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 "СТАНДАРТИНФОРМ")

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 9 сентября 2020 г. N 637-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту МЭК 62576:2018 "Конденсаторы электрические двойнослойные для использования в гибридных электромобилях. Методы испытаний электрических характеристик" (IEC 62576:2018 "Electric double-layer capacitors for use in hybrid electric vehicles - Test methods for electrical characteristics", IDT).

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

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

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Электрические двойнослойные конденсаторы (конденсаторы) используют в качестве системы накопления энергии для транспортных средств. Электромобили с установленными конденсаторами коммерциализируют с целью повышения экономии топлива за счет использования энергии рекуперации, а также увеличения пиковой мощности во время ускорения и т.д.

Несмотря на то что в настоящее время на конденсаторы разработаны и действуют стандарты серии МЭК 62391, при их применении в электромобилях следует учитывать модели и условия использования и значения токов, которые значительно отличаются от установленных в действующих стандартах. Стандартные методы испытания и их оценки будут полезны как изготовителям автомобилей, так и поставщикам конденсаторов для ускорения разработки и снижения стоимости таких конденсаторов. С учетом этих соображений настоящий стандарт устанавливает основные и минимальные электрические характеристики и методы их испытаний для создания условий, способствующих расширению рынка электромобилей и конденсаторов большой емкости. Дополнительные практические статьи испытаний, подлежащие стандартизации, должны быть пересмотрены после развития технологии и стабилизации рынка конденсаторов для электромобилей. В отношении долговечности, которая важна для практического использования, в справочных приложениях изложена только основная концепция.

Настоящий стандарт распространяется на электрические двойнослойные конденсаторы (далее - конденсаторы), применяемые в гибридных электромобилях для обеспечения пиковой мощности и рекуперации, и устанавливает методы испытания по определению их электрических характеристик.

Испытания, установленные в настоящем стандарте, являются типовыми.

Настоящий стандарт распространяется на конденсаторы, используемые в системах уменьшения потерь на холостом ходу (системы "старт-стоп") для транспортных средств.

Методы испытаний, установленные в настоящем стандарте, допускается применять к конденсаторным модулям, состоящим из более чем одного элемента.

Примечание - Приложение E содержит информацию об испытаниях на стойкость к циклированию.

В настоящем стандарте нормативные ссылки отсутствуют.

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, которая доступна на http://www.electropedia.org/;

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

3.1 температура окружающей среды (ambient temperature): Температура воздуха, фиксируемая в непосредственной близости от конденсатора.

3.2 приложенное напряжение (applied voltage): Напряжение, приложенное к выводам конденсатора, В.

3.3 конечное напряжение расчета (calculation end voltage): Напряжение в выбранной конечной точке для расчета характеристик, В, включая емкость, в условиях снижения напряжения во время разряда.

3.4 начальное напряжение расчета (calculation start voltage): Напряжение в выбранной начальной точке для расчета характеристик, В, включая емкость, в условиях снижения напряжения во время разряда.

3.5 емкость (capacitance): Способность конденсатора накапливать электрический заряд, Ф.

3.6 электрическая энергия, накопленная при заряде (charge accumulated electrical energy): Количество энергии, накопленное от начала до конца заряда, Дж.

3.7 ток заряда I_c (charge current, I_c): Ток, необходимый для заряда конденсатора, А.

3.8 эффективность заряда (charging efficiency): Отношение электрической энергии, накопленной при заряде при установленных условиях заряда, к затраченной энергии на заряд, выраженное в процентах.

Примечания

1 Значение эффективности заряда вычисляют исходя из внутреннего сопротивления конденсатора.

2 См. формулу (C.8), приложение C.

3.9 заряд при постоянном напряжении (constant voltage charging): Заряд, при котором напряжение поддерживается на постоянном уровне независимо от тока или температуры заряда.

3.10 электрическая энергия, отданная при разряде (discharge accumulated electrical energy): Количество энергии, отданное от начала до конца разряда, Дж.

3.11 ток разряда I_d (discharge current, I_d): Ток, необходимый для разряда конденсатора, А.

3.12 эффективность разряда (discharging efficiency): Отношение электрической энергии, отданной при разряде при указанных условиях разряда, к накопленной энергии, выраженное в процентах.

Примечания

1 Значение эффективности разряда вычисляют исходя из внутреннего сопротивления конденсатора.

2 См. формулу (C.10), приложение C.

3.13 электрический двойнослойный конденсатор (electric double-layer capacitor; capacitor): Устройство, которое накапливает электрическую энергию в электрохимическом элементе с использованием двойного слоя, положительный и отрицательный электроды которого выполнены из одного материала <1>.

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

<1> Кроме приведенного в описании конденсатора с одинаковыми электродами, называемого симметричным, на практике применяют и другие виды, так называемые "несимметричные", когда один из электродов является электрохимически активным (например, никелевый электрод щелочного аккумулятора).

Примечание - Электролитический конденсатор не относится к понятию "конденсатор" в настоящем стандарте.

3.14 энергоэффективность E_f (energy efficiency, E_f): Отношение электрической энергии, отданной при разряде, к электрической энергии, затраченной при заряде при установленных условиях заряда и разряда, выраженное в процентах.

3.15 внутреннее сопротивление (internal resistance): Суммарное сопротивление удельного сопротивления составляющего материала и внутреннего сопротивления конденсатора, Ом.

3.16 максимальная удельная мощность P_dm (maximum power density, P_dm): Наибольшая выходная электрическая мощность конденсатора в расчете на массу, Вт/кг, или объем, Вт/л.

3.17 номинальное внутреннее сопротивление R_N (nominal internal resistance, R_N): Значение внутреннего сопротивления, которое следует использовать при проектировании и настройке условий измерения, как правило, при температуре окружающей среды, Ом.

3.18 постобработка (post-treatment): Разряд и выдержка конденсатора при установленных условиях окружающей среды (температура, влажность и давление) после испытаний.

Примечание - Как правило, постобработка подразумевает, что конденсатор разряжают и выдерживают до тех пор, пока его внутренняя температура не достигнет теплового равновесия с температурой окружающей среды, прежде чем будут измерены его электрические характеристики.

3.19 предварительное кондиционирование (pre-conditioning): Заряд, разряд и выдержка конденсатора при установленных условиях окружающей среды (температура, влажность и давление) перед испытанием.

Примечание - Как правило, под предварительным кондиционированием подразумевают, что конденсатор разряжают и выдерживают до тех пор, пока его внутренняя температура не достигнет теплового равновесия с температурой окружающей среды, прежде чем будут измерены его электрические характеристики.

3.20 нормированное напряжение U_R (rated voltage, U_R): Максимальное постоянное напряжение, В, которое может быть подано непрерывно в течение установленного времени при верхней температуре категории для конденсатора, при котором могут быть обеспечены установленные характеристики конденсатора.

Примечания

1 Нормированное напряжение является уставкой напряжения в конструкции конденсатора.

2 Испытание на стойкость к нормированному напряжению приведено в приложении A.

3.21 комнатная температура (room temperature): Температура воздуха вблизи испытуемого устройства, в настоящем стандарте соответствующая (25 +/- 2) °C.

3.22 накопленная энергия (stored energy): Энергия, запасенная в конденсаторе, Дж.

3.23 верхняя температура категории (upper category temperature): Самая высокая температура окружающей среды, при которой конденсатор может непрерывно работать.

3.24 характеристики поддержания напряжения (voltage maintenance characteristics): Способность конденсатора поддерживать напряжение на незамкнутых выводах по истечении заданного периода времени после заряда.

3.25 коэффициент поддержания напряжения (voltage maintenance rate ratio of voltage maintenance): Отношение значения напряжения на незамкнутых выводах к значению напряжения заряда через определенный промежуток времени после заряда конденсатора.

Емкость и внутреннее сопротивление измеряют с использованием заряда постоянным током и при постоянном напряжении и разряда постоянным током. На рисунке 1 показана принципиальная схема, которую применяют для измерения.

Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, постоянным напряжением, разряжать постоянным током и непрерывно измерять ток и напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на рисунке 2, и, кроме того, устанавливать ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее, и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 0,1%.

Источник питания должен обеспечивать постоянный ток заряда, при котором конденсатор заряжается с эффективностью 95%, устанавливать продолжительность заряда постоянного напряжения и обеспечивать ток разряда, соответствующий необходимой эффективности разряда. Регистратор напряжения постоянного тока должен обеспечивать проведение измерения и запись с интервалом выборки 10 мс или менее.

Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в 4.1.2, в соответствии со следующими процедурами.

a) Предварительное кондиционирование

Перед измерением конденсаторы полностью заряжают и полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах.

Примечания

1 Определение времени достижения теплового равновесия конденсаторов, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в приложении B.

2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются.

b) Установка образцов

Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании.

c) Настройка испытательного оборудования

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом:

1) устанавливают постоянный ток заряда I_c, при котором конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления R_N. Значение тока вычисляют по I_c = U_R/38R_N.

Значение постоянного тока или эффективность заряда можно изменить в соответствии с соглашением, заключенным между изготовителем и потребителем.

Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% приведена в приложении C. Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми процедурами, приведенными в приложении D;

2) устанавливают максимальное напряжение для заряда постоянным током, равным нормированному напряжению U_R;

3) устанавливают продолжительность заряда при постоянном напряжении T_CV 300 с;

4) устанавливают значение постоянного тока разряда. При данном значении тока конденсаторы должны разряжаться с эффективностью 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления R_N. Значение тока вычисляют по I_d = U_R/40R_N.

Значение постоянного тока или эффективность разряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между изготовителем и потребителем;

5) устанавливают интервал выборки измерений 10 мс или менее и настраивают испытательное оборудование таким образом, чтобы измерять характеристики падения напряжения до 0,5U.

d) Испытание

В соответствии с настройкой согласно перечислению c) конденсатор заряжают и разряжают в нижеприведенном порядке и измеряют напряжение на его выводах, как показано на рисунке 2:

- постоянный ток заряда до достижения U_R;

- заряд при постоянном напряжении U_R в течение 300 с;

- разряд постоянным током до достижения 0,4U_R.

Емкость C вычисляют по формуле (1) на основе зависимости напряжения на выводах конденсатора от времени.

Примечание - Данный метод расчета называют "методом преобразования емкости из энергии".

где C - емкость конденсатора, Ф;

W - энергия, измеренная при разряде от начального напряжения расчета (0,9U_R) до конечного напряжения расчета (0,7U_R), Дж;

U_R - нормированное напряжение, В.

Внутреннее сопротивление R вычисляют по формуле (2) на основе зависимости напряжения на выводах конденсатора от времени, полученной в 4.1.4:

где R - внутреннее сопротивление конденсатора, Ом;

I_d - ток разряда, А;

- падение напряжения, В.

Для получения значения применяют прямолинейное приближение к характеристикам падения напряжения от начального напряжения расчета (0,9U_R) до конечного напряжения расчета (0,7U_R) с использованием метода наименьших квадратов. Затем получают пересечение (значение напряжения) прямой линии в начале времени разряда. - разница напряжений, В, между значением напряжения точки пересечения и установленным значением постоянного напряжения заряда.

Примечание - Данный метод расчета называют "определение внутреннего сопротивления методом наименьших квадратов".

Максимальную удельную мощность P_dm вычисляют по формуле (3) с использованием значения внутреннего сопротивления, полученного в 4.1.5.

Примечание - Данный метод расчета называют "определение удельной мощности по среднеквадратическому внутреннему сопротивлению".

где P_dm - максимальная удельная мощность конденсатора, Вт/кг или Вт/л;

U_R - нормированное напряжение, В;

R - расчетное внутреннее сопротивление, Ом;

M - масса, кг, или объем конденсатора, л.

На рисунке 3 приведена принципиальная схема для измерения характеристик поддержания напряжения.

Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, постоянным напряжением и непрерывно измерять напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на рисунке 4, и, кроме того, устанавливать и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее.

Источник питания должен обеспечивать постоянный зарядный ток для заряда конденсатора с эффективностью 95% и продолжительность заряда постоянным напряжением.

Регистраторы напряжения постоянного тока V₁ и V₂ для измерения напряжения должны быть разрешением 5 мВ или менее. Входное сопротивление регистратора должно быть достаточно высоким, чтобы погрешности измерений были незначительными.

Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в 4.2.2, в соответствии со следующими процедурами.

a) Предварительное кондиционирование

Перед измерением конденсаторы полностью заряжают и полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах.

Примечания

1 Определение времени достижения теплового равновесия, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в приложении B.

2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются.

b) Установка испытуемых образцов

Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании.

c) Настройка испытательного оборудования

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом:

1) устанавливают значение постоянного тока для заряда, I_c, при котором конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления R_N. Значение тока вычисляют по I_c = U_R/38R_N.

Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и поставщиком.

Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% описана в приложении C. Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми процедурами, приведенными в приложении D;

2) устанавливают максимальное напряжение для заряда постоянным током, равным нормированному напряжению U_R;

3) устанавливают продолжительность заряда при постоянном напряжении T_cv1 300 с.

d) Испытание

1) В соответствии с перечислением c) заряжают образец в следующем порядке:

- постоянный ток заряда до достижения U_R;

- заряд при постоянном напряжении U_R в течение 300 с.

2) Размыкают выводы конденсатора и через 72 ч измеряют напряжение на них.

Коэффициент поддержания напряжения A вычисляют по формуле

где A - коэффициент поддержания напряжения, %;

U_end - напряжение на разомкнутых выводах конденсатора по истечении 72 ч (T_OC1);

U - нормированное напряжение, В.

Испытание энергоэффективности следует проводить постоянным током заряда и разряда. На рисунке 1 показана базовая схема, необходимая для этого испытания.

Испытательное оборудование должно обеспечивать возможность заряжать постоянным током, заряжать постоянным напряжением, разряжать постоянным током и непрерывно измерять ток и напряжение на выводах конденсатора во временных рядах, как показано на рисунке 5, и, кроме того, устанавливать и измерять ток и напряжение с точностью, равной +/- 1% или менее.

Источник питания должен обеспечивать постоянный зарядный ток для заряда конденсатора с эффективностью 95%, продолжительность заряда постоянным напряжением и ток разряда, соответствующий указанной эффективности разряда.

Регистратор напряжения постоянного тока должен обеспечивать проведение измерения и запись с разрешением 5 мВ и интервалом выборки 100 мс или менее.

Измерения проводят с использованием испытательного оборудования, указанного в 4.3.2, в соответствии со следующими процедурами.

a) Предварительное кондиционирование

Перед измерением конденсатор должен быть полностью заряжен и полностью разряжен, а затем выдержан в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре или температуре, указанной в соответствующих стандартах.

Примечания

1 Определение времени достижения теплового равновесия, которое служит эталоном для времени выдержки, приведено в приложении B.

2 Заряд и разряд допускается повторять при необходимости до тех пор, пока емкость и внутреннее сопротивление не стабилизируются.

b) Установка испытуемых образцов

Устанавливают образцы конденсаторов на испытательном оборудовании.

c) Настройка испытательного оборудования

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытательное оборудование настраивают следующим образом:

1) устанавливают постоянный ток для заряда от 0 В до 0,5U_R и от 0,5U_R до U_R. При этом токе конденсаторы должны заряжаться с эффективностью заряда 95% на основе их номинального внутреннего сопротивления R_N. Значение тока вычисляют по I_c = U_R/38R_N.

Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и поставщиком.

Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% приведена в приложении C. Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми процедурами, приведенными в приложении D;

2) устанавливают продолжительность заряда T_CV11 при постоянном напряжении 0,5U_R, равным 300 с, а T_CV12 при U_R, равным 10 с;

3) устанавливают значение постоянного тока разряда. Это значение должно обеспечивать эффективность разряда 95% на основе номинального внутреннего сопротивления конденсатора R_N. Значение тока вычисляют по I_d = U_R/40R_N.

Значение постоянного тока или эффективность разряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между заказчиком и поставщиком.

Примечание - Общая концепция эффективности заряда или разряда на уровне 95% описана в приложении C. Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения можно установить в соответствии с рекомендуемыми процедурами, описанными в приложении D.

d) Испытание

1) В соответствии с перечислением c) заряжают и разряжают образец в следующем порядке:

- постоянный ток заряда до достижения 0,5U_R;

- заряд при постоянном напряжении 0,5U_R в течение 300 с;

- заряд постоянным током от 0,5U_R до U_R;

- заряд при постоянном напряжении U_R в течение 10 с;

- разряд постоянным током до достижения 0,4U_R.

2) Получают накопление заряда электрической энергии во время T_CC12 и T_CV12 и разряжают накопленную электрическую энергию во время T_CC13.

Энергетическую эффективность E_f вычисляют по формуле (5) на основе зависимости напряжение - время и ток - время в диапазоне от 0,5U_R до U_R.

где E_f - энергоэффективность, %;

W_d - электрическая энергия, Дж, отданная во время разряда в течение периода T_CC13;

W_c - электрическая энергия, Дж, полученная во время заряда в течение периода T_CC12 плюс период T_CV12.

W_d вычисляют по формуле

W_c вычисляют по формуле

В настоящем приложении приведен метод испытания конденсаторов на долговечность при непрерывном приложении нормированного напряжения при высокой температуре для определения значения нормированного напряжения по 3.20.

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то условия испытаний должны быть следующими:

- температура испытания - верхняя температура категории;

- приложенное напряжение - нормированное напряжение;

- продолжительность испытания - 1000 ч.

a) Предварительное кондиционирование

Перед измерением конденсаторы полностью разряжают, а затем выдерживают в течение 2 - 6 ч при комнатной температуре.

b) Измерения в начале испытания

Емкость и внутреннее сопротивление конденсаторов измеряют в соответствии с 4.1.

c) Испытание

Конденсаторы помещают в камеру с верхней температурой категории и подают нормированное напряжение заряда в течение периода установленной продолжительности. Заряд до установленного нормированного напряжения заряда осуществляют путем подачи тока, обеспечивая эффективность заряда 95% на основе номинального внутреннего сопротивления конденсаторов.

Значение постоянного тока или эффективность заряда могут быть изменены в соответствии с соглашением, заключенным между потребителем и изготовителем.

d) Постобработка (восстановление)

После завершения испытания конденсаторы вынимают из испытательной камеры, полностью разряжают и выдерживают при комнатной температуре в течение 2 - 6 ч.

e) Измерение в конце испытания

Помимо визуального осмотра измеряют емкость и внутреннее сопротивление конденсаторов в соответствии с 4.1 и получают степень изменения значений от значений, измеренных в начале испытания.

Если другие требования не установлены в соглашении, заключенном между изготовителем и потребителем, то рекомендуется, чтобы степень изменения емкости и степень изменения внутреннего сопротивления соответствовали значениям, вычисленным по формулам (A.1) и (A.2) соответственно:

где C_i - начальная емкость перед испытанием, Ф;

C_f - емкость после испытания, Ф;

где R_i - начальное внутреннее сопротивление перед испытанием, Ом;

R_f - внутреннее сопротивление после испытания, Ом.

Настоящее приложение описывает определение времени достижения теплового равновесия конденсаторов в качестве эталона при определении времени выдержки для предварительной обработки.

Время достижения теплового равновесия - время, необходимое для достижения центральной частью конденсатора температуры окружающей среды +/- 1 °C. Предполагается, что время достижения теплового равновесия зависит от внешних размеров конденсатора.

Путем проверки получены данные времени установления теплового равновесия центральных частей конденсаторов, подвергнутых воздействию определенной температуры окружающей среды. В результате замечено, что время равновесия пропорционально величинам внешних размеров, таких как диаметр цилиндрических конденсаторов и толщина (самая тонкая сторона) призматических конденсаторов. На рисунке B.1 приведена зависимость времени достижения теплового равновесия от размеров конденсаторов при приведении их к нормальной комнатной температуре от высокой температуры. На рисунке B.2 показано время достижения теплового равновесия конденсаторов при приведении их к нормальной комнатной температуре от низкой температуры. На рисунках B.1 и B.2 пунктирными прямыми линиями показано предполагаемое самое продолжительное время достижения теплового равновесия. Рекомендуется использовать эти пунктирные прямые линии как время выдержки для предварительного кондиционирования. На рисунках B.3a) и B.3b) представлены фактические измеренные изменения температуры в центральных частях конденсаторов.

Пунктирная прямая линия показывает самое продолжительное предполагаемое время достижения теплового равновесия.

Пунктирная прямая линия показывает самое продолжительное предполагаемое время достижения теплового равновесия.

Размеры конденсаторов - 

Настоящее приложение описывает общую концепцию, касающуюся эффективности заряда/разряда и тока измерения, которые указаны в 4.1.3, 4.2.3 и 4.3.3.

Заряд Q после заряда или разряда в течение времени t при постоянном токе I, накопленную энергию W и энергию L, разряженную на сопротивление R, вычисляют по формулам (C.1), (C.2) и (C.3) соответственно:

Когда конденсатор заряжают или разряжают до полной емкости постоянным током [см. формулу (C.2) или (C.3) соответственно], энергоэффективность P_c для заряда или P_d для разряда вычисляют по формуле (C.4) или (C.5) соответственно, где R - внутреннее сопротивление, а C - емкость конденсатора:

В настоящем стандарте эффективность заряда или разряда принята равной 95% после учета экзотермического эффекта и затрат времени на измерение. Время t, необходимое для заряда с эффективностью 95%, вычисляют по формуле (C.6), полученной из формулы (C.4):

Значение заряда Q, накопленного в конденсаторе, вычисляют как произведение значений емкости C и зарядного напряжения U по формуле (C.7). Ток I_c для заряда с эффективностью 95% вычисляют по формуле (C.8) исходя из формул (C.1), (C.6) и (C.7):

Аналогично время t, необходимое для разряда с эффективностью 95%, вычисляют по формуле (C.9), полученной из формулы (C.5), а ток I_d, необходимый для разряда с эффективностью 95%, вычисляют по формуле (C.10):

Формулы (C.8) и (C.10) необходимы для вычисления значения тока для проверки заряда или разряда. Как только значение тока заряда/разряда определено, можно вычислить максимальный выход при целевом КПД.

В настоящем приложении приведены процедуры определения тока при неопределенном номинальном внутреннем сопротивлении (см. 4.1.3, 4.2.3 и 4.3.3).

Если номинальное значение внутреннего сопротивления конденсатора является неопределенным, то ток для измерения характеристик конденсатора с эффективностью заряда 95% и эффективностью разряда 95% определяют в соответствии со следующими процедурами:

a) используя расчетное значение внутреннего сопротивления, измеряют зависимость напряжения на выводах конденсатора от времени в соответствии с 4.1.3, затем вычисляют внутреннее сопротивление согласно 4.1.5.

Если внутреннее сопротивление непредсказуемо, то рекомендуется временно установить токи заряда и разряда, равные 30 А;

b) используя значение внутреннего сопротивления, вычисленного согласно процедуре по перечислению a), измеряют зависимость напряжения на выводах конденсатора от времени в соответствии с 4.1.4, затем вычисляют внутреннее сопротивление согласно 4.1.6;

c) повторяют вышеуказанные процедуры до тех пор, пока разница между вычисленным значением внутреннего сопротивления и предыдущим значением не станет менее 10% предыдущего значения.

Если становится более 0,1 U_R, то выполняют процедуры по перечислениям a) - c) с меньшим значением тока, после чего проводят измерения. Если вычисленное внутреннее сопротивление является отрицательным значением, то осуществляют процедуры по перечислениям a) - c) с большим значением тока, после чего проводят измерения.

В таблице D.1 приведены примеры определения измерительного тока в соответствии с условиями его определений.

Испытание на долговечность конденсатора может быть выполнено с использованием следующей процедуры.

Примечание - Целью испытания на долговечность при циклическом испытании является подтверждение возможности работы конденсатора в тех условиях, которые фактически будут иметь место при эксплуатации.

Температура испытания - это верхняя температура категории, указанная изготовителем. Температуру испытания измеряют на корпусе конденсатора.

Устройство заряда и разряда должно обеспечивать возможность заряжать и разряжать конденсатор постоянным током, как указано в E.2.3.

Во время циклов заряда и разряда контролируют кривые напряжение - время всех конденсаторных элементов (далее - элемент) в испытательной установке.

Конденсатор заряжают до U_R и проводят заряд при этом постоянном напряжении в течение 30 мин. Затем конденсатор разряжают соответствующим разрядным устройством. Конденсатор выдерживают при комнатной температуре в течение необходимого периода времени для достижения теплового равновесия.

Емкость и внутреннее сопротивление конденсатора измеряют в соответствии с 4.1.

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то испытание состоит из следующих этапов:

a) заряд до достижения U_R с постоянным током 5 мА/Ф на элемент;

b) продолжение заряда при постоянном напряжении U_R в течение 30 мин;

c) разряд постоянным током 50 мА/Ф до достижения 0,5U_R на элемент;

d) пауза в течение 15 с без зарядного тока;

e) заряд постоянным током 50 мА/Ф до достижения U_R на элемент;

f) выдержка в течение 15 с при постоянном напряжении U_R.

Этапы c) - f) повторяют непрерывно (см. рисунок E.1) до достижения критериев окончания испытания.

Примечание - Кривая тока на этапе f) не является установленным значением, но показывает результат применения постоянного напряжения.

Конденсатор подключают к зарядно-разрядному устройству и приступают к этапам испытаний в соответствии с E.2.5. Когда конденсатор достигает температуры испытания, условия охлаждения/нагрева регулируют таким образом, чтобы была достигнута стабилизация при температуре испытания. После начальной стабилизации изменения температуры охлаждения/нагрева не допускаются.

Значения емкости и внутреннего сопротивления конденсатора могут быть получены во время выполнения этапа испытаний (цитирование) путем мониторинга кривых напряжение - время и их анализа. Начальную емкость и внутреннее сопротивление во время цитирования измеряют после того, как конденсатор достигнет теплового равновесия.

Примечание - Измерения емкости и внутреннего сопротивления во время циклирования могут отличаться от начальных измерений, как указано в E.2.4, и окончательных измерений, как указано в E.2.5, из-за различных токов измерения.

Испытание заканчивают в тот момент, когда измеренное значение во время цитирования достигает одного из следующих критериев:

- емкость снижается до 80% ее первоначального значения;

- внутреннее сопротивление достигает 150% его первоначального значения.

Испытание может быть завершено до достижения указанных критериев окончания испытаний в зависимости от условий соглашения, заключенного между изготовителем и потребителем.

Конденсатор выдерживают при комнатной температуре в течение необходимого периода времени для достижения теплового равновесия (см. приложение B).

Измеряют емкость и внутреннее сопротивление конденсатора в соответствии с 4.1.

Число достигнутых циклов находится в пределах диапазона, согласованного между изготовителем и потребителем.

Если в соответствующих стандартах не установлены другие требования, то емкость составляет не менее 80% начального измеренного значения, а внутреннее сопротивление не превышает 150% установленного значения.

Отсутствуют видимые повреждения и утечки электролита.