"ГОСТ Р 70917-2023/ISO/TS 19466:2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Мопеды и мотоциклы с электрическим приводом. Метод испытаний для оценки эффективности систем рекуперативного торможения"
(утв. и введен в действие Приказом Росстандарта от 14.09.2023 N 836-ст)

1 ПОДГОТОВЛЕН Национальной ассоциацией производителей источников тока "РУСБАТ" (Ассоциация "РУСБАТ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии документа, указанного в пункте 4, при участии Федерального государственного бюджетного учреждения "Российский институт стандартизации" (ФГБУ "Институт стандартизации")

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 14 сентября 2023 г. N 836-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TS 19466:2017 "Мопеды и мотоциклы с электрическим приводом. Метод испытаний для оценки эффективности систем рекуперативного торможения" (ISO/TS 19466:2017 "Electrically propelled mopeds and motorcycles - Test method for evaluating performance of regenerative braking systems", IDT).

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

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт распространяется на системы рекуперативного торможения электрических мопедов и мотоциклов, приводимых в движение тяговыми электродвигателями (ТЭД) с аккумуляторными батареями, и устанавливает метод испытаний для оценки эффективности. Эффективность системы рекуперативного торможения оценивают в рамках двух аспектов: во-первых, насколько система рекуперативного торможения может увеличить пробег мотоцикла или мопеда или снизить потребление энергии; во-вторых, насколько эффективна система ТЭД при работе в качестве генератора в режиме рекуперативного торможения.

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)]:

ISO 13064-1:2012, Battery-electric mopeds and motorcycles - Performance - Part 1: Reference energy consumption and range (Мопеды и мотоциклы с электробатареями. Рабочие характеристики. Часть 1. Стандартное потребление и диапазон энергии)

ISO 13064-2:2012, Battery-electric mopeds and motorcycles - Performance - Part 2: Road operating characteristics (Мопеды и мотоциклы с электробатареями. Рабочие характеристики. Часть 2. Дорожные эксплуатационные показатели)

IEC 60034-1, Rotating electrical machines - Part 1: Rating and performance (Машины электрические вращающиеся. Часть 1. Номинальные значения параметров и эксплуатационные характеристики)

IEC 60034-2-1, Rotating electrical machines - Part 2-1: Standard methods for determining losses and efficiency from test (excluding machines for traction vehicles) [Машины электрические вращающиеся. Часть 2-1. Стандартные методы определения потерь и коэффициента полезного действия по испытаниям (за исключением машин для подвижного состава)]

В настоящем стандарте применены термины по ИСО 13064-2, МЭК 60034-1, МЭК 60034-2-1, а также следующие термины с соответствующими определениями.

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

- Электропедия МЭК: доступна на /template/go.php?url=https://www.electropedia.org/;

- платформа онлайн-просмотра ИСО: доступна на /template/go.php?url=https://www.iso.org/obp.

3.1 нагрузочный электродвигатель (load motor): Электродвигатель, который предназначен для имитации дорожной нагрузки, а также тормозного момента при испытании системы электродвигателя (3.11) электрических мопедов и мотоциклов.

Примечание - Во время испытания скорость вращения и крутящий момент нагрузочного электродвигателя должны иметь возможность регулировки в пределах установленного диапазона.

3.2 система нагрузочного электродвигателя (load motor system): Комбинация нагрузочного электродвигателя (3.1) и инвертора.

3.3 контрольное потребление энергии (reference energy consumption): Количество электрической энергии от электросети, затраченное для зарядки тяговой батареи, деленное на расстояние, пройденное после прохождения электрического мотоцикла или мопеда через указанную последовательность испытаний.

Примечание - Контрольное потребление энергии, как правило, выражают в ватт-часах на километр (Вт·ч/км).

[ISO/TR 8713:2012, 2.62, изменено - термин "транспортное средство" заменен на термин "электрический мотоцикл или мопед"]

3.4 коэффициент изменения контрольного потребления энергии (reference energy consumption gain): Отношение изменения контрольного потребления энергии (3.3) при включенной и выключенной системе рекуперативного торможения (3.7) к контрольному потреблению энергии при включенной системе рекуперативного торможения <1>.

Примечание - Коэффициент положительный, если при использовании системы рекуперативного торможения контрольное потребление энергии снижается.

--------------------------------

<1> Определение изменено для приведения в соответствие с формулой (2).

3.5 контрольный пробег (reference range): Расстояние, пройденное мотоциклом или мопедом с электрическим приводом по заданной последовательности испытаний на полностью заряженной тяговой батарее до конца последовательности испытаний по достижении установленных критериев ее завершения.

Примечание - Контрольный пробег, как правило, выражают в километрах, км.

[ISO/TR 8713:2012, 2.63, изменено - "транспортное средство" заменено на "мотоцикл или мопед"]

3.6 коэффициент изменения контрольного пробега (reference range gain): Отношение изменения контрольного пробега (3.5) при включенной и выключенной системе рекуперативного торможения (3.7) к контрольному пробегу при включенной системе рекуперативного торможения <2>.

Примечание - Коэффициент изменения контрольного пробега является положительным, если при использовании системы рекуперативного торможения контрольный пробег увеличивается.

--------------------------------

<2> Определение изменено для приведения в соответствие с формулой (1).

3.7 система рекуперативного торможения (regenerative braking system): Тормозная система, которая во время замедления транспортного средства обеспечивает преобразование кинетической энергии в электрическую энергию.

3.8 эффективность рекуперативного торможения системы тягового электродвигателя (regenerative braking efficiency of traction motor system): Эффективность системы тягового электродвигателя при работе в качестве генератора в режиме рекуперативного торможения, которая представляет собой отношение потребляемой механической мощности к выходной электрической мощности.

3.9 степень заряженности; СЗ (state of charge SOC): Фактическое количество электрической энергии батарейного блока или системы, указанное в процентах от нормированной емкости.

3.10 испытуемый электродвигатель (test motor): Электродвигатель, используемый при испытании в качестве основного тягового электродвигателя для электрических мопедов и мотоциклов, который генерирует тяговый крутящий момент, а также рекуперированную электрическую энергию во время торможения.

3.11 система испытуемого электродвигателя (test motor system): Комбинация испытуемого электродвигателя (3.10) и его инвертора.

На характеристики системы рекуперативного торможения влияют различные элементы и аспекты, такие как электродвигатель и инвертор, напряжение батареи, температура, стратегия управления тормозами, дорожная нагрузка, дорожная ситуация, поведение водителей за рулем и т.д.

Для оценки эффективности системы рекуперативного торможения с учетом этих факторов необходимо определить ее характеристики как в рамках функционирования транспортного средства (ТС), так и в рамках функционирования системы ТЭД. Характеристики системы рекуперативного торможения в рамках функционирования ТС - это коэффициент изменения контрольного пробега (см. 5.2) и коэффициент изменения контрольного потребления энергии (см. 5.3), в рамках функционирования системы ТЭД - эффективность системы ТЭД при ее работе в качестве генератора (см. раздел 6).

Примечание - Коэффициент изменения контрольного потребления энергии или коэффициент изменения контрольного пробега - показатели повышения характеристик ТС за счет системы рекуперативного торможения с точки зрения контрольного потребления энергии и контрольного пробега соответственно.

Коэффициенты изменения контрольного пробега и изменения контрольного потребления энергии вычисляют по результатам определения контрольного пробега и контрольного энергопотребления по ИСО 13064-1. Метод испытаний для мопедов установлен в ИСО 13064-1:2012 (приложение A), для мотоциклов - в ИСО 13064-1:2012 (приложение B).

Для определения коэффициента изменения контрольного пробега необходимо измерить контрольный пробег мотоцикла или мопеда по ИСО 13064-1 при включенной и выключенной системах рекуперативного торможения. Процедура испытания для определения коэффициента изменения контрольного пробега состоит из следующих этапов:

a) начальная зарядка тяговой батареи (см. ИСО 13064-1:2012, 7.4.2);

b) применение соответствующей последовательности испытаний с включенной системой рекуперативного торможения до тех пор, пока будет соблюдаться допустимое отклонение значения скорости, установленное в ИСО 13064-1:2012, раздел 5, для измерения контрольного пробега d_on (см. ИСО 13064-1:2012, 7.4.3);

c) применение соответствующей последовательности испытаний с выключенной системой рекуперативного торможения до тех пор, пока будет соблюдаться допустимое отклонение значения скорости, установленное в ИСО 13064-1:2012 (раздел 5) для измерения контрольного пробега d_off (см. ИСО 13064-1:2012, 7.4.3) <1>;

d) расчет коэффициента изменения контрольного пробега G_range в соответствии с формулой (1):

--------------------------------

<1> Перед выполнением действий по перечислению c) следует повторно выполнить действия по перечислению a).

Для определения коэффициента изменения контрольного потребления энергии необходимо измерить контрольное потребление энергии мотоцикла или мопеда по ИСО 13064-1 при включенной и выключенной системах рекуперативного торможения. Процедура испытания для определения коэффициента изменения потребления энергии состоит из следующих этапов:

a) начальная зарядка тяговой батареи (ИСО 13064-1:2012, 7.4.2);

b) применение соответствующих последовательностей испытаний с выключенной системой рекуперативного торможения до тех пор, пока будет соблюдаться допустимое отклонение значения скорости, установленное в ИСО 13064-1:2012 (раздел 5) и произведена запись количества завершенных последовательностей испытаний для этапа по перечислению d).

Примечание - Если допустимое отклонение значения скорости, установленное в ИСО 13064-1:2012 (раздел 5) не соблюдается при проведении этапа последовательности с номером N + 1, то завершенное количество испытательных последовательностей равно N;

c) зарядка тяговой батареи и измерение энергии E_off, полученной от электросети (см. ИСО 13064-1:2012, 7.4.4);

d) применение N соответствующих последовательностей испытаний, записанных на этапе по перечислению b) с включенной системой рекуперативного торможения;

e) зарядка тяговой батареи и измерение энергии E_on, полученной от электросети (см. ИСО 13064-1:2012, 7.4.4);

f) расчет коэффициента изменения потребления энергии G_energy в соответствии с формулой (2):

На рисунке 1 показан пример испытательной установки, состоящей из системы нагрузочного электродвигателя и системы испытуемого электродвигателя, которые механически соединены через коаксиальную муфту, из источника питания, датчиков измерения крутящего момента и скорости, из анализатора мощности и оборудования для обработки данных.

Когда испытуемый электродвигатель работает как ТЭД в режиме движения, нагрузочный электродвигатель должен быть способен имитировать любую заданную дорожную нагрузку с точки зрения угловой скорости и крутящего момента. Когда ТЭД работает как генератор в режиме рекуперативного торможения, нагрузочный электродвигатель должен быть способен генерировать тормозной момент при заданной скорости, установленной в процедуре испытания.

Испытание проводят в температурной камере для управления температурой испытуемого электродвигателя.

Скорость вращения и крутящий момент системы нагрузочного электродвигателя должны быть регулируемыми. Максимальная частота вращения и крутящий момент должны не менее чем в 1,2 раза превышать значения для испытуемого электродвигателя, указанные в таблицах 1 и 2.

Между системой испытуемого электродвигателя и системой нагрузочного электродвигателя должны быть установлены датчики крутящего момента и скорости вращения. Диапазон измерений датчиков крутящего момента и скорости вращения электродвигателя должен не менее чем в 1,2 раза превышать частоту вращения и крутящий момент системы испытуемого электродвигателя, указанные в таблицах 1 и 2.

Точность датчиков крутящего момента и скорости вращения должна находиться в пределах +/- 0,2% и +/- 0,1% максимального значения соответственно, как определено в МЭК 60034-2-1.

Для имитации зарядки и разрядки тяговой батареи ТС источник питания должен обеспечивать двунаправленный поток электрической энергии, подачу мощности для движения и поглощение мощности при рекуперативном торможении.

Точность измерения должна быть в пределах +/- 5% максимального напряжения и тока во время подачи и поглощения энергии.

Источник питания постоянного тока должен иметь минимальную мощность, в 1,5 раза превышающую входную мощность испытуемого электродвигателя, указанную в таблицах 1 и 2.

При использовании тяговой батареи ТС ее СЗ должна находиться в диапазоне 75% - 90% емкости батареи.

Анализатор мощности вычисляет эффективность системы испытуемого электродвигателя на основании механической мощности на входе в испытуемый электродвигатель и электрической мощности, отдаваемой системой испытуемого электродвигателя.

Анализатор мощности должен иметь точность в пределах +/- 0,2% максимального значения.

При измерении напряжения и тока, подаваемых на инвертор от батареи или источника постоянного тока, датчик напряжения и тока должен иметь полосу пропускания не менее 3 кГц и точность +/- 0,3% (см. МЭК 60034-2-1) максимального значения.

Измерительное оборудование для измерения температуры обмотки испытуемого электродвигателя должно иметь точность в пределах +/- 1 °C.

Эффективность рекуперативного торможения системы испытуемого электродвигателя измеряют в установившемся режиме (см. 6.2.2) и в динамическом режиме (см. 6.2.3). В установившемся режиме эффективность измеряют при заданной постоянной скорости вращения и крутящем моменте, а в динамическом режиме эффективность измеряют при переменной скорости вращения и крутящем моменте в зависимости от времени.

Эффективность рекуперативного торможения системы испытуемого электродвигателя измеряют при заданных установившихся скоростях вращения и крутящих моментах, которые охватывают диапазон конструктивных характеристик испытуемого электродвигателя.

Система нагрузочного электродвигателя обеспечивает механическую нагрузку для проверки системы испытуемого электродвигателя в заданных точках испытания на основе нормированного крутящего момента (см. таблицу 1 и рисунок 2) или нормированной мощности (см. таблицу 2 и рисунок 3).

Значения скорости и крутящего момента системы испытуемого электродвигателя, приведенные в таблице 1 и на рисунке 2, основаны на процентной доле нормированного крутящего момента; в таблице 2 и на рисунке 3 - на процентной доле нормированной мощности.

Эффективность рекуперативного торможения в установившемся режиме системы испытуемого электродвигателя в каждой точке скорости вращения и крутящего момента рассчитывают по формуле (3):

где P - электрическая мощность рекуперации, Вт;

n - скорость вращения испытуемого электродвигателя, об/мин;

T - крутящий момент испытуемого электродвигателя, Н·м.

Информацию об эффективности рекуперативного торможения в установившемся режиме фиксируют в протоколе, пример которого приведен в таблице А.1.

Эффективность рекуперативного торможения в динамическом режиме измеряют при линейно уменьшающейся скорости и постоянном крутящем моменте для имитации типичной ситуации торможения, как показано на рисунке 4. n₁ и n₂ - скорость вращения электродвигателя во время начала t₁ и во время окончания t₂ торможения, а T₁₂ - постоянный крутящий момент при рекуперативном торможении.

Поскольку относительная величина крутящего момента механического торможения и крутящего момента рекуперативного торможения различна для каждой системы рекуперативного торможения, скорость вращения электродвигателя во время начала t₁ и во время окончания t₂ торможения, а также крутящий момент электродвигателя во время рекуперативного торможения T₁₂ следует определять соглашением заинтересованных сторон. В таблице 3 приведены два варианта, в которых указаны скорость, крутящий момент электродвигателя и продолжительность торможения на низкой и высокой скоростях.

Для данного испытания частота вращения электродвигателя с нагрузкой и крутящий момент испытуемого электродвигателя должны изменяться динамически. Сначала устанавливают скорость вращения нагрузочного электродвигателя на значение n₁, а крутящий момент испытуемого электродвигателя на T₁₂ и выдерживают до стабилизации значений. Затем линейно уменьшают скорость нагрузочного электродвигателя до n₂, сохраняя при этом постоянный крутящий момент T₁₂, как показано на рисунке 4, и измеряют мощность, генерируемую при рекуперации системой испытуемого электродвигателя.

Эффективность рекуперативного торможения системы электродвигателя в динамическом режиме рассчитывают по формуле (4):

где P_l - электрическая мощность рекуперации, Вт;

n - скорость вращения испытуемого электродвигателя, об/мин;

T - крутящий момент испытуемого электродвигателя, Н·м.

Информацию об эффективности динамического рекуперативного торможения фиксируют в протоколе, пример которого приведен в таблице А.2.

В протоколе испытания должны быть указаны измеренные и рассчитанные значения, включая всю информацию, содержащуюся в таблицах А.1 и А.2.