Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 12503-1:2018 ISO 12405-1:2011 Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Yêu cầu kỹ thuật về thử nghiệm đối với hệ thống và bộ ắc quy kéo loại lithi-ion - Phần 1: Ứng dụng/thiết bị công suất lớn

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12503-1:2018

ISO 12405-1:2011

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY ĐIỆN - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI HỆ THỐNG VÀ BỘ ẮC QUY KÉO LOẠI LITHI-ION - PHẦN 1: ỨNG DỤNG/THIẾT BỊ CÔNG SUẤT LỚN

Electrically propelled road vehicles - Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems - Part 1: High-power applications

Lời nói đầu

TCVN 12503-1:2018 hoàn toàn tương đương với ISO 12405-1:2011.

TCVN 12503-1:2018 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 22 Phương tiện giao thông đường bộ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 12503 (ISO 12405), Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Yêu cầu kỹ thuật về thử nghiệm đối với hệ thống và bộ ắc quy kéo loại lithi-ion gồm các phần sau:

- TCVN 12503-1:2018 (ISO 12405-1:2011), Phần 1: Ứng dụng/thiết bị công suất lớn;

- TCVN 12503-2:2018 (ISO 12405-2:2012), Phần 2: Ứng dụng/thiết bị năng lượng cao;

- TCVN 12503-3:2018 (ISO 12405-3:2014), Phần 3: Yêu cầu đặc tính an toàn.

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY ĐIỆN - YÊU CẦU KỸ THUẬT VỀ THỬ NGHIỆM ĐỐI VỚI HỆ THỐNG VÀ BỘ ẮC QUY KÉO LOẠI LITHI-ION - PHẦN 1: ỨNG DỤNG/THIẾT BỊ CÔNG SUẤT LỚN

Electrically propelled road vehicles - Test specification for lithium-ion traction battery packs and systems - Part 1: High-power applications

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định quy trình thử đối với hệ thống và bộ phận ắc quy kéo sử dụng trong các phương tiện giao thông đường bộ (‘phương tiện giao thông đường bộ’ sau đây được gọi là ‘xe’) chạy điện.

Quy trình thử điện quy định có thể xác định các đặc tính cơ bản của chất lượng sử dụng, độ tin cậy và sự sử dụng quá mức của hệ thống và bộ phận ắc quy kéo lithi-ion. Quy trình thử giúp cho người sử dụng tiêu chuẩn này so sánh các kết quả thử đạt được đối với hệ thống và bộ phận ắc quy kéo khác nhau. Vì thế, tiêu chuẩn này quy định các quy trình thử tiêu chuẩn cho các đặc tính cơ bản của chất lượng sử dụng, độ tin cậy và sự sử dụng quá mức hệ thống và bộ phận ắc quy kéo lithi-ion.

Tiêu chuẩn này có thể cho phép bố trí sơ đồ thử chuyên dùng cho một hệ thống và bộ phận ắc quy riêng biệt theo thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp. Nếu có yêu cầu có thể lựa chọn các quy trình thử có liên quan và/hoặc các điều kiện thử hệ thống và bộ phận ắc quy kéo lithi-ion từ các phép thử tiêu chuẩn do tiêu chuẩn này cung cấp để xây dựng một sơ đồ thử chuyên dùng.

Tiêu chuẩn này quy định các phép thử hệ thống và bộ phận ắc quy có công suất lớn.

CHÚ THÍCH 1: Các ứng dụng điển hình cho hệ thống và bộ phận ắc quy có công suất lớn là các xe hybrid - điện (HEV) và xe điện nhiên liệu (FCV).

CHÚ THÍCH 2: Thử nghiệm về mức chất lượng của ắc quy điện quy định trong IEC 62660-1 và IEC 62660-2.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 7699-2-30 (IEC 60068-2-30), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-30: Các thử nghiệm - Thử nghiệm Db: Nóng ẩm, chu kỳ (chu kỳ 12h + 12h).

TCVN 7699-2-47 (IEC 60068-2-47), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-47: Các thử nghiệm - Lắp đặt mẫu để thử nghiệm rung, va chạm và lực động tương tự.

TCVN 7699-2-64:2013 (IEC 60068-2-64:2008), Thử nghiệm môi trường - Phần 2-64: Các thử nghiệm - Thử nghiệm Fh: Rung, ngẫu nhiên băng tần rộng và hướng dẫn.

ISO 6469-1, Electrically propelled road vehicles - Safety specification - Part 1: On-board rechargeable energy storage system (RESS) (Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Yêu cầu kỹ thuật an toàn - Phần 1: Hệ thống tích điện nạp lại được nắp trên xe).

ISO 6469-3, Electrically propelled road vehicles - Safety specification - Part 3: Protection of persons against electric shock (Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Yêu cầu kỹ thuật an toàn - Phần 3: Bảo vệ người chống điện giật).

ISO 16750-1, Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 1: General (Phương tiện giao thông đường bộ - Điều kiện môi trường và thử nghiệm cho thiết bị điện và điện tử - Phần 1: Quy định chung).

ISO 16750-3, Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 3: Mechanical loads (Phương tiện giao thông đường bộ - Điều kiện môi trường và thử nghiệm cho thiết bị điện và điện tử - Phần 3: Tải trọng cơ học).

ISO 16750-4, Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment - Part 4: Climatic loads (Phương tiện giao thông đường bộ - Điều kiện môi trường và thử nghiệm cho thiết bị điện và điện tử - Phần 4: Tải trọng khí hậu).

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau

3.1

Bộ điều khiển ắc quy (battery control unit, BCU)

Thiết bị điện tử điều khiển, kiểm soát, phát hiện hoặc tính toán các chức năng điện và nhiệt của hệ thống ăc quy và cung cấp sự kết nối thông tin giữa hệ thống ắc quy và các bộ điều khiển khác của xe.

CHÚ THÍCH  Để có giải thích rõ thêm, xem 5.5.1.

3.2

Bộ ắc quy (battery pack)

Bộ phận tích điện gồm các ắc quy hoặc các cụm ắc quy thường được đấu nối với bộ phận điện tử của ắc quy, mạch điện áp cấp B và cơ cấu ngắt dòng điện quá mức, bao gồm cả các bộ phận liên kết mạng điện và các bộ ghép nối với các hệ thống bên ngoài.

CHÚ THÍCH 1  Để có giải thích rõ thêm, xem 5.4 và 4.2.

CHÚ THÍCH 2  Các ví dụ về các hệ thống ngoại vi là hệ thống làm mát, cấp điện áp B, cấp điện áp phụ A và hệ giao tiếp.

3.3

Hệ thống ắc quy (battery system)

Thiết bị tích điện bao gồm các ắc quy hoặc các cụm ắc quy hoặc bộ ắc quy cũng như các mạch điện và bộ phận điện tử.

CHÚ THÍCH 1  Để có giải thích rõ thêm, xem 5.5.2, 5.5.3, A.3.1 và A.3.2. Các thành phần của hệ thống ắc quy cũng có thể được phân bố vào các thiết bị khác nhau trong xe.

CHÚ THÍCH 2  Các ví dụ về bộ phận điện tử là thiết bị điều chỉnh ắc quy (BCU) và các công tắc tơ.

3.4

Dung lượng (capacity, C)

Lượng điện có thể nạp từ bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy trong các điều kiện quy định.

CHÚ THÍCH  Dung lượng thường được tính bằng Ampe-giờ (A.h), trong đó 1 A.h = 3600 C (Culông).

3.5

Bộ phận điện tử của pin (cell electronics)

Thiết bị điện tử thu thập và có thể giám sát các dữ liệu về nhiệt và điện của các pin hoặc các cụm pin và chứa các bộ phận điện tử để cân bằng pin, nếu cần thiết.

CHỨ THÍCH  Bộ phận điện tử của pin cũng có thể bao gồm một bộ điều khiển ắc quy. Chức năng cân bằng pin cũng có thể điều khiển được bằng bộ phận điện tử của pin hoặc bằng thiết bị điều khiển pin (BCU).

3.6

Khách hàng (customer)

Bên quan tâm đến sử dụng bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy, vì vậy đã đặt hàng hoặc thực hiện thử nghiệm.

VÍ DỤ  Nhà sản xuất xe.

3.7

Mật độ năng lượng (energy density)

Tổng số năng lượng tích trữ được chia cho thể tích của bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy.

CHÚ THÍCH 1  Bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy bao gồm cả hệ thống làm mát, nếu có, tính tới điểm gắn cơ cấu đảo chiều của đường ống dẫn chất làm mát hoặc đường ống dẫn không khí.

CHÚ THÍCH 2  Mật độ năng lượng được biểu thị bằng Watt-giờ trên lít (Wh/l).

3.8

Hiệu suất vòng năng lượng (energy round-trip efficiency)

Tỷ số giữa năng lượng của lưới điện một chiều do thiết bị được thử (DUT) cung cấp trong quá trình thử phóng điện và tổng năng lượng dòng điện một chiều cần cho phục hồi trạng thái nạp (SOC) ban đầu bằng nạp điện tiêu chuẩn.

CHÚ THÍCH  Năng lượng của lưới điện một chiều được tính bằng lượng phóng điện tính bằng Watt giờ (W.h) và tổng năng lượng dòng điện một chiều được biểu thị bằng lượng nạp điện tính bằng Watt giờ (W.h).

3.9

Ứng dụng/thiết bị có năng lượng cao (high-energy application)

Đặc tính của thiết bị hoặc ứng dụng mà đối với nó, tỷ số giữa công suất điện ra lớn nhất cho phép và năng lượng điện ra ở cường độ phóng điện bằng 1 C tại nhiệt độ phòng đối với một bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy thường thấp hơn 10.

CHÚ THÍCH 1  Các bộ và hệ thống ắc quy có năng lượng cao điển hình được thiết kế cho các ứng dụng trong các xe điện ắc quy (BEV).

CHÚ THÍCH 2  Công suất điện ra cho phép được tính bằng Wat (W) và năng lượng điện ra được tính bằng năng lượng tính bằng Wat giờ (Wh).

3.10

Ứng dụng/thiết bị có công suất lớn (high-power application)

Đặc tính của thiết bị hoặc ứng dụng mà đối với nó, tỷ số giữa công suất điện ra lớn nhất cho phép và năng lượng điện ra ở cường độ phóng điện bằng 1 C tại nhiệt độ phòng đối với một bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy thường cao hơn 10.

CHÚ THÍCH 1  Các bộ ắc quy và hệ thống ắc quy có công suất lớn điển hình được thiết kế cho các ứng dụng trong các xe hybrid - điện (HEV) và xe pin nhiên liệu (FCV).

CHÚ THÍCH 2  Công suất điện ra cho phép tính bằng công suất tính bằng Watt (W) và năng lượng điện ra được tính bằng năng lượng tính bằng Wat giờ (W.h).

3.11

Điện áp làm việc lớn nhất (maximum working voltage)

Giá trị lớn nhất của của điện áp xoay chiều (r.m.s - giá trị hiệu dụng) hoặc điện áp một chiều có thể xảy ra trong một hệ thống điện trong bất cứ điều kiện vận hành bình thường nào theo yêu cầu kỹ thuật của nhà sản xuất, bỏ qua các quá trình quá độ.

3.12

Dung lượng danh định (rated capacity)

Đặc tính kỹ thuật của nhà cung cấp về tổng số ampe giờ mà có thể lấy ra được từ bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy được nạp đầy trong các điều kiện thử quy định như ở cường độ phóng điện, nhiệt độ và điện áp ngừng phóng điện.

3.13

Nhiệt độ phòng (room temperature)

Nhiệt độ (25 ± 2) °C.

3.14

Dấu của dòng điện ắc quy (sign of battery current)

Dòng điện phóng được quy định là dương và dòng điện nạp được quy định là âm.

3.15

Năng lượng riêng (specific energy)

Tổng số năng lượng tích trữ được chia cho khối lượng của bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy.

CHÚ THÍCH 1  Bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy bao gồm cả hệ thống làm mát, nếu có, tính tới điểm gắn cơ cấu đảo chiều của đường ống dẫn chất làm mát hoặc đường ống dẫn không khí. Đối với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng phải bao gồm cả khối lượng chất làm mát bên trong bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy.

CHÚ THÍCH 2  Năng lượng riêng được tính bằng Watt-giờ (W.h) trên kilogam (W.h/kg).

3.16

Trạng thái nạp (state of charge, SOC)

Dung lượng có thể dùng được trong một bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy.

CHÚ THÍCH  Trạng thái nạp được tính bằng tỷ lệ phần trăm của dung lượng danh định.

3.17

Nhà cung cấp (supplier)

Bên cung cấp các bộ ắc quy và hệ thống ắc quy.

VÍ DỤ  Nhà sản xuất ắc quy.

3.18

Điện áp cấp A (voltage class A)

Phân loại của một linh kiện điện hoặc mạch điện có điện áp làm việc lớn nhất ≤ 30 V đối với dòng điện xoay chiều hoặc ≤ 60 V đối với dòng điện một chiều.

CHÚ THÍCH  Để biết chi tiết hơn, xem ISO 6469-3.

3.19

Điện áp cấp B (voltage class B)

Phân loại của một linh kiện điện hoặc mạch điện có điện áp làm việc lớn nhất (> 30 và ≤ 1000) V đối với dòng điện xoay chiều hoặc (> 60 và ≤ 1500) V đối với dòng điện một chiều.

CHÚ THÍCH  Để biết chi tiết hơn, xem ISO 6469-3.

4  Ký hiệu và các thuật ngữ viết tắt

4.1  Ký hiệu

4.2  Thuật ngữ viết tắt

5  Yêu cầu chung

5.1  Điều kiện chung

5.1.1  Điều kiện cần thiết đầu tiên

Một bộ hoặc hệ thống ắc quy được thử phù hợp với tiêu chuẩn này phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Thiết kế an toàn điện phải được chấp nhận phù hợp với các yêu cầu cho trong ISO 6469-1 và ISO 6469-3.

- Tài liệu cần thiết cho vận hành và các chi tiết ghép nối cần thiết để nối vào thiết bị thử (nghĩa là các đầu nối, các giắc cắm bao gồm cả làm mát) phải được cung cấp cùng với DUT.

Một hệ thống ắc quy phải có khả năng được thử theo quy định, nghĩa là qua các chế độ thử quy định trang bộ điều khiển ắc quy (BCU) và phải có khả năng giao tiếp với băng thử thông qua các thanh góp chung.

Hệ con bộ ắc quy với tư cách là một DUT phải bao gồm tất cả các bộ phận do khách hàng quy định (ví dụ bao gồm các điểm đấu nối cơ và điện cho phép thử cơ học).

Nếu không cỏ quy định khác, trước mỗi phép thử, DUT phải được cân bằng ở nhiệt độ thử. Sự cân bằng nhiệt đạt được, nếu trong khoảng thời gian thử 1 h mà không có làm mát chủ động, các sai lệch giữa nhiệt độ thử và nhiệt độ của tất cả các điểm đo nhiệt độ ắc quy thấp hơn ± 2 K.

Nếu không có quy định khác, mỗi lần nạp điện và mỗi thay đổi của SOC phải được kèm theo một thời gian nghỉ 30 min.

5.1.2  Độ chính xác của thiết bị đo và các giá trị đo

Độ chính xác của thiết bị đo bên ngoài tối thiểu phải ở trong phạm vi các dung sai sau:

a) điện áp ± 0,5 %;

b) Dòng điện ± 0,5 %;

c) Nhiệt độ ± 1 K.

Độ chính xác toàn bộ của các giá trị kiểm tra hoặc đo được bên ngoài so với các giá trị thực hoặc quy định tối thiểu phải ở trong phạm vi các dung sai sau:

- điện áp ± 1 %:

- Dòng điện ± 1 %;

- Nhiệt độ ± 2 K;

- Thời gian ± 0,1 %:

- Khối lượng ± 0,1 %;

- Kích thước ± 0,1 %:

Tất cả các giá trị (thời gian, nhiệt độ, dòng điện và điện áp) phải được ghi lại ít nhất là từng 5 % thời gian nạp điện và phóng điện được đánh giá trừ khi quy trình thử riêng biệt có quy định khác.

5.2  Sơ đồ trình tự thử

Trình tự thử cho một bộ hoặc hệ thống ắc quy riêng biệt hoặc một hệ con bộ ắc quy phải dựa trên thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp với sự xem xét các phép thử trong 5.3.

Bảng C1 đưa ra ví dụ về danh sách các điều kiện thử được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp.

5.3  Thử nghiệm

Hình 1 khái quát các phép thử, trong đó các điều riêng của tiêu chuẩn này cũng được viện dẫn.

Hình 1 - Sơ đồ thử - Mô tả tóm tắt

5.4  Bộ ắc quy - Cấu hình điển hình

CHÚ DẪN

1. Mạch điện điện áp cấp B (các đầu nối, cầu chảy, sự đấu dây)

2. Các đầu nối điện áp cấp B

3. Các đầu nối điện áp cấp A

4. Bộ ắc quy

5. Bộ phận điện tử của ắc quy

6. Bộ phận làm mát và các đầu nối (tùy chọn)

7. Hộp chống va đập trong sử dụng bình thường

8. Cụm ắc quy (các ắc quy, cảm biến, thiết bị làm mát)

9  Ngắt phục vụ

a. vào

b. ra

Hình 2 - Cấu hình điển hình của hộp ắc quy

Một bộ ắc quy tiêu biểu cho một bộ phận tích điện bao gồm các ắc quy hoặc các cụm ắc quy, các bộ phận điện tử của ắc quy, mạch điện điện áp cấp B và cơ cấu ngắt dòng điện quá mức, bao gồm cả sự hợp mạng điện các giao diện cho làm mát, điện áp cấp B, điện áp phụ cấp A và sự giao tiếp. Mạch điện điện áp cấp B của bộ ắc quy có thể bao gồm các công tắc tơ và chức năng ngắt vận hành bằng tay (ngắt phục vụ). Tất cả các bộ phận thường được đặt trong một hộp chống va đập trong sử dụng bình thường

5.5  Hệ thống ắc quy - Cấu hình điển hình

5.5.1  Bộ điều khiển ắc quy (BCU)

BCU tính toán, đánh giá trạng thái hoạt nạp (SOC) và trạng thái hệ thống ắc quy, và đưa ra các giới hạn vận hành hệ thống ắc quy đối với thiết bị điều khiển xe. BCU có thể can thiệp trực tiếp vào công tắc tơ chính của hệ thống ắc quy để ngắt mạch điện điện áp cấp B trong các điều kiện quy định, ví dụ dòng điện quá mức, điện áp quá mức, điện áp thấp và nhiệt độ cao. BCU có thể thay đổi trong thiết kế và chế tạo; thiết bị này có thể chỉ là một bộ phận đơn được tích hợp vào hệ thống ắc quy hoặc có thể được đặt bên ngoài bộ ắc quy và được kết nối qua kênh thông tin hoặc các đường ra/vào của bộ ắc quy. Chức năng của BCU có thể là các chức năng tích hợp vào một hoặc nhiều bộ điều khiển xe.

5.5.2  Hệ thống ắc quy có BCU tích hợp

CHÚ DẪN

1. Mạch điện, điện áp cấp B (các đầu nối, cầu chảy, sự đấu dây)

2. Các đầu nối điện áp cấp B

3. Các đầu nối điện áp cấp A

4. Hệ thống ắc quy

5. BCU

6. Bộ phận điện tử của ắc quy

7. Bộ phận làm mát và các đầu nối (tùy chọn)

8. Hộp chống va đập trong sử dụng bình thường

9. Cụm ắc quy (các ắc quy, cảm biến, thiết bị làm mát)

10. Ngắt phục vụ

a. vào

b. Ra

Hình 3 - Cấu hình điển hình của hệ thống ắc quy có BCU tích hợp

Một hệ thống ắc quy tiêu biểu cho một thiết bị tích điện bao gồm các ắc quy hoặc các cụm ắc quy, các bộ phận điện tử của ắc quy, một BCU, mạch điện điện áp cấp B với các công tắc tơ và cơ cấu ngắt dòng điện quá mức, bao gồm cả sự hợp mạng điện, các giao diện cho làm mát, điện áp cấp B, điện áp phụ cấp A và cả sự giao tiếp. Mạch điện điện áp cấp B có thể bao gồm chức năng ngắt vận hành bằng tay (ngắt phục vụ). Tất cả các bộ phận thường được đặt trong một hộp chống va đập trong sử dụng bình thường. Trong ví dụ này, BCU được tích hợp bên trong hộp chống va đập trong sử dụng bình thường và được kết nối thông qua các chức năng điều khiển của nó đến hộp ắc quy.

5.5.3  Hệ thống ắc quy có BCU bên ngoài

CHÚ DẪN

1. Mạch điện, điện áp cấp B (các đầu nối, cầu chảy, sự đấu dây)

2. Các đầu nối điện áp cấp B

3. Các đầu nối điện áp cấp A

4. Hệ thống ắc quy

5. BCU

6. Bộ phận điện tử của ắc quy

7. Bộ phận làm mát và các đầu nối (tùy chọn)

8. Hộp chống va đập trong sử dụng bình thường

9. Cụm ắc quy (các ắc quy, cảm biến, thiết bị làm mát)

10. Ngắt phục vụ

a. vào

b. Ra

Hình 4 - Cấu hình điển hình của hệ thống ắc quy có BCU bên ngoài

Một hệ thống ắc quy tiêu biểu cho một thiết bị tích điện bao gồm các ắc quy hoặc các cụm ắc quy, bộ phận điện tử của ắc quy, một BCU, mạch điện điện áp cấp B với các công tắc tơ và cơ cấu ngắt dòng điện quá mức, bao gồm các đầu nối điện, các giao diện cho làm mát, điện áp cấp B, điện áp phụ cấp A và sự giao tiếp. Mạch điện điện áp cấp B có thể bao gồm chức năng ngắt vận hành bằng tay (ngắt phục vụ). Tất cả các bộ phận thường được đặt trong một hộp chống va đập trong sử dụng bình thường. Trong ví dụ này BCU được đặt bên ngoài hộp chống va đập trong sử dụng bình thường và được kết nối thông qua các chức năng điều chỉnh của nó đến bộ ắc quy.

5.6  Chuẩn bị bộ ắc quy và hệ thống ắc quy cho thử trên băng thử

5.6.1  Chuẩn bị bộ ắc quy

Nếu không có quy định khác, bộ ắc quy phải được đấu nối với các đầu nối điện áp cấp B và điện áp cấp A đến thiết bị thử kiểu băng thử. Các công tắc tơ, các dữ liệu về điện áp, dòng điện và nhiệt độ sẵn có phải được điều chỉnh theo các yêu cầu của nhà cung cấp bộ ắc quy và theo thông số kỹ thuật cho trên thiết bị thử kiểu băng thử. Cơ cấu bảo vệ thụ động chống dòng điện quá mức phải vận hành được trong bộ ắc quy. Thiết bị thử kiểu băng thử phải duy trì được sự bảo vệ chủ động chống dòng điện quá mức, nếu cần thiết, có thể ngắt các công tắc tơ chính của hộp ắc quy. Bộ phận làm mát có thể được đấu nối với thiết bị thử kiểu băng thử và được vận hành theo các yêu cầu của nhà cung cấp.

5.6.2  Chuẩn bị hệ thống ắc quy

Nếu không có quy định khác, hệ thống ắc quy phải được đấu nối với các đầu nối điện áp cấp B và điện áp cấp A và các đầu nối làm mát đến thiết bị thử kiểu băng thử. Hệ thống ắc quy phải được điều khiển với BCU, thiết bị thử kiểu băng thử phải tuân theo các giới hạn vận hành do BCU cung cấp thông qua sự giao tiếp bằng thanh dẫn. Thiết bị thử kiểu băng thử phải duy trì được các yêu cầu bật/tắt (on/off) cho các công tắc tơ chính và điện áp, dòng điện, nhiệt độ theo các yêu cầu của quy trình thử đã cho. Bộ phận làm mát hệ thống ắc quy và mạch làm mát tương ứng ở thiết bị thử kiểu băng thử phải vận hành theo điều khiển của BCU, trừ khi có quy định khác trong quy trình thử đã cho. BCU phải làm cho thiết bị thử kiểu băng thử thực hiện được quy trình thử yêu cầu trong phạm vi các giới hạn vận hành của hệ thống ắc quy. Nếu cần thiết, nhà cung cấp phải sửa đổi cho phù hợp chương trình của BCU theo quy trình thử yêu cầu. Cơ cấu bảo vệ chủ động và thụ động chống dòng điện quá mức phải được sự bảo vệ chủ động chống dòng điện quá mức, nếu cần thiết có thể ngắt các công tắc tơ chính của hệ thống ắc quy.

6  Thử nghiệm chung

6.1  Chu trình thuần hóa trước

6.1.1  Mục đích

Phải thuần hóa DUT bằng một số chu trình điện trước khi bắt đầu trình tự thử thực tế để bảo đảm sự ổn định hóa thích hợp đặc tính của bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

6.1.2  Quy trình thử

Quy trình thử phải như sau:

- Phép thử phải được thực hiện ở nhiệt độ phòng;

- Phải tiến hành phóng điện ở 2 C hoặc ở một dòng điện khác nếu được nhà cung cấp đề nghị và/hoặc sử dụng trong thử nghiệm trước khi cung cấp. Phải thực hiện nạp điện theo khuyến nghị của nhà cung cấp.

- Phải thực hiện năm chu trình thuần hóa trước liên tiếp. Số lượng chu trình thuần hóa trước ít hơn có thể được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp.

- Lúc kết thúc quá trình phóng điện, điện áp của bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy không được giảm xuống thấp hơn điện áp tối thiểu do nhà cung cấp khuyến nghị (Điện áp tối thiểu là điện áp thấp nhất trong điều kiện phóng điện mà không gây ra hư hỏng không thể khắc phục được).

- Bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy phải được xem là “đã được thuần hóa trước” nếu dung lượng phóng điện trong hai lần phóng điện liên tiếp không thay đổi đi một giá trị lớn hơn 3 % dung lượng danh định (chế độ phóng điện 30 min hoặc chế độ phóng điện khác được chấp nhận trong quá trình thử theo chỉ dẫn của nhà cung cấp ắc quy). Nếu chế độ phóng điện bằng chế độ chế độ phóng điện được nhà cung cấp sử dụng trên cùng một bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy trong quá trình thử ở nhà máy thì có thể so sánh trực tiếp các dữ liệu từ chu trình thứ hai với các dữ liệu từ nhà cung cấp.

- Nếu không thể đáp ứng được các yêu cầu thuần hóa trước, khách hàng và nhà cung cấp phải thỏa thuận thêm về quy trình.

CHÚ THÍCH  Cường độ phóng điện 2C được sử dụng để rút ngắn quá trình thuần hóa trước.

6.2  Chu trình tiêu chuẩn

6.2.1  Mục đích

Mục đích của chu trình tiêu chuẩn (SC) là bảo đảm cùng một điều kiện ban đầu cho mỗi phép thử bộ ắc quy hoặc hệ thống ắc quy. Phải thực hiện một SC như đã quy định trong 6.2.2.1 trước mỗi phép thử.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

6.2.2  Quy trình thử

6.2.2.1  Quy định chung

Phải thực hiện SC ở nhiệt độ phòng (T_room). SC phải gồm có một lần phóng điện tiêu chuẩn (SDCH) (xem 6.2.2.2), theo sau là một lần nạp điện tiêu chuẩn (SCH) (xem 6.2.2.3).

Nếu vì bất cứ lý do nào, khoảng thời gian giữa lúc kết thúc SC và bắt đầu một phép thử mới dài hơn 3 h thì phải lặp lại SC.

6.2.2.2  Phóng điện tiêu chuẩn

Cường độ phóng điện: Chế độ phóng điện 1C hoặc chế độ phóng điện riêng khác theo yêu cầu kỹ thuật mà nhà cung cấp đã cho.

Giới hạn phóng điện: Theo yêu cầu kỹ thuật mà nhà cung cấp đã cho.

Thời gian nghỉ sau phóng điện để đạt tới trạng thái ổn định: Đạt tới 30 min hoặc làm cân bằng nhiệt ở T_room của DUT.

6.2.2.3  Nạp điện tiêu chuẩn

Quy trình nạp điện và tiêu chí kết thúc nạp điện, theo yêu cầu kỹ thuật mà nhà cung cấp đã cho; yêu cầu kỹ thuật phải bao hàm tiêu chí kết thúc nạp điện và các giới hạn thời gian cho toàn bộ quy trình nạp điện.

Thời gian nghỉ sau nạp điện để đạt tới trạng thái ổn định: 30 min.

7  Thử tính năng

7.1  Năng lượng và dung lượng ở nhiệt độ phòng

7.1.1  Mục đích

Phép thử này đo dung lượng của DUT tính bằng ampe.giờ (Ah) ở các cường độ phóng điện tương đương với dung lượng danh định 1C tính bằng ampe.giờ (Ah) của nhà cung cấp (ví dụ, nếu dung lượng phóng điện danh định tính bằng ampe.giờ là 10 Ah thì cường độ phóng điện là 10 A). Tốc độ một giờ (1C) được sử dụng để ám chỉ phép đo dung lượng và năng lượng tĩnh và là cường độ phóng điện tiêu chuẩn cho thử nghiệm mức độ của ắc quy và hệ thống ắc quy. Ngoài ra, nếu có thể áp dụng được phải thực hiện tốc độ 10C và tốc độ lớn nhất cho phép tính bằng 1C để xác định dung lượng đáp ứng cho các yêu cầu ứng dụng hệ thống ắc quy có công suất lớn nhất. Phóng điện được kết thúc dựa vào các giới hạn điện áp phóng điện do nhà cung cấp quy định.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

7.1.2  Quy trình thử

Phải thực hiện phép thử ở T_room với các cường độ phóng điện 1C, 10C và tốc độ lớn nhất tính bằng 1C mà nhà cung cấp cho phép (tốc độ lớn nhất tính bằng C tương đương với I_dmax).

Phải thực hiện trình tự thử như đã quy định trong Bảng 1.

Bảng 1 - Trình tự thử năng lượng và dung lượng ở nhiệt độ phòng

- Quy trình SCH phải tuân theo 6.2.2.3.

- Quy trình SC phải tuân theo 6.2.

- Tất cả các phép thử phóng điện phải được kết thúc ở các giới hạn điện áp phóng điện của nhà cung cấp.

- Sau phóng điện, DUT phải được nghỉ ít nhất là trong 30 min hoặc phải được cân bằng nhiệt ở nhiệt độ môi trường xung quanh yêu cầu hoặc phải sử dụng một khoảng thời gian cố định để cho phép cân bằng nhiệt trước khi bắt đầu bước tiếp sau trong trình tự thử.

7.1.3  Yêu cầu

Nếu dung lượng 1C thu được trong quá trình thử ở 7.12, bước số 2.3 sai khác lớn hơn 5 % so với thông số kỹ thuật 1C của nhà cung cấp, dung lượng 1C đo được này phải được sử dụng làm dung lượng danh định và phải là giá trị cơ sở cho tất cả các yêu cầu về dòng điện phóng thêm nữa, nghĩa là giá trị đối với C trong mỗi tính toán dòng điện phóng, nC phải dựa trên dung lượng 1C đo được.

Phải báo cáo các dữ liệu sau:

- Dòng điện, điện áp, nhiệt độ của DUT và nhiệt độ môi trường xung quanh đối với thời gian tại mỗi phép thử phóng điện và nạp điện tiêu chuẩn theo sau;

- Dung lượng phóng điện tính bằng ampe.giờ (Ah); năng lượng tính bằng Watt.giờ (W.h) và công suất trung bình tính bằng Watt (W) tại mỗi phép thử phóng điện;

- Dung lượng nạp điện tính bằng ampe.giờ (A.h); năng lượng tính bằng Watt.giờ (W.h) và công suất trung bình tính bằng Watt (W) theo sau mỗi phép thử phóng điện;

- Hiệu suất vòng năng lượng tại mỗi phép thử phóng điện;

- Năng lượng phóng điện tính bằng Watt.giờ (W.h) là một hàm số của SOC tại mỗi phép thử phóng điện [tính bằng phần trăm (%) của dung lượng danh định];

- Điện áp kết thúc phóng điện (EODV) của tất cả các điểm đo điện áp ắc quy sẵn có cho tất cả các phép thử phóng điện đã thực hiện;

- Dung lượng danh định 1C đã xác định được lấy làm giá trị cơ sở cho tất cả các yêu cầu bổ sung thêm về dòng điện phóng.

CHÚ THÍCH  Các dữ liệu dung lượng cũng được sử dụng cho tính toán tiếp sau về sự tổn thất dung lượng.

7.2  Năng lượng và dung lượng ở các nhiệt độ và cường độ phóng điện khác nhau

7.2.1  Mục đích

Phép thử này xác định dung lượng ở các nhiệt độ khác nhau tại ba cường độ phóng điện không đổi khác nhau. Phải thực hiện các cường độ phóng điện khác nhau theo một trình tự trước khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi và phải lặp lại phép thử sau khi đạt được nhiệt độ mới.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

7.2.2  Quy trình thử

Phải thực hiện phép thử ở ba nhiệt độ khác nhau (40 °C, 0 °C và - 18 °C) với các cường độ phóng điện 1C, 10C và tốc độ lớn nhất C mà nhà cung cấp cho phép (tốc độ lớn nhất tính bằng C tương đương với I_dmax).

Phải thực hiện trình tự thử như quy định trong Bảng 2

Bảng 2 - Trình tự thử năng lượng và dung lượng ở nhiệt độ và các cường độ phóng điện khác nhau

- Quy trình SCH ở các nhiệt độ khác nhau phải tuân theo 6.2.2.3

- Quy trình SC phải tuân theo 6.2

- Giá trị của cường độ phóng điện C phải dựa trên dung lượng danh định do nhà cung cấp đã cho và theo các kết quả thử 1C như đã quy định trong quy trình thử 7.1.

- Tất cả các phép thử phóng điện phải được kết thúc tại các giới hạn điện áp phóng điện của nhà cung cấp.

- Sau khi phóng điện, DUT phải được nghỉ ít nhất là trong 30 min hoặc phải được cân bằng nhiệt ở nhiệt độ môi trường xung quanh yêu cầu hoặc phải sử dụng một khoảng thời gian cố định để cho phép cân bằng nhiệt trước khi bắt đầu bước tiếp sau trong trình tự thử.

CHÚ THÍCH  SCH để hoàn thành có thể nạp lại DUT để bù cho các tổn thất năng lượng có thể xảy ra trong quá trình cân bằng nhiệt độ.

7.2.3  Yêu cầu

Phải báo cáo các dữ liệu sau:

- Dòng điện, điện áp, nhiệt độ của DUT và nhiệt độ môi trường xung quanh đối với thời gian tại mỗi phép thử phóng điện và theo sau là nạp điện tiêu chuẩn;

- Dung lượng phóng điện tính bằng ampe giờ (A.h); năng lượng tính bằng Watt giờ (W.h) và công suất trung bình tính bằng Watt (W), tại mỗi phép thử phóng điện;

- Dung lượng nạp điện tính bằng ampe giờ (A.h); năng lượng tính bằng Watt giờ (W.h) và công suất trung bình tính bằng Watt (W) theo sau mỗi phép thử phóng điện;

- Hiệu suất vòng năng lượng tại mỗi phép thử phóng điện;

- Năng lượng phóng điện tính bằng Watt giờ (W.h) là một hàm số của SOC tại mỗi phép thử phóng điện [tính bằng phần trăm (%) của dung lượng danh định];

- EODV của tất cả các điểm đo điện áp sẵn có của ắc quy cho tất cả các phép thử phóng điện được thực hiện.

7.3  Công suất và điện trở trong

7.3.1  Mục đích

Phép thử công suất và điện trở trong dùng để xác định khả năng công suất động lực học, điện trở thuần cho các điều kiện phóng điện và nạp điện, cũng như OCV của DUT là một hàm số của soc và các nhiệt độ theo một prôfin tải trọng rút ra được từ vận hành lái xe. Quy trình thử kết hợp FreedomCAR “Hybrid pulse Power Characterization Test” (Phép thử biểu thi đặc trưng Hybrid của công suất xung) (xem tài liệu tham khảo [6] và EUCAR “Internal Resistance, Open circuit Voltage and Power Determination Test” (Phép thử xác định điện trở trong, điện áp mạch hở và công suất) (xem tài liệu tham khảo [5]).

Phép thử này áp dụng cho hệ thống và bộ ắc quy.

7.3.2  Profin biểu thị đặc trưng của công suất xung

Mục tiêu của profin này là trình bày và giải thích các khả năng của công suất xung phóng điện (0,1 s, 2 s, 10 s và 18 s) và công suất xung nạp điện tái sinh (0,1 s, 2 s và 10 s) ở các SOC khác nhau. Thủ tục thử sử dụng dòng điện không đổi ở các mức thu được từ dòng điện xung phóng điện danh định lớn nhất, I_dpmax của nhà cung cấp. Trong thỏa thuận với khách hàng, giá trị này có thể được giảm đi. Chỉ trong trường hợp trong đó DUT đạt tới giới hạn điện áp phóng điện, dòng điện sẽ được giảm đi sao cho điện áp ở cực của ắc quy được duy trì ở giới hạn điện áp phóng điện trong suốt xung phóng điện 18 s. Trị số dòng điện của xung nạp điện tái sinh phải giữ không đổi và phải được tính toán bằng 75 % của trị số dòng điện xung phóng điện. Chỉ trong trường hợp trong đó DUT đạt tới giới hạn điện áp ở cực của ắc quy được duy trì ở giới hạn điện áp nạp trong suốt xung nạp điện tái sinh 10 s.

Profin thử phải gồm có một xung phóng điện 18 s, theo sau là khoảng thời gian nghỉ 40 s để cho phép đo điện trở phân cực của ắc quy. Sau khoảng thời gian nghỉ 40 s, phải thực hiện một xung nạp điện 10 s có cường độ dòng điện 75 % của xung phóng điện để xác định các khả năng nạp điện tái sinh. Sau xung nạp điện theo sau là một khoảng thời gian nghỉ 40 s (về đo thời gian và dòng điện, xem Bảng 3 và Hình 5).

CHÚ THÍCH  Để thử nghiệm các hệ thống ắc quy, BCU cung cấp, ví dụ tùy theo nhiệt độ thực tế và SOC của DUT, các giới hạn vận hành lớn nhất cho phép của DUT thông qua giao tiếp thanh dẫn để thiết bị thử kiểu băng duy trì DUT tại tất cả các thời điểm trong điều kiện vận hành quy định. Để thử nghiệm các bộ ắc quy, nhà cung cấp cần phải cung cấp tất cả các giới hạn vận hành cần thiết cho DUT để điều chỉnh thiết bị thử kiểu băng thử duy trì DUT tại tất cả các thời điểm trong điều kiện vận hành quy định.

Bảng 3 - Profin biểu thị đặc trưng của công suất xung

Hình 5 giới thiệu một ví dụ trong đó dòng điện xung phóng điện danh định lớn nhất I_dpmax là 20C. Dòng điện phóng được quy định là dương và dòng điện nạp được quy định là âm. Nhà cung cấp phải quy định dòng điện xung phóng điện danh định lớn nhất I_dpmax để biểu thị đặc trưng của công suất xung.

CHÚ DẪN

X  thời gian (s)

Y  dòng điện (đến mức C)

1  phóng điện

2  nạp điện

Hình 5 - Profin biểu thị đặc trưng của công suất xung - Dòng điện

CHÚ DẪN

X  thời gian (s)

Y  điện áp (V) của hộp hoặc hệ thống ắc quy (ví dụ).

Hình 6 - Profin biểu thị đặc trưng của công suất xung - Điện áp

CHÚ THÍCH  Các giá trị điện áp trên hình 6 là một ví dụ và được biểu thị cho mức của bộ hoặc hệ thống ắc quy. Các giá trị này có thể khác đi tùy thuộc vào tính chất hóa học của ắc quy, nhiệt độ, SOC, v.v...

Đối với công suất đỉnh, việc xác định công suất tái sinh và điện trở, phải đo điện áp và dòng điện ở cực của ắc quy tại các thời gian cho trong Bảng 4.

Nếu thiết bị thử không thể cung cấp giá trị dòng điện với độ chính xác yêu cầu tại thời gian 100ms sau một thay đổi trong profin dòng điện, phải tính toán các giá trị không có liên quan đối với công suất và điện trở cho bước thử riêng này.

Bảng 4 - Điện áp và dòng điện đo được

Các tính toán sau về điện trở và công suất phải được thực hiện theo Bảng 5

Bảng 5 - Tính toán điện trở và công suất

7.3.3  Quy trình thử

Phép thử phải được thực hiện ở năm nhiệt độ khác nhau (40°C, T_room, 0 °C, -10 °C và - 18 °C) và phải bao hàm một phạm vi SOC 80 % đến 20 % trong phạm vi năm bước (80 %, 65 %, 50 %, 35 %, 20 %), trong khi chỉ phải thực hiện bước cuối cùng ở SOC 20 % nếu dòng điện phóng lớn nhất của DUT bằng hoặc nhỏ hơn tốc độ dòng điện 10 C để tránh sự phóng điện sâu của DUT.

- Trước mỗi nhiệt độ thử, DUT phải được thuần hóa ở T_room phù hợp với các yêu cầu cân bằng nhiệt đã cho trong 5.1, theo sau là một SCH như đã cho trong 6.2.2.3 để hoàn thành và một SC như đã cho trong 6.2.

- Sau đó, DUT phải được thuần hóa ở nhiệt độ thử quy định phù hợp với các yêu cầu cân bằng nhiệt đã cho trong 5.1, theo sau là một SCH đến SOC 100 % cho trong 6.2.2.3. SCH được yêu cầu để thuần hóa DUT đến SOC 100 % ở nhiệt độ thử quy định trước khi profin thử thị đặc trưng của công suất xung.

- Trong bước tiếp sau, DUT được nạp đầy phải được phóng điện với tốc độ 1C tới SOC ban đầu 80 %, theo sau là khoảng thời gian nghỉ tối thiểu 30 min.

- Sau đó, profin biểu thị đặc trưng của công suất xung như đã mô tả trong 7.3.2 phải được thực hiện.

- Phải đạt được các bước SOC tiếp sau (65 %, 35 % và 20 %) bằng phóng điện 1C, theo sau là một khoảng thời gian nghỉ 30 min. Sau đó, profin biểu thị đặc trưng của công suất xung như đã trong 7.3.2 phải được thực hiện tại mỗi bước SOC đã nêu trên.

CHÚ THÍCH  Chỉ được thực hiện bước cuối cùng ở SOC 20 % nếu có thể thực hiện được.

- Lúc hoàn thành profin biểu thị đặc trưng của công suất xung, SCH phải được thực hiện ở mức SOC 20 %.

Lấy mẫu các dữ liệu, đặc biệt là đối với dòng điện và điện áp của DUT phải được thực hiện với tốc độ lấy mẫu thích hợp, ví dụ 10 ms.

Phải thực hiện trình tự thử đầy đủ như đã quy định trong Bảng 6.

Bảng 6 - Trình tự thử công suất và điện trở trong

- Quy trình SCH ở các nhiệt độ khác nhau phải tuân theo 6.2.2.3.

- Quy trình SC phải tuân theo 6.2.

- Tất cả các phép thử phóng điện phải kết thúc ở các giới hạn điện áp phóng điện của nhà cung cấp.

CHÚ THÍCH: SCH để hoàn thành có thể khiến cho DUT được nạp lại để bù cho các tổn thất năng lượng có thể xảy ra trong quá trình cân bằng nhiệt.

7.3.4  Yêu cầu

Phải cung cấp các dữ liệu sau bằng sử dụng các phương trình đã mô tả trong Bảng 5:

- Công suất phóng điện trong 0,1 s, 2 s và 10 s và các giá trị đỉnh 18 s là một hàm số của SOC và nhiệt độ;

- Công suất tái sinh trong 0,1 s, 2 s và các giá trị đỉnh 10 s là một hàm số của SOC và nhiệt độ;

- Điện trở phóng điện trong 0,1 s, 2 s, 10 s và các giá trị đỉnh 18 s cũng như điện trở toàn bộ là một hàm số của SOC và nhiệt độ;

- Điện trở nạp điện trong 0,1 s, 2 s và các giá trị đình 10 s cũng như điện trở toàn bộ là một hàm số của SOC và nhiệt độ;

- Điện áp mạch hở là một hàm số của SOC và nhiệt độ;

- Sai lệch từ phép thử đầu tiên và phép thử cuối cùng ở T_room, nếu có;

- Nếu cần thiết phải giảm dòng điện nạp hoặc phóng điện do các giới hạn điện áp thì các giá trị điện trở trong phải được đánh dấu rõ ràng trong báo cáo thử và trong các bảng kết quả.

7.4  Tổn thất không tải của SOC

7.4.1  Mục đích

Mục đích của phép thử này là đo tổn thất SOC của một hệ thống ắc quy nếu hệ thống ắc quy này không được sử dụng trong thời gian dài. Phép thử này liên quan đến một kịch bản trong đó một xe không được vận hành trong một thời gian dài, vì vậy hệ thống ắc quy có thể không được đặt trong trạng thái nạp điện. Tổn thất không tải của SOC, nếu có, có thể là do sự tự phóng điện thường là tạm thời hoặc do cơ chế khác có thể sinh ra tổn thất lâu dài hoặc bán lâu dài của SOC.

Phép thử này chỉ áp dụng cho các hệ thống ắc quy.

7.4.2  Quy trình thử

Phải đo tổn thất không tải của SOC cho một hệ thống ắc quy đầy đủ và sẵn sàng cho hoạt động. BCU phải được cung cấp có nguồn điện phụ cần thiết (ví dụ, nguồn điện 12 V, một chiều) để có thể kiểm soát các chức năng cần thiết của hệ thống ắc quy trong thời gian nghỉ, ví dụ:

a) Làm cân bằng ắc quy của hệ thống ắc quy, và

b) Các hoạt động đánh thức có chu kỳ của BCU.

Mức độ tổn thất không tải của SOC phải bao gồm bất kỳ sự đóng góp nào của sự phóng điện ký sinh hoặc phóng điện vận hành của bản thân mạch điện cân bằng của ắc quy vượt quá mức độ tự phóng điện vốn có của bản thân các ắc quy.

Phải đo mức độ tổn thất không tải SOC của hệ thống ắc quy trong ba thời gian nghỉ khác nhau và ở hai nhiệt độ khác nhau. Hệ thống ắc quy phải được phóng điện tới SOC 80 % (hoặc tới một SOC đã được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng và sau đó được để mạch hở trong một thời gian xác định. BCU phải có khả năng các hoạt động (ví dụ, cân bằng ắc quy và các hoạt động đánh thức thường xuyên). Sau khoảng thời gian nghỉ, phải xác định SOC còn lại bằng phóng điện 1C ở T_room.

Phép thử phải được thực hiện ở phòng thử kiểm soát được nhiệt độ ở các nhiệt độ đã cho. Trước mỗi chu trình thử ở một nhiệt độ đã cho, phải giữ ắc quy ở nhiệt độ thử trong khoảng thời gian tối thiểu là 12 h. Khoảng thời gian này có thể được giảm đi nếu đạt được sự cân bằng nhiệt, được quy định là nhỏ hơn mức thay đổi 4K trong số các nhiệt riêng biệt của ắc quy trong khoảng thời gian 1 h.

- Nhiệt độ: T_room và 40 °C;

- Chu trình tiêu chuẩn: Để đảm bảo rằng mỗi phép thử được thực hiện với hệ thống ắc quy ở cùng một điều kiện ban đầu, một SC (xem 6.2) phải được thực hiện trước mỗi phép thử;

- Cường độ phóng điện: Phóng điện hệ thống ắc quy tới SOC 80 % (hoặc tới một SOC được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng) ở cường độ 1C;

- Khoảng thời gian nghỉ: 24 h (1 ngày), 168 h (7 ngày) và 720 h (30 ngày);

- Năng lượng phụ: Tiêu thụ năng lượng phụ (ví dụ, mức 12 V, một chiều) đối với BCU và nếu có yêu cầu, đối với bộ phận điện tử của hệ thống ắc quy khác phải được đo liên tục và được tính bằng Watt giờ (Wh) cho mỗi khoảng thời gian nghỉ.

7.4.3  Trình tự thử

a) Trình tự thử đầu tiên: Khoảng thời gian thử ở nhiệt độ phòng (T_room).

Bảng 7 - Trình tự thử tổn thất không tải của SOC ở nhiệt độ phòng

Tất cả các phép thử phóng điện phải được kết thúc nếu đạt tới các giới hạn điện áp phóng điện yêu cầu của nhà cung cấp.

b) Trình tự thử thứ hai: Khoảng thời gian nghỉ ở 40 °C (hoặc cao hơn theo thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng)

Bảng 8 - Trình tự thử tổn thất không tải của SOC ở 40 °C (hoặc cao hơn)

Tất cả các phép thử phóng điện phải được kết thúc nếu đạt tới các giới hạn điện áp yêu cầu của nhà cung cấp.

7.4.4  Yêu cầu

Phải báo cáo năng lượng 1C và SOC còn lại từ 80 % đầu tiên của SOC. Tổn thất năng lượng và SOC sau mỗi khoảng thời gian nghỉ phải được biểu thị bằng một tỷ lệ phần trăm của 80% đầu tiên của SOC.

Tiêu thụ năng lượng phụ (mức 12 V một chiều) đối với BCU và, nếu có yêu cầu đối với bộ phận điện tử của hệ thống ắc quy khác phải được biểu thị bằng Watt.giờ (W.h) cho mỗi khoảng thời gian thử.

Phải trình bày một biểu đồ bao gồm các dữ liệu cho ba khoảng thời gian nghỉ và hai nhiệt độ thử chỉ ra dung lượng còn lại đối với khoảng thời gian nghỉ.

7.5  Tổn thất của SOC lúc bảo quản

7.5.1  Mục đích

Mục đích của phép thử này là do tổn thất của SOC lúc bảo quản một hệ thống ắc quy nếu hệ thống ắc quy này được bảo quản trong một khoảng thời gian dài. Phép thử này liên quan đến một kịch bản trong đó hệ thống ắc quy được chuyên chở bằng đường thủy từ nhà cung cấp tới khách hàng. Tổn thất của SOC lúc bảo quản này, nếu có thể xảy ra, có thể là do sự tự phóng điện thường là tạm thời hoặc do cơ chế khác có thể tạo ra tổn thất lâu dài hoặc bán lâu dài của SOC.

Phép thử này chỉ áp dụng cho hệ thống ắc quy.

7.5.2  Quy trình thử

Phải đo tập tính tổn thất của SOC lúc bảo quản với một hệ thống ắc quy đầy đủ và sẵn sàng cho hoạt động. Trong thời gian bảo quản, tất cả các đầu dây của hệ thống ắc quy phải được ngắt (ví dụ, các đầu nối cho điện áp cấp B, đầu nối cho điện áp cấp A và làm mát. Cơ cấu ngắt vận hành, nếu có, phải được ngắt.

Phải đo tập tính tổn thất của SOC lúc bảo quản của hệ thống ắc quy sau khoảng thời gian nghỉ 720 h (30 ngày) ở nhiệt độ xung quanh 45 °C với SOC ban đầu 50 %. Dung lượng còn lại sau thời gian bảo quản phải được xác định bằng cường độ phóng điện 1C.

Phải đo tập tính tổn thất của SOC lúc bảo quản phải được thực hiện trong phòng thử có nhiệt độ kiểm soát được.

- Nhiệt độ: 45 °C;

- Chu trình tiêu chuẩn: Để đảm bảo rằng mỗi phép thử được thực hiện với hệ thống ắc quy ở cùng một điều kiện ban đầu phải thực hiện một SC (xem 6.2) trước khi thử tổn thất dung lượng lúc bảo quản;

- Cường độ phóng điện: Phóng điện hệ thống ắc quy tới SOC 80 % ở cường độ 1C;

- Khoảng thời gian nghỉ: 720 h (30 ngày);

- Năng lượng phụ: Trong khoảng thời gian bảo quản, tất cả các đầu nối ở hệ thống ắc quy phải được ngắt;

- Ngắt vận hành: Cơ cấu ngắt vận hành, nếu có, phải được ngắt.

7.5.3  Trình tự thử

Bảng 9 - Trình tự thử tổn thất SOC lúc bảo quản

Tất cả các phép thử phóng điện phải được kết thúc nếu đạt tới các giới hạn điện áp phóng điện yêu cầu của nhà cung cấp.

CHÚ THÍCH: SOC còn lại được đo trong phạm vi bước 7 trong quá trình thử SDCH, đây là phần thứ nhất của phép thử SC.

7.5.4  Yêu cầu

Phải báo cáo năng lượng 1C còn lại và SOC từ SOC 50 % ban đầu. Tổn thất năng lượng và SOC sau thời gian nghỉ phải được tính bằng tỷ lệ phần trăm của SOC 50 % ban đầu.

7.6  Công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ thấp

7.6.1  Mục đích

Phép thử công suất khởi động bằng tay quay ở các nhiệt độ thấp dùng để đo khả năng công suất ở các nhiệt độ thấp. Các nhiệt độ có liên quan phải là - 18° và, nếu được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp, cũng có thể là - 30 °C. Mục đích là tạo ra cơ sở dữ liệu của công suất ra phụ thuộc vào thời gian ở các nhiệt độ thấp.

Phép thử này chỉ áp dụng cho các hệ thống ắc quy.

7.6.2  Trình tự thử

Phép thử về công suất khởi động bằng tay quay ở - 18 °C phải được thực hiện ở mức thấp nhất cho phép của SOC do nhà cung cấp quy định theo trình tự trong Bảng 10.

Bảng 10 - Trình tự thử công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ thấp (- 18 °C)

Tốc độ lấy mẫu cho các dữ liệu thử trong quá trình thử phải ≤ 50 ms.

Nếu có thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng, phép thử công suất khởi động bằng tay quay cũng được thực hiện ở - 30 °C tại mức thấp nhất của SOC do nhà cung cấp quy định theo trình tự thử trong Bảng 11.

Bảng 11 - Trình tự thử công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ thấp (- 30 °C)

Tốc độ lấy mẫu cho các dữ liệu thử trong quá trình thử phải ≤ 50 ms.

Bảng 12 - Giới hạn điện áp cho công suất khởi động bằng tay ở nhiệt độ thấp

Phải thực hiện các xung profin trong toàn bộ khoảng thời gian 5 s (cho dù công suất thử phải được hạn chế trong phạm vi điện áp phóng điện nhỏ nhất cho phép) để cho phép thử thực hiện tính toán về sau của khả năng công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ thấp.

7.6.3  Yêu cầu

Các kết quả phải được cung cấp dưới dạng biểu đồ của profin công suất đối với thời gian, bao gồm các giá trị dòng điện, điện áp và nhiệt độ.

7.7  Công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ cao

7.7.1  Mục đích

Phép thử công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ cao dùng để đo các khả năng công suất ở nhiệt độ cao 50 °C hoặc nhiệt độ lớn nhất do nhà cung cấp quy định. Mục đích là tạo ra cơ sở dữ liệu của công suất ra phụ thuộc vào thời gian ở các nhiệt độ cao.

Phép thử này chỉ áp dụng cho các hệ thống ắc quy.

7.7.2  Quy trình thử

Phép thử về công suất khởi động bằng tay quay ở 50°C phải được thực hiện ở mức thấp nhất cho phép của SOC do nhà cung cấp quy định theo trình tự thử trong Bảng 13.

Bảng 13 - Trình tự thử công suất khởi động bằng tay ở nhiệt độ cao (50 °C)

Tốc độ lấy mẫu cho các dữ liệu thử phải ≤ 50 ms.

Bảng 14 - Giới hạn điện áp cho công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ cao

Phải thực hiện các xung profin theo Bảng 15 trong toàn bộ khoảng thời gian 5 s (cho dù cần thiết phải hạn chế công suất thử trong phạm vi điện áp phóng điện nhỏ nhất cho phép) để cho phép thực hiện tính toán về sau của khả năng công suất khởi động bằng tay quay ở nhiệt độ cao.

7.7.3  Yêu cầu

Các kết quả phải được cung cấp dưới dạng biểu đồ của profin công suất đối với thời gian bao gồm các giá trị của dòng điện, điện áp và nhiệt độ.

7.8  Hiệu suất năng lượng

7.8.1  Mục đích

Mục đích của phép thử hiệu suất năng lượng là xác định hiệu suất khứ hồi của hệ thống ắc quy bằng tính toán từ profin xung nạp điện đã cân bằng. Đối với thiết bị, ứng dụng có công suất lớn, hiệu suất năng lượng của hệ thống ắc quy được sử dụng có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu suất của toàn bộ xe. Hiệu suất năng lượng ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu thụ nhiên liệu và các mức phát thải của một xe được trang bị một hệ thống ắc quy cho ứng dụng có công suất lớn.

Phép thử này chỉ áp dụng cho các hệ thống ắc quy.

7.8.2  Mô tả phép thử

Phép thử mô phỏng tình trạng lái xe sau: Để tăng tốc, ví dụ như trên đường cao tốc hoặc trong quá trình vượt xe khác, người lái xe yêu cầu công suất lớn nhất của xe (công suất phóng điện lớn nhất của ắc quy). Theo sau có một pha chạy ở tốc độ vừa phải mà không yêu cầu hiệu suất của ắc quy trong một khoảng thời gian chừng 40 s. Sau đó có một khoảng thời gian phanh bằng năng lượng thu hồi chừng 10 s để nạp điện lại cho ắc quy. Tất nhiên, các yêu cầu thực tế khác nhau vì các hệ thống truyền động của các nhà cung cấp xe khác nhau, nhưng vì lý do so sánh và đánh giá các bộ và hệ thống ắc quy, đây là cơ sở chung.

7.8.3  Quy trình thử

Áp dụng các điều kiện sau:

- T_room, 40 °C, 0 °C;

- Ba SOC khác nhau: 65 %, 50 %, 35 %:

- Khoảng thời gian nghỉ 30 min trước mỗi áp dụng trình tự xung công suất để cân bằng;

- Khoảng thời gian nghỉ thích hợp (xem các điều kiện chung trong 5.1) sau khi thay đổi nhiệt độ để cân bằng nhiệt;

- Profin dòng điện để biểu thị đặc trưng của hiệu suất năng lượng theo quy định trong Bảng 15.

Bảng 15 - Profin thử hiệu suất năng lượng

Sự cân bằng nạp điện (A.h) trong trình tự xung profin dòng điện này phải là trung hòa. Yêu cầu này có nghĩa là dung lượng nạp điện lại phải đúng bằng dung lượng phóng điện trước đó. Trong trường hợp có các giới hạn về điện áp và sự suy giảm của dòng điện trong trình tự xung công suất thì chỉ phải đánh giá các khoảng thời gian nạp điện trung tính. Trường hợp này phải được chỉ thị rõ ràng trong các kết quả thử.

Đánh giá:

- Năng lượng trong quá trình xung phóng điện: Tích phân của điện áp và dòng điện phóng theo thời gian;

- Năng lượng trong quá trình xung nạp điện: Tích phân của điện áp và dòng điện nạp theo thời gian.

Hiệu suất η biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm được tính toán là tỷ số giữa năng lượng trong quá trình xung phóng điện và năng lượng của xung nạp điện như đã cho trong phương trình (1)

Các giá trị mong đợi là giữa 75 % và 90 % tùy thuộc vào tính chất hóa học của hệ thống ắc quy.

Bảng 16 - Trình tự thử hiệu suất năng lượng

Tốc độ lấy mẫu cho các dữ liệu thử trong quá trình phải ≤50 ms.

7.8.4  Yêu cầu

Phải báo cáo các dữ liệu sau: Hiệu suất năng lượng ở SOC 65 %, 50 % và 35 % cho các nhiệt độ thử T_room, 40 °C và 0 °C.

7.8.5  Ví dụ tính toán về thử hiệu suất năng lượng

Dựa trên cơ sở một ắc quy có điện áp giả định 300 V với dung lượng 6 A.h, các kết quả phải được đánh giá tương đương với các dữ liệu sau:

CHÚ THÍCH  Các giá trị này dường như là hiện thực, xuất hiện trong quá trình tăng tốc điển hình hoặc các pha tăng áp trong quá trình lái xe.

7.9  Tuổi thọ theo chu trình

7.9.1  Mục đích

Ngoài các yếu tố lão hóa khác (nghĩa là thời gian, nhiệt độ), hiệu suất năng lượng có ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của một ắc quy.

Để lựa chọn một profin lão hóa có liên quan đến hiệu suất năng lượng, phải xem xét đến các điều kiện lái xe thực tế. Yêu cầu này có nghĩa là các cường độ phóng điện C cao và biên độ dao động của SOC được áp dụng phải bao hàm các yêu cầu của xe trong chừng mực có thể thực hiện được. Hơn nữa, phép thử năng lượng theo chu trình phải bao hàm phạm vi có thể dùng được của SOC. Đây là vấn đề quan trọng để có được các dữ liệu quan trọng và đáng tin cậy cho dự toán tuổi thọ. Mặt khác, hệ thống ắc quy không được chịu tác dụng của ứng suất quá mức. Vì vậy, quá trình điều khiển nhiệt và giám sát hệ thống ắc quy là bắt buộc; ngoài ra, cần có một số pha nghỉ để cân bằng nhiệt và cân bằng ắc quy.

Phép thử này chỉ áp dụng cho các hệ thống ắc quy.

7.9.2  Quy trình thử

7.9.2.1  Chuẩn bị

Trong quá trình thử cần phải duy trì nhiệt độ của DUT, khi sử dụng thiết bị làm mát, trong phạm vi nhiệt độ giữa T_room và 40 °C (nghĩa là T_room trong các khoảng thời gian nghỉ, một số nhiệt độ cao hơn trong quá trình vận hành). Nếu có yêu cầu của nhà cung cấp, có thể đặt ra các khoảng thời gian nghỉ bổ sung giữa các chu trình để giữ DUT trong phạm vi nhiệt độ quy định.

Thử tuổi thọ theo chu trình được thực hiện bằng kết hợp hai profin thử, một profin thử là “profin phóng điện mạnh” trong đó số lượng phóng điện lớn hơn một chút so với số lượng phóng điện như đã chỉ ra trong Bảng 18 và Hình 7 và profin thử kia là “profin nạp điện giàu” trong đó số lượng nạp điện lớn hơn một chút so với số lượng phóng điện như đã chỉ ra trong Bảng 19 và Hình 8.

Phạm vi biên độ dao động của SOC phải do khách hàng quy định, nếu không, phép thử tuổi thọ theo chu trình phải được thực hiện giữa SOC 30 % và 80 %. Bằng cách kết hợp hai profin thử, có thể sử dụng phạm vi biên độ dao động của SOC cho toàn bộ phép thử theo chu trình. Phải bắt đầu phép thử tuổi thọ theo chu trình từ giới hạn trên của SOC với profin phóng điện mạnh và một khi SOC đạt tới giới hạn dưới hoặc điện áp của ắc quy đạt tới giới hạn dưới của điện áp do nhà cung cấp quy định, profin thử phải được chuyển mạch sang profin nạp điện giàu và được tiếp tục tới khi đạt tới giới hạn trên của SOC hoặc giới hạn trên của điện áp (xem Hình 9).

Giới hạn của SOC cho thay đổi các profin thử có thể được phát hiện với một trong các thông số sau:

- SOC tính toán, nghĩa là bởi BCU;

- Số các chu trình (∆SOC cho mỗi chu trình bằng tới 1,9444 %);

- Ampe giờ (A.h) được xác định bằng phép đo bên ngoài;

- Giới hạn trên và giới hạn dưới của điện áp ắc quy do nhà cung cấp quy định.

Sau 22 h của chu trình, phải có 2 h nghỉ để cho phép cân bằng một chút trong phạm vi tính chất hóa học của ắc quy và đưa tất cả các ắc quy về trạng thái điện áp cân bằng (yêu cầu này thường được thực hiện bằng bố trí sơ đồ điện tích hợp để cân bằng điện áp của ắc quy), theo sau là kiểm tra đặc tính.

7.9.2.2  Profin thử tuổi thọ theo chu trình

CHÚ DẪN

X  Thời gian (s)

Y  dòng điện (tốc độ C)

1  phóng điện

2  nạp điện

Hình 7- Profin dòng điện cho thử tuổi thọ theo chu trình - profin phóng điện mạnh

Bảng 17 - Thời gian và profin dòng điện - profin phóng điện mạnh

CHÚ THÍCH 1  Vì các thời gian trễ khác nhau và các tốc độ chậm của các thiết bị thử ắc quy khác nhau được sử dụng cho nên không xác định các xung ngắn hơn 5 s.

Một cường độ phóng điện C yêu cầu theo Bảng 18 phải được giới hạn cho dòng điện lớn nhất do nhà sản xuất quy định. Nếu vậy, độ gia tăng thời gian tương ứng phải được tăng lên để đạt được giá trị ∆ SOC yêu cầu. Yêu cầu này dẫn đến thời gian tích lũy tăng đối với profin phóng điện mạnh.

CHÚ DẪN

X  Thời gian (s)

Y  dòng điện (tốc độ C)

1  phóng điện

2  nạp điện

Hình 8 - Profin dòng điện cho thử tuổi thọ - profin nạp điện giàu

Bảng 18 - Thời gian và profin dòng điện - profin nạp điện mạnh

CHÚ THÍCH 2  Vì thời gian trễ khác nhau và các tốc độ chậm của các thiết bị thử ắc quy khác nhau được sử dụng cho nên không xác định các xung ngắn hơn 5 s.

Một cường độ phóng điện C yêu cầu theo Bảng 19 phải được giới hạn cho dòng điện lớn nhất do nhà sản xuất quy định. Nếu vậy, độ gia tăng thời gian tương ứng phải được tăng lên để đạt được giá trị ∆ SOC yêu cầu. Yêu cầu này dẫn đến thời gian tích lũy tăng đối với profin nạp điện giàu.

CHÚ DẪN

X  thời gian

Y  SOC (%)

1  profin phóng điện mạnh

2  protin nạp điện mạnh

3  SOC ban đầu = 80 %

4  điểm xoay của chu trình ở SOC = 30 %

CHÚ THÍCH  Tại SOC = 30 % là điểm xoay của chu trình.

Hình 9 - Biên độ lắc điển hình của SOC bằng kết hợp các profin phóng điện mạnh và nạp điện giàu

7.9.2.3  Trình tự thử tuổi thọ theo chu trình

Bảng 19 - Trình tự thử tuổi thọ theo chu trình

7.9.2.4  Điều kiện

Áp dụng các điều kiện sau:

- Nhiệt độ môi trường xung quanh: bắt đầu ở T_room  trong phòng có nhiệt độ cùng với thiết bị an toàn thích hợp;

- Phạm vi của SOC nên là 30 % đến 80 % hoặc ở trong phạm vi được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp;

- Khoảng thời gian nghỉ 2 h sau 22 h thực hiện theo chu trình để cân bằng nhiệt và cân bằng ắc quy;

- Cần làm mát hệ thống ắc quy;

- Trong quá trình thực hiện theo chu trình, bộ phận điện tử của DUT phải bảo đảm cho không có các giới hạn nào của ắc quy bị vượt qua và đạt được các giới hạn điện áp do nhà cung cấp quy định. Dòng điện phải tự động giảm đi để tránh bất cứ sự vận hành quá mức nào.

7.9.2.5  Giám sát và ghi chép dữ liệu

Phải giám sát và ghi chép tất cả các dữ liệu của cảm biến nhiệt độ và điện áp. Số lượng của các dữ liệu lưu trữ có thể được giảm đi bằng cách chỉ ghi chép các phần được lựa chọn của các trình tự thử.

Phải ghi lại dung lượng tích lũy tương đương với ∆ SOC để so sánh với giá trị SOC do BCU đưa ra.

7.9.2.6  Xác định SOC

Do sự lão hóa trong quá trình thử theo chu trình cho nên có tổn thất dung lượng. Vì vậy, điều rất quan trọng là phải đưa ra một quy trình rõ ràng để xác định SOC trong toàn bộ khoảng thời gian thử. Dung lượng danh định được quy định trong 5.1 quy định phạm vi giữa SOC 100 % (nạp đầy hoàn toàn) và SOC 0 % (phóng điện hoàn toàn). Để điều chỉnh các giá trị của SOC, phải lấy giá trị SOC 100 % làm cơ sở.

7.9.2.7  Tiêu chí kết thúc phép thử

Phép thử tuổi thọ theo chu trình phải được kết thúc theo bất cứ các tiêu chí kết thúc phép thử nào sau đây:

- Profin thử tuổi thọ theo chu trình không thể thực hiện được lâu hơn, chẳng hạn do đã đạt tới các giới hạn;

- Các yêu cầu của phép kiểm thông số giữa các trình tự của profin thử tuổi thọ theo chu trình theo bước 9 của Bảng 19 không thể đáp ứng được nữa;

- Bởi thỏa thuận giữa nhà cung cấp và khách hàng.

7.9.2.8  Sự mất dần dung lượng

Sự thay đổi của dung lượng có thể phóng điện được so với giá trị BOL (được đo theo phép thử năng lượng và dung lượng T_room; xem 7.1) đối với một điểm nào đó sớm hay muộn phải được báo cáo định kỳ là sự mất dần dung lượng. Sự mất dần dung lượng C_fade phải được biểu thị là một tỷ lệ phần trăm của dung lượng BOL ban đầu (1C ở T_room) như đã chỉ ra trong phương trình (2):

Trong đó:

C_fade là sự mất dần dung lượng, tích lũy phần trăm;

C_{rt, tx} là dung lượng 1 C ở phép thử dòng điện;

C_{rt, to} là dung lượng danh định 1C tại BOL.

7.9.3  Yêu cầu

Phải báo cáo các dữ liệu sau:

- Dung lượng 1C lúc ban đầu;

- Điện trở trong, công suất đỉnh và OCV đối với thời gian từ trình tự thử công suất hàng tuần;

- Dung lượng 1C đối với thời gian thực hiện theo chu trình (từ xác định dung lượng 1C trong hai tuần lễ);

- Sự mất dần dung lượng đối với thời gian thực hiện theo chu trình.

7.9.4  Ví dụ tính toán cho phép thử tuổi thọ theo chu trình

Liên quan đến hiệu suất năng lượng, có thể dẫn ra các giá trị sau:

- Giả thử: Vận tốc trung bình là 60km/h

- Tính toán áng chừng cho “300V x I x tⁿ” và tóm tắt tất cả các bước

8  Thử độ tin cậy

8.1  Sự đọng sương - Thay đổi nhiệt độ

8.1.1  Mục đích

Phép thử này mô phỏng việc sử dụng hệ thống ắc quy/ắc quy ở độ ẩm cao của môi trường xung quanh. Các dạng hư hỏng là sự trục trặc về điện do hơi ẩm gây ra (ví dụ, dòng điện rò rỉ gây ra bởi một bảng mạch in được ngâm trong hơi ẩm. Một dạng hư hỏng bổ sung thêm có thể là hiệu ứng thông gió vận chuyển hơi ẩm trong nhà khi không khí bên trong hệ thống ắc quy/ắc quy nguội đi và không khí xung quanh có độ ẩm cao bị hút vào hệ thống ắc quy/ắc quy.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

8.1.2  Quy trình thử

Thực hiện phép thử phù hợp với TCVN 7699-2-30 (IEC 60068-2-30), Db với các sửa đổi sau:

- Các profin độ ẩm và nhiệt độ theo Hình 10;

- Số chu trình: Năm.

Sử dụng chế độ vận hành 21 phù hợp với ISO 16750-1 trong toàn bộ trình tự thử.

Nếu nhiệt độ của DUT vượt quá các giới hạn do nhà cung cấp đã đưa ra, DUT nên được vận hành ở một chế độ vận hành như đã thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp.

CHÚ THÍCH  Profin nhiệt độ và độ ẩm được quy định để tạo ra các hiệu ứng đọng sương gần đúng với môi trường của xe.

8.1.3  Yêu cầu

Trạng thái chức năng phải là cấp A như đã quy định trong ISO 16750-1.

Các dữ liệu đo phải bao gồm điện trở cách điện giữa vỏ của DUT và các đầu cực dương và âm trước và sau khi thử.

a) Độ ẩm tương đối đối với thời gian

b) Nhiệt độ đối với thời gian.

CHÚ DẪN

Y₁  độ ẩm tương đối (%)

Y₂  nhiệt độ (°C)

X  thời gian, tính bằng giờ (h)

a  kết thúc sự tăng nhiệt độ

b  bắt đầu giảm nhiệt độ

c  giá trị đạt khuyến nghị của độ ẩm/nhiệt độ

d  ngưng tụ

e  làm khô

f  một chu trình

Hình 10 - Chu trình đọng sương

Mô tả chi tiết phép thử được cho trong ISO 16750-4.

8.2  Thực hiện theo chu trình sự thay đổi nhiệt độ đột ngột

8.2.1  Mục đích

Thực hiện theo chu trình sự thay đổi nhiệt độ đột ngột nhằm xác định điện trở của DUT đối với các thay đổi đột ngột của nhiệt độ. DUT chịu tác động của một số chu trình nhiệt độ quy định, bắt đầu ở T_room, theo sau là các chu trình nhiệt độ cao và thấp. Các dạng hư hỏng nhận được là các trục trặc về điện và cơ gây ra bởi chu trình nhiệt độ được tăng tốc.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

8.2.2  Thử nghiệm

Trước khi thực hiện theo chu trình sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, phải đánh giá dung lượng của DUT bằng cách thực hiện hai SC theo 6.2. Điều chỉnh SOC với sự phóng điện 1C tới 50 % trước khi bắt đầu profin chu trình thay đổi nhiệt độ đột ngột.

Với DUT ở SOC 50 % và nhiệt độ T_room được chứa trong một thể tích kín và với tất cả các cơ cấu điều khiển nhiệt mất khả năng hoạt động, thực hiện chu trình nhiệt cho DUT với nhiệt độ môi trường xung quanh ở giữa 85 °C hoặc T_max như đã được quy định giữa nhà cung cấp và khách hàng tới - 40 °C (nên đo nhiệt độ môi trường xung quanh ở vùng lân cận gần DUT). Thời gian để đạt tới mỗi nhiệt độ cực hạn phải là 30 min hoặc ít hơn. Nếu có thể đưa ra các giới hạn hợp lý của thiết bị và các xem xét về an toàn, DUT có thể được di chuyển giữa hai phòng thử nghiệm với mỗi điều chỉnh ở các giới hạn đối nhau của phạm vi nhiệt độ. DUT phải được giữ ở mỗi nhiệt độ cực hạn trong thời gian tối thiểu là 1h. Phải thực hiện tổng số của năm chu trình nhiệt. Sau khi thực hiện chu trình nhiệt, kiểm tra DUT về bất cứ hư hỏng nào, đặc biệt chú ý tới các mối hàn kín có thể có. Kiểm tra bảo đảm rằng sơ đồ điện điều khiển hoạt động bình thường.

Chế độ vận hành phải là giám sát liên tục các nhiệt độ và điện áp ở tất cả các đo được sử dụng của DUT.

Sau khi thực hiện theo chu trình sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ, phải đánh giá dung lượng của DUT bằng cách thực hiện hai SC theo 6.2.

Các dữ liệu đo phải bao gồm:

- Các nhiệt độ và điện áp của tất cả các điểm đo sẵn có cho sử dụng của DUT trong quá trình thử;

- Điện trở cách điện giữa hộp DUT và các đầu cực dương và âm trước và sau khi thử;

- Dung lượng 1C ở T_room trước và sau khi thử theo chu trình sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ (trong mỗi trường hợp, dung lượng 1C của chu trình tiêu chuẩn thứ hai).

8.2.3  Yêu cầu

Trạng thái chức năng phải là cấp B như đã quy định trong ISO 16750-1.

8.3  Rung

8.3.1  Mục đích

Phép thử này kiểm tra DUT về các trục trặc (làm việc sai chức năng) và sự gẫy vỡ do rung gây ra. Rung của khung xe là rung ngẫu nhiên do lái xe trên đường gồ ghề cũng như rung bên trong bộ truyền động điện cơ. Các hư hỏng chính có thể xác định được bằng phép thử này là sự gẫy vỡ và mất tiếp xúc điện.

Thử rung gồm có hai phần

- Phần 1 của quy trình thử rung là thử trạng thái của toàn bộ bộ hoặc hệ thống ắc quy (xem 8.3.2). Do khối lượng lớn của DUT này, tần số thử lớn nhất được giới hạn tới 200 Hg, nhưng phép thử rung phải được thực hiện theo trình tự trong cả ba chiều của không gian.

- Phần 2 của quy trình thử rung là thử tách biệt trạng thái của các thiết bị điện và điện tử có khối lượng nhỏ (so với các thiết bị điện/điện tử trong các ứng dụng thông thường của xe) bao gồm cả các khung, giá sử dụng trong bộ hoặc hệ thống ắc quy (xem 8.3.3). Phép thử này tuân theo ISO 16750-3 về các khu vực lắp trên khung xe.

Phép thử này áp dụng cho các bộ và hệ thống ắc quy.

CHÚ THÍCH  Có thể thực hiện phép thử này khi sử dụng một hệ con (cụm) bộ ắc quy (xem 5.1).

8.3.2  Phần 1 của thử rung - Bộ và hệ thống ắc quy

8.3.2.1  Quy trình thử

Phải thực hiện phép thử phù hợp với TCVN 7699-2-64:2013 (IEC 60068-2-64:2008), các Bảng 20 đến 23, hoặc theo một profin thử do khách hàng xác định và được kiểm tra theo ứng dụng của xe.

Các thông số thử đã cho có hiệu lực đối với DUT được thiết kế cho lắp đặt trên các khối lượng đặt trên lò xo (khung xe) của một xe. DUT phải được lắp trên một băng thử rung theo vị trí lắp đặt được thiết kế trên xe và theo các yêu cầu cho trong TCVN 7699-2-47 (IEC 60068-2-47).

Phải thực hiện thử rung theo trình tự có cả ba chiều của không gian, nếu không có thỏa thuận khác giữa khách hàng và nhà cung cấp, phép thử bắt đầu với chiều thẳng đứng (z), theo sau là chiều ngang (Y) và cuối cùng là chiều dọc (X). Các ứng suất cơ học tác động trên DUT được quy định bởi gia tốc ngẫu nhiên: hàm số của thời gian với khoảng thời gian thử cho mỗi chiều không gian 21h. Thời gian thử cho mỗi chiều không gian có thể được giảm tới 15h nếu quy trình thử được thực hiện với hai DUT giống hệt nhau (đồng nhất) hoặc tới 12h nếu quy trình thử được thực hiện với ba DUT giống hệt nhau. Vì thế, một quang phổ thử nghiệm giữa 5Hg và 200Hg được quy định cho mỗi chiều không gian như PSD mong muốn đối với bộ điều khiển rung (PSD-thẳng đứng-Z, PSD-nằm ngang-ngang-Y, PSD-nằm ngang-dọc-X). Nếu DUT được thiết kế cho một vị trí lắp trên xe bên dưới khoang hành khách thì phải sử dụng quang phổ thử nghiệm giảm PSD-nằm ngang ngang-Y_{hành khách-khoang-đáy} theo Bảng 22. Trong trường hợp có bất cứ nghi ngờ nào, nhà cung cấp và khách hàng phải thỏa thuận profin Y ngang nào phải áp dụng.

Bảng 20 - Các giá trị cho PSD-ngang-dọc-X

Bảng 21 - Các giá trị cho PSD-nằm ngang-ngang-Y

Bảng 22 - Các giá trị cho PSD-nằm ngang-ngang-Y_{Hành khách-khoang-đáy}

Bảng 23 - Các giá trị cho PSD-thẳng đứng-Z

CHÚ DẪN

X  tần số

Y₁  mật độ công suất (g²/Hg)

Y₂  mật độ công suất (m/s²)²/Hg

1  PSD nằm ngang dọc X

2  PSD nằm ngang ngang Y

3  PSD nằm ngang ngang Y

4  PSD thẳng đứng Z

CHÚ THÍCH  Các khối lượng được lắp trên khung xe

Hình 11 - Các quang phổ thử nghiệm của PSD cho các khối lượng đặt trên lò xo

Các thông số điều khiển sau phải được bảo đảm

- Tần số kiểu tam giác (delta) 1,25 ± 0,25 Hg

- Dải trong của dung sai (mức cảnh báo) ± 3 dB

- Dải ngoài của dung sai (mức ngắt) ± 6 dB

Phải bảo đảm rằng thiết kế của bộ hoặc hệ thống ắc quy chịu tác động đặc biệt của nhiệt độ trong quá trình tuổi thọ; vì thế, thử nghiệm rung (thời gian thử cho mỗi chiều không gian) của bộ hoặc hệ thống ắc quy phải được một profin nhiệt độ theo Bảng 24 đặt chồng lên

Bảng 24 - Các giá trị khoảng thời gian thử và nhiệt độ xung quanh

T_min và T_max phải được thỏa thuận giữa nhà cung cấp bộ hoặc hệ thống ắc quy và khách hàng. Nếu không được quy định, phải sử dụng các giá trị sau: T_min = - 40 °C; T_max = 75 °C.

Trước khi thử rung, phải đánh giá dung lượng của DUT bằng cách thực hiện hai SC theo 6.2. Điều chỉnh SOC với sự phóng điện 1C tới 50 % trước khi bắt đầu profin thử rung.

Sau khi thử rung, phải đánh giá dung lượng của DUT bằng cách thực hiện hai SC theo 6.2.

8.3.2.2  Yêu cầu

Không được xảy ra gẫy vỡ và mất tiếp xúc điện theo các yêu cầu của quy trình thử rung.