |
| ЦС (6.2) | 1 — 20 | |
| РРС (6.2.2.2) | 1 — 20 | |
| ЗРС (6.2.2.3) | 1 — 20 | |
| Испытания на определение рабочих характеристик | Энергия и емкость при КТ (7.1) | 1 — 20 |
| Энергия и емкость при различных температурах окружающей среды и режимах разряда (7.2) | 1 | |
| Мощность и внутреннее сопротивление (7.3) | 2 | |
| Снижение СЗ без нагрузки (7.4) | 3 | |
| Снижение СЗ при хранении (7.5) | 4 | |
| Долговечность при циклировании (7.6) | 5 | |
| Испытания на безопасность и надежность | Вибрация (8.1) | 6 |
| Механический удар (8.2) | 7 | |
| Падение (8.3) | 8 | |
| Термический удар (8.4) | 9 | |
| Погружение в воду (8.5) | 10 | |
| Огнестойкость (8.6) | 11 | |
| Превышение температуры (8.7) | 12 | |
| Защита от короткого замыкания (8.8) | 13 | |
| Защита от перезаряда (8.9) | 14 | |
| Защита от переразряда (8.10) | 15 | |
| Повышенная влажность (8.11) | 16 | |
| Солевой туман (8.12) | 17 |
5.4 Подготовка объекта испытаний к испытаниям
5.4.1 Подготовка батарейного блока
Если не указано иное, батарейный блок должен быть соединен с оборудованием испытательного стенда через выводы напряжения класса B и напряжения класса A. Контакторы, доступные данные по значениям напряжения, тока и температуры должны контролироваться на оборудовании испытательного стенда в соответствии с инструкциями поставщика и требованиями к испытаниям. Оборудование испытательного стенда должно быть оснащено пассивной защитой от перегрузки по току, обеспечивающей при необходимости размыкание главных контакторов батарейного блока. К оборудованию испытательного стенда может быть присоединено и функционировать в соответствии с инструкциями поставщика устройство охлаждения.
5.4.2 Подготовка батарейной системы
Если не указано иное, батарейную систему соединяют с оборудованием испытательного стенда через выводы напряжения класса B и напряжения класса A, соединители устройства охлаждения и БКУ. Функционирование батарейной системы контролируют посредством БКУ. Оборудование испытательного стенда должно соответствовать рабочим пределам, передаваемым от БКУ посредством коммуникационной шины. Оборудованием испытательного стенда должны быть обеспечены условия срабатывания «вкл./выкл.» главных контакторов, изменения параметров напряжения, тока и температуры в соответствии с требованиями, установленными в методах испытаний. Устройство охлаждения батарейной системы и соответствующий контур охлаждения испытательного стенда должны функционировать в соответствии с заданными техническими требованиями к испытаниям под управлением БКУ. БКУ должен обеспечивать выполнение оборудованием испытательного стенда процедур испытаний в пределах значений параметров батарейной системы. При необходимости управляющая программа БКУ должна быть адаптирована поставщиком к требованиям методов испытания. Устройства активной и пассивной защиты от перегрузки по току должны срабатывать по командам батарейной системы. Активная защита по току также должна поддерживаться 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
Перед началом серии испытаний по разделам 7 и 8 ОИ подвергают предварительной подготовке с проведением определенных циклов заряда-разряда, чтобы гарантировать соответствующую стабилизацию параметров батарейных блоков и систем.
Процедуре предварительной подготовки подвергают батарейные блоки и системы.
6.1.2 Процедура предварительной подготовки
Процедура предварительной подготовки заключается в следующем:
- предварительную подготовку проводят при КТ;
- разряды выполняют током значением C/3 или током с другим значением, если это установлено поставщиком и/или применено им при испытаниях перед поставкой. Заряд проводят в соответствии с рекомендациями поставщика;
- проводят три последовательных цикла предварительной подготовки. По согласованию между потребителем и поставщиком число циклов допускается уменьшить до двух;
- напряжение батарейного блока или системы в конце разряда не должно опускаться ниже минимального значения, установленного поставщиком (минимальное напряжение — самое низкое напряжение при разряде, не вызывающее необратимого повреждения).
6.2 Проведение стандартного цикла
6.2.1 Цель
Цель ЦС — обеспечение одинаковых начальных условий для каждого испытания батарейного блока или системы. ЦС следует проводить перед каждым испытанием в соответствии с 6.2.2.
6.2.2 Метод испытаний
6.2.2.1 Общие положения
ЦС проводят при КТ. ЦС состоит из РРС по 6.2.2.2 и последующего ЗРС по 6.2.2.3.
ЦС повторяют, если по какой-либо причине промежуток времени между окончанием ЦС и началом нового испытания превышает 3 ч.
6.2.2.2 Стандартный разряд
Режим разряда: C/3 или другой требуемый режим согласно спецификациям поставщика.
Ограничение по разряду: согласно спецификациям поставщика.
Период выдержки после разряда для достижения стабильного состояния: 60 мин.
6.2.2.3 Стандартный заряд
Метод заряда и критерий окончания заряда: режим заряда током C/3 или другой режим согласно спецификациям поставщика. В спецификациях должны быть приведены критерии окончания заряда и предельная продолжительность процесса заряда. В любом случае, процесс заряда должен быть завершен в течение 8 ч.
Период выдержки после заряда: 60 мин.
7 Испытания на определение рабочих характеристик
7.1 Испытание на определение энергии и емкости при комнатной температуре
7.1.1 Цель
Испытание проводят для измерения емкости ОИ, А·ч, при разряде постоянным током, соответствующим установленной поставщиком нормированной емкости, А·ч, при токе C/3 (например, если нормированная емкость трехчасового разряда составляет 45 А·ч, разряд проводят током 15 А). Трехчасовой режим (C/3), 1C и 2C используют как эталонные для измерения статической емкости и энергии и как стандартный режим — для испытания батарейных блоков и систем. Кроме того, если это применимо, для выполнения требований по отнесению ОИ к высокоэнергоемким системам измерения емкости проводят также при разряде максимально допустимым током. Разряд должен быть прекращен при достижении Uк, установленного поставщиком в зависимости от режима разряда.
7.1.2 Методы испытаний
Испытание проводят при КТ в режимах разряда токами C/3, 1C, 2C и максимальным током, установленным поставщиком (максимальный ток разряда соответствует Iрр max). Последовательность проведения испытаний установлена в таблице 2.
Последовательность проведения испытаний при определении энергии и емкости при КТ
Процедуру ЗРС проводят в соответствии с 6.2.2.3.
Процедуру ЦС проводят в соответствии с 6.2.
Все испытания на разряд прекращают при достижении Uк, установленного поставщиком.
После разряда ОИ выдерживают в состоянии покоя не менее 30 мин, или проводят тепловую стабилизацию при требуемой температуре окружающей среды, либо до начала следующего этапа последовательности испытаний для обеспечения теплового равновесия устанавливают фиксированный период времени.
7.1.3 Требования
Если емкость трехчасового режима C/3, полученная в ходе испытания по 7.1.2 (этап 2.1), отличается более чем на 5% от спецификации поставщика, то измеренную при испытании емкость принимают за нормированную и используют в качестве базового значения нормированной емкости для всех дальнейших требований к току разряда, то есть значение C во всех расчетах тока разряда nC должно быть основано на измеренной емкости режима C/3.
Необходимо зарегистрировать следующие данные:
- значения тока, напряжения, температуры ОИ и температуры окружающей среды в зависимости от времени для каждого испытания на разряд и последующего ЗРС;
- значения емкости, А·ч, и энергии, Вт·ч, отданных при разряде, и средней мощности разряда, Вт, проведенного для каждого испытания на разряд;
- значения емкости, А·ч, и энергии, Вт·ч, пошедших на заряд, и средней мощности при заряде, Вт, проведенном после каждого испытания на разряд;
- энергоэффективность заряда-разряда для каждого испытания на разряд;
- значение энергии, Вт·ч, отданной при разряде как функции СЗ для каждого испытания на разряд (в процентах от нормированной емкости);
- значения Uк на всех доступных точках измерения напряжения на аккумуляторах для всех проведенных испытаний на разряд;
- измеренная емкость трехчасового режима C/3, значение которой будет принято как базовое значение для всех дальнейших требований к току разряда.
7.2 Испытание на определение энергии и емкости при различных значениях температуры окружающей среды и режимах разряда
7.2.1 Цель
Испытания проводят для определения емкости при различных температурах на трех различных режимах разряда. Разряд различными токами проводят последовательно при одной температуре окружающей среды, затем температуру окружающей среды изменяют и повторяют последовательность испытания на разряд.
7.2.2 Метод испытания
Испытание проводят по крайней мере при трех различных значениях температур (40 °C, 0 °C и Tmin) в режиме разряда токами C/3, 1C, 2C и максимальным током, установленным поставщиком (максимальный ток разряда соответствует Iрр max).
Последовательность испытаний приведена в таблице 3.
Последовательность проведения испытаний при определении энергии и емкости при различных температурах и скоростях разряда
Процедуру ЗРС проводят в соответствии с 6.2.2.3.
Процедуру ЦС проводят в соответствии с 6.2.
Значение тока для режима разряда в единицах C должно быть основано на значениях нормированной емкости, установленных поставщиком, а также полученной по результатам испытания на разряд при измерении энергии и емкости при КТ током C/3 в соответствии с 7.1.
Испытания на разряд прекращают при достижении значения Uк, установленного поставщиком.
После разряда ОИ выдерживают в состоянии покоя не менее 30 мин, или подвергают тепловой стабилизации при требуемой температуре окружающей среды, или до начала следующего этапа последовательности испытаний для обеспечения теплового равновесия применяют фиксированный период времени.
Этапы испытания, выходящие за пределы максимальных токов, установленных изготовителем для заданной температуры, не проводят.
Примечание - Дозаряд предназначен для подзарядки ОИ в целях возмещения потерь энергии, которые могут произойти на этапе установления теплового равновесия.
7.2.3 Требования
Необходимо зарегистрировать следующие данные:
- значения тока, напряжения, температуры ОИ и температуры окружающей среды в зависимости от времени, предусмотренного для испытания на разряд и последующего испытания на ЗРС;
- значения емкости, А·ч, и энергии, Вт·ч, отданных при разряде, и средней мощности разряда, Вт, проведенного для каждого испытания на разряд;
- значения емкости, А·ч, и энергии, Вт·ч, пошедших на заряд, и средней мощности при заряде, Вт, проведенном после каждого испытания на разряд;
- энергоэффективность заряда-разряда для каждого испытания на разряд;
- значение энергии, Вт·ч, отданной при разряде как функция СЗ для каждого испытания на разряд (в процентах от нормированной емкости);
- график, отображающий разброс значений напряжения аккумуляторов ОИ в конце разряда для всех проведенных испытаний на разряд.
7.3 Испытание на определение мощности и внутреннего сопротивления
7.3.1 Цель
Испытания на определение мощности и внутреннего сопротивления предназначены для установления динамических параметров мощности, омического сопротивления в процессах разряда и заряда, а также напряжения разомкнутой цепи (НРЦ) ОИ как функции СЗ и температуры, в соответствии с приближенным к реальности режимом нагрузки, полученным при эксплуатации мопедов и мотоциклов.
7.3.2 Характеризация мощности импульсного режима
Цель данного режима — определить мощность разрядного импульса (продолжительностью 0,1; 2; 5; 10; 18; 18,1; 20; 30; 60; 90 и 120 с), а также мощность зарядного импульса рекуперации (в течение 0,1; 2; 10 и 20 с) при различных СЗ и температурах. При испытаниях используют постоянное значение тока, рассчитанное на основании значения максимального тока разряда импульсного режима Iрр.и max, установленного поставщиком для температуры испытаний.
По соглашению с потребителем это значение допускается уменьшить. Если напряжение на ОИ в процессе разряда достигает значения Uк, ток должен быть уменьшен таким образом, чтобы напряжение на выводах батареи не достигало значения Uк в течение 120 с разрядного импульса. Ток зарядного импульса рекуперации должен быть постоянным, а его значение рассчитывают как 75% тока разрядного импульса. Если ОИ в процессе заряда достигает предельной величины напряжения заряда, ток должен быть уменьшен таким образом, чтобы напряжение на выводах батареи не превышало значения предельного напряжения заряда в течение 20 с зарядного импульса рекуперации.
Режим испытаний начинают с разрядного импульса током Iрр.и max продолжительностью 18 с, с последующим импульсом 0,75 Iрр.и max 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 подают зарядный импульс в течение 20 с током, равным 0,75 Iрр.и max, для определения возможности рекуперативного заряда. После воздействия зарядного импульса осуществляют выдержку (отдых) батареи в течение 40 с [значения тока и времени (см. также таблицу 4 и рисунок 2)].
Примечание - При испытании батарейных систем БКУ передает по коммуникационной шине на оборудование испытательного стенда максимально допустимые рабочие пределы ОИ, зависящие, например, от фактической температуры и СЗ ОИ, что позволяет поддерживать испытуемое устройство в требуемых диапазонах рабочих условий. Для испытаний батарейных блоков поставщик предоставляет данные о всех необходимых ограничениях рабочих параметров для ОИ в целях настройки оборудования испытательного стенда для поддержания ОИ в заданных рабочих условиях.
Режим снятия характеристик в импульсе
| Приращение времени, с | Суммарное время, с | Ток |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 18 | 18 | Iрр.и max |
| 102 | 120 | 0,75 Iрр.и max |
| 40 | 160 | 0 |
| 20 | 180 | - 0,75 Iрр.и max |
| 40 | 220 | 0 |
На рисунке 2 показан пример, когда максимальное значение тока разрядного импульса составляет Iрр.и max. Ток разряда считают положительным, а ток заряда — отрицательным. Максимальное значение тока разрядного импульса Iрр.и max для снятия характеристик мощности импульсного режима устанавливает поставщик.
Рисунок 2 — Профиль значения тока при характеризации мощности импульсного режима
Рисунок 3 — Профиль значения напряжения при характеризации мощности импульсного режима
Примечание — Значения напряжения на рисунке 3 приведены в качестве примера и относятся к батарейному блоку или системе. Значения напряжения могут варьироваться в зависимости от электрохимической системы батареи, температуры, СЗ и т.д.
Измерения пиковой мощности, мощности рекуперативного заряда и сопротивления, напряжения на выводах батареи и тока следует проводить в моменты времени, указанные в таблице 5.
Измеряемые значения напряжения и тока
Если испытательным оборудованием не предусмотрено обеспечение тока с необходимой точностью в промежутке времени 100 мс после изменения в профиле тока, расчет мощности и сопротивления на данном этапе испытаний не проводят.
Далее в соответствии с таблицей 6 рассчитывают значения сопротивления и мощности.
Расчет сопротивления и мощности
7.3.3 Метод испытания
Испытания проводят при четырех различных температурах (40 °C, КТ, 0 °C, минус 10 °C), СЗ при этом должна быть в диапазоне от 90% до 20% со следующими дискретными значениями: 90% (или установленное изготовителем), 50% и 20% (или установленное изготовителем).
До начала испытаний при каждом из установленных значений температуры ОИ подвергают предварительной подготовке при КТ в соответствии с требованиями теплового равновесия, приведенными в 5.1, с последующей процедурой ЗРС в соответствии с 6.2.2.3 до полного заряда, а также ЦС в соответствии с 6.2.
Далее подготовку ОИ проводят при требуемом значении температуры испытаний в соответствии с требованиями теплового равновесия, приведенными в 5.1, с последующей процедурой ЗРС, как описано в 6.2.2.3. Процедура ЗРС обусловлена обеспечением ОИ 100%-ной СЗ при требуемом значении температуры испытаний перед снятием характеристик мощности в импульсе.
Затем полностью заряженный ОИ подвергают разряду током C/3 до 90%-ной СЗ и последующей выдержке в течение не менее 30 мин.
Примечание - Разряд током C/3 продолжительностью 108 с приведет к снижению СЗ на 1%.
После этого снимают показания характеристик мощности в импульсе в соответствии с 7.3.2.
Достижение следующей СЗ (50% и 20%) осуществляют разрядом током C/3 с последующей выдержкой в течение 30 мин.
Далее для каждого из значений СЗ снимают показания характеристик мощности в импульсе в соответствии с 7.3.2.
При расчете времени разряда током C/3, необходимого для достижения требуемой величины СЗ на следующем этапе, учитывают количество электричества, А·ч, отданного при предыдущем испытании по характеризации мощности.
По окончании испытания по характеризации импульсной мощности при 20%-ном уровне СЗ, должен быть выполнен ЗРС.
Осуществление выборки данных, особенно для напряжения и тока ОИ, выполняют со скоростью снятия данных, соответствующей используемому профилю, например 10 мс.
Подробное описание последовательности этапов испытаний приведено в таблице 7.
Последовательность этапов испытаний по измерению мощности и внутреннего сопротивления
Процедуру ЗРС при различных температурах проводят по 6.2.2.3.
Процедуру ЦС проводят по 6.2.
Испытания на разряд ограничивают достижением Uк, установленного поставщиком.
Дозаряд восполняет заряд ОИ для компенсации возможных потерь энергии на этапе установления теплового равновесия. Этапы испытания, при проведении которых токи превышают максимальные значения, установленные изготовителем для заданной температуры, не проводят.
7.3.4 Требования
Используя формулы, приведенные в 7.3.2 (таблица 6), получают следующие данные:
- мощность разряда в импульсах продолжительностью 0,1; 2; 5; 10; 18; 18,1; 30; 60; 90 и 120 с как функция СЗ и температуры;
- рекуперативная мощность в импульсах продолжительностью 0,1; 2; 10 и 20 с как функция СЗ и температуры;
- значения сопротивления при разряде импульсами продолжительностью 0,1; 2; 5; 10; 18; 18,1; 30; 60; 90 и 120 с, а также общего сопротивления как функция СЗ и температуры;
- значения сопротивления при заряде импульсами продолжительностью 0,1; 2; 10 и 20 с, а также общего сопротивления как функция СЗ и температуры;
- НРЦ как функция СЗ и температуры;
- отклонение данных от первого и последнего испытаний при КТ, при наличии;
- температура ОИ в проводимых испытаниях в зависимости от времени;
- при возникновении необходимости уменьшения тока заряда или разряда из-за ограничений, вызванных достижением предельных напряжений, рассчитанные значения внутреннего сопротивления должны быть четко выделены в протоколе испытаний и в таблицах их результатов.
7.4 Испытание на снижение степени заряженности (саморазряд) без нагрузки
7.4.1 Цель
Целью данных испытаний является измерение уменьшения СЗ батарейной системы в случае, если ее не используют в течение продолжительного периода времени. Такие испытания проводят в случае, когда мопед или мотоцикл находится в режиме парковки без подзаряда в течение продолжительного периода времени, и батарейная система не может быть поставлена на заряд. Уменьшение СЗ без нагрузки, если это имеет место, может быть обусловлено саморазрядом, который обычно зависит от времени, или другими процессами, вызывающими постоянное или эпизодическое уменьшение СЗ.
Данным испытаниям подвергают только батарейные системы.
7.4.2 Метод испытания
Уменьшение СЗ без нагрузки следует измерять на полностью укомплектованной и работоспособной батарейной системе. БКУ должен быть обеспечен электропитанием от вспомогательного источника энергии (например, напряжением 12 В постоянного тока), чтобы иметь возможность контролировать необходимые функции батареи в течение периода выдержки, например:
a) балансировку аккумуляторов батарейной системы;
b) периодическое включение БКУ.
Уменьшение СЗ без нагрузки, кроме неизбежной составляющей саморазряда самих аккумуляторов, включает в себя любые возможные паразитные или функциональные разрядные составляющие, возникающие в схеме балансировки аккумуляторов.
Уровень снижения СЗ батарейной системы без нагрузки измеряют в течение трех различных периодов времени выдержки и при двух различных значениях температуры. Батарейная система должна быть доведена до 100%-ной СЗ стандартным циклом, а затем ее выдерживают с разомкнутой цепью в течение определенного времени. БКУ должен осуществлять функции управления (например, балансировка аккумуляторов и периодическое включение). После периода выдержки батарейной системы определяют оставшийся уровень СЗ проведением разряда током C/3 при КТ.
Испытания проводят в камере с автоматическим поддержанием температуры при заданных значениях. Перед каждым испытательным циклом при конкретной температуре батарею выдерживают при температуре испытаний не менее 12 ч. Это время допускается сократить при условии, что температурная стабилизация достигнута и разница температур между отдельными аккумуляторами в течение 1 ч не превышает 4 °C.
| Температура: | КТ и 40 °C. |
|---|---|
| ЦС: | Для обеспечения проведения каждого испытания батарейной системы при одинаковых начальных условиях перед каждым испытанием проводят ЦС в соответствии с 6.2. |
| Режим разряда: | После выполнения ЦС батарейная система не должна быть разряжена, СЗ должна быть 100%-ной. По соглашению между поставщиком и потребителем СЗ допускается снизить, и в этом случае батарейную систему после выполнения ЦС разряжают током C/3 до согласованного значения СЗ перед выдержкой. |
| Период выдержки: | 168 ч (7 сут) и 720 ч (30 сут). |
| Дополнительная электроэнергия: | Дополнительное потребление энергии (например, 12 В постоянного тока) для БКУ и, в случае необходимости, для других электронных устройств батарейной системы измеряют непрерывно в ватт-часах (Вт·ч) на протяжении каждого периода выдержки. |
Примечание - Испытания допускается выполнять последовательно с одним ОИ или параллельно с несколькими ОИ.
7.4.3 Последовательность испытаний
Последовательность проведения первой стадии испытаний (при выдержке при КТ) приведена в таблице 8.
Последовательность испытаний на снижение СЗ без нагрузки при КТ
Испытания на разряд должны быть ограничены достижением значения Uк, установленного поставщиком.
Остаточную емкость измеряют при выполнении этапов 1.3; 1.5 и 1.7 во время РРС, который является первой частью ЦС при данных испытаниях.
Последовательность второй стадии испытаний (с выдержкой при 40 °C или более, согласованной между поставщиком и потребителем) приведена в таблице 9.
Последовательность испытаний на снижение СЗ без нагрузки при температуре 40 °C (или более)
Испытания на разряд должны быть ограничены достижением значения Uк, установленного поставщиком.
Остаточную емкость измеряют при выполнении этапов 2.3, 2.6 и 2.9 во время РРС, который является первой частью ЦС при данных испытаниях.
7.4.4 Требования
Необходимо зарегистрировать значение остаточной СЗ от исходной 100%-ной СЗ при разряде током режима C/3. Уменьшение энергии и СЗ после каждого периода выдержки выражают в процентах от исходной 100%-ной СЗ.
Дополнительное потребление энергии (12 В постоянного тока) для БКУ и, в случае необходимости, для других электронных устройств батарейной системы выражают в ватт-часах (Вт·ч) для каждого периода выдержки.
Необходимо представить графики, отражающие характер изменения остаточной емкости в течение трех периодов выдержки и при каждом из двух значений температур испытаний.
7.5 Испытание на снижение степени заряженности (саморазряд) при хранении
7.5.1 Цель
Целью данного испытания является измерение снижения СЗ при хранении батарейной системы в течение продолжительного периода времени. Такие испытания проводят при отгрузке поставщиком батарейной системы потребителю. Снижение СЗ при хранении, если это имеет место, может быть вызвано саморазрядом, как правило, зависящим от времени, или другими процессами, вызывающими постоянное или эпизодическое уменьшение СЗ.
7.5.2 Метод испытания
Потери СЗ при хранении измеряют на полностью укомплектованной батарейной системе. На протяжении всего периода хранения все выводы батарейной системы должны быть отсоединены. Сервисное устройство отключения, при наличии, также должно быть выключено.
Потерю СЗ при хранении батарейной системы измеряют после периода выдержки 720 ч (30 сут) при температуре окружающей среды 45 °C, начиная со значения СЗ 50% или более, по соглашению между поставщиком и потребителем. Остаточный уровень СЗ после периода хранения определяют при разряде током C/3.
Испытания на снижение СЗ при хранении проводят в камере с автоматическим поддержанием заданной температуры.
| Температура: | 45 °C. |
|---|---|
| ЦС: | Для обеспечения проведения каждого испытания батарейной системы в одинаковых начальных условиях перед каждым испытанием на потерю СЗ при хранении проводят ЦС в соответствии с 6.2. |
| Режим разряда: | Батарейную систему разряжают до 50%-ной СЗ током C/3. По соглашению между поставщиком и потребителем допускается увеличение данного уровня СЗ. |
| Период выдержки: | 720 ч (30 сут). |
| Дополнительная электроэнергия: | В течение периода выдержки все соединения батарейной системы должны быть разомкнуты. |
| Сервисное устройство отключения: | Сервисное устройство отключения, при наличии, должно быть выключено. |
7.5.3 Последовательность испытаний
В таблице 10 приведена последовательность испытаний на снижение СЗ при хранении.
Последовательность испытаний на снижение СЗ при хранении
Испытания на разряд прерывают, если напряжение батарейной системы достигло значения Uк, установленного поставщиком.
Остаточную емкость измеряют при выполнении этапа 7 во время РРС, который является первой частью ЦС.
7.5.4 Требования
Остаточную энергию при разряде в режиме C/3 и СЗ от начальной СЗ необходимо зарегистрировать. Потери энергии и СЗ после периода хранения должны быть выражены в процентах от начальной СЗ.
7.6 Испытание на долговечность при циклировании
7.6.1 Цель
В дополнение к другим факторам старения (например, время, температура), существенное влияние на срок службы батареи также оказывает количество энергии, проходящей через батарею.
Для выбора соответствующего режима моделирования старения в зависимости от количества энергии, проходящей через батарею, в расчет принимают реальные условия движения. Для получения надежных и значимых данных в целях прогнозирования срока службы батареи необходимо, чтобы основные данные режимов испытаний были согласованы между поставщиком и потребителем.
С другой стороны, батарейную систему не следует подвергать чрезмерным нагрузкам. В связи с этим необходимо обязательно осуществлять контроль батарейных систем. Кроме того, необходимы некоторые периоды выдержки для выравнивания параметров батарейной системы и балансировки аккумуляторов.
Данным испытаниям подвергают только батарейные системы.
7.6.2 Метод испытания
Последовательность испытаний на долговечность при циклировании
| Этап | Процедура | Температура испытаний |
| 1 | Приведение к тепловому равновесию | КТ |
| 2 | ЗРС | |
| 3 | ЦС | |
| 4 | Разряд током 1C до достижения Uк, установленного изготовителем | |
| 5 | Заряд током режима 1C до полностью заряженного состояния | |
| 6 | Повторение этапов 4 и 5 до снижения емкости при разряде до 80% | |
| 7 | Приведение к тепловому равновесию | |
| 8 | ЗРС | |
| 9 | ЦС |
7.6.3 Требования
Необходимо зарегистрировать следующие данные:
8 Испытания на безопасность и надежность
8.1 Испытания на стойкость к воздействию вибрации
8.1.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать вибрационные воздействия на изделие. При испытании имитируют механическую нагрузку в виде вибрации, возникающей при эксплуатации мопеда или мотоцикла, которой батарейная система предположительно будет подвержена в течение срока службы.
8.1.2 Процедура испытания
Параметры испытаний, приведенные в настоящем пункте, действительны для ОИ, предназначенного для монтажа на подрессоренных массах мопеда или мотоцикла. ОИ устанавливают на вибрационном испытательном стенде в соответствии с запроектированным положением на транспортном средстве и в соответствии с требованиями, установленными в МЭК 60068-2-47.
Испытание на вибрацию представляет собой воздействие синусоидальной формы волны с логарифмической разверткой от 7 до 200 Гц и обратно до 7 Гц в течение 15 мин. Этот цикл повторяют 12 раз в общей сложности в течение 3 ч для каждого из трех взаимно перпендикулярных монтажных положений ОИ. Одно из направлений вибрации должно быть перпендикулярно к стороне, на которой расположены выводы.
Развертка логарифмической частоты для ОИ с общей массой не более 12 кг представляет собой следующее.
Начиная от частоты 7 Гц поддерживают максимальное ускорение 1gn до достижения 18 Гц. Затем амплитуду поддерживают равной 0,8 мм (суммарное отклонение 1,6 мм), и частоту увеличивают до достижения максимального ускорения 8gn (приблизительно 50 Гц). Далее пиковое ускорение 8gn поддерживают до тех пор, пока частота не увеличится до 200 Гц.
Развертка логарифмической частоты для ОИ с общей массой более 12 кг представляет собой следующее.
Начиная от частоты 7 Гц поддерживают максимальное ускорение 1gn до достижения 18 Гц. Затем амплитуду поддерживают равной 0,8 мм (суммарное отклонение 1,6 мм), и частоту увеличивают до тех пор, пока не будет достигнуто пиковое ускорение 2gn (приблизительно 25 Гц). Далее пиковое ускорение 2gn поддерживают до тех пор, пока частота не увеличится до 200 Гц.
После испытания на вибрацию определяют емкость ОИ проведением двух ЦС по 6.2.
8.1.3 Требования
Во время испытания и в течение 1 ч после испытания проводят наблюдение за батарейной системой. На ней не должно быть признаков утечки или разрыва корпуса, воспламенения или взрыва, а сопротивление изоляции ОИ напряжения класса B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.2 Испытания на стойкость к воздействию ударной нагрузки
8.2.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать воздействие ударной нагрузки. При испытании имитируют механическую нагрузку в виде удара, возникающего при эксплуатации мопеда или мотоцикла, которой батарейная система предположительно будет подвержена в течение срока службы.
8.2.2 Процедура испытания
Перед началом испытания на ударную нагрузку СЗ доводят до полностью заряженного состояния.
ОИ с полной массой не более 12 кг закрепляют на испытательной установке с использованием жесткого крепления, которое будет поддерживать все монтажные поверхности каждой испытуемой батареи. ОИ подвергают полусинусоидальному удару с максимальным ускорением 150gn и продолжительностью импульса 6 мс. Далее ОИ подвергают трем ударам в положительном направлении, а затем трем ударам в отрицательном направлении трех взаимно перпендикулярных монтажных положений батареи, что соответствует 18 ударам.
ОИ с массой брутто более 12 кг следует подвергать полусинусоидальному удару с максимальным ускорением 50gn и продолжительностью импульса 11 мс. Каждый элемент или батарею подвергают трем ударам в положительном направлении, затем трем ударам в отрицательном направлении каждого из трех взаимно перпендикулярных монтажных положений ОИ, что соответствует 18 ударам.
8.2.3 Требования
Во время испытания и в течение 1 ч после испытания проводят наблюдение за батарейной системой. На ней не должно быть признаков утечки или разрыва корпуса, воспламенения или взрыва, а сопротивление изоляции ОИ класса напряжения B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.3 Испытания на воздействие ударов при падении
8.3.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать воздействие ударов при падении. При испытании имитируют ударную нагрузку, которая может возникнуть при непреднамеренном падении батареи во время ее замены.
8.3.2 Процедура испытания
Перед началом испытания ОИ на падение СЗ доводят до полностью заряженного состояния.
ОИ свободно сбрасывают с высоты 1 м на бетонный пол по одному разу каждой стороной.
Или каждый образец свободно бросают с высоты 1 м на плоскую поверхность из бетона в положении, которое наиболее вероятно приведет к наиболее неблагоприятному результату. Каждый образец должен быть сброшен три раза.
8.3.3 Требования
Во время испытания и в течение 6 ч после испытания проводят наблюдение за батарейной системой. На ней не должно быть признаков утечки, воспламенения или взрыва.
8.4 Испытание на устойчивость к воздействию изменения температуры
8.4.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать воздействие изменения температуры окружающей среды. При испытании имитируют тепловую нагрузку, возникающую при эксплуатации мопеда или мотоцикла, которой батарейная система предположительно будет подвержена в течение срока службы.
8.4.2 Процедура испытания
Перед запуском профиля циклического воздействия тепловой нагрузки с использованием разряда в режиме 1C устанавливают 80%-ную СЗ. ОИ с 80%-ной СЗ и находящийся при КТ, установленный в замкнутом объеме с отключенными терморегуляторами, подвергают циклическому воздействию изменения температуры окружающей среды в диапазоне между 85 °C или Tmax (Tmax >= 60 °C), как согласовано между поставщиком и потребителем, и минус 40 °C (температуру окружающей среды следует измерять в непосредственной близости к ОИ). Время достижения каждого температурного предела должно быть не более 30 мин. Если это возможно, а также учитывая ограничения оборудования и из соображений безопасности, ОИ допускается перемещать между двумя испытательными камерами, каждая из которых установлена на противоположные пределы диапазона температур. ОИ выдерживают на каждом предельном значении диапазона не менее 1 ч. Всего должно быть проведено пять тепловых циклов. После термоциклирования ОИ подвергают осмотру на отсутствие повреждений, обращая особое внимание на все имеющиеся места герметизации. По окончании испытания следует проверить работоспособность схемы управления.
8.4.3 Требования
Во время испытания и в течение 1 ч после испытания проводят наблюдение за батарейной системой. На ней не должно быть признаков утечки или разрыва корпуса батареи, воспламенения или взрыва, а сопротивление изоляции ОИ напряжения класса B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.5 Испытание на воздействие погружения в воду
8.5.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать воздействие погружения в воду. При испытании имитируют погружение в воду, которое может возникнуть при затоплении мопеда или мотоцикла.
8.5.2 Процедура испытания
ОИ погружают в полностью заряженном состоянии и обычной для эксплуатации ориентации в соленую воду (5% масс. NaCl в H2O) с температурой окружающей среды на время не менее 2 ч или до прекращения видимых реакций. Глубина воды должна быть достаточной для полного погружения ОИ. ОИ допускается помещать в резервуар, заполненный водой, или в пустой резервуар, в который закачивают воду до полного погружения ОИ.
ОИ допускается проверять в условиях эмуляции транспортного средства (например, батарейный блок с фактической частью транспортного средства).
8.5.3 Требования
Во время испытания и в течение 1 ч после испытания проводят наблюдение за батарейной системой. На ней не должно быть признаков воспламенения или взрыва.
Примечание - Если батарея погружена в проводящую воду, могут образоваться горючие или токсичные газы. Этот эффект присущ не только технологии литий-ионных аккумуляторов.
8.6 Испытания на огнестойкость
8.6.1 Цель
Целью данного испытания является подтверждение способности изделия выдерживать воздействие пламени.
При испытании имитируют тепловую нагрузку, которая может возникнуть при воспламенении мопеда или мотоцикла.
Примечание - Этому испытанию подвергают батарейные блоки и системы, используемые на электрических мопедах или мотоциклах с пассажирским отсеком.
8.6.2 Процедура испытания
Пламя, которому подвергают ОИ, получают сжиганием в поддоне коммерческого топлива для двигателей внутреннего сгорания (далее — топливо). Количество топлива, заливаемого в поддон, должно быть достаточным для того, чтобы пламя в условиях свободного горения горело в течение всего испытания, то есть не менее 25 л/м2.
Для обеспечения горизонтальности на дно поддона наливают воду. Размеры поддона выбирают таким образом, чтобы стороны ОИ подвергались воздействию пламени. Следовательно, размеры поддона должны превышать горизонтальную проекцию ОИ не менее чем на 20 см, но не более чем на 50 см. Боковая стенка поддона в начале испытания не должна выступать более чем на 8 см выше уровня топлива.
Поддон, заполненный топливом, располагают под ОИ таким образом, чтобы расстояние между уровнем топлива в поддоне и дном ОИ соответствовало расчетной высоте ОИ над поверхностью дороги, на которой расположен в ненагруженном состоянии электрический мопед или мотоцикл, или, если высота не указана, около 50 см, или в соответствии с соглашением между заказчиком и поставщиком.
Во время фазы C поддон закрывают экраном. Экран располагают на (30 +/- 10) мм выше уровня топлива, измеренного до его воспламенения. Экран должен быть изготовлен из огнестойкого материала (см. приложение B). В нем не должно быть никакого зазора между кирпичами, и они должны быть установлены над поддоном с топливом таким образом, чтобы отверстия в кирпичах не были закрыты. Длина и ширина рамы должны быть на 20 — 40 мм менее внутренних размеров поддона, чтобы между рамой и стенкой поддона имелся зазор 10 — 20 мм для обеспечения вентиляции. Перед испытанием температура экрана должна соответствовать как минимум температуре окружающей среды. Чтобы гарантировать повторяющиеся условия испытаний, огнеупорный кирпич допускается намочить.
Фаза A. Предварительный нагрев
Топливо в поддоне зажигают с расстояния не менее 3 м от ОИ. Проводят предварительный нагрев в течение 60 с, по истечении которого поддон помещают под ОИ путем перемещения или фиксирующего приспособления ОИ, либо самого поддона.
Фаза B. Прямое воздействие пламени
В течение 70 с ОИ подвергают воздействию пламени от свободно горящего топлива.
Фаза C. Косвенное воздействие пламени
Как только фаза B будет завершена, между поддоном с горящим топливом и ОИ помещают экран.
ОИ подвергают воздействию этого уменьшенного пламени в течение 60 с.
Вместо проведения фазы C допускается продолжить фазу B в течение дополнительных 60 с.
Поддон с горящим топливом, покрытый экраном, возвращают в исходное положение (фаза A). Тушение пламени на ОИ не проводят. Необходимо наблюдать за ОИ до тех пор, пока температура его поверхности не снизится до температуры окружающей среды, или не менее 3 ч.
8.6.3 Требования
Во время испытания и в течение времени наблюдения за ОИ после испытания на батарейной системе не должно быть признаков взрыва.
8.7 Испытание на воздействие превышения температуры
8.7.1 Цель
Целью данного испытания является проверка безопасности функционирования батарейной системы в условиях перегрева, а также эффективности мер защиты от внутреннего перегрева, если таковые имеются.
8.7.2 Процедура испытания
ОИ помещают в конвекционную печь или климатическую камеру. Температуру в камере устанавливают на 50 °C, что на 10 °C выше максимальной температуры для эксплуатационных испытаний (40 °C). Период выдержки ОИ в камере составляет 2 ч или до достижения теплового равновесия. Если возможно, активное охлаждающее устройство должно быть отключено.
Выполняют разряд, а затем заряд максимальным током в соответствии со спецификациями изготовителя.
Цикл разряда-заряда повторяют до тех пор, пока не сработает мера защиты от перегрева или пока не будет достигнуто тепловое равновесие ОИ. Температура ОИ должна контролироваться измерительными приборами, встроенными в ОИ изготовителем.
Примечание - Отключение электрической нагрузки считают эффективной мерой защиты.
8.7.3 Требования
На ОИ не должно быть никаких признаков утечки, разрыва, воспламенения или взрыва.
8.8 Испытания защиты от короткого замыкания
8.8.1 Цель
Целью данного испытания является проверка функционирования устройства защиты от короткого замыкания.
Данное устройство должно прерывать ток короткого замыкания для предотвращения серьезных последствий от его воздействия на ОИ.
8.8.2 Процедура испытаний
Температура ОИ должна соответствовать КТ. ОИ должен быть полностью заряженным, и его состояние должно соответствовать нормальному рабочему режиму (контакторы замкнуты, батарейные системы контролируются БКУ). Для создания полного короткого замыкания используют проводник соответствующих размеров, имеющий сопротивление 20-10 мОм, который должен обеспечить соединение полюсов за время не более 1 с продолжительностью 10 мин или до момента, когда иные события не прервут испытания (например, расплавление компонентов). Испытания проводят с использованием интегрированного пассивного и активного устройств защиты по току.
После испытания ОИ на короткое замыкание, как описано выше, осуществляют наблюдение за ним в течение 2 ч.
Во время проведения испытаний все функции ОИ должны быть действующими, как это предписано конструкцией. При испытании батарейного блока устройство защиты от перегрузки по току (например, плавкие предохранители) должно прерывать ток короткого замыкания. При испытании батарейной системы ток короткого замыкания должен прерываться устройством защиты от перегрузки по току (например, плавкими предохранителями) и/или автоматическим разъединением главных контакторов.
Регистрацию данных ОИ (по напряжению и току обязательно) следует проводить с достаточной частотой, например 0,1 мс, для оценки функции отключения по току и действительных пиковых значений тока короткого замыкания.
8.8.3 Требования
Во время испытания на батарейной системе не должно быть признаков утечки или разрыва корпуса батареи, воспламенения или взрыва, а сопротивление изоляции ОИ класса напряжения B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.9 Испытание защиты от перезаряда
8.9.1 Цель
Целью данного испытания является проверка срабатывания функции защиты от перезаряда. Данная функция предназначена для прерывания тока при чрезмерном заряде в целях защиты ОИ от любых серьезных последствий, вызванных перезарядом.
8.9.2 Процедура испытаний
Температура ОИ должна соответствовать КТ. ОИ должен быть полностью заряженным, и его состояние должно соответствовать нормальному рабочему режиму (контакторы замкнуты, батарейные системы контролируются БКУ). Испытания проводят с использованием интегрированного пассивного и активного устройств защиты по току. Активное управление зарядом должно быть отсоединено или отключено.
ОИ должен быть заряжен постоянным током, значение которого согласовано между поставщиком и потребителем. Рекомендуемым значением постоянного тока заряда должно быть 2C.
Верхний предел напряжения источника питания устанавливают на уровне, не превышающем максимальное напряжение батарейной системы более чем на 20%.
Заряд продолжают до тех пор, пока процесс заряда ОИ не прервется автоматическим размыканием главных контакторов или электронных выключателей (например, силовых транзисторов).
Испытания при перезаряде прекращают при достижении уровня СЗ 130% или если температура аккумуляторов достигнет уровня 55 °C. Пределы для СЗ и температуры аккумуляторов ОИ, определяющие окончание процесса испытаний при чрезмерном заряде, могут быть согласованы между поставщиком и потребителем.
Сбор/контроль данных продолжают в течение 1 ч после окончания заряда.
Во время проведения испытаний все функции ОИ должны быть действующими в соответствии с их предназначением.
Регистрацию данных ОИ (по напряжению и току обязательно) для оценки функции отключения тока следует проводить с достаточной частотой выборки, например 100 мс.
Непосредственно после прекращения заряда следует провести ЦС, если он не запрещен со стороны ОИ.
8.9.3 Требования
При перезаряде БКУ должен выдать команду на автоматическое размыкание главных контакторов в целях отключения тока и предотвращения дальнейших серьезных последствий.
Во время испытания батарейная система не должна иметь признаков утечки или разрыва корпуса батареи, воспламенения или взрыва, а сопротивление изоляции ОИ напряжения класса B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.10 Испытание защиты от переразряда
8.10.1 Цель
Целью данного испытания является проверка срабатывания функции защиты от чрезмерного разряда. Данная функция предназначена для прерывания тока при чрезмерном разряде в целях защиты испытуемого ОИ от любых серьезных последствий, вызванных чрезмерным разрядом.
8.10.2 Процедура испытаний
Температура ОИ должна соответствовать КТ. ОИ должен быть полностью заряженным, и его состояние должно соответствовать нормальному рабочему режиму (контакторы замкнуты, батарейные системы контролируются БКУ). Испытания проводят с использованием интегрированного пассивного и активного устройств защиты по току. Активное управление разрядом должно быть отсоединено или отключено.
Выполняют РРС. При достижении предельных значений разряда продолжают разряд током C/3.
Разряд продолжают до тех пор, пока процесс разряда ОИ не прервется автоматическим размыканием главных контакторов или электронных выключателей (например, силовых транзисторов).
Испытания при чрезмерном разряде прекращают вручную при падении напряжения до уровня 25% номинального или через 30 мин после достижения нормального предела разряда ОИ. Предельные значения напряжения и времени, ограничивающие испытания по защите от чрезмерного разряда, могут быть согласованы между поставщиком и потребителем.
Примечание - Номинальным напряжением считают значение напряжения, установленное изготовителем в качестве рекомендованного рабочего напряжения батарейной системы ОИ. Значение напряжения зависит от электрохимической системы, числа отдельных элементов и типа их соединения (параллельное/последовательное).
Сбор и контроль данных продолжают в течение 1 ч после окончания разряда.
Во время проведения испытаний все функции ОИ должны быть действующими в соответствии с их предназначением.
Регистрацию данных ОИ для оценки функции отключения тока, особенно по напряжению и току, следует проводить с достаточной частотой выборки, например 100 мс.
Непосредственно после прекращения разряда следует провести ЦС, если он не запрещен со стороны ОИ.
8.10.3 Требования
БКУ должен обеспечить прерывание тока при переразряде посредством автоматического отключения главных контакторов или электронных переключателей, чтобы предотвратить возникновение связанных с переразрядом серьезных последствий для ОИ.
Во время испытания в системе батарей не должно быть признаков утечки, разрыва, пожара или взрыва. Сопротивление изоляции ОИ класса B должно быть не менее 100 Ом/В.
8.11 Испытание на воздействие повышенной влажности
8.11.1 Цель
Целью данного испытания является проверка безопасности функционирования системы и ее компонентов при появлении на них конденсата.
При данных испытаниях имитируют эксплуатацию системы и ее компонентов при высокой влажности окружающей среды.
Связанный с этим вид неисправности — это нарушение нормального функционирования в электрических цепях (например, ток утечки, вызванный увлажнением печатной платы).
Кроме того, возможность возникновения неисправности обусловлена конденсатом и связана с попаданием влаги внутрь устройства, когда воздух внутри системы и ее компонентов холоднее, а наружный воздух более высокой температуры и с высокой влажностью втягивается внутрь системы и ее компонентов.
Данным испытаниям подвергают батарейные блоки и системы.
8.11.2 Процедура испытаний
Испытания проводят в соответствии с МЭК 60068-2-30 (испытание Db) со следующими изменениями:
- режим изменения влажности и температуры — в соответствии с рисунком 4;
- число циклов равно пяти.
X — время, ч; Y — относительная влажность, %; Y' — температура, °C; a — начало снижения температуры; b — окончание повышения температуры; c — рекомендуемые значения влажности и температуры; d — конденсация; e — осушение; f — один цикл
Рисунок 4 — Цикл повышенной влажности
В течение всей последовательности испытаний следует использовать режим, соответствующий ИСО 16750-1 (пункт 2.1).
Если температура ОИ превышает пределы, установленные поставщиком, режим работы ОИ следует согласовывать между поставщиком и потребителем.
1 Режим температуры и влажности устанавливают для воспроизведения эффекта конденсации влаги, моделируя внешние воздействия на транспортное средство.
2 Подробное описание испытания см. в ИСО 16750-4.
8.11.3 Требования
Все функции устройства/системы во время и после испытания должны быть действующими в соответствии с их предназначением.
В состав измеряемых параметров ОИ следует включать сопротивление изоляции между корпусом ОИ и положительным и отрицательным выводами до и после испытаний.
8.12 Испытание на воздействие солевого тумана
8.12.1 Цель
Целью данного испытания является проверка работоспособности ОИ при воздействии соляного тумана.
В этом испытании имитируют работоспособность ОИ при ожидаемом воздействии солевого тумана при использовании мопеда или мотоцикла вблизи морской среды или при воздействии противогололедных реагентов, используемых на дорогах в зимний период.
8.12.2 Процедура испытания
Полностью заряженный ОИ должен быть подвергнут испытанию в соответствии с МЭК 60068-2-52, по крайней мере для уровня агрессивности 3.
8.12.3 Требования
Функционирование устройств/систем во время и после испытания должно быть в соответствии с их предназначением.
Измеренные данные должны включать в себя значения сопротивления изоляции между корпусом проверяемого устройства и положительными и отрицательными клеммами до и после испытания.
БАТАРЕЙНЫЕ БЛОКИ И БАТАРЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ
В настоящем приложении приведена информация о том, как разделить понятия «батарейный блок» и «батарейная система», а также рекомендации по назначению испытаний для батарейных блоков и батарейных систем.
Типичная конфигурация батарейного блока показана на рисунке A.1.
1 — электрические цепи напряжения класса B (контакторы, предохранители, провода); 2 — выводы напряжения класса B; 3 — выводы напряжения класса A; 4 — ударопрочный корпус для нормальных условий применения; 5 — система охлаждения с соединителями; 6 — аккумуляторная сборка; 7 — устройство сервисного отключения; 8 — батарейный блок; 9 — электронный блок аккумулятора; a — вход; b — выход
Рисунок A.1 — Типичная схема батарейного блока
A.3.1 Батарейная система со встроенным блоком контроля батареи
Типичная конфигурация батарейной системы показана на рисунке A.2.
1 — электрические цепи напряжения класса B (контакторы, предохранители, провода); 2 — выводы напряжения класса B; 3 — выводы напряжения класса A; 4 — ударопрочный корпус для нормальных условий применения; 5 — система охлаждения с соединителями; 6 — аккумуляторная сборка; 7 — устройство сервисного отключения; 8 — батарейный блок; 9 — электронный блок аккумулятора; 10 — БКУ; a — вход; b — выход
Рисунок A.2 — Типичная схема батарейной системы со встроенным блоком контроля батареи
Батарейная система представляет собой устройство накопления энергии, которое включает в себя аккумуляторы или аккумуляторные сборки, электронный блок аккумуляторов, БКУ, цепи подачи питания, устройство защиты от перегрузки по току, включая электрические соединители, интерфейс для системы охлаждения, электрический контур класса напряжения B и вспомогательный контур класса напряжения A 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, размещены в ударопрочном корпусе для нормальных условий эксплуатации. На данном рисунке БКУ встроен внутрь ударопрочного корпуса для нормальных условий эксплуатации и его контрольные функции связаны с батарейным блоком.
A.3.2 Батарейная система с внешним расположением блока контроля батареи
Типичная конфигурация батарейной системы с внешним БКУ показана на рисунке A.3.
1 — электрические цепи напряжения класса B (контакторы, предохранители, провода); 2 — выводы напряжения класса B; 3 — выводы напряжения класса A; 4 — ударопрочный корпус для нормальных условий применения; 5 — система охлаждения с соединителями; 6 — аккумуляторная сборка; 7 — устройство сервисного отключения; 8 — батарейный блок; 9 — электронный блок аккумулятора; 10 — БКУ; 11 — батарейная система; a — вход; b — выход
Рисунок A.3 — Типичная схема батарейной системы с внешним расположением блока контроля батареи
Батарейная система представляет собой устройство накопления энергии, которое включает в себя аккумуляторы или аккумуляторные сборки, электронный блок аккумуляторов, БКУ, цепи подачи питания, устройство защиты от перегрузки по току, включая электрические соединители, интерфейс для системы охлаждения, электрический контур напряжения класса B и вспомогательный контур напряжения класса A с 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. На данном рисунке БКУ расположен снаружи ударопрочного корпуса для нормальных условий эксплуатации и его контрольные функции связаны с батарейным блоком.
ЭКРАН, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ПРИ ИСПЫТАНИИ НА ОГНЕСТОЙКОСТЬ
На рисунке B.1 показан экран для испытания на огнестойкость.
Рисунок B.1 — Экран для испытания на огнестойкость
Параметры экрана должны быть следующие:
- огнестойкость (Seger-Kegel): SK 30;
- содержание Al2O3: 30% — 33%;
- открытая пористость (Po): 20% — 22% объема;
- плотность: 1900 — 2000 кг/м3;
- фактическая площадь отверстий: 44,18%.
| СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ ССЫЛОЧНЫХ МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТОВ | НАЦИОНАЛЬНЫМ И МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫМ СТАНДАРТАМ | |
| Таблица ДА.1 | Обозначение ссылочного международного стандарта | |
| Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего национального и межгосударственного стандартов | ISO 13063 |
| - | <*> | ISO 16750-1 |
| - | <*> | IEC 60068-2-30 |
| IDT | ГОСТ Р МЭК 60068-2-30-2009 «Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-30. Испытания. Испытание Db: Влажное тепло, циклическое (12 ч + 12-часовой цикл)» | IEC 60068-2-47 |
| MOD ГОСТ 28231-89 (МЭК 68-2-47-82) «Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Крепление элементов, аппаратуры и других изделий в процессе динамических испытаний, включая удар (Ea), многократные удары (Eb), вибрацию (Fc и Fd), линейное ускорение (Ga) и руководство» IEC 60068-2-52 NEQ ГОСТ 30630.2.5-2013 «Методы испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие соляного тумана» <*> Соответствующий национальный стандарт отсутствует. До его принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данного международного стандарта. | ||
Примечание - В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов:
БИБЛИОГРАФИЯ
| УДК 621.355.9:006.354 | ОКС 29.220.99 43.140 | ОКПД2 27.20.23.130 27.20.23.140 |
| Ключевые слова: аккумуляторы, батареи литий-ионные, электромотоциклы, электромопеды | ||