Nội dung toàn văn Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12241-1:2018 (IEC 62660-1:2018) về Pin lithium – ion thứ cấp dùng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện – Phần 1: Thử nghiệm tính năng
TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
TCVN 12241-1:2018
IEC 62620-1:2018
PIN LITHIUM-ION THỨ CẤP DÙNG ĐỂ TRUYỀN LỰC CHO PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY ĐIỆN – PHẦN 1: THỬ NGHIỆM TÍNH NĂNG
Secondary lithium-ion cells for the propulsion of electric road vehicles – Part 1: Performance testing
Lời nói đầu
TCVN12241-1:2018 hoàn toàn tương đương với IEC 62660-1:2018;
TCVN 12241-1:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ TCVN 12241 (IEC 62660), Pin lithium-ion thứ cấp dùng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện hiện có các phần sau:
– TCVN 12241-1:2018 (IEC 62660-1:2018), Phần 1: Thử nghiệm tính năng;
– TCVN 12241-2:2018 (IEC 62660-2:2018), Phần 2: Độ tin cậy về thử nghiệm quá mức;
– TCVN 12241-3:2018 (IEC 62660-3:2016). Phần 3: Yêu cầu an toàn;
– TCVN 12241-4:2018 (IEC TR 62660-4:2017), Phần 4: Phương pháp thử nghiệm thay thế cho thử nghiệm ngắn mạch bên trong của TCVN 12241-3:2018 (IEC 62660-3:2016).
Tiêu chuẩn này áp dụng cùng với ISO 12405-4 [1].
PIN LITHIUM-ION THỨ CẤP DÙNG ĐỂ TRUYỀN LỰC CHO PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY ĐIỆN PHẦN 1: THỬ NGHIỆM TÍNH NĂNG
Secondary lithium-ion cells for the propulsion of elecric road vehicles – Part 1: Performance testing
1 Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định thử nghiệm tính năng và thử nghiệm tuổi thọ của các pin lithium-ion thứ cấp sử dụng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện (sau đây gọi là xe điện) kể cả xe điện chạy acquy (BEV) và xe điện hybrid (HEV).
CHÚ THÍCH 1: Pin lithium-ion thứ cấp được sử dụng đề truyền lực cho các phương tiện giao thông chạy điện hybrid loại cắm vào (PHEV) có thể được thử nghiệm bằng quy trình dùng cho ứng dụng BEV hoặc ứng dụng HEV, theo thiết kế hệ thống acquy, dựa trên thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng.
Tiêu chuẩn này nhằm quy định các quy trình thử nghiệm để đạt được đặc tính thiết yếu của các pin lithium-ion dùng cho ứng dụng truyền lực cho phương tiện giao thông liên quan đến dung lượng, mật độ công suất, mật độ năng lượng, tuổi thọ bảo quản và tuổi thọ.
Tiêu chuẩn này cung cấp các quy trình thử nghiệm tiêu chuẩn và các điều kiện để thử nghiệm các đặc tính tính năng cơ bản của các pin lithium-ion dùng cho các ứng dụng truyền lực cho xe điện là những đặc tính không thể thiếu để giữ mức tính năng cơ bản và có được các dữ liệu thiết yếu về các pin có thiết kế khác nhau của hệ thống acquy và bộ acquy.
CHÚ THÍCH 2: Theo thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng, điều kiện thử nghiệm cụ thể có thể được chọn thêm ngoài các điều kiện quy định trong tiêu chuẩn này. Các điều kiện thử nghiệm được chọn được mô tả trong Phụ lục A.
CHÚ THÍCH 3: Các thử nghiệm tính năng đối với các pin lithium-ion được kết nối điện có thể có được thực hiện tham khảo tiêu chuẩn này.
CHÚ THÍCH 4: Các quy định kỹ thuật về thử nghiệm acquy về hệ thống acquy lithium-ion được xác định trong ISO 12405-4(1).
2 Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).
ISO/TR 8713, Electrically propelled road vehicles – Vocabulary (Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện -Từ vựng)
3 Thuật ngữ và định nghĩa
Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong ISO/TR 8713 và các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.
3.1
Xe điện chạy acquy (battery electric vehicle)
BEV
Xe điện chỉ sử dụng acquy truyền động làm nguồn năng lượng để truyền lực cho xe.
3.2
Xe điện hybrid (hybrid electric vehicle)
HEV
Xe có cả hệ thống tích trữ năng lượng nạp lại được và nguồn năng lượng dùng nhiên liệu để truyền lực.
3.3
Dung lượng danh định (rated capacity)
Cn
Giá trị dung lượng của pin, tính bằng ampe giờ (Ah) được xác định trong các điều kiện quy định và do nhà chế tạo công bố.
CHÚ THÍCH: n trong Cn là thời gian cơ sở tính bằng giờ (h). Trong tiêu chuẩn này, n = 3 đối với ứng dụng BEV và n = 1 đối với ứng dụng HEV nếu không có quy định khác.
3.4
Dòng điện thử nghiệm chuẩn (reference test current)
It
Dòng điện tính bằng ampe (A) được thể hiện như sau
It = Cn /1
CHÚ THÍCH 1: 1 là khoảng thời gian tính bằng giờ (h)
CHÚ THÍCH 2: Xem IEC 61434:1996 [4], Điều 2.
3.5
Nhiệt độ phòng (room temperature)
Nhiệt độ 25 °C ± 2 K.
3.6
Pin lithium-ion thứ cấp (secondary lithium ion cell)
Pin
Một pin thứ cấp có điện năng được lấy từ các phản ứng đưa vào và lấy ra của các ion lithium giữa anốt và catốt.
CHÚ THÍCH: Pin thứ cấp là đơn vị cơ bản được chế tạo để cung cấp nguồn điện năng bằng cách được đổi trực tiếp từ hóa năng. Pin gồm các điện cực, chất điện phân, bình chứa và các đầu nối, và được thiết kế để nạp điện.
3.7
Trạng thái nạp (state of charge)
SOC
Dung lượng sẵn có trong acquy được thể hiện bằng phần trăm của dung lượng danh định.
3.8
Duy trì điện nạp (charge retention)
Khả năng của pin duy trì được dung lượng ở tình trạng mạch hở trong các điều kiện bảo quản quy định.
4 Điều kiện thử nghiệm
4.1 Quy định chung
Phải nêu trong báo cáo kết quả thử nghiệm các chi tiết về thiết bị đo được sử dụng.
Thử nghiệm và phép đo phải được thực hiện với lưu ý để tránh ngắn mạch.
CHÚ THÍCH: Thử nghiệm và phép đo có thể được thực hiện trong điều kiện cố định do nhà chế tạo pin khuyến cáo.
4.2 Thiết bị đo
4.2.1 Dải đo của thiết bị đo
Thiết bị đo được sử dụng phải cho phép đo được các giá trị điện áp và dòng điện. Dải đo của các thiết bị đo này và các phương pháp đo phải được chọn sao cho đảm bảo độ chính xác quy định đối với từng thử nghiệm.
Đối với thiết bị đo analog, điều này ngụ ý là các số đọc phải được lấy trong một phần ba cuối cùng của thang đo.
Cho phép sử dụng thiết bị đo khác bất kỳ với điều kiện chúng cho độ chính xác tương đương.
4.2.2 Đo điện áp
Điện trở của vôn mét sử dụng phải tối thiểu là 1 MΩ/V.
4.2.3 Đo dòng điện
Toàn bộ cụm ampe mét, điện trở shunt và dây dẫn phải có cấp chính xác 0,5 hoặc tốt hơn.
4.2.4 Đo nhiệt độ
Nhiệt độ pin phải được đo bằng cách sử dụng thiết bị đo nhiệt độ bề mặt có thang đo tương đương và độ chính xác như quy định trong 4.2.1. Nhiệt độ cần được đo ở vị trí phản ánh sát nhất nhiệt độ của pin. Nhiệt độ có thể được đo ở các vị trí thích hợp khác nếu cần.
Các ví dụ về đo nhiệt độ được thể hiện trên Hình 1. Phải tuân thủ các hướng dẫn đo nhiệt độ do nhà chế tạo quy định.
Hình 1 – Ví dụ về đo nhiệt độ của pin
4.2.5 Các phép đo khác
Các giá trị khác có thể được đo bằng cách sử dụng thiết bị đo với điều kiện là phù hợp với 4.3.
4.3 Dung sai
Độ chính xác tổng của các giá trị kiểm soát hoặc đo, so với các giá trị quy định hoặc thực tế phải nằm trong các dung sai sau:
a) ± 0,1 % đối với điện áp;
b) ± 1 % đối với dòng điện;
c) ± 2 K đối với nhiệt độ;
d) ± 0,1 % đối với thời gian;
e) ±0,1 % đối với khối lượng;
f) ± 0,1 % đối với kích thước.
Các dung sai này bao gồm độ chính xác kết hợp của các thiết bị đo, kỹ thuật đo được sử dụng, và tất cả các nguồn sai số khác bất kỳ trong quy trình thử nghiệm.
4.4 Ổn định nhiệt
Để ổn định nhiệt độ pin, pin phải được đặt trong nhiệt độ thử nghiệm quy định trong tối thiểu 12 h. Thời gian này có thể được giảm xuống nếu đạt được ổn định nhiệt, ổn định nhiệt được coi là đạt được nếu sau một khoảng thời gian 1 h, sự thay đổi nhiệt độ pin thấp hơn 1 K.
5 Đo kích thước
Kích thước lớn nhất của chiều rộng, chiều dày hoặc đường kính, và chiều dài của pin phải được đo ở nhiệt độ phòng và đến ba chữ số có nghĩa theo các dung sai trong 4.3.
Các ví dụ về kích thước lớn nhất được cho trong Hình 2a đến Hình 2f.
CHÚ DẪN
|
A chiều rộng tổng B chiều dày tổng C đường kính |
D chiều dài tổng (kể cả các đầu nối) E chiều dài tổng (không kể các đầu nối)
|
Hình 2 – Ví dụ về kích thước lớn nhất của pin
CHÚ THÍCH: Pin hình lăng trụ được cung cấp cùng với vỏ kim loại cứng hoặc vỏ màng mềm nhiều lớp. Pin hình lăng trụ có vỏ màng mềm nhiều lớp thường được gọi là pin túi.
Thể tích của pin hình lăng trụ được tính bằng tích của chiều cao tổng không tính các đầu nối, chiều rộng tổng và chiều dày tổng, và thể tích của pin hình trụ được tính bằng tích của tiết diện của phần hình trụ và chiều cao tổng của chúng không tính các đầu nối.
6 Đo khối lượng
Khối lượng của pin được đo đến ba chữ số có nghĩa theo các dung sai cho trong 4.3.
7 Đo điện
7.1 Quy định chung
Trong mỗi thử nghiệm, điện áp, dòng điện và nhiệt độ đều phải được ghi vào báo cáo.
Trước mỗi thử nghiệm, nhiệt độ của pin phải được ổn định ở nhiệt độ phòng theo 4.4, nếu không có quy định khác.
Nhiệt độ môi trường phải là nhiệt độ phòng nếu không có quy định khác.
7.2 Điều kiện chung về nạp điện
Nếu không có quy định khác trong tiêu chuẩn này, trước thử nghiệm đo điện, pin phải được nạp điện như sau.
Trước khi nạp, pin phải được phóng điện ở nhiệt độ phòng và ở dòng điện không đổi mô tả trong Bảng 1 xuống điện áp kết thúc phóng điện do nhà chế tạo quy định. Sau đó, pin phải được nạp theo phương pháp nạp do nhà chế tạo công bố, ở nhiệt độ phòng.
7.3 Dung lượng
Dung lượng của pin phải được đo theo các bước sau.
Bước 1 – Pin phải được nạp theo 7.2.
Sau khi nạp lại, nhiệt độ của pin phải được ổn định theo 4.4.
Bước 2 – Pin được phóng điện ở nhiệt độ quy định với dòng điện không đổi It (A) đến điện áp kết thúc phóng điện do nhà chế tạo pin cung cấp. Phải sử dụng dòng điện phóng và nhiệt độ cho trong Bảng 1.
Ngoài Bảng 1, các điều kiện thử nghiệm cụ thể có thể được lựa chọn dựa trên thỏa thuận giữa nhà chế tạo pin và khách hàng. Các điều kiện thử nghiệm chọn lọc được cho trong Bảng A.1.
Bảng 1 – Điều kiện phóng điện
|
Nhiệt độ °C |
Dòng điện phóng A |
|
|
Ứng dụng BEV |
Ứng dụng HEV |
|
|
0 |
|
|
|
25 |
1/3 It |
1 It |
|
45 |
|
|
Bước 3 – Đo thời gian phóng điện cho đến khi đạt đến điện áp kết thúc phóng điện quy định. Tính dung lượng của pin thể hiện bằng Ah đến ba chữ số có nghĩa bằng cách nhân dòng điện phóng (A) với khoảng thời gian phóng điện (h).
7.4 Điều chỉnh SOC
Các pin thử nghiệm phải được nạp như quy định dưới đây, nếu không có quy định khác. Điều chỉnh SOC là quy trình cần tuân thủ để chuẩn bị các pin theo các SOC khác nhau đối với các thử nghiệm trong tiêu chuẩn này.
Bước 1 – Pin phải được nạp theo 7.2.
Bước 2 – Pin phải được cho nghỉ ở nhiệt độ phòng theo 4.4.
Bước 3 – Pin phải được phóng điện ở dòng điện không đổi theo Bảng 1 trong (100 – n)/100 x 3 h đối với ứng dụng BEV và (100 – n)/100 x 1 h đối với ứng dụng HEV, trong đó n là SOC (%) cần điều chỉnh đối với từng thử nghiệm.
7.5 Công suất
7.5.1 Quy định chung
Thử nghiệm này nhằm xác định đặc tính công suất của pin trong các điều kiện sử dụng đại diện của ứng dụng BEV và HEV.
Dựa trên thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp trong 7.5.2, mật độ công suất và mật độ công suất phục hồi của pin phải được tính theo 7.5.3 và 7.5.4 tương ứng.
Mật độ công suất và mật độ công suất phục hồi phải được tính và ghi vào báo cáo đối với từng tổ hợp SOC và nhiệt độ như cho trong 7.5.2.
7.5.2 Phương pháp thử nghiệm
Thử nghiệm phải được thực hiện theo quy trình sau.
a) Đo khối lượng
Khối lượng pin phải được đo như quy định trong Điều 6.
b) Đo kích thước
Kích thước của pin phải được đo như quy định trong Điều 5.
c) Điều chỉnh SOC và nhiệt độ
Thử nghiệm trong 7.5.2 d) phải được thực hiện trong từng tổ hợp SOC và nhiệt độ pin khi bắt đầu thử nghiệm như quy định trong Bảng 2, theo quy trình quy định bởi nhà chế tạo pin.
SOC phải được điều chỉnh theo 7.4.
Bảng 2 – Điều kiện SOC và nhiệt độ đối với thử nghiệm công suất
|
SOC % |
Nhiệt độ pin °C |
|||
|
20 |
25 |
|||
|
50 |
-20 |
0 |
25 |
40 |
|
80 |
25 |
|||
CHÚ THÍCH: Điều kiện thử nghiệm chọn lọc được cho trong Bảng A.2.
d) Thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp
Phóng điện pin trong 10 s ở dòng điện phóng lớn nhất theo quy định của nhà chế tạo pin (Idmax), và đo điện áp ở cuối thời gian xung 10 s (Ud).
Nạp điện cho pin trong 10 s ở dòng điện nạp lớn nhất theo quy định của nhà chế tạo pin (Icmax), và đo điện áp ở cuối thời gian xung 10 s (Uc).
Các giá trị Idmax và Icmax thay đổi tùy thuộc vào giá trị SOC, nhiệt độ thử nghiệm và tình trạng nạp điện hoặc phóng điện.
Các giới hạn nạp và phóng của dòng điện và điện áp ở nhiệt độ thấp theo quy định của nhà chế tạo pin cần được tính đến.
Trong trường hợp Idmax và Icmax không được cho trước thì giá trị này có thể có được theo thử nghiệm trong Phụ lục C.
7.5.3 Tính toán mật độ công suất
7.5.3.1 Tính công suất
Công suất phải được tính theo công thức (1) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
Pd = Ud X Idmax (1)
trong đó
Pd là công suất (W);
Ud là điện áp đo được vào thời điểm kết thúc xung 10 s của Idmax phóng điện (V);
Idmax là dòng điện phóng lớn nhất do nhà chế tạo quy định (A).
Nếu Pd là giá trị ước tính thì phải nêu như vậy.
7.5.3.2 Mật độ công suất trên một đơn vị khối lượng
Mật độ công suất theo khối lượng được tính theo công thức (2) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa
|
|
(2) |
trong đó
ρpd là mật độ công suất (W/kg);
Pd là công suất (W);
m là khối lượng của pin (kg).
7.5.3.3 Mật độ công suất trên một đơn vị thể tích
Mật độ công suất theo thể tích được tính theo công thức (3) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
|
|
(3) |
trong đó
ρpvlm là mật độ công suất theo thể tích (W/l);
Pd là công suất (W);
V là thể tích của pin (I).
7.5.4 Tính toán mật độ công suất phục hồi
7.5.4.1 Công suất phục hồi
Công suất phục hồi phải được tính theo công thức (4) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
|
Pc = Uc x Icmax |
(4) |
trong đó
Pc là công suất phục hồi (W);
Uc là điện áp đo được vào thời điểm kết thúc của xung 10 s của Icmax nạp (V);
Icmax là dòng điện nạp lớn nhất được nhà chế tạo quy định (A).
Nếu Pc là giá trị ước tính thì phải nêu như vậy.
7.5.4.2 Mật độ công suất phục hồi trên một đơn vị khối lượng
Mật độ công suất phục hồi theo đơn vị khối lượng được tính theo công thức (5) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
|
|
(5) |
trong đó
ρpc là mật độ công suất phục hồi (W/kg);
Pc là công suất phục hồi (W);
m là khối lượng của pin (kg).
7.5.4.3 Mật độ công suất phục hồi trên một đơn vị thể tích
Mật độ công suất phục hồi theo thể tích được tính theo công thức (6) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
|
|
(6) |
trong đó
ρpvlmc là mật độ công suất phục hồi (W/l);
Pc là công suất phục hồi (W);
V là thể tích của pin (I).
7.6 Năng lượng
7.6.1 Quy định chung
Thử nghiệm này nhằm xác định mật độ năng lượng có thể có được từ pin trong các điều kiện sử dụng đại diện của ứng dụng BEV và HEV.
Dựa trên thử nghiệm trong 7.6.2, mật độ năng lượng của pin phải được tính theo 7.6.3.
7.6.2 Phương pháp thử nghiệm
Mật độ năng lượng theo khối lượng (Wh/kg) và mật độ năng lượng theo thể tích (Wh/I) của pin khi phóng điện với dòng điện không đổi bằng 1/3 lt A đối với ứng dụng BEV và 1 lt A đối với ứng dụng HEV phải được xác định theo quy trình sau.
a) Đo khối lượng
Khối lượng của pin phải được đo như quy định trong Điều 6.
b) Đo kích thước
Kích thước của pin phải được đo như quy định trong Điều 5.
c) Đo dung lượng
Dung lượng của pin phải được xác định như quy định trong 7.3 ở nhiệt độ phòng.
d) Tính điện áp trung bình
Giá trị điện áp trung bình trong khi phóng điện trong thử nghiệm dung lượng nêu trên phải nhận được bằng cách tích phân điện áp phóng theo thời gian và chia kết quả cho thời gian phóng điện. Điện áp trung bình được tính theo cách đơn giản sử dụng phương pháp sau: Các điện áp phóng điện U1, U2, … Un được ghi vào báo cáo cứ sau 5 s từ thời điểm bắt đầu phóng điện và loại bỏ các điện áp chạm đến ngưỡng điện áp kết thúc phóng điện trong ít hơn 5 s. Điện áp trung bình Uavr khi đó được tính theo cách đơn giản hóa sử dụng công thức (7) và kết quả làm tròn đến ba chữ số có nghĩa.
|
|
(7) |
7.6.3 Tính toán mật độ năng lượng
7.6.3.1 Mật độ năng lượng trên một đơn vị khối lượng
Mật độ năng lượng phải được tính theo công thức (8) và công thức (9) bằng cách làm tròn kết quả đến 3 chữ số có nghĩa.
|
Wed = Cd x Uavr |
(8) |
trong đó
Wed là điện năng của pin (Wh);
Cd là dung lượng phóng (Ah) ở 1/3 lt (A) đối với BEV và 1 lt ( (A) đối với HEV;
Uavr là điện áp trung bình trong quá trình phóng điện (V).
|
|
(9) |
trong đó
ρed là mật độ năng lượng theo khối lượng (Wh/kg);
Wed là điện năng của pin (Wh);
m là khối lượng của pin (kg).
7.6.3.2 Mật độ năng lượng trên một đơn vị thể tích
Mật độ năng lượng theo thể tích được tính theo công thức (10) và làm tròn đến 3 chữ số có nghĩa.
|
|
(10) |
trong đó
ρevlmd là mật độ năng lượng theo thể tích (Wh/I);
Wed là điện năng của pin (Wh);
V là thể tích của pin (I).
7.7 Thử nghiệm bảo quản
7.7.1 Quy định chung
Thử nghiệm này nhằm xác định đặc tính duy trì dung lượng của pin trong quá trình bảo quản hoặc không sử dụng và bao gồm thử nghiệm duy trì nạp trong 7.7.2 và thử nghiệm tuổi thọ bảo quản trong 7.7.3.
7.7.2 Thử nghiệm duy trì điện nạp
Thử nghiệm này nhằm xác định đặc tính duy trì điện nạp của pin trong quá trình bảo quản kể cả vận chuyển.
Đặc tính duy trì điện nạp của pin ở 50 % SOC phải được xác định theo quy trình sau.
Bước 1 – Pin phải được nạp điện theo 7.2.
Bước 2 – Pin phải được phóng điện đến 50 % SOC theo phương pháp quy định trong 7.4. Sau đó, pin phải được ổn định ở nhiệt độ thử nghiệm trong 1 h.
CHÚ THÍCH: Giá trị SOC có thể được thay đổi theo thỏa thuận giữa khách hàng và nhà chế tạo pin.
Bước 3 – Phóng điện pin đến điện áp kết thúc phóng điện ở dòng điện phóng điện 1/3 lt (A) đối với ứng dụng BEV và 1 lt (A) đối với ứng dụng HEV và ở nhiệt độ phòng. Dung lượng phóng điện này là Cb.
Bước 4 – Lặp lại một lần các bước 1 và 2.
Bước 5 – Pin phải được bảo quản trong 28 ngày ở nhiệt độ môi trường 45 °C.
Bước 6 – Sau bước 5, pin phải được ổn định ở nhiệt độ phòng theo 4.4. Sau đó, phóng điện pin ở dòng điện không đổi 1/3 lt (A) đối với ứng dụng BEV và 1 lt (A) đối với ứng dụng HEV ở nhiệt độ phòng cho đến khi đạt đến điện áp kết thúc phóng điện, và sau đó đo dung lượng của pin. Dung lượng phóng điện này là Cr.
Tỷ số duy trì điện nạp phải được tính theo công thức (11).
|
|
(11) |
trong đó
R là tỷ số duy trì điện nạp (%);
Cr là dung lượng của pin sau bảo quản (Ah);
Cb là dung lượng của pin trước bảo quản (Ah)
7.7.3 Thử nghiệm tuổi thọ bảo quản
Thử nghiệm này nhằm xác định đặc tính suy giảm chất lượng của pin trong quá trình bảo quản hoặc không sử dụng của các ứng dụng BEV và HEV.
Tuổi thọ bảo quản của pin phải được xác định theo quy trình sau.
Bước 1 – Xác định dung lượng, mật độ công suất và mật độ công suất phục hồi của pin theo 7.2, 7.3 và 7.5.
Bước 2 – Điều chỉnh SOC của pin đến 100 % đối với ứng dụng BEV, và đến 50 % đối với ứng dụng HEV theo 7.4. Sau đó pin phải được bảo quản trong 42 ngày ở nhiệt độ môi trường 45 °C.
Bước 3 – Sau khi bảo quản ở bước 2, pin phải được giữ ở nhiệt độ môi trường theo 4.4 và phóng điện ở dòng điện không đổi 1/3 lt (A) đối với ứng dụng BEV và 1 It (A) đối với ứng dụng HEV, xuống điện áp kết thúc phóng điện do nhà chế tạo quy định. Sau đó, đo dung lượng của pin. Dung lượng phóng điện này là dung lượng duy trì (Ah). Cũng phải đo mật độ công suất và mật độ công suất phục hồi.
Bước 4 – Lặp lại ba lần các bước 2 và bước 3.
Phải ghi vào báo cáo dung lượng, mật độ công suất, mật độ công suất phục hồi và dung lượng duy trì đo được ở bước 1 và bước 3.
Nếu pin được bảo quản ở nhiệt độ phòng trong suốt thử nghiệm để nghỉ ví dụ như để điều chỉnh thời gian thử nghiệm thì thời gian tổng của giai đoạn nghỉ này phải được ghi vào báo cáo.
7.8 Thử nghiệm tuổi thọ
7.8.1 Quy định chung
Thử nghiệm tuổi thọ phải được thực hiện để xác định đặc tính suy giảm của pin do các chu kỳ nạp và phóng điện.
Trình tự thử nghiệm tuổi thọ được cho trong Phụ lục B.
CHÚ THÍCH 2: Các điều kiện thử nghiệm chọn lọc được cho trong Bảng A.3.
7.8.2 Thử nghiệm chu kỳ BEV
7.8.2.1 Đo tính năng ban đầu
Trước thử nghiệm chu kỳ nạp và phóng điện, đo dung lượng, dung lượng phóng điện động và công suất gọi là tính năng ban đầu của pin.
– Dung lượng
Dung lượng phải được đo như quy định trong 7.3 ở 25 °C.
– Dung lượng phóng điện động CD
Dung lượng phóng điện động CD phải được đo ở 25 °C và 45 °C.
Dung lượng phóng điện động được xác định bằng giá trị dòng điện nạp và phóng điện lượng tích phân theo thời gian được xác định bởi thử nghiệm sau: Phóng điện lặp lại pin đã được nạp đầy theo một profin phóng điện động A quy định trong Bảng 3 và Hình 3 cho đến khi điện áp đạt đến giới hạn dưới quy định bởi nhà chế tạo.
– Công suất
Công suất phải được đo như quy định trong 7.5 ở 25 °C và 50 % SOC.
7.8.2.2 Chu kỳ nạp và phóng điện
Thử nghiệm chu kỳ nạp và phóng điện phải được thực hiện như sau.
a) Khi bắt đầu thử nghiệm, nhiệt độ pin phải là 45 °C. Nhiệt độ môi trường phải là 45 °C.
b) Các bước thử nghiệm
Quy trình thử nghiệm từ bước 1 đến bước 5 phải được lặp lại liên tục trong 28 ngày. Thời gian nghỉ giữa mỗi bước phải ít hơn 4 h. Sau đó, đo tính năng của pin như quy định trong 7.8.2.2 c). Quy trình này phải được lặp lại cho đến khi kết thúc thử nghiệm quy định trong 7.8.2.2 d).
Bước 1 – Pin phải được phóng hết bằng phương pháp do nhà chế tạo quy định.
Bước 2 – Các pin phải được nạp đầy bằng phương pháp do nhà chế tạo quy định. Thời gian nạp phải ít hơn 12 h.
Bước 3 – Phóng điện pin theo profin phóng điện động A quy định trong Bảng 3 và Hình 3 cho đến khi dung lượng phóng đạt tương đương 50 % ± 5 % dung lượng phóng điện động ban đầu CD ở 45 °C.
Nếu điện áp đạt đến giới hạn dưới do nhà chế tạo quy định trong bước 3, thử nghiệm phải được dừng lại bất kể quy định trong 7.8.2.2 d), và tính năng của pin phải được đo tại điểm này như quy định trong 7.8.2.2 c).
Nếu nhiệt độ của pin đạt đến giới hạn trên do nhà chế tạo quy định trong bước 3 thì thời gian nạp/phóng bước 20 trong Bảng 3 có thể được kéo dài đến giá trị thích hợp. Khoảng thời gian thực tế phải được ghi vào báo cáo.
Nếu điện áp đạt đến giới hạn lớn nhất do nhà chế tạo quy định trong bước nạp điện ở Bảng 3 thì nạp với điện áp không đổi ở điện áp lớn nhất phải được áp dụng cho đến khi kết thúc bước này.
Trong profin này, công suất thử nghiệm phải được tính bằng cách sử dụng công thức (12)
|
Pmax = N x Wed |
(12) |
trong đó
Pmax là công suất thử nghiệm (W);
N là giá trị (1/h) của công suất lớn nhất yêu cầu cho phương tiện của pin (W) chia cho năng lượng của pin (Wh);
CHÚ THÍCH: Giá trị N = 3/h là một ví dụ dựa trên quy định kỹ thuật của các BEV thương mại.
Wed là điện năng của pin ở nhiệt độ phòng (Wh).
Nếu giá trị suy ra từ công thức (12) lớn hơn công suất lớn nhất của pin do nhà chế tạo quy định, công suất thử nghiệm phải được xác định bằng 80 % công suất lớn nhất ở nhiệt độ phòng và ở 20 % SOC do nhà chế tạo quy định. Giá trị công suất được sử dụng thực tế phải được ghi vào báo cáo.
Bảng 3 – Profin phóng điện động A dùng cho thử nghiệm chu kỳ BEV
|
Bước nạp/phóng điện |
Khoảng thời gian s |
Tỷ số với công suất thử nghiệm % |
Nạp/phóng điện |
|
1 |
16 |
0,0 |
– |
|
2 |
28 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
3 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
4 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
5 |
16 |
0,0 |
– |
|
6 |
24 |
+12,5 |
Phónq điện |
|
7 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
8 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
9 |
16 |
0,0 |
– |
|
10 |
24 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
11 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
12 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
13 |
16 |
0,0 |
– |
|
14 |
36 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
15 |
8 |
+100,0 |
Phóng điện |
|
16 |
24 |
+62,5 |
Phóng điện |
|
17 |
8 |
-25,0 |
Nạp điện |
|
18 |
32 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
19 |
8 |
-50,0 |
Nạp điện |
|
20 |
44 |
0,0 |
– |
Hình 3 – Profin phóng điện động A dùng cho thử nghiệm chu kỳ BEV
Bước 4 – Phóng điện pin một lần theo profin phóng điện động B (profin leo núi) được quy định trong Bảng 4 và Hình 4. Công suất thử nghiệm phải được tính sử dụng công thức (12).
Nếu điện áp đạt đến giới hạn dưới do nhà chế tạo quy định trong bước 4 thì thử nghiệm phải được dừng lại bất kể quy định trong 7.8.2.2 d), và tính năng của pin phải được đo tại điểm này như quy định trong 7.8.2.2 c).
Nếu điện áp acquy thường đạt đến điện áp giới hạn dưới trong nạp/phóng bước 16, công suất và thời gian phóng điện có thể được thay đổi cho phù hợp. Các giá trị thử nghiệm thực tế phải được ghi vào báo cáo.
Bảng 4 – Profin phóng điện động B dùng cho thử nghiệm chu kỳ BEV
|
Bước nạp/phóng điện |
Khoảng thời gian s |
Tỷ số với công suất thử nghiệm % |
Nạp/phóng điện |
|
1 |
16 |
0,0 |
– |
|
2 |
28 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
3 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
4 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
5 |
16 |
0,0 |
– |
|
6 |
24 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
7 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
8 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
9 |
16 |
0,0 |
– |
|
10 |
24 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
11 |
12 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
12 |
8 |
-12,5 |
Nạp điện |
|
|
|
|
|
|
13 |
16 |
0,0 |
– |
|
14 |
36 |
+12,5 |
Phóng điện |
|
15 |
8 |
+100,0 |
Phóng điện |
|
16 |
120 |
+62,5 |
Phóng điện |
|
17 |
8 |
-25,0 |
Nạp điện |
|
18 |
32 |
+25,0 |
Phóng điện |
|
19 |
8 |
-50,0 |
Nạp điện |
|
20 |
44 |
0,0 |
– |
Hình 4 – Profin phóng điện động B dùng cho thử nghiệm chu kỳ BEV
Bước 5 – Phóng điện pin theo profin phóng điện động A quy định trong Bảng 3 và Hình 3 cho đến khi dung lượng phóng điện tổng kể cả bước 3 và bước 4 đạt đến giá trị tương đương 80 % CD ban đầu ở 45 °C.
Nếu nhiệt độ của pin đạt đến giới hạn trên do nhà chế tạo quy định trong bước 5 thì khoảng thời gian phóng/nạp của bước 20 trong Bảng 3 có thể được kéo dài đến giá trị thích hợp. Khoảng thời gian thực phải được ghi vào báo cáo.
Nếu điện áp đạt đến giới hạn dưới do nhà chế tạo quy định trong bước 5 thì thử nghiệm phải được dừng lại bất kể quy định trong 7.8.2.2 d), và tính năng của pin phải được đo tại điểm này như quy định trong 7.8.2.2 c).
c) Đo định kỳ tính năng
Sau mỗi lần hoàn thành việc lặp lại các bước từ 1 đến 5 trong 28 ngày, tính năng của pin phải được đo như quy định trong 7.8.2.1. Thời gian lũy tích từ bước 1 đến 4 trong 7.8.2.2 b) cũng phải được ghi vào báo cáo. Dung lượng phóng điện động phải được đo chỉ ở 25 °C.
d) Kết thúc thử nghiệm
Thử nghiệm tuổi thọ phải được kết thúc khi thỏa mãn một trong các điều kiện sau. Nếu không thì quay lại 7.8.2.2 a) và lặp lại thử nghiệm.
Điều kiện A – Trình tự thử nghiệm từ 7.8.2.2 a) đến 7.8.2.2 c) được lặp lại 6 lần.
Điều kiện B – Khi tính năng bất kỳ đo được trong 7.8.2.2 c) giảm xuống thấp hơn 80 % giá trị ban đầu.
Điều kiện C – Nhiệt độ của pin đạt đến giới hạn trên theo thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng trong thử nghiệm.
Số lần thực hiện từng profin và chu kỳ kỳ trong suốt thử nghiệm phải được ghi vào báo cáo.
7.8.3 Thử nghiệm chu kỳ HEV
7.8.3.1 Đo tính năng ban đầu
Trước thử nghiệm chu kỳ nạp và phóng điện, đo dung lượng và công suất và được lấy là tính năng ban đầu của pin.
– Dung lượng
Dung lượng phải được đo như quy định trong 7.3 ở 25 °C.
– Công suất
Công suất phải được đo như quy định trong 7.5 ở 25 °C, 50 % SOC.
7.8.3.2 Điện áp chuyển mạch của profin
Trước thử nghiệm tuổi thọ, các điện áp chuyển mạch đã đặt tại đó phải chuyển đổi cho nhau giữa profin phóng điện và profin nạp điện quy định trong 7.8.3.3 c).
a) Điện áp chuyển mạch từ profin phóng điện sang profin nạp điện
Điều chỉnh SOC của pin đến 30 % theo 7.4 và sau đó thực hiện một lần thử nghiệm chu kỳ với profin phóng điện ở 45 °C. Điện áp thấp nhất đạt được trong thử nghiệm này phải là điện áp chuyển mạch từ profin phóng điện sang profin nạp điện. Nếu điện áp thấp nhất đạt được thấp hơn điện áp giới hạn dưới do nhà chế tạo quy định thì điện áp giới hạn dưới sẽ được lấy là điện áp chuyển mạch. Ngoài ra giá trị SOC của pin do nhà chế tạo khuyến cáo cũng có thể được sử dụng.
b) Điện áp chuyển mạch từ profin nạp điện sang profin phóng điện
Điều chỉnh SOC của pin đến 80 % theo 7.4, và sau đó thực hiện một lần thử nghiệm chu kỳ với profin nạp điện ở 45 °C. Điện áp cao nhất đạt được trong thử nghiệm này phải là điện áp chuyển mạch từ profin nạp điện sang profin phóng điện. Nếu điện áp cao nhất đạt được cao hơn điện áp giới hạn trên do nhà chế tạo quy định thì điện áp giới hạn trên sẽ được sử dụng làm điện áp chuyển mạch. Ngoài ra, giá trị SOC của pin do nhà chế tạo khuyến cáo cũng có thể được sử dụng.
7.8.3.3 Chu kỳ nạp và phóng
Thử nghiệm chu kỳ nạp và phóng điện phải được thực hiện như sau.
a) Nhiệt độ
Nhiệt độ môi trường phải được duy trì ở 45 °C trong suốt thử nghiệm. Khi bắt đầu chu kỳ nạp và phóng, nhiệt độ của pin phải là 45 °C.
b) Điều chỉnh SOC trước chu kỳ nạp và phóng
Các pin phải được để ở nhiệt độ 45 °C và được điều chỉnh đến 80 % SOC hoặc SOC theo thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng, trong khoảng thời gian từ 16 h đến 24 h, theo 7.4. Nếu không sử dụng giá trị 80 % SOC thì phải ghi vào báo cáo giá trị SOC sử dụng.
Chu kỳ nạp và phóng
Quy trình từ bước 1 đến bước 4 phải được lặp lại liên tục cho đến khi kết thúc thử nghiệm quy định trong 7.8.3.3 e). Trong quá trình thử nghiệm, tính năng của pin phải được đo định kỳ như quy định trong 7.8.3.3 d).
Nếu nhiệt độ của pin đạt đến giới hạn trên do nhà chế tạo quy định trong quá trình thử nghiệm thì thời gian nạp/phóng bước 16 trong Bảng 5 và Bảng 6 có thể được kéo dài đến khoảng thời gian thích hợp. Khoảng thời gian thực tế phải được ghi vào báo cáo.
Bước 1 – Chu kỳ nạp và phóng phải được thực hiện lặp lại thông qua profin phóng điện cho trong Bảng 5 và Hình 6 cho đến khi điện áp pin đạt đến điện áp chuyển mạch được đặt trong 7.8.3.2 a) (xem Hình 7).
Bước 2 – Chu kỳ nạp và phóng phải được thực hiện lặp lại thông qua profin nạp điện cho trong Bảng 6 và Hình 7 cho đến khi điện áp pin đạt đến điện áp chuyển mạch quy định theo 7.8.3.2 b) (xem Hình 7).
Bước 3 – Lặp lại bước 1 và bước 2 trong 22 h.
Bước 4 – Cho pin nghỉ trong 2 h.
Bảng 5 – Profin phóng điện dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV
|
Bước nạp/phóng điện |
Khoảng thời gian s |
Dòng điện A |
Nạp/phóng điện |
|
1 |
5 |
20 It |
Phóng điện |
|
2 |
10 |
10 It |
Phóng điện |
|
3 |
32 |
5 It |
Phóng điện |
|
4 |
20 |
0 It |
– |
|
5 |
5 |
-15 It |
Nạp điện |
|
6 |
10 |
-10 It |
Nạp điện |
|
7 |
37 |
-5 It |
Nạp điện |
|
8 |
20 |
0 It |
– |
|
9 |
5 |
15 It |
Phóng điện |
|
10 |
10 |
10 It |
Phóng điện |
|
11 |
37 |
5 It |
Phóng điện |
|
12 |
20 |
0 It |
– |
|
13 |
5 |
-12,5 It |
Nạp điện |
|
14 |
7 |
-7,5 It |
Nạp điện |
|
15 |
35 |
–5 It |
Nạp điện |
|
16 |
42 |
0 It |
– |
Hình 5 – Profin phóng điện dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV
Nếu dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định nhỏ hơn 20 It thì dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định có thể được sử dụng ở nạp/phóng bước 1, cùng với việc thay dòng điện ở nạp/phóng bước 6 bằng 50 % dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định.
Bảng 6 – Profin nạp điện dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV
|
Bước nạp/phóng điện |
Khoảng thời gian s |
Dòng điện A |
Nạp/phóng điện |
|
1 |
5 |
-15 It |
Nạp điện |
|
2 |
10 |
-10 It |
Nạp điện |
|
3 |
37 |
-5 It |
Nạp điện |
|
4 |
20 |
0 It |
– |
|
5 |
5 |
20 It |
Phóng điện |
|
6 |
10 |
10 It |
Phóng điện |
|
7 |
32 |
5 It |
Phóng điện |
|
8 |
20 |
0 It |
– |
|
9 |
5 |
-12,5 It |
Nạp điện |
|
10 |
7 |
-7,5 It |
Nạp điện |
|
11 |
49 |
-5 It |
Nạp điện |
|
12 |
20 |
0 It |
– |
|
13 |
5 |
15 It |
Phóng điện |
|
14 |
10 |
10 It |
Phóng điện |
|
15 |
23 |
5 It |
Phóng điện |
|
16 |
42 |
0 It |
– |
Hình 6 – Profin phóng điện dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV
Nếu dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định nhỏ hơn 20 It thì dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định có thể được sử dụng ở nạp/phóng bước 5, cùng với việc thay dòng điện ở nạp/phóng bước 2 bằng 50 % dòng điện lớn nhất do nhà chế tạo quy định.
Hình 7 – Dao động SOC điển hình khi kết hợp hai profin dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV
d) Đo định kỳ tính năng
Sau mỗi lần hoàn thành quy trình từ bước 1 đến bước 4 trong 7 ngày, công suất pin phải được đo như quy định trong 7.8.3.1. Dung lượng pin phải được đo cứ sau 14 ngày như quy định trong 7.8.3.1.
e) Kết thúc thử nghiệm
Thử nghiệm tuổi thọ phải được kết thúc khi thỏa mãn một trong hai điều kiện sau. Nếu không thì quay lại 7.8.3.3 a) và lặp lại thử nghiệm.
Điều kiện A – Thử nghiệm trong 7.8.3.3 c) được lặp lại trong tổng cộng 6 tháng.
Điều kiện B – Khi một trong hai tính năng đo theo 7.8.3.3 d) bị giảm xuống thấp hơn 80 % giá trị ban đầu.
Số lần thực hiện mỗi profin và các điện áp chuyển mạch đạt được phải được ghi vào báo cáo.
7.9 Thử nghiệm hiệu suất năng lượng
7.9.1 Quy định chung
Thử nghiệm này nhằm xác định hiệu suất nạp của pin trong các điều kiện sử dụng đại diện của ứng dụng BEV hoặc HEV.
Hiệu suất năng lượng của các pin phải được xác định bằng hai thử nghiệm chung như quy định trong và một trong hai thử nghiệm mô tả trong 7.9.3 và 7.9.4.
7.9.2 Các thử nghiệm chung cho ứng dụng BEV và HEV
7.9.2.1 Thử nghiệm chung đối với các điều kiện bình thường
Thử nghiệm này nhằm xác định hiệu suất của pin trong nạp điện bình thường trong các điều kiện sử dụng đại diện của ứng dụng BEV và HEV.
Thử nghiệm này áp dụng cho các pin sử dụng trong HEV và BEV. Thử nghiệm này phải được thực hiện theo quy trình sau.
a) Pin phải được cho nghỉ ở nhiệt độ phòng trong tối thiểu 1 h và tối đa 4 h sau khi được nạp đầy. Sau đó bắt đầu thử nghiệm.
b) Phóng điện pin bằng phương pháp quy định trong 7.3 ở nhiệt độ phòng.
c) Thử nghiệm hiệu suất năng lượng ở 100 % SOC:
1) để pin nghỉ trong 4 h, sau đó nạp đến 100 % SOC bằng phương pháp do nhà chế tạo khuyến cáo;
2) để pin nghỉ trong 4 h, sau đó phóng điện bằng phương pháp quy định trong 7.3 ở nhiệt độ phòng.
d) Thử nghiệm hiệu suất năng lượng ở 70 % SOC:
1) để pin nghỉ trong 4 h, sau đó nạp đến 70 % SOC bằng phương pháp do nhà chế tạo khuyến cáo;
2) để pin nghỉ trong 4 h, sau đó phóng điện bằng phương pháp quy định trong 7.3 ở nhiệt độ phòng.
e) Tính lượng điện lượng phóng và lượng điện nạp
Lượng điện lượng trong phóng và nạp có thể tính toán bằng cách sử dụng phương pháp sau: đọc dòng điện phóng và nạp / cách nhau s giây (s ≤ 30) từ lúc bắt đầu phóng điện: sau đó, tính điện lượng phóng Qd và điện lượng nạp Qc sử dụng công thức (13):
|
|
(13) |
trong đó
Q điện lượng phóng điện hoặc điện lượng nạp điện (Ah);
In giá trị dòng điện phóng hoặc giá trị dòng điện nạp tại điểm n trong các khoảng thời gian đo (A).
f) Tính điện năng phóng và điện năng nạp
Điện năng trong quá trình phóng và nạp có thể tính bằng cách sử dụng phương pháp sau: đọc các giá trị dòng điện phóng / và điện áp phóng V ở các khoảng-thời gian s giây (s ≤ 30) từ khi bắt đầu phóng điện: sau đó tính điện năng phóng điện và điện năng nạp điện, sử dụng công thức (14).
|
|
(14) |
trong đó
W điện năng phóng điện hoặc điện năng nạp điện (Wh);
In giá trị dòng điện phóng hoặc giá trị dòng điện nạp tại điểm n trong các khoảng thời gian đo (A).
Un giá trị điện áp phóng tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (V).
g) Tính hiệu suất năng lượng
Xác định hiệu suất culông bằng cách sử dụng công thức (15) và hiệu suất năng lượng bằng cách sử dụng công thức (16).
|
|
(15) |
trong đó
ηc hiệu suất culông (%);
Qd điện lượng phóng điện trong 7.9.2.1 e) (Ah);
Qc điện lượng nạp điện trong 7.9.2.1 e) (Ah).
|
|
(16) |
trong đó
ηe hiệu suất năng lượng (%);
Wd điện năng phóng điện trong 7.9.2.1 f) (Wh);
Wc điện năng nạp điện trong 7.9.2.1 f) (Wh).
7.9.2.2 Thử nghiệm theo nhiệt độ
Thử nghiệm này nhằm xác định hiệu suất năng lượng của pin trong nạp điện bình thường ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau.
Thử nghiệm này áp dụng cho các pin sử dụng trong HEV và BEV.
Thử nghiệm được thực hiện theo quy trình sau ở các nhiệt độ thử nghiệm -20 °C, 0 °C và 45 °C.
a) Nạp đầy ở nhiệt độ phòng.
b) Cân bằng nhiệt pin ở nhiệt độ thử nghiệm, và bắt đầu thử nghiệm sau tối thiểu 16 h và tối đa 24 h.
c) Phóng điện pin bằng phương pháp quy định trong 7.3 ở mỗi nhiệt độ.
d) Thử nghiệm hiệu suất năng lượng ở 100 % SOC:
1) tại từng nhiệt độ thử nghiệm, để pin nghỉ trong 4 h và sau đó nạp đến 100 % SOC bằng phương pháp do nhà chế tạo khuyến cáo;
2) để acquy nghỉ trong 4 h, và sau đó phóng điện bằng phương pháp quy định trong 7.3.
e) Tính điện lượng phóng điện và điện lượng nạp điện theo công thức (13).
f) Tính điện năng phóng điện và điện năng nạp điện theo công thức (14).
g) Tính hiệu suất culông và hiệu suất năng lượng theo công thức (15) và công thức (16).
Cần tính đến các giới hạn nạp/phóng điện ở nhiệt độ thấp do nhà chế tạo quy định.
7.9.3 Thử nghiệm các pin dùng cho ứng dụng BEV
Thử nghiệm này áp dụng cho các pin đã sử dụng trong BEV và nhằm để xác định hiệu suất năng lượng của pin trong các điều kiện nạp nhanh.
Thử nghiệm được thực hiện theo quy trình sau.
a) Pin được cho nghỉ ở nhiệt độ môi trường trong tối thiểu 1 h và tối đa 4 h sau khi nạp đầy. Sau đó bắt đầu thử nghiệm.
b) Phóng điện pin bằng phương pháp quy định ở 7.3.
c) Thử nghiệm hiệu suất năng lượng ở 80 % SOC;
1) để pin nghỉ trong 4 h, và sau đó cho nạp pin đến 80 % SOC với dòng điện 2 It. Nếu điện áp tăng đến điện áp giới hạn trên quy định bởi nhà chế tạo thì kết thúc nạp điện;
CHÚ THÍCH: Các điều kiện thử nghiệm chọn lọc được cho trong Bảng A.4.
2) để pin nghỉ trong nhiều hơn 4 h cho đến khi pin đạt đến nhiệt độ thử nghiệm và sau đó cho phóng điện bằng phương pháp quy định trong 7.3.
d) Tính điện lượng phóng và điện lượng nạp theo công thức (13).
e) Tính điện năng phóng và điện năng nạp theo công thức (14).
f) Tính hiệu suất năng lượng.
Xác định hiệu suất culông theo công thức (17) và hiệu suất năng lượng theo công thức (18).
|
|
(17) |
trong đó
ηcl hiệu suất culông (%);
Qd1 điện lượng phóng điện trong 7.9.3 d) (Ah);
Qc1 điện lượng nạp điện trong 7.9.3 d) (Ah).
|
|
(18) |
trong đó
ηcl hiệu suất năng lượng (%);
Wd1 điện năng phóng điện trong 7.9.3 e) (Wh);
Wc1 điện năng nạp điện trong 7.9.3 e) (Wh).
7.9.4 Tính hiệu suất năng lượng của các pin trong ứng dụng HEV
Thử nghiệm này áp dụng cho các pin sử dụng trong các HEV, và nhằm xác định hiệu suất năng lượng của pin trong các điều kiện sử dụng đại diện của ứng dụng HEV.
a) Tính điện năng nạp và điện năng phóng
Tính điện năng nạp và điện năng phóng từ các kết quả của thử nghiệm quy định trong 7.5, sử dụng công thức (19) và công thức (20). Làm tròn các giá trị nhận được đến ba chữ số có nghĩa.
Đọc các giá trị dòng điện và điện áp ở các khoảng thời gian đều đặn từ dữ liệu dòng điện và điện áp thu được trong các chu kỳ nạp và phóng, tương ứng với dạng mẫu nạp và phóng trong thời gian 10 It x 10 s. Sử dụng khoảng thời gian đo tiêu chuẩn 1 s. Khi điện áp acquy sau 10 s vượt quá điện áp giới hạn dưới của phóng điện hoặc điện áp giới hạn trên của nạp điện thì thực hiện thử nghiệm bằng cách sử dụng giá trị dòng điện trong giai đoạn dưới của Bảng 1 và ghi vào báo cáo giá trị dòng điện quan sát được.
|
|
(19) |
trong đó
WC2 điện năng nạp điện (Wh);
lCn giá giá trị dòng điện nạp tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (A);
UCn giá trị điện áp nạp tại điểm n trong các khoảng thời gian đo (V).
|
|
(20) |
trong đó
Wd2 điện năng phóng điện (Wh);
Idn giá trị dòng điện phóng tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (A);
Udn giá trị điện áp phóng tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (V).
b) Tính hiệu suất năng lượng
Xác định hiệu suất năng lượng bằng cách sử dụng công thức (21).
|
|
(21) |
trong đó
ηe2 hiệu suất năng lượng (%);
Wd2 điện năng phóng điện (Wh);
Wc2 điện năng nạp điện (Wh).
Phụ lục A
(tham khảo)
Các điều kiện thử nghiệm chọn lọc
Phụ lục này cung cấp các điều kiện bổ sung và chọn lọc cho thử nghiệm dung lượng quy định trong 7.3, các thử nghiệm công suất trong 7.5, thử nghiệm tuổi thọ trong 7.8, và thử nghiệm hiệu suất năng lượng trong 7.9.3.
Các điều kiện thử nghiệm “t” cho trong Bảng A.1, Bảng A.2, Bảng A.3 và Bảng A.4 được quy định trong tiêu chuẩn này, các điều kiện thử nghiệm “a” có thể được chọn theo thỏa thuận giữa nhà chế tạo và khách hàng.
Bảng A.1 – Điều kiện thử nghiệm dung lượng
|
Ứng dụng |
-20 °C |
0°C |
25 °C |
45°C |
|
|
BEV |
0,2 It |
a |
a |
a |
a |
|
1/3 It |
a |
r |
r |
r |
|
|
1 It |
a |
a |
a |
a |
|
|
5 It |
a |
a |
a |
a |
|
|
HEV |
0,2 It |
a |
a |
a |
a |
|
1/3 It |
a |
a |
a |
a |
|
|
1 It |
a |
r |
r |
r |
|
|
10 It |
a |
a |
a |
a |
|
|
Idmax |
a |
a |
a |
a |
|
Nếu sai lệch dữ liệu lớn hơn sai lệch của 1 It và 1/3 It thì phải chỉ ra như vậy.
Bảng A.2 – Điều kiện thử nghiệm công suất
|
Ứng dụng |
-20 °C |
0°C |
25 °C |
40 °C |
|
|
BEV |
20 % SOC |
a |
a |
r |
a |
|
50 % SOC |
r |
r |
r |
r |
|
|
80 % SOC |
a |
a |
r |
a |
|
|
HEV |
20 % SOC |
a |
a |
r |
a |
|
50 % SOC |
r |
r |
r |
r |
|
|
80 % SOC |
a |
a |
r |
a |
|
Bảng A.3 – Điều kiện thử nghiệm tuổi thọ
|
Ứng dụng |
Nhiệt độ môi trường và nhiệt độ pin |
|
|
25 °C |
45 °C |
|
|
BEV |
a |
r |
|
HEV |
a |
r |
Bảng A.4 – Điều kiện thử nghiệm hiệu suất năng lượng đối với ứng dụng BEV
|
SOC |
Dòng điện nạp |
Điều kiện thử nghiệm |
|
80 % |
2 It |
r |
|
SOC theo khuyến cáo của nhà chế tạo |
Dòng điện theo khuyến cáo của nhà chế tạo |
a |
Phụ lục B
(tham khảo)
Trình tự thử nghiệm tuổi thọ
Phụ lục này đưa ra trình tự thử nghiệm của các thử nghiệm tuổi thọ quy định trong 7.8. Trình tự thử nghiệm và khái niệm chu kỳ BEV được thể hiện trên Hình B.1 và Hình B.2. Trình tự thử nghiệm của thử nghiệm chu kỳ HEV được thể hiện trên Bảng B.1.
Hình B.1 – Trình tự thử nghiệm của thử nghiệm chu kỳ BEV
Hình B.2 – Khái niệm thử nghiệm chu kỳ BEV
Bảng B.1 – Trình tự thử nghiệm của thử nghiệm chu kỳ HEV
|
|
Quy trình thử nghiệm |
Nhiệt độ |
|
|
7.8.3.1 |
Đo tính năng ban đầu – Dung lượng – Công suất |
Nhiệt độ phòng |
|
|
7.8.3.2 a) |
Đặt điện áp chuyển mạch từ profin phóng điện sang profin nạp điện |
45 °C ± 2 K |
|
|
7.8.3.2 b) |
Đặt điện áp chuyển mạch từ profin nạp điện sang profin phóng điện |
||
|
7.8.3.3 a) |
Điều chỉnh nhiệt độ đến 45 °C ± 2 K |
|
|
|
7.8.3.3 b) |
Điều chỉnh SOC đến 80 % |
|
|
|
|
Bước 1 |
Lặp lại chu kỳ theo profin phóng điện đến khi điện áp chuyển mạch đặt trong 7.8.3.2 a) |
|
|
7.8.3.3 c) |
Bước 2 |
Lặp lại chu kỳ theo profin nạp đến khi điện áp chuyển mạch đặt trong 7.8.3.2 b) |
45 °C ± 2 K |
|
Bước 3 |
Lặp lại bước 1 và bước 2 trong 22 h |
|
|
|
Bước 4 |
Nghỉ trong 2 h |
|
|
|
|
Lặp lại quy trình từ bước 1 đến bước 4 |
|
|
|
7.8.3.3 d) |
Đo định kỳ tính năng – Dung lượng (14 ngày một lần) – Công suất (7 ngày một lần) |
Nhiệt độ phòng |
|
|
7.8.3.3 e) |
Kết thúc thử nghiệm khi đáp ứng một trong các điều kiện sau. Nếu không đáp ứng, quay lại 7.8.3.3 a). – lặp lại 7.8.3.3 c) 6 tháng – hoặc tính năng đo được theo 7.8.3.3 d) giảm xuống còn thấp hơn 80 % giá trị ban đầu. |
– |
|
Phụ lục C
(tham khảo)
Thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp
C.1 Quy định chung
Phụ lục C mô tả phương pháp thử nghiệm để xác định đặc tính dòng điện-điện áp của pin, khi không có sẵn các giá trị dòng điện lớn nhất đối với nạp và phóng điện đối với thử nghiệm công suất trong 7.5.
C.2 Phương pháp thử nghiệm
Thử nghiệm phải được thực hiện với từng tổ hợp SOC và nhiệt độ pin vào lúc bắt đầu thử nghiệm như quy định trong Bảng 2, theo quy trình quy định bởi nhà chế tạo pin.
Thử nghiệm phải được thực hiện theo trình tự thể hiện trên Hình C.1.
Nạp và phóng điện các pin ở dòng điện thử nghiệm không đổi trong Bảng C.1, đo điện áp khi kết thúc khoảng thời gian xung 10 s ở từng dòng điện thử nghiệm. Dải dòng điện nạp và phóng phải do nhà chế tạo quy định, và khoảng cách đo tiêu chuẩn phải là 1 s. Nếu điện áp sau 10 s vượt quá điện áp phóng giới hạn dưới hoặc điện áp nạp giới hạn trên thì bỏ qua dữ liệu của phép đo đó.
Các giới hạn nạp/phóng ở nhiệt độ thấp quy định bởi nhà chế tạo pin cần được tính đến.
Bảng C.1 – Dòng điện nạp và phóng dùng cho thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp
|
Ứng dụng |
Dòng điện nạp và phóng A |
|||
|
BEV |
1/3 It |
1 It |
2 It |
5 It |
|
HEV |
1/3 It |
1 It |
5 It |
10 It |
Phải có thời gian nghỉ 10 min giữa các xung nạp và xung phong cũng như giữa các xung phong và xung nạp. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ của pin sau 10 min không nằm trong phạm vi 2 K của nhiệt độ thử nghiệm thì phải để nguội thêm. Một cách khác, khoảng thời gian nghỉ phải được kéo dài và phải kiểm tra xem nhiệt độ pin khi đó có nằm trong phạm vi 2 K không. Sau đó thực hiện quy trình phóng và nạp tiếp theo.
Hình C.1a – Thứ tự thử nghiệm của thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp dùng cho ứng dụng HEV
Hình C.1b – Thứ tự thử nghiệm của thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp dùng cho ứng dụng BEV
Hình C.1 – Thứ tự thử nghiệm của thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp
Bằng cách sử dụng các giá trị đo được của dòng điện và điện áp, đường đặc tính dòng điện-điện áp nhận được bằng cách lấy xấp xỉ đường thẳng, và dòng điện nạp và phóng lớn nhất (Idmax, Icmax) và công suất. Độ dốc của đường thẳng này cho biết điện trở trong của pin.
Thư mục tài liệu tham khảo
[1] ISO 12405-4, Road vehicles – Electrically propelled road vehicles – Test specification for lithium-ion battery packs and Systems – Part 4: Performance testing
[2] IEC 62660-2, Pin lithium-ion thứ cấp dùng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện – Phần 2: Độ tin cậy và thử nghiệm quá mức
[3] IEC 62660-3, Pin lithium-ion thứ cấp dùng để truyền lực cho phương tiện giao thông đường bộ chạy điện – Phần 3: Yêu cầu an toàn
[4] IEC 61434:1996, Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Guide to the designation of current in alkaline secondary cell and battery standards
MỤC LỤC
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định nghĩa
4 Điều kiện thử nghiệm
5 Đo kích thước
6 Đo khối lượng
7 Đo điện
Phụ lục A (tham khảo) – Các điều kiện thử nghiệm chọn lọc
Phụ lục B (tham khảo)- Trình tự thử nghiệm tuổi thọ
Phụ lục C (tham khảo) – Thử nghiệm đặc tính dòng điện-điện áp
Thư mục tài liệu tham khảo
