--- title: "\"ГОСТ Р МЭК 62576-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Конденсаторы электрические двойнослойные для гибридных электромобилей. Методы испытаний по определению электрических характеристик\"" number: "ГОСТ Р МЭК 62576-2020" issuer: "Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии" status: действует canonical: "https://bukva.ai/docs/standart-gost-r-mek-62576-2020" --- ## "ГОСТ Р МЭК 62576-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Конденсаторы электрические двойнослойные для гибридных электромобилей. Методы испытаний по определению электрических характеристик" # "ГОСТ Р МЭК 62576-2020. Национальный стандарт Российской Федерации. Конденсаторы электрические двойнослойные для гибридных электромобилей. Методы испытаний по определению электрических характеристик" (утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 09.09.2020 N 637-ст) > [!IMPORTANT] > Документ [введен](#p100009) в действие с 01.03.2021. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 сентября 2020 г. N 637-ст **НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ** **КОНДЕНСАТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВОЙНОСЛОЙНЫЕ** **ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ** **МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК** Electric double-layer capacitors for hybrid electric vehicles. Test methods for electrical characteristics (IEC 62576:2018, Electric double-layer capacitors for use in hybrid electric vehicles - Test methods for electrical characteristics, IDT) **ГОСТ Р МЭК 62576-2020** ОКС 31.060.99 43.120 Дата введения 1 марта 2021 года ### Предисловие 1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока "РУСБАТ" (Ассоциация "РУСБАТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в [пункте 4](#p100014), 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 9 сентября 2020 г. N 637-ст 4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62576:2018 "Конденсаторы электрические двойнослойные для использования в гибридных электромобилях. Методы испытаний электрических характеристик" (IEC 62576:2018 "Electric double-layer capacitors for use in hybrid electric vehicles - Test methods for electrical characteristics", IDT). Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5). Дополнительные сноски в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала **5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ** Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru) ### Введение Электрические двойнослойные конденсаторы (конденсаторы) используют в качестве системы накопления энергии для транспортных средств. Электромобили с установленными конденсаторами коммерциализируют с целью повышения экономии топлива за счет использования энергии рекуперации, а также увеличения пиковой мощности во время ускорения и т.д. Несмотря на то что в настоящее время на конденсаторы разработаны и действуют стандарты серии МЭК 62391, при их применении в электромобилях следует учитывать модели и условия использования и значения токов, которые значительно отличаются от установленных в действующих стандартах. Стандартные методы испытания и их оценки будут полезны как изготовителям автомобилей, так и поставщикам конденсаторов для ускорения разработки и снижения стоимости таких конденсаторов. С учетом этих соображений настоящий стандарт устанавливает основные и минимальные электрические характеристики и методы их испытаний для создания условий, способствующих расширению рынка электромобилей и конденсаторов большой емкости. Дополнительные практические статьи испытаний, подлежащие стандартизации, должны быть пересмотрены после развития технологии и стабилизации рынка конденсаторов для электромобилей. В отношении долговечности, которая важна для практического использования, в справочных приложениях изложена только основная концепция. ### 1 Область применения Настоящий стандарт распространяется на электрические двойнослойные конденсаторы (далее - конденсаторы), применяемые в гибридных электромобилях для обеспечения пиковой мощности и рекуперации, и устанавливает методы испытания по определению их электрических характеристик. Испытания, установленные в настоящем стандарте, являются типовыми. Настоящий стандарт распространяется на конденсаторы, используемые в системах уменьшения потерь на холостом ходу (системы "старт-стоп") для транспортных средств. Методы испытаний, установленные в настоящем стандарте, допускается применять к конденсаторным модулям, состоящим из более чем одного элемента. Примечание - [Приложение E](#p100347) содержит информацию об испытаниях на стойкость к циклированию. ### 2 Нормативные ссылки В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют. ### 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 МЭК, которая доступна на http://www.electropedia.org/; - платформа онлайн-просмотра ИСО, которая доступна на http://www.iso.org/obp. 3.1 температура окружающей среды (ambient temperature): Температура воздуха, фиксируемая в непосредственной близости от конденсатора. 3.2 приложенное напряжение (applied voltage): Напряжение, приложенное к выводам конденсатора, В. 3.3 конечное напряжение расчета (calculation end voltage): Напряжение в выбранной конечной точке для расчета характеристик, В, включая емкость, в условиях снижения напряжения во время разряда. 3.4 начальное напряжение расчета (calculation start voltage): Напряжение в выбранной начальной точке для расчета характеристик, В, включая емкость, в условиях снижения напряжения во время разряда. 3.5 емкость (capacitance): Способность конденсатора накапливать электрический заряд, Ф. 3.6 электрическая энергия, накопленная при заряде (charge accumulated electrical energy): Количество энергии, накопленное от начала до конца заряда, Дж. 3.7 ток заряда Ic (charge current, Ic): Ток, необходимый для заряда конденсатора, А. 3.8 эффективность заряда (charging efficiency): Отношение электрической энергии, накопленной при заряде при установленных условиях заряда, к затраченной энергии на заряд, выраженное в процентах. Примечания 1 Значение эффективности заряда вычисляют исходя из внутреннего сопротивления конденсатора. 2 См. [формулу (C.8)](#p100302), приложение C. 3.9 заряд при постоянном напряжении (constant voltage charging): Заряд, при котором напряжение поддерживается на постоянном уровне независимо от тока или температуры заряда. 3.10 электрическая энергия, отданная при разряде (discharge accumulated electrical energy): Количество энергии, отданное от начала до конца разряда, Дж. 3.11 ток разряда Id (discharge current, Id): Ток, необходимый для разряда конденсатора, А. 3.12 эффективность разряда (discharging efficiency): Отношение электрической энергии, отданной при разряде при указанных условиях разряда, к накопленной энергии, выраженное в процентах. Примечания 1 Значение эффективности разряда вычисляют исходя из внутреннего сопротивления конденсатора. 2 См. [формулу (C.10)](#p100305), приложение C. 3.13 электрический двойнослойный конденсатор (electric double-layer capacitor; capacitor): Устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрохимическом элементе с использованием двойного слоя, положительный и отрицательный электроды которого выполнены из одного материала <1>. --- <1> Кроме приведенного в описании конденсатора с одинаковыми электродами, называемого симметричным, на практике применяют и другие виды, так называемые "несимметричные", когда один из электродов является электрохимически активным (например, никелевый электрод щелочного аккумулятора). *Примечание* - Электролитический конденсатор не относится к понятию "конденсатор" в настоящем стандарте. 3.14 энергоэффективность Ef (energy efficiency, Ef): Отношение электрической энергии, отданной при разряде, к электрической энергии, затраченной при заряде при установленных условиях заряда и разряда, выраженное в процентах. 3.15 внутреннее сопротивление (internal resistance): Суммарное сопротивление удельного сопротивления составляющего материала и внутреннего сопротивления конденсатора, Ом. 3.16 максимальная удельная мощность Pdm (maximum power density, Pdm): Наибольшая выходная электрическая мощность конденсатора в расчете на массу, Вт/кг, или объем, Вт/л. 3.17 номинальное внутреннее сопротивление RN (nominal internal resistance, RN): Значение внутреннего сопротивления, которое следует использовать при проектировании и настройке условий измерения, как правило, при температуре окружающей среды, Ом. 3.18 постобработка (post-treatment): Разряд и выдержка конденсатора при установленных условиях окружающей среды (температура, влажность и давление) после испытаний. *Примечание* - Как правило, постобработка подразумевает, что конденсатор разряжают и выдерживают до тех пор, пока его внутренняя температура не достигнет теплового равновесия с температурой окружающей среды, прежде чем будут измерены его электрические характеристики. 3.19 предварительное кондиционирование (pre-conditioning): Заряд, разряд и выдержка конденсатора при установленных условиях окружающей среды (температура, влажность и давление) перед испытанием. *Примечание* - Как правило, под предварительным кондиционированием подразумевают, что конденсатор разряжают и выдерживают до тех пор, пока его внутренняя температура не достигнет теплового равновесия с температурой окружающей среды, прежде чем будут измерены его электрические характеристики. 3.20 нормированное напряжение UR (rated voltage, UR): Максимальное постоянное напряжение, В, которое может быть подано непрерывно в течение установленного времени при верхней температуре категории для конденсатора, при котором могут быть обеспечены установленные характеристики конденсатора. Примечания 1 Нормированное напряжение является уставкой напряжения в конструкции конденсатора. 2 Испытание на стойкость к нормированному напряжению приведено в [приложении A](#p100236). 3.21 комнатная температура (room temperature): Температура воздуха вблизи испытуемого устройства, в настоящем стандарте соответствующая (25 +/- 2) °C. 3.22 накопленная энергия (stored energy): Энергия, запасенная в конденсаторе, Дж. 3.23 верхняя температура категории (upper category temperature): Самая высокая температура окружающей среды, при которой конденсатор может непрерывно работать. 3.24 характеристики поддержания напряжения (voltage maintenance characteristics): Способность конденсатора поддерживать напряжение на незамкнутых выводах по истечении заданного периода времени после заряда. 3.25 коэффициент поддержания напряжения (voltage maintenance rate ratio of voltage maintenance): Отношение значения напряжения на незамкнутых выводах к значению напряжения заряда через определенный промежуток времени после заряда конденсатора. ### 4 Методы испытаний #### 4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность ##### 4.1.1 Схема для измерения Емкость и внутреннее сопротивление измеряют с использованием заряда постоянным током и при постоянном напряжении и разряда постоянным током. На [рисунке 1](#p100080) показана принципиальная схема, которую применяют для измерения. ![4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_0.png) ICC - постоянный ток; UCV - постоянное напряжение; ![4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_1.png) - амперметр постоянного тока; ![4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_2.png) - регистратор постоянного напряжения; S - переключатель режимов работы; Cx - испытуемый конденсатор; ![4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_3.png) - разрядник постоянным током; a) заряд постоянным током; b) заряд при постоянном напряжении Рисунок 1 - Принципиальная схема для измерения емкости, внутреннего сопротивления и максимальной удельной мощности ##### 4.1.2 Испытательное оборудование Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, постоянным напряжением, разряжать постоянным током и непрерывно измерять ток и напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на [рисунке 2](#p100085), и, кроме того, устанавливать ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее, и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 0,1%. ![4.1 Емкость, внутреннее сопротивление и максимальная удельная мощность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_4.png) UR - нормированное напряжение, В; U1 - расчетное начальное напряжение, В; U2 - расчетное конечное напряжение, В; $\Delta U_{3}$ - падение напряжения, В; TCV - время заряда при постоянном напряжении Рисунок 2 - Вольт-амперные характеристики на выводах конденсатора при измерении емкости и внутреннего сопротивления Источник питания должен обеспечивать постоянный ток заряда, при котором конденсатор заряжается с эффективностью 95%, устанавливать продолжительность заряда постоянного напряжения и обеспечивать ток разряда, соответствующий необходимой эффективности разряда. Регистратор напряжения постоянного тока должен обеспечивать проведение измерения и запись с интервалом выборки 10 мс или менее. ##### 4.1.3 Процедура измерения Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в [4.1.2](#p100081), в соответствии со следующими процедурами. a) Предварительное кондиционирование Перед измерением конденсаторы полностью заряжают и полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах. Примечания 1 Определение времени достижения теплового равновесия конденсаторов, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в [приложении B](#p100266). 2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются. *Пример* - Образец заряжают и разряжают током, указанным изготовителем, в следующем порядке: 1) полностью разряжают; 2) заряжают до UR; 3) разряжают до достижения 0,5UR; 4) повторяют десять раз действия по [перечислениям 2)](#p100096) и [3)](#p100097). b) Установка образцов Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании. c) Настройка испытательного оборудования Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом: 1) устанавливают постоянный ток заряда Ic, при котором конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления RN. Значение тока вычисляют по Ic = UR/38RN. Значение постоянного тока или эффективность заряда можно изменить в соответствии с соглашением, заключенным между изготовителем и потребителем. Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% приведена в [приложении C](#p100287). Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми [процедурами](#p100308), приведенными в приложении D; 2) устанавливают максимальное напряжение для заряда постоянным током, равным нормированному напряжению UR; 3) устанавливают продолжительность заряда при постоянном напряжении TCV 300 с; 4) устанавливают значение постоянного тока разряда. При данном значении тока конденсаторы должны разряжаться с эффективностью 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления RN. Значение тока вычисляют по Id = UR/40RN. Значение постоянного тока или эффективность разряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между изготовителем и потребителем; 5) устанавливают интервал выборки измерений 10 мс или менее и настраивают испытательное оборудование таким образом, чтобы измерять характеристики падения напряжения до 0,5U. d) Испытание В соответствии с настройкой согласно [перечислению c)](#p100101) конденсатор заряжают и разряжают в нижеприведенном порядке и измеряют напряжение на его выводах, как показано на [рисунке 2](#p100085): - постоянный ток заряда до достижения UR; - заряд при постоянном напряжении UR в течение 300 с; - разряд постоянным током до достижения 0,4UR. ##### 4.1.4 Метод расчета емкости Емкость C вычисляют по [формуле (1)](#p100119) на основе зависимости напряжения на выводах конденсатора от времени. *Примечание* - Данный метод расчета называют "методом преобразования емкости из энергии". $C = \frac{2W}{(0,9U_{R})^{2} - (0,7U_{R})^{2}}$ , (1) где C - емкость конденсатора, Ф; W - энергия, измеренная при разряде от начального напряжения расчета (0,9UR) до конечного напряжения расчета (0,7UR), Дж; UR - нормированное напряжение, В. ##### 4.1.5 Метод расчета внутреннего сопротивления Внутреннее сопротивление R вычисляют по [формуле (2)](#p100125) на основе зависимости напряжения на выводах конденсатора от времени, полученной в [4.1.4](#p100116): $R = \frac{\Delta U_{3}}{I_{d}}$ , (2) где R - внутреннее сопротивление конденсатора, Ом; Id - ток разряда, А; $\Delta U_{3}$ - падение напряжения, В. Для получения значения $\Delta U_{3}$ применяют прямолинейное приближение к характеристикам падения напряжения от начального напряжения расчета (0,9UR) до конечного напряжения расчета (0,7UR) с использованием метода наименьших квадратов. Затем получают пересечение (значение напряжения) прямой линии в начале времени разряда. $\Delta U_{3}$ - разница напряжений, В, между значением напряжения точки пересечения и установленным значением постоянного напряжения заряда. *Примечание* - Данный метод расчета называют "определение внутреннего сопротивления методом наименьших квадратов". ##### 4.1.6 Метод расчета максимальной удельной мощности Максимальную удельную мощность Pdm вычисляют по [формуле (3)](#p100134) с использованием значения внутреннего сопротивления, полученного в [4.1.5](#p100123). *Примечание* - Данный метод расчета называют "определение удельной мощности по среднеквадратическому внутреннему сопротивлению". $P_{dm} = \frac{0,25U_{R}^{2}}{RM}$ , (3) где Pdm - максимальная удельная мощность конденсатора, Вт/кг или Вт/л; UR - нормированное напряжение, В; R - расчетное внутреннее сопротивление, Ом; M - масса, кг, или объем конденсатора, л. #### 4.2 Характеристики поддержания напряжения ##### 4.2.1 Схема для измерения На [рисунке 3](#p100144) приведена принципиальная схема для измерения характеристик поддержания напряжения. ![4.2 Характеристики поддержания напряжения](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_5.png) ICC - постоянный ток; UCV - постоянное напряжение; ![4.2 Характеристики поддержания напряжения](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_6.png) - вольтметр постоянного напряжения; S - переключатель режимов; Cx - испытуемый конденсатор; a) заряд постоянным током; b) заряд при постоянном напряжении Рисунок 3 - Принципиальная схема для измерения характеристик поддержания напряжения ##### 4.2.2 Испытательное оборудование Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, постоянным напряжением и непрерывно измерять напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на [рисунке 4](#p100149), и, кроме того, устанавливать и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее. ![4.2 Характеристики поддержания напряжения](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_7.png) UR - нормированное напряжение, В; TCC1 - время заряда с эффективностью 95%, с; TCV1 - время заряда при постоянном напряжении, с; TOC1 - время выдержки, ч; Uend - напряжение, когда TOC1 составляет 72 ч, В Рисунок 4 - Напряжение на выводах конденсатора от времени в испытании поддержания напряжения Источник питания должен обеспечивать постоянный зарядный ток для заряда конденсатора с эффективностью 95% и продолжительность заряда постоянным напряжением. Регистраторы напряжения постоянного тока V1 и V2 для измерения напряжения должны быть разрешением 5 мВ или менее. Входное сопротивление регистратора должно быть достаточно высоким, чтобы погрешности измерений были незначительными. ##### 4.2.3 Процедуры измерения Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в [4.2.2](#p100145), в соответствии со следующими процедурами. a) Предварительное кондиционирование Перед измерением конденсаторы полностью заряжают и полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах. Примечания 1 Определение времени достижения теплового равновесия, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в [приложении B](#p100266). 2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются. *Пример* - Образец заряжают и разряжают током, указанным изготовителем, в следующем порядке: 1) полностью разряжают; 2) заряжают до UR; 3) разряжают до достижения 0,5UR; 4) повторяют десять раз действия по [перечислениям 2)](#p100161) и [3)](#p100162). b) Установка испытуемых образцов Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании. c) Настройка испытательного оборудования Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом: 1) устанавливают значение постоянного тока для заряда, Ic, при котором конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления RN. Значение тока вычисляют по Ic = UR/38RN. Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и поставщиком. Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% описана в [приложении C](#p100287). Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми [процедурами](#p100308), приведенными в приложении D; 2) устанавливают максимальное напряжение для заряда постоянным током, равным нормированному напряжению UR; 3) устанавливают продолжительность заряда при постоянном напряжении Tcv1 300 с. d) Испытание 1) В соответствии с [перечислением c)](#p100166) заряжают образец в следующем порядке: - постоянный ток заряда до достижения UR; - заряд при постоянном напряжении UR в течение 300 с. 2) Размыкают выводы конденсатора и через 72 ч измеряют напряжение на них. ##### 4.2.4 Расчет коэффициента поддержания напряжения Коэффициент поддержания напряжения A вычисляют по формуле $A = \frac{U_{end}}{U_{R}} \cdot 100$ , (4) где A - коэффициент поддержания напряжения, %; Uend - напряжение на разомкнутых выводах конденсатора по истечении 72 ч (TOC1); U - нормированное напряжение, В. #### 4.3 Энергоэффективность ##### 4.3.1 Схема для испытания Испытание энергоэффективности следует проводить постоянным током заряда и разряда. На [рисунке 1](#p100080) показана базовая схема, необходимая для этого испытания. ##### 4.3.2 Испытательное оборудование Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, заряжать постоянным напряжением, разряжать постоянным током и непрерывно измерять ток и напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на [рисунке 5](#p100191), и, кроме того, устанавливать и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее. ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_8.png) UR - нормированное напряжение, В; TCC11 - продолжительность заряда постоянным током до достижения 0,5UR, с; TCV11 - продолжительность заряда при постоянном напряжении 0,5UR, с; TCC12 - продолжительность заряда постоянным током до достижения UR, с; TCV12 - продолжительность заряда при постоянном напряжении UR, с; TCC13 - продолжительность разряда постоянным током от UR до 0,5UR, с Рисунок 5 - Вольт-амперные характеристики на выводах конденсатора при проверке эффективности заряда/разряда Источник питания должен обеспечивать постоянный зарядный ток для заряда конденсатора с эффективностью 95%, продолжительность заряда постоянным напряжением и ток разряда, соответствующий указанной эффективности разряда. Регистратор напряжения постоянного тока должен обеспечивать проведение измерения и запись с разрешением 5 мВ и интервалом выборки 100 мс или менее. ##### 4.3.3 Процедуры измерения Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в [4.3.2](#p100187), в соответствии со следующими процедурами. a) Предварительное кондиционирование Перед измерением конденсатор должен быть полностью заряжен и полностью разряжен, а затем выдержан в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах. Примечания 1 Определение времени достижения теплового равновесия, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в [приложении B](#p100266). 2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются. *Пример* - Образец заряжают и разряжают током, указанным изготовителем, в следующем порядке: 1) полностью разряжают; 2) заряжают до UR; 3) разряжают до достижения 0,5UR; 4) повторяют десять раз действия по [перечислениям 2)](#p100203) и [3)](#p100204). b) Установка испытуемых образцов Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании. c) Настройка испытательного оборудования Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом: 1) устанавливают постоянный ток для заряда от 0 В до 0,5UR и от 0,5UR до UR. При этом токе конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления RN. Значение тока вычисляют по Ic = UR/38RN. Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и поставщиком. Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% приведена в [приложении C](#p100287). Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми [процедурами](#p100308), приведенными в приложении D; 2) устанавливают продолжительность заряда TCV11 при постоянном напряжении 0,5UR, равным 300 с, а TCV12 при UR, равным 10 с; 3) устанавливают значение постоянного тока разряда. Это значение должно обеспечивать эффективность разряда 95% на основе номинального внутреннего сопротивления конденсатора RN. Значение тока вычисляют по Id = UR/40RN. Значение постоянного тока или эффективность разряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между заказчиком и поставщиком. Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% описана в [приложении C](#p100287). Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми [процедурами](#p100308), описанными в приложении D. d) Испытание 1) В соответствии с [перечислением c)](#p100208) заряжают и разряжают образец в следующем порядке: - постоянный ток заряда до достижения 0,5UR; - заряд при постоянном напряжении 0,5UR в течение 300 с; - заряд постоянным током от 0,5UR до UR; - заряд при постоянном напряжении UR в течение 10 с; - разряд постоянным током до достижения 0,4UR. 2) Получают накопление заряда электрической энергии во время TCC12 и TCV12 и разряжают накопленную электрическую энергию во время TCC13. ##### 4.3.4 Расчет энергоэффективности Энергетическую эффективность Ef вычисляют по [формуле (5)](#p100227) на основе зависимости напряжение - время и ток - время в диапазоне от 0,5UR до UR. $E_{f} = \frac{W_{d}}{W_{c}} \cdot 100$ , (5) где Ef - энергоэффективность, %; Wd - электрическая энергия, Дж, отданная во время разряда в течение периода TCC13; Wc - электрическая энергия, Дж, полученная во время заряда в течение периода TCC12 плюс период TCV12. Wd вычисляют по формуле ![формула](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_9.png) . (6) Wc вычисляют по формуле $W_{c} = \int_{t_{0}}^{t_{UR}} I_{c}U(t)dt$ . (7) Приложение A (справочное) **ИСПЫТАНИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ. НЕПРЕРЫВНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ** **НОРМИРОВАННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ** A.1 Общие положения В настоящем приложении приведен метод испытания конденсаторов на долговечность при непрерывном приложении нормированного напряжения при высокой температуре для определения значения нормированного напряжения по [3.20](#p100065). A.2 Процедура испытания A.2.1 Условия испытания Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то условия испытаний должны быть следующими: - температура испытания - верхняя температура категории; - приложенное напряжение - нормированное напряжение; - продолжительность испытания - 1000 ч. A.2.2 Процедура испытания a) Предварительное кондиционирование Перед измерением конденсаторы полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре. b) Измерения в начале испытания Емкость и внутреннее сопротивление конденсаторов измеряют в соответствии с [4.1](#p100075). c) Испытание Конденсаторы помещают в камеру с верхней температурой категории и подают нормированное напряжение заряда в течение периода установленной продолжительности. Заряд до установленного нормированного напряжения заряда осуществляют путем подачи тока, обеспечивая эффективность заряда 95% на основе номинального внутреннего сопротивления конденсаторов. Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и изготовителем. d) Постобработка (восстановление) После завершения испытания конденсаторы вынимают из испытательной камеры, полностью разряжают и выдерживают при комнатной температуре в течение 2 - 6 ч. e) Измерение в конце испытания Помимо визуального осмотра измеряют емкость и внутреннее сопротивление конденсаторов в соответствии с [4.1](#p100075) и получают степень изменения значений от значений, измеренных в начале испытания. A.2.3 Критерии соответствия Если другие требования не установлены в соглашении, заключенном между изготовителем и потребителем, то рекомендуется, чтобы степень изменения емкости $\Delta C$ и степень изменения внутреннего сопротивления $\Delta R$ соответствовали значениям, вычисленным по [формулам (A.1)](#p100259) и [(A.2)](#p100262) соответственно: $\Delta C = | \frac{C_{f} - C_{i}}{C_{i}} | \cdot 100 \leq 20\%$ , (A.1) где Ci - начальная емкость перед испытанием, Ф; Cf - емкость после испытания, Ф; $\Delta R = | \frac{R_{f} - R_{i}}{R_{i}} | \cdot 100 \leq 50\%$ , (A.2) где Ri - начальное внутреннее сопротивление перед испытанием, Ом; Rf - внутреннее сопротивление после испытания, Ом. Приложение B (справочное) **ВРЕМЯ ДОСТИЖЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РАВНОВЕСИЯ КОНДЕНСАТОРОВ** B.1 Общие положения Настоящее приложение описывает определение времени достижения теплового равновесия конденсаторов в качестве эталона при определении времени выдержки для предварительной обработки. B.2 Время достижения теплового равновесия конденсаторов Время достижения теплового равновесия - время, необходимое для достижения центральной частью конденсатора температуры окружающей среды +/- 1 °C. Предполагается, что время достижения теплового равновесия зависит от внешних размеров конденсатора. Путем проверки получены данные времени установления теплового равновесия центральных частей конденсаторов, подвергнутых воздействию определенной температуры окружающей среды. В результате замечено, что время равновесия пропорционально величинам внешних размеров, таких как диаметр цилиндрических конденсаторов и толщина (самая тонкая сторона) призматических конденсаторов. На [рисунке B.1](#p100275) приведена зависимость времени достижения теплового равновесия от размеров конденсаторов при приведении их к нормальной комнатной температуре от высокой температуры. На [рисунке B.2](#p100279) показано время достижения теплового равновесия конденсаторов при приведении их к нормальной комнатной температуре от низкой температуры. На [рисунках B.1](#p100275) и [B.2](#p100279) пунктирными прямыми линиями показано предполагаемое самое продолжительное время достижения теплового равновесия. Рекомендуется использовать эти пунктирные прямые линии как время выдержки для предварительного кондиционирования. На [рисунках B.3a)](#p100281) и [B.3b)](#p100283) представлены фактические измеренные изменения температуры в центральных частях конденсаторов. ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_10.png) ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_11.png) - фактические результаты измерений Пунктирная прямая линия показывает самое продолжительное предполагаемое время достижения теплового равновесия. Рисунок B.1 - Время достижения теплового равновесия конденсаторов (при температуре от 85 °C до 25 °C) ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_12.png) ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_13.png) - фактические результаты измерений Пунктирная прямая линия показывает самое продолжительное предполагаемое время достижения теплового равновесия. Рисунок B.2 - Время достижения теплового равновесия конденсаторов (при температуре от минус 40 °C до плюс 25 °C) ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_14.png) a) Изменения температуры центральной части конденсаторов (при температуре от 85 °C до 25 °C) ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_15.png) b) Изменения температуры центральной части конденсаторов (при температуре от минус 40 °C до плюс 25 °C) Размеры конденсаторов - $\text{Ø}51\text{мм } \times L125\text{мм}$ Рисунок B.3 - Изменение температуры центральных частей конденсаторов Приложение C (справочное) **ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАРЯДА/РАЗРЯДА И ТОК ИЗМЕРЕНИЯ** C.1 Общие положения Настоящее приложение описывает общую концепцию, касающуюся эффективности заряда/разряда и тока измерения, которые указаны в [4.1.3](#p100087), [4.2.3](#p100152) и [4.3.3](#p100194). C.2 Эффективность заряда, эффективность разряда и ток Заряд Q после заряда или разряда в течение времени t при постоянном токе I, накопленную энергию W и энергию L, разряженную на сопротивление R, вычисляют по [формулам (C.1)](#p100292), [(C.2)](#p100293) и [(C.3)](#p100294) соответственно: Q = It; (C.1) $W = \frac{Q^{2}}{2C}$ ; (C.2) $L = I^{2}Rt = \frac{RQ^{2}}{t}$ . (C.3) Когда конденсатор заряжают или разряжают до полной емкости постоянным током [см. [формулу (C.2)](#p100293) или [(C.3)](#p100294) соответственно], энергоэффективность Pc для заряда или Pd для разряда вычисляют по [формуле (C.4)](#p100296) или [(C.5)](#p100297) соответственно, где R - внутреннее сопротивление, а C - емкость конденсатора: $P_{c} = \frac{W}{W + L} = \frac{t}{t + 2RC}$ ; (C.4) $P_{d} = \frac{W - L}{W} = 1 - \frac{2RC}{t}$ . (C.5) В настоящем стандарте эффективность заряда или разряда принята равной 95% после учета экзотермического эффекта и затрат времени на измерение. Время t, необходимое для заряда с эффективностью 95%, вычисляют по [формуле (C.6)](#p100299), полученной из [формулы (C.4)](#p100296): t = 38RC. (C.6) Значение заряда Q, накопленного в конденсаторе, вычисляют как произведение значений емкости C и зарядного напряжения U по [формуле (C.7)](#p100301). Ток Ic для заряда с эффективностью 95% вычисляют по [формуле (C.8)](#p100302) исходя из [формул (C.1)](#p100292), [(C.6)](#p100299) и [(C.7)](#p100301): **Q = CU; (C.7)** $I_{c} = \frac{U}{38R}$ . (C.8) Аналогично время t, необходимое для разряда с эффективностью 95%, вычисляют по [формуле (C.9)](#p100304), полученной из [формулы (C.5)](#p100297), а ток Id, необходимый для разряда с эффективностью 95%, вычисляют по [формуле (C.10)](#p100305): t = 40RC; (C.9) $I_{d} = \frac{U}{40R}$ . (C.10) [Формулы (C.8)](#p100302) и [(C.10)](#p100305) необходимы для вычисления значения тока для проверки заряда или разряда. Как только значение тока заряда/разряда определено, можно вычислить максимальный выход при целевом КПД. Приложение D (справочное) **ПРОЦЕДУРЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ТОКА КОНДЕНСАТОРА** **С НЕОПРЕДЕЛЕННЫМ НОМИНАЛЬНЫМ ВНУТРЕННИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ** D.1 Общие положения В настоящем приложении приведены процедуры определения тока при неопределенном номинальном внутреннем сопротивлении (см. [4.1.3](#p100087), [4.2.3](#p100152) и [4.3.3](#p100194)). D.2 Процедуры определения тока для измерения характеристик конденсатора Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения характеристик конденсатора с эффективностью заряда 95% и эффективностью разряда 95% определяют в соответствии со следующими процедурами: a) используя расчетное значение внутреннего сопротивления, измеряют зависимость напряжения на выводах конденсатора от времени в соответствии с [4.1.3](#p100087), затем вычисляют внутреннее сопротивление согласно [4.1.5](#p100123). Если внутреннее сопротивление непредсказуемо, то рекомендуется временно установить токи заряда и разряда, равные 30 А; b) используя значение внутреннего сопротивления, вычисленного согласно процедуре по [перечислению a)](#p100313), измеряют зависимость напряжения на выводах конденсатора от времени в соответствии с [4.1.4](#p100116), затем вычисляют внутреннее сопротивление согласно [4.1.6](#p100131); c) повторяют вышеуказанные процедуры до тех пор, пока разница между вычисленным значением внутреннего сопротивления и предыдущим значением не станет менее 10% предыдущего значения. Если $\Delta U_{3}$ становится более 0,1 UR, то выполняют процедуры по [перечислениям a)](#p100313) - [c)](#p100316) с меньшим значением тока, после чего проводят измерения. Если вычисленное внутреннее сопротивление является отрицательным значением, то осуществляют процедуры по [перечислениям a)](#p100313) - [c)](#p100316) с большим значением тока, после чего проводят измерения. D.3 Пример определения тока для определения характеристик конденсатора В [таблице D.1](#p100321) приведены примеры определения измерительного тока в соответствии с условиями его определений. Таблица D.1 *Пример* определения тока для измерения конденсатора | Условие определения | Значение внутреннего сопротивления, используемое для определения, мОм | Ток заряда, А | Ток разряда, А | Расчетная емкость, Ф | Расчетное внутреннее сопротивление, мОм | | --- | --- | --- | --- | --- | --- | | 1 | 1,5 (предположительно) | 47,4 | 45,0 | 1297 | 4,6 | | 2 | 4,6 (вычисленное по результату [условия определения 1](#p100328)) | 15,4 | 14,7 | 1351 | 5,0 | | 3 | 5,0 (вычисленное по результату [условия определения 2](#p100334)) | 14,2 | 13,5 | 1351 | 5,0 | Приложение E (справочное) **ИСПЫТАНИЕ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ** E.1 Общие положения Испытание на долговечность конденсатора может быть выполнено с использованием следующей процедуры. *Примечание* - Целью испытания на долговечность при циклическом испытании является подтверждение возможности работы конденсатора в тех условиях, которые фактически будут иметь место при эксплуатации. E.2 Метод испытания E.2.1 Температура испытания Температура испытания - это верхняя температура категории, указанная изготовителем. Температуру испытания измеряют на корпусе конденсатора. E.2.2 Испытательное оборудование Устройство заряда и разряда должно обеспечивать возможность заряжать и разряжать конденсатор постоянным током, как указано в [E.2.3](#p100357). Во время циклов заряда и разряда контролируют кривые напряжение - время всех конденсаторных элементов (далее - элемент) в испытательной установке. E.2.3 Предварительное кондиционирование Конденсатор заряжают до UR и проводят заряд при этом постоянном напряжении в течение 30 мин. Затем конденсатор разряжают соответствующим разрядным устройством. Конденсатор выдерживают при комнатной температуре в течение необходимого периода времени для достижения теплового равновесия. E.2.4 Начальные измерения Емкость и внутреннее сопротивление конденсатора измеряют в соответствии с [4.1](#p100075). E.2.5 Стадии испытаний Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытание состоит из следующих этапов: a) заряд до достижения UR с постоянным током 5 мА/Ф на элемент; b) продолжение заряда при постоянном напряжении UR в течение 30 мин; c) разряд постоянным током 50 мА/Ф до достижения 0,5UR на элемент; d) пауза в течение 15 с без зарядного тока; e) заряд постоянным током 50 мА/Ф до достижения UR на элемент; f) выдержка в течение 15 с при постоянном напряжении UR. [Этапы c)](#p100365) - [f)](#p100368) повторяют непрерывно (см. [рисунок E.1](#p100372)) до достижения критериев окончания испытания. ![4.3 Энергоэффективность](https://i.bukva.ai/1wO4ocD4/img_16.png) *Примечание* - Кривая тока на этапе f) не является установленным значением, но показывает результат применения постоянного напряжения. Рисунок E.1 - Этапы испытаний на долговечность E.2.6 Испытания Конденсатор подключают к зарядно-разрядному устройству и приступают к этапам испытаний в соответствии с [E.2.5](#p100361). Когда конденсатор достигает температуры испытания, условия охлаждения/нагрева регулируют таким образом, чтобы была достигнута стабилизация при температуре испытания. После начальной стабилизации изменения температуры охлаждения/нагрева не допускаются. Значения емкости и внутреннего сопротивления конденсатора могут быть получены во время выполнения этапа испытаний (цитирование) путем мониторинга кривых напряжение - время и их анализа. Начальную емкость и внутреннее сопротивление во время цитирования измеряют после того, как конденсатор достигнет теплового равновесия. Примечание - Измерения емкости и внутреннего сопротивления во время циклирования могут отличаться от начальных измерений, как указано в [E.2.4](#p100359), и окончательных измерений, как указано в [E.2.5](#p100361), из-за различных токов измерения. E.2.7 Критерии окончания испытаний Испытание заканчивают в тот момент, когда измеренное значение во время цитирования достигает одного из следующих критериев: - емкость снижается до 80% ее первоначального значения; - внутреннее сопротивление достигает 150% его первоначального значения. Испытание может быть завершено до достижения указанных критериев окончания испытаний в зависимости от условий соглашения, заключенного между изготовителем и потребителем. E.2.8 Постобработка Конденсатор выдерживают при комнатной температуре в течение необходимого периода времени для достижения теплового равновесия (см. [приложение B](#p100266)). E.2.9 Измерения в конце испытаний Измеряют емкость и внутреннее сопротивление конденсатора в соответствии с [4.1](#p100075). E.2.10 Критерии соответствия Число достигнутых циклов находится в пределах диапазона, согласованного между изготовителем и потребителем. Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то емкость составляет не менее 80% начального измеренного значения, а внутреннее сопротивление не превышает 150% установленного значения. Отсутствуют видимые повреждения и утечки электролита. ## БИБЛИОГРАФИЯ | IEC 61881-3:2012 | Railway applications - Rolling stock equipment - Capacitors for power electronics - Part 3: Electric double-layer capacitors (Железнодорожный транспорт. Оборудование подвижного состава. Конденсаторы для силовой электроники. Часть 3. Электрические двойнослойные конденсаторы) | | --- | --- | | IEC 61881-3:2012/AMD1:2013 | | | IEC 62391 (all parts) | Fixed electric double layer capacitors for use in electric and electronic equipment (Фиксированные электрические двойнослойные конденсаторы для использования в электрическом и электронном оборудовании) |
УДК 621.319.45:006.354ОКС 31.060.99
43.120
Ключевые слова: конденсаторы, электромобили, гибриды
---