ГОСТ Р МЭК 62973-1-2021 Транспорт железнодорожный. Состав подвижной. Батареи для электропитания систем вспомогательного оборудования. Часть 1. Общие требования

    ГОСТ Р МЭК 62973-1-2021

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Транспорт железнодорожный

СОСТАВ ПОДВИЖНОЙ

Батареи для электропитания систем вспомогательного оборудования

Часть 1

Общие требования

Railway applications. Rolling stock. Batteries for auxiliary power supply systems. Part 1. General requirements

ОКС 45.060.01

Дата введения 2021-12-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока "РУСБАТ" (Ассоциация "РУСБАТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4, и Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 044 "Аккумуляторы и батареи"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 июля 2021 г. N 622-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62973-1:2018* "Применение на железной дороге. Состав подвижной. Батареи для электропитания систем вспомогательного оборудования. Часть 1. Общие требования" (IEC 62973-1:2018 "Railway applications - Rolling stock - Batteries for auxiliary power supply systems - Part 1: General requirements", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо кодов знаков безопасности по ИСО 7010 коды знаков безопасности по

ГОСТ 12.4.026-2015 . Сопоставление кодов знаков безопасности, установленных в ИСО 7010 и

ГОСТ 12.4.026-2015 , приведено в дополнительном

приложении ДА .

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с

ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном

приложении ДБ .

Дополнительные сноски в тексте стандарта, выделенные курсивом, приведены для пояснения текста оригинала

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в

статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации ". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ()

Введение

Настоящий стандарт входит в серию стандартов МЭК 62973 и устанавливает общие требования к аккумуляторным батареям различных электрохимических систем. Требования к батареям конкретных типов электрохимических систем установлены в других частях МЭК 62973:

- часть 2 МЭК 62973 - к никель-кадмиевым (NiCd) батареям;

- часть 3 МЭК 62973 - к свинцово-кислотным (LA) батареям.

Другие части МЭК 62973 распространяются на никель-металлгидридные (NiMH) батареи, литий-ионные (Li-ion) батареи и батареи других типов.

В настоящем стандарте установлены требования к интерфейсу между зарядным устройством и батареей. Настоящий стандарт не распространяется на зарядные устройства.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к аккумуляторным батареям (далее - батареи) различных типов электрохимических систем (далее типов), применяемым для электропитания систем вспомогательного оборудования (далее нагрузок) любых типов железнодорожного подвижного состава (ПС) [например, пригородные электропоезда (ЭП), пассажирские поезда дальнего следования, скоростной и высокоскоростной ПС, локомотивы и т.д.]. Допускается применять требования стандарта к легкорельсовому транспорту, трамвайным вагонам, подвижному составу метрополитена.

Настоящий стандарт распространяется на батареи номинальными напряжениями: 24, 32, 36, 48, 64, 72, 87, 96, 110 В с учетом профиля нагрузки батареи и параметров изменения емкости батареи (например, диапазона рабочего напряжения и характеристик заряда).

Настоящий стандарт следует применять совместно с другими стандартами, распространяющимися на вспомогательное оборудование, используемое в ПС.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения)]:

IEC 60077-1, Railway applications - Electric equipment for rolling stock - Part 1: General service conditions and general rules (Применение на железной дороге. Электрооборудование для подвижного состава. Часть 1. Общие условия эксплуатации и общие правила)

IEC 61373:2010, Railway applications - Rolling stock equipment - Shock and vibration test (Применение на железной дороге. Оборудование подвижного состава. Испытание на удар и вибрацию)

IEC 62485-2, Safety requirements for secondary batteries and battery installations - Part 2: Stationary batteries (Требования безопасности для вторичных батарей и батарейных установок. Часть 2. Стационарные батареи)

IEC 62498-1:2010, Railway applications - Environmental conditions for equipment - Part 1: Equipment on board rolling stock (Применение на железной дороге. Условия окружающей среды для оборудования. Часть 1. Оборудование на борту подвижного состава)

IEC 62847, Railway applications - Rolling stock - Electrical connectors - Requirements and test methods (Применение на железной дороге. Подвижной состав. Электрические соединители. Требования и методы испытаний)

ISO 7010, Graphical symbols - Safety colours and safety signs - Registered safety signs (Графические символы. Цвета и знаки безопасности. Зарегистрированные знаки безопасности)

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

ИСО и МЭК ведут терминологические базы данных для использования в стандартизации по следующим адресам:

- Электропедия МЭК: доступна на http://www.electropedia.org/;

- платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на http://www.iso.org/obp.

_______________

ГОСТ Р 58593-2019 "Источники тока химические. Термины и определения".

3.1.1 батарейная корзина (crate): Контейнер с рамочными стенками, предназначенный для размещения нескольких аккумуляторов или батарей.

Примечание - См. 4.1 и раздел 5.

[МЭК 60050-482:2004/AMD1:16, статья 482-05-10, терминологическая статья изменена - добавлено примечание 1]

3.1.2 батарейный поддон (battery tray): Контейнер с основанием и боковыми стенками для размещения в нем нескольких аккумуляторов или батарей.

Примечание - См. 4.1 и раздел 5.

[МЭК 60050-482:2004/AMD1:16, статья 482-02-35, терминологическая статья изменена - добавлено примечание 1]

_______________

[МЭК 60050-482:2004/AMD1:16, статья 482-01-01, терминологическая статья изменена - удалено примечание]

3.1.4 моноблочная батарея (monobloc battery): Батарея, состоящая из нескольких отдельных, но электрически соединенных отсеков в одном корпусе, каждый из которых предназначен для размещения блоков электродов, электролита, выводов или межэлементных соединителей и, при необходимости, сепараторов.

Примечания

1 Элементы в моноблочной батарее могут соединяться между собой либо последовательно, либо параллельно.

2 См. 4.1.

[МЭК 60050-482:2004, статья 482-02-17, терминологическая статья изменена - добавлено примечание 2]

[МЭК 60050-482:2004, статья 482-03-15]

3.1.6 степень заряженности; СЗ (state of charge; SOC): Оставшаяся емкость, доступная для разряда, выражаемая в процентах от полной нормированной емкости батареи, как установлено в соответствующих стандартах.

Примечание - Методы определения СЗ зависят от выбранных технологий батарей.

3.1.7 глубина разряда; ГР (depth of discharge; DOD): Емкость, извлеченная из батареи во время разряда, отнесенная к полной нормированной емкости, выраженная в процентах.

Примечания

1 Значение ГР является дополнительным к значению СЗ.

2 При увеличении значения одного параметра значение другого параметра уменьшается на то же значение.

3 Методы определения ГР зависят от выбранных технологий батарей.

3.1.8 коэффициент старения (ageing factor): Количественный фактор, выражающий ухудшение способности батареи по мере использования отдавать электрическую энергию при определенных рабочих условиях, таких как (но не ограничиваясь этим) рабочая температура окружающей среды, глубина разряда при циклировании и уровень обслуживания.

3.1.9 батарейный модуль (battery module): Группа аккумуляторов, электрически соединенных вместе в последовательной и/или параллельной конфигурации с защитными устройствами (например, предохранитель или датчик температуры) и схемой контроля или без них.

3.1.10 батарейная система, батарея (battery system, battery): Система, включающая в себя батарейный(е) поддон(ы), батарейную(ые) корзину(ы), моноблочную(ые) батарею(и), батарейный(е) модуль(и), электронные компоненты и/или оборудование и сопутствующие электромеханические соединения.

Примечание - В настоящем стандарте приведено общее определение термина. В других частях серии стандартов МЭК 62973 определение данного термина приведено для батарей и батарейных систем в зависимости от типа электрохимической системы.

3.1.11 конечный потребитель (end user): Организация, эксплуатирующая батарейную систему.

Примечание - Конечный потребитель - это, как правило, организация, эксплуатирующая ПС, оснащенный батарейной системой, если полномочия не переданы основному подрядчику или консультанту.

3.1.12 системный интегратор (system integrator): Организация, которая несет техническую ответственность за всю батарейную систему и систему заряда.

Примечание - Системный интегратор может быть конечным потребителем или изготовителем ПС, или ни одним из них.

3.1.13 изготовитель (manufacturer): Организация, которая несет техническую ответственность за предмет поставок.

Примечание - Изготовителем может быть изготовитель ПС или системный интегратор батарейной системы, изготовитель аккумуляторов и т.д. При необходимости понятие "изготовитель" по тексту стандарта уточнено и употребляется как "изготовитель ПС", "изготовитель батарейных систем" или "изготовитель аккумуляторов".

3.2 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

AC - переменный ток;

DC - постоянный ток;

РТ 100 - датчик температуры, тип РТ 100;

РТ 1000 - датчик температуры, тип РТ 1000;

ГР - глубина разряда;

ЕЗЭ - единица, заменяемая при эксплуатации;

МКЭ - метод конечных элементов;

ОВК - отопление,вентиляция, кондиционирование;

СЗ - степень заряженности;

СОТ - система охранная телевизионная;

СОТК - сопротивление с отрицательным температурным коэффициентом (датчик температуры);

ЭП - электропоезд.

4 Общие требования

4.1 Компоненты батарейной системы

Примеры компонентов батарейной системы с указанием единиц, заменяемых при эксплуатации, приведены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Примеры компонентов батарейной системы с указанием единиц, заменяемых при эксплуатации

В батарейные системы необязательно включают все указанные на рисунке 1 компоненты (например, допускается установка отдельных аккумуляторов в батарейный поддон без корзин) или включают дополнительные компоненты (например, модули).

4.2 Терминология в области батарей конкретного типа электрохимической системы

Терминология в области батарей конкретного типа электрохимической системы приведена в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973.

4.3 Условия окружающей среды

Аккумуляторная батарея должна сохранять работоспособность при требуемых условиях окружающей среды. В целях поддержания заданного срока службы, способности к заряду и разряду, батарею не следует эксплуатировать выше максимальной или ниже минимальной границ диапазона рабочих температур, установленных для батарей конкретного типа электрохимической системы.

Аккумуляторы батарей/моноблочные батареи в батарейном ящике должны быть защищены от прямых солнечных лучей, источников тепла, дождя, загрязнения, снега, града и песка.

Температура окружающей среды:

- диапазон рабочих температур - в соответствии с таблицей 2 МЭК 62498-1:2010;

- диапазон температур при транспортировании и хранении - от минус 30°С до плюс 70°С.

Влажность - в соответствии с МЭК 62498-1:2010, подраздел 4.4.

Аккумуляторы батарей/моноблочные батареи должны выдерживать испытание на устойчивость к удару и вибрации при транспортировании в соответствии с МЭК 61373:2010, подраздел 11.3.

Диэлектрические свойства - в соответствии с МЭК 60077-1.

Пониженное давление - в соответствии с МЭК 62498-1:2010, подраздел 4.2.

Отклонения по указанным параметрам могут быть согласованы между конечным потребителем и/или системным интегратором и изготовителем аккумуляторов/батарей.

4.4 Электрические характеристики

4.4.1 Напряжение

Сеть низкого напряжения должна обеспечивать работу подключенного оборудования в пределах минимального и максимального пределов диапазона напряжения в соответствии с таблицей 1.

В таблице 1 номинальное напряжение батареи приведено только для идентификации или классификации типов оборудования по напряжению системы, и его не следует рассматривать как рабочее напряжение оборудования или напряжение батареи без нагрузки. Число аккумуляторов в батарее допускается изменять в зависимости от условий эксплуатации и профиля нагрузки батареи при условии соблюдения минимального и максимального пределов диапазона рабочего напряжения оборудования. Напряжение заряда батареи зависит от числа аккумуляторов, типа электрохимической системы и температуры окружающей среды.

Таблица 1 - Рабочий диапазон напряжений оборудования, питаемого батарейной системой

Рисунок 2 - Пример разрядных кривых батарей при разряде токами различных постоянных значений

Рисунок 3 - Примеры кривых заряда

4.4.2 Параметры и характеристики заряда

Параметры и характеристики заряда батареи приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Параметры и характеристики заряда

По согласованию между конечным потребителем и изготовителем температурную компенсацию допускается не применять. Это решение должно быть принято до расчета емкости батареи, необходимой для конкретного профиля нагрузки. В таком случае датчик температуры, как правило, не используют.

На рисунке 4 приведена типичная электрическая схема интерфейса между зарядным устройством и батареей. Допускается применение интерфейсов других конфигураций с такими же или дополнительными функциями батареи.

Рисунок 4 - Типичная электрическая схема интерфейса между зарядным устройством и батареей

Интерфейс между зарядным устройством и батареей, как показано на рисунке 4, состоит из:

1) датчика напряжения для измерения и системы регулирования напряжения батареи, максимальный допуск - ±1% [см. (1) на рисунке 4];

2) системы сбора данных о температуре (2a), включая электропроводку (2b) к датчику температуры (3), допуск, как правило, - не более ±2,5°С (эквивалентно ±0,5% от идеального зарядного напряжения);

3) датчика температуры (3), максимальный допуск - ±2°С для требуемого температурного диапазона (эквивалентно ±0,4% от идеального зарядного напряжения), предпочтительно подключенного непосредственно к батарее, минимум один датчик на батарейную систему [см. (3) на рисунке 4]. Модель датчика температуры и система заряда батареи должны быть согласованы между заказчиком и поставщиками батареи. При использовании РТ 100 необходимо 4-проводное подключение или активное измерение. Допускается применять другие датчики, например двухпроводной РТ 1000 или СОТК (10 кОм при 25°С);

4) датчика температуры (3), размещенного внутри аккумуляторного отсека (4);

5) кабелей между батареей и зарядным устройством, являющихся частью электрической системы ПС (5).

Точность системы заряда проверяют:

a) для требуемого температурного диапазона, который составляет не менее 80°С;

b) на интерфейсе зарядного устройства.

Системный интегратор при создании батарейной системы должен учесть падение напряжения в силовых кабелях и сопротивление в проводах датчика температуры и компенсировать влияние проводки.

Влияние электропроводки на данные датчика зависит от типа датчика температуры, системы сбора данных и/или расположения датчика напряжения. Если выявлено существенное влияние, допускается по согласованию между системным интегратором и изготовителем зарядного устройства компенсировать его в системе управления зарядным устройством.

При применении датчиков температуры, указанных в настоящем стандарте, воздействием сопротивления электропроводки на полученные значения температуры допускается пренебречь.

4.4.3 Параметры разряда

4.4.3.1 Общие положения

Параметры разряда батарей при эксплуатации или хранении:

- профиль нагрузки батареи (обеспечение резервного питания при аварийных процессах и/или в нормальном режиме работы, например при проезде нейтральной вставки или прерывании питания);

- длительный разряд батареи, т.е. разряд батареи в автономном режиме при отсутствии питания;

- разряд батареи при низких и высоких температурах;

- саморазряд.

4.4.3.2 Профиль нагрузки батареи

Профиль нагрузки батареи должен быть установлен в соглашении между конечным потребителем, заказчиком и изготовителем аккумуляторов или батарей. Профиль нагрузки определяют для всего поезда с учетом применения одной или нескольких батарей.

Примеры двух различных типов профилей нагрузки батареи:

- обеспечение резервного питания вспомогательного оборудования при аварийных процессах (см. рисунок 5, этапы 1-5);

- обеспечение питания вспомогательного оборудования в нормальном режиме работы, например при проезде нейтральной вставки или прерывании питания (см. рисунок 6, этапы 1, 2).

Для расчета и оптимизации требуемой емкости батареи в профиль нагрузки рекомендуется включать три типа нагрузок: нагрузку с постоянной мощностью, Вт, резистивную нагрузку, Ом, и нагрузку постоянным током, А, которые могут возникать в одно и то же время для каждого интервала времени разряда. Наличие в профиле всех трех типов нагрузки не является обязательным.

Примеры профилей нагрузки батареи в высокоскоростном ПС и ЭП при аварийных процессах приведены в приложении A на рисунках A.1 и A.2.

1 - все нагрузки; 2 - важные нагрузки; 3 - аварийные нагрузки; 4 - длительный разряд; 5 - запуск

Рисунок 5 - Пример профиля нагрузки батареи при обеспечении резервного питания вспомогательного оборудования при аварийных процессах (при отсутствии движения ПС)

1 - все нагрузки; 2 - важные нагрузки

Рисунок 6 - Пример профиля нагрузки батареи при нормальном режиме работы, например прерывании питания при проезде нейтральной вставки (движение ПС осуществляется без заряда аккумулятора)

4.4.3.3 Длительный разряд батареи

Длительный разряд батареи - это разряд на небольшую нагрузку, по продолжительности выходящий за пределы обычного периода профиля аварийной нагрузки. Например, время разряда батареи более 1 сут с небольшим потреблением электроэнергии от батареи. Такой разряд нельзя полностью исключить при эксплуатации. Значение возможной нагрузки и время разряда должны быть определены конечным потребителем и системным интегратором.

Батарея должна выдерживать длительный разряд без повреждений. Для батарей каждого типа электрохимической системы в соответствующих частях серии стандартов МЭК 62973 установлен параметр "восстановление после разряда" с целью обеспечения восстановления рабочих характеристик батареи после длительного разряда.

4.4.3.4 Разряд батареи при низких или высоких температурах

Диапазон рабочих температур батареи должен включать среднюю низкую и среднюю высокую температуры в городе или в регионе или должен быть согласован с потребителем. Во всем установленном диапазоне температур заряженная батарея должна обеспечивать профиль нагрузки, установленный конечным потребителем, и сохранять конструктивную целостность.

4.4.4 Саморазряд

_______________

Хранение батарей - см. 8.2.

4.4.5 Расчет емкости батареи

Изготовитель ПС или системный интегратор должны установить значения следующих параметров:

- требования к разряду батареи на всех ступенях профиля нагрузки (см. 4.4.3);

- резерв емкости батареи с учетом возможных будущих нагрузок или для обеспечения безопасности;

- диапазон температуры окружающей среды батареи в аварийных ситуациях (по согласованию с конечным потребителем);

- циклы повторяющихся разрядов, включая число разрядов (за сутки, месяц или год) и их продолжительность.

Изготовитель батареи должен установить значения следующих параметров:

- СЗ в соответствии с параметрами заряда (напряжение, температурная компенсация и т.д.) и условиями окружающей среды;

- коэффициент старения, зависящий от (но не ограничиваясь) рабочей температуры окружающей среды, ГР при циклировании, обслуживания и требуемого срока службы.

Параметры для расчета значения емкости батареи установлены в таблице 3. Для конкретного типа электрохимической системы в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973 установлены конкретные требуемые значения параметров.

Таблица 3 - Параметры для расчета емкости батареи

4.5 Требования безопасности

4.5.1 Общие положения

Батарейный поддон или ящик должны удерживать электролит в случае протечки электролита батареи и быть стойкими к его воздействию.

Вентиляционные пробки аккумуляторов или системы долива (воды), если они предусмотрены конструкцией, должны быть оснащены пламегасителями для предотвращения попадания внешнего пламени или искр в аккумуляторы, которые могут вызвать внутренний взрыв и привести к разбрызгиванию электролита.

Вентиляция батарейной системы, если ее наличие предусмотрено в соответствующих частях серии стандартов МЭК 62973, должна быть достаточно эффективной для предотвращения образования высокой и опасной концентраций газов (см. 5.5). Расчет вентиляции выполняют по МЭК 62485-2.

4.5.2 Глубокий разряд батарей

Глубокий разряд батареи - это разряд, при котором из батареи отдается электрический заряд (энергия) больший, чем разрешено изготовителем или чем определено в разрядных кривых батареи, предоставленных изготовителем. Следует учитывать, что глубокий разряд батареи может привести к ее необратимому повреждению, уменьшению доступной емкости батареи после заряда или сокращению срока службы.

Для предотвращения глубокого разряда батареи следует применять соответствующие способы защиты, используя следующие параметры:

- напряжение;

- ток;

- температура;

- время.

Кривые, показывающие взаимосвязь между током и конечным напряжением разряда, должны быть предоставлены изготовителем батарей.

Для батарей некоторых типов электрохимических систем допускается не использовать специальные устройства для их защиты от глубокого разряда.

4.5.3 Температурная компенсация во время заряда

Температурная компенсация во время заряда, т.е. регулирование значения напряжения заряда батареи в зависимости от температуры, установлена для технологий батарей конкретного типа электрохимической системы (при необходимости ее использования) в соответствующих частях серии стандартов МЭК 62973.

В качестве дополнительной меры при этом следует учитывать значения максимальной и минимальной температур батареи при заряде, если они установлены для батарей конкретной электрохимической системы.

При отказе датчика температуры система заряда аккумулятора должна временно использовать безопасное значение напряжения заряда, установленное для батарей конкретного типа электрохимической системы.

4.6 Требования пожарной безопасности

Требования пожарной безопасности, включая устойчивость к воспламеняемости, дымообразование и предельные показатели токсичности продуктов горения, должны быть установлены в технических требованиях конечного потребителя в соответствии с требованиями нормативных документов.

4.7 Техническое обслуживание

Рекомендации по профилактическому и ремонтному обслуживанию должны быть предоставлены изготовителем батареи и установлены для конкретного типа электрохимической системы в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973. Периодичность обслуживания и объем работ при вводе в эксплуатацию батарей должны быть установлены конечным пользователем и изготовителем батареи в зависимости от применения изделия по назначению.

4.8 Требования к заряду

Параметры заряда следует выбирать таким образом, чтобы обеспечить высокий уровень заряда при нормальных условиях эксплуатации и минимизировать необходимость долива воды (если применимо). Параметры заряда батарей конкретного типа электрохимической системы установлены в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973.

5 Механическая конструкция батарейной системы

5.1 Общие положения

Батарейная система включает в себя один или несколько батарейных ящиков, поддонов, корзин, батарейных модулей или моноблочных батарей (см. раздел 4).

В механической конструкции батарейной системы должны быть учтены три основных аспекта:

- механизм крепления (батарейного поддона с батарейным ящиком и батарейного ящика с ПС);

- обеспечение доступа персонала к батарее;

- расположение батарейной системы в ПС.

5.2 Механизмы крепления

5.2.1 Общие положения

Батарейный ящик, как правило, крепится к вагону ПС болтами.

Основные типы сопряжения батарейных поддонов с конструкцией батарейного ящика делятся на:

- фиксированное;

- выкатное;

- выдвижное.

5.2.2 Фиксированный механизм крепления

Батарейные поддоны, имеющие места для захвата вилочным подъемником или другие приспособления для подъема, снятия и установки, допускается крепить к батарейному ящику болтами (см. рисунок 8). Корзины или моноблочные батареи допускается устанавливать непосредственно в батарейные ящики (см. рисунок 7).

Рисунок 7 - Пример фиксированной установки корзин и моноблочных батарей в батарейных ящиках без поддона

Рисунок 8 - Пример фиксированной установки с поддоном

5.2.3 Выкатной механизм крепления

Для обеспечения удобного доступа к батарее батарейные ящики изготовляют с выкатным механизмом крепления поддонов с применением роликовых направляющих:

- с раздвижными прогонами (ролики на поддоне) - см. рисунок 9;

- с роликовыми опорами (ролики на ящике или поддоне) - см. рисунок 10.

Рисунок 9 - Пример конструкции выкатного механизма крепления с раздвижными прогонами и роликами, расположенными на поддоне

Рисунок 10 - Пример конструкции выкатного механизма крепления с роликовыми опорами, расположенными на ящике

5.2.4 Выдвижной механизм крепления

В конструкции выдвижного механизма крепления батарейных поддонов применяют телескопические выдвижные направляющие (см. рисунок 11).

Рисунок 11 - Пример конструкции выдвижного механизма крепления с телескопическими направляющими

5.3 Расположение батарейной системы в железнодорожном подвижном составе

Батарейную систему в ПС располагают тремя основными способами:

- на крыше;

- внутри (шкафы, стойки);

- под полом (низкопольные, высокопольные единицы ПС).

5.4 Обеспечение доступа к батарее

К батарее должен быть обеспечен удобный доступ персонала любым из трех способов:

- сверху (при установке батареи на крыше или внутри ПС);

- сбоку с одной стороны (при установке под кузовом или внутри ПС);

- сбоку с двух сторон (при установке под вагоном ПС).

5.5 Вентиляция батарейного ящика

Для батарей, которые выделяют опасные газы (например, во время заряда), в батарейном ящике должна быть обеспечена достаточная вентиляция для предотвращения накопления чрезмерной концентрации газов. Отверстия для входа и выхода воздуха должны быть расположены таким образом, чтобы обеспечить достаточный поток воздуха, особенно когда ПС находится в неподвижном состоянии (например, в мастерской технического обслуживания). Рекомендуется обеспечивать естественную вентиляцию батарейного ящика.

Расположение отверстий на батарейном ящике зависит от места его установки в ПС.

Требования к вентиляции, включая размеры отверстий, установлены в МЭК 62485-2. При оборудовании вентиляции батарейного ящика следует учитывать действующие требования к вентиляции ПС.

6 Электрический интерфейс батарейной системы

6.1 Общие положения

Типичные электрические интерфейсы батарейной системы, размещенной в батарейном ящике, и бортовой сети приведены на рисунке 12. Требования к конкретным компонентам зависят от типа батарей и установлены в соответствующих частях серии стандартов МЭК 62973 или в спецификации конечного потребителя.

_______________

A - выводы батареи (аккумулятора или моноблока); B - выводы поддона; C - главный соединитель батарейной системы; D - соединитель для подключения к внешним (наземным) системам (установка соединителя допускается непосредственно на поддон)

Рисунок 12 - Типичная схема электрического интерфейса батарейной системы

6.2 Внешние электрические соединения

В зависимости от конструкции батареи и требований изготовителя железнодорожного подвижного состава или системного интегратора допускается использование следующих конструктивных исполнений внешних электрических соединений:

- конструкция основного соединителя (сопряжение между бортовой системой ПС и батареей) зависит от требований проекта и соглашения между конечным потребителем, изготовителем ПС и изготовителем батареи. Допускается использование резьбовых соединений или соединительных разъемов (аналогично подключению к наземным системам энергообеспечения);

- размер и длина выводных кабелей зависят от требований проекта и должны быть согласованы между конечным потребителем, изготовителем ПС и изготовителем батареи;

- соединительный разъем для подключения к оборудованию при проведении технического обслуживания или к источнику наземного/придорожного электропитания или для подключения батарейного поддона к батарейному ящику;

- соединительный(е) разъем(ы) для подключения датчиков [датчик температуры, термостат (переключатель при перегреве), управляющий(е) контакт(ы) для обслуживания и т.д.] по МЭК 62847;

- батарейная система должна быть сконструирована таким образом, чтобы полярность положительных и отрицательных выводов основного соединителя батареи невозможно было перепутать.

7 Маркировка

7.1 Знаки безопасности

7.1.1 Знаки безопасности, размещаемые на внешней стороне батарейного ящика

_______________

ГОСТ 12.4.026-20 15, приведено в приложении ДА.

- предупреждающие знаки:

a) W012 "Осторожно. Электричество";

b) W026 "Осторожно. Заряд батареи";

- запрещающий знак:

c) P003 "Не допускать открытого огня. Огонь, открытый источник возгорания и курение запрещены".

7.1.2 Знаки безопасности, размещаемые внутри батарейного ящика, включая батарейные поддоны и корзины

Следующие знаки безопасности в соответствии с ИСО 7010 должны быть размещены внутри батарейного ящика. Дополнительные требования к маркировке батарейной системы подлежат согласованию между конечным потребителем, изготовителем ПС или системным интегратором и изготовителем батареи:

- предупреждающие знаки:

a) W012 "Осторожно. Электричество";

b) W026 "Осторожно. Заряд батареи";

c) W023 "Осторожно. Едкие и коррозионные вещества";

d) W002 "Осторожно. Взрывоопасный материал";

- запрещающий знак:

e) Р003 "Не допускать открытого огня. Огонь, открытый источник возгорания и курение запрещены";

- предписывающие знаки:

f) M002 "Ознакомиться с руководством по эксплуатации/буклетом";

g) M004 "Работать в защитных очках";

h) М009 "Работать в защитных перчатках";

i) M010 "Работать в защитной одежде".

Знаки безопасности, размещенные на батарейном поддоне или каркасе, могут быть черно-белыми или цветными.

7.1.3 Знаки безопасности, размещаемые на аккумуляторах и моноблочных батареях

Требования к знакам безопасности для аккумуляторов и батарей конкретного типа установлены в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973.

7.2 Содержание маркировки

7.2.1 Содержание маркировки, размещаемой на внешней стороне батарейного ящика

В маркировку, размещаемую на внешней стороне батарейного ящика, включают следующую информацию:

- серийный номер;

- идентификатор части (устройства);

- массу;

- периодичность контроля (если установлена);

- наименование изготовителя.

По согласованию между конечным потребителем и изготовителем допускается в маркировочные данные включать дополнительную информацию, например значения номинального напряжения и нормированной емкости.

7.2.2 Содержание маркировки, размещаемой внутри батарейного ящика, включая батарейные поддоны, корзины и модули

Требования к содержанию маркировки, размещаемой на батарейных поддонах, корзинах, модулях или других компонентах внутри батарейного ящика, установлены в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973, распространяющейся на батареи конкретного типа. Если батарейный ящик содержит несколько батарейных поддонов, корзин или модулей, то последовательность нумерации и их расположение в батарейном ящике должны быть указаны в маркировочных данных или в руководстве по эксплуатации.

7.2.3 Содержание маркировки, размещаемой на аккумуляторах и моноблочных батареях

Требования к содержанию маркировки, размещаемой на аккумуляторах и моноблочных батареях конкретного типа, установлены в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973.

8 Транспортирование и хранение

8.1 Транспортирование

Транспортирование батарей осуществляют в соответствии с правилами, действующими на конкретном виде транспорта.

8.2 Хранение

Хранение батарей осуществляют в сухом, чистом, защищенном от замерзания закрытом помещении. Батарея не должна подвергаться воздействию прямых солнечных лучей. Требования к хранению батареи должны быть установлены в технической документации на батареи конкретного типа и в руководстве по эксплуатации.

9 Испытания

9.1 Общие положения

Целью испытаний является подтверждение соответствия батарей требованиям, установленным в нормативных документах. Рекомендуется уменьшить число дорогостоящих испытаний и проводить только те испытания, проведение которых необходимо для проверки батарей. Испытания батарей проводят с учетом требований, установленных для оборудования, применяемого на ПС. Должны быть приняты во внимание особые требования, предъявляемые к железнодорожному транспорту, в том числе требования по надежности.

В настоящем разделе приведены виды испытаний. Методы испытаний батарей конкретного типа установлены в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973.

Методы испытаний и параметры испытаний должны быть согласованы между конечным потребителем, изготовителем ПС и изготовителем батареи.

Виды испытаний:

- типовые испытания;

- контрольные испытания.

Результаты ранее проведенных типовых испытаний с одним и тем же типом батарей допускается применять для нескольких проектов.

9.2 Типовые испытания

9.2.1 Общие положения

В типовые испытания включают испытания батареи на удар, вибрацию и по профилю нагрузки (типичные профили нагрузки батарей при аварийных ситуациях представлены в приложении A).

По согласованию между конечным потребителем, изготовителем ПС или системным интегратором и изготовителем батареи испытания на удар и вибрацию можно заменить расчетом, например методом конечных элементов (МКЭ).

Вместо испытания по профилю нагрузки допускается применять моделирование по результатам расчета изготовителя батареи (см. B.5, приложение B).

Допускается проводить другие испытания, которые должны быть согласованы между конечным потребителем, изготовителем ПС и изготовителем батареи.

9.2.2 Испытания по определению электрических характеристик

Испытания по определению электрических характеристик проводят в соответствии с требованиями стандартов соответствующей части серии стандартов МЭК 62973 для батареи конкретного типа.

9.2.3 Испытания по определению диэлектрических свойств

Испытания по определению диэлектрических свойств батарей проводят по МЭК 60077-1.

9.2.4 Испытания по профилю нагрузки

Испытания батарей по профилю нагрузки проводят в соответствии с приложением В.

9.2.5 Испытание на удар и вибрацию

Аккумуляторная батарея, установленная в разработанных для нее креплениях, должна выдерживать удары и вибрацию по МЭК 61373.

Испытуемый объект - это аккумулятор батареи, моноблочная батарея, батарейный поддон, корзина или модуль. Испытания проводят в соответствии с МЭК 61373, категория 1, класс В, при нормальных условиях крепления и в своей рабочей ориентации.

Оценка результатов испытаний - по МЭК 61373.

Перед поставкой батарейной системы проводят испытания на удар и вибрацию по МЭК 61373 или расчетом, например МКЭ, в соответствии с договоренностью между конечным потребителем, изготовителем ПС и изготовителем батареи. Если ранее были проведены испытания на аналогичных аккумуляторах, входящих в состав батарей, моноблочных батареях, батарейных поддонах, корзинах или модулях или на батарейной системе того же типа электрохимической системы, того же изготовителя и того же типа сборки, то допускается испытания на удар и вибрацию не проводить.

По согласованию между конечным потребителем и изготовителем батареи допускается выполнять замену батарей с использованием аккумуляторов, батарейных корзин или моноблочных батарей известной и проверенной конструкции без испытаний.

9.3 Контрольные испытания

9.3.1 Общие положения

Для проверки качества партии поставленных батарей/аккумуляторов выполняют контрольные испытания. Контрольные испытания партии проводят в соответствии со стандартами, распространяющимися на батареи/аккумуляторы конкретного типа, или в соответствии с требованиями конечного потребителя и/или системного интегратора.

Число образцов, подлежащих контрольным испытаниям, должно быть согласовано между конечным потребителем, изготовителем ПС или системным интегратором и изготовителем батареи.

9.3.2 Визуальный контроль

Соответствующие параметры, например маркировку, проверяют в соответствии ссогласованным(и) чертежом(ами). Результаты должны соответствовать чертежам.

9.3.3 Испытания по определению диэлектрических свойств

Испытания по определению диэлектрических свойств проводят по МЭК 60077-1.

9.3.4 Испытания по определению электрических характеристик

Следует проверить напряжение разомкнутой цепи.

Приложение A

(справочное)

Примеры типичных профилей нагрузки батарей

A.1 Пример профиля нагрузки батареи в высокоскоростном железнодорожном подвижном составе (см. рисунок A.1)

Рисунок A.1 - Пример профиля нагрузки батареи в высокоскоростном железнодорожном ПС (исключен этап запуска оборудования)

A.2 Пример профиля нагрузки батареи в пригородном ЭП (см. рисунок A.2)

Рисунок A.2 - Пример профиля нагрузки батареи в пригородном ЭП (исключен этап запуска оборудования)

Приложение B

(обязательное)

Общие требования к установлению профиля нагрузки и испытаниям по проверке соответствия батареи профилю нагрузки

B.1 Общие положения

В настоящем приложении установлены общие требования к испытаниям батареи по профилю нагрузки, если он указан конечным потребителем и/или системным интегратором. Цель состоит в том, чтобы подтвердить соответствие конструктивных и эксплуатационных характеристик батареи установленным требованиям. Рекомендуется проводить только те испытания, которые согласованы как необходимые.

Примечание - Допускается вносить изменения в первоначально установленные профили нагрузки и рабочие условия для оптимизации в ходе разработки.

B.2 Общие требования к заданию профиля нагрузки

В профиль нагрузки рекомендуется включать три типа нагрузок: нагрузку с постоянной мощностью, Вт, резистивную нагрузку, Ом, и нагрузку постоянным током, А, которые могут возникать в одно и то же время для каждого интервала времени разряда. Наличие в профиле всех трех типов нагрузки не является обязательным.

Методология построения и различные параметры профиля нагрузки должны быть согласованы между изготовителем батареи, конечным потребителем и/или системным интегратором, включая:

- суммарную энергию разряда, потребляемую и доступную во время выполнения профиля нагрузки;

- мощность или напряжение и ток, доступные во время выполнения профиля нагрузки.

Также должны быть учтены следующие параметры:

- параметры окружающей среды (например, температура);

- эксплуатационные требования оборудования ПС (например, минимальное значение напряжения).

Профиль(и) нагрузки должен(ы) быть установлен(ы) первоначально конечным потребителем и/или системным интегратором, включая необходимые для расчета емкости батареи поправки, связанные с влиянием электропроводки между батареей и оборудованием, установленным в ПС (например, падение напряжения).

Важной частью методологии является уровень СЗ батареи и учет процессов ее старения, выражаемого в значении коэффициента старения, как указано в таблице 3 настоящего стандарта, в зависимости от типа батареи.

Процесс установления необходимой емкости батареи требует четко определенной и согласованной методологии для проверки соответствия возможности обеспечения батареей выполнения профиля нагрузки и состоит из двух этапов:

- выполняют расчет емкости батареи исходя из соответствия выбранной батареи профилю(ям) нагрузки, требуемому ПС для определенной среды (температуры окружающей среды) и условий эксплуатации оборудования, энергообеспечение которого учитывается в профиле нагрузки (диапазон рабочего напряжения). Допускается выполнение расчета емкости батареи с использованием численного расчета (например, моделирования) или лабораторных испытаний, если численный расчет недоступен;

- проводят испытания на выбранной батарее для проверки выполнения профиля нагрузки. Условия испытаний должны соответствовать условиям, установленным в профиле нагрузки.

Если установлено несколько профилей нагрузки, все они должны учитываться при расчете емкости батареи. Изготовителем батареи должен быть идентифицирован и согласован с конечным потребителем и/или изготовителем ПС наиболее тяжелый для работы батареи профиль нагрузки вместе с его параметрами. Изготовитель батареи должен предоставить информацию о расчете емкости батареи системному интегратору на этапе проведения закупок, а также конечному потребителю по запросу.

B.3 Требования к содержанию документа расчета емкости батареи

Результаты расчетов емкости батареи должны быть документально оформлены. Минимальные требования к содержанию документа(ов):

- основные данные батареи: электрохимическая система, тип (допустимый ток разряда), емкость, число аккумуляторов, соединенных последовательно и параллельно;

- условия окружающей среды (например, диапазон температуры при заряде, разряде) и факторы, влияющие на ухудшение характеристик (например, старение, начальная СЗ в зависимости от параметров заряда);

- параметры заряда;

- кривые, отражающие поведение батареи по времени разряда, которые показывают соответствие требуемым параметрам для каждого периода/этапа профиля нагрузки.

B.4 Проведение испытаний

Испытания батареи по профилю нагрузки проводят по согласованию между изготовителем батареи, конечным потребителем и/или системным интегратором. При этом должны быть учтены:

- значения температуры испытаний, применяемые при определении емкости батареи;

- минимальное репрезентативное число аккумуляторов, батарейных корзин или моноблочных батарей (как правило, более 10% общего числа аккумуляторов, соединенных последовательно, что соответствует числу батарейных корзин или моноблочных батарей). Для батарей, рассчитанных исходя из параллельного подключения нескольких батарей, профиль нагрузки допускается корректировать пропорционально числу батарей в параллельном подключении. Репрезентативное число аккумуляторов будет упоминаться ниже для целей испытания как "батарея".

Допуски при проведении испытаний:

- температура окружающей среды: ±2°С;

- отклонение температуры аккумуляторов в батарее: ±2°С.

Подготовка батареи:

- при необходимости выполняют предварительную активацию аккумуляторов и батарей (число циклов предварительной активации должно быть согласовано);

- выполняют полный заряд батареи в соответствии с требованиями для конкретных типов, установленными в соответствующей части серии стандартов МЭК 62973;

- аккумуляторы или батареи помещают в камеру и доводят температуру до заданного значения.

Испытание по профилю нагрузки проводят в соответствии с проведенным расчетом емкости батареи; параметры профиля нагрузки (включая время, напряжение, силу тока, температуру) регистрируют.

Предварительно согласованная программа испытаний должна содержать:

- параметры и условия подготовки батареи;

- параметры и условия конкретного испытания;

- коэффициент пропорционального изменения параметров испытаний, при необходимости (с учетом числа репрезентативных аккумуляторов в батарее).

Критерий приемки: на всех этапах выполнения профиля нагрузки и по его завершении напряжение не должно быть менее минимального значения напряжения, установленного для профиля нагрузки.

B.5 Протокол испытаний

Результаты испытаний регистрируют в протоколе. В протокол включают следующую информацию:

- основные данные батареи: электрохимическая система, тип (допустимый ток разряда), емкость, число аккумуляторов, соединенных последовательно и параллельно;

- условия окружающей среды (например, диапазон температуры при заряде, разряде) и факторы, влияющие на ухудшение характеристик (например, старение, начальная СЗ в зависимости от параметров заряда);

- кривые, отражающие поведение батареи по времени разряда, которые показывают соответствие требуемым параметрам для каждого периода/этапа профиля нагрузки;

- описание используемого измерительного оборудования с указанием сведений о поверке или калибровке, проведенной поверенными средствами измерения;

- любые наблюдения во время испытаний, которые могут повлиять на интерпретацию результатов испытаний.

Если параметры испытания скорректированы для уменьшения числа испытуемых аккумуляторов, то допускается применение поправочного коэффициента для сравнения результатов испытания с установленным профилем нагрузки. Данную информацию регистрируют в протоколе.

Приложение C

(справочное)

Примеры вспомогательного оборудования для включения в профиль нагрузки батареи

В таблице C.1 приведен в качестве примера перечень вспомогательного оборудования железнодорожного подвижного состава, питание которого обеспечивает аккумуляторная батарея на разных этапах профиля нагрузки. Между конечным потребителем и системным интегратором должен быть согласован перечень вспомогательного оборудования, питание которого должно быть обеспечено на разных этапах профиля нагрузки батареи.

Таблица C.1 - Перечень вспомогательного оборудования, питание которого обеспечивает аккумуляторная батарея на разных этапах профиля нагрузки

Приложение ДА

(справочное)

Сопоставление кодов знаков безопасности, установленных в ИСО 7010 и в

ГОСТ 12.4.026-2015

На территории Российской Федерации действует

ГОСТ 12.4.026-2015 , в котором коды знаков безопасности отличаются от указанных в ИСО 7010. В таблице ДА.1 приведено сопоставление кодов знаков безопасности, установленных в ИСО 7010 и в

ГОСТ 12.4.026-2015 .

Таблица ДА.1 - Сопоставление кодов знаков безопасности, установленных в ИСО 7010 и в

ГОСТ 12.4.026-2015

_______________

ГОСТ 12.4.026-2015 следует применять знак, установленный в ИСО 7010.

Приложение ДБ

(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным и межгосударственным стандартам

Таблица ДБ.1

Библиография