ГОСТ Р МЭК 62924-2021. Национальный стандарт Российской Федерации. Транспорт железнодорожный. Установки стационарные. Стационарная система накопления энергии для систем электротяги постоянного тока
Приложение B
(справочное)
СТЕПЕНЬ ЗАРЯЖЕННОСТИ И ЭНЕРГОСОДЕРЖАНИЯ
ДЛЯ АККУМУЛЯТОРОВ И КОНДЕНСАТОРОВ
B.1 Содержание емкости и энергии
B.1.1 Общие положения
Примечание - Приложение B взято из МЭК 62864-1:2016, приложение A.
В настоящем стандарте емкость и энергию определяют в трех различных контекстах: теоретическом, нормированном и доступном для использования. Основная цель данного приложения состоит в том, чтобы детализировать и уточнить определения или связи, применяемые в БНЭ с батареями и/или конденсаторами в качестве принятых технологий накопления.
Например, рисунок B.1 показывает различие каждого определения, содержащего емкость и энергию для батареи и конденсатора.
Eт - теоретическая энергоемкость; Eн - нормированная
энергоемкость; Eд.и - энергия, доступная для использования;
Qmax - максимальный заряд; Qmin - минимальный заряд;
QUmax - заряд при максимальном напряжении; QUmin - заряд
при минимальном напряжении; Qд.и max - максимальный заряд,
доступный для использования; Qд.и min - минимальный заряд,
доступный для использования; U - напряжение;
UНРЦ - напряжение разомкнутой цепи; Uн - нормированное
напряжение; Umax - максимальное напряжение;
Umin - минимальное напряжение; Uд.и - максимальное
напряжение, доступное для использования;
Uд.и min - минимальное напряжение,
доступное для использования
Примечание - Для батарей: при очень малых токах доступная для использования энергия близка к нормированной энергоемкости.
Рисунок B.1 - Разница в содержании понятий емкости и энергии
B.1.2 Теоретическая энергоемкость
Теоретическая энергоемкость Eт определена в 3.1.22. Это количество энергии, отдаваемое при разряде током очень низкой величины (которое может быть отдано из устройства накопления энергии без потерь энергии, например из-за джоулева или омического тепла), представляющее максимальное количество энергии, которое способна накопить БНЭ.
Для конденсатора теоретическая энергоемкость Eт основана на максимальном напряжении
(B.1)
где C - емкость;
Umax - максимальное напряжение.
Примечание - Для измерения емкости см. МЭК 61881-3.
Для конденсаторной технологии весь электрический заряд может быть удален или разряжен из пары электродов, и, следовательно, соответствующее теоретическое минимальное напряжение равно нулю, то есть Umin = 0.
B.1.3 Нормированная энергоемкость
Нормированная энергоемкость определена в 3.1.23. Это количество энергии, которое может быть отдано из БНЭ в условиях режима разряда.
Для батареи нормированная энергоемкость является интегралом от произведения постоянного тока в испытании на разряд и измеряемого напряжения (например, режим C5).
Пример для нормированной энергоемкости литий-ионной батареи согласно МЭК 62620 приведен в МЭК 62928.
Для конденсатора нормированная энергоемкость Eн практически основана на номинальном напряжении
(B.2)
где C - емкость;
Uн - номинальное напряжение.
Примечание - Для ЭХК Eн не может быть полностью получена из-за потери на эквивалентном последовательном сопротивлении конденсатора (ЭПС).
B.1.4 Доступная для использования энергия
Энергия, доступная для использования, определена в 3.1.24. Это часть доступной энергии, которую можно использовать в пределах заранее установленного диапазона СЗ или пределов напряжения. Максимальный и минимальный пределы - это параметры, как правило, устанавливаемые потребителем или изготовителем.
Например, могут быть определены такие параметры, как мощность, ток или максимальное и минимальное предельное напряжение для используемого оборудования.
Для батареи доступная для использования энергия - это энергия, которая может использоваться без ограничения рабочего цикла, первоначально согласованного между потребителем и изготовителем.
Для конденсатора доступная для использования энергия Eд.и фактически представляет собой разницу между значениями энергии при напряжении заряда и при минимальном доступном для использования напряжении
(B.3)
где C - емкость;
Uд.и max - максимальное напряжение, доступное для использования;
Uд.и min - минимальное напряжение, доступное для использования.
Примечание - Для ЭХК Eд.и не может быть полностью получена из-за потери ЭПС.
B.2 Степень заряженности и степень энергосодержания
B.2.1 Общие положения
Существует несколько определений емкости и энергии, также могут быть определены СЗ и СЭ как комбинация содержания емкости и энергии.
Потребителем, в зависимости от намеченных целей и применений, должно быть выбрано соответствующее определение.
СЗ представляет собой отношение количества электрического заряда, находящегося в БНЭ, к максимальному количеству, доступному в соответствии с определением (то есть теоретическому, нормированному или доступному для использования). Значение СЗ обычно выражают в десятичных числах (от 0,0 до 1,0) или в процентах (%). Значение СЗ 1,0 или 100% соответствует полностью заряженному состоянию, тогда как 0,0 или 0% соответствует полностью разряженному состоянию. Аналогично СЭ является мерой относительной энергии, доступной в БНЭ, и также выражается в десятичных дробях или процентах.
B.2.2 Использование для теоретической цели
Для теоретической цели уместны следующие определения:
(B.4)
(B.5)
где Cт - теоретическая емкость, А·ч;
Cт.ост - оставшаяся <1> теоретическая емкость, А·ч;
Eт - теоретическая энергоемкость, Вт·ч;
Eт.ост - оставшаяся теоретическая энергоемкость, Вт·ч.
--------------------------------
<1> Понятие "оставшаяся" в контексте настоящего стандарта подразумевает значение величины емкости или энергии, доступное для отдачи от текущего состояния батареи при разряде в границах рабочей зоны, определяемых безопасностью.
B.2.3 Использование для общих вопросов
Для вопросов общего характера подходят следующие определения:
(B.6)
(B.7)
где Cн - нормированная емкость, А·ч;
Cн.ост - оставшаяся нормированная емкость, А·ч;
Eн - нормированная энергоемкость, Вт·ч;
Eн.ост - оставшаяся нормированная энергоемкость, Вт·ч.
B.2.4 Использование фактического значения для практических целей
Для практической цели, при оценке фактического состояния, подходят следующие определения фактической СЗф и СЭф:
(B.8)
(B.9)
где Cд.и - емкость, доступная для использования, А·ч;
Cд.и.ост - оставшаяся емкость, доступная для использования, А·ч;
Eд.и - энергия, доступная для использования, Вт·ч;
Eд.и.ост - оставшаяся энергия, доступная для использования, Вт·ч.
B.2.5 Коэффициент использования
Для цели коэффициента использования подходят следующие определения, применимые как к началу срока службы (НСС), так и к концу срока службы (КСС):
(B.10)
(B.11)
где Cн - нормированная емкость, А·ч;
Cд.и - емкость, доступная для использования, А·ч;
Eн - нормированная энергия, Вт·ч;
Eд.и - энергия, доступная для использования, Вт·ч.
Примечание - При необходимости могут использоваться другие комбинации, такие как отношения различного содержания емкости или энергии.
(B.12)
(B.13)
(B.14)
(B.15)
Подписаться на обновления