Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12241-1:2018 về Pin lithium - Phần 1

• Số hiệu: TCVN12241-1:2018
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2018

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.

...

...

...

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 I_t (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.

...

...

...

Nhiệt độ

°C

Dòng điện phóng

A

Ứng dụng BEV

Ứng dụng HEV

0

...

...

...

1/3 I_t

1 I_t

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 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

...

...

...

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

...

...

...

20

25

50

-20

0

25

40

80

25

...

...

...

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 (I_dmax), và đo điện áp ở cuối thời gian xung 10 s (U_d).

Nạp điện cho pin trong 10 s ở dòng điện nạp lớn nhất theo quy định của nhà chế tạo pin (I_cmax), và đo điện áp ở cuối thời gian xung 10 s (U_c).

Các giá trị I_dmax và I_cmax 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 I_dmax và I_cmax 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.

...

...

...

trong đó

P_d  là công suất (W);

U_d  là điện áp đo được vào thời điểm kết thúc xung 10 s của I_dmax phóng điện (V);

I_dmax  là dòng điện phóng lớn nhất do nhà chế tạo quy định (A).

Nếu P_d 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)

...

...

...

ρ_pd  là mật độ công suất (W/kg);

P_d  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

ρ_pvlm  là mật độ công suất theo thể tích (W/l);

...

...

...

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.

P_c = U_c x I_cmax

(4)

trong đó

P_c  là công suất phục hồi (W);

U_c  là điện áp đo được vào thời điểm kết thúc của xung 10 s của I_cmax nạp (V);

...

...

...

Nếu P_c 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

ρ_pc  là mật độ công suất phục hồi (W/kg);

P_c  là công suất phục hồi (W);

m  là khối lượng của pin (kg).

...

...

...

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

ρ_pvlmc  là mật độ công suất phục hồi (W/l);

P_c  là công suất phục hồi (W);

V  là thể tích của pin (I).

7.6  Năng lượng

7.6.1  Quy định chung

...

...

...

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 l_t A đối với ứng dụng BEV và 1 l_t 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.

...

...

...

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, ... U_n 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 U_avr 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.

W_ed = C_d x U_avr

(8)

trong đó

...

...

...

C_d  là dung lượng phóng (Ah) ở 1/3 l_t (A) đối với BEV và 1 l_t ( (A) đối với HEV;

U_avr  là điện áp trung bình trong quá trình phóng điện (V).

(9)

trong đó

ρ_ed  là mật độ năng lượng theo khối lượng (Wh/kg);

W_ed  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

...

...

...

(10)

trong đó

ρ_evlmd  là mật độ năng lượng theo thể tích (Wh/I);

W_ed  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.

...

...

...

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 l_t (A) đối với ứng dụng BEV và 1 l_t (A) đối với ứng dụng HEV và ở nhiệt độ phòng. Dung lượng phóng điện này là C_b.

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 l_t (A) đối với ứng dụng BEV và 1 l_t (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 C_r.

...

...

...

(11)

trong đó

R  là tỷ số duy trì điện nạp (%);

C_r  là dung lượng của pin sau bảo quản (Ah);

C_b  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 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 l_t (A) đối với ứng dụng BEV và 1 I_t (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.

...

...

...

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 C_D

Dung lượng phóng điện động C_D 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

...

...

...

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 C_D 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 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)

P_max = N x W_ed

(12)

trong đó

P_max  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.

W_ed  là điện năng của pin ở nhiệt độ phòng (Wh).

...

...

...

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

...

...

...

-

2

28

+12,5

Phóng điện

3

12

+25,0

Phóng điện

...

...

...

8

-12,5

Nạp điện

5

16

0,0

-

6

24

...

...

...

Phónq điện

7

12

+25,0

Phóng điện

8

8

-12,5

Nạp điện

...

...

...

16

0,0

-

10

24

+12,5

Phóng điện

11

12

...

...

...

Phóng điện

12

8

-12,5

Nạp điện

13

16

0,0

-

...

...

...

36

+12,5

Phóng điện

15

8

+100,0

Phóng điện

16

24

...

...

...

Phóng điện

17

8

-25,0

Nạp điện

18

32

+25,0

Phóng điện

...

...

...

8

-50,0

Nạp điện

20

44

0,0

-

Hình 3 - Profin phóng điện động A dùng cho thử nghiệm chu kỳ BEV

...

...

...

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

...

...

...

16

0,0

-

2

28

+12,5

Phóng điện

3

12

...

...

...

Phóng điện

4

8

-12,5

Nạp điện

5

16

0,0

-

...

...

...

24

+12,5

Phóng điện

7

12

+25,0

Phóng điện

8

8

...

...

...

Nạp điện

9

16

0,0

-

10

24

+12,5

Phóng điện

...

...

...

12

+25,0

Phóng điện

12

8

-12,5

Nạp điện

...

...

...

13

16

0,0

-

14

36

+12,5

Phóng điện

...

...

...

8

+100,0

Phóng điện

16

120

+62,5

Phóng điện

17

8

...

...

...

Nạp điện

18

32

+25,0

Phóng điện

19

8

-50,0

Nạp điện

...

...

...

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 % C_D 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

...

...

...

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 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.

...

...

...

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 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

...

...

...

5

20 I_t

Phóng điện

2

10

10 I_t

Phóng điện

3

32

...

...

...

Phóng điện

4

20

0 I_t

-

5

5

-15 I_t

Nạp điện

...

...

...

10

-10 I_t

Nạp điện

7

37

-5 I_t

Nạp điện

8

20

...

...

...

-

9

5

15 I_t

Phóng điện

10

10

10 I_t

Phóng điện

...

...

...

37

5 I_t

Phóng điện

12

20

0 I_t

-

13

5

...

...

...

Nạp điện

14

7

-7,5 I_t

Nạp điện

15

35

-5 I_t

Nạp điện

...

...

...

42

0 I_t

-

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 I_t 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

...

...

...

Dòng điện

A

Nạp/phóng điện

1

5

-15 I_t

Nạp điện

2

10

...

...

...

Nạp điện

3

37

-5 I_t

Nạp điện

4

20

0 I_t

-

...

...

...

5

20 I_t

Phóng điện

6

10

10 I_t

Phóng điện

7

32

...

...

...

Phóng điện

8

20

0 I_t

-

9

5

-12,5 I_t

Nạp điện

...

...

...

7

-7,5 I_t

Nạp điện

11

49

-5 I_t

Nạp điện

12

20

...

...

...

-

13

5

15 I_t

Phóng điện

14

10

10 I_t

Phóng điện

...

...

...

23

5 I_t

Phóng điện

16

42

0 I_t

-

Hình 6 - Profin phóng điện dùng cho thử nghiệm chu kỳ HEV

...

...

...

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.

...

...

...

7.9.1  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.

...

...

...

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 Q_d và điện lượng nạp Q_c sử dụng công thức (13):

(13)

...

...

...

Q  điện lượng phóng điện hoặc điện lượng nạp điện (Ah);

I_n  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);

I_n  giá trị dòng điện phóng hoặc giá trị dòng điện nạp tại điểm n trong các khoảng thời gian đo (A).

...

...

...

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

η_c  hiệu suất culông (%);

Q_d  điện lượng phóng điện trong 7.9.2.1 e) (Ah);

Q_c  điện lượng nạp điện trong 7.9.2.1 e) (Ah).

...

...

...

trong đó

η_e  hiệu suất năng lượng (%);

W_d  điện năng phóng điện trong 7.9.2.1 f) (Wh);

W_c  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.

...

...

...

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 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 I_t. 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).

...

...

...

Xác định hiệu suất culông theo công thức (17) và hiệu suất năng lượng theo công thức (18).

(17)

trong đó

η_cl  hiệu suất culông (%);

Q_d1  điện lượng phóng điện trong 7.9.3 d) (Ah);

Q_c1  điện lượng nạp điện trong 7.9.3 d) (Ah).

(18)

...

...

...

η_cl  hiệu suất năng lượng (%);

W_d1 điện năng phóng điện trong 7.9.3 e) (Wh);

W_c1 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 I_t 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.

...

...

...

trong đó

W_C2  điện năng nạp điện (Wh);

l_Cn  giá giá trị dòng điện nạp tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (A);

U_Cn  giá trị điện áp nạp tại điểm n trong các khoảng thời gian đo (V).

(20)

trong đó

W_d2  điện năng phóng điện (Wh);

I_dn  giá trị dòng điện phóng tại điểm thứ n trong các khoảng thời gian đo (A);

...

...

...

b) Tính hiệu suất năng lượng

Xác định hiệu suất năng lượng bằng cách sử dụng công thức (21).

(21)

trong đó

η_e2  hiệu suất năng lượng (%);

W_d2  điện năng phóng điện (Wh);

W_c2  điện năng nạp điện (Wh).

...

...

...

(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

...

...

...

BEV

0,2 I_t

a

a

a

a

1/3 I_t

a

r

...

...

...

r

1 I_t

a

a

a

a

5 I_t

a

a

...

...

...

a

HEV

0,2 I_t

a

a

a

a

1/3 I_t

a

...

...

...

a

a

1 I_t

a

r

r

r

10 I_t

a

...

...

...

a

a

I_dmax

a

a

a

a

Nếu sai lệch dữ liệu lớn hơn sai lệch của 1 I_t và 1/3 I_t thì phải chỉ ra như vậy.

Bảng A.2 - Điều kiện thử nghiệm công suất

...

...

...

-20 °C

0°C

25 °C

40 °C

BEV

20 % SOC

a

a

r

...

...

...

50 % SOC

r

r

r

r

80 % SOC

a

a

r

...

...

...

HEV

20 % SOC

a

a

r

a

50 % SOC

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

...

...

...

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

...

...

...

Điều kiện thử nghiệm

80 %

2 I_t

r

SOC theo khuyến cáo của nhà chế tạo

Dòng điện theo khuyến cáo của nhà chế tạo

a

Phụ lục B

...

...

...

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

...

...

...

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)

...

...

...

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)

...

...

...

- 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.

...

...

...

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 I_t

2 I_t

5 I_t

HEV

1/3 I_t

1 I_t

5 I_t

10 I_t

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 (I_dmax, I_cmax) 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

...

...

...

[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

...

...

...

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