Tiêu chuẩn TCVN 11849-1:2017 Yêu cầu đối với ắc quy chì axit dùng cho truyền động kéo

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11849-1:2017

IEC 60254-1:2005

ACQUY CHÌ-AXIT DÙNG CHO TRUYỀN ĐỘNG KÉO - PHẦN 1: YÊU CẦU CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ

Lead-acid traction batteries - Part 1: General requirements and methods of tests

Mục lục

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Đặc tính chức năng

4  Điều kiện thử nghiệm chung

5  Quy trình thử nghiệm

6  Giá trị cụ thể

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 11849-1:2017 hoàn toàn tương đương với IEC 60254-1:2005;

TCVN 11849-1:2017 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 tiêu chuẩn TCVN 11849 (IEC 60254) Acquy chì-axit dùng cho truyền động kéo, gồm có các tiêu chuẩn sau:

- TCVN 11849-1:2017 (IEC 60254-1:2005), Acquy chì axít dùng cho truyền động kéo - Phần 1: Yêu cầu chung và thử nghiệm;

- TCVN 11849-2:2017 (IEC 60254-2:2008), Acquy chì axít dùng cho truyền động kéo - Phần 2: Kích thước của ngăn, đầu nối và ghi nhãn cực tinh trên các ngăn.

ACQUY CHÌ-AXIT DÙNG CHO TRUYỀN ĐỘNG KÉO - PHẦN 1: YÊU CẦU CHUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ

Lead-acid traction batteries - Part 1: General requirements and methods of tests

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các acquy chì-axit được sử dụng làm nguồn điện cho truyền động kéo.

Các thử nghiệm trong tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các ứng dụng acquy dùng cho truyền động kéo bao gồm phương tiện giao thông đường bộ, đầu máy xe lửa, xe tải trong công nghiệp và các thiết bị nâng hạ cơ khí. Các thử nghiệm riêng để thử nghiệm acquy sử dụng trong các phương tiện giao thông như phương tiện chuyên chở hành khách hạng nhẹ, xe mô tô, phương tiện hạng nhẹ dùng trong thương mại, v.v. có thể được quy định trong các tiêu chuẩn khác như IEC 61982-2.

Tiêu chuẩn này nhằm quy định một số đặc tính thiết yếu của acquy hoặc ngăn acquy dùng cho truyền động kéo, cùng với các phương pháp thử nghiệm liên quan của các đặc tính này.

Mặc dù TCVN 11849-2 (IEC 60254-2) xác định các kích thước của acquy dùng cho truyền động kéo thường được sử dụng, các thử nghiệm của tiêu chuẩn này cũng có thể áp dụng cho các ngăn acquy và các acquy đơn khối có kích thước khác, nếu ứng dụng là thích hợp.

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 ghi năm công bố thì áp dụng các bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất (kể cả các sửa đổi).

IEC 60051 (tất cả các phần), Direct acting indicating analogue electrical measuring instruments and their accessories (Thiết bị đo điện analog chỉ thị trực tiếp và các phụ kiện của chúng)

IEC 60254-2:1997 with amendment 1:20001, Lead-acid traction batteries - Part 2: Dimensions of cells and terminals and marking of polarity on cells (Acquy chì-axit dùng cho truyền động kéo - Phần 2: Kích thước của ngăn acquy, đầu nối và ghi nhãn cực trên ngăn acquy)

3  Đặc tính chức năng

3.1  Dung lượng (thử nghiệm, xem 5.2)

3.1.1  Đặc tính thiết yếu nhất của acquy dùng cho truyền động kéo là khả năng tích trữ điện năng. Khả năng này được thể hiện bằng dung lượng C, tính bằng ampe giờ (Ah), giá trị này thay đổi theo điều kiện sử dụng.

3.1.2  Dung lượng danh nghĩa C_N là giá trị tham chiếu, được nhà chế tạo công bố, có hiệu lực cho nhiệt độ ngăn acquy/acquy là 30 °C, thời gian phóng là 5 h, và điện áp ngưỡng là U_f = 1,70 V/ngăn. Dòng điện phóng tương ứng là

3.1.3  Dung lượng thực tế C_a phải được xác định bằng cách cho phóng điện ngăn acquy đã được nạp đầy theo 5.2. Giá trị có được được sử dụng để kiểm tra xác nhận dung lượng danh nghĩa C_N.

3.2  Duy trì điện tích (thử nghiệm, xem 5.3)

Acquy mất điện tích trên mạch hở do sự tự phóng điện.

Việc duy trì điện tích được xác định là dung lượng còn lại có thể phóng điện C_r sau khi tích trữ ở tình trạng hở mạch trong các điều kiện xác định về nhiệt độ và thời gian.

3.3  Tính năng phóng điện cường độ cao (thử nghiệm, xem 5.4)

Trong một số ứng dụng, acquy dùng cho truyền động kéo phải có khả năng cung cấp dòng điện phóng điện cường độ cao:

tức là cường độ phóng điện 1 h, ví dụ khi tăng tốc và/hoặc nâng tải.

Vì không phải tất cả các acquy dùng cho truyền động kéo đều yêu cầu cung cấp cường độ dòng điện cao nên đặc tính này chỉ được áp dụng khi thích hợp.

Vì bản chất không liên tục của tải nên tính năng phóng điện cường độ cao của acquy dùng cho truyền động kéo được thể hiện bằng dòng điện phóng điện 1 h /₁, tức là dòng điện phóng điện acquy ở 30 °C đến điện áp ngưỡng U_f = 1,6 V/ngăn trong 1 h. Nếu có yêu cầu, giá trị dòng điện /₁ phải được nhà chế tạo chỉ rõ.

3.4  Độ bền bỉ chu kỳ (thử nghiệm, xem 5.5)

Vận hành của acquy dùng cho truyền động kéo gồm các lần phóng điện theo sau là nạp lại, mỗi lần phóng điện thường sử dụng một phần lớn của lượng năng lượng đã được tích trữ.

Độ bền bỉ của acquy được định nghĩa là số chu kỳ phóng/nạp có thể thực hiện trong các điều kiện quy định cho đến khi dung lượng chỉ còn đạt đến giới hạn 0,8 C_N.

4  Điều kiện thử nghiệm chung

4.1  Độ chính xác của thiết bị đo (xem IEC 60051)

4.1.1  Thiết bị đo điện

4.1.1.1  Dải đo của thiết bị đo

Thiết bị đo được sử dụng phải có khả năng đo được các giá trị điện áp và dòng điện cần đo. Dải đo của các thiết bị đo này và phương pháp đo phải được chọn để đảm bảo độ chính xác quy định cho từng thử nghiệm.

Đối với thiết bị đo analog, yêu cầu này có nghĩa là các số đọc phải được lấy trong khoảng 1/3 cuối của thang đo được chia độ.

Thiết bị đo khác bất kỳ có thể được sử dụng với điều kiện chúng cho độ chính xác tương đương.

4.1.1.2  Đo điện áp

Thiết bị đo được sử dụng để đo điện áp phải là vôn mét có cấp chính xác bằng 0,5 hoặc tốt hơn. Điện trở của vôn mét phải tối thiểu là 1 000 /V.

4.1.1.3  Đo dòng điện

Thiết bị đo được sử dụng để đo dòng điện phải là ampe mét có cấp chính xác bằng 0,5 hoặc tốt hơn. Toàn bộ cụm ampe mét, điện trở sun và dây dẫn phải có cấp chính xác 0,5 hoặc tốt hơn.

4.1.2  Đo nhiệt độ

4.1.2.1  Trong trường hợp tiếp cận được chất điện phân, nhiệt độ của ngăn phải được đo bằng cách sử dụng đầu dò nhiệt độ ngâm trong chất điện phân phía bên trên các bản cực. Thiết bị đo nhiệt độ phải có dải đo thích hợp trong đó giá trị của từng vạch chia không vượt quá 1 °C. Độ chính xác tuyệt đối của thiết bị đo phải tối thiểu là 1 °C.

4.1.2.2  Trong trường hợp không tiếp cận được chất điện phân thì nhiệt độ của ngăn phải được đo bằng cách sử dụng thiết bị đo nhiệt độ bề mặt có khả năng xác định thang đo tương đương, độ chính xác của hiệu chuẩn như quy định trong 4.1.2.1. Nhiệt độ cần đo tại vị trí phản ánh đúng nhất nhiệt độ của chất điện phân.

4.1.3  Đo tỷ trọng chất điện phân

Để đo tỷ trọng chất điện phân, phải sử dụng tỷ trọng kế với thang đo được chia độ sao cho giá trị của từng độ chia không vượt quá 5 kg/m³. Độ chính xác tuyệt đối của thiết bị đo phải tối thiểu là 5 kg/m³.

4.1.4  Đo thời gian

Thiết bị đo được sử dụng để đo thời gian phải có độ chính xác 1 % hoặc tốt hơn.

CHÚ THÍCH: Cho phép sử dụng thiết bị đo bất kỳ với điều kiện duy trì các yêu cầu về độ chính xác trong 4.1.

4.2  Chuẩn bị và bảo trì ngăn hoặc acquy thử nghiệm

4.2.1  Ngăn hoặc acquy phải được đưa vào vận hành theo hướng dẫn của nhà chế tạo (ví dụ hoạt hóa của acquy được nạp khô). Tất cả các thử nghiệm phải được thực hiện trên các ngăn hoặc acquy chưa qua sử dụng, đã được nạp đầy (xem 4.3), trong vòng ba tháng sau khi chế tạo.

Trong trường hợp thử nghiệm các ngăn có vỏ bọc với vách mềm dẻo, các ngăn này cần được đỡ hoặc kẹp thích hợp để giữ và duy trì các vách của vỏ bọc ngăn bằng phẳng trong toàn bộ các thử nghiệm. Điều này liên quan chủ yếu trong trường hợp các ngăn có van điều chỉnh.

4.2.2  Trong trường hợp thuộc đối tượng áp dụng, trước khi thử nghiệm, tỷ trọng và mức điện phân trong tất cả các ngăn phải như quy định của nhà chế tạo đối với acquy đã nạp đầy, ở nhiệt độ tham chiếu của chất điện phân là 30 °C.

4.2.3  Trong trường hợp thuộc đối tượng áp dụng, trong khi thử nghiệm, mức điện phân phải được duy trì như quy định của nhà chế tạo đối với acquy đã nạp đầy.

4.2.4  Độ tinh khiết của nước bề mặt và của chất điện phân phải như quy định của nhà chế tạo.

4.3  Đặc tính của ngăn hoặc acquy đã nạp đầy (trừ trường hợp trạng thái của acquy đã nạp đầy được nhà chế tạo quy định khác)

Ngăn và acquy được coi là nạp đầy khi, trong quá trình nạp ở giá trị dòng điện/điện áp quy định bởi nhà chế tạo, điện áp/dòng điện quan sát được và tỷ trọng chất điện phân trong trường hợp tiếp cận được, không được cho thấy sự thay đổi bất kỳ có thể nhận biết trong thời gian 2 h. Phải tính đến cả sự thay đổi về nhiệt độ.

5  Quy trình thử nghiệm

5.1  Trình tự thực hiện thử nghiệm

5.1.1 Thử nghiệm cho

- dung lượng 5 h (xem 5.2),

- duy trì điện tích (xem 5.3),

- tính năng phóng điện cường độ cao 1 h (xem 5.4)

có thể được thực hiện trên acquy mới, hoàn chỉnh hoặc trên một phần đại diện của acquy theo thứ tự được liệt kê trên đây.

Để chấp nhận hoặc đưa vào hoạt động, phải lựa chọn thử nghiệm dung lượng 5 h hoặc theo thỏa thuận giữa nhà cung cấp acquy và người sử dụng acquy.

Thử nghiệm duy trì điện tích và thử nghiệm khả năng phóng điện cường độ cao là tùy chọn.

5.1.2  Thử nghiệm độ bền bỉ chu kỳ (xem 5.5) là thử nghiệm phá hủy và phải được thực hiện trên tối thiểu ba ngăn cùng kiểu.

Bao gói thích hợp cần được cung cấp kèm với các mẫu thử nghiệm để duy trì các kích thước tương tự như khi lắp đặt trong acquy.

5.2  Thử nghiệm dung lượng

5.2.1  Để thuận lợi cho việc lấy các số đọc nhiệt độ, một ngăn thí điểm được chọn trong mỗi nhóm sáu ngăn, giá trị nhiệt độ trung bình của các ngăn thí điểm này được coi là đại diện cho nhiệt độ trung bình của acquy.

Nhiệt độ của từng ngăn thí điểm phải được đọc ngay trước khi phóng điện. Từng số đọc phải nằm trong phạm vi từ 15 °C và 40 °C. Nhiệt độ trung bình ban đầu của ngăn t₀ được tính bằng trung bình số học của các giá trị riêng rẽ.

5.2.2  Acquy phải được nạp hoàn toàn theo 4.3.

5.2.3  Trong giai đoạn từ 1 h đến 24 h sau khi kết thúc việc nạp, acquy phải chịu phóng điện ở dòng điện I_N (xem 3.1.2).

Dòng diện này phải được duy trì không đổi trong phạm vi ± 1 % trong suốt toàn bộ thời gian phóng điện.

5.2.4  Điện áp giữa các đầu nối của acquy (không kể các cáp đầu ra của acquy) phải được ghi lại tự động theo thời gian hoặc được ghi lại ở những khoảng thời gian thích hợp bằng cách sử dụng vôn mét (xem 4.1.1.2).

5.2.5  Phóng điện được dừng lại khi điện áp trung bình đạt đến giá trị 1,70 V/ngăn. Phải ghi lại thời gian phóng điện.

5.2.6  Dung lượng chưa hiệu chỉnh C (Ah) ở nhiệt độ ban đầu t₀ được tính bằng tích của dòng điện phóng (tính bằng ampe) và thời gian phóng điện (tính bằng giờ).

5.2.7  Nếu nhiệt độ ban đầu t₀ (xem 5.2.1) khác với nhiệt độ tham chiếu (30 °C), dung lượng C, theo 5.2.6, phải được hiệu chỉnh về dung lượng thực Ca bằng công thức sau:

trong đó

5.2.8  Acquy mới, được giao đến cho thử nghiệm dung lượng danh định, khi chịu các chu kỳ phóng/nạp C_N lặp lại theo 5.2.2 đến 5.2.6 phải có tối thiểu

C_a = 0,85 C_N ở chu kỳ đầu tiên;

C_a = 1,00 C_N ở hoặc trước chu kỳ thứ mười.

5.3  Thử nghiệm duy trì điện tích

5.3.1  Sau khi trải qua thử nghiệm dung lượng theo 5.2, và đã đạt được dung lượng C_a  C_N, acquy được nạp lại theo 4.3. Các bề mặt của acquy phải được làm sạch và khô để loại bỏ dấu vết bất kỳ của vật liệu dẫn điện hoặc chất điện phân.

5.3.2  Acquy phải được giữ hở mạch (tức là không có tải điện nối vào) ở nhiệt độ trung bình của ngăn là 20 °C ± 2 °C trong thời gian 28 ngày (672 h).

Trong thời gian này, nhiệt độ lớn nhất của ngăn không được vượt quá +25 °C và nhiệt độ nhỏ nhất không được nhỏ hơn +15 °C.

5.3.3  Vào cuối giai đoạn giữ hở mạch này, theo 5.3.2, nhiệt độ của ngăn được điều chỉnh về phạm vi nêu trong 5.2.1. Sau đó dung lượng còn lại C_r phải được xác định bằng cách phóng điện ở dòng điện tiêu chuẩn I_N (xem 3.1.2) và sau đó theo 5.2.4 đến 5.2.7.

5.3.4  Dung lượng còn lại, C_r, không được nhỏ hơn 0,85 C_a.

5.3.5  Sau thử nghiệm, acquy phải được nạp đầy lại theo 4.3.

5.4  Thử nghiệm tính năng phóng điện cường độ cao

5.4.1  Thử nghiệm để kiểm tra xác nhận giá trị phóng điện cường độ cao (I₁) phải được thực hiện trên acquy còn mới có dung lượng C_a  C_N theo 5.2.

5.4.2  Nhiệt độ ban đầu của acquy (t₀) và nhiệt độ môi trường phải theo 5.2.1.

5.4.3  Trong giai đoạn từ 1 h đến 24 h sau khi kết thúc việc nạp cho acquy phóng điện ở dòng điện I₁ do nhà chế tạo quy định (xem 3.3).

Dòng điện phóng trung bình phải ứng với I₁ ± 1 %. Độ lệch dòng điện không vượt quá ± 5 % I₁ ở thời điểm bất kỳ.

5.4.4  Điện áp giữa các đầu nối của acquy (không kể các cáp đầu ra của acquy) phải được ghi lại tự động theo thời gian hoặc được ghi lại ở những khoảng thời gian thích hợp bằng cách sử dụng vôn mét (xem 4.1.1.2).

5.4.5  Đo nhiệt độ trung bình của ngăn thí điểm (t₀) và tính thời gian phóng điện T_h, theo công thức sau:

trong đó  = 0,01 (°C)^-1 đối với dung lượng 1 h.

5.4.6  Các ngăn/các acquy đơn khối hoặc acquy phải được phóng điện trong thời gian T_h giờ khi đó điện áp trung bình cuối cùng trên mỗi ngăn không được nhỏ hơn 1,60 V.

Tuy nhiên nếu điện áp trung bình 1,60 V trên mỗi ngăn đạt được trước thời gian phóng T_h, thì cho phép ngắt dòng điện. Trong trường hợp này, ngăn hoặc acquy đang phóng không đạt thử nghiệm này.

5.4.7  Sau thử nghiệm, acquy phải được nạp đầy lại theo 4.3.

5.5  Thử nghiệm độ bền bỉ chu kỳ

5.5.1  Thử nghiệm phải được thực hiện trên các mẫu ngăn như quy định trong 5.1.

5.5.2  Sau khi chịu thử nghiệm dung lượng thực của 5.2 và cho thấy dung lượng C_a ít nhất bằng dung lượng danh nghĩa C_N, các ngăn phải được nạp lại theo 4.3.

5.5.3  Sau đó các ngăn/các acquy đơn khối được nối với thiết bị mà ở đó chúng phải chịu một loạt liên tiếp các chu kỳ trong suốt thử nghiệm, mỗi chu kỳ gồm:

5.5.3.1 Ngăn có thoát khí

- phóng điện trong 3 h ở dòng điện I (A) = C_N (Ah)/4 (h).

- nạp lại trong 9 h ngay sau khi phóng điện bằng cách cung cấp cho acquy dung lượng nạp như xác định trong Bảng 1 dưới đây, dòng điện vào cuối giai đoạn nạp không lớn hơn l (A) = C_N (Ah)/16,66 (h).

Bảng 1 - Hệ số nạp lại của ngăn acquy

5.5.3.2  Ngăn có van điều chỉnh

- Phóng điện trong 3,5 h ở dòng điện I (A) = 0,2 C_N (A).

- Nếu không có khuyến cáo khác của nhà chế tạo, nạp lại trong tối đa 14 h ngay sau khi phóng điện, ở điện áp không đổi không quá 2,4 V/ngăn, với giới hạn dòng điện trong 2 h cuối cùng không lớn hơn I(A)= C_N (Ah)/66,66 (h).

CHÚ THÍCH: Trong thời gian đầu của nạp điện với điện áp không đổi, có thể chấp nhận hoặc khuyến cáo một giới hạn dòng điện vì lý do tuổi thọ vận hành.

Trong thời gian 2h nạp điện cuối cùng, điện áp có thể được phép tăng cao hơn 2,45 V/ngăn.

5.5.3.3  Trong suốt thử nghiệm ở 5.5.3.1 hoặc 5.5.3.2, nhiệt độ của các ngăn phải được duy trì trong phạm vi từ 33 °C và 43 °C.

5.5.4  Sau từng loạt 50 chu kỳ ± 5 chu kỳ, ngăn/acquy đơn khối phải trải qua thử nghiệm dung lượng như quy định trong 5.2.

Thử nghiệm phải được coi là kết thúc khi dung lượng hiệu chỉnh C_a có được từ thử nghiệm này nhỏ hơn 0,8 C_N trong hai loạt liên tiếp mỗi loạt gồm 50 chu kỳ ± 5 chu kỳ.

5.5.5  Độ bền bỉ tính theo chu kỳ là số lượng chu kỳ đã hoàn thành đến khi kết thúc loạt đầu tiên trong hai loạt cuối cùng, số lượng này phải tối thiểu bằng số lượng do nhà chế tạo công bố.

6  Giá trị cụ thể

6.1  Mật độ năng lượng

6.1.1  Trong trường hợp mật độ năng lượng của ngăn được công bố, mật độ này cần áp dụng cho thử nghiệm dung lượng như được định nghĩa trong 5.2 và phải được xác định bằng cách sử dụng điện áp trung bình trong suốt thử nghiệm. Điện áp trung bình này phải dựa trên giá trị tối thiểu trong năm số đọc điện áp được phân bố đều nhau trong giai đoạn phóng điện quy định, số đọc ban đầu phải được lấy 5 s sau khi bắt đầu phóng điện.

6.1.2  “Mật độ năng lượng theo trọng lượng” (GED) ở cường độ 5 h (GEDcs) hoặc cường độ 1 h (GEDc₁) phải được thể hiện bằng Wh/kg.

6.1.3  "Mật độ năng lượng theo thể tích” (VED) ở cường độ 5 h (VEDc₅) hoặc cường độ 1 h (VEDc₁) phải được thể hiện bằng Wh/I.

6.1.4  Khối lượng của ngăn không bao gồm các bộ nối giữa các ngăn trừ khi chúng là phần tích hợp của acquy đơn khối.

6.1.5  Kích thước của ngăn phải là các kích thước đường bao kể cả các đầu nối, nắp thoát khí, v.v.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] IEC 60050-482:2004, International Electrotechnical Vocabulary (IEV) - Part 482: Primary and secondary cells and batteries (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế (IEV) - Phần 482: Ngăn và acquy sơ cấp và thứ cấp)

[2] IEC 61982, Secondary batteries for the propulsation of electric road vehicles - Part 2: Dynamic discharge performance test and dynamic endurance test (Acquy thứ cấp dùng cho truyền động kéo của phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Phần 2: Thử nghiệm tính năng phóng điện và thử nghiệm độ bền bỉ động)