Транспорт дорожный на электрической тяге

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ ЛИТИЙ-ИОННЫХ БАТАРЕЙНЫХ БЛОКОВ И СИСТЕМ

Ч а с т ь 1 Высокомощные применения

ISO 12405-1:2011 Electrically propelled road vehicles —

Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Parti:

High-power applications (IDT)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2014

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Всероссийским научно-исследовательским институтом стандартизации и сертификации в машиностроении (ВНИИНМАШ) на основе аутентичного перевода стандарта, указанного в п.4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 «Дорожный транспорта

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 2147-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 12405-1:2011 «Транспорт дорожный на электрической тяге. Методы испытаний тяговых литий-ионных батарейных блоков и систем. Часть 1. Высокомощные применения» (ISO 12405-1:2011 Electrically propelled road vehicles — Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems — Part 1: High-power applications)

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнитепьном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). 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, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Содержание

1    Область применения......................................................................................................1

2    Нормативные ссылки......................................................................................................1

3    Термины и определения.................................................................................................2

4    Обозначения и сокращения.............................................................................................4

5    Общие требования............................................................................................................5

6    Общие испытательные процедуры..................................................................................9

7    Испытания по определению выходных параметров...........................................................10

8    Испытания на надежность..............................................................................................30

9    Испытания на поведение при неправильной эксплуатации.................................................36

Приложение А (справочное) Обзор типовых схем батарейных блоков, батарейных

систем и программ их испытаний.................................................................39

Приложение В (рекомендуемое) Пример технического описания батарейных блоков

и систем литий-ионных аккумуляторов в протоколе испытаний........................42

Приложение С (рекомендуемое) Пример условий проведения испытаний...............................45

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных

стандартов национальным стандартам Российской Федерации........................46

Библиография..................................................................................................................⁴⁷

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Введение

Системы литий-ионных батарей являются одним из наиболее эффективных вариантов накопителей энергии для дорожных транспортных средств с электроприводом. Требования к системам литий-ионных батарей как к тяговым источникам энергии для электромобилей существенно отличаются от требований к батареям для бытовой электроники и батарей для стационарного применения.

Настоящий стандарт описывает методы испытаний батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов, специально предназначенных для приведения в движение дорожных транспортных средств. Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру испытаний и связанных с ними требований с целью обеспечения соответствия батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов специфическим требованиям автомобильной промышленности. Стандарт дает возможность производителям транспортных средств подобрать методы испытаний для оценки характеристик батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов для своих конкретных случаев их применения.

Согласование комбинаций испытаний для отдельных аккумуляторов, батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов необходимо для практического применения стандартов в этой области.

Технические требования для литий-ионных аккумуляторов установлены в стандартах МЭК 62660-1 и МЭК 62660-2.

Отдельные испытания, устанавливаемые настоящим стандартом, основаны на действующих методиках организаций, таких как USABC (United States Advanced Battery Consortium). EUCAR (European Council for Automotive R&D), Freedom CAR (Freedom CAR and Fuel Partnership) и др.

IV

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Транспорт дорожный на электрической тяге

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ТЯГОВЫХ ЛИТИЙ-ИОННЫХ БАТАРЕЙНЫХ БЛОКОВ И СИСТЕМ Часть 1 Высокомощные применения

Electrically propelled road vehicles Test specification for lithium-юп traction battery packs and systems Parti High-

power applications

Дата введения — 2014—09—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на батарейные блоки и системы литий-ионных аккумуляторов. предназначенные для использования в качестве тяговых на дорожных транспортных средствах на электрической тяге, и устанавливает методы их испытаний.

Устанавливаемые настоящим стандартом методы испытаний позволяют определять существенные эксплуатационные характеристики батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов. включая их выходные параметры, характеристики надежности, а также их поведение в случаях неправильной эксплуатации. Настоящий стандарт позволяет пользователям обеспечить сравнимость результатов испытаний различных батарейных блоков и систем.

Таким образом, настоящий стандарт устанавливает нормализованные процедуры испытаний по отдельным свойствам батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов, включая их выходные параметры, характеристики надежности, а также их поведение в случаях неправильной эксплуатации.

Настоящий стандарт дает возможность создания специальных программ испытаний для отдельной батареи или системы по согласованию между заказчиком и поставщиком. При необходимости соответствующие процедуры испытаний батарейных блоков и систем литий-ионных аккумуляторов и/или условия их проведения могут быть выбраны из нормализованных процедур испытаний, предусмотренных настоящим стандартом, в процессе составления оптимизированных программ их испытаний.

Настоящий стандарт распространяется на батарейные блоки и системы высокомощного применения.

Примечания

1 Типичная область применения батарейных блоков и батарейных систем литий-ионных аккумуляторов высокомощного применения - это гибридные электрические транспортные средства (HEV - Hybrid Electric Vehicles) и транспортные средства на топливных элементах (FCVs - Fuel Cell Vehicles).

2    Испытания отдельных литий-ионных аккумуляторов (ячеек их блоков) в соответствии со стандартами

(1) и [2).

2 Нормативные ссылки

Упомянутые ниже ссылочные документы являются обязательными для применения настоящего стандарта. Для датированных ссылок используют только указанное в тексте издание документа. Для недатированных ссылок используют самые последние версии ссылочных документов (включая любые изменения и поправки).

ИСО 6469-1 Электромобили. Требования безопасности. Часть 1. Аккумулирование электроэнергии на борту автомобиля (ISO 6469-1 Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 1: Onboard rechargeable energy storage system (RESS))

ИСО 6469-3 Электромобили. Требования безопасности. Часть 3. Защита людей от поражения электрическим током (ISO 6469-3 Electrically propelled road vehicles - Safety specifications - Part 3: Protection of persons against electric shock)

Издание официальное

ИСО 16750-1 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 1. Общие требования (ISO 16750-1 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 1: General)

ИСО 16750-3 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 1. Механические нагрузки (ISO 16750-3:2007 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads)

ИСО 16750-4 Транспорт дорожный. Условия окружающей среды и испытания электрического и электронного оборудования. Часть 4. Климатические нагрузки (ISO 16750-4 Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 4: Climatic loads)

МЭК 60068-2-30 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-30 Испытания. Испытание Db: Влажное тепло, циклическое (12 ч + 12-часовой цикл) (IEC 60068-2-30 Environmental testing - Pari 2-30: Tests - Test Db: Damp heat, cyclic (12 h + 12 h cycle)

МЭК 60068-2-47 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 60068-2-47 Environmental testing - Part 2-47: Tests - Mounting of specimens for vibration, impact and similar dynamic tests)

МЭК 60068-2-64 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-64. Испытания. Испытание Fh: Широкополосная случайная вибрация и руководство (IEC 60068-2-64 Environmental testing - Part 2-64: Tests - Test Fh: Vibration, broadband random and guidance)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте используют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    блок управления батареей (battery control unit BCU): BCU: Электронное устройство, которое предназначено для контроля, управления, а также определения или расчета электрических и термических параметров батарейной системы, и обеспечивает обмен информацией между батарейной системой и другими управляющими системами автомобиля.

Примечание - Более подробные объяснения термина приведены в 5.5.1.

3.2    батарейный блок (battery pack): Устройство накопления энергии, включающее отдельные аккумуляторы или аккумуляторные сборки, обычно соединенные с электронной системой аккумуляторов. с напряжением цепи класса В. имеющее устройство защиты от сверхтоков и включающее электрические межсистемные соединения и интерфейсы для внешних систем.

Примечания

1    Более подробные объяснения термина приведены в 5 4 и А 2

2    Примерами внешних систем являются система охлаждения, система проводки по классу напряжения В. дополнительная система проводки по классу напряжения А. информационная система

3.3    батарейная система (battery system): Устройство накопления энергии, включающее отдельные аккумуляторы или аккумуляторные сборки, или батарейные блоки, а также электрические цепи и электронные системы.

Примечания

1    Более подробные объяснения термина приведены в 5.5.2. 5 5 3. А.3.2. Компоненты батарейной системы могут также входить в состав разных систем автомобиля

2    Примерами электронной системы могут быть BCU и контакторы

3.4    емкость (capacity С); (С): Электрический заряд, который батарейный блок или система могут отдать в установленных условиях

Примечание - Величину емкости часто выражают в ампер-часах (А*ч).

3.5    электронная система аккумуляторов (cell electronics): Электронное устройство, предназначенное для мониторинга термических и электрических параметров работы аккумупяторов или аккумуляторных сборок, содержащее, при необходимости, электронную систему балансировки аккумуляторов.

Примечание - Электронная система аккумуляторов может включать их контроллер Функционально балансировка аккумуляторов может осуществляться электронной системой аккумуляторов или BCU

3    6 заказчик (customer): Сторона, заинтересованная в использовании блока батарей или системы батарей и. исходя из этого, заказывающая или осуществляющая испытания.

2

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Примечание — Пример заказчика - изготовитель автомобиля

3.7 плотность энергии (energy dencrty): Отношение количества запасенной энергии к объему батарейного блока или батарейной системы.

Примечания

1    Для батарейного блока или батарейной системы, имеющих систему охлаждения, объем ограничен местом разъемного соединения охлаждающих магистралей при жидкостной системе или патрубков воздушной системы

2    Плотность энергии выражают в ватт-часах на литр (Вт ч/л)

3    8 энергетическая эффективность при раз ряде-за ряде Отношение энергии постоянного тока, фактически отдаваемой батарейным блоком или системой в процессе испытания на разряд, к общей энергии постоянного тока, требующейся для восстановления первоначального состояния степени заряженности батарейного блока или системы (SOC) при их стандартном заряде.

Примечание - Величину фактически отдаваемой энергии постоянного тока выражают в ватт-часах (Вт ч) разряда, а общей энергии постоянного тока выражают в ватт-часах (Вт ч) заряда

3.9    высокоэнергоемкое применение (high-energy application): Характеристика устройства или особенности его применения, для которых типовое численное соотношение между максимально допускаемы значением выходной электрической мощности и значением выходной электрической энергии, получаемой в режиме разряда постоянным током величиной 1C при комнатной температуре, менее 10.

Примечания

1    Характерным примером блока батарей или системы батарей высокоэнергоемкого применения являются конструкции для применения в аккумуляторных электромобилях (battery electric vehicles - BEV)

2    Максимально допускаемое значение выходной электрической мощности выражают в ваттах (Вт), а выходной электрической энергии - в ватт-часах (Вт ч)

3.10    высокомощное применение (high-power application): Характеристика устройства или особенности его применения, для которых типовое численное соотношение между максимально допускаемым значением выходной электрической мощности и значением выходной электрической энергии. получаемой в режиме разряда постоянным током величиной 1C при комнатной температуре, не менее 10.

Примечания

1    Характерным примером блока батарей или системы батарей высокомощного применения являются конструкции для применения на гибридных автомобилях (hybrid electric vehicles - HEV) и автомобилях, использующих топливные элементы (fuel cell vehicles - FCV).

2    Максимально допускаемое значение выходной электрической мощности выражают в ваттах (Вт), а выходной электрической энергии - в ватт-часах (Вт ч)

3.11    максимальное рабочее напряжение (maximum working voltage): Наибольшее значение напряжения переменного тока (среднее квадратичное значение) или постоянного тока, которое может возникать в электрической системе при нормальных режимах функционирования, установленных производителем, без учета переходных процессов.

3.12    номинальная емкость (rated capacity): Установленное производителем общее количество ампер-часов, которое может отдать полностью заряженный блок или система при заданных условиях испытаний таких, как режим разряда, температура и конечное разрядное напряжение.

3.13    комнатная температура, Troom (room temperature, Troom), °C: Температура, равная (25 ± 2) ^eC.

3.14    знак тока батареи (sign of battery current): Знак тока разряда батареи устанавливается как положительный, знак тока заряда батареи устанавливается как отрицательный.

3.15    удельная энергия (specific energy): Отношение количества запасенной энергии к массе батарейного блока или системы.

Примечания

1    Для батарейного блока или системы, включающих систему охлаждения, учитывают ту часть массы системы, которая ограничена точкой разъемного соединения трубопроводов охлаждения в случае жидкостной системы и воздуховодов охлаждения в случае воздушной системы Для жидкостной системы охлаждения в учитываемое значение массы входит масса охлаждающей жидкости внутри батарейного блока или системы

2    Удельную энергию выражают в Вт ч/кг.

3.16    степень заряженности (state of charge SOC): SOC: Доступная часть запасаемой энергии блока или системы батарей.

3

ГОСТ Р ИСО 12405-1-2013

Примечание - Степень эаряженности выражают в процентах номинальной емкости

3.17    поставщик (supplier): Сторона, которая поставляет батарейный блок или систему.

Примечание — Поставщиком может быть, например, производитель батарей

3.18    напряжение класса A (voltage class А): Классификация электрических компонентов или цепей, рассчитанных на максимальное рабочее напряжение не более 30 В переменного тока или не более 60 В постоянного тока.

Примечание - Более подробное объяснение в ИСО 6469-3

3.19    напряжение класса В (voltage class В): Классификация электрических компонентов или цепей, рассчитанных на максимальное рабочее напряжение более 30 В. но не более 1000 В переменного тока или свыше 60 В. но не более 1500 В постоянного тока.

Примечание - Более подробное объяснение в ИСО 6469-3

4 Обозначения и сокращения

4

5 Общие требования

5.1    Условия испытаний

5.1.1    Предварительные условия

Батарейный блок или батарейная система, испытанные в соответствии с настоящим стандартом должны отвечать следующим требованиям:

-    электробезопасность конструкции должна быть подтверждена на соответствие требованиям ИСО 6469-1 и ИСО 6469-3*;

-    необходимая эксплуатационная документация и требуемые для испытания компоненты соединения с испытательным оборудованием, т е. вилки, розетки, а также соединители для системы охлаждения, должны быть поставлены вместе с DUT.

Батарейная система должна обеспечивать возможность проведения всех предписанных испытаний. т.е. прохождение всех режимов испытаний при использовании алгоритма работы BCU. а также иметь возможность обмена информацией с испытательным стендом посредством общей информационной шины.

Подсистема батарейного блока, в качестве DUT. должна включать в себя все компоненты, предписанные поставщиком, например, включать механические и электрические соединительные компоненты для механических испытаний.

При отсутствии иных предписаний, перед каждым испытанием DUT должен быть приведен к температуре испытаний (предварительное кондиционирование). Термическое кондиционирование может быть достигнуто, если в течение промежутка времени длительностью 1 ч при отсутствии активного охлаждения разница между температурой испытаний и температурой в любой точке каждой из составляющих батарей по своему абсолютному значению не превышает 2 К.

При отсутствии иных предписаний, каждую зарядку и каждое из текущих состояний SOC должен сопровождать период выдержки продолжительностью 30 мин.

5.1.2    Точность испытательного оборудования и измеряемых величин

Точность внешнего испытательного оборудования не должна выходить за границы указанных ниже предельных отклонений:

a)    напряжение: ± 0.5 %;

b)    ток: ± 0.5 %;

c)    температура: ± 1 К.

Общая точность измерений контролируемых извне DUT и измеряемых величин по отношению к установленным или реальным значениям не должна выходить за границы указанных ниже предельных отклонений:

-    напряжение: ± 1 %;

-    ток: ± 1 %;

-    температура: ± 2 К;

-    время: ±0.1 %:

-    масса: ±0.1 %;

-    размеры: ± 0.1 %.

Все величины (время, температура, ток и напряжение) должны фиксироваться каждые 5 % от предполагаемого промежутка времени зарядки и разрядки, за исключением особых случаев испытаний. когда эта частота указывается специально.

5.2    Планирование последовательности испытаний

Последовательность испытаний для конкретного блока, подсистемы или системы батарей устанавливают на основе соглашения между поставщиком и заказчиком с учетом 5.3 настоящего стандарта.

Пример перечня условий испытаний, которые согласовывают поставщик и заказчик, приведен в таблице С.1.

5.3    Испытания

Эквивалентные требования содержатся в Правилах ЕЭК ООН № 100

Общий обзор испытаний представлен на рисунке 1. где в скобках указаны ссылки на разделы настоящего стандарта.

Рисунок 1 — Общий обзор плана испытаний

6