ГОСТ МЭК 62619-2020. М э к 62619 2020 а ккум ул я то ры и а кку м ул я торные батареи, с о д ержащи е щ ело ч но й или д руги е н еки с ло тн ы е э лектро ли ты требования безопасности для литиевых аккумуляторов и батарей для промышленных применений (iec 62619 2017, ют)
 Скачать 1.51 Mb.
|
|
8 1> СЗ (SOC) — степень заряженности. ГО С Т Р М Э К 62619— 2020 1а) Цилиндрический аккумулятор 1Ь) Направление 1 для призма- 1с) Направление 2 для призмати- тического аккумулятора ческого аккумулятора 1d) Несколько цилиндрических 1е) Направление 1 для нескольких 1f) Направление 2 для нескольких аккумуляторов призматических аккумуляторов призматических аккумуляторов П р и м е ч а н и е — Для поддержания положения аккумулятора или блока аккумуляторов может быть использован материал, который не будет оказывать никакого влияния на результаты испытаний. Рисунок 1 — Расположение при испытании на динамический удар Т а б л и ц а 2 — Метод и условия испытания на падение Масса испытуемого образца Метод испытания Высота падения Менее 7 кг Падение на все стороны 100,0 см От 7 до менее 20 кг Падение на все стороны 10,0 см От 20 до менее 50 кг Ребро и угол 10,0 см От 50 до менее 100 кг Ребро и угол 5,0 см 100 кг и более Ребро и угол 2,5 см П р и м е ч а н и е — Если батарейная система состоит из более мелких частей, то такая часть может быть использована в качестве испытуемого образца как представителя полноразмерной батарейной системы. При испытании в него могут быть добавлены функции, имеющиеся в полноразмерной батарейной системе. Изгото витель подробно описывает испытуемый образец. 9 ГОСТ Р МЭК 62619— 2020 7.2.3.3 Испытание на падение на ребра и углы (аккумулятор, блок аккумуляторов или батарейная система) Это испытание проводят, когда масса испытуемого образца 20 кг и более. a) Требования Падение испытуемого образца не должно приводить к воспламенению или взрыву. b ) Испытание Каждый полностью заряженный испытуемый образец сбрасывают два раза с высоты, приведен ной в таблице 2, на плоский бетонный или металлический пол. Условия испытаний должны гарантиро вать их проведение, как показано на рисунках 2, 3 и 4, воспроизводящих точки воздействия при падении на короткое ребро и угол. Должно быть проведено по два удара каждого типа на то же короткое ребро и на тот же угол. Для падений на угол и ребро испытуемый образец должен быть ориентирован таким образом, чтобы прямая линия, проходящая через угол/ребро, которые должны быть подвергнуты удару, и геометрический центр испытуемого образца, была примерно перпендикулярна поверхности удара. П р и м е ч а н и е — Для металлического пола с помощью соответствующих мер следует избегать внешнего короткого замыкания аккумулятора или батареи с полом. c) Критерии приемки Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва. Рисунок 2 — Расположение точек воздействия Рисунок 3 — Конфигурация для испытания на падение на короткое ребро Мелкие образцы могут быть сброшены с рук. Если использовано устройство подъема-сброса, то оно не должно в момент сброса передавать вращательные или боковые усилия на образец. Рисунок 4 — Конфигурация для испытания на падение на угол 10 ГОСТ Р МЭК 62619—2020 7.2.4 Испытание на термическое воздействие (аккумулятор или блок аккумуляторов) a) Требования Воздействие повышенной температуры не должно приводить к воспламенению или взрыву. b ) Испытание Каждый полностью заряженный аккумулятор, стабилизированный при температуре окружающей среды (25 ± 5) °С, помещают в гравитационную или циркулирующую конвекционную печь. Температуру печи поднимают со скоростью (5 ± 2) °С/мин до температуры (85 ± 5) °С. Аккумулятор оставляют при такой температуре в течение 3 ч до прекращения испытания. c) Критерии приемки Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва. 7.2.5 Испытание на перезаряд (аккумулятор или блок аккумуляторов) Это испытание проводят с батарейными системами с одним устройством защиты или управления для контроля напряжения заряда. Для батарейных систем с двумя или более независимыми устрой ствами защиты или управления для контроля напряжения заряда это испытание может быть опущено. П р и м е ч а н и е — Примером двух или более независимых устройств защиты или управления являются: - измерительное устройство для контроля напряжения каждого аккумулятора в батарейной системе с функ цией управления током заряда, чтобы величина самого высокого напряжения на аккумуляторах не превышала верхний предел напряжения заряда, и - диагностическая система мониторинга, которая обнаруживает отказ устройства контроля напряжения акку муляторов и функций прекращения заряда. Например, диагностическая система мониторинга может быть реали зована путем сравнения общего напряжения батареи, измеренного непосредственно, и напряжения, рассчитанно го путем суммирования напряжений каждого аккумулятора. a) Требования Заряд в течение более длительных периодов, чем указано изготовителем, не должен приводить к воспламенению или взрыву. b ) Испытание Испытание проводят при температуре окружающего воздуха (25 ± 5) °С. Каждый испытуемый ак кумулятор разряжают постоянным током 0,2 /t, А, до конечного напряжения, указанного изготовителем. Затем аккумулятор заряжают постоянным током, равным максимальному установленному зарядному току батарейной системы, до тех пор, пока напряжение не достигнет максимального значения, которое возможно при условии, что исходно заложенное управление зарядом не работает. Затем заряд прекра щают. Во время испытаний должны контролироваться напряжение и температура. Испытание должно продолжаться до тех пор, пока температура поверхности аккумулятора не до стигнет установившегося состояния (изменение менее 10 °С в течение 30 мин) или не вернется к тем пературе окружающей среды. c) Критерии приемки Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва. 7.2.6 Испытание на принудительный разряд (аккумулятор или блок аккумуляторов) a) Требования Аккумулятор, предназначенный для приложения с использованием нескольких аккумуляторов, должен выдерживать принудительный разряд, не вызывая воспламенения или взрыва. b ) Испытание Разряженный аккумулятор подвергают принудительному разряду постоянным током 1,0 /(, А, в течение 90 мин. В конце испытательного периода проводят визуальный осмотр. Если напряжение при разряде достигает целевого значения напряжения, указанного ниже, в те чение испытательного периода, то напряжение следует удерживать на значении целевого напряжения в течение оставшегося испытательного периода путем уменьшения тока. Целевое напряжение опреде ляют следующим образом: i) если батарейная система снабжена двумя или более независимыми устройствами защиты или управления для контроля напряжения при разряде или батарейная система имеет только один аккуму лятор или блок аккумуляторов: Целевое напряжение = - (верхнее предельное напряжение заряда аккумулятора); 11 ГО СТ Р М ЭК 62619— 2020 ii) если батарейная система снабжена только одним устройством защ иты или управления для контроля напряжения при разряде или не имеет его вообще: Целевое напряжение = - [верхний предел зарядного напряжения аккумулятора х (п - 1)], где п — количество последовательно соединенны х аккумуляторов в батарейной системе. Если максимальный ток разряда аккумулятора меньше 1,0 А, следует выполнить переразряд в течение периода испытания током, определенным •^з.макс. где t — период испытания, мин; / 3 макс — максимальный ток разряда аккумулятора, А. П р и м е ч а н и е — Примером двух или более независимых устройств защиты или управления являются: - измерительное устройство для контроля напряжения каждого аккумулятора в батарейной системе с функ цией прерывания разряда, когда напряжение на хотя бы одном аккумуляторе достигнет напряжения конца разряда или нижнего предела разрядного напряжения, и -диагностическая система мониторинга, которая обнаруживает отказ устройства контроля напряжения акку муляторов и функций разрыва цепи разряда. Например, диагностическая система мониторинга может быть реали зована путем сравнения общего напряжения батареи, измеренного непосредственно, и напряжения, рассчитанно го путем суммирования напряжений каждого аккумулятора. с) Критерии приемки Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва. 7.3 Внутреннее короткое зам ы кание — оценка конструкции 7.3.1 Общ ие положения Цель испытания состоит в том, чтобы определить, не приведет ли внутреннее короткое замыка ние в аккумуляторе к возгоранию всей батарейной системы или возгоранию, распространяющемуся вне батарейной системы. Это должно быть продемонстрировано либо на уровне аккумулятора в соответ ствии с испытанием на внутреннее короткое замыкание по 7.3.2 либо на уровне батарейной системы в соответствии с испытанием на распространение возгорания по 7.3.3. 7.3.2 Испы тание на внутреннее короткое зам ы кание (аккумулятор) a) Требования Испытание на принудительное внутреннее короткое замыкание цилиндрических и призматиче ских аккумуляторов не должно приводить к воспламенению. Изготовители аккумуляторов должны вести учет соответствия этому требованию. Оценка новой конструкции проводится изготовителем аккумуля торов или испытательным центром третьей стороны после проведения испытаний. b ) Испытание Метод испытаний приведен в 8.3.9 М ЭК 62133:2012 1), за исключением температуры испытания. Все испытания проводятся при температуре окружающ ей среды (25 ± 5) °С. Процедура подготовки образца может быть изменена по сравнению с процедурой, описанной в М ЭК 62133, до выполнения окончательного сдавливания, соответствующей процедурой заряда по 8.3.9 МЭК 62133:2012. Например: - частица никеля может быть вставлена в разряженный электрод и затем произведен заряд, или - частица никеля может быть вставлена в электрод до заполнения электролитом, а затем акку мулятор собирают, заполняют электролитом и заряжают. В этих сборках вместо металлического чехла для реального аккумулятора можно использовать полиэтиленовый пакет и/или ламинированный алю минием пакет. В случае призматического аккумулятора, имеющего тип укладки электродов либо стопкой, либо свертыванием, в центре концов пары положительных и отрицательных электродов должна быть встав лена никелевая частица, а максимальное давление сдавливания должно составлять 400 Н. Для вывода о том, что внутреннее короткое зам ы кание между положительными и отрицательны ми электродами или подложкой произошло, можно использовать падение напряжения менее 50 мВ, 1) В части, касающейся настоящего стандарта, заменен на МЭК 62133-2:2017, в котором данный пункт имеет номер 7.3.9. 12 ГОСТ Р МЭК 62619—2020 если используется вольтметр с точностью, достаточной для определения падения напряжения, а фак тическое место короткого замыкания может быть подтверждено осмотром места внутреннего короткого замыкания на образце после испытания. Применяемое значение давления и изменение значения напряжения при этом должны регистри роваться, а появление места короткого замыкания должно фотографироваться или регистрироваться другими способами. с) Критерии приемки Отсутствие воспламенения, отсутствие взрыва. 7.3.3 Испытание на распространения возгорания (батарейная система) a) Требования Это испытание проводят для оценки способности батарейной системы противостоять тепловому разгону одного аккумулятора таким образом, чтобы событие теплового разгона не привело к возгора нию батарейной системы. b ) Испытание Батарейную систему полностью заряжают, а затем оставляют до тех пор, пока аккумуляторы не стабилизируются при температуре окружающей среды (25 ± 5) °С. Один аккумулятор в батарейной си стеме нагревают до тех пор, пока аккумулятор не войдет в термический разгон, например, с помощью омического нагрева или с помощью теплообмена от внешнего источника тепла. Метод, используемый для создания термического разгона в одном аккумуляторе, должен быть описан и задокументирован в отчете по испытаниям. После начала теплового разгона нагреватель выключают и за батарейной си стемой наблюдают в течение 1 ч. Для инициирования теплового разгона в одном аккумуляторе разрешены и другие методы, кроме приведенных выше примеров. См. приложение В. c) Критерии приемки Отсутствие внешнего пожара от батарейной системы или разрыва корпуса батареи. Если батарейная система не имеет внешнего корпуса, то изготовитель должен указать зону про тивопожарной защиты. П р и м е ч а н и е — Воспламенение, вызванное первым аккумулятором, является приемлемым, так как пер вый тепловой разгон намеренно производится для целей испытания в качестве инициирования. 8 Безопасность батарейной системы (с учетом функциональной безопасности) 8.1 Общие требования Уверенность в электрических, электронных и программных средствах управления и системах для обеспечения критической безопасности должна быть подвергнута анализу на функциональную безопасность. В качестве справочных материалов могут использоваться [5], приложение Н [6] или другой соот ветствующий стандарт на функциональную безопасность. Оценка опасности процесса, риска и смягчение последствий работы батарейной системы должны производиться изготовителями батарейной системы (например, FTA1\ FMEA2)). П р и м е ч а н и е — Руководство по методам анализа безопасности, таких как FMEA и FTA, можно найти в таких стандартах, как [7], [8] и т. д. Процедура выглядит следующим образом: a) анализ риска; b ) оценка рисков; c) установка целевого уровня полноты безопасности (SIL3)). Примерами опасностей или рисков являются: электромагнитная совместимость, поражение элек трическим током, погружение в воду, внешнее короткое замыкание, внутреннее короткое замыкание, 1) FTA — Fault tree analysis — Анализ дерева неисправностей. 2) FMEA — Failure mode and effects analysis — Анализ видов и последствий отказов. 3) SIL — Safety integrity level — Уровень полноты безопасности. 13 ГОСТ Р МЭК 62619— 2020 перезаряд, перегрев, падение, раздавливание, переразряд, разряд с перегрузкой по току, заряд после перезаряда, утечка электролита, воспламенение выделившегося газа, пожар, землетрясение, сейсми ческая морская волна и др. 8.2 Система контроля и управления батареей (или блок контроля и управления батареей) 8.2.1 Требования к СКУ СКУ оценивает состояние аккумуляторов и батарей, а также поддерживает аккумуляторы и бата реи в пределах заданной рабочей зоны аккумуляторов. СКУ должны быть спроектированы в соответ ствии с целевым уровнем полноты безопасности (SIL), определенной в 8.1, перечисление с). Основными параметрами рабочей зоны аккумулятора являются напряжение, температура и ток (см. рисунок А.1). Для оценки управления зарядом, влияющим на безопасность, изготовители батарейных систем проводят испытания по 8.2.2— 8.2.4. Для этих испытаний батарейная система также включает в себя функцию СКУ на стороне прило жения, если это применимо к конструкции. П р и м е ч а н и я 1 Функция СКУ может быть придана батарее или оборудованию, которое использует батарею (см. рисунок 5). 2 СКУ можно разделить и разместить частично в батарейном блоке и частично в оборудовании, которое ис пользует батарею (см. рисунок 5). 3 СКУ иногда также называют БКУ (блок контроля и управления). i___________________________I а) Все функции СКУ реализованы на уровне батарейного блока Ь) Функции СКУ разделены между батарейным блоком и оборудованием i___________________________I с) Комбинация оборудования, в котором d) Оборудование реализует все функции СКУ реализованы функции СКУ, и модуля(ей) и включает в себя аккумулятор(ы) Рисунок 5 — Примеры расположения СКУ и конфигураций батарейной системы 14 ГОСТ Р МЭК 62619— 2020 8.2.2 Управление напряжением при перезаряде (батарейная система) a) Требования СКУ должна контролировать, чтобы напряжение всех аккумуляторов при заряде было ниже верх него предельного зарядного напряжения аккумуляторов. b ) Испытание Испытание проводят при температуре окружающего воздуха (25 ± 5) °С и при нормальных усло виях эксплуатации с системой охлаждения, если таковая имеется, в работающем состоянии (основные контакторы закрываются батарейной системой, контролируемой СКУ). Каждая испытуемая батарейная система должна быть разряжена постоянным током 0,2 / {, А, до нижнего предела напряжения разряда, указанного изготовителем. Затем образец батареи должен быть заряжен максимальным током реко мендованного зарядного устройства с напряжением, превышающим верхний предел напряжения за ряда на 10 % для каждого аккумулятора в батарее. Превышенное напряжение может быть создано дополнительным зарядным устройством, если это трудно сделать с помощью оригинального зарядного устройства. Кроме того, превышенное напряжение может быть применено только к части системы, такой как аккумуляторы в батарейной системе, если это трудно сделать при использовании всей батарейной системы (см. рисунок 6). Испытание проводят до тех пор, пока СКУ не прекратит заряд, что должно произойти до дости жения 110 % от верхнего предельного зарядного напряжения. Сбор/мониторинг данных должен быть продолжен в течение 1 ч после остановки заряда. Зарядное устройство Устанавливает значение напряжения, превышающее на 10 % верхний предел напряжения заряда для каждого аккумулятора СКУ Зарядное устройство Устанавливает верхний предел напряжения заряда Г 1 СКУ - Ь л ------------------ i Аккумулятор i Аккумулятор г 1 Контроль 1 1 1 1 1 1 Контроль 1 1 1 1 1 1 напряжения напряжения 1 Аккумулятор > 1 Аккумулятор : н 1 Контроль 1 1 1 1 1 1 Контроль 1 1 1 1 1 1 напряжения ' 1 напряжения ' 1 * < ------------------------- 4 Устанавливает значение напряжения, превышающее на 10 % верхний предел напряжения заряда для каждого аккумулятора |