TCITSA 08.2-2021 轨道交通车载储能系统测试方法 第2部分:超级电容器储能系统.pdf
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1、T/CITSA 08.2-2021 ICS45.060.20 S50 团 体 标 准 T/CITSA 08.2-2021 轨道交通车载储能系统测试方法 第 2 部分:超级电容器储能系统 Test methods for onboard energy storage system of railway transportation equipment Part 2:Storage system with super capacitor 2021-04-19 发布 2021-04-19 实施 中国智能交通协会 发布发布T/CITSA 08.2-2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规
2、范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 符号.3 5 技术要求.3 6 检验方法.6 7 检验规则.13 T/CITSA 08.2-2021 II 前 言 本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本部分由中国智能交通协会提出并归口。本部分起草单位:中车工业研究院有限公司、北京交通大学、中车株洲电力机车有限公司、中车青岛四方车辆研究所有限公司、宁波中车新能源科技有限公司、中车唐山机车车辆有限公司。本部分主要起草人:王轶欧、梁瑜、闫一凡、任坤华、吴健、张伟先、杨宇、袁峻、李辉。T/CITSA 08.2-2021 1 轨道交通车载储能系统 第 2 部分:超级电容器储能系统 1 范围 本部
3、分规定了轨道交通车载超级电容器储能系统的术语和定义、符号、技术要求、检验方法及检验规则。本部分适用于轨道交通车辆上牵引动力的超级电容器储能系统(以下简称储能系统),该系统的基本储能元件采用双电层超级电容器、混合型及电池型超级电容器。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2423.12008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验A:低温(IEC 60068-2-1:2007,IDT)GB/T 2423.22008 电工电子产品环境试验 第2
4、部分:试验方法 试验B:高温(IEC 60068-2-2:2007,IDT)GB/T 2423.42008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Db:交变湿热(12h+12h循环)(IEC 60068-2-30:2005,IDT)GB/T 2423.172008 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ka:盐雾(IEC 60068-2-11:1981,IDT)GB/T 42082017 外壳防护等级(IP代码)(IEC 60529:2013 IDT)GB/T 215632018 轨道交通 机车车辆设备 冲击和振动试验(IEC 61373:2010,MOD)GB/T 24338
5、.42018 轨道交通 电磁兼容 第3-2部分:机车车辆 设备(IEC 62236-3-2:2008,MOD)GB/T 32350.12015 轨道交通绝缘配合 第1部分:基本要求电工电子设备的电气间隙和爬电距离(IEC 62497-1:2010,MOD)GB/T 34870.12017 超级电容器 第1部分:总则 ISO 3095:2013 声学 铁路应用 轨道机车车辆发射噪声测量 IEC 62576:2018 混合电动车辆用双层电容器 电气特性的试验方法 IEC 618813:2013 铁路应用 机车车辆设备 电力电子电容器 第3部分:双电层电容器 Q/CRRC J 37.1 轨道交通车载
6、储能系统测试方法 第1部分:动力电池系统 Q/CRRC J 38 轨道交通用超级电容器单体和模组 3 术语和定义 GB/T 34870.12017界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1 超级电容器储能系统 energy storage system with super capacitor 由一个或多个超级电容器模组通过串并联组合而成的,具有电容管理系统和电压均衡单元的储能装置,并具有分断隔离设备,如:接触器,断路器、熔断器等。在本标准中,简称为“储能系统”。3.2 额定电压 rated voltage,UR 设计时所规定的储能系统的最高工作电压。T/CITSA 08.2-2021 2
7、注:改写GB/T 34870.12017,定义3.10。3.3 最低工作电压 minimum operated voltage 设计时所规定的储能系统的最低工作电压。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.11。3.4 电容管理系统 capacitor management system 以下简称“CMS”,储能系统的控制管理单元,主要负责超级电容性能监控管理(含SOC动态监测,单体均衡,对外通信等功能)。3.5 电压均衡单元 voltage balanced unit 以下简称“VBU”,与电容器模组配套使用,进行单体内、模组间的电压检测/均衡,以及对外通信的功能单元。3.6 超级
8、电容包 super capacitor pack 由两个或两个以上的模组通过导线或连接片连接组合而成的储能装置。注1:应包含防护用外壳,并提供正负极接线终端或其它接线方式;注2:应至少包含监控回路,用于监控超级电容器的电压和温度等;注3:可能包含保护装置和控制回路。3.7 标称内阻 nominal internal resistance 设计时所规定的储能系统内阻标称值。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.17。3.8 内阻 internal resistance 在规定的条件下,测量得到的储能系统各单体内阻,接触电阻以及导线连接电阻的组合。注:通过本部分6.3.2.1的测量方法
9、与公式(1)计算得到。3.9 电压保持能力 voltage maintenance rate 储能系统充电至额定电压后,在开路状态下维持电压的能力。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.18。3.10 质量功率密度 mass power density 储能系统单位质量所能输出的功率。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.19。3.11 最大质量功率密度 maximum mass power density 储能系统在额定电压下单位质量所能输出的最大功率。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.20。3.12 体积功率密度 volume power densi
10、ty 储能系统单位体积所能输出的最大功率。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.21。3.13 最大体积功率密度 maximum volume power density T/CITSA 08.2-2021 3 储能系统在额定电压时单位体积所能输出的最大功率。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.22。3.14 充放电电流 charging and discharging current 储能系统充电或放电时的电流值。注:改写GB/T 34870.12017,定义3.23。3.15 工作温度 operating temperature 储能系统工作时,电容单体外壳所允许
11、的最高稳态温度。注:改写IEC 618813:2012,定义3.15。3.16 最高工作温度 maximum operating temperature 储能系统工作时,所有电容单体外壳最高温度。注:改写IEC 618813:2012,定义3.20。3.17 静电容量 electrostatic capacity 储能系统进行恒流放电时,放电电量与电位变化值的比值,单位为。注:通过本部分6.3.2.2的测量方法与公式(2)计算得到。3.18 储存能量 stored energy 储能系统自额定电压起至最低工作电压所储存的能量。注:通过本部分6.3.2.3的测量方法与公式(3)计算得到。3.19
12、 能量效率 energy efficiency 在规定的充电和放电条件之下放电累积能量与充电累积能量的比率。注:计算公式见公式(6)、公式(7)和公式(8)。4 符号 下列符号适用于本文件:Edmm 最大质量密度,单位:瓦时每千克(Wh/kg);Edvm 最大体积密度,单位:瓦时每立方米(Wh/m3);Ic 恒流充电电流,单位为安培(A);Id 恒流放电电流,单位为安培(A);RN 标称内阻,单位为毫欧(m);CN 标称容量,单位为法拉(F)。5 技术要求 5.1 一般要求 5.1.1 外观 按 6.3.1.1 检测时,储能系统表面应平整、干燥、无外伤、无污物,无腐蚀等,外壳不得有变形及裂纹。
13、5.1.2 标识 T/CITSA 08.2-2021 4 按 6.3.1.2 检测时,储能系统的正负极标识应正确的标注在接线端子附近,清晰可见;警告标识及铭牌标识应清晰可见。5.1.3 外形尺寸及重量 按6.3.1.3检测时,储能系统的外形尺寸及重量应符合企业提供的产品技术条件。5.2 性能要求 5.2.1 绝缘性能 5.2.1.1 绝缘电阻 储能系统按6.3.2.6.1检测时,主电路对地绝缘电阻不应低于5M。5.2.1.2 介电强度 储能系统按 6.3.2.6.2 检测时,应符合 GB/T 32350.12008 的要求,施加工频耐受电压 1min 后,应无绝缘击穿、表面闪络等现象发生。5.
14、2.2 内阻 储能系统按6.3.2.1检测时,内阻不应大于其标称内阻值。5.2.3 静电容量 5.2.3.1 双电层超级电容器 储能系统按6.3.2.2检测时,容量应为标称电容的100%120%。5.2.3.2 混合型及电池型超级电容器 储能系统按6.3.2.2检测时,容量应为标称电容的80%120%。5.2.4 储存能量 5.2.4.1 双电层超级电容器 储能系统按6.3.2.3检测时,储存能量应为标称能量的90%120%。5.2.4.2 混合型及电池型超级电容器 储能系统按6.3.2.3检测时,储存能量应为标称能量的80%120%。5.2.5 能量效率 5.2.5.1 双电层超级电容器 储
15、能系统按6.3.2.4检测时,能量效率不应低于93%。5.2.5.2 混合型及电池型超级电容器 储能系统按6.3.2.4检测时,能量效率不应低于90%。5.2.6 电压(能量)保持能力 5.2.6.1 双电层超级电容器 储能系统按6.3.2.5检测时,端电压不应低于额定电压的80%。5.2.6.2 混合型及电池型超级电容器 储能系统按6.3.2.5检测时,所放出的能量不应低于初始状态的95%。5.2.7 电磁兼容 储能系统按6.3.5.1检测时,应符合GB/T 24338.42018的规定。5.2.8 噪声 储能系统按6.3.5.2检测时,在距离为1m产生的噪声不应大于70dB(A)。5.2.
16、9 温升散热 储能系统按6.3.5.3检测时,工作过程中储能系统最高工作温度不应大于55。T/CITSA 08.2-2021 5 5.2.10 振动和冲击 储能系统按6.3.1.4检测时,应满足GB/T 215632018规定的振动和冲击要求。5.2.11 防护等级 储能系统按6.3.1.5检测时,应满足GB/T 42082017中规定的IP54的要求。5.2.12 高温性能 5.2.12.1 双电层超级电容器 储能系统按6.3.4.1检测时,其性能应满足下列条件要求:a)静电容量不低于初始值的85%;b)储存能量不低于初始值的85%;c)内阻小于或等于初始值的200%。5.2.12.2 混合
17、型及电池型超级电容器 储能系统按6.3.4.1检测时,其性能应满足下列条件要求:a)静电容量不低于初始值的80%;b)储存能量不低于初始值的80%;c)内阻小于或等于初始值的200%。5.2.13 低温性能 5.2.13.1 双电层超级电容器 储能系统按6.3.4.2检测时,其性能应满足下列条件要求:a)静电容量不低于初始值的65%;b)储存能量不低于初始值的50%;c)内阻小于或等于初始值的200%。5.2.13.2 混合型超级电容器 储能系统按6.3.4.2检测时,其性能应满足下列条件要求:a)静电容量不低于初始值的70%;b)储存能量不低于初始值的60%。c)内阻小于或等于初始值的200
18、%。5.2.14 耐湿热性能 储能系统按6.3.4.3检测时,应满足GB/T 2423.42008的规定。5.2.15 耐盐雾性能 储能系统按6.3.4.4检测时,应满足GB/T 2423.172008的规定。5.3 安全要求 5.3.1 产品安全性能 储能系统所采用单体和模组的安全性能应符合Q/CRRC J 38中的规定。5.3.2 过温保护 测试对象按6.3.3.2检测时,CMS起作用,超级电容包或储能系统不应爆炸、不起火。5.3.3 过流保护 测试对象按6.3.3.3检测时,CMS起作用,超级电容包或储能系统不应爆炸、不起火。5.3.4 过压保护 测试对象按6.3.3.4检测时,CMS起
19、作用,超级电容包或储能系统不应爆炸、不起火。T/CITSA 08.2-2021 6 5.3.5 短路保护 测试对象按6.3.3.5检测时,熔断器断开,超级电容包或储能系统不应爆炸、不起火。5.3.6 热失控保护 测试对象按6.3.3.6检测时,CMS起作用,超级电容包或储能系统不应爆炸、不起火。6 检验方法 6.1 试验条件 6.1.1 环境条件 除另有规定外,一切测量、试验和恢复均在下列环境中进行:a)温度255;b)相对湿度1590;c)大气压力为86kPa106kPa。6.1.2 测量条件 除另有规定外,测量条件指室温:2510。6.1.3 充放电电流 除另有规定外,本部分充放电电流按恒
20、定电流 I 选取,方式如下:a)混合型及电池型电容器:I=5I1或 8C(或制造商提供的不低于 5I1的电流),取其中较大者;b)双电层电容器:I=40I1或 66C(或制造商提供的不低于 40I1的电流),取其中较大者。注1:I1 指1倍率充放电电流,其数值等于CN(URUmin)/3600;注 2:储能系统的测试电流可根据并联数进行倍乘。6.1.4 热量的处理方案 储能系统应在 6.1.2 规定的测量条件下搁置 1h(或制造商提供的不高于 1h 的搁置时间),达到热平衡状态。6.2 准确度要求 6.2.1 测量仪器、仪表 测量仪器、仪表准确度应满足以下要求:a)电压测量装置:准确度不低于0
21、.5%;b)电流测量装置:准确度不低于0.5%;c)温度测量装置:具有适当的量程,其分度值不大于 1,标定准确度不低于0.5;d)计时器:按时、分、秒分度,准确度不低于0.1%;e)测量尺寸的量具:分度值不大于 1mm;f)称量质量的衡器:准确度为0.1%;g)声音测量装置:准确度为 1 级。6.2.2 控制值/实际值 测试过程中,控制值/实际值和目标值之间的误差应满足以下要求:a)电压:1%;b)电流:1%;c)温度:2。T/CITSA 08.2-2021 7 6.3 试验方法 6.3.1 机械试验 6.3.1.1 外观 在良好的光线条件下,用目测法检查储能系统的外观。6.3.1.2 标识
22、在良好的光线条件下,用目测法检查储能系统的警告标识、铭牌标识和极性标识,用电压表测量储能系统的端电压,并检查其极性标识是否正确。6.3.1.3 外形尺寸及重量 使用量具测量储能系统箱体以及外部接口(如端口、端子排)的外形尺寸;使用衡器称量储能系统(包含供应商提供在内的所有附件)的重量。对于不能跟随整体进行称量的附件,应单独进行称量,称量结果计入总重量结果。6.3.1.4 振动和冲击 按 GB/T 215632018 规定的方法和要求进行试验。6.3.1.5 防护等级 按 GB/T 42082017 规定的 IP54 检查箱体防护等级。6.3.2 电试验 6.3.2.1 内阻 室温下,按照如下步
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- TCITSA 08.2-2021 轨道交通车载储能系统测试方法 第2部分:超级电容器储能系统 08.2 2021 轨道交通 车载 系统 测试 方法 部分 超级 电容器
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