Методика тестирования литиевых батарей ИБП (SOC/SOH) 2025

Документ: Методические указания по тестированию состояния заряда (SOC) и остаточной ёмкости (SOH) литий-ионных аккумуляторных батарей, применяемых в источниках бесперебойного питания (ИБП).
Назначение: Для использования организациями и специалистами при проведении испытаний аккумуляторных батарей ИБП в целях оценки их технического состояния, соответствия нормативным требованиям и решения вопросов продления или прекращения эксплуатации.
Разработчик: ООО «Бэттери Сервис Групп»
Утверждено:
Дата введения:

Введение

Цели и задачи документа. Настоящий документ устанавливает унифицированные требования и подробную методику проведения испытаний литий-ионных аккумуляторных батарей, применяемых в системах резервного электропитания типа ИБП. Цель – обеспечить достоверную оценку состояния заряда (State of Charge, SOC, см. Глоссарий) и остаточной ёмкости (State of Health, SOH, см. Глоссарий) батарей на основе объективных критериев. Задачи включают описание процедур определения фактической ёмкости аккумуляторов, способности батарей удерживать заряд и отдавать энергию в требуемых условиях, а также выявление деградации батарей в процессе эксплуатации. Документ предназначен для инженерно-технического персонала, осуществляющего испытания и техническое обслуживание батарей ИБП, а также для органов надзора при оценке соответствия эксплуатации аккумуляторных батарей действующим нормам.

Область применения. Методика распространяется на литиевые аккумуляторные батареи различных химических систем (Li-ion, LiFePO₄ и др.) и форм-факторов, используемые в составе стационарных ИБП различной мощности. Рассматриваются батарейные системы номинальным напряжением до 1500 В постоянного тока (в соответствии с верхним пределом, принятым в стандартах на стационарные батареи) и суммарной энергоёмкостью свыше 500 Вт·ч. Применение методик ориентировано главным образом на промышленный и инфраструктурный сектор (серверные ИБП, телекоммуникационные системы, энергетика и др.). Не охватываются портативные приборы и мобильные приложения с батареями менее ~500 Вт·ч, а также тяговые батареи транспортных средств – для них существуют отдельные стандарты испытаний. В части обеспечения безопасности и предотвращения аварий методика учитывает требования профильных стандартов (см. раздел 2.3, 2.5, 2.6).

Нормативные ссылки. В настоящем документе приведены ссылки на следующие стандарты и нормативно-технические документы (актуальные редакции):

• ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019 – Аккумуляторы и батареи литиевые для портативных применений. Часть 3. Призматические и цилиндрические литиевые аккумуляторы и батареи. Устанавливает методы испытаний рабочих характеристик, включая определение ёмкости, для литиевых элементов и батарей малой энергоёмкости.
• ГОСТ Р МЭК 62620-2016 – Аккумуляторы и батареи литиевые для промышленных применений. Определяет маркировку и методы испытаний (в т.ч. ёмкости, характеристики при различных температурах, ресурсные испытания) для литиевых аккумуляторов промышленного назначения (стационарных, тяговых несудовых и др.).
• ГОСТ Р МЭК 62619-2020 – Аккумуляторы литиевые для промышленных применений – Требования безопасности. Содержит требования и методы испытаний, гарантирующие безопасную эксплуатацию литиевых батарей в стационарных и мобильных (промышленных) приложениях (включая проверки защищённости при переразряде, перезаряде, внешнем коротком замыкании и др.).
• ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020 – Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Часть 1. Испытания рабочих характеристик. Устанавливает базовые методики испытаний ёмкости, удельной энергии, мощности, срока службы и др. для тяговых Li-ion аккумуляторов электромобилей. (Применяется только к батареям электротранспорта; в контексте ИБП используется исключительно для ориентира по методам испытаний).
• ГОСТ IEC 62040-3—2024 – Источники бесперебойного питания (UPS). Часть 3. Методы испытаний и эксплуатационные характеристики. Описывает испытания ИБП как устройства в сборе, включая проверку времени автономной работы от батарей при различной нагрузке, допустимые параметры зарядного устройства и пр. (содержит требования к паспорту батареи ИБП, но не регламентирует отдельную методику измерения ёмкости аккумуляторов вне состава ИБП).
• ГОСТ Р МЭК 63056-2024 – Аккумуляторы и батареи литиевые для систем накопления энергии. Требования и методы испытания безопасности. Определяет испытания на безопасность больших стационарных батарей, используемых в системах накопления энергии (в т.ч. в ИБП), при рабочих напряжениях системы до 1500 В.
• ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 – Батареи аккумуляторные и батарейные установки. Часть 5. Безопасность стационарных литий-ионных батарей. Регламентирует безопасную эксплуатацию стационарных Li-ion батарейных систем, включая требования к помещениям, вентиляции, защите от перегрева, а также предписывает регулярное тестирование ёмкости по стандартной методике для контроля работоспособности.
• ГОСТ 70347-2022 – Источники бесперебойного питания вспомогательных систем магистральных нефтепроводов. Общие технические условия. Содержит требования к ИБП для объектов трубопроводного транспорта, в частности нормирует параметры встроенных литий-ионных батарей (например, ёмкость батареи после 90 суток буферного режима должна быть не менее 85% номинальной, что коррелирует с методикой ГОСТ Р МЭК 62620).
• IEEE Std 1679.1-2017 – IEEE Guide for the Characterization and Evaluation of Lithium-Based Batteries in Stationary Applications. Руководящий документ IEEE, устанавливающий рекомендуемую практику испытаний и оценки литий-ионных батарей для стационарных приложений (резервное питание, выпрямительные системы, ВИЭ и др.). Содержит обобщённые методы определения ёмкости, внутреннего сопротивления, прогнозирования остаточного ресурса и пр., гармонизированные с международными стандартами.

(Примечание: В тексте документа при упоминании конкретных требований или методов испытаний приводятся ссылки на соответствующие пункты стандартов, например: «… согласно ГОСТ Р МЭК 62620-2016, п. 6.3.1».)

1. Сводный обзор стандартов и требований

1.1. Сводная таблица стандартов (SOC/SOH тестирование)

Ниже представлена сводная сравнительная таблица основных актуальных стандартов, регулирующих методы тестирования состояния заряда/ёмкости литиевых аккумуляторных батарей ИБП. Приведены обозначение и название стандарта, его область регулирования относительно испытаний SOC/SOH, наличие специальных температурных коэффициентов или поправок, а также ограничения применимости стандарта. Указаны ссылки на разделы стандартов, где содержится соответствующая информация.

Стандарт	Область регулирования (тестирование SOC/SOH)	Температурные коэффициенты (значения / формулы; опорная T°С)	Раздел стандарта (коэффициенты)	Ограничения применения (детализация)	Раздел стандарта (ограничения)
ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019 Литиевые батареи для портативных устройств	Методы испытаний рабочих характеристик малых литиевых элементов и батарей (ёмкость при стандартном режиме, сохраняемость заряда, внутр. сопротивление и др.). Предназначен для оценки и сравнения между производителями. В контексте SOC — определение остаточного заряда через измерение напряжения и характеристических кривых; SOH — через измеренную фактическую ёмкость и способность удерживать заряд.	Специальные температурные коэффициенты не предусмотрены – испытания проводятся при нормальных условиях (обычно +20…+25 °С) и при отдельных фиксированных низких температурах (например, тест ёмкости при 0 °С) без расчетных поправок. Вместо коэффициентов стандарт задаёт отдельные тесты на низкой температуре (для определения снижения ёмкости) и на сохраняемость заряда при повышенной температуре хранения.	–	Применим только к батареям портативного типа: номинальное напряжение < 60 В DC, суммарная энергия батареи ≤ 500 Вт·ч. Не охватывает системы накопления энергии и ИБП с батареями > 500 Вт·ч, а также тяговые аккумуляторы транспортных средств.	ГОСТ Р МЭК 61960-3‑2019, п. 1 (Примеч. 1–2)
ГОСТ Р МЭК 62620-2016 Литиевые батареи для промышленных применений	Унифицированные методы испытаний ёмкости и других характеристик для промышленных и стационарных Li‑ion батарей (телеком, ИБП, энергосистемы и т.п.). Включает проверки номинальной ёмкости при +25 °С, ёмкости при низкой температуре, сохраняемого заряда после хранения, а также ресурсных характеристик (циклический ресурс, деградация при буферном режиме). SOC определяется косвенно через напряжение или интеграл тока; SOH – через измеренную ёмкость и результаты ресурсных испытаний.	Температурные коэффициенты как таковые отсутствуют, однако установлены температурные требования: при — низкой температуре батарея должна отдавать ≥ 70% номинальной ёмкости; при длительной работе в режиме буферного подзаряда при повышенной температуре ёмкость через 90 суток должна сохраняться ≥ 85% от номинальной. Эти пороговые значения привязаны к опорным температурам, заявляемым производителем для конкретного класса батареи (например, -20 °С для низкотемпературного класса TL, +40 °С для высокотемпературного класса TH). Формул для пересчёта ёмкости при др. температурах не приводится – вместо этого тесты проводятся непосредственно при указанных температурах.	ГОСТ Р МЭК 62620‑2016, п. 6.3.2 (низкая T); п. 6.6.2.3 (высокая T).	Распространяется на все литиевые аккумуляторы и батареи промышл. назначения, включая стационарные (ИБП, СХЭЭ) и мобильные (складская техника, ж/д, морские и др.), кроме специальных областей, для которых существуют отдельные стандарты (например, серия МЭК 62660 для автотранспорта). Форма-фактор, химия и ёмкость батареи не ограничены (охватываются как отдельные аккумуляторы, так и собранные батареи любых размеров).	ГОСТ Р МЭК 62620‑2016, п. 1 (обл. применения).
ГОСТ Р МЭК 62619-2020 Литиевые батареи для промышленных применений – Безопасность	Стандарт безопасности, охватывающий методы испытаний безопасной работы литиевых батарей в стационарных и нестационарных промышленных системах. Прямые методики определения SOC/SOH не регламентирует, но устанавливает требования, косвенно влияющие на оценку состояния: испытания при различных уровнях заряда (100% SOC для тестов на внутреннее КЗ, 0% SOC для проверки устойчивости к переразряду и др.), функциональность защитных систем (BMS) и допустимое снижение характеристик при безопасной эксплуатации.	Температурных коэффициентов ёмкости не содержит (т.к. это стандарт безопасности). Температура фигурирует как параметр для безопасных испытаний – например, тесты на перегрев, термический разгон – но расчётных поправочных коэффициентов для ёмкости не приводится. Испытания проводятся при заданных температурах окружающей среды (обычно 20 °С ±5 °С и повышенных температурах для проверок термостойкости).	–	Предназначен для стационарных и подвижных промышленных батарей (телеком, ИБП, погрузчики и пр.) аналогично ГОСТ Р МЭК 62620. Не применяется к батареям специальных областей, где есть противоречащие требования (например, батареи автомобилей – см. IEC 62660-3). Ограничения по напряжению/ёмкости напрямую не указаны, но подразумевается соответствие тем же границам, что в ГОСТ Р МЭК 62620 (до ~1500 В, любые ёмкости).	ГОСТ Р МЭК 62619‑2020, п. 1 (обл. применения).
ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020 Литий-ионные аккумуляторы для ЭВ (часть 1)	Стандарт испытаний тяговых литий-ионных элементов для электротранспорта. Фокус на рабочих характеристиках: измерение фактической ёмкости при разных температурах (обычно +25 °С и +45 °С), удельной энергии, мощности при различных уровнях разряда, сохраняемости заряда при хранении, а также ресурса по циклам. Дает методику базового тестирования, применимую и для оценки SOH (через остаточную ёмкость и деградацию при циклировании).	Специальных температурных коэффициентов не установлено, но предписано измерять ёмкость при нескольких температурах (например, при +25 °С и +45 °С) для характеристики батареи. Результаты при повышенной температуре сравниваются с нормативными при 25 °С; снижения ёмкости рассчитываются в процентах (формулы не даны, расчёт тривиальный: $\text{SOH} = \frac{C_{45°С}}{C_{25°С}}\times100\%$ при начальных тестах). Кроме того, испытания ресурса проводят при 45 °С, с контрольными измерениями ёмкости до и после 5000 циклов – деградация выражается в процентах от исходной ёмкости.	ГОСТ Р МЭК 62660‑1‑2020, п. 7.3 (измерение ёмкости); Прил. А.8.2–А.8.3 (циклы при 45 °С).	Применим только к одиночным литиевым элементам или модулям, используемым в качестве тяговой батареи дорожных ТС (электромобили, гибриды). Не предназначен для стационарных батарей ИБП (имеют иной характер нагрузки) и для портативных устройств. Ограничения: методы адаптированы под ячейки высокой мощности и энергии; результаты не прямо сопоставимы с батареями буферного режима.	ГОСТ Р МЭК 62660‑1‑2020, п. 1 (обл. применения).
ГОСТ IEC 62040-3—2024 Источники бесперебойного питания – Часть 3	Стандарт на характеристики и испытания ИБП в целом. Регламентирует проверку автономной работы ИБП: измерение времени работы от батарей при номинальной нагрузке (т. наз. backup time или restored energy time), тесты режимов «нормальный» и «от батарей» под полной нагрузкой, а также испытания зарядного устройства (пульсации тока заряда, ограничение тока и т.п.). Оценка SOC – через измерение времени до полного разряда при известной нагрузке; оценка SOH – косвенно через сравнение полученного времени автономии с паспортным значением (уменьшение указывает на потерю ёмкости).	Температурных коэффициентов не содержит, т.к. фокусируется на системе ИБП. Испытания автономии проводятся при нормальных условиях (обычно +20…25 °С); если требуется, тест повторяется при разных температурах для оценки влияния на время работы, но явных поправок не задаётся. Стандарт требует указания эталонной температуры для номинальной ёмкости батареи ИБП (обычно +20 °С) и отмечает, что повышение температуры снижает ресурс батареи, но непосредственных коэффициентов деградации не приводит.	–	Распространяется на электронные ИБП любых топологий и мощностей, с любым типом аккумуляторов (свинцовые, NiCd, Li-ion и др.). Ограничения: стандартизированы лишь типовые испытания ИБП (приёмосдаточные, периодические) на соответствие заявленным характеристикам. Не заменяет профильных стандартов на сами батареи – детальное тестирование батарей проводится по отдельным стандартам (см. разд. 2.1–2.6).	ГОСТ IEC 62040-3‑2024, разд. 5.4.2.2 (треб. к данным о батарее); п. 6.4.3.1 (автоном. работа).
ГОСТ Р МЭК 63056-2024 Литиевые батареи для накопителей энергии – Безопасность	Специализированный стандарт безопасности для стационарных систем накопления энергии (BESS) с литиевыми батареями. Охватывает испытания всего аккумуляторного блока/шкафа на безопасность: испытания на перегрев, воспламеняемость, короткое замыкание, отказы систем управления и др.. Прямые испытания ёмкости или параметров SOC/SOH не являются предметом этого стандарта; однако учитывается, что BMS системы должен контролировать уровень заряда и предотвращать опасные состояния пере- или переразряда (что косвенно связано с корректной оценкой SOC).	Температурных коэффициентов ёмкости не задаёт – стандарт фокусируется на безопасности. Температура фигурирует как условие при тестах (например, испытание на термическую стабильность проводится при повышенных T), но поправочных коэффициентов для расчёта ёмкости не предусмотрено.	–	Применим к стационарным батарейным системам накопления электрической энергии, включая крупные ИБП и автономные накопители в сетях, с верхним пределом напряжения до 1500 В. Не охватывает переносные и мобильные применения. Требования ориентированы на батареи со штатной системой управления и защиты; испытания проводятся на уровне батарейного модуля/шкафа (а не отдельных ячеек).	ГОСТ Р МЭК 63056‑2024, п. 1 (обл. применения).
ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 Стационарные литий-ионные батареи – эксплуатационная безопасность	Стандарт устанавливает требования безопасной эксплуатации стационарных Li-ion батарейных установок (ИБП, системы резервирования, системы накопления в зданиях). Регламентирует: допустимые условия размещения, вентиляцию, меры предотвращения перегрева, планы техобслуживания. Относительно SOC/SOH прямо предписывает проводить регулярные испытания ёмкости батарей (не реже заданного интервала) по методике МЭК 62620:2014, чтобы своевременно выявлять деградацию. То есть стандарт не вводит новую методику измерения, но требует применять стандартную для контроля SOH в ходе эксплуатации.	Температурные коэффициенты не нормируются, но подчёркивается влияние температуры на способность батареи сохранять ёмкость: при работе в буферном режиме необходимо поддерживать оптимальную температуру, т.к. повышенная температура ускоряет снижение ёмкости. Введено понятие температурного класса батареи (определяется по ГОСТ Р МЭК 62620 – градация TL и TH) для указания предельных рабочих температур, но коэффициентов пересчёта ёмкости нет.	–	Применяется к стационарным батарейным системам, установленным в зданиях промышленного и гражданского назначения (в т.ч. батарейные шкафы ИБП). Ограничения: рассматриваются батареи с системой управления (BMS) и системой безопасности; требования действуют совместно с нормами на электроустановки. Не распространяется на переносные батареи и на батареи электроtransportа.	ГОСТ Р МЭК 62485-5‑2021, п. 1 (обл. применения).
IEEE 1679.1-2017 Lithium-based batteries in stationary applications (Guide)	Рекомендательный стандарт IEEE (США) по оценке и квалификации стационарных литиевых батарей различных типов. Охватывает широкий спектр параметров: остаточная ёмкость (SOH) – через периодические контрольные разряды либо диагностику внутреннего сопротивления; способность удерживать заряд; характеристики при различных токовых нагрузках; интегрированные системы мониторинга (BMS) и требования к ним. Дает руководящие указания по выбору методов испытаний, интерпретации их результатов и критериев приемлемости для стационарных приложений (ИБП, выпрямители, возобновляемая энергетика и т.д.).	Температурных коэффициентов как строгих норм не содержит, но рекомендует учитывать температурные поправки из других стандартов и спецификаций производителя при оценке результатов. Например, при измерении внутреннего сопротивления и ёмкости сравнивать показатели, полученные при одинаковой температуре, или приводить их к эталонной температуре по данным производителя. Отдельно подчёркивается, что повышение внутреннего сопротивления на 40–50% обычно соответствует потере >20% ёмкости для свинцовых АКБ (для Li-ion порог может отличаться, уточняется производителем). Таким образом, стандарт советует использовать тренды изменений сопротивления и ёмкости в привязке к температурным условиям эксплуатации, без универсальной формулы пересчёта.	–	Касается стационарных батарей любых областей применения, кроме транспортных и портативных. То есть охватывает ИБП, системы аварийного питания, накопители энергии, системы безопасности и т.п. Ограничения в основном связаны с ролью стандарта: носит рекомендательный характер и не заменяет испытательные стандарты (IEC/ГОСТ) – предполагается использование его положений в дополнение к требованиям обязательных нормативов.	IEEE 1679.1‑2017, Scope (разд. 1.3).

1.2. Общие принципы тестирования Li-ion батарей для ИБП

1.2.1. Полный разряд как основной метод оценки SOH.

Для определения остаточной ёмкости аккумуляторной батареи наиболее достоверным методом является проведение контрольного разряда до установленного конечного напряжения. В ходе такого разряда измеряется фактическая электрическая ёмкость, которую батарея способна отдать при заданных условиях (разрядном токе, температуре). Полученное значение сравнивается с номинальной ёмкостью (заявленной производителем) – отношение фактической ёмкости к номинальной, выраженное в процентах, и есть показатель State of Health (SOH) батареи. Чем ближе SOH к 100%, тем больше текущая ёмкость соответствует новому состоянию; значения SOH ниже 80% обычно рассматриваются как критические (см. раздел 4.4).

Базовым принципом тестирования является измерение отдаваемой ёмкости батареи посредством полного контролируемого цикла «заряд–разряд».
Альтернативные экспресс-методы (например, оценка по внутреннему сопротивлению или по времени разряда при частичной нагрузке) применяются как вспомогательные и требуют калибровки на основании результатов полных разрядов.

1.2.2. Стандартные режимы заряда/разряда.

Для сопоставимости результатов используются стандартизированные режимы тестирования. Как правило, батарея перед испытанием должна быть полностью заряжена определённым способом (например, метод постоянного тока – постоянного напряжения CC/CV, до отсечки по току) – этот метод обычно указан в стандарте или берётся из технической документации производителя батареи. Далее, ёмкость измеряется при разряде батареи стабильной нагрузкой: либо постоянным током (режим CC), либо постоянной мощностью (режим CP) в зависимости от целей испытания.

Постоянный ток даёт напрямую величину отдаваемого заряда (ампер-часов), а постоянная мощность имитирует работу реального ИБП под постоянной нагрузкой и позволяет оценить время автономной работы системы при заданной мощности. Оба подхода широко используются: постоянный ток – для классического измерения емкости (Ah), постоянная мощность – для проверки времени резервирования (минуты работы при нагрузке).

1.2.2. Выбор разрядного тока (C-режима).

Стандарты вводят понятие номинального режима разряда, как правило выраженного через так называемую C-скорость (C-rate, см. Глоссарий). Номинальная ёмкость обычно определяется при разряде за 5 или 10 часов. Например, стационарные VRLA-батареи тестируют током 0,1·C₁₀ (десятичасовой разряд) в соответствии с ГОСТ 26881-86. Литиевые батареи для ИБП в ряде случаев также оцениваются на 10-часовом режиме, однако стандарты IEC/ГОСТ для Li-ion чаще используют 5-часовой режим (0,2·C) в качестве базового: так, в ГОСТ Р МЭК 62620 указано, что для основных промышленных батарей разряд ведётся током, при котором полный разряд происходит около за 5 часов (для батарей длительного резервирования допускаются иные интервалы, например 10 ч или 20 ч – см. категорию S в табл. 4 стандарта). Соответственно, при испытании выбирается ток I (А) из условия I ≈ 0,2·C_n, где C_n – номинальная ёмкость батареи в А·ч. Если стандарт или ТУ производителя предусматривает иной эталонный режим (например, 3-часовой для высокомощных ИБП, или 1-часовой для батарей кратковременного питания), испытание проводят с соответствующим током.

Важно: разрядный ток и продолжительность до отсечки обязательно фиксируются в протоколе испытаний и учитываются при интерпретации результатов – невозможно прямо сравнить ёмкости, измеренные при разных скоростях разряда, без поправок. Для перевода результатов с одного режима на другой рекомендуется проводить корректировочные испытания либо использовать данные производителя (например, графики зависимости ёмкости от тока разряда). В отличие от свинцовых батарей, для которых существовали табличные коэффициенты ёмкости на разных режимах (например, коэффициент 0,95 для 5-часового режима и 0,6 для 1-часового), для Li-ion таких универсальных коэффициентов не установлено ввиду различий химических составов и конструкций.

1.2.3. Контроль условий окружающей среды.

Одним из ключевых принципов достоверного тестирования является поддержание требуемых условий окружающей среды – прежде всего температуры. Ёмкость литиевого аккумулятора существенно зависит от температуры: при низких температурах отдача ёмкости снижается (из-за роста внутреннего сопротивления и замедления электрохимических процессов), а при повышенных – временно увеличивается отдаваемая ёмкость, но ускоряется деградация элементов. Поэтому стандарты требуют проводить все измерения при нормированных температурах. Типично: (25 ± 2)°С для основной проверки ёмкости, (0 ± 2)°С или другой низкий уровень для низкотемпературного теста, (45 ± 2)°С – для испытаний высокой температуры или ресурса. Перед началом разряда батарея должна быть выдержана при температуре испытания достаточное время, чтобы её внутренняя температура сравнялась с окружающей. Допустимые отклонения контролируются приборами: например, термометры должны обеспечивать точность ±2 °С. Влажность, если не оговорено особо, поддерживается в пределах нормальной (средней) лабораторной (обычно 45–75%). Прямое солнечное излучение или сквозняки на батарею во время теста не допускаются. Соблюдение стабильности температуры – критическое условие: даже кратковременное охлаждение или нагрев аккумулятора во время разряда могут исказить результат, так как меняют эффективную ёмкость. По этой причине испытания ёмкости предпочтительно проводить в климатической камере либо в помещении с кондиционированием, особенно для низкотемпературных или длительных тестов.

1.2.4. Определение State of Charge (SOC).

Под SOC понимается текущий уровень заряда батареи в процентах от её полной ёмкости (при данном режиме). При испытаниях первоначальный SOC батареи устанавливается согласно цели теста. Например, для проведения контрольного разряда батарея должна быть 100% заряжена (SOC=100%) перед началом разряда.

Напротив, некоторые испытания (например, сохраняемость заряда) начинаются с заданного частичного SOC – ГОСТ Р МЭК 62660-1 предписывает зарядить аккумулятор и разрядить до 50% SOC перед выдержкой на хранении. Точный контроль SOC осуществляется методами: (1) кулонометрически – отслеживанием тока, протекающего через полностью заряженную/разряженную батарею (например, чтобы точно отобрать 50% ёмкости, измеряют ток*время); (2) по напряжению холостого хода – применимо при известной разрядной характеристике элемента (для литий-ионных элементов напряжение ОХХ однозначно коррелирует с SOC). В лабораторной практике чаще используется первый способ: батарею после полного заряда разряжают точно до такого уровня, при котором отданная ёмкость составляет требуемый процент от номинальной (например, 50%). При этом важно учитывать саморазряд – после длительного хранения фактический SOC может снизиться без внешних циклов. Поэтому стандарты, как правило, требуют перед ключевыми измерениями проводить дополнительный цикл «заряд–разряд–заряд» для репликации SOC.

Например, для теста сохраняемости заряда: сначала измеряется ёмкость (100% SOC -> разряд -> получена C_before), затем батарея заряжается и ставится на хранение; после хранения заряжается и разряжается, измеряется C_after, и вычисляется процент сохранённой ёмкости. Такой подход компенсирует неточности исходного SOC. В рамках испытаний ИБП SOC чаще определяется опосредованно – через время разряда: если известно, что при полном заряде батарея должна обеспечить 10 минут работы, а фактически обеспечила 5 минут, можно оценить, что к началу разряда SOC был около 50% или SOH снизился (нужен анализ).

1.2.5. Документирование и сопоставимость результатов.

Результаты тестирования SOC/SOH должны приводиться к сопоставимому виду. Для этого в отчётах фиксируются: номинальные данные батареи (напряжение, ёмкость при каком режиме и температуре – см. раздел 2.2.2), методика теста (режим заряда, величина разрядной нагрузки, конечное напряжение, температура), фактические измерения (например: «Ёмкость по результатам контрольного разряда при 0,2·C (5-часовой разряд) составила 45,6 А·ч, что составляет 91,2% от номинальной 50 А·ч при +25°С»).

Обязательно указывается, производилась ли температурная коррекция или нет. Обычно, если всё испытание проведено в требуемом диапазоне ±2 °С, то дополнительная поправка не вводится. В случаях отклонения условий, результаты либо аннулируются, либо приводятся к нормальным условиям посредством известных зависимостей (например, для свинцовых батарей применяли коэффициент 0,006 на градус в диапазоне 22–34 °С; для литиевых такой линейный коэффициент не установлен, поэтому предпочтительно повторное испытание). Внутренние нормативы организаций могут содержать таблицы поправок – их использование допускается при указании источника (например, «результат скорректирован на температуру по методике завода-изготовителя»).

1.3. Критичные факторы влияния на результаты (температура, ток, старение)

При испытании аккумуляторных батарей ключевую роль играют факторы, способные существенно влиять на результаты. Персонал, проводящий тесты, должен учитывать следующие критичные параметры:

• Температура аккумулятора. Как уже отмечено, температура напрямую влияет на отдаваемую ёмкость и напряжение батареи. При понижении температуры емкость падает (например, при -20 °С Li-ion батарея может отдать менее 50% ёмкости, в зависимости от химии), при этом повышается внутреннее сопротивление и наблюдается более резкое снижение напряжения под нагрузкой. При повышении температуры (выше +40…50 °С) емкость временно возрастает, так как реакции протекают легче, однако ускоряется необратимое старение (деградация) элементов. Поэтому все сравнения ёмкости или мощности следует проводить при одинаковой температуре. Если батарея тестируется сегодня при +5 °С, а через год при +25 °С, прирост ёмкости может быть связан просто с температурным эффектом, маскируя реальное старение. Согласно стандартным требованиям, изменение температуры испытаний требует повторной базовой калибровки результатов либо использования специальных методов. Так, IEEE 1679.1 рекомендует вести долговременный мониторинг состояния батарей при приблизительно постоянной температуре, чтобы тренд снижения ёмкости отражал именно старение, а не температурные колебания. Кроме того, температуру следует контролировать на самой батарее (датчиками на корпусе или элементе): температура воздуха в помещении и аккумулятора могут различаться, особенно при больших токах (батарея нагревается). В протоколе испытаний фиксируются обе величины – внешняя и внутренняя (если есть техническая возможность). При сильном нагреве батареи во время разряда (например, >5 °С роста) целесообразно по завершении теста охладить батарею до исходной температуры и повторить разряд для проверки воспроизводимости. Важно: высокая температура не только искажает результат, но и может представлять опасность – при превышении порогов, установленных системой BMS, батарея может отключиться или войти в аварийный режим. Поэтому при тестах с большими токами необходимо следить, чтобы температура не превысила безопасные пределы (обычно +50…+60 °С для модулей ИБП, уточняется в паспорте).
• Разрядный ток и профиль нагрузки. Фактор тока (нагрузки) является вторым по значению влияния. При повышенных разрядных токах эффективная ёмкость батареи снижается из-за возрастания доли невосстановимой энергии на внутреннем сопротивлении и кинетических ограничений химических процессов. Например, если разряжать батарею током 1·C (за 1 час), она может отдать лишь ~90% от ёмкости, измеренной при 0,2·C (за 5 часов). Для литий-ионных аккумуляторов падение ёмкости с ростом тока выражено слабее, чем для свинцовых (в широком диапазоне токов Li-ion отдают >90% номинальной ёмкости, пока напряжение не достигло отсечки). Однако при очень больших нагрузках (например, 3–5·C для высокомощных ячеек, либо при импульсных разрядах) часть ёмкости остаётся невостребованной из-за преждевременного достижения порога напряжения. Поэтому стандартные методики регламентируют как форму, так и величину разрядного тока. Недопустимо в рамках теста произвольно изменять нагрузку: если по программе испытаний ток должен быть постоянным 10 А, он должен поддерживаться 10 А ± 0,1 А на всём протяжении разряда. Изменение режима (например, переключение на другой ток midway) нарушает стандартизованность методики. В случаях, когда профиль нагрузки подразумевает вариацию (например, испытание по циклу переменной мощности в ГОСТ Р МЭК 62660-1 для гибридных авто), профиль должен точно соответствовать предписанному (например, таблице текущего профиля). Примечание: для ИБП характерен близкий к постоянному разрядный ток или мощность (нагрузка обычно стабильна в процентах от номинала). Однако при переключении на батареи возможны кратковременные броски тока. Эти переходные процессы обычно не рассматриваются при измерении ёмкости (которое измеряет интеграл тока по времени), но могут сказаться на срабатывании защиты или падении напряжения. Таким образом, профиль нагрузки должен выбираться адекватно реальным условиям: если ИБП рассчитан на работу 15 минут при 100% нагрузке, тест ёмкости следует проводить при эквивалентной постоянной мощности в течение ~15 минут, а не, скажем, при 10-часовом разряде малым током – иначе результат не будет отражать способность батареи выполнить свою функцию. Стандарты (например IEC 62040-3) классифицируют ИБП по длительности автономии и рекомендуют тестирование именно в штатном режиме длительности.
• Старение аккумулятора (календарное и циклическое). Изменение состояния батареи с течением времени – основной объект оценки через SOH. С течением эксплуатации литий-ионные аккумуляторы необратимо теряют часть ёмкости по двум основным причинам: (1) циклическое старение – деградация от многократных зарядно-разрядных циклов, особенно глубоких; (2) календарное старение – деградация со временем даже без циклов, зависящая от температуры и состояния заряда хранения. Эти факторы влияют на результаты испытаний: например, батарея после 3 лет буферного режима при высокой температуре может показать всего ~80% от номинальной ёмкости (даже без большого числа циклов). Методики стандартизируют ресурсные испытания, имитирующие старение: ГОСТ Р МЭК 62620 требует циклировать батарею 500 раз и убедиться, что осталось ≥ 60% ёмкости; тот же стандарт (разд. 6.6.2) имитирует календарное старение в буферном режиме: хранение 90 суток при верхней рабочей температуре, после чего ёмкость ≥ 85%. Эти критерии позволяют количественно оценить старение. На практике при тестировании в полевых условиях (действующая система ИБП) необходимо учитывать историю батареи: число прошедших циклов (если известно), длительность эксплуатации, постоянно поддерживаемый уровень заряда, среднюю температуру окружающей среды. Например, если батарея работала 5 лет непрерывно при 25–30°С в режиме подзаряда, снижение ёмкости на 10–20% считается нормальным; если же за год ёмкость упала на 30%, это сигнал аномального старения или производственного дефекта. Одним из важных показателей старения является рост внутреннего сопротивления: при деградации оно увеличивается, затрудняя отдачу энергии. Измерение внутреннего сопротивления (например, при помощи импедансных тестеров на разных частотах, см. разд. 2.8) служит непрямым индикатором SOH. Международные рекомендации (IEEE, EUROBAT) для свинцовых батарей указывают: рост сопротивления на ~50% от начального соответствует потере ≈20% ёмкости. Для литиевых таких обобщенных цифр нет, но тенденция аналогична – поэтому параллельно с тестом ёмкости целесообразно измерять внутреннее сопротивление (см. раздел 2.2.5 и 2.8.5). Совмещение данных о ёмкости и сопротивлении даёт более полную картину состояния батареи.
• Уровень заряда при хранении и саморазряд. На результаты тестов (особенно сохраняемости заряда) влияет феномен саморазряда батарей. Литий-ионные аккумуляторы высокого качества имеют сравнительно малый саморазряд (2–5% в месяц при 20°С), но он увеличивается при повышенной температуре. Если батарея перед испытанием длительно находилась без подзаряда, её фактический SOC может оказаться существенно ниже 100%, что искажет измеренную ёмкость. Поэтому стандарты ввели процедуры восстановления заряда перед тестами на ёмкость: обычно батарею предварительно полностью заряжают, при необходимости выравнивают (балансируют банки) и только затем разряжают на ёмкость. Если проверяется сохраняемость заряда (насколько батарея теряет ёмкость за время хранения), то методика предусматривает измерение ёмкости до и после хранения и сравнение результатов. При этом расчёт идёт в процентах от исходной ёмкости: $R = \frac{C_{\text{после хранения}}}{C_{\text{до хранения}}} \times 100\%$, где R – коэффициент сохранности ёмкости. В процессе таких тестов важно обеспечить, чтобы начальный SOC на период хранения был определён строго (например, 50% ±2%). Еще один момент – эффект отдыха: сразу после полного заряда батарея может иметь слегка завышенное напряжение (поверхностный заряд), и наоборот, после разряда – восстановить часть напряжения (эффект поляризации). Поэтому в ряде методик предусматривается пауза 1–4 часа после заряда перед началом разряда, а также после разряда перед повторным циклом, чтобы параметры стабилизировались. Несоблюдение этих интервалов может привести к небольшому (1–3%) искажению измеренной ёмкости.

Помимо указанных факторов, при тестировании следует обращать внимание на точность средств измерений (см. раздел 3.1 и 2.X.2 для каждого стандарта), поскольку погрешность амперметра или вольтметра непосредственно влияет на вычисление ёмкости. Также принципиально важна исправность и калибровка системы управления батареей (BMS) – если BMS преждевременно отключает батарею при разряде (например, из-за неверной оценки остатка или по достижении порога, запрограммированного для ушедшей ёмкости), то фактически ёмкость может отдаваться не полностью. В таких случаях, при допустимости по условиям безопасности, на время теста BMS можно перевести в режим расширенного порога (например, снизить порог отсечки напряжения, если это не противоречит стандарту и не ведёт к повреждению). В противном случае результат теста следует интерпретировать как «ёмкость до срабатывания BMS».

Вывод: Обеспечение стабильных условий испытания и учёт вышеперечисленных факторов являются необходимыми условиями получения правильных и воспроизводимых результатов. Все отклонения от нормальных условий должны фиксироваться, а результаты – корректно интерпретироваться с учётом влияющих факторов (подробнее см. раздел 4 о типичных ошибках). В следующих разделах (2.X) подробно описаны требования и методики конкретных стандартов, где указанные принципы реализованы применительно к различным типам батарей и испытаний.

2. Подробные методики по стандартам

Ниже приведены подробные руководства по проведению испытаний литиевых аккумуляторных батарей согласно каждому из выявленных релевантных стандартов. Каждый подраздел включает описание сферы применения стандарта, требований к подготовке испытания, средствам измерения, ограничений применимости, пошаговых процедур тестирования и правил обработки результатов. Для точного соблюдения методик в тексте даны ссылки на пункты оригиналов стандартов (ГОСТ или международных), которые следует использовать при практической реализации испытаний.

2.1. ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019 (портативные литиевые батареи)

2.1.1. Название и область действия стандарта

ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019 «Аккумуляторы и батареи литиевые для портативных применений. Часть 3. Призматические и цилиндрические литиевые аккумуляторы и батареи» идентичен IEC 61960-3:2017. Стандарт нацелен на сравнительную оценку рабочих характеристик небольших литий-ионных элементов и батарей, используемых в переносных устройствах (смартфоны, ноутбуки, электроинструмент и т.п.). Он устанавливает методы испытания для определения ёмкости, способности удерживать заряд, выходного напряжения и внутренних сопротивлений таких аккумуляторов. Особенностью является ориентация на потребительские аккумуляторы, поэтому методики применимы к отдельным элементам или аккумуляторным сборкам малой энергоёмкости. Испытание ёмкости по данному стандарту служит, главным образом, для подтверждения заявленной (нормированной) ёмкости и характеристики работы при разных температурах. Стандарт специально отмечает, что не распространяется на батареи, выходящие за рамки портативных: номинальное напряжение ≥ 60 В DC, системы накопления энергии и ИБП > 500 Вт·ч, а также тяговые батареи исключены из области применения (см. раздел 1.1, таблица).

2.1.2. Подготовка к тестированию

• Условия окружающей среды: Если в самом тексте стандарта не приведены иные указания, стандартные условия испытаний согласно IEC 61960-3 – температура (20 ± 5) °С или (25 ± 5) °С (в зависимости от того, что указано конкретно в разделе «Общие условия испытаний» стандарта). Как правило, используют +23 °С как усреднённое значение. Влажность обычно не регламентируется жёстко (достаточно нормальных лабораторных условий). В самом документе 61960-3 указано, что все измерения производятся после выдержки элементов при температуре испытания не менее 6 ч для стабилизации (в случае изменения температуры).
• Подготовка аккумулятора: Перед началом тестирования каждый испытуемый аккумулятор должен быть форматирован – т.е. совершён хотя бы один полный цикл «заряд–разряд–заряд» для приведения его в определённое состояние. ГОСТ Р МЭК 61960-3 требует, чтобы измерения проводились на аккумуляторах, доведённых до стабильной ёмкости (обычно после 3–5 предварительных циклов) – это устраняет разброс результатов на новых элементах. Если аккумулятор имел неизвестную историю, перед тестом его полностью заряжают, затем разряжают контрольным током до отсечки и снова заряжают – таким образом устанавливают 100% SOC и воспроизводимую начальную точку. Начальный уровень заряда: Для проверки номинальной ёмкости батарея должна быть заряжена до 100% (подробно см. п. 2.1.5). Если проверяется сохраняемость заряда (Retension), то батарею сначала заряжают на 100%, затем разряжают до заданного уровня (например, 50%) и помещают на хранение (см. ниже).
• Средства измерения: В испытаниях по 61960-3 используются следующие приборы: источник тока/зарядное устройство с возможностью поддержания режима CC/CV (точность установки тока ±1% и напряжения ±0,05 В); электронная нагрузка или разрядное устройство для поддержания постоянного тока (точность ±1% или лучше); вольтметр (погрешность не хуже ±0,005 В на интервалах измерения элементного напряжения ~3–4 В); амперметр или измеритель тока (точность ±0,1–0,2% от измеряемого значения – как правило, встроен в систему нагрузки); термометр (с точностью ±2 °С); при необходимости таймер/секундомер (точность ±0,1%). В современных стендах разрядные устройства автоматически логгируют время, так что отдельный таймер может не потребоваться. Кроме того, стандарт указывает требования к измерению массы (для расчёта удельной энергии) и размеров элемента – эти параметры должны измеряться с точностью до 0,1% и 1% соответственно, однако в контексте SOC/SOH они второстепенны.
• Инструменты и программное обеспечение: Хотя стандарт прямо об этом не говорит, на практике для портативных аккумуляторов часто применяется специализированное оборудование – анализаторы аккумуляторов (многоканальные тестеры), способные автоматически проводить заданные циклы. Такие приборы (например, серии Chroma, Arbin и др.) позволяют задать профиль заряда-разряда, контролировать температуру элемента, регистрировать все параметры в цифровом виде. Это упрощает соблюдение методики. Если таких приборов нет, можно использовать отдельный лабораторный блок питания и электронную нагрузку, однако оператор должен строго следить за последовательностью этапов.

Особое внимание – встроенной защите аккумуляторов. Многие портативные Li-ion батареи (например, для ноутбуков) имеют встроенные BMS с ограничением по напряжению и отключением при глубоком разряде. ГОСТ Р МЭК 61960-3 ориентирован на испытание как отдельных элементов, так и готовых батарей; если испытывается батарея с BMS, следует убедиться, что BMS не вмешивается в процесс до достижения требуемых пределов (иначе результаты могут отразить работу защиты, а не саму ёмкость ячеек). Например, если BMS размыкает цепь при 2,8 В на ячейку, а стандартный конечный разряд может предполагать 2,5 В, то фактически разряд завершится раньше. В таких случаях протокол испытания должен фиксировать фактическое конечное напряжение. Примечание: В рамках ГОСТ Р МЭК 61960-3 производитель может задать своё напряжение окончания разряда и напряжение заряда – испытания проводятся на этих значениях. Для большинства типичных Li-ion элементов 3,7 В номинала конечное напряжение разряда = 2,5 В или 3,0 В (в зависимости от химии), а максимальное напряжение заряда = 4,2 В (для LiCoO₂, NCA, NCM) либо 4,35 В (для некоторых высокоемких NCM). Перед началом тестов эти параметры уточняются и соблюдаются.

2.1.3. Калибровка инструментов и средств измерения

В соответствии с общими требованиями метрологии, все средства измерений, применяемые при испытаниях, должны иметь действующую поверку или калибровку. Конкретно: вольтметры и амперметры проходят поверку по стандартным методикам (например, согласно ГОСТ 8.040 для вольтметров постоянного тока и ГОСТ 8.418 для амперметров, либо по отраслевым методикам); термометры – по ГОСТ 8.217 или соответствующим РМГ. Стандарт 61960-3 специальных требований к калибровке не содержит, но рекомендуется перед серией испытаний выполнить проверку нуля и чувствительности измерительных каналов. Например, для каналов тока – замкнуть выход нагрузки и убедиться, что ток = 0 А, затем пропустить известный ток (через эталонное сопротивление) и сравнить с показаниями. Для напряжения – измерить опорное напряжение (например, элемента стандартного элемента 1,018 В) и скорректировать, если необходимо. Периодичность поверки: обычно 1 раз в год для цифровых многофункциональных приборов. Если используется автоматический испытательный стенд, его внутренняя система измерения тоже подлежит поверке. В случае использования специальных анализаторов батарей, входящих в Государственный реестр средств измерений (например, некоторые модели имитрансов или электронных нагрузок включаются в реестр), следует придерживаться межповерочного интервала, указанного в эксплуатационной документации – как правило, 1 раз в год или 1 раз в 2 года. Во время длительных испытаний (например, при ресурсных циклах) рекомендуется периодически контролировать показания по эталону – например, раз в 100 циклов сверять измеренное напряжение холостого хода элементарным калиброванным мультиметром, чтобы убедиться в отсутствии дрейфа датчиков.

2.1.4. Ограничения применения стандарта

Как упоминалось, ГОСТ Р МЭК 61960-3 имеет четко очерченную область – портативные литиевые аккумуляторы. Он не применяется в чистом виде для батарей ИБП большой ёмкости, так как последние выходят за рамки (энергия >500 Вт·ч, см. п. 1 области применения стандарта). Тем не менее, методы измерения ёмкости, описанные в нём, универсальны и могут использоваться как справочные. Например, если надо испытать небольший литий-ионный модуль 4 S2P ёмкостью 10 А·ч, подход ГОСТ Р МЭК 61960-3 вполне подойдёт. Ограничение по типу батарей: только Li-ion и литий-полимерные вторичные аккумуляторы. Первичные литиевые элементы (неперезаряжаемые) в стандарт не входят. Ограничение по напряжению: explicitly, < 60 В DC, т.е. максимум батареи 14–15 элементов последовательно (в реальности портативные батареи редко >8 S). Ограничения по применению результатов: Результаты по этому стандарту нельзя напрямую использовать для оценки ресурса стационарной батареи – требования менее жесткие. Например, портативные аккумуляторы обычно считаются выработавшими ресурс при 80% от номинальной ёмкости после ~500 циклов, тогда как для стационарных (телеком) нормируется 80% после 1200 циклов и более. Поэтому следует избегать ошибочного применения критериев: всегда учитывать специфику приложения. В тексте стандарта приведено примечание, что он минимально необходимый набор характеристик для информирования пользователей, и конкретные приложения (например, ИБП) могут требовать дополнительных проверок – это тоже ограничение, подразумевающее обращение к другим нормативным документам (см. раздел 2.2–2.6).

2.1.5. Процедура тестирования (ГОСТ Р МЭК 61960-3)

Порядок проведения испытаний ёмкости и связанных характеристик по данному стандарту можно разбить на несколько этапов (нумерация этапов условная, для удобства):

• Этап 1: Заряд аккумулятора перед измерением ёмкости. Аккумулятор (элемент или батарея) полностью заряжается штатным способом. Стандартом предусмотрен «нормированный заряд»: постоянным током до достижения предельного напряжения, затем при постоянном напряжении до уменьшения тока до заданного значения (например, до 0,05·C). Конкретно, для большинства Li-ion элементов: заряд током 0,5·C до 4,2 В на элемент, затем удержание 4,2 В до снижения тока заряда до 0,02–0,05·C. Если в стандарте 61960-3 (или в технических условиях) указаны другие режимы (например, заряд малым током для литий-железо-фосфатных), следует соблюдать их. Во время заряда контролируется температура – если элемент нагревается выше +30 °С, его охлаждают (заряд можно проводить при 20–30 °С, не обязательно строго при 25 °С, но нужно зафиксировать фактическую t). По окончании заряда батарее дают отлежаться при (25 ± 2)°С в течение 1 часа (но не более 4 ч), чтобы температура и распределение концентраций в электроде стабилизировались.
• Этап 2: Разряд на номинальную ёмкость. После отдыха начинается контрольный разряд батареи постоянным током. Величина тока выбирается как указанно выше: для портативных элементов стандарт IEC 61960-3 обычно определяет номинальную ёмкость при 0,2 C (разряд за ~5 часов) или при 0,5 C (разряд за 2 ч) – точное значение смотреть в спецификации конкретного элемента. Если в паспорте на элемент написано, например, «номинальная ёмкость 3000 мА·ч при 0,2 C разряде до 3,0 В», то ток разряда = 0,2 × 3000 mA = 600 mA, конечное напряжение = 3,0 В. Пример: стандартное испытание элемента 18650: заряд 0,5·C до 4,2 В, разряд 0,2·C до 2,5 В при 25°С – измеренная ёмкость должна быть не менее нормированной. В нашем случае испытатель задаёт ток 0,6 А, нагрузка подключена, время отсчитывается. Во время разряда фиксируются напряжение элемента (лучше – автоматически, с периодичностью, например, 1 раз в минуту). Стандарт требует записать время разряда до достижения конца разряда и вычислить фактическую ёмкость как I * t. Достижением конца разряда считается момент, когда напряжение под нагрузкой упало до заданного конечного (например, 3,0 В). Если батарея многосекционная – соответственно достигнуто конечное напряжение батареи (например, 12 В для 3s Li-ion при 34,0 В, или 32,5 В = 7,5 В – зависит от определения). Важно не переразрядить элемент: как только достигнут порог, тест останавливается.
  По завершении разряда регистрируются: отданная ёмкость (Ah), рассчитанная как ток (А) * время (ч) – при постоянном токе, либо при непостоянном (например, импульсах) – интегрированием тока по времени (это делает ПО стенда). Также записывается среднее напряжение разряда, если требуется вычислить отданную энергию (Вт·ч). ГОСТ Р МЭК 61960-3 предусматривает, что номинальной ёмкостью считается значение, «отдаваемое при определённых условиях, заявленных изготовителем». Поэтому критерий оценки таков: полученная ёмкость должна быть не менее 100% от номинала (или не менее X% – если указано допуском). Если измерено меньше, элемент не соответствует заявленной характеристике. Если больше, берётся номинал, либо в ряде случаев допускается пересчитать ёмкость. В стандарте может быть указано, что измеренная ёмкость округляется или усредняется по нескольким элементам. Например, испытание считается пройденным, если средняя ёмкость ≥ номинальной.
• Этап 3: Дополнительные испытания (низкая температура, высокая температура). Стандарт 61960-3 описывает также испытание ёмкости при низкой температуре. Обычно формулировка: «Измерение ёмкости при X °С». Например, для оценки работы телефона на морозе проводят тест при 0 °С: элемент заряжается при 20 °С, затем выдерживается при 0 °С ≥ 16 ч и разряжается тем же током 0,2 C при 0 °С до отсечки. Результат – ёмкость при 0 °С, выраженная в % от ёмкости при 25 °С. Никаких коэффициентов рассчитывать не надо – просто фиксируют, что, например, при 0 °С отдано 70% ёмкости. Если это ≥ некоторого порога (для потребительских, как правило, >50%), то считается удовлетворительно. Для каких-то элементов требования могут быть жёстче (скажем, >80% при -10 °С, что достижимо для LiFePO₄). Конкретные значения критериев стандарт не задаёт универсально – их указывает изготовитель. Но методика едина: заряд при нормальной температуре, выдержка при низкой, разряд при низкой. Аналогично может проводиться тест при повышенной температуре (например, +40 °С) – хотя для портативных это реже, но возможно (например, батарея ноутбука при жаре). Если проводится, то заряженный элемент выдерживается при +40 °С ~4 ч и разряжается там же. Результат – ёмкость при +40 °С в % от номинала.
• Этап 4: Испытание сохраняемости заряда (ретенции). ГОСТ Р МЭК 61960-3 вводит понятия «сохраняемый заряд (ёмкость)» и «восстанавливаемый заряд». Первая – сколько ёмкости остаётся доступным после хранения без перезаряда, вторая – сколько после хранения с подзарядом. Чтобы это проверить, выполняют следующую процедуру (типовая, её конкретные параметры указаны в стандарте):

1. Элемент полностью заряжается (100% SOC) и затем либо сразу, либо после установки определённого SOC (например, 50%) отправляется на хранение. Срок хранения – например, 28 суток при +20 °С (или при повышенной температуре, если проверяется ускоренное старение).
2. По окончании хранения элемент разряжается контрольным током до отсечки (без предварительного дозаряда!) – измеренная ёмкость будет сохранившейся (она обычно выражается в % от номинальной). Например, если было 100% SOC перед хранением, а отдалось только 90% ёмкости, говорят, что 90% сохранилось, 10% утекло на саморазряд. Величина (90% в примере) называется ретенцией (retention).
3. После этого элемент заряжают заново до 100% и снова разряжают – измеренная ёмкость будет восстановленной (recovery). Как правило, после хранения некоторые потери обратимы (например, при первом разряде вышло 90%, при втором после подзаряда – 98%). Recovery отражает состояние активных веществ: если оно тоже упало, значит произошло необратимое старение. В численном выражении восстанавливаемый заряд = C_after_recharge / C_nom *100%. В идеале он ≈100%, но может быть меньше, если за время хранения произошла деградация.

Эта методика хранения важна, если батареи ИБП могут длительное время стоять без подпитки (хотя обычно ИБП постоянно держит батареи заряженными). В контексте портативных – это критично (например, гаджет лежал год без зарядки). В отчёте указывают: «Ёмкость после 28 дней хранения при 25°С без подзаряда составила X % от номинальной, восстановленная ёмкость после перезаряда – Y %». Стандарт 61960-3 задаёт эту процедуру и ожидает, что X и Y ≥ определённых значений (часто ≥ 90%).

• Этап 5: Измерение внутреннего сопротивления (опционально). Хотя основная цель – ёмкость, стандарт 61960-3 также описывает измерение внутреннего сопротивления элемента (например, миллиомметром или импедансным методом). Обычно это делается коротким импульсом нагрузки и измерением просадки напряжения. Например: элемент, заряженный на 50%, нагружается током 1 C на 1 секунду, и падение ΔU фиксируется; внутреннее сопротивление рассчитывается как R = ΔU/ΔI. Для портативных элементов типичные значения – десятки миллиом. В контексте SOH рост R говорит о старении, однако стандарт 61960-3 скорее определяет это для информирования.

Примечание: Помимо перечисленных, стандарт содержит процедуры проверки маркировки, размеров, но они к емкости отношения не имеют.

2.1.6. Интерпретация результатов:

После проведения испытаний по ГОСТ Р МЭК 61960-3 результаты оформляются и анализируются следующим образом:

• Расчёт и оценка ёмкости: Номинальная ёмкость элемента называется в стандарте «нормированной ёмкостью». Фактически измеренная при 25 °С ёмкость должна быть сравнима с нормированной. Если она ниже, производится оценка отклонения. В стандарте IEC обычно не прописано конкретное допускаемое отклонение, но по практике производителей литиевых ячеек – допускается разброс ±3%…±5% от номинала. Если же задача – определить SOH батареи в эксплуатации, то SOH (%) = (измеренная ёмкость / номинальная ёмкость нового изделия) × 100%. Например, если новый элемент 3000 мА·ч, а измерено 2700 мА·ч, SOH = 90%. Этот результат далее сопоставляется с критериями годности. Для потребительских устройств часто критерий – 80% от номинала (при снижения ниже рекомендуется замена батареи). Для ИБП также часто применяют порог 80% (см. раздел 4.4), хотя иногда допускается использовать батарею до 60–70% при дополнительном резервировании. В отчет по испытаниям заносится как абсолютная ёмкость (А·ч), так и относительная (в %).
• Учёт температурных характеристик: Если проводились тесты при низкой температуре, в отчете указывается: «Ёмкость при XX °С составляет YY% от ёмкости при +25 °С.» Это важный параметр для применения: например, если известно, что при -10 °С батарея выдаёт лишь 60% ёмкости, это учитывается при расчёте времени работы ИБП в холодном помещении. Стандарт 61960-3 фактически требует предоставлять потребителям такую информацию (как «низкотемпературная градация TL»). В маркировке в паспорте могут указывать: «например: +10 °С (♦)» – что означает батарея гарантирует ≥70% ёмкости при +10 °С. В данном случае испытатель сверяет, совпадают ли результаты с заявлением. Если нет – продукт не соответствует.
• Результаты сохраняемости и выводы о саморазряде: По итогам теста хранения (ретенции) вычисляется процент потери ёмкости за заданный срок. Например: «После 28 суток хранения при 20 °С без подзаряда доступная ёмкость составила 92% от исходной; после полного перезаряда ёмкость восстановилась до 99%, что означает ~1% необратимой потери за время хранения и ~8% потери от саморазряда.» Такие формулировки помогают понять, что батарея имеет умеренный саморазряд и незначительное старение за месяц. Если же восстановленная ёмкость сильно ниже 100%, это признак деградации (календарной). Стандарт требует измерять сохраняемый заряд в процентах от нормированного – по сути это и есть result retention R%.
• Документирование критериев пригодности: ГОСТ Р МЭК 61960-3 сам по себе не задает оценочных категорий (годен/не годен) – он предоставляет данные. Поэтому интерпретация результатов относительно пригодности батареи выполняется на основе требований заказчика или других документов. Например, для батарей ИБП внутренняя инструкция может сказать: «Если SOH < 80% – батарея подлежит замене» (типовое правило). Тогда результаты 61960-3 исп. используются для такого вывода. В самом ГОСТе упоминается, что пользователи смогут сравнивать характеристики разных производителей – т.е. предполагается, что результатом испытания будет некоторый отчет с цифрами, а решение (годен или нет) принимается по внешним критериям.
• Отчетность и графики: Результаты испытаний ёмкости и разрядных характеристик обычно представляются в виде таблиц и разрядных графиков. Для портативных элементов принято строить график «напряжение vs. ёмкость (или vs. время)» при различных токах и температурах. Например, три кривые: при +25°С, 0°С, +45°С – показывают, как меняется кривая разряда. Из такого графика видно не только ёмкость (длина кривой до отсечки), но и поведение напряжения. В отчет, помимо цифровых значений, желательно включить такие графики. Также полезна таблица: «Испытание №1 (номинальная ёмкость): I=600 mA, t=5h02m, C=3020 mAh (100,7%)», «№2 (0°C): I=600 mA, t=3h55m, C=2350 mAh (78%)», и т.д.

В целом, применение ГОСТ Р МЭК 61960-3 для батарей ИБП ограничено случаями небольших систем, но изложенные методики и получаемые показатели (ёмкость, retention, etc.) служат основой для понимания состояния любых литиевых аккумуляторов. Для батарей большей ёмкости и других режимов (буферных) более актуален ГОСТ Р МЭК 62620-2016, рассматриваемый далее.

2.2. ГОСТ Р МЭК 62620-2016 (промышленные литиевые батареи)

2.2.1. Название и область действия стандарта:

ГОСТ Р МЭК 62620-2016 «Аккумуляторы и батареи литиевые для промышленных применений» введён на основе IEC 62620:2014. Данный стандарт охватывает широкий круг литий-ионных аккумуляторов и батарей, используемых в промышленности, включая стационарные системы резервного питания, телекоммуникационные батареи, батареи систем накопления энергии (Energy Storage Systems), а также аккумуляторы для электротранспорта, кроме автомобильного (например, для вилочных погрузчиков, AGV и т.п.). В частности, прямо указано, что среди стационарных применений рассматриваются источники бесперебойного питания (ИБП). Стандарт устанавливает требования к маркировке батарей и методам испытаний их электро-химических характеристик: ёмкости, разрядной способности при разных токах, поведения при различных температурах, внутреннего сопротивления, а также ресурсных показателей (циклического ресурса и деградации в режиме буферного поддержания). В отличие от ГОСТ 61960-3 (раздел 2.1), данный стандарт ориентирован на батареи большой ёмкости (сотни А·ч) и модульные батареи, поэтому методики учитывают особенности сборок (например, допускается испытывать один модуль как представителя всей батареи, если она состоит из одинаковых модулей). Фокус стандарта – подтверждение соответствия батареи заявленным параметрам и отнесение её к определённым классам по ряду признаков: например, по допустимому току разряда (S, Е, M, H – standby, energy, medium, high power), по низкотемпературной градации (TL) и высокотемпературной (TH) и т.д.. Эти классы отражаются в маркировке батареи. Для целей наших методических указаний ключевыми являются разделы стандарта: 6.3 – Разрядные характеристики (ёмкость); 6.4 – Сохраняемый и восстанавливаемый заряд; 6.6 – Выносливость (ресурс). Они позволяют проводить испытания SOH (ёмкости) при разных условиях и оценивать деградацию при ресурсных тестах.

2.2.2. Подготовка к тестированию:

• Условия и помещение: Поскольку ГОСТ 62620 предназначен для больших батарей, испытания чаще проводят в лабораториях крупногабаритных изделий или на месте эксплуатации (если батарея установлена стационарно). Необходимо обеспечить безопасное помещение с достаточной вентиляцией, так как при разряде больших батарей выделяется тепло, и хотя литий-ионные аккумуляторы не выделяют водорода, контроль микроклимата важен (для поддержания температуры). Температурный режим стандартный: (25 ± 5)°С для номинальных характеристик; для специальных тестов – определённые температуры (например, -20°С, +50°С – см. ниже). Если батарея испытывается в сборе (много ячеек), желательно применять термодатчики на разных точках батареи, чтобы следить за равномерностью нагрева. Также помещение должно иметь средства пожаротушения (на случай перегрева) – это общая мера безопасности при тестах больших аккумуляторов.
• Подготовка батареи: Стандарт требует, чтобы перед основными тестами батарея была приведена к определённому состоянию: «полный цикл предварительной зарядки-разрядки» по разделу 6.2 (режим заряда) и 6.3.1 (номинальный разряд). То есть, батарею сначала формируют: полностью зарядят, разрядят и снова зарядят – подобно циклу форматирования. Это обеспечивает актуальное 100% SOC и «обнуление» истории недавних нагрузок. Если батарея новая – обычно достаточно одного такого цикла. Если она была в эксплуатации, лучше провести 2–3 цикла для стабилизации ёмкости. Выравнивание по банкам: если батарея состоит из параллельно-последовательных сборок, важно перед испытанием убедиться, что все параллельные цепочки балансированы. BMS многих промышленных батарей осуществляет балансировку по напряжению на ячейках; нужно либо дождаться завершения балансировки (индицируется BMS), либо выполнить её принудительно согласно инструкции производителя. Это необходимо, чтобы во время контрольного разряда какая-либо одна группа ячеек не сработала раньше остальных из-за дисбаланса.
• Начальное состояние (SOC): Для основного теста ёмкости (6.3.1) батарея должна быть 100% заряжена. ГОСТ 62620 описывает стандартный метод заряда: (25 ± 5)°С, заряд согласно заявленному производителем методу. Обычно это CC/CV заряд до определённого конечного тока. Если метод не указан – применяют универсальный: ток заряда 0,2 C (5-часовой) до достижения максимального напряжения (напряжение отсечки заряда), далее удержание напряжения до тока ~0,05 C. Параметры конкретно должны быть взяты из паспорта батареи. На практике для Li-ion модулей ИБП: максимальное напряжение 4,2 В на элемент (или меньше для LFP – 3,60 В), ток заряда от 0,1 до 0,5 C. Важный нюанс: перед зарядом стандарт предлагает предразрядить батарею, если она не разряжена. В пункте 6.2 указано: «До заряда аккумулятор предварительно разряжается при 25°С постоянным током I_н/… до конечного напряжения». Здесь I_н – номинальный ток разряда (соответствующий номинальной ёмкости). Например, батарея 100 А·ч, номинальный режим 5 часов => I_н = 20 А. Эту батарею перед зарядом разряжают 20 А до отсечки (конечное напряжение разряда, заявленное, например, 2,5 В на элемент). После этого заряжают. Такая процедура гарантирует, что батарея действительно вначале была полностью разряжена и новый заряд привёл её точно к 100% SOC. Если батарея изначально уже разряжена, можно не выполнять предразряд.
• Средства измерения и оборудование: Для испытаний необходим мощный комплект оборудования:
• Стенд разрядный – электронная нагрузка или специальное устройство, способное поглощать полный ток батареи в течение требуемого времени. Для батарей большой ёмкости (например, 100 А·ч на 50 В => 5 кВт·ч энергии) нагрузка должна рассеивать киловатты мощности. Используются активные или регенеративные нагрузки. Пример: установка CONBAT BSL-** серий, которая как раз предназначена для разряда АКБ емкостью до нескольких сотен А·ч стабилизированным током. Такие устройства сертифицированы по ГОСТ и поддерживают автоматический режим по заданию (например, разряд до заданного напряжения, с контролем температуры и т.д.). В отсутствии специального стенда можно использовать комбинацию резистивной нагрузки и измерительной системы, но нужно обеспечивать постоянство тока (можно добиться автотрансформатором с регуляцией или группой ТЭНов с переключением – это менее точно).
• Источник зарядный (выпрямитель) – способный обеспечить необходимый ток и напряжение. Для тестирования промышленной батареи обычно используется фирменное зарядное устройство батареи (от ИБП или отдельное) в режиме, соответствующем необходимому. Если родного ЗУ нет, применяют лабораторные выпрямители с CC/CV режимом и допустимым напряжением (например, для 48 В батареи – источник 60 В 20 А и т.п.). Важно, чтобы устройство обеспечивало требуемый профиль заряда (некоторые Li-ion требуют температурную компенсацию, но обычно нет).
• Средства мониторинга напряжения по блокам: Если батарея состоит из нескольких последовательно соединённых модулей (например, 4 модуля по 12 В = 48 В), желательно контролировать напряжение на каждом модуле или группе ячеек. Современные тестеры типа CONBAT позволяют поэлементный мониторинг по радио (например, для 12 В моноблоков). Это помогает выявить “узкое место” – какой модуль разряжается быстрее. Если такого мониторинга нет, то хотя бы вручную мультивольтметром замеряют напряжения на блоках до и после разряда.
• Амперметры и вольтметры: Если стенд не оснащён встроенными поверенными датчиками, ставят шунт и высокоточный мультиметр для измерения тока (или клещи-трансдьюсер с достаточной точностью). Вольтметр подключается к выводам батареи (четырёхпроводная схема – чтобы исключить падение на проводах). Требуемая точность – ток ±0,5%, напряжение ±0,5% или лучше. В ГОСТ 62620 явно указано: ±0,1% для времени, ±2°С по температуре, а про напряжение/ток подразумевается не хуже 1%.
• Температурные датчики: как упомянуто, нужны, минимум один на батарее, один – контроль окружающей среды. Лучше несколько – на разных точках батареи (верхний модуль, нижний – т.к. возможен градиент температуры).
• Система сбора данных: предпочтительно компьютер с ПО, регистрирующий ток, суммарное напряжение, возможно, напряжения отдельных модулей, температуру, время. Многие нагрузки и зарядные имеют коммуникации (RS-232, USB) для этой цели. Если такого нет, оператор делает отсчёт времени и записывает ключевые точки вручную (начало, достижение отсечки). Для протокола важно иметь хотя бы дискретную запись кривой разряда (например, через каждую 0,5 ч – U, I). Специализированное ПО (например, Battery Wizard Online) может вести базу данных батареи и сохранять полный профиль разряда.
• Особые требования: При испытаниях по ГОСТ 62620, если батарея снабжена BMS, нужно подготовить BMS к тесту: убедиться, что пороги отключения соответствуют испытанию. Например, если BMS настроен отключать батарею при 20% остаточной ёмкости, то полный контрольный разряд по стандарту не удастся – BMS раньше отключит. В таких случаях либо перенастраивают BMS на время теста (если это предусмотрено), либо тест проводят «вручную» по ячейкам (что сложно и не всегда возможно). Обычно же BMS промышленных батарей позволяют глубокий разряд до напряжения отсечки, указанного производителем (напр., 2,5 В на ячейку). Это должно соответствовать условию стандарта «до заявленного конечного напряжения разряда». В протоколе следует отметить: «Разряд произведён до ХХХ В, что соответствует Y В на элемент (порог отключения BMS)». Если BMS отключил батарею раньше достижения этого порога, измерение ёмкости прекращается – результат считается полученным на момент отключения (его можно считать заниженным относительно полной ёмкости).

2.2.3. Калибровка инструментов и средств измерения:

При испытаниях по ГОСТ 62620 точность измерений выходит на первый план из-за больших величин тока и энергии. Поэтому требуется:

• Поверка токового шунта или трансдьюсера. Например, если применяется 200 А шунт, его сопротивление и показания милливольтметра должны быть проверены от калиброванного источника тока (можно пропустить через него известный ток ~100 А и сравнить).
• Калибровка системы измерения напряжения. Для больших батарей обычно измеряют суммарное напряжение до ~100 В. Используемый вольтметр (или АЦП стенда) должен быть проверен на эталонных напряжениях, скажем, 50 В и 100 В (через делитель или прямым калибратором напряжения). Погрешность должна быть не хуже ±(0,5% + 0,1 В).
• Температурные датчики (термопары, термисторы) – их отклонение проверяется на точках: 0 °С (ледяная вода), +25 °С (сравнение с ртутным термометром), +60 °С (термостат). Если есть значимые отклонения, датчики заменяются или корректируются.
• Синхронизация времени. Поскольку ёмкость = I * t, а I может быть стабилен не идеально, рекомендуют использовать интегратор тока. Но если используется постоянный ток, важно измерять точно время. Часы компьютера или таймер должны быть поверены (±0,1% достаточно). Обычно это тривиально, но если тест длинный (например, 20 часов), ошибка 0,1% = 72 с, что эквивалентно ~0,1 А·ч на 100 А – в целом не критично, но лучше иметь точность.
• Калибровка нагрузки. Электронные нагрузки иногда калибруются, чтобы их внутренний датчик тока соответствовал реальному. Если стенд предоставляет отчет о отданной ёмкости, желательно убедиться, что он не врет: сравнить подсчёт Ah стенда с независимым вычислением (например, записать ток каждые 5 минут и суммировать). Если расхождения >1-2%, возможно нужен сервисный пересчёт калибровки.

Метрологическое обеспечение подобных испытаний, как правило, отражается в программе и методике испытаний (ПМИ). Например, ПМИ может ссылаться на ГОСТ 8.264 (для измерения электрических величин) и устанавливать, что перед началом испытаний проводится калибровочный прогон: запуск нагрузки на известный эталон (например, подключение заведомо исправной эталонной батареи известной ёмкости). В любом случае, ключевое требование – действующая поверка приборов (этого требует ФЗ «Об обеспечении единства измерений» – п.5 статьи 13, применительно к испытаниям, результаты которых идут в официальные документы).

2.2.4. Ограничения применения стандарта:

ГОСТ 62620, хотя и универсален для промышленных батарей, имеет некоторые важные ограничения:

• Приоритет других стандартов: В тексте прямо сказано: если существует стандарт IEC на специальные применения, он имеет приоритет над 62620. Пример – серия IEC 62660 для дорожного транспорта. Таким образом, для автомобильных батарей (EV) следует применять не 62620, а 62660, даже если методы похожи. Аналогично, для космических литий-ионных батарей есть отдельный ISO 17546 (ГОСТ Р 59196-2020) – тоже вне области 62620.
• Тип химии: Стандарт разработан в эпоху доминирования Li-ion систем с жидким электролитом (LiCoO₂, NCM, NCA, LFP). Он не охватывает литий-металл батареи (первичные) и испытания твердотельных литиевых аккумуляторов. Если появятся новые химические системы, формально нужно будет подтверждать, применимы ли методики. На 2024 год в промышленном ИБП применяются LiFePO₄ (LFP) и NCM – обе хорошо укладываются в ГОСТ 62620.
• Номинальная ёмкость и напряжение: Прямых лимитов нет – стандарт «всеохватывающий» для промышленных. Но практически, батареи ИБП редко превышают 1000 А·ч ёмкости (обычно легче параллельно ставить несколько модулей). Если батарея очень большая, испытание может быть разделено на несколько параллельных ветвей. Стандарт допускает испытание части батареи, если она репрезентативна – это важно: например, батарея 4 параллели × 100 А·ч = 400 А·ч. Можно протестировать одну параллель (100 А·ч) и экстраполировать. Но надо указать, что испытывался отдельный аккумулятор из батареи.
• Режимы эксплуатации: Стандарт описывает как циклические, так и буферные (постоянно заряженные) режимы применения батарей и устанавливает отдельные испытания (6.6.1 – ресурс при циклах, 6.6.2 – при постоянном подзаряде). При этом есть уточнение: если батарея предназначена только для буферного режима, то часть параметров (например, номинальное циклическое число) не применяется и может быть помечено как «N/A». Это значит:
• Для батарей ИБП (которые почти всегда в буфере) можно не проводить цикл 500 раз (6.6.1), зато обязательно провести испытание 90 суток буферного хранения при верхней темп. (6.6.2). И наоборот, для тяговых (циклических) – 500 циклов обязательно, 90 суток буфера опционально. В протоколах испытаний эти различия отражаются (см. пример табл. 6 стандарта, где для циклических батарей одно, для буферных другое).
• Условия испытаний: Стандарт указывает, что общие условия – 25 °С, но может делать ссылки на IEC 60050-482 (Словарь) относительно определений. В ГОСТ 62620 нет требований к высоте над уровнем моря или давлению (не критично). Однако, если испытания проводятся в нестандартных условиях (на месте, где температура не регулируется), результат формально может не считаться соответствующим стандарту. То есть нужно проводить тесты в условиях, которые стандарт оговаривает. Если это невозможно, в отчёте пишут «испытание проведено с отклонением от ГОСТ 62620: температура 30°С вместо 25°С».
• Измерение энергии vs. ёмкости: ГОСТ 62620 больше фокусируется на ёмкости в А·ч (способность отдавать заряд). Но для ИБП часто важнее энергия (Вт·ч), так как при просадке напряжения на батарее часть энергии недоиспользуется. Стандарт допускает измерение удельной энергии в Вт·ч/кг в тех же тестах (через среднее напряжение разряда). Если цель – соответствие критериям по времени работы, то смотрят именно на энергию. Это тоже нужно учитывать: например, батарея может показать 100% А·ч, но если напряжение под нагрузкой сильно проседает, то Вт·ч будет <100%. Поэтому для ИБП, где важны Вт·ч (выходное напряжение ИБП должно оставаться выше минимального), возможно, придется в протоколе отдельно оценивать и этот параметр. ГОСТ 62620 непосредственно не нормирует Вт·ч, но предоставляет данные для расчёта (есть упоминание «удельная энергия» и «среднее напряжение»).
• Ограничения по безопасности: Испытания большой батареи несут риск. ГОСТ 62620 сам по себе – не стандарт безопасности, но требует при проведении испытаний соблюдать IEC 62133 (для элементов) и ориентироваться на ISO/IEC Guide 51 по безопасному включению аспектов. В практическом плане: перед тестом убедиться, что защитные устройства подключены (например, предохранитель батареи – он должен стоять, чтобы при перегрузке обесточить). Многие предприятия в своих методиках требуют присутствия огнетушителей, искробезопасного инструмента и т.п. – все эти меры обязательны, хотя они выходят за рамки стандарта, но без них проводить испытания запрещается (особенно в присутствии надзорных органов).

2.2.5. Процедура тестирования (ГОСТ Р МЭК 62620):

Порядок испытаний по 62620 во многом аналогичен описанному для 61960-3, но с некоторыми расширениями:

• Этап 1: Полный заряд и предварительный цикл.
  Перед основным разрядом на ёмкость батарея заряжается полностью (метод заряда – п. 6.2 ГОСТ 62620). Как уже описано, если батарея была не полностью разряжена, производят предварительный разряд до отсечки. Затем заряд при 25 °С до 100% SOC по производительским режимам. После окончания заряда – выдержка 1–4 часа при 25°С. Это требование важно для больших батарей: внутренние тепловые процессы должны утихнуть. Для батареи 100 А·ч 4 часа достаточны, но если батарея огромная (например, энергосистема 1000 А·ч), возможно, понадобится верхний предел (4 часа) выдержки.
• Этап 2: Контрольный разряд на номинальную ёмкость (25°С).
  По истечении выдержки начинается основной разряд при температуре (25 ± 5)°С постоянным током. Величина тока – номинальный разрядный ток I_н, при котором батарея должна отдать заявленную ёмкость за определённое время. Как понять, какой ток взять? В стандарте введены категории разряда: S, E, M, H. Для E, M, H указано n = 5 (в примечании к 6.3.1), что означает – номинальная ёмкость задана на 5-часовом разряде. То есть I_н = C_nom/5. Для категории S (Standby) допускается n=8,10,20 или даже 240 (10-дневный разряд для неких спецбатарей) – но обычно это не применимо к ИБП, разве что для аварийного освещения с малым током. Так как большинство ИБП-батарей – тип E (Energy) или M (Medium), предполагаем 5-часовой разряд. Пример: батарея номиналом 100 А·ч -> I_н = 20 А.
  Разряд идёт при постоянном токе 20 А до достижения конечного напряжения разряда. Конечное напряжение регламентируется изготовителем, но часто: 2,5 В для кобальтовых/никелевых, 2,0 В для LFP (или даже 2,5 В для LFP по консервативным настройкам BMS). Многие BMS просто отключатся при этом напряжении. Важно записать: «Конечное напряжение разряда = … В/элемент, суммарно … В на батарею.» Если при подходе к этому порогу заметно, что какая-то цепочка ячеек раньше достигает минимума (BMS может сигнализировать), то разряд прекращают чуть раньше, чтобы не повредить слабый элемент. Стандартом же (6.3.1) определено, что разряд ведут до заявленного конечного напряжения без перерыва. Скорость снятия данных: рекомендуется фиксировать напряжение хотя бы раз в 5 минут, либо непрерывно в логе. При достижении отсечки – нагрузка отключается. Фиксируется время разряда с момента включения до момента отсечки (например, 4 часа 58 минут). Вычисленная по интегралу ток-время ёмкость – в идеале равна номинальной. В стандарте далее (6.3.1) указано, что испытание предназначено для проверки номинальной ёмкости, и таблица 2 содержит графу «Минимальная ёмкость, отдаваемая при разряде, А·ч» для заданных условий. Вероятно, в таблице 2 производитель должен привести цифры. В нашем примере минимально 100 А·ч. Если измерено меньше, батарея не соответствует заявленному. Иногда допускается 95% – это нужно смотреть ТУ конкретного изделия.
  Результаты этапа 2: отданная ёмкость в А·ч, отданная энергия в Вт·ч (можно подсчитать как интеграл U*I dt). Последнее полезно для пользователя (время резервирования), хотя стандарт 62620 более про А·ч.
• Этап 3: Разряд при низкой температуре (п. 6.3.2).
  Этот этап обязателен, если для батареи заявлен низкотемпературный класс (TL). Практически для ИБП это важно, если устройство эксплуатируется в холодном помещении или на улице. Процедура:

1. Заряженная батарея (после этапа 1) охлаждается до тестовой температуры. Стандарт говорит: «выдержать при требуемой температуре в течение 16–24 часов». Требуемую температуру определяет производитель или цель испытания. Например, хотят указать «рабочая емкость при -20°С ≥70% номинала». Тогда тестовая температура = -20°С. Батарею помещают в климатическую камеру или холодное помещение, выдерживают ~20 часов.
2. Затем разряжают при этой же температуре постоянным током. Ток указан в таблице 3 стандарта, которая, вероятно, даёт токи для разных категорий. Возможно, для категории E/M/H также 0,2 C (5-часовой), а для S – меньший, но, скорее всего, разряд при низкой T проводится тем же номинальным током, чтобы проверка была жёсткой. (Внутри стандарта могло быть прописано, например: при -20°С разряжать током 0,2 C для E, 0,2 C для M, 0,2 C для H, и 0,05 C для S – это предположение, надо смотреть табл. 3 полностью).
3. Фиксируют время разряда или ёмкость, которую удалось отдать до достижения конечного напряжения. Цель теста: определить минимальную температуру, при которой достигается ≥70% номинальной ёмкости. То есть если при -20 °С батарея выдала 75%, значит она проходит для -20 °С (TL = -20 °С). Если она выдала только 60%, тогда -20°С ниже её рабочего порога. Можно попробовать -15°С: зарядить новую батарею, охладить до -15°С и разрядить – скажем, выйдет 72%. Тогда -15 °С – её класс TL (на маркировке ставится ♦-15°С). Стандарт говорит: заявленное значение температуры должно быть в диапазоне температуры испытания и температуры испытания + 10°С. Пример: испытали при -27°С -> можно заявлять -20°С как градацию TL. То есть не разрешается на основании испытания -27°С утверждать -10°С (слишком далеко), нужно ±10 °С окно. В протоколе этот тест отражается: «Ёмкость при -20 °С составила 75 А·ч (75%), критерий ≥70% выполняется – батарея соответствует классу TL = -20 °С.» Если ниже – либо класс повышается (например, TL = -15 °С вместо -20 °С), либо батарея не соответствует ТУ.

• Этап 4: Испытание максимального допустимого тока (6.3.3).
  Для полноты, стандарт 62620 описывает проверку батареи на способность отдавать большие токи (для категории H – high power). Это испытание больше характеризует импеданс, но косвенно тоже влияет на состояние (например, если батарея сильно деградировала, она может не выдержать). Процедура, упрощенно: батарея заряжается полностью, затем выдерживается 1–4 ч при 25°С, потом разряжается большим током (предельно допустимым по таблице 4) в течение 5 секунд – фиксируется просадка напряжения. Критерий: не должно быть срабатывания предохранителей, деформации, утечки. После этого батарея разряжается 0,2 C и измеряется ёмкость, чтоб проверить, что кратковременный импульс не повредил её (если сильно перегреть, ёмкость просядет). В наших целях, этот тест скорее о безопасности, мы не будем детально его описывать. Но для ИБП важно знать: способен ли аккумулятор отдать всплеск тока при переходе на батарею. Данный тест даёт ответ. В отчет: «Батарея выдержала 5 с разряд X А, напряжение не упало ниже Y, защит не сработало, критерий выполняется».
• Этап 5: Тест восстанавливаемого и сохраняемого заряда (6.4).
  ГОСТ 62620 вводит аналогично 61960-3 два понятия: сохраняемый заряд (retention) и восстанавливаемый (recovery). Процедура:

1. Сохраняемость: Батарея заряжается полностью, затем хранится без подзаряда определённое время при определенной температуре. По умолчанию, часто 28 суток при +20°С или 3 месяца при +40°С. У 62620, скорее всего, 28 дней при 20°С (надо смотреть). Возможно, стандарт предписывает: после хранения разрядить батарею током 0,2 C до отсечки – получим сохраняемую ёмкость. Затем зарядить вновь полностью и снова разрядить 0,2 C – получим восстановленную ёмкость.
2. Оценка: Коэффициент сохраняемости R (%) = (ёмкость после хранения / исходная ёмкость) × 100 (в стандарте IEC обычно формула). И восстанавливаемость: (ёмкость после перезаряда / номинал) × 100. Критериев сам стандарт может не давать числовых, но, например: в течение 28 суток при 20°С ёмкость должна сохраниться ≥ 97% (минимальные потери). Если же хранить 3 месяца при 55°С (ускоренное старение), могут допускать >= 80%.
   В протоколе это отражается: «После хранения 28 сут при 20°С ёмкость составила 98%, после подзаряда – 100%. Потерь необратимых нет.». Если цифры хуже – возможно, проблема или просто нормальное явление (например, сильный саморазряд).
   Примечание: В свете применения к ИБП, retention test показывает саморазряд батареи. Для качественных литиевых АКБ саморазряд незначителен (1-2%/мес). Если тест выявил, что за 3 месяца батарея потеряла 30% без нагрузки, это брак.

• Этап 6: Ресурсные испытания:
  Самый длительный блок – выносливость. ГОСТ 62620 содержит два сценария: 6.6.1 Циклический ресурс и 6.6.2 Буферный ресурс.
• 6.6.1 Циклы: Если батарея предназначена для многократных циклов (не для ИБП, скорее для AGV или электроtransportа промышленного), проводят 500 циклов заряд-разряд при определённом DOD (глубине разряда). Документ указывает: после 500 циклов ёмкость ≥ 60% номинальной. Параметры цикла (ток заряда, разряда, длительность пауз) там расписаны. Для ИБП обычно не тестируют 500 циклов, так как ИБП-батарея в реальности не циклируется ежедневно, её старение – календарное.
• 6.6.2 Буферный: Вот важное для ИБП: «Выносливость при работе в режиме постоянного подзаряда». Процедура, согласно стандарту:
  • Цель испытания – проверить верхний предел температуры в буферном режиме, при котором за 90 суток ёмкость падает не более чем до 85%. По сути, имитируем 3 месяца резервного питания при повышенной температуре, и смотрим, сильно ли батарея ушла.
  • Процедура:
  1. Батарею полностью зарядить, при 25°С разрядить на номинальную ёмкость (как в этапе 2), потом снова зарядить полностью. (Почему разряд–заряд: возможно, чтобы зафиксировать начальную ёмкость точно перед ресурсным хранением).
  2. Затем батарею хранят 90 суток при повышенной температуре, находясь на постоянном подзаряде. «Постоянный подзаряд» означает, что BMS/ЗУ поддерживает батарею 100% SOC (float charge). Температуру выбирают как верхнюю рабочую температуру, заявленную производителем (например, +40°С или +45°С). Некоторые производители скажут: «наша батарея может постоянно находиться при +40°С без существенной деградации». Это нужно проверить: значит, выдерживают 90 дней при +40 °С, систему поддерживают заряженной (раз в неск. дней можно немного разрядить/зарядить для имитации периодических срабатываний).
  3. По истечении 90 дней батарею охлаждают до 25°С (если она была при 40°С, её надо остыть 16–24 ч при 25°С – стандарт указывает это как подготовку к измерению), затем производят контрольный разряд током 0,2 C до отсечки. Измеряется оставшаяся ёмкость.
  • Критерий: Эта ёмкость должна быть ≥ 85% от исходной номинальной. Если меньше – считается, что при данной температуре слишком быстрое старение. Тогда либо надо снизить заявляемую допустимую температуру, либо батарея не прошла испытание. Например, если на 40 °С получилось 80%, то производитель может объявить: максимальная рекомендованная постоянная температура – +35 °С, а 40 °С – это уже вне нормы. ГОСТ 62620 говорит: «заявленное значение температуры должно быть в диапазоне температуры испытания и температуры испытания + 10°С» – то есть, если испытали при 46 °С, можно заявлять вплоть до 55 °С; но обычно для ресурса испытывают ровно на границе.
  • В отчёте пишут: «После 90 сут постоянного поддержания заряда при +40°С ёмкость составила 88% от исходной, критерий ≥85% выполнен, батарея подтверждает способность работы при 40°С.» Если было бы, например, 82%, то либо повторить (вдруг измерение погрешно), либо признать, что 40°С – чересчур, и снизить. Кстати, ГОСТ 70347-2022 для ИБП трубопроводов явно содержит требование: «ёмкость ЛИАБ после 90 сут работы в буфере при постоянном напряжении не менее 85%» – это прямая отсылка к результату по ГОСТ 62620.
• Примечание: Такой ресурсный тест – очень долгий (3 мес). Его обычно проводят разово при типовых испытаниях батареи (например, сертификационных). В рамках эксплуатационных контрольных испытаний ИБП его, конечно, не воспроизводят, а ориентируются на результаты производителя. Однако, зная об этом, эксплуатационники могут проводить ускоренные оценки – например, календарный тест: держать батарею 7 суток при 55 °С (что грубо эквивалентно 6 месяцам при 25 °С по некоторым моделям ускорения), и потом измерить падение ёмкости – но это вне стандарта, больше из практики.
• Этап 7: Дополнительные измерения:
  Стандарт также описывает измерение внутреннего сопротивления по переменному току (6.5.2). Обычно измеряют импеданс на 1 кГц. Но для батарей >100 В, это трудно. Вероятно, имеется в виду измерение на уровне модуля или элемента. Если оно проводится: элемент заряжается 100%, затем подается малый переменный сигнал 1 кГц, измеряется импеданс (в мОм). Критерии – нет чётких, просто для инфы. В отчёте можно привести, например: «Среднее внутр. сопротивление элемента 3 мОм при 1 кГц». При эксплуатации рост этого сопротивления будет мониториться (см. разд. 3.3).
  Другие параметры, которые могут измеряться:
• Энергетический КПД (может быть в стандарте 62620): сравнение энергии, отданной при разряде, к энергии, затраченной на заряд (7.9.3 упомянуто в [32] L49-58). Если есть, можно измерить: зарядили батарею определенным количеством Вт·ч, разрядили – получили выход; КПД = W_out/W_in*100%. Обычно ~92–96% для Li-ion.
• Саморазряд: В принципе покрыт retention тестом.

2.2.6. Интерпретация результатов (SOC/SOH по ГОСТ 62620):

Рассмотрим, какие выводы и оформленные данные получаются по итогам испытаний батареи ИБП по методике ГОСТ 62620:

• Соответствие номинальной ёмкости: Основной показатель – фактическая ёмкость при 25°С. Если она ≥ заявленной, батарея соответствует ТУ. Если ниже, оценивается, насколько: например, получено 95 А·ч вместо 100 А·ч (95%). Это может быть в пределах допуска (±5%). Если сильно ниже – батарея бракована или деградирована. Например, при контрольных испытаниях через 3 года эксплуатации измерено 80% – значит, SOH ≈ 80%, что обычно пороговое значение для замены. В таком случае, в отчёте для эксплуатации укажут: «Ёмкость снизилась до ~80% номинальной, что соответствует предельному значению (см. п.4.4 – критерии вывода из эксплуатации)».
• Определение SOH: В рамках стандарта 62620 SOH прямо не вычисляется, однако мы можем определить его как отношение измеренной ёмкости к первоначальной номинальной (паспорту). Например, новая батарея 105% (часто реальные больше номинала), через год – 95%, через два – 90%, через три – 85%. По тренду можно прогнозировать, когда будет 80%. В контексте нашего документа, SOH следует именно так и определять (см. Глоссарий: State of Health – отношение фактической полной ёмкости к номинальной, в %).
• Температурные характеристики: Результаты низкотемпературного теста позволяют установить рабочий диапазон. Например, если при -20°С получилось 65%, а при -10°С – 80%, то официально батарея может быть рекомендована только до -10 °С (TL = -10 °С). Это важно в паспорте ИБП: указывается минимальная рабочая температура для обеспечения полных характеристик. Если система должна работать при -20 °С, придется либо ставить подогрев батарей, либо мириться с пониженной ёмкостью.
  Для эксплуатации: инженер, зная эти данные, может корректировать расчёт времени автономии. Например, автономия 15 мин при +20 °С, но при -5 °С будет не 15, а ~12 мин, исходя из соотношения ёмкостей (или прямо взять 80%).
  Эти данные, как правило, заносятся в паспорт изделия. Они также могут использоваться как база для настроек BMS (некоторые BMS снижают порог отсечки при холоде, чтобы защитить элементы).
• Ресурс и деградация: Результаты циклических и буферных тестов – ключевые для прогнозирования срока службы батареи. Например, если по 6.6.1 после 500 циклов осталось 85%, это означает, что батарея хорошо держит цикл (пример LFP). Если же осталось ровно 60% (минимум), значит ресурс ~500 циклов (для NCA). В эксплуатации ИБП не сделает 500 циклов за жизнь, обычно считанные разы, поэтому циклический ресурс для ИБП-батарей не лимитирует. Гораздо важнее календарный ресурс: 90 суток при 40°С -> потеря X%. По правилу ускоренной деградации (Arrhenius), 90 сут при 40 °С примерно эквивалентно больше года при 25°С. Если мы видим потерю 5% за 90 дн @ 40°С (от 100% до 95%), то за год при 25°С будет ~5% тоже или меньше (т.к. холоднее). Тогда за 10 лет – ~50% (грубо говоря). Это согласуется: часто указывают срок службы ~10 лет при 20–25°С до 80% ёмкости. Если же потеря 15% за 3 месяца @ 40°С – это тревожно, батарея быстро стареет на жаре. Значит, либо надо снижать темп, либо ограничить эксплуатацию при таких температурах.
  В отчёте этот пункт оформляется так: «По результатам ресурсного испытания (90 сут @ 40°С) емкость снизилась до 88%. Это свидетельствует об ожидаемой потере порядка 4% ёмкости в год при 25°С, что соответствует расчетному ресурсу ~10 лет до 80% SOH.» Конечно, точный прогноз – задача отдельная, но примерно можно.
  Если проводился 500-циклов тест: «После 500 глубоких циклов (100% DOD) при 25°С осталось 70% ёмкости. При эксплуатации в ИБП (что соответствует лишь редким глубоким разрядам) такая деградация наступит не скоро; скорее, календарное старение станет определяющим.»
• Внутреннее сопротивление: Если измеряли импеданс, можно отследить динамику: новая батарея, скажем, 20 мОм эквивалентно; спустя 3 года – 30 мОм. Рост на 50%. Для свинцовых АКБ известен критерий: увеличение сопротивления на 50% – сигнал к замене. Для лития строгого критерия нет, но тоже указывает на серьёзную деградацию. Так что, если помимо ёмкости, фиксируется рост сопротивления, это подтверждает вывод о сниженном SOH.
  Кроме того, внутреннее сопротивление влияет на поведение под нагрузкой – при определённом токе напряжение просядет больше, что может привести к более раннему выключению ИБП (даже если емкость ещё есть). Поэтому в отчёте целесообразно указать: «Внутреннее сопротивление батареи увеличилось с 20 до 35 мОм, что может приводить к снижению конечного напряжения под нагрузкой ИБП быстрее, хотя емкость формально ещё достаточна.» – это для практических рекомендаций (возможно, придется настроить BMS или уменьшить нагрузку на ИБП).
• Сводные характеристики для паспорта: После всех испытаний составляется сводная таблица, отражающая основные показатели батареи: номинальная ёмкость при 25°С; ёмкость при X°С (несколько точек); максимальный ток; внутреннее сопротивление; ресурс (цикловой, календарный). Эти данные идут в паспорт или протокол сертификационных испытаний. Они же служат основой для эксплуатационных регламентов: например, «проводить контрольный разряд батареи не реже 1 раза в 2 года; критическое значение ёмкости – 80% номинальной (50 А·ч)». Такие вещи часто вписываются прямо со ссылкой на ГОСТ.

В целом, ГОСТ 62620 дает всеобъемлющую картину поведения промышленной литиевой батареи. Его выполнение гарантирует, что батарея ИБП проверена на соответствие заявленным свойствам в различных режимах, а полученные данные позволяют уверенно прогнозировать её поведение в реальной работе. На основе этих результатов разрабатываются рекомендации по эксплуатации (температурному режиму, периодичности проверок, срокам замены), что переходит в раздел 3 и 4 нашего документа.

(Далее разделы 2.3–2.8 описывают другие стандарты – в особенности аспекты безопасности и мониторинга – более кратко, фокусируясь на том, как их требования интегрируются с методикой измерения SOC/SOH; для экономии объёма, здесь они пропущены, подразумевается аналогичная структурная проработка.)

---

2.3. ГОСТ Р МЭК 62619‑2020 — Требования безопасности для промышленных литиевых батарей

ГОСТ Р МЭК 62619‑2020 (идентичен IEC 62619:2017) устанавливает обязательные требования безопасности и методы испытаний для вторичных литий‑ионных элементов и батарей, применяемых в промышленности и стационарных системах (включая ИБП). Стандарт распространяется на батареи постоянного напряжения ≤ 1500 В DC и описывает типовые условия испытаний (25 ± 5 °C, полностью заряженные образцы), комплекс процедур (короткое замыкание, перезаряд, тепловое воздействие, механические нагрузки и т. д.), критерии приемки («нет огня, нет взрыва») и общие метрологические требования к оборудованию. Ниже приводятся разделы 2.3.1 – 2.3.6 в формате нормативно‑технической документации, со ссылками на конкретные пункты стандарта и указанием ограничений применимости.

2.3.1. Область стандарта и специфические аспекты тестирования

Стандарт распространяется на вторичные литий‑ионные элементы и батареи, предназначенные для промышленных и стационарных применений, включая системы бесперебойного питания, телеком‑резерв, энергонакопители и тяговые вспомогательные батареи, при номинальном постоянном напряжении ≤ 1500 В DC (docs.cntd.ru, IEC Webstore).
При наличии специализированного стандарта, охватывающего ту же батарею (например, IEC 62660‑серия для автомобильных тяговых АКБ), приоритет имеет профильный документ (пункт 1.1) (IEC Webstore, iTeh Standards).
Не охватываются:

• первичные (неперезаряжаемые) литиевые элементы;
• портативные/переносные устройства;
• батареи, разработанные в соответствии с отдельными отраслевыми стандартами (авиация, космос).

2.3.2. Требования к условиям испытаний и оборудованию

Испытания проводятся при температуре окружающей среды 25 ± 5 °C и атмосферном давлении, если не указано иное (разд. 6) (meganorm.ru, Lithium Werks). Перед началом каждого теста образцы должны быть полностью заряжены по рекомендации изготовителя (обычно режим CV/CC до U_max и I_cut‑off ≤ 0,05 C) (meganorm.ru). Оборудование:

• программируемые источники тока/напряжения с точностью по току ±1 %, напряжению ±0,5 %;
• электронные нагрузки или резисторы с дискретной настройкой сопротивления (например, 30 ± 10 мΩ для КЗ‑теста) (Lithium Werks);
• термодатчики класса точности ±2 °C, размещённые на корпусе элемента/модуля.

2.3.3. Поверка приборов (общие требования)

Измерительные каналы (ток, напряжение, температура, время) подлежат регулярной поверке в аккредитованных лабораториях по ISO 17025, с интервалом не реже одного года (прил. В) (meganorm.ru, belltestchamber.com). Допустимые суммарные погрешности:

• напряжение — ±0,5 %;
• ток — ±1 %;
• температура — ±2 °C;
• время — ±0,1 %.
  Результаты поверки фиксируются в журнале стенда; использование неповеренных приборов запрещается.

2.3.4. Ограничения применения стандарта

ГОСТ Р МЭК 62619‑2020 не применяется к:

• батареям номинального напряжения > 1500 В DC;
• тяговым батареям дорожных ТС (IEC 62660‑серия имеет приоритет);
• портативным (IEC 61960‑серия) и бытовым (IEC 62133‑серия) устройствам;
• системам, содержащим металлический литий или иные нетиповые электрохимические системы (п. 1) (docs.cntd.ru, IEC Webstore).
  При проектировании испытаний следует исключать режимы, явно выходящие за пределы области применения (например, вибропрограммы автомобильного профиля).

2.3.5. Особенности процедур испытаний (уровни заряда для тестов безопасности)

Стандарт описывает два класса испытаний (разд. 7):

1. Нормально ожидаемые воздействия (Normal abuse, п. 7.1): параметры заряд/разряд, температурный цикл.
2. Разумно предсказуемая неправильная эксплуатация (Reasonably foreseeable misuse, п. 7.2) — жёсткие разрушительные тесты.

Ключевые процедуры и соответствующие уровни заряда:

Тест	Раздел	Заряд образца	Критерий приёмки
Внешнее короткое замыкание	7.2.1	100 % SoC	нет огня, нет взрыва (Lithium Werks)
Удар / Impact	7.2.2	100 % SoC	деформация допустима, но без возгорания (masterbattery.es)
Перезаряд (Over‑charge)	7.3.2	100 % SoC + I = I_nom	ΔT ≤ 10 °C, нет огня, нет взрыва (Iteh Standards)
Переразряд (Forced discharge)	7.3.3	0 % SoC (глубокий)	нет огня, нет взрыва (belltestchamber.com)
Тепловое воздействие (Thermal abuse)	7.3.4	100 % SoC	выдержать 130 °C ± 2 °C 30 мин без разгона (meganorm.ru)

Важно! Для всех испытаний батареи предварительно кондиционируют при 25 °C ± 5 °C не менее 6 ч (п. 6.1); отклонение приводит к недействительности результатов.

2.3.6. Учет результатов (безопасная эксплуатация и состояние батареи)

Результаты оцениваются по критериям «нет огня, нет взрыва, нет выброса расплавленного металла» (табл. 8) (meganorm.ru, Lithium Werks). При положительном исходе:

• батарея признаётся соответствующей ГОСТ Р МЭК 62619‑2020;
• в техническом отчёте фиксируются температура и давление нарастания, время отключения защиты, наличие/отсутствие деформации.
  Отрицательный результат (возгорание, взрыв, превышение температуры > 170 °C) требует корректирующих действий: доработки конструкции, повторного испытания или вывода батареи из проекта.

При эксплуатационных проверках (см. ГОСТ Р МЭК 62485‑5‑2021, раздел 2.6) используется упрощённый перечень тестов: визуальный осмотр, проверка срабатывания BMS и тепловых датчиков, регулярный контроль остаточной ёмкости. Это обеспечивает долгосрочную безопасную эксплуатацию и контроль деградации (SoH) в рамках требований ГОСТ 62619.

2.4. ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020 – Литиевые аккумуляторы для электромобилей (испытания характеристик)

2.4.1. Область действия: специфики автомобильных испытаний.

Данный стандарт распространяется на литий-ионные аккумуляторные элементы, предназначенные для приведения в движение электрических транспортных средств (как чисто батарейных электромобилей, так и гибридов), и устанавливает методы испытания их рабочих характеристик.

В отличие от аккумуляторов портативных и стационарных устройств (для которых существуют отдельные стандарты IEC), стандарт 62660-1 фокусируется именно на тяговых батареях для электромобилей.

Учитывается специфика автомобильного применения – разнообразие конструкций батарей и особые требования к ним. Поэтому целью стандарта является выработка универсальной базовой методики испытаний, которая применима к различным системам батарей электромобилей. Такие испытания позволяют определить ключевые показатели EV-аккумуляторов, необходимые для проектирования батарей и электрооборудования автомобиля (ёмкость, удельная энергия и мощность, сохраняемость заряда, ресурс циклирования и др.).

2.4.2. Подготовка к тестам (температурные режимы, образцы).

Испытания проводят при контролируемых условиях, чтобы результаты были воспроизводимы.

Стандарт определяет комнатную температуру как (25 ± 2) °С и, если не оговорено иное, все тесты выполняются при этой температуре окружающей среды для типовых испытаний. Перед испытанием образец аккумулятора, как правило, приводят в определённое состояние заряда (SOC), обычно 100%, если только производителем не согласовано испытание при другом уровне заряда (например, для имитации условий хранения).

В целях безопасности испытания и измерения выполняются так, чтобы предотвратить короткое замыкание; образец фиксируется (закрепляется) в держателе согласно рекомендациям изготовителя, исключая механические перемещения и случайные замыкания выводов. В протоколах испытаний фиксируются данные об используемых приборах и инструментах, а также условиях проведения тестов.

При подготовке батареи к циклическим или емкостным испытаниям обычно проводят предварительный цикл заряд–разряд для стабилизации характеристик, после чего аккумулятор заряжается до полного состояния перед началом основных измерений.

2.4.3. Калибровка оборудования (требования точности).

Стандарт предъявляет строгие требования к точности измерительной аппаратуры. Диапазон измерений приборов выбирается так, чтобы обеспечить заданную точность для каждого испытания. Вольтметры должны иметь внутреннее сопротивление не менее 1 МОм/В, а система измерения тока (шунт + амперметр) – класс точности 0,5 или выше.

Температурные датчики должны измерять температуру на поверхности элемента с точностью ±2 °С. Суммарная погрешность измерения результатов не должна превышать примерно ±0,1% для напряжения, ±1% для тока, ±2 °С для температуры, ±0,1% для времени и ±0,1% для массы и размеров.

Таким образом, перед испытаниями все измерительные каналы калибруются и проверяются, чтобы обеспечить соответствие этим пределам точности. Например, при измерении напряжения небольшая погрешность ±0,1% означает необходимость высокоточных вольтметров, а погрешность ±1% для тока достигается использованием калиброванных шунтов и амперметров высокого класса точности. Соблюдение этих требований гарантирует достоверность полученных данных о характеристиках батареи.

2.4.4. Ограничения применения (только тяговые батареи EV).

ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020 применяется исключительно к тяговым литий-ионным аккумуляторам для электромобилей и гибридов. Он не охватывает аккумуляторы для других областей – например, для портативной электроники или стационарных систем хранения – для которых предусмотрены иные стандарты МЭК. В частности, методы испытаний, описанные в стандарте, рассчитаны на рабочие режимы, характерные для электромобильных батарей (большие токи разряда/заряда, широкие диапазоны SOC, требования по мощности и энергии).

Аккумуляторы для остальных применений (стационарных, портативных) испытываются по другим нормативным документам, поэтому использование ГОСТ 62660-1 ограничивается именно областью транспортных средств. Следует отметить, что стандарт идентичен IEC 62660-1:2018 и заменяет предыдущую версию 2014 года, поэтому его требования унифицированы с международной практикой. Таким образом, 62660-1 устанавливает единые критерии для оценки характеристик именно EV-батарей и не предназначен для оценки, например, литиевых аккумуляторов для бытовой электроники или электросетевых накопителей.

2.4.5. Методика испытаний по ГОСТ Р МЭК 62660-1.

Стандарт устанавливает типовой порядок проведения серии тестов, позволяющих комплексно охарактеризовать аккумулятор. В начале выполняются измерения физических параметров – габаритных размеров элемента и его массы. Затем следуют электрохимические испытания: ёмкостной тест – измерение разрядной ёмкости при стандартных условиях.

Например, нормированная ёмкость задаётся разрядом за 3 часа для батарей электромобиля (BEV) или за 1 час для гибридов (HEV), если не оговорено иначе. Элемент полностью заряжается по определённому режиму, после чего разряжается до конечного напряжения при заданном токе; отданный заряд в А·ч сравнивается с номинальной ёмкостью. Далее выполняются испытания на удельную мощность – обычно это отдача большого тока (импульсного или непрерывного) и измерение способности элемента поддерживать напряжение при разряде, что позволяет рассчитать выходную мощность и энергию на единицу массы.

Проводятся также тесты на плотность энергии (удельную энергию), где измеряется полная разрядная энергия (В·ч), делённая на массу или объём элемента.

Стандарт предусматривает испытание сохраняемости заряда (self-discharge) – элемент заряжается, выдерживается определённое время хранения, затем измеряется остаточная ёмкость или потеря заряда. Отдельный блок методики – ресурсные испытания (циклический режим): аккумулятор подвергается многократным циклам заряд/разряд по заданному профилю, и периодически фиксируется снижение ёмкости или увеличение внутреннего сопротивления.

Например, могут выполняться сотни циклов до достижения определённого процента от начальной ёмкости; результатом является оценка циклического ресурса. Кроме того, стандартом предусмотрены испытания энергоэффективности – измерение коэффициента эффективности заряд–разряд (отношение отдаваемой энергии к затраченной). В приложениях IEC 62660-1 даны рекомендации по дополнительным испытаниям: построение вольт-амперной характеристики элемента, а также указаны обязательные и дополнительные условия тестирования (например, температура окружающей среды).

Методика ГОСТ 62660-1 охватывает полный спектр проверок: от базовых (ёмкость, мощность) до длительных тестов на деградацию, что обеспечивает всестороннюю оценку рабочих характеристик батареи.

2.4.6. Обработка результатов (разрядная ёмкость, удельная энергия, ресурс).

По завершении испытаний стандарт регламентирует, как вычисляются и представляются основные показатели аккумулятора.

Разрядная ёмкость определяется как электрический заряд (А·ч), отдаваемый полностью заряженным аккумулятором при стандартном разряде до конечного напряжения.

Полученная фактическая ёмкость сравнивается с заявленной номинальной – отклонение не должно выходить за пределы допусков, оговорённых между изготовителем и потребителем.

Удельная энергия рассчитывается на основе измеренной ёмкости и среднего рабочего напряжения элемента: произведение напряжения на ёмкость даёт полную энергию разряда, которая затем делится на массу элемента (Вт·ч/кг) либо на его объем (Вт·ч/л). Аналогично определяется удельная мощность – максимальная достигнутая выходная мощность (В·А или Вт), отнесённая к массе или объёму.

Результаты ресурсных испытаний (циклирования) обрабатываются в виде графика снижения ёмкости от числа циклов или времени календарного хранения. На основании этого оценивают срок службы аккумулятора до падения ёмкости, например, до 80% от первоначальной.

Стандарт прямо указывает, что основными определяемыми характеристиками являются ёмкость, удельная мощность, удельная энергия, сохраняемость заряда и срок службы в циклах. Если результаты какого-либо образца не удовлетворяют критериям (например, ёмкость ниже заявленной, или сильный разброс параметров), может потребоваться повторное испытание на другом образце или анализ причины отклонения.

В отчет по испытаниям включаются все рассчитанные параметры с указанием условий тестирования.

Обработанные данные позволяют сравнить характеристики батареи с требованиями: например, соответствует ли она заявленной ёмкости, достаточна ли её энергия и мощность для применения в электромобиле, и каков ожидаемый ресурс при заданных условиях эксплуатации.

2.5. ГОСТ Р МЭК 63056-2024 – Литиевые батареи для систем накопления энергии (безопасность)

2.5.1. Назначение стандарта (безопасность СНЭЭ и ИБП).

Данный стандарт устанавливает требования продуктовой безопасности и методы испытаний для литиевых аккумуляторов и батарей, используемых в системах накопления электрической энергии (СНЭЭ) – то есть в стационарных установках хранения энергии различного назначения. Он распространяется на аккумуляторы с максимальным номинальным постоянным напряжением до 1500 В, включая батареи, входящие в состав источников бесперебойного питания (ИБП).

Основная цель стандарта – обеспечить безопасную эксплуатацию таких батарей, дополняя базовые требования безопасности промышленных литиевых аккумуляторов, изложенные в стандарте IEC 62619. Иными словами, ГОСТ 63056-2024 вводит дополнительные или особые требования именно для стационарных накопителей энергии (в том числе домашних и промышленных систем, а также батарей ИБП) сверх общих норм, применимых к промышленным аккумуляторам.

Стандарт охватывает широкий спектр применений: от телекоммуникационных резервных батарей и центральных систем аварийного освещения до домашних накопителей энергии (HESS) и крупных сетевых или автономных накопителей. Таким образом, его предназначение – унифицировать минимально необходимые меры и испытания по безопасности для всех этих типов систем хранения энергии.

Следует подчеркнуть, что стандарт не применяется к портативным системам хранения ёмкостью 500 Вт·ч и менее – такие малые аккумуляторы (например, для ноутбуков, инструментов) попадают под IEC 61960-3. ГОСТ 63056-2024 идентичен IEC 63056:2020, тем самым отражая новейшие международные требования к безопасности литиевых батарей для энергохранилищ, включая интегрированные в ИБП.

2.5.2. Условия испытаний (температура, образцы).

Испытания по ГОСТ 63056 проводятся при заданных стандартных условиях, чтобы результаты разных тестов были сопоставимы. Если не указано иначе, все типовые тесты выполняются при температуре окружающей среды (25 ± 5) °С – это условие гарантирует воспроизведение испытаний в разных лабораториях.

Перед проведением каждого теста испытуемые образцы батарей должны быть приведены в определённое состояние заряда и термостабилизированы. Как правило, испытания безопасности выполняются на полностью заряженных аккумуляторах, поскольку это представляет наихудший (напряженный) случай с точки зрения энергии, способной высвободиться при нештатных ситуациях. Однако стандарт позволяет в ряде случаев устанавливать другой уровень заряда, если это специально оговорено изготовителем для имитации условий транспортировки или хранения. Например, для теста имитации транспортировки аккумулятор может быть заряжен до рекомендованного производителем уровня (частичный SOC), поскольку в реальных условиях батареи обычно перевозятся не полностью заряженными.

Количество образцов для каждого испытания оговаривается в стандарте – обычно тесты безопасности носят разрушительный характер, поэтому для каждого вида испытаний берутся отдельные экземпляры батарей или модулей. Перед тестами образцы проходят визуальный осмотр и проверку исходных параметров (напряжение, состояние корпуса).

Все испытания проводятся в защитном ограждении или камере, оснащённой системами вентиляции и пожаротушения, чтобы контролировать возможные выбросы газов, огонь или разлёт осколков. Также фиксируются параметры среды: при необходимости некоторые испытания (например, тепловое воздействие) могут проводиться в термошкафу при повышенной температуре, указанной в методике.

Стандарт задаёт строгие и воспроизводимые условия испытаний: контролируемая температура, предварительное состояние заряда образцов и использование необходимых мер предосторожности при проведении потенциально опасных тестов.

2.5.3. Калибровка измерительных каналов.

Для корректного проведения испытаний безопасности требуется точное измерение параметров (напряжений, токов, температуры, времени и др.), поэтому стандарт устанавливает допустимые погрешности измерительных средств. Согласно ГОСТ 63056-2024, общая погрешность контролируемых или измеряемых величин не должна превышать: ±0,5% для напряжения; ±1% для тока; ±2 °С для температуры; ±0,1% для времени; ±1% для массы и размеров. Эти пределы включают суммарно точность приборов, методы измерения и другие источники ошибок. То есть измерительные цепи (вольтметры, амперметры, термопары, часы и пр.) должны быть откалиброваны таким образом, чтобы обеспечить указанные допуски.

Например, при контроле температуры нагрева батареи в ходе испытания термодатчики должны иметь погрешность не более ±2 °С, а измерение времени отключения защитного устройства – точность 0,1%. В документации к испытаниям требуется указывать сведения об использованных приборах, что обеспечивает прослеживаемость калибровки. Перед началом тестов все каналы измерения проверяются: вольтметры и токовые датчики – по государственным эталонам, температурные датчики – по калиброванным термометрам. Это необходимо, чтобы в критических испытаниях (например, фиксирование максимального повышения температуры или тока при коротком замыкании) доверять показаниям приборов.

Калибровка оборудования и соблюдение классов точности – неотъемлемое условие проведения испытаний по ГОСТ 63056, обеспечивающее достоверность оценки безопасности батареи.

2.5.4. Ограничения (напряжение системы, область применения).

Стандарт распространяется на стационарные системы накопления энергии любой емкости и мощности, но накладывает определённые ограничения. Во-первых, как уже отмечалось, верхний предел суммарного постоянного напряжения батарей, охваченных стандартом, составляет 1500 В. Это означает, что системы с более высоким DC-напряжением (что встречается крайне редко в стационарных накопителях) не входят в область действия данного документа. Во-вторых, ГОСТ 63056 ориентирован именно на стационарные батареи: то есть батареи, установленные стационарно в зданиях, сооружениях, на объектах энергетической инфраструктуры, и используемые для резервирования, выравнивания нагрузки, накопления ВИЭ и т.п.

Стандарт прямо перечисляет типичные области применения: телекоммуникации, аварийное освещение и сигнализация, системы стартового питания стационарных дизель-генераторов, фотоэлектрические (солнечные) накопители, домашние системы накопления для жилых домов, а также крупномасштабные сетевые накопители. Эти примеры иллюстрируют охват – от небольших установок до промышленных батарейных ферм.

Не входят в область применения портативные устройства хранения энергии небольшой емкости (≤ 500 Вт·ч), как указано выше, а также батареи с нестандартной электрохимией (например, содержащие металлический литий). Последнее важно подчеркнуть: стандарт не распространяется на первичные литиевые элементы (неперезаряжаемые) и системы на их основе.

Он применим только к вторичным (перезаряжаемым) литиевым аккумуляторам. Кроме того, требования стандарта рассчитаны на батареи, эксплуатируемые при стационарных условиях – не предполагается его прямое применение для, скажем, бортовых батарей электромобилей или авиатехники (для них свои нормы).

ГОСТ 63056-2024 охватывает все стационарные литий-ионные батарейные системы до 1500 В, включая входящие в ИБП, за исключением переносных малых батарей и первичных литиевых источников тока.

2.5.5. Процедуры испытаний безопасности (обзор применимых тестов).

В стандарте определён набор испытаний, призванных проверить стойкость батарей к различным аварийным ситуациям и убедиться в работоспособности защитных функций. Перечислены особые требования и испытания, среди которых можно выделить: защита от короткого замыкания – проверяется, что при внешнем замыкании выводов батареи (имитация короткого замыкания) система либо предотвращает опасный ток (срабатывают предохранители, разъединители), либо выдерживает ток без возникновения пожара или взрыва. Проводится испытание на устойчивость к аномально высокой температуре: батарею или отдельные ее компоненты подвергают воздействию повышенной температуры (например, нагрев в печи до определённого уровня) для проверки, не происходит ли термического разгона, возгорания или утраты герметичности при перегреве.

Далее, испытание на перезаряд (overcharge test): полностью заряженную батарею продолжают заряжать сверх номинальной ёмкости (например, подавая ток при достижении максимально допустимого напряжения) – проверяется работа схем защиты от перезаряда и оценивается, не приводит ли перезаряд к выбросу газа, возгоранию или взрыву элемента. Помимо перечисленных, стандарт содержит и другие тесты безопасности. Например, испытание на переразряд (over-discharge) – проверяется, что глубокий разряд или продолжение разряда после достижения минимального напряжения не вызывает опасных последствий (неконтролируемого нагрева, утечки электролита и т. д.).

Испытание на внутреннее короткое замыкание: имитация внутреннего дефекта элемента (в некоторых стандартах проводится механическим инициированием короткого замыкания внутри ячейки) с оценкой реакции элемента (наличие или отсутствие взрывоопасных эффектов). Также для модульных или крупногабаритных батарей предусматривается испытание на падение (drop test) – батарейный модуль или блок сбрасывают с определённой высоты на твёрдую поверхность, чтобы убедиться в отсутствии возгорания или взрыва при ударе. Это особенно актуально для батарей, которые транспортируются или устанавливаются на высоте. Ещё одно важное испытание – защита при транспортировании и установке: стандарт упоминает проверку работоспособности устройств, предотвращающих короткое замыкание во время монтажа и перевозки (например, наличие разъединителей, изолирующих перемычек).

Проверка электроизоляции: тестируется изоляция между батарейными цепями и корпусом или между модулями, в том числе при воздействии вибраций или механических ударов, чтобы исключить пробой, способный привести к поражению электрическим током.

Таким образом, ГОСТ 63056 охватывает широкий спектр испытаний на безопасность: электрические (короткое замыкание, перезаряд, переразряд), тепловые (перегрев), механические (удар, падение), а также оценку работы встроенных систем защиты. В стандарте присутствует раздел «Общие положения безопасности» с классификацией условий использования (нормальное или неправильное) и требуемыми мерами для каждого случая. Все эти испытания в совокупности позволяют подтвердить, что батарея для системы накопления энергии при штатной эксплуатации и в аварийных ситуациях не создаёт неприемлемых рисков.

2.5.6. Результаты и критерии (безопасная работоспособность, влияние на SOH).

Критерии успешного прохождения испытаний по ГОСТ 63056 строго сфокусированы на отсутствии опасных последствий.
Основным требованием является непричинение батареей вреда – в ходе и после испытания не должно происходить возгорания, взрыва, разрушения корпуса (разрыва) или выброса раскалённых фрагментов.

Например, при тесте на короткое замыкание батарея может сильно нагреться и выйти из строя, но допустимо только безопасное срабатывание защиты (предохранителя, разъединителя): батарея должна либо отключиться от цепи, либо выдержать ток, причём по завершении испытания не должно быть открытого огня или взрыва.

Аналогично, при перегреве – возможно выделение негорючего газа через клапан, но недопустимо воспламенение или разрыв корпуса. Стандарт зачастую формулирует критерии как «отсутствие воспламенения и взрыва» после теста.

Допускается, что после жёстких воздействий аккумулятор может утратить работоспособность (например, сильно снизится ёмкость или повышение внутреннего сопротивления сделает его непригодным к дальнейшему использованию), однако это не считается отказом в контексте безопасности – главное, чтобы не возникло опасности для окружающих (пожара, поражения током и т.д.).

Важно, что стандарт признаёт срабатывание защитных устройств как нормальный и положительный исход испытания. Если при тесте BMS (система управления батареей) или предохранитель отключили батарею и тем самым предотвратили аварийную ситуацию, то это считается выполнением требований. В ряде испытаний критерии окончания теста прямо связаны с работой защиты – например, при перегрузке или переразряде тест завершается, когда срабатывает защитное отключение, и факт этого срабатывания означает, что батарея прошла проверку (она корректно защитилась от нештатного режима).

Документация испытаний должна содержать информацию о том, сработали ли средства защиты, произошли ли какие‑либо опасные эффекты. Кроме физических критериев, стандарт требует предоставлять информацию по безопасности: производитель должен сопроводить батарею инструкциями и маркировкой, предупреждающими о допустимых условиях эксплуатации, методах утилизации и реагирования на инциденты. Это тоже часть «результата» соответствия – наличие надлежащих предупредительных надписей и рекомендаций.

Что касается влияния на SOH (State of Health): сам по себе стандарт 63056 не регламентирует показатели деградации ёмкости, поскольку его фокус – безопасность. Однако он подразумевает, что батарея должна оставаться безопасной на всём протяжении своего жизненного цикла. В требованиях оговаривается, что литиевые аккумуляторы должны эксплуатироваться в пределах рекомендованных изготовителем диапазонов по температуре, напряжению и т.д. – соблюдение этих условий замедляет деградацию и предотвращает опасности, связанные с ухудшением состояния. Рекомендуется периодически проверять батарею в процессе эксплуатации (что отражено и в стандарте 62485‑5 для эксплуатации, см. разд. 2.6) – например, измерять её ёмкость, внутреннее сопротивление. Значительное снижение SOH может служить сигналом к замене батарейного модуля, чтобы не ставить под угрозу надежность системы.

В контексте испытаний 63056 критерии не требуют сохранения ёмкости или других параметров – то есть батарея, прошедшая испытания, могла частично потерять свою емкость, но главное, что она безопасно пережила экстремальные воздействия. Тем не менее, обеспечение безопасности на конец срока службы – важный аспект: производитель должен закладывать в конструкцию такие меры, чтобы даже сильно состарившаяся батарея (с пониженным SOH) не представляла опасности (например, BMS отслеживает повышение внутреннего сопротивления и может ограничить токи в старой батарее).

В итоге результаты всех проведённых тестов оцениваются совокупно: батарея считается соответствующей ГОСТ 63056, если ни в одном из испытаний не было критических отказов (пожаров, взрывов, утечек) и если все системы защиты сработали в соответствии с назначением, обеспечивая безопасную работоспособность системы накопления энергии.

2.6. ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 – Эксплуатация стационарных литий-ионных батарей (требования безопасности)

2.6.1. Область применения (стационарные батарейные установки).

Стандарт ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 устанавливает требования безопасности при установке, эксплуатации, контроле и обслуживании стационарных литий-ионных аккумуляторных батарей и батарейных систем. Он применяется к установкам, состоящим из одной или нескольких стационарных батарей, суммарное напряжение которых в любой точке DC-системы не превышает 1500 В.

В отличие от ГОСТ 63056 (рассмотренного в разд. 2.5), который охватывает требования к самим аккумуляторам как продуктам, стандарт 62485-5 фокусируется на безопасной эксплуатации батарейных установок. Его область – промышленные и коммерческие стационарные батареи: например, батарейные комнаты и шкафы для ИБП, резервного питания объектов связи и энергообъектов, системы накопления энергии в зданиях и частных домах. В Scope стандарта прямо указано, что он охватывает батареи, устанавливаемые в отдельных специальных помещениях, а также батареи, размещённые в общественных зданиях, офисах и жилых домах. То есть документ учитывает как большие промышленно-инфраструктурные установки, так и относительно небольшие системы хранения в цивильных помещениях.

Цель стандарта – регламентировать меры защиты при нормальной работе батарейной системы или при прогнозируемых отказах от различных опасностей: электрических (поражение током), коротких замыканий, химических (утечка электролита), выделения газа, возгорания и взрыва. Перечисление этих факторов в области применения показывает, на что делается упор: защита персонала и имущества от поражения электрическим током, предотвращение пожаро- и взрывоопасных ситуаций, связанных с литий-ионными батареями. Стандарт распространяется на все вторичные (перезаряжаемые) литий-ионные аккумуляторы в стационарных установках, однако не распространяется на батареи, содержащие металлический литий (неперезаряжаемые литиевые источники тока).

Документ идентичен IEC 62485-5:2020 и был введён впервые в 2021 году, что свидетельствует о растущем внимании к вопросам безопасной интеграции литиевых батарей в стационарные системы. Таким образом, область применения стандарта 62485-5 – это комплексные батарейные установки, и он устанавливает требования к их безопасному размещению, использованию, техническому обслуживанию и выводу из эксплуатации.

2.6.2. Подготовка и условия (эксплуатационный контроль).

Стандарт предъявляет требования к тому, как должны быть спроектированы и подготовлены батарейные установки, а также как осуществлять их эксплуатационный контроль, чтобы обеспечить безопасность. Введение стандарта указывает, что меры безопасности включают защиту от электрических и химических опасностей, а также меры по поддержанию функциональной безопасности батарейных систем. Под функциональной безопасностью в данном контексте понимается надежное функционирование всех систем контроля батареи – то есть наличие исправно работающей системы мониторинга (Battery Management System, BMS), системы охлаждения/вентиляции, средств сигнализации, которые предотвращают развитие аварийной ситуации.

При подготовке стационарной батарейной установки должны быть соблюдены требования по помещению: например, батареи следует размещать в отдельном вентилируемом помещении или шкафу, обеспечив необходимый воздухообмен для удаления возможных выделяемых газов. Стены и оборудование помещения должны быть огнестойкими либо иметь систему пожаротушения, рассчитанную на воспламенение батареи (если такое произойдёт, пожар должен быть локализован). Стандарт ссылается на базовые нормы электробезопасности (например, МЭК 60364-4-41 по защите от поражения током) и адаптирует их к батарейным DC-цепям. Это означает, что при установке должны применяться правила, аналогичные электрическим установкам: изоляция токоведущих частей, заземление вторичных цепей, защита от перегрузок и КЗ (предохранители, автоматические выключатели на батареях).

Касательно эксплуатационного контроля: стандарт требует, чтобы каждая батарейная система была оснащена средствами измерения и мониторинга ключевых параметров – напряжения батареи, токов заряда/разряда, температуры отдельных ячеек или модулей. Эти показатели должны непрерывно контролироваться BMS или другими устройствами, а информация – отображаться операторам или передаваться в систему управления. Перед вводом батареи в эксплуатацию проводится её приемо-сдаточное тестирование: проверяется соответствие монтажу проектным требованиям, работоспособность всех приборов (термодатчиков, датчиков дыма/газа, сигнализации утечек).

Стандарт регламентирует также условия эксплуатации: температурный режим помещения батарей – обычно +15…+25 °С (если требуется, должны быть системы кондиционирования или обогрева для поддержания допустимой температуры аккумуляторов); влажность должна контролироваться, чтобы избежать конденсации. В процессе эксплуатации необходим оперативный контроль состояния: персонал или автоматические системы должны отслеживать сигналы от BMS – превышение температуры, снижение ёмкости, срабатывание балансировочных устройств, и при отклонениях принимать меры (снизить нагрузку, отыскать и заменить неисправный модуль и т.д.).

Таким образом, подготовка батарейной установки по 62485-5 включает обеспечение правильной среды (помещения), оснащение всеми нужными системами безопасности, а эксплуатационный контроль заключается в постоянном мониторинге параметров батареи и поддержании её режима работы в безопасных границах, определённых производителем и стандартом.

2.6.3. Проверка измерительных систем.

Поскольку безопасная эксплуатация стационарной батареи во многом зависит от корректной работы систем мониторинга и защиты, стандарт требует регулярной проверки этих измерительных и управляющих систем. В область применения стандарта напрямую входит “использование, проверка, техническое обслуживание” батарей, что подразумевает установление определённого регламента инспекций.

Практически это выражается в том, что на объекте должен быть организован периодический осмотр и тестирование: контрольные замеры напряжений отдельных аккумуляторов в батарее, проверка калибровки датчиков температуры, испытание срабатывания аварийной сигнализации и вентиляции.

Стандарт рекомендует вести журнал эксплуатации батареи, куда регулярно заносятся результаты измерений (напряжение каждого блока, температура в помещении, сопротивление изоляции цепей и др.) и действия по обслуживанию. В частности, должны проводиться периодические испытания систем безопасности: имитация сбоя (например, отключение вентиляции) с проверкой, подаст ли система сигнал тревоги; тест с отключением сети, чтобы убедиться, что ИБП корректно переключается на батарею; проверка цепей аварийного размыкания (Emergency Power Off) и т.п.

Все измерительные каналы BMS (напряжения ячеек, ток, температура) нуждаются в регулярной калибровке или по крайней мере в сравнении с эталоном. Например, обслуживающий персонал может раз в год сверять показания термодатчиков батареи с независимым термометром, а показания напряжения – с прецизионным вольтметром. Стандарт предписывает, что отклонения измерительных систем не должны выходить за установленные пределы, иначе нужно откорректировать или заменить датчик.

Ещё один аспект – проверка систем отопления/охлаждения батарейного помещения: датчики температуры и автоматические контроллеры климата должны работать надёжно, дабы не допустить перегрева аккумуляторов. Кроме электронных систем, проверке подлежат и пассивные устройства безопасности: например, предохранительные вентиляционные клапаны в модулях батареи – их отсутствие блокировок, работоспособность (это скорее относится к конструкции батареи, но в ходе эксплуатации можно осматривать, нет ли засоров и коррозии). Таким образом, ГОСТ 62485-5 требует наладить программу технического обслуживания, где проверка измерительных каналов BMS и защит – важный пункт. Выполнение этих процедур обеспечивает, что система мониторинга своевременно обнаружит опасные отклонения (перегрев, перенапряжение и т.д.) и, следовательно, батарейная установка остаётся в безопасном состоянии на протяжении всего срока службы.

2.6.4. Ограничения (системы до 1500 В, исключительно стационарные).

Стандарт 62485-5 охватывает стационарные батарейные системы с верхним пределом напряжения 1500 В DC. Это согласуется с другими связанными стандартами (например, IEC 63056, IEC 62619), устанавливающими 1500 В как максимальное номинальное напряжение для систем на литий-ионных аккумуляторах. Таким образом, требования стандарта ориентированы на низковольтные и высоковольтные батареи вплоть до 1,5 кВ, что покрывает подавляющее большинство реальных установок (резервные системы электростанций, центров обработки данных, промышленные UPS и т.д.).

Документ применим только к стационарно установленным батареям – то есть тем, что фиксировано монтируются на месте эксплуатации и не предназначены для регулярного перемещения. Это означает, что он не адресует вопросы безопасности переносных или транспортабельных батарейных систем (например, контейнерных мобильных накопителей – хотя по сути они могут устанавливаться стационарно на время работы).

Также стандарт прямо исключает батареи, содержащие металлический литий, поскольку с ними связаны иные риски (пожароопасность металлического лития) и существуют отдельные нормы. Следует учесть, что 62485-5 является частью серии стандартов 62485, регламентирующих эксплуатацию разных типов аккумуляторов: например, IEC 62485-2 касается стационарных свинцово-кислотных батарей. В таком контексте часть 5 ограничена именно литий-ионными батареями. Кроме того, стандарт ориентирован на аккумуляторные системы общего применения – он не охватывает специализированные батареи, используемые, скажем, в космической отрасли, подводных лодках или других особых условиях, где могут потребоваться дополнительные требования.

Резюмируя, ограничения можно сформулировать так: стандарт охватывает только вторичные (перезаряжаемые) литий-ионные батареи, установленные стационарно, суммарным напряжением не более 1500 В. Всё, что вне этих рамок (переносные малые устройства, первичные литиевые батареи, сверхвысокие напряжения), в сферу действия ГОСТ 62485-5 не входит и требует обращения к другим нормативным документам.

2.6.5. Процедуры проверки работоспособности (в т.ч. тест ёмкости по IEC 62620).

Стандарт 62485-5, как документ по эксплуатации, уделяет внимание поддержанию работоспособности батарейной системы в течение всего срока службы. Одной из важных процедур является периодическая проверка ёмкости батареи. Хотя сам стандарт не описывает детально методику проведения емкостного теста, он указывает, что понятие номинальной ёмкости аккумулятора определяется в соответствии с IEC 62620.

IEC 62620 – это стандарт, устанавливающий методику измерения ёмкости и других характеристик литиевых аккумуляторов для промышленных применений. Соответственно, при проверках батареи в эксплуатации рекомендуется использовать эту методику: полностью зарядить батарею штатным способом, затем разрядить её при определённом стабильном токе (обычно 0,2 C или 0,1 C, в зависимости от ёмкости) до минимально допустимого напряжения и измерить отдаваемый заряд. Полученное значение сравнивается с паспортной (нормированной) ёмкостью.

Например, если у батареи номинальная ёмкость 100 А·ч, а при тесте она отдала только 80 А·ч, это указывает на деградацию ёмкости до 80% (снижение SOH).

Стандарт требует учитывать такие результаты при обслуживании: в частности, если ёмкость батареи снижается ниже требуемого для резервирования уровня, должны быть приняты меры – либо замена части аккумуляторных модулей, либо уменьшение нагрузки, либо установка дополнительной батареи, чтобы компенсировать падение ёмкости (см. 2.6.6 ниже).

Кроме ёмкостного теста, процедурами проверки работоспособности являются: тестирование автономной работы – для систем резервного питания это означает периодически отключать внешнее электропитание и проверять, насколько долго батарея держит нагрузку, соответствует ли время автономии расчётному. Этот тест по сути и есть проверка ёмкости, но уже в реальных условиях нагрузки.

Проверка эффективности заряда – измеряется, насколько полно BMS заряжает батарею до расчётной ёмкости, нет ли раннего прекращения заряда из-за разбаланса.

Балансировка: в ходе эксплуатации необходимо проверять работу системы балансировки ячеек (если она есть) – равномерность напряжений на всех звеньях батареи при заряде. Стандарт предписывает, что все эти проверки должны проводиться с определённой периодичностью, зачастую рекомендованной производителем батареи или проекта. Например, емкостную пробу может быть целесообразно проводить раз в год (или чаще, если батарея быстро стареет), а тесты переключения ИБП – ежеквартально.

ГОСТ 62485-5 интегрирует методы испытаний из IEC 62620 как справочные для оценки текущего состояния батарей и требует, чтобы операторы батарейных систем осуществляли регламентные проверки, включая тесты ёмкости, для поддержания надёжной работы системы.

2.6.6. Интерпретация результатов (поддержание работоспособности, компенсация снижения ёмкости).

Результаты проверок и испытаний, проводимых в процессе эксплуатации, должны быть тщательно проанализированы и использованы для принятия мер по поддержанию батарейной установки в исправном и безопасном состоянии.

В контексте безопасности важно не только то, что батарея не выдаёт опасных сюрпризов, но и то, что она способна выполнять свою функцию — обеспечивать резервное питание или хранение энергии — на требуемом уровне.

Поэтому, если результаты теста ёмкости показывают заметное снижение ёмкости по сравнению с начальной, необходимо оценить, достаточна ли оставшаяся ёмкость для поставленных задач. Стандарт 62485‑5 подразумевает, что эксплуатационная документация должна содержать критерии, когда батарея считается выработавшей ресурс: например, при падении ёмкости ниже 80 % от номинальной.

При достижении такого порога оператор должен спланировать замену батареи или отдельных модулей либо компенсировать снижение ёмкости другими способами (например, подключить параллельно дополнительный модуль, если конструкция системы это позволяет).

Также, анализируя результаты, следует обратить внимание на однородность деградации: если некоторые модули батареи теряют ёмкость быстрее других, это может указывать на небалансы или дефекты — такие модули целесообразно заменить в первую очередь, чтобы выровнять систему.

Кроме ёмкости, измерение внутреннего сопротивления аккумуляторов (если проводилось) помогает оценить степень старения: рост внутреннего сопротивления влияет на способность батареи отдавать удельную мощность. Если результаты показывают значительное увеличение сопротивления, это может снизить удельную мощность и вызвать сильный нагрев при нагрузках — тогда тоже встаёт вопрос о замене батареи для поддержания работоспособности и предотвращения тепловых проблем.

Стандарт указывает, что при изменении конструкции или конфигурации действующих установок (например, при замене батарей) следует соблюдать требования настоящего стандарта. То есть, когда добавляются новые модули или меняются параметры, установка должна по‑прежнему соответствовать всем мерам безопасности (вентиляция, защита и др.).

Важной частью интерпретации результатов является прогнозирование ресурса: анализ трендов снижения ёмкости по результатам нескольких проверок позволяет оценить, сколько ещё циклов или лет батарея сможет обеспечивать требуемую автономию. На основе этого прогноза планируется дата её вывода из эксплуатации.

Параллельно рассматриваются меры компенсации: например, если ёмкость упала на 20 %, а требуемое время резервирования критично, можно временно разгрузить батарею (уменьшить подключённую нагрузку, чтобы оставшейся ёмкости хватало дольше) — такая мера должна быть задокументирована в планах действий при снижении SOH.

В конечном итоге цель этих действий — поддержать работоспособность системы на заданном уровне надёжности. С точки зрения безопасности, своевременная замена деградировавших батарей также важна, потому что сильно изношенные аккумуляторы могут иметь более высокий риск отказа. Стандарт обязывает эксплуатирующую организацию следить за состоянием батарей и не допускать эксплуатации батарейных систем с параметрами вне допустимых границ, возникших из‑за старения.

Например, если время автономии системы ИБП по результатам испытания составляет лишь 5 минут вместо положенных 15, то батарея должна быть немедленно обслужена или заменена, поскольку в аварийной ситуации такая система не выполнит свою функцию, что само по себе становится угрозой для защищаемого оборудования.

Таким образом, интерпретация результатов проверок сводится к принятию решений по поддержанию работоспособности: либо эксплуатация продолжается без изменений (если все параметры в норме), либо проводится техническое обслуживание (балансировка, калибровка BMS), либо замена/усиление батарей для компенсации снижения ёмкости. Эти шаги гарантируют, что стационарная батарейная установка остаётся как эффективной, так и безопасной на протяжении всей жизни.

2.7. ГОСТ IEC 62040-3—2024 – Системы бесперебойного питания. Методы испытаний и характеристики

2.7.1. Назначение стандарта (испытания ИБП как системы).

ГОСТ IEC 62040-3-2024 регламентирует методику установления эксплуатационных характеристик и требования к испытаниям для электронных систем бесперебойного питания (UPS/ИБП). Проще говоря, стандарт определяет, как правильно измерять и декларировать параметры ИБП – такие, как выходное напряжение и частота, время переключения на батарею, длительность автономной работы, эффективность, форма выходного сигнала и др.

Основная цель – обеспечить сопоставимость характеристик разных ИБП и подтвердить их способность выполнять главную функцию: снабжать нагрузку непрерывным питанием требуемого качества даже при сбоях электросети. Данный стандарт охватывает как комплектные ИБП, так и отдельные их функциональные блоки (например, выпрямитель, инвертор, статический переключатель). Он применяется ко всем типам ИБП, питающимся от сети переменного тока до 1000 В и выдающим переменное напряжение до 1000 В, при этом ИБП могут содержать встроенное устройство накопления энергии (аккумуляторную батарею) с номинальным напряжением DC до 1500 В.

Таким образом, стандарт 62040-3 охватывает практически все коммерческие ИБП – от небольших переносных (для индивидуальных компьютеров) до крупных стационарных систем на мегаватты для дата-центров. Назначение стандарта – задать единые требования к эксплуатационным характеристикам ИБП и методам их проверки, чтобы производители указывали параметры по одинаковым критериям, а потребители могли корректно сравнивать разные модели. Например, благодаря этому стандарту введена общепринятая классификация ИБП по принципу действия и качеству выходного напряжения (VFI, VI, VFD – см. 2.7.4), а также по уровню предоставляемого резервирования (длительности автономии).

ГОСТ IEC 62040-3-2024 идентичен международному IEC 62040-3:2021, что свидетельствует об актуальности: в новой редакции стандарта уточнены методики испытаний с учётом современных топологий ИБП и видов нагрузок. В целом, его назначение – быть основным документом для испытательных лабораторий и разработчиков ИБП, регламентирующим, как испытывать бесперебойные источники питания и как интерпретировать результаты этих испытаний при сертификации и в техдокументации.

2.7.2. Условия и подготовка (батареи в составе ИБП, нагрузки).

При испытаниях ИБП по данному стандарту необходимо соблюдать ряд условий, касающихся как состояния батарей, так и подключаемой нагрузки.
Поскольку ИБП – комплексное устройство, включающее выпрямитель (зарядное устройство), инвертор и аккумуляторную батарею, испытания проводятся на собранной системе либо на функциональных блоках в составе эквивалентной системы.

Перед началом тестирования ИБП должен быть смонтирован согласно типовой конфигурации: его батарея либо полностью заряжена до номинальной ёмкости (для проведения тестов автономии), либо имитирована эквивалентом (например, эквивалентной нагрузкой на DC‑шине) в тех случаях, когда фактическая батарея не используется.

В большинстве случаев стандарт предполагает использование реальной аккумуляторной батареи, входящей в состав ИБП, чтобы тесты отражали реальные характеристики (особенно время автономной работы и динамику переходных процессов).

Нагрузка для испытаний выбирается в зависимости от теста: обычно применяется эквивалентная номинальная нагрузка – активная (резистивная) или комплексная (с определённым коэффициентом мощности), как указано в программе испытаний.

Например, для измерения выходного напряжения и частоты под нагрузкой ИБП нагружают на 100 % номинальной мощности сопротивлением или индуктивно‑резистивной смесью с коэффициентом мощности 0.8, чтобы смоделировать типичную нагрузку.

Перед тестами ИБП настраивается на стандартный режим работы (для онлайн‑ИБП – режим двойного преобразования, для line‑interactive – на сеть с буфером).

Аккумулятор ИБП должен быть полностью заряжен и сбалансирован; стандарт может предусматривать, что перед измерением времени автономии батарея должна отдохнуть определённое время после окончания заряда (например, 1–2 часа) для стабилизации напряжения.

Если батарея может работать в разных температурных условиях, тесты проводят при нормальной температуре окружающей среды (обычно +20…25 °С), если не оговорены экстремальные.

Также важна подготовка измерительной аппаратуры: осциллографы, вольтметры, частотомеры подключаются к выходу ИБП, термометры могут контролировать температуру батарейного блока и ключевых компонентов во время теста (например, чтобы убедиться, что температура не выходит за допустимые границы при максимальной нагрузке).

ИБП перед серией испытаний может быть подвергнут предварительным нагрузочным циклам – например, его батарею несколько раз разряжают‑заряжают для достижения стабильной ёмкости.

Нагрузка часто подключается ступенчато через программаторы или реостаты, чтобы имитировать резкий бросок нагрузки или её сброс (это нужно для проверки переходных характеристик).

Условия проведения испытаний ИБП включают: корректную и полную зарядку встроенной батареи, поддержание стандартной температуры, использование калиброванной нагрузки и измерительных приборов.

Все испытания осуществляются при номинальном входном напряжении сети (если цель – проверить режимы при нормальном питании) либо при заданных отклонениях сети (для проверки корректировки напряжения).

Например, для line‑interactive ИБП может проверяться работа при пониженном входном напряжении сети (симулируется просадка) – в таких случаях входное напряжение заранее устанавливается на нужный уровень.

Подготовка ИБП к испытаниям предусматривает также отключение или имитацию сигналов внешнего байпаса, если таковые имеются, чтобы сконцентрироваться на тестируемом режиме.

Все эти меры обеспечивают, что результаты испытаний будут объективно отражать характеристики ИБП и не зависят от случайных факторов.

2.7.3. Средства измерения (в т.ч. мониторинг батареи).

Испытания ИБП требуют использования различной измерительной аппаратуры, способной точно фиксировать параметры как на входе/выходе ИБП, так и внутри него (на шине DC, на аккумуляторе).
Стандарт предъявляет требования к точности и полосе пропускания измерительных средств.

В частности, для оценки качества выходного напряжения применяются цифровые осциллографы или анализаторы мощности, которые могут измерять действующее значение напряжения, частоту, форму сигнала, коэффициент гармоник (THD). Эти приборы должны иметь достаточное разрешение и класс точности, чтобы измерять отклонения напряжения в процентах от номинала, мгновенные провалы или выбросы при переключениях.

Для измерения времени переключения на батарею (перерыва питания нагрузки при пропадании сети) используются осциллографы или регистраторы с высокой временной разрешающей способностью (порядка миллисекунд или меньше), поскольку современные ИБП могут иметь очень малое время переключения (менее 4 мс для онлайн‑ИБП). Эти измерения позволяют классифицировать ИБП по качеству переходного процесса.

Что касается батареи, то во время тестов автономии необходимо измерять напряжение батарейной цепи и ток разряда. Обычно на батарею устанавливают датчики тока (шунт или токовые клещи) и вольтметры, подключённые к системе сбора данных. Это важно для определения момента окончания автономной работы – конец разряда батареи фиксируется либо достижением минимального напряжения батареи, либо срабатыванием защиты BMS. Стандарт может требовать, чтобы во время теста времени автономии записывался график снижения напряжения батареи под нагрузкой, а также продолжительность, на которой батарея разрядилась до отсечки.

Мониторинг батареи в ИБП (если сам ИБП оснащён системой мониторинга) также задействуется: многие современные ИБП через интерфейсы могут предоставлять данные о состоянии батареи (расчётное время работы, степень заряда, внутреннее сопротивление). В рамках испытаний такие данные могут использоваться как дополнительная информация, но основные измерения всё равно производятся независимыми приборами для точности.

Помимо этого, измеряется эффективность ИБП – для этого одновременно фиксируются входная и выходная мощность (токи, напряжения, фаза) при разных уровнях нагрузки. Применяются анализаторы мощности с функцией измерения КПД. Измерительные каналы должны быть откалиброваны: требования к их погрешности стандартом оговорены косвенно – например, ошибка в измерении напряжения и тока должна быть достаточно мала (обычно не хуже 1 %), чтобы не исказить результаты классификации.

Также, если это трёхфазный ИБП, необходимо трёхфазное измерительное оборудование, синхронно снимающее параметры по всем фазам.

Регистрация температур на ключевых компонентах (трансформаторах, силовых ключах, батареях) может проводиться для информации, хотя она больше относится к испытаниям надёжности, чем к функциональным. Но, например, при тесте максимальной нагрузки целесообразно убедиться, что температура батарей не превышает допустимой – это контролируется термопарами.

Cредства измерения в испытаниях ИБП включают: прецизионные вольтметры и амперметры, анализаторы качества электроэнергии, осциллографы (для переходных процессов), секундомеры/таймеры (для длительных тестов на автономию), а также датчики, встроенные в ИБП (их показания могут использоваться, но не заменяют независимых измерений). Все они обеспечивают всесторонний мониторинг как выходных параметров ИБП, так и состояния батареи во время тестов.

2.7.4. Ограничения (классы ИБП, тип батарей).

Стандарт IEC 62040‑3 устанавливает классификацию ИБП по трем основным признакам:
— по зависимости выходных параметров от входных (категории VFI, VI, VFD),
— по форме выходного напряжения/стабильности (например, SSI – синусоидальная стабильная, или X – разрешённые отклонения)
— и по динамическому поведении (значения цифр в коде, отражающие допустимые провалы напряжения при переходных процессах).

Ограничения области применения стандарта таковы, что он охватывает любой тип электронной топологии ИБП:
VFI (Voltage and Frequency Independent) – онлайн ИБП с двойным преобразованием, независимо держащий выход при колебаниях сети;
VI (Voltage Independent) – интерактивный ИБП, поддерживающий напряжение с помощью автотрансформаторов, но частота следует частоте сети;
VFD (Voltage and Frequency Dependent) – офлайн (резервный) ИБП, который в нормальных условиях напрямую питает нагрузку от сети и при пропадании питания переключается на инвертор (выходные параметры повторяют входные в пределах допусков).

Стандарт не отдает предпочтения какому‑либо классу, но требования испытаний могут различаться: например, для VFD важно измерить время переключения, а для VFI – качество напряжения при любой нагрузке.

Диапазон мощностей ИБП, охваченных стандартом, очень широк: от сотен ватт и менее до нескольких мегаватт. То есть документ годится и для малых ИБП (однофазных, 230 В), и для крупных трёхфазных систем 400 В на мегаваттные нагрузки. Никаких отдельных ограничений по этому признаку нет, только в протоколе испытаний указывается уровень мощности испытанного образца.

Что касается типов батарей, стандарт 62040‑3 является технологически нейтральным – он рассматривает ИБП как систему, где есть “устройство накопления энергии” до 1500 В DC, но не регламентирует, что это за устройство. Это может быть классическая свинцово‑кислотная батарея, литий‑ионная батарея, никель‑кадмиевая или даже альтернативные накопители (например, маховик, топливные элементы) – любые, способные обеспечивать необходимую автономию.

В самом тексте (IEC 62040‑3) делаются ссылки на другие стандарты (например, IEC 62040‑4 или IEC 62133) относительно требований к батареям, если нужно, но испытания ИБП проводятся одинаково независимо от типа батареи. Исключение – возможно, оговаривается, что если в ИБП используются нестандартные накопители (например, механические), должны применяться аналогичные методики испытаний на автономию. Таким образом, стандарт не ограничивает применение по химии аккумулятора, а фокусируется на выходных характеристиках.

Ограничения по входному и выходному напряжению: документ ограничен системами не выше 1000 В AC на входе/выходе. Для большинства коммерческих ИБП это покрывает и однофазные 230 В, и трёхфазные 400/480 В, и 690 В промышленные. Свыше 1000 В AC ИБП не распространены, так что это не значимое ограничение на практике. Можно упомянуть, что стандарт 62040‑3 сменил более старые национальные нормы, и теперь он единственный для всех классов ИБП, тем самым устранив неясности.

Итого, ограничения или рамки применения стандарта: все классы ИБП (online, line‑interactive, offline) с любым типом накопителя энергии, до 1000 В AC (вход/выход) и 1500 В DC (батарея) – то есть практически любая современная система UPS подпадает под его требования.

2.7.5. Процедуры тестирования (время автономии, тест при полной нагрузке).

В ГОСТ IEC 62040‑3 подробно расписаны испытательные процедуры, соответствующие различным режимам работы ИБП.

Одно из ключевых испытаний – измерение времени автономной работы.
Для этого ИБП переводят на питание от аккумуляторной батареи (например, отключают сетевое питание или имитируют его исчезновение) при заранее установленной полной номинальной нагрузке на выходе, и фиксируют продолжительность, в течение которой ИБП способен поддерживать питание нагрузки. Нагрузка при этом чаще всего активная, соответствующая 100 % мощности ИБП (если не указано, могут также проверять длительность при 50 % нагрузке, если ИБП рассчитан на долгое резервирование с неполной нагрузкой). Время от момента пропадания сети до момента, когда выходное напряжение ИБП начинает падать (из‑за разряда батареи до предела), и есть искомое время автономии. Результат сравнивают с заявленным производителем временем при данной нагрузке – стандарт требует, чтобы фактическое время было не менее заявленного.

Ещё один важнейший тест – испытание при полной нагрузке в сетевом режиме:
ИБП питается от сети, на выход подключена 100 % нагрузка, и измеряются установившиеся параметры: выходное напряжение (должно быть в пределах допуска, например ±1 % для класса 1), частота (обычно 50 Гц ±0,5 %), коэффициент нелинейных искажений (THD) напряжения при нелинейной нагрузке и проч.

Также проверяется перегрузочная способность:
ИБП кратковременно нагружают сверх номинала (например, 125 % на 1 минуту, 150 % на 10 секунд, в зависимости от класса) и смотрят, выдерживает ли он без отключения и соответствует ли просадка напряжения нормативам.

Переходные процессы:
выполняется серия тестов, при которых нагрузка резко меняется – от 0 % к 100 % и обратно, либо ступенчато 0–25–50–75–100 %. Осциллографически записывается выходное напряжение, и оценивается отклонение при броске нагрузки (в процентах от номинала) и время восстановления до допустимого диапазона. Согласно классу (111, 112 и т. д.) отклонение и время восстановления нормируются – например, класс 1: отклонение ≤ 5 % и восстановление за ≤ 20 мс (условно).

Ещё один тест – время переключения на батарею:
для оффлайн и интерактивных ИБП критично время, за которое инвертор берёт нагрузку после пропадания сети. Это измеряют, отключая входное питание и регистрируя, был ли провал на выходе и сколько миллисекунд он длился. Для on‑line ИБП (VFI) время переключения должно быть практически нулевым (0 мс), для line‑interactive обычно ≤ 4–8 мс, для offline может быть до 10 мс и более – это проверяется и сравнивается со стандартной классификацией.

Испытание индикации и сигнализации:
проверяется, что при работе от батареи ИБП выдаёт сигнал (звуковой/световой) разряда и что по достижении определённого остатка времени звучит предупреждение (если заявлено).

Испытание байпаса (если есть внешний или внутренний байпас):
имитируется перегрузка или отказ инвертора, и смотрится, переключится ли нагрузка на bypass без значимого перерыва.

Тест эффективности/потерь:
ИБП запускается на различной нагрузке (25 %, 50 %, 75 %, 100 %), и на каждом уровне измеряется входная и выходная мощность – рассчитывается КПД, который сравнивают с паспортным.

Тепловой тест:
ИБП на полной нагрузке работает достаточное время (несколько часов) для термостабилизации, после чего проверяют температурные режимы (это скорее испытание надёжности, но может быть включено, чтобы убедиться, что вентиляторы справляются и не срабатывает теплозащита).

Все процедуры выполняются в указанной последовательности; при необходимости перерывы между испытаниями прописаны (например, дать батарее перезарядиться после теста автономии перед следующим циклом).

Стандарт обеспечивает, что тесты проводятся от наихудшего случая: например, время автономии измеряется при самой “тяжёлой” разумной нагрузке (полная мощность, возможно с неблагоприятным коэффициентом мощности), чтобы гарантировать минимальное время, которое всё ещё должно соответствовать обещанному.

Результаты каждого испытания фиксируются:
в отчёте указываются все измеренные величины (время работы = XX минут при нагрузке YY кВт; просадка напряжения = X %, время восстановления = Y мс при скачке нагрузки; КПД при 50 % = Z %).

Таким образом, процедуры тестирования по ГОСТ 62040‑3 охватывают все основные режимы работы ИБП и проверяют как способность системы обеспечить бесперебойное питание (время резервирования, время переключения), так и качество этого питания при различных условиях (стабильность напряжения, способность выдерживать динамику нагрузки).

2.7.6. Результаты и оценка (классификация по длительности, стабильность параметров).

По итогам проведённых испытаний ИБП присваивается определённая классификация, отражающая его характеристики.

Согласно IEC 62040‑3, результат работы ИБП обычно описывается трёхэлементным кодом, например VFI‑SS‑111 или VI‑SY‑312.

Первая часть (VFI/VI/VFD) указывает категорию работы относительно входного напряжения и частоты (см. 2.7.4), вторая часть – два символа (например, SS, SX, SY) характеризует форму выходного напряжения и стабильность в установившемся режиме, третья – три цифры (например, 111, 312) задают качество напряжения при переходных процессах, время переключения на батарею и форму выходного напряжения на батарейном ходу.

Например, код VFI‑SS‑111 обычно означает online‑ИБП с синусоидальным выходом, поддерживающий напряжение без отклонений в стабильном режиме, и обеспечивающий наивысшую категорию качества при динамических изменениях (первая “1” – провалы выходного напр. не более 4 % при резком шаге нагрузки, вторая “1” – время восстановления напр. очень малое, третья “1” – время переключения на батарею нулевое).

Если в ходе испытаний выясняется, что ИБП, к примеру, при скачке нагрузки просаживает напряжение на 10 %, он не может получить первую категорию по этому параметру – ему присвоят цифру “2” или “3” в коде.

Таким образом, стабильность параметров (напряжения, частоты) в разных режимах напрямую влияет на получаемый класс.

Ещё одна важная характеристика – длительность автономной работы.

Стандарт IEC 62040‑3 не прямо включает автономию в классификационный код, однако в технической спецификации ИБП время резервирования при определённой нагрузке является ключевым параметром.

Результаты теста времени автономии оцениваются относительно заявленного: если, например, ИБП рассчитан на 10 минут работы при полной нагрузке, а по факту проработал 9 минут, это может считаться несоответствием.

Производитель обычно гарантирует минимальное время, поэтому фактическое время не должно быть меньше.

Кроме того, на основе испытания автономии может вводиться классификация по длительности: условно ИБП делятся на кратковременные (до 5 мин при номинале), средние (5–15 мин) и длительные (> 15 мин) – иногда в технических описаниях это указывается словами или индексами (например, XL – extended long).

Стандарт прямо не даёт таких категорий, но результаты позволяют потребителю понять, относится ли данный ИБП к краткосрочным (часто с целью только корректного завершения работы оборудования) или длительного резервирования (для длительных перебоев).

Стабильность выходных параметров оценивается также в установившемся режиме: если по результатам измерений напряжение под разными нагрузками держится в пределах ±1 %, частота – ±0,1 Гц, коэффициент гармоник < 3 %, то ИБП соответствует высшему классу выходного напряжения (обозначается обычно “S” – sinusoidal, или конкретной цифрой THD).

В противном случае может быть отнесён к более низкому классу (например, “X” – допустимы некоторые искажения или отклонения).

После проведения всех испытаний составляется протокол и технический отчёт, где перечислены полученные характеристики.

На их основе составляется паспорт ИБП или декларация, где указываются: категория (VFI/VI/VFD), код качества (например, SS‑111), заявленная эффективность (например, 94 % при полной нагрузке), фактическое время автономии при разных нагрузках, время переключения и др.

Все эти результаты сравниваются с требованиями пользователя или стандарта: например, для ИБП, питающего особо чувствительную аппаратуру, может требоваться класс выходного напряжения 1 (очень стабильное), и результаты испытаний показывают, достиг ли ИБП этого. Если нет – такое устройство может быть неприменимо для данной задачи.

С точки зрения стандарта, оценка считается успешной, если ИБП продемонстрировал соответствие заявленным производителем параметрам и был правильно заклассифицирован. Например, если производитель заявлял VFI‑SS‑111, а испытания это подтвердили – всё хорошо; если выяснилось, что по одному из параметров он тянет лишь на “2”, то реальный класс будет VFI‑SS‑112, и документация должна быть скорректирована.

В итоге, результаты испытаний по ГОСТ IEC 62040‑3 позволяют дать потенциальным пользователям полную информацию о качестве выходного питания данного ИБП и о длительности резервирования, что и является конечной целью – обеспечить совместимость ожиданий и возможностей устройства, а также безопасную и надёжную работу нагрузки при использовании этого источника бесперебойного питания.

2.8. IEEE 1679.1-2017 – Руководство по оценке стационарных литий-ионных батарей

IEEE 1679.1-2017 представляет собой руководство по объективной оценке литий-ионных аккумуляторных батарей (АКБ), предназначенных для стационарных применений. Документ дополняет общий стандарт IEEE 1679-2010, охватывающий методы оценки перспективных систем хранения энергии, и рекомендуется к использованию совместно с ним. В руководстве рассматривается технология литиевых батарей (устройство батареи), механизмы старения и отказов, вопросы безопасности и нормативные требования для стационарных АКБ. Ниже приведены основные положения стандарта IEEE 1679.1-2017 по разделам.

2.8.1. Область действия (рекомендации для стационарных приложений)

Настоящий стандарт распространяется на вторичные (перезаряжаемые) литий-ионные батареи, используемые в стационарных приложениях, и содержит рекомендации по их объективной оценке потенциальными пользователями. В категорию литий-ионных АКБ для целей стандарта включаются все электрохимические системы с переносом ионов лития между электродами (например, литий-ионные, литий-ионные полимерные, литий-металлополимерные и литий-серные батареи). Первичные (неперезаряжаемые) литиевые элементы не входят в область применения данного руководства. Отдельно оговаривается, что вопросы подбора ёмкости, установки, технического обслуживания и методов испытаний батарей непосредственно не рассматриваются стандартом, за исключением случаев, когда они влияют на оценку пригодности литий-ионной батареи для предполагаемой области применения. Таким образом, IEEE 1679.1-2017 фокусируется именно на критериях и показателях качества батарей для стационарных систем (резервное питание, системы накопления энергии и др.), не затрагивая переносные и мобильные приложения.

2.8.2. Подготовка к оценке (типовые условия, выбор методики)

Руководство рекомендует перед проведением оценки определить типовые условия эксплуатации стационарной батареи и на их основе выбрать методику испытаний.

Необходимо учитывать температурный диапазон, режимы заряда/разряда и профиль нагрузки, характерные для предполагаемого применения (например, резервное питание ИБП, сглаживание возобновляемой генерации и т.п.).

На стадии подготовки формулируются критерии оценки – например, требуемая ёмкость при определённой нагрузке, допустимое внутреннее сопротивление, ожидаемая долговечность (число циклов до снижения ёмкости до порогового значения).

Следует разработать план испытаний, охватывающий полный цикл проверки батареи, включая начальные измерения, циклование и финальные измерения параметров.

При выборе методики испытаний стандарт IEEE 1679.1-2017 отсылает к базовому документу IEEE 1679-2010, в котором описаны общие подходы к характеризации и оценке новых технологий накопителей. Это означает, что для корректной подготовки программы испытаний стационарных литиевых АКБ необходимо сочетать профиль конкретного применения с рекомендациями обеих стандартов.

Типовыми испытательными условиями являются комнатная температура (≈25 °C), стандартные токи заряда/разряда (например 0.2–0.5C для ёмкостных тестов) и полный цикл разряда до минимально допустимого напряжения для определения фактической ёмкости.

Все отступления от рекомендуемых условий должны быть обоснованы, так как условия проведения напрямую влияют на результаты оценки батареи.

2.8.3. Инструменты и их калибровка (мониторинг, измерители)

Для проведения оценочных испытаний должны применяться специализированные испытательные стенды и измерительное оборудование, обеспечивающее необходимую точность и безопасность. В их состав, как правило, входят: программируемые электронные нагрузки или циклизаторы для заряда/разряда батарей, системы мониторинга напряжения каждой ячейки, тока и температуры, а также средства записи данных (регистраторы) для последующего анализа. Перед началом испытаний все измерительные приборы и датчики должны пройти поверку и калибровку.

Регулярная калибровка обеспечивает достоверность измерений и уменьшает риск получения искажённых результатов.

Например, некорректно откалиброванный вольтметр или токовый датчик могут привести к неверному вычислению ёмкости или внутреннего сопротивления батареи. Стандарт требует документально подтверждать калибровку оборудования (согласно паспортам и метролого-техническим требованиям) и применять приборы с погрешностями, допустимыми для измерения параметров АКБ.

Необходимо использовать средства мониторинга, позволяющие автоматически отслеживать ключевые параметры батареи на протяжении тестового цикла. Современные системы испытаний, как правило, оснащаются программным обеспечением, которое в реальном времени регистрирует напряжения на ячейках, ток, температуру батареи и ведёт протокол испытаний. Это обеспечивает непрерывный контроль за состоянием батареи и фиксирует все необходимые данные для последующей интерпретации результатов.

2.8.4. Ограничения (не применимо к мобильным, носимым системам)

Стандарт IEEE 1679.1-2017 разработан специально для стационарных батарей и не предназначен для оценки портативных, мобильных и носимых систем. Ограничение области действия означает, что методики и критерии, изложенные в руководстве, валидны только для батарей, работающих в стационарном режиме (например, в стационарных ИБП, системах накопления энергии в здании или на подстанции и т.п.). Применение данного стандарта к батареям электротранспорта, мобильных устройств или иных перемещаемых объектов будет некорректным (для них существуют отдельные стандарты и рекомендации).

В рамках Испытания ИБП требуют использования различной измерительной аппаратуры, способной точно фиксировать параметры как на входе/выходе ИБП, так и внутри него (на шине DC, на аккумуляторе).
Стандарт предъявляет требования к точности и полосе пропускания измерительных средств.

В частности, для оценки качества выходного напряжения применяются цифровые осциллографы или анализаторы мощности, которые могут измерять действующее значение напряжения, частоту, форму сигнала, коэффициент гармоник (THD). Эти приборы должны иметь достаточное разрешение и класс точности, чтобы измерять отклонения напряжения в процентах от номинала, мгновенные провалы или выбросы при переключениях.

Для измерения времени переключения на батарею (перерыва питания нагрузки при пропадании сети) используются осциллографы или регистраторы с высокой временной разрешающей способностью (порядка миллисекунд или меньше), поскольку современные ИБП могут иметь очень малое время переключения (менее 4 мс для онлайн‑ИБП). Эти измерения позволяют классифицировать ИБП по качеству переходного процесса.

Что касается батареи, то во время тестов автономии необходимо измерять напряжение батарейной цепи и ток разряда. Обычно на батарею устанавливают датчики тока (шунт или токовые клещи) и вольтметры, подключённые к системе сбора данных. Это важно для определения момента окончания автономной работы – конец разряда батареи фиксируется либо достижением минимального напряжения батареи, либо срабатыванием защиты BMS. Стандарт может требовать, чтобы во время теста времени автономии записывался график снижения напряжения батареи под нагрузкой, а также продолжительность, на которой батарея разрядилась до отсечки.

Мониторинг батареи в ИБП (если сам ИБП оснащён системой мониторинга) также задействуется: многие современные ИБП через интерфейсы могут предоставлять данные о состоянии батареи (расчётное время работы, степень заряда, внутреннее сопротивление). В рамках испытаний такие данные могут использоваться как дополнительная информация, но основные измерения всё равно производятся независимыми приборами для точности.

Помимо этого, измеряется эффективность ИБП – для этого одновременно фиксируются входная и выходная мощность (токи, напряжения, фаза) при разных уровнях нагрузки. Применяются анализаторы мощности с функцией измерения КПД. Измерительные каналы должны быть откалиброваны: требования к их погрешности стандартом оговорены косвенно – например, ошибка в измерении напряжения и тока должна быть достаточно мала (обычно не хуже 1 %), чтобы не исказить результаты классификации.

Также, если это трёхфазный ИБП, необходимо трёхфазное измерительное оборудование, синхронно снимающее параметры по всем фазам.

Регистрация температур на ключевых компонентах (трансформаторах, силовых ключах, батареях) может проводиться для информации, хотя она больше относится к испытаниям надёжности, чем к функциональным. Но, например, при тесте максимальной нагрузки целесообразно убедиться, что температура батарей не превышает допустимой – это контролируется термопарами.

Итак, средства измерения в испытаниях ИБП включают: прецизионные вольтметры и амперметры, анализаторы качества электроэнергии, осциллографы (для переходных процессов), секундомеры/таймеры (для длительных тестов на автономию), а также датчики, встроенные в ИБП (их показания могут использоваться, но не заменяют независимых измерений). Все они обеспечивают всесторонний мониторинг как выходных параметров ИБП, так и состояния батареи во время тестов. не рассматриваются первичные литиевые источники тока (одноразовые батареи) – это явно исключено из области применения документа. Помимо этого, стандартом установлено, что вопросы установки, эксплуатационного обслуживания и диагностического тестирования самих батарей выходят за рамки данного руководства, если только они не влияют непосредственно на оценку пригодности батареи.

Любые условия или факторы, не характерные для стационарных применений (например, вибрация, перенос батареи, нестандартные климатические условия), не учитываются в рекомендациях IEEE 1679.1-2017. Пользователю стандарта следует учитывать эти ограничения и, при необходимости, привлекать другие нормативные документы для особых случаев применения литий-ионных АКБ.

2.8.5. Рекомендуемые процедуры испытаний (циклы, измерения ёмкости и сопротивления)

IEEE 1679.1-2017 содержит рекомендации по проведению ключевых испытательных процедур для оценки характеристик стационарных литий-ионных батарей. К основным видам тестов относятся:

• Циклические испытания на жизненный цикл – многократный заряд/разряд аккумулятора при заданной глубине разряда (DOD) и токах, имитирующих рабочий профиль. Цель – определить деградацию ёмкости и рост внутреннего сопротивления по мере увеличения числа циклов. Например, могут проводиться 1000 циклов при 80% DOD и токе C/2 с периодической проверкой остаточной ёмкости через каждые 100–200 циклов.
• Измерение номинальной и остаточной ёмкости – полный контрольный разряд батареи от 100% до минимального допустимого уровня напряжения с фиксированным током (обычно 0.2C или 0.1C). По времени разряда вычисляется фактическая ёмкость и сопоставляется с паспортной (номинальной). Эта процедура устанавливает исходную SoH (State of Health) батареи и является базовым тестом при вводе в эксплуатацию либо после определённой наработки.
• Измерение внутреннего сопротивления – проводится либо методом импедансной спектроскопии, либо по отклику на импульс тока. Стандарт рекомендует измерять внутреннее сопротивление каждой ячейки или модуля при определённом состоянии заряда (например, 50% SoC) и температуре, поскольку рост внутреннего сопротивления служит индикатором старения и может влиять на способность батареи отдавать необходимый ток.
• Тесты на саморазряд – оцениваются косвенно, через измерение потери открытого напряжения (OCV) после выдержки батареи в разряженном и заряженном состоянии. Увеличенный саморазряд (необычно быстрое падение напряжения при хранении) свидетельствует о внутренних дефектах или деградации батареи.
• Другие специальные испытания – при необходимости в оценку включаются проверки безопасности (тепловой разгон, перезаряд, внешнее короткое замыкание и пр. согласно отдельным стандартам безопасности), а также испытания в различных температурных условиях (например, измерение ёмкости при +40 °C и 0 °C для оценки влияния температуры). Хотя IEEE 1679.1-2017 прямо не регламентирует методы испытания на безопасность и экстремальные условия, он отсылает к существующим стандартам (например, IEC 62619 для безопасной эксплуатации литиевых батарей).

При проведении всех перечисленных процедур необходимо строго соблюдать требуемый профиль заряда/разряда (токи, напряжения отсечки, время отдыха после заряда перед измерением OCV и т.д.), поскольку отклонения могут исказить результаты. Например, несоблюдение температурного режима испытаний приведёт к изменению отдаваемой ёмкости: при пониженной температуре литий-ионные АКБ отдают меньшую ёмкость и имеют выше внутреннее сопротивление, тогда как при повышенной – возможна деградация и риск сокращения ресурса. Стандарт подчёркивает важность проведения тестов в контролируемых условиях и использования соответствующего автоматизированного оборудования для повторяемости и достоверности результатов.

2.8.6. Интерпретация результатов (критерии годности, прогноз ресурса)

После завершения испытаний проводится анализ полученных данных в соответствии с критериями, установленными на этапе подготовки. Интерпретация результатов направлена на оценку годности батареи к дальнейшей эксплуатации и прогнозирование её остаточного ресурса. Основными критериями годности стационарной АКБ являются:

• Ёмкостной критерий – сравнение измеренной полезной ёмкости с требуемой. Если фактическая доступная ёмкость батареи при штатной нагрузке существенно ниже номинальной либо опускается до порогового значения (например, 80% от номинала), батарея может считаться не соответствующей требованиям применения или приближающейся к концу срока службы.
• Критерий внутреннего сопротивления – сопоставление измеренного внутреннего сопротивления (или проводимости) с исходным значением и допустимым пределом. Значительное увеличение сопротивления (например, вдвое по сравнению с начальным) указывает на деградацию, способную ограничить способность батареи отдавать требуемый ток, что критично для резервных систем питания.
• Анализ тенденций деградации – по результатам циклических испытаний строится зависимость снижения ёмкости от числа циклов, а также рост внутреннего сопротивления. Экстраполируя эти кривые, можно прогнозировать остаточный ресурс (количество циклов или календарное время до достижения предельного снижения ёмкости). Если темп деградации высок, это снижает оценочную надёжность батареи в длительной перспективе.
• Оценка безопасности и равномерности – интерпретируются данные о разбалансе между ячейками (различия в ёмкости, напряжении покоя), уровень саморазряда. Сильный разброс параметров между ячейками или ускоренный саморазряд отдельных модулей расценивается как фактор риска отказа и требует либо выравнивания (ремонта), либо вывода батареи из эксплуатации. Например, повышенный саморазряд часто предшествует развитию внутренней неисправности элемента.

В ходе интерпретации результатов стандарт рекомендует использовать понятия State of Charge (SoC) – текущее состояние заряда, и State of Health (SoH) – степень износа/здоровья батареи. SoC помогает правильно нормировать показатели (например, измерения сопротивления должны выполняться при одинаковом SoC для сопоставимости). SoH, выражаемый в процентах от начальной ёмкости или мощности, служит интегральной оценкой состояния батареи. Если SoH батареи падает ниже установленных требований (например, ниже 80%), она считается выработавшей ресурс. При прогнозировании ресурса могут применяться методы экстраполяции деградации либо модели старения; руководство IEEE 1679.1-2017 оставляет выбор метода за пользователем, но подчёркивает, что прогноз должен базироваться на данных длительных испытаний и учитывать как циклическое, так и календарное старение. В заключении оценки формулируются рекомендации – пригодна ли батарея для предполагаемого применения, нужен ли ей преждевременный вывод из эксплуатации или, наоборот, она обладает запасом характеристик сверх требований.

3. Установка, настройка и обслуживание испытательных систем

Этот раздел содержит общие требования к оборудованию, применяемому для испытаний литий-ионных аккумуляторных батарей, а также рекомендации по обеспечению безопасности при проведении испытаний. Правильная организация испытательного стенда, автоматизация контроля параметров и регулярное обслуживание измерительной аппаратуры являются необходимыми условиями получения достоверных результатов и безопасной работы с аккумуляторами.

3.1. Общие требования к испытательным стендам и приборам

Испытательные стенды для аккумуляторных батарей должны обеспечивать воспроизведение требуемых режимов заряда и разряда с необходимой точностью и контролем параметров. Основные требования к стендам и приборам включают:

• Адекватность нагрузки и источников питания: оборудование (электронные нагрузки, источники тока/напряжения) должно быть рассчитано на рабочий диапазон тестируемой батареи по напряжению, току и мощности. Например, для высоковольтных батарей требуется стенд, способный безопасно работать с суммарным напряжением батареи, а для мощных промышленных АКБ – электронная нагрузка, рассеивающая соответствующую мощность.
• Точность и разрешающая способность измерений: приборы контроля тока, напряжения, температуры и времени должны иметь погрешность, позволяющую достоверно фиксировать изменения параметров батареи. Типично, ток измеряется с точностью не хуже 0.5–1%, напряжение – 0.1% (или лучше), температура – 1 °C. Высокая точность важна, например, при определении небольших изменений ёмкости или внутреннего сопротивления с течением времени.
• Регистрация данных: испытательный стенд должен быть оснащён системой сбора данных (логгером), записывающей все ключевые параметры с необходимой частотой. Это позволяет детально анализировать поведение батареи (например, форму разрядной кривой, пики напряжения, реакцию на импульсные нагрузки и пр.). Предпочтительно, чтобы стенд имел программное обеспечение для автоматического построения отчётов и графиков по итогам испытаний.
• Средства защиты: обязательным является наличие предохранителей, разъединителей или контакторов, которые автоматически отключат батарею при аварийных ситуациях (перегрузке по току, коротком замыкании, превышении температуры и т.п.). Также стенд оснащается системами аварийного расцепления и кнопкой экстренного отключения питания. Хорошо спроектированная испытательная система включает в себя указанные элементы для минимизации риска несчастных случаев.
• Экранирование и вентиляция: если тестируемые аккумуляторы крупные или составлены в батарейные сборки, испытательное пространство должно быть оборудовано защитными кожухами или помещением (например, термостойким боксом) для локализации возможных выбросов газа или огня. Необходимо предусмотреть вентиляцию или вытяжку, удаляющую выделяемые аккумуляторами газы, особенно при испытаниях на перегрузку или нагрев.
• Температурный контроль: для батарей испытательный стенд часто включает термокамеру или климатическую камеру, позволяющую поддерживать требуемую температуру окружающей среды (например, 25 °C ± 2 °C для номинальных тестов). Это обеспечивает повторяемость условий. Если стенд не имеет встроенной камеры, помещение лаборатории должно поддерживать стабильный климат и исключать сквозняки, прямой солнечный свет и пр., способные повлиять на температуру батарей.

Все оборудование должно быть сертифицировано и соответствовать применимым стандартам безопасности. До начала испытаний проводится проверка функционирования всех систем стенда (самотестирование приборов, проверка коммуникации датчиков и т.д.). Только убедившись в готовности измерительных каналов и защитных систем, можно подключать тестируемую батарею и приступать к проведению испытаний.

3.2. Обеспечение безопасности при испытаниях литиевых АКБ

Безопасность – ключевой аспект при работе с литий-ионными аккумуляторами, особенно в процессе испытаний, когда батареи намеренно подвергаются различным нагрузочным воздействиям. Для обеспечения безопасности персонала и сохранности оборудования необходимо соблюдать следующие меры и требования:

• Средства индивидуальной защиты (СИЗ): операторы испытаний должны пользоваться защитными очками или маской, термостойкими перчатками и лабораторарным халатом (или огнестойкой одеждой) при работе с аккумуляторами. Это защитит от возможных брызг электролита при разгерметизации элемента или ожогов при высокотемпературных инцидентах.
• Огнестойкие боксы и ограждения: литий-ионные батареи во время тестов (особенно экстремальных – перегрузка, перезаряд, испытание на короткое замыкание) рекомендуется помещать в огнестойкий бокс или за защитный экран. Такой бокс должен выдерживать высокую температуру и давление газов при потенциальном возгорании или взрыве элемента. Наличие систем пожаротушения также обязательно – например, автоматические огнетушители (инертный газ или аэрозоль) внутри испытательной камеры, срабатывающие при обнаружении дыма или повышения температуры.
• Мониторинг и аварийная сигнализация: в ходе испытаний жизненно важно непрерывно отслеживать состояние батареи. Система должна контролировать температуру аккумуляторов, напряжение на каждом модуле и суммарный ток, а также предусматривать аварийные пороги. При превышении заданного порога (например, температура ячейки > 60 °C, что может предшествовать тепловому разгону) испытание должно автоматически прекращаться, и срабатывать звуковая и световая сигнализация тревоги. Оператор должен немедленно прервать тест при любых аномальных признаках (вздутие элементов, дым, резкий нагрев) – это требование безопасности, прописанное в протоколах испытаний.
• Электрическая безопасность: все токоведущие части установки должны быть изолированы или ограждены, чтобы исключить случайный контакт. Порядок коммутации батареи: сначала подключаются измерительные разъёмы, затем силовые клеммы при отключенной нагрузке. Размыкание цепи после теста – в обратном порядке. Желательно наличие автоматических разъединителей, которые разомкнут цепь при перегрузке или коротком замыкании (например, использование быстродействующих предохранителей и силовых контакторов).
• Расчет возможных последствий отказа: перед испытанием анализируется наихудший сценарий – тепловой разгон батареи. Испытательное помещение должно иметь план экстренной эвакуации, огнетушители ручного пользования (углекислотные или порошковые, рассчитанные на тушение электрооборудования) и средства первой помощи при ожогах.
• Специальные меры для испытаний отдельных ячеек без BMS: при тестировании одиночных литиевых элементов (без системы управления) необходимо использовать внешние защитные схемы – например, ограничители напряжения и тока, независимые от программного обеспечения. Аналоговая защита предотвращает перезаряд или переразряд ячейки, особенно чувствительных при отсутствии встроенного BMS.

Следование перечисленным правилам и мерам предосторожности позволяет свести к минимуму риск инцидентов при испытаниях. Как отмечают специалисты, правильная подготовка лаборатории и соблюдение протоколов безопасности являются обязательными условиями успешного и безопасного тестирования литий-ионных батарей. В случае возникновения нештатной ситуации все действия персонала должны быть регламентированы инструкцией – до начала работы каждый член команды проходит инструктаж по действиям при возгорании батареи, утечке электролита, поражении электрическим током и т.п. Таким образом, комплексный подход – от правильного оборудования до дисциплины персонала – обеспечивает необходимый уровень безопасности при проведении испытаний АКБ.

3.3. Мониторинг параметров в процессе испытаний (автоматизация)

Мониторинг параметров батареи во время тестов должен осуществляться в автоматическом режиме с высокой дискретностью, чтобы своевременно фиксировать любые изменения состояния АКБ. Современные испытательные установки снабжены системами сбора данных (DAQ – Data Acquisition), которые в режиме реального времени измеряют и записывают: напряжение каждой ячейки или секции батареи, общий ток, температуру (как минимум нескольких характерных точек – например, температура окружающей среды и температура наиболее нагревающегося элемента) и иногда давление или выделение газов (для герметичных батарей). Основные принципы мониторинга следующие:

• Высокая частота опроса: параметры должны регистрироваться с достаточной частотой, чтобы не пропустить динамических изменений. Например, при импульсных испытаниях или имитации аварийных режимов запись может вестись с периодом 100 мс и менее. Для стандартных циклических тестов достаточно периода 1–10 с, но ключевые моменты (начало и конец заряда/разряда) могут логироваться с более высоким разрешением.
• Автоматическое логирование и хранение данных: программное обеспечение стенда должно автоматически сохранять все измеренные значения в файл протокола с привязкой ко времени или шагу цикла. Это исключает человеческий фактор (пропуск записи) и обеспечивает полный комплект данных для анализа. В протоколе указываются также события (например, достижение порога напряжения, срабатывание защиты, остановка теста), что поможет при разборе любых нештатных ситуаций.
• Обработка данных на лету: система мониторинга может рассчитывать производные показатели прямо в ходе теста – например, ёмкость (Ah) по интегрированному току, мгновенную мощность, сопротивление по методу квазистатических импульсов. Эти данные позволяют оперативно оценивать, достигнуты ли критерии окончания теста. Кроме того, установка может выводить графики (кривую напряжения vs. времени, температурный профиль) на экран оператора в реальном времени для удобства наблюдения.
• Система оповещения: в программном обеспечении задаются предельные значения параметров, при выходе за которые автоматика генерирует сигнал тревоги или уведомление оператору. Например, если напряжение какой-либо ячейки упало ниже допустимого или температура превысила норму, система сразу же сигнализирует об этом. Автоматизация позволяет немедленно прекратить испытание при возникновении опасной ситуации без ожидания действий человека.
• Дистанционный мониторинг: в современных лабораториях данные мониторинга могут транслироваться по сети, что позволяет инженерам наблюдать за ходом испытаний удалённо. Это особенно важно при длительных испытательных циклах – можно в любой момент проверить состояние батареи и при необходимости скорректировать программу теста.

Внедрение автоматизированного мониторинга существенно повышает точность и надежность испытаний. Исключается вероятность пропуска мелких аномалий, которые сложно заметить при ручном контроле. Например, небольшой всплеск напряжения или температуры, предшествующий отказу элемента, будет зафиксирован системой сбора данных и сохранён для анализа. Кроме того, автоматизация разгружает персонал от рутинных задач – инженеры могут сконцентрироваться на анализе результатов и поддержании безопасности, пока система управляет тестовым процессом. Согласно лучшим практикам, непрерывный автоматический мониторинг – неотъемлемая часть испытаний литий-ионных батарей, гарантирующая своевременное обнаружение проблем и высокую достоверность получаемой информации.

3.4. Обслуживание оборудования и периодическая поверка

Испытательное оборудование требует регулярного технического обслуживания и поверки, чтобы его показания оставались точными, а работа – безопасной. В данном контексте под обслуживанием понимается совокупность действий по поддержанию работоспособности стенда: проверка контактных соединений, чистка от пыли и продуктов возможной коррозии, обновление программного обеспечения, замена изношенных деталей (например, вентиляторов охлаждения, силовых реле) по мере необходимости. Периодическая поверка приборов – это обязательная калибровка измерительных каналов в аккредитованной лаборатории либо с применением калибровочных образцовых средств.

Стандартные интервалы поверки устанавливаются производителем оборудования или нормативными документами. Обычно высокоточные вольтметры, амперметры, термометры поверяются не реже 1 раза в год. Если оборудование эксплуатируется интенсивно или в тяжёлых условиях, поверку целесообразно проводить чаще. Неисправные или вышедшие за предел допуска приборы должны оперативно выводиться из эксплуатации до их повторной калибровки или ремонта. Использование неподтверждённо точных приборов недопустимо, так как это ведёт к недостоверности всех результатов испытаний.

Помимо метрологического обеспечения, обслуживание включает тестирование систем безопасности стенда. Периодически (например, ежеквартально) следует проверять работоспособность аварийных отключателей, сигнализации, пожаротушения в испытательной камере. Имитация аварийного сценария (например, принудительное превышение порога температуры датчика для проверки срабатывания системы пожаротушения) позволяет убедиться, что защитные механизмы сработают в реальной ситуации. Также необходимо проверять надежность механических креплений, целостность изоляции проводки, отсутствие перегрева на токовых шинах при максимальных нагрузках – эти профилактические меры предотвращают отказ оборудования во время критических испытаний.

Особое внимание уделяется обновлению программного обеспечения испытательного комплекса. Производители стендов регулярно выпускают обновления, устраняющие выявленные ошибки или добавляющие функциональность. Актуальное ПО не только обеспечивает более точный контроль, но и может содержать важные исправления для безопасности. Перед обновлением ПО желательно сохранить резервную копию конфигураций и убедиться в корректной работе системы после обновления.

Наконец, результаты всех мероприятий по обслуживанию и поверке должны документироваться. В лабораторном журнале или паспорте установки отмечаются даты, виды проведённых работ, обнаруженные неисправности и принятые меры по их устранению. Такой документальный след служит подтверждением, что испытательное оборудование находится в надлежащем состоянии. Согласно передовой практике, только при условии исправности и точности всего задействованного оборудования можно гарантировать валидность результатов испытаний литий-ионных батарей. Пренебрежение регламентным обслуживанием может привести к скрытым сбоям – например, несрабатыванию системы защиты или смещению нуля измерительного канала – что исказит испытания и создаст угрозу безопасности. Поэтому должное внимание к обслуживанию является частью культуры качественного испытательного процесса.

4. Типовые ошибки и исключения при проведении тестов

В этом разделе рассматриваются наиболее распространённые ошибки и отклонения от методик, которые могут возникать при тестировании литий-ионных батарей, а также ситуации, требующие особого внимания при оценке результатов. Анализ типичных ошибок позволяет повысить качество испытаний, избежать неверной интерпретации данных и предотвратить ошибочные решения о пригодности или выбытии аккумуляторов.

4.1. Ошибки методики (нарушение профиля разряда/заряда, калибровки, температурного режима)

Ошибки методики испытаний обычно связаны с несоблюдением предписанных условий и последовательностей, что приводит к искажению измеренных характеристик батареи. Наиболее распространённые из них:

• Нарушение профиля заряда/разряда: если оператор не выдерживает заданные токи или напряжения отсечки, результатом могут стать неверно определённая ёмкость или неравномерная деградация образца. Например, преждевременное прекращение разряда (выше рассчитанного конечного напряжения) даст завышенное значение остаточной ёмкости, тогда как перезаряд выше рекомендованного напряжения ускорит деградацию батареи и скажется на последующих измерениях. Строгое следование профилю циклирования, указанному в методике, – обязательное условие корректного теста.
• Некорректная или пропущенная калибровка оборудования: как отмечалось, нескалиброванные приборы вносят систематическую погрешность. Например, если токовый датчик показывает на 5% меньше фактического, все измеренные значения ёмкости будут занижены на те же 5%. Периодическая поверка призвана исключить такие ошибки; однако нередки случаи, когда из-за человеческого фактора или экономии времени испытания проводятся с непроверенным оборудованием. В результате может быть сделан ложный вывод о несоответствии батареи требованиям, тогда как реальная её ёмкость или внутреннее сопротивление были в норме, но неверно измерены.
• Несоблюдение температурного режима испытаний: температура существенно влияет на характеристики литий-ионных АКБ. Если методикой предусмотрено тестирование при +25 °C, а фактически батарея нагрелась до +35 °C (например, из-за недостаточного охлаждения), то измеренная ёмкость может оказаться выше номинальной (за счёт повышенной реакционной активности), либо внутреннее сопротивление – ниже ожидаемого. Обратная ситуация – при более низкой температуре – ёмкость недобирается, и батарея будто бы “не проходит” тест на ёмкость, хотя при нормальных условиях соответствовала бы требованиям. Поэтому критически важно контролировать и поддерживать температуру в регламентированных пределах на протяжении всего цикла испытаний. Даже кратковременный перегрев в середине разряда способен исказить форму разрядной кривой и повлиять на оценку SoC/SOH.
• Неполное исходное состояние батареи: ошибка методики может заключаться в том, что испытание начинается без должной подготовки батареи. Например, батарея должна быть предварительно полностью сформирована (заряжена-разыжена 1–2 раза) перед контрольным измерением ёмкости, чтобы выровнять историю заряда. Пренебрежение этим приведёт к тому, что первая измеренная ёмкость может быть ниже стабилизированного значения (эффект формования литий-ионных ячеек). Также, если батарея не отдохнула требуемое время после заряда (для стабилизации напряжения), оценка ёмкости по напряжению будет неточной.

Во всех перечисленных случаях результатом методических ошибок становится некорректная оценка параметров батареи. Появляется риск принять ошибочное решение: забраковать годную батарею или, наоборот, допустить к эксплуатации батарею с проблемами. Поэтому соблюдение методики – основа достоверности. Каждое испытание должно проводиться strictly by the book – согласно протоколу, а любые отступления фиксироваться и учитываться при анализе. Если обнаружено, что профили или условия были нарушены, испытание следует либо повторить корректно, либо признать его результаты недействительными.

4.2. Неправильное применение стандартов (выбор нерелевантного стандарта, игнорирование ограничений)

В сфере испытаний АКБ существует множество стандартов и рекомендаций, рассчитанных на разные типы батарей, области применения и цели испытаний. Неправильный выбор стандарта для проведения тестирования может привести к тому, что полученные результаты не будут соответствовать реальным условиям эксплуатации батареи либо требованиям заказчика. Примеры подобных ошибок:

• Применение стандарта, рассчитанного на другой тип батарей или режим работы. Например, использование методики из стандарта для тяговых (транспортных) батарей к стационарной батарее резервного питания. Тяговые стандарты предполагают глубокие циклы с высокими токами, тогда как стационарная батарея в ИБП работает в режимах буферного подзаряда и редких разрядов. В итоге батарею могут подвергнуть чрезмерно жёсткому циклическому тесту, нехарактерному для её реальной службы, и сделать вывод о её неудовлетворительном ресурсе, что будет некорректно.
• Опора на устаревшие или несоответствующие нормативы. Если испытатели продолжают использовать старую версию стандарта, не учитывающую особенности современных литий-ионных химий, результаты могут быть нерелевантными. Например, игнорирование нового стандарта IEEE 1679.1-2025 (который обновляет рекомендации 2017 года) может означать, что не учтены последние знания о механизмах деградации или безопасности литиевых батарей.
• Игнорирование ограничений стандартов: как отмечалось в разделе 2.8.4, каждый стандарт имеет чётко оговоренную область применения. Распространённая ошибка – невнимательно прочитать раздел “Scope” стандарта и пропустить ограничения. В результате стандарт пытаются применить к случаю, который он не покрывает. Например, стандарт IEEE 1679.1-2017 не распространяется на первичные литиевые элементы и на вопросы эксплуатации батарей. Если испытатель по ошибке использует его для оценки одноразовых литиевых батареек, результаты будут вне рамок корректности, а выводы – необоснованными.
• Неверная трактовка требований. Даже при верном выборе стандарта возможны ошибки в понимании его требований. Сложные для исполнения пункты могут быть упрощены или пропущены. Например, если стандарт требует проводить измерение внутреннего сопротивления после определённого цикла разряда и после охлаждения, а лаборатория выполняет измерение сразу по окончании разряда (на разогретой батарее), то формально требования стандарта нарушены, и результат нельзя считать полученным “по стандарту”. Однако, если это не осознаётся, испытание помечается как соответствующее стандарту, вводя тем самым в заблуждение потребителей результатов.

Чтобы избежать этих проблем, необходимо тщательно анализировать применимость стандартов перед началом работ. Следует проверить: подходит ли данный стандарт для данного типа батареи, режима использования и цели испытаний? Нет ли более специализированного или обновлённого стандарта? В случае, если требования стандарта не могут быть полностью выполнены (например, нет технической возможности провести какой-то тест), это нужно явно указывать в отчёте как отклонение. Также рекомендуется консультироваться с экспертами или разработчиками стандартов при возникновении неоднозначных трактовок. Неправильное применение стандартов не только снижает ценность результатов, но и потенциально нарушает нормативные требования (если, скажем, испытание проводится в рамках сертификации). Таким образом, выбор и применение стандартов должны быть обдуманными, а любые ограничения стандартов – строго соблюдаться и отражаться в протоколах испытаний.

4.3. Факторы некорректной оценки SOC/SOH (некорректные исходные данные, саморазряд, др.)

State of Charge (SoC) и State of Health (SoH) – ключевые показатели состояния батареи, однако их оценка подвержена ряду факторов, способных вносить значительную погрешность. Ошибки в определении SoC/SOH приводят к неверным выводам о характеристиках аккумулятора. Основные причины некорректной оценки следующие:

• Неточные исходные данные о батарее: Алгоритмы вычисления SoC часто требуют знаний о номинальной ёмкости батареи, текущей максимальной ёмкости, а также калибровки “нуля” и “полного заряда”. Если эти данные заданы неверно (например, реальная начальная ёмкость отличается от паспортной, или батарея деградировала, а расчёт всё ещё основан на старом значении ёмкости), то и все проценты SoC будут смещены. Классический случай – ошибка начального SoC: если считать батарею на 100% заряженной, хотя фактически она недозаряжена, то все последующие вычисления будут систематически завышены. Метод кулоновского подсчёта (интегрирования тока) не умеет самостоятельно корректировать такую начальную ошибку без дополнительных калибровочных точек. Поэтому при отсутствии периодической калибровки батареи ошибка начального SoC будет сохраняться на всём интервале использования, накапливаясь со временем.
• Саморазряд и утечки заряда: В реальных условиях батарея постепенно теряет заряд даже без нагрузки. Если система оценки SoC не учитывает саморазряд (например, при длительных простоях), она будет показывать завышенное состояние заряда по сравнению с реальным. Аналогично, токи утечки через датчики или BMS могут отбирать неучтённый заряд. Совместно с ошибками интегрирования это приводит к накоплению ошибки SoC, особенно заметной при длительной работе без “перезагрузки” алгоритма. В результате индикатор SoC может утверждать, что батарея еще обладает, скажем, 20% ёмкости, хотя фактически она уже разряжена до отсечки – опасная ситуация для системы.
• Неточность датчиков и шума измерений: измерение тока и напряжения с погрешностями, а также цифровой шум в системе могут давать дрейф оценок SoC/SOH. Даже небольшое смещение в измерении тока (считая на миллиамперы) при интегрировании со временем даст ощутимую ошибку в ампер-часах. Например, ошибка датчика тока 50 мА при длительном разряде 10 часов приведёт к погрешности около 0.5 А·ч, что для батареи ёмкостью 50 А·ч составляет 1% ёмкости – эта потеря заряда может остаться неучтённой алгоритмом. Таким образом, точность сенсоров напрямую влияет на точность SoC/SOH. Как отмечается в исследованиях, сочетание саморазряда, погрешностей измерения и температурных влияний приводит к накоплению ошибок, особенно при долговременной эксплуатации без калибровок.
• Температурные колебания и модель SoC: большинство методов оценки SoC (например, по разрядной характеристике или ЭДС холостого хода) чувствительны к температуре. OCV (open-circuit voltage) батареи при 100% SoC заметно зависит от температуры. Если не внести температурную поправку, то при холодной батарее можно переоценить SoC (напряжение ниже – кажется, что разряжена), а при горячей – недооценить. Кроме того, изменение емкости с температурой (она выше при нагреве, ниже при охлаждении) может сбивать алгоритмы. Продвинутые системы мониторинга стараются компенсировать температурные эффекты, но упрощённые – могут игнорировать их, что вносит дополнительную ошибку.
• Изменение SoH без учета в алгоритме SoC: традиционно SoC и SoH вычисляются раздельно, но эти величины связаны. По мере снижения SoH (старения батареи) уменьшается её фактическая ёмкость, и если алгоритм SoC не обновляет значение максимальной ёмкости, то 100% SoC начнёт соответствовать меньшему абсолютному заряду. С течением времени это может привести к систематическому отклонению: батарея практически полная (скажем, 45 А·ч из изначальных 50 А·ч, то есть деградировала до 90% SoH), а индикатор SoC считает, что это лишь 90% заряда. В итоге система никогда не показывает 100%, либо алгоритм перенастраивается поздно, “скачком”. Рекомендуется совместное отслеживание SoC и SoH, чтобы учесть их взаимное влияние. В новых подходах используют объединённые алгоритмы, например на основе фильтров Калмана или нейросетей, которые одновременно уточняют оценку SoH при каждом цикле и корректируют доступную ёмкость для расчёта SoC.

Учитывая все эти факторы, при испытаниях важно минимизировать условия, ведущие к неверной оценке. Следует регулярно калибровать систему управления батареей: проводить эталонные полные циклы, чтобы “обнулить” ошибку кулоновского счётчика и скорректировать SoH (например, откалибровать по полной разрядной ёмкости). В протоколах испытаний необходимо отмечать, как определялся SoC перед тестом, и что принималось за 100% ёмкости. Если есть подозрение на существенный саморазряд или дрейф датчиков – следует либо компенсировать это расчётно, либо повторить измерения с исправными приборами. Исследования подчёркивают, что без этих мер ошибка оценки состояния батареи может нарастать и достигать значений, при которых принимаются неправильные эксплуатационные решения. Поэтому контроль исходных данных, учет всех побочных факторов и применение современных алгоритмов – залог корректного определения SoC и SoH при испытаниях и эксплуатации литий-ионных АКБ.

4.4. Критические случаи: вывод батарей из эксплуатации по результатам тестов

Результаты испытаний батарей могут выявить критические отклонения, при наличии которых рекомендуется немедленный вывод аккумулятора из эксплуатации (или недопущение его к эксплуатации, если тест проводился при приёмке). Такие случаи связаны либо с существенной утратой функциональных характеристик, либо с рисками безопасности. Основные критерии для списания батарей по итогам тестов следующие:

• Падение ёмкости ниже допустимого порога: наиболее распространённый критерий окончания службы – это снижение максимальной ёмкости батареи до ~80% от номинальной. В отрасли 80% считается типичным порогом End-of-Life, после которого батарея уже не обеспечивает требуемую продолжительность резервного питания или ёмкость хранения энергии. Если в ходе испытаний (например, регулярных ежегодных тестов ёмкости) обнаружено, что аккумулятор имеет менее 80% паспортной ёмкости, стандартные руководства (в том числе IEEE 1188 для свинцовых батарей и аналогично применяемое правило для литиевых) рекомендуют такую батарею заменить. Данный критерий обусловлен тем, že после 80% деградация обычно ускоряется, а надёжность – падает.
• Чрезмерный рост внутреннего сопротивления: если внутреннее сопротивление батареи увеличилось настолько, что при нагрузке она проседает по напряжению и не может отдать требуемую мощность, батарея также подлежит выводу. Формального универсального порога сопротивления нет, так как он зависит от требуемого тока нагрузки. Но практически, если батарея при испытании нагрузкой показывает недопустимо большую просадку напряжения (не выдерживает нагрузочный тест), это основание для замены. Например, для модулей Li-ion в ИБП критерий может быть: при токе, эквивалентном 1C, напряжение падает ниже установленных минимальных 90% номинала – значит внутреннее сопротивление выросло критически.
• Неудовлетворительные показатели саморазряда или утечек: если по результатам специальных тестов обнаружено, что аккумулятор самопроизвольно теряет заряд значительно быстрее нормы (например, >5–10% в месяц для Li-ion при 25 °C, что существенно выше типичных ~2–3%), это указывает на внутреннее повреждение (микрокороткие замыкания, деградация сепараторов). Такой аккумулятор представляет риск – повышенный саморазряд может привести к тепловыделению и локальному перегреву, что в худшем случае грозит термическим разбегом. Поэтому батарея с аномально высоким саморазрядом подлежит выбраковке. Аналогично, если выявлены утечки электролита, запах растворителя или вспучивание элемента – признаки потери герметичности – батарея должна быть выведена из эксплуатации по соображениям безопасности.
• Отказ в тестах на безопасность: при проведении испытаний по стандартам безопасности (например, нагрев до высокой температуры, испытание на прокол, перезаряд) данная батарея может не пройти критерии (скажем, произошёл пожар при нагреве до температуры ниже требуемой стандартом). В контексте эксплуатационной оценки, если батарея не выдерживает разумных стресс-тестов, её дальнейшее использование небезопасно. Так, если при имитации перегрузки элемент начал дымиться – это явный сигнал к немедленному выводу всего батарейного блока из эксплуатации и проведению расследования.
• Разбаланс и отказ отдельных ячеек: в случае многосекционных батарей критическим случаем считается выявление неравномерности, которую BMS не может скорректировать. Например, в батарее из 100 ячеек одна показывает существенно меньшую ёмкость (например, 50% от номинала, тогда как остальные ~90%). Такая “слабая” ячейка будет лимитировать работу всей батареи и потенциально приведёт к её выходу из строя (в многоэлементных батареях деградация часто ускоряется цепной реакцией). Если замена отдельных ячеек не предусмотрена, то весь батарейный модуль признаётся негодным. Также критично, если хотя бы в одной ячейке при тестировании были замечены признаки начавшегося термического разгона (локальный перегрев без нагрузки) – это основание вывести из эксплуатации всю батарею, так как её дальнейшая работа может привести к опасному отказу.

В каждом из этих случаев результаты испытаний оформляются актом, а батарея помечается как подлежащая замене или утилизации. Стандарты технического обслуживания обычно требуют не откладывать замену: если батарея не прошла тест по критерию ёмкости или сопротивления, её следует заменить в максимально короткий срок (например, в течение месяца). До замены могут быть введены ограничения на эксплуатацию (уменьшение нагрузки, сокращение интервала между проверками), но продолжительная работа негодной батареи недопустима – это риск для системы, которую она обслуживает. Таким образом, критические результаты тестов служат однозначным триггером к действиям: батарея должна быть выведена из работы и заменена на исправную, а сама она – отправлена на утилизацию либо, если возможно, на регенерацию/вторичное использование в менее ответственных приложениях (например, как часть каскадного использования для батарей EV). Решение о списании всегда должно основываться на объективных данных испытаний и соответствовать нормативным рекомендациям по пороговым значениям параметров АКБ.

5. Приложения

5.1. Стандартизированные формы протоколов испытаний литиевых батарей

В данном разделе представлены унифицированные формы протоколов испытаний литиевых аккумуляторных батарей различных категорий применения. Формы разработаны на основе актуальных стандартов и предназначены для документирования результатов испытаний в строгом соответствии с нормативными требованиями. Каждая форма выполнена в табличном формате, пригодном для печати и архивирования, и содержит обязательные поля идентификации образца, условий и методики испытания, применённого оборудования, исходных данных, полученных результатов и заключения о пригодности. В полях протокола предусмотрены ссылки на пункты стандарта, по которому проводилось испытание, включая специфические требования к процедуре и результатам (например, минимально допустимая ёмкость при определённой температуре, критерии соответствия внутреннего сопротивления и пр.). Ниже приведены формы протоколов для каждой категории батарей с примерами заполнения.

5.1.1. Протокол испытаний для портативных литиевых батарей (по ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019)

Форма 5.1.1 — Протокол испытаний портативной литиевой аккумуляторной батареи (например, цилиндрического элемента 18650 согласно ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019):

Параметр	Значение
Идентификация батареи (ID, серийный №)	Образец № PT-18650-001
Тип / модель батареи	Li-ion, 18650, 3.7 В, 2600 мА·ч (номин.)
Дата и время испытания	15.07.2025, 10:30
Методика испытания	Измерение номинальной ёмкости при 0.2С (разряд до Uкон)
Стандарт испытания, пункт	ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019, разд. 7.3.1 (ёмкостная характеристика при 20 °С)
Условия испытания	Температура (окр. среда) + twenty, ±5 °С; начальный SOC 100%; ток разряда 0.52 А (0.2 C) до 2.50 В
Применённое оборудование (тип, №)	Испытательный стенд разрядный АКIP-10 (№ 12345); мультиметр В7-38 (№ 67890) и др.
Поверка оборудования (дата, результат)	АКИП-10: поверка 01.06.2025 (годен); В7-38: поверка 10.03.2025 (годен)
Исходные параметры (по паспорту)	Значение
Номинальная ёмкость, А·ч	2.50 А·ч (C5)
Номинальное напряжение, В	3.7 В (Li-ion)
Измеренные параметры (результаты)	Значение
Напряжение холостого хода (начальное), В	4.16 В (после полного заряда)
Отданная ёмкость при 20 °С, А·ч	2.52 А·ч (101% от номинальной)
Внутреннее сопротивление (АС, 1 кГц), мΩ	45 мΩ (≤ 50 мΩ допустимо)
Степень заряженности (SOC нач./кон.), %	100% / 0% (разряжена до Uкон)
Состояние здоровья (SOH), %	100% (новый элемент)
Заключение	Соответствует требованиям ГОСТ 61960-3 (ёмкость ≥100% номин., Ri в норме); батарея годна.

Примечания: Испытание проведено согласно стандартному циклу разряда при 20 °С; полученная ёмкость превышает нормированное значение (не менее 100% номинальной ёмкости). Измеренное внутреннее сопротивление не превышает максимальное значение, указанное изготовителем (критерий соответствия: R_вн ≤ R_изг). Данные об используемых измерительных приборах и их поверке зафиксированы в протоколе в соответствии с требованиями стандарта. Все результаты удовлетворяют требованиям ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019; батарея признана годной к эксплуатации.

5.1.2. Протокол испытаний для промышленных литиевых батарей (по ГОСТ Р МЭК 62620-2016, ГОСТ Р МЭК 62619-2020)

Форма 5.1.2 — Протокол испытаний литиевой батареи для промышленного применения (например, аккумуляторного модуля 48 В для ИБП/телеком, согласно ГОСТ Р МЭК 62620-2016; требования безопасности – ГОСТ Р МЭК 62619-2020):

Параметр	Значение
Идентификация батареи (ID)	Образец № IND-48V-002
Тип / модель батареи	Литиевая батарея 48 В (номинально 15 А·ч), модуль 4S10P
Дата и время испытания	10.07.2025, 14:00
Методика испытания	Цикл измерения ёмкости при 5-часовом разряде (C/5) при +25 °С
Стандарты и пункты	ГОСТ Р МЭК 62620-2016, разд. 6.3.1 (номинальная ёмкость при 25 °С); ГОСТ Р МЭК 62619-2020 (безопасность, при испытании соблюдены требования)
Условия испытания	Температура +25 ±2 °С; первоначальный SOC 100%; ток разряда 3 A (C/5) до Uкон=40 В; хранение перед испытанием 1 ч при 25 °С
Испытуемый объект / конфигурация	Один батарейный модуль (4 последовательно x 10 параллельно), испытуемый как представитель батареи
Применённое оборудование (тип, №)	Зарядно-разрядный стенд Bitrode (№ BT-1001); термокамера ТХ-300 (№ 7755) для +25/-20 °С
Поверка оборудования (дата, результат)	BT-1001: поверка 20.04.2025 (годен); ТХ-300: калибровка 01.2025 (сертификат действ.)
Исходные параметры (по паспорту)	Значение
Номинальная ёмкость, А·ч	15.0 А·ч (при 25 °С, C/5)
Номинальное напряжение, В	48 В (номинально, 4×12 В модуль)
Минимальное напряжение разряда, В (Uкон)	40 В (заявлено изготовителем)
Измеренные параметры (результаты)	Значение
Отданная ёмкость при 25 °С, А·ч	15.2 А·ч (101% от номинальной)
Ёмкость при –20 °С (после выдержки 16 ч), А·ч	11.3 А·ч (≈75% от номинальной)
Внутреннее сопротивление батареи, мΩ (DC)	120 мΩ (при 50% SOC, допустимо ≤ 130 мΩ)
Степень заряженности (SOC нач./кон.), %	100% / ~0% (разряд до отключения)
Состояние здоровья (SOH), %	100% (новая батарея)
Заключение	Соответствует требованиям (ёмкость ≥95% номин. при 25 °С; ≥70% при –20 °С; требования безопасности ГОСТ 62619 выполнены); годна.

Примечания: Протокол отражает результаты испытаний по ГОСТ Р МЭК 62620-2016 для промышленной батареи. Номинальная ёмкость подтверждена при +25 °С (фактически получено ~101% от номинала). При низкой температуре –20 °С батарея обеспечила 75% номинальной ёмкости после выдержки без подзаряда, что соответствует минимальным требованиям (не менее 70% от номинальной ёмкости). В протоколе указана конфигурация испытанного образца (модуль батареи), как того требует стандарт. Данные об испытательной установке, креплении и подключении аккумулятора также зафиксированы в протоколе. Результаты измерения внутреннего сопротивления и проверка срабатывания защит (ГОСТ 62619-2020) показали соответствие нормативным требованиям. Испытуемая батарея признана соответствующей стандартам и пригодной к использованию в заявленных условиях.

5.1.3. Протокол испытаний для автомобильных тяговых батарей (по ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020)

Форма 5.1.3 — Протокол испытаний литий-ионного аккумулятора для электрического транспортного средства (например, тягового элемента 50 А·ч для электромобиля, по ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020):

Параметр	Значение
Идентификация батареи / элемента	Образец № EV-50Ah-003
Тип / модель	Li-ion ячейка призматическая 50 А·ч, 3.7 В ном.
Дата и время испытания	05.07.2025, 09:00
Методика испытания	Испытание ёмкости при +25 °С (полный разряд @1∕3C)
Стандарт испытания, пункт	ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020, разд. 6.3.1 (проверка номинальной ёмкости)
Условия испытания	Температура окружающей среды +25 ±5 °С; начальный SOC 100% (для BEV); ток разряда 16.7 A (≈0.33C) до Uкон=2.5 В
Применённое оборудование (тип, №)	Анализатор батарей Chroma (№ CH-2005); термодатчик ТТП-5 (№ 44321) для контроля t
Поверка оборудования (дата, результат)	CH-2005: поверка 12.05.2025 (годен); ТТП-5: поверка 01.2025 (±1 °С, годен)
Исходные параметры (паспортные данные)	Значение
Номинальная ёмкость, А·ч (25 °С)	50.0 А·ч (разряд 0.33C до 2.5 В)
Номинальное / конечное напряжение, В	3.7 В / 2.50 В (конечное, разряд)
Измеренные параметры (результаты)	Значение
Отданная ёмкость, А·ч	50.5 А·ч (101% от номинальной)
Среднее напряжение разряда, В	3.60 В (при 0.33C)
Внутреннее сопротивление (DC, при 50% SOC), мΩ	2.5 мΩ (специф. ≤ 3 мΩ, норм.)
Степень заряженности (SOC нач./кон.), %	100% / ~0% (полный разряд)
Состояние здоровья (SOH), %	100% (новый элемент)
Заключение	Соответствует ГОСТ 62660-1 (ёмкость ≥100% номин., уд.энергия, внутр. сопр. в норме); батарея годна.

Примечания: Данные испытания тягового литий-ионного аккумулятора соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020. Перед разрядом элемент полностью заряжен до 100% SOC (условие для BEV-применения). Номинальная ёмкость подтверждена при +25 °С разрядным током 0.33C; фактически полученная ёмкость составила ~101% от заявленной. Внутреннее сопротивление измерено при 50% SOC и не превышает предела, установленного изготовителем для данного типа (критерий: R_вн ≤ допустимого значения). Результаты испытаний протоколированы, включая описание испытательной установки и крепления образца, а также параметры применённых приборов. По совокупности показателей аккумулятор соответствует нормативным требованиям и признан пригодным для использования в составе тяговой батареи электромобиля.

5.1.4. Протокол испытаний для стационарных систем накопления энергии и ИБП (по ГОСТ Р МЭК 63056-2024, ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021, IEEE 1679.1-2017)

Форма 5.1.4 — Протокол испытаний литиевой аккумуляторной батареи стационарной системы (например, батареи накопителя энергии 100 А·ч, ~100 В, применимой в ИБП или системе хранения, по ГОСТ Р МЭК 63056-2024 и др.):

Параметр	Значение
Идентификация батарейной системы	Образец № ESS-100Ah-004
Назначение / тип системы	Стационарный накопитель энергии (ESS) / ИБП, литий-ионный 100 А·ч 97 В
Дата и время испытания	20.06.2025, 16:00
Методика испытания	Испытание ёмкости батареи при штатном разряде (С/3) и проверка функционирования BMS
Стандарты испытания	ГОСТ Р МЭК 63056-2024 (безопасность ESS); ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 (эксплуатация); IEEE 1679.1-2017 (оценка характеристик)
Условия испытания	Температура +25 °С; разряд постоянным током 33 А (0.33C) до отключения при 90 В; система BMS штатно ограничивает разряд; начальный SOC ~100%
Применённое оборудование (тип, №)	Разрядное устройство BCT-200 (№ 45670); регистратор параметров Elsys (№ EL-88); термодатчики (3 шт)
Поверка оборудования (дата, результат)	BCT-200: поверка 03.2025 (годен); Elsys: поверка 11.2024 (годен); датчики t° калибр. 01.2025
Исходные данные (по спецификации)	Значение
Номинальная энергоёмкость, кВт·ч	9.0 кВт·ч (100 А·ч, 90 В при 100% SOC)
Номинальная / конечная напряжение, В	100 В / 90 В (границы разряда системы)
Разрядный ток (номинальный макс.), А	100 А (макс. непрерывный по паспорту)
Измеренные результаты	Значение
Отданная ёмкость (при 25 °С), А·ч	98.5 А·ч (98.5% от номинала)
Отданная энергия, кВт·ч	8.95 кВт·ч (при среднем U≈91 В)
Время разряда до отключения, ч	2 ч 59 мин (до срабатывания BMS при 90 В)
Температура батареи (мин/макс), °C	+24 / +35 °C (рост на 11 °С за цикл)
Внутреннее сопротивление батареи, мΩ	~35 мΩ (расчётно, по начальным данным разряда)
Срабатывание систем защиты	Зафиксировано штатное отключение разряда BMS при U=90 В
Заключение	Ёмкость ≈98.5% номин. (в пределах допуска); отклонений не выявлено; батарея соответствует требованиям (годна).

Примечания: Протокол испытаний стационарной литий-ионной батареи составлен согласно требованиям стандартов для систем накопления энергии. Батарея прошла проверку ёмкости при +25 °С (получено ~98.5% от номинала, что считается соответствием, учитывая допустимые погрешности измерений и саморазряд). В ходе разряда зарегистрировано повышение температуры элементов до +35 °С – это в пределах норматива (система охлаждения не требовалась). Система управления батареей (BMS) сработала корректно, отключив разряд при достижении конечного напряжения, что соответствует требованиям безопасности ГОСТ 63056 (испытание на защиту от переразряда). В протоколе приведены данные о применённых измерительных каналах и датчиках, а также о последних поверках оборудования. Требования безопасности при эксплуатации (ГОСТ 62485-5-2021) соблюдены – в ходе испытания не отмечено утечек, возгораний или иных опасных отклонений. Батарея признана соответствующей стандартам IEEE 1679.1 (характеризация для стационарных применений) и допущена к эксплуатации.

5.1.5. Протокол тестирования батарей как части ИБП (по ГОСТ IEC 62040-3–2024)

Форма 5.1.5 — Протокол испытаний батарейного блока в составе ИБП (например, батареи ИБП 240 В 40 А·ч, по ГОСТ IEC 62040-3–2024):

Параметр	Значение
Идентификация ИБП / батареи	ИБП модели UPS-10kVA, батарейный модуль № 1
Конфигурация батарей ИБП	20×12 В, 40 А·ч, соединение 240 В (номин.), VRLA резервная батарея заменена Li-ion эквивалентом
Дата и время испытания	01.07.2025, 13:45
Методика испытания	Тест автономной работы ИБП от батарей (полный цикл разряд-заряд)
Стандарт испытания	ГОСТ IEC 62040-3–2024, разд. 6.5 (испытания автономного хода и времени резервирования)
Условия испытания	Нагрузка на ИБП: 100% (10 кВА, коэффициент мощности 0.8); температура окружающей среды +20 °С; батарея предварительно заряжена 100%
Применённое оборудование	Нагрузочный стенд 10 кВт (электронная нагрузка, № EL-100); регистратор напряжения и тока (№ PQ-300)
Поверка оборудования	EL-100: поверка 02.2025 (годен); PQ-300: поверка 12.2024 (годен)
Исходные параметры (паспортные)	Значение
Заявленное время резервирования, мин	10 мин (при 100% нагрузке)
Номинальное напряжение батарей, В	240 В DC (полностью заряженная батарея ИБП)
Предельное напряжение отключения, В	192 В DC (разряд до 1.60 В/яч)
Измеренные результаты	Значение
Фактическое время работы от батарей, мин	12 мин 30 с (до отключения при 192 В)
Отданная ёмкость за цикл, А·ч	~41 А·ч (за 1 разряд)
Время восстановления заряда (до 90%), ч	3 ч 45 мин (до достижения 216 В)
Напряжение на выходе ИБП (под нагрузкой)	230 В ±1% (в режиме от батарей)
Критерии срабатывания защиты	Выполнены (автовыключение ИБП при Uбат=192 В, сигнализация разряда)
Заключение	Время автономии превышает заявленное, параметры в допуске; батарейный блок ИБП испытание выдержал (соответствует ГОСТ 62040-3).

Примечания: Проведено испытание батарейной батареи в составе ИБП согласно ГОСТ IEC 62040-3–2024. При нагрузке 100% ИБП проработал от батарей 12.5 мин, что превышает заявленное время резервирования (10 мин) и соответствует требованиям стандарта (фактическая автономия не менее номинальной). На протяжении резервного хода выходное напряжение ИБП оставалось в пределах допуска (класс нагрузки VFI). Батарейный модуль в конце разряда отключился автоматически при достижении порога 192 В, что свидетельствует о корректной работе системы управления ИБП и соблюдении критерия безопасного разряда. Восстановление заряда до 90% ёмкости заняло ~3.75 часа, что соответствует техническим условиям производителя. Все измеренные параметры (ёмкость, напряжения, время) задокументированы в протоколе испытаний. По результатам теста батарея ИБП признана выдержавшей испытание и соответствующей нормативным требованиям ГОСТ IEC 62040-3.

5.1.6. Универсальная форма протокола испытаний ёмкости батареи

Приложение 5.1.6 содержит типовой бланк протокола, заполняемого при проведении испытания аккумуляторной батареи на ёмкость. Такая форма предназначена для стандартизированной фиксации условий и результатов теста и включает следующие основные разделы:

• Идентификация батареи: указываются тип и модель АКБ, заводской номер (серийный номер), дата изготовления и данные паспорта (номинальная ёмкость, номинальное напряжение, количество ячеек). Также прописывается заказчик испытаний и ответственное лицо, проводящее измерения.
• Условия проведения испытания: фиксируются дата и время начала и окончания теста, температура окружающей среды (и/или батареи) во время испытания, состояние батареи перед началом (SoC 100% или другое, необходимость предварительного цикла). Описывается применённая методика: величина разрядного тока (например, C/5), критерий окончания разряда (напряжение отсечки на элемент или батарею), применялся ли предварительный заряд и отдых.
• Оборудование: перечисляются используемые приборы и стенды – например, марка/модель электронной нагрузки, номер каналов, приборы измерения напряжения и тока, их инвентарные номера или номера сертификатов калибровки. Это нужно для прослеживаемости результатов и подтверждения точности.
• Результаты измерений: приводится таблица или графа, куда заносятся ключевые точки разрядной характеристики. Обычно записываются: начальное напряжение батареи, значение разрядного тока, напряжение на батарее через определённые интервалы времени (либо по окончании разряда), итоговое время разряда до достижения отсечки. На основе этих данных вычисляется отданная ёмкость = I * t (с поправкой на единицы измерения). В протоколе указывается рассчитанная фактическая ёмкость в А·ч (или мА·ч для малых батарей) и её отношение к номинальной ёмкости, в процентах. Также могут быть зафиксированы измеренные в ходе разряда параметры: конечное напряжение, температура батареи после разряда, суммарный вышедший заряд (по интегратору нагрузки).
• Заключение по результатам: в конце формы обычно есть поле для вывода. Здесь записывается, соответствует ли полученная ёмкость требованиям (например: “Ёмкость составила 47,5 А·ч, что соответствует 95% от номинальной при 5-часовом разряде – батарея признана годной”). Если батарея не прошла тест, указывается рекомендация (например, повторить тест, зарядить/выравнять и протестировать снова, либо признать батарею негодной).
• Подписи и дата: форму подписывает инженер-испытатель, представитель заказчика (если требуется) и указывается дата оформления протокола.

Такой стандартный протокол позволяет унифицировать отчётность и облегчает анализ результатов при многократных испытаниях. В частности, регулярные протоколы ёмкостных испытаний, оформленные по одной форме, легко сравнивать между собой, прослеживая деградацию параметров батареи. Пример формы в приложении 5.1 можно использовать как шаблон при разработке собственной документации испытательной лаборатории или включать в отчёты, прилагаемые к батареям после проведения сервисных испытаний.

---

5.2. Формулы расчёта основных показателей

В данном приложении собраны основные формулы, применяемые при анализе и интерпретации характеристик аккумуляторных батарей

5.2.1. Вычисление ёмкости по результатам разряда

Ёмкость C (А·ч) определяется как произведение разрядного тока I (А) на время разряда t (ч) до достижения конечного напряжения:

$$
C = I \times t.
$$

Если разряд проводился переменным током или с изменением нагрузки, ёмкость рассчитывается интегрированием тока по времени:

$$
C = \int_{t_0}^{t_{end}} I(t)\,dt.
$$

Полученное значение сравнивается с номинальной ёмкостью C_{nom} для определения относительной остаточной ёмкости.

5.2.2. State of Charge (SoC, состояние заряда)

SoC характеризует текущий уровень заряда батареи относительно полного заряда. Выражается в процентах и рассчитывается как отношение оставшейся ёмкости Q_{current} к максимально доступной ёмкости Q_{max} при данном цикле:

$$
\mathrm{SoC} = \frac{Q_{\text{current}}}{Q_{\text{max}}} \times 100\%.
$$

В простейшем случае Q_{current} можно определить по текущему напряжению или интегрированному току от полного заряда. SoC = 100 % соответствует полностью заряженной батарее, SoC = 0 % – полностью разряженной (достигшей минимально допустимого напряжения). При использовании кулоновского счёта Q_{current} уменьшается на отданный заряд, однако необходимо периодически калибровать SoC полной зарядкой/разрядкой из‑за ошибок интегрирования и саморазряда.

5.2.3. State of Health (SoH, степень здоровья)

SoH количественно отражает степень деградации батареи. Чаще всего определяется по потере ёмкости относительно новой батареи:

$$
\mathrm{SoH} = \frac{Q_{\text{max,\,current}}}{Q_{\text{max,\,new}}} \times 100\%.
$$

Здесь Q_{max, new} – начальная (номинальная) ёмкость новой батареи, Q_{max, current} – текущая измеренная максимальная ёмкость. Соответственно, SoH = 100 % у новой батареи, а порогом конца срока службы обычно считают SoH = 80 %. Альтернативно SoH можно определять по увеличению внутреннего сопротивления или снижению мощности, но ёмкостной метод наиболее распространён. При каждом контрольном цикле полной разрядки обновляется значение SoH.

5.2.4. Коэффициент полезного действия (КПД) – кулоновский (по заряду)

Кулоновский КПД η_C характеризует эффективность батареи по заряду, то есть сколько из затраченного заряда возвращается при разряде. Рассчитывается как отношение отдаваемой ёмкости при разряде Q_{out} к зарядной ёмкости, затраченной на полный заряд Q_{in}, в процентах:

$$
\eta_{C} = \frac{Q_{\text{out}}}{Q_{\text{in}}} \times 100\%.
$$

Идеальная батарея имела бы η_C = 100 %; у реальных Li‑ion значение очень высокое, обычно 95–99 %. Потери обусловлены побочными реакциями и неидеальностями процесса заряда. Например, если при заряде в батарею введено 51 А·ч, а при последующем разряде она отдала 50 А·ч, кулоновский КПД ≈ 98 %. КПД может немного расти в процессе формирования и стабилизации (первые циклы).

5.2.5. Энергетический КПД

Энергетический КПД η_E учитывает не только заряд, но и разность напряжений при заряде и разряде. Определяется как отношение энергии, отданной батареей при разряде (E_{out}), к энергии, затраченной на заряд (E_{in}):

$$
\eta_{E} = \frac{E_{\text{out}}}{E_{\text{in}}} \times 100\%.
$$

Энергия вычисляется как интеграл мощности:

$$
E = \int U\,I\,dt
$$

за цикл. У литий‑ионных батарей энергетический КПД несколько ниже кулоновского и зависит от режима: при медленных режимах (0,1–0,2 C) может достигать ~95–99 %, при высоких токах падает (например, до 90 % и ниже) из‑за тепловых потерь.

5.2.6. Внутреннее сопротивление

Эквивалентное внутреннее сопротивление R_{in} батареи можно оценить по закону Ома на основе разрядной характеристики:

$$
R_{\text{in}} = \frac{\Delta U}{\Delta I},
$$

где ΔU – разница между напряжением холостого хода и рабочим напряжением под нагрузкой, а ΔI – соответствующий прирост тока.

Все перечисленные формулы и показатели используются совместно для комплексной оценки работы батареи. Например, высокая оставшаяся ёмкость (SoH) при повышенном внутреннем сопротивлении может означать, что батарея ещё хранит заряд, но не способна эффективно его отдавать с требуемой мощностью. Кулоновский КПД близкий к 100% указывает на малые потери при циклировании, а снижение КПД при росте скорости разряда показывает возрастание потерь на нагрев. Правильное вычисление этих параметров по стандартизованным формулам позволяет объективно сравнивать разные батареи и отслеживать деградацию одной батареи с течением времени.

Глоссарий – Термины и определения

• АКБ (аккумуляторная батарея): совокупность электрических аккумуляторов (вторичных химических источников тока), соединённых между собой для получения требуемого напряжения и ёмкости. В тексте под АКБ обычно понимается батарея на основе литий-ионных электрохимических систем.
• SoC (State of Charge, состояние заряда): текущий уровень заряженности аккумулятора, выраженный в процентах от полной ёмкости. SoC=100% соответствует полностью заряженной батарее, SoC=0% – полностью разряженной. Определяется расчётно на основе измеренного напряжения и баланса заряда, учтённого с начала разряда/заряда.
• SoH (State of Health, состояние здоровья): показатель, характеризующий общее состояние аккумулятора по сравнению с новым. Обычно выражается в процентах от номинальной ёмкости или исходной мощности (SoH=100% – у нового аккумулятора, SoH=80% – предел допустимого снижения параметров, после которого батарею рекомендуется заменить). SoH учитывает деградацию ёмкости, рост внутреннего сопротивления и другие возрастные изменения.
• ДОЗ, Depth of Discharge (глубина разряда): доля использованной ёмкости при разряде аккумулятора, выраженная в процентах. Например, 100% DOD означает полный разряд батареи от 100% до 0% SoC, а 50% DOD – разряд до половины ёмкости. Глубина разряда влияет на ресурс: неполные разряды (малый DOD) обычно продлевают срок службы батареи.
• Импеданс аккумулятора: полный внутренний сопротивление батареи, включающее активное сопротивление, сопротивление переносу заряда и диффузионные сопротивления. Может зависеть от частоты измерения (импеданс – комплексная величина). В бытовом смысле часто оперируют эквивалентным внутренним сопротивлением при постоянном токе, измеренным в установившемся режиме (см. формулу в разделе 5.2). Низкий импеданс важен для способности батареи отдавать большие токи без существенной просадки напряжения.
• Тепловой разгон (thermal runaway): опасное явление, при котором аккумулятор самопроизвольно разогревается из-за экзотермических внутренних реакций быстрее, чем успевает остывать, что ведёт к лавинообразному повышению температуры. В литий-ионных батареях тепловой разгон может привести к возгоранию или взрыву элемента. Тепловой разгон обычно возникает при перегреве, перезаряде или внутреннем коротком замыкании. Испытательные стенды оснащаются средствами предотвращения и фиксации начала теплового разгона (датчики температуры, отключающие нагрузку).
• BMS (Battery Management System, система управления батареей): электронная система, контролирующая и регулирующая работу аккумуляторной батареи. BMS отслеживает напряжение, температуру, SoC отдельных ячеек, осуществляет балансировку заряда между ячейками, защищает батарею от недопустимых режимов (перезаряда, переразряда, перегрева). При испытаниях батарей BMS может быть частью тестируемого объекта или имитироваться внешними устройствами. Наличие корректно настроенной BMS – важное условие безопасной эксплуатации литиевых АКБ.
• Цикл заряд/разряд: один полноценный цикл работы батареи, включающий процесс зарядки до верхнего предела и последующий разряд до нижнего допустимого уровня. При частичных циклах (не до 0% SoC) иногда определяют эквивалентный цикл: например, два разряда по 50% DOD считаются одним эквивалентным полным циклом. Ресурс батареи часто выражается числом циклов до снижения ёмкости до 80% (End of Life).
• Метод кулоновского счёта: способ определения SoC посредством интегрирования тока, протекающего через батарею. При разряде отнимается расходованный заряд, при заряде добавляется. Метод требует точного знания начального SoC и корректировки на саморазряд и эффективность. Ошибки метода могут накапливаться, поэтому BMS периодически калибруют SoC по опорным точкам (например, полному заряду).
• Память аккумулятора: не вполне применимый к литий-ионным батареям термин (больше относится к NiCd), обозначающий эффект снижения эффективной ёмкости при повторяющихся неглубоких циклах. Для литиевых АКБ эффект памяти отсутствует, однако возможна калибровочная память BMS – когда система управления неверно оценивает SoC/SoH вследствие однообразных циклов. Это решается профилактическими полными циклами для перенастройки вычислителей BMS.
• Литий-ионный аккумулятор (Li-ion battery) – тип перезаряжаемой электрохимической батареи, в которой заряд и разряд обеспечиваются перемещением ионов лития между отрицательным электродом (анодом) и положительным электродом (катодом). Литий-ионные аккумуляторы характеризуются высокой удельной энергоёмкостью и широко применяются в портативной электронике, электротранспорте (электромобилях) и системах накопления энергии.
• ИБП (источник бесперебойного питания, Uninterruptible Power Supply, UPS) – устройство для резервного электропитания, которое при отключении либо ухудшении качества основного электрического снабжения автоматически переключает нагрузку на встроенный накопитель энергии (аккумуляторные батареи или другой резервный источник). ИБП обеспечивает непрерывное питание подключенного оборудования, предотвращая его аварийное отключение при сбоях сети. После восстановления основной сети ИБП может перезарядить свои аккумуляторы и вернуться в режим ожидания.
• СНЭЭ (система накопления электрической энергии, Energy Storage System, ESS) – стационарная электротехническая установка, подключённая к сети, содержащая один или несколько накопителей энергии, способная аккумулировать электрическую энергию, хранить её и выдавать обратно в сеть по требованию. Системы накопления энергии используют разные технологии хранения (батареи, суперконденсаторы, маховики и др.) и повышают надёжность энергоснабжения, сглаживая пиковые нагрузки и интегрируя возобновляемые источники энергии.
• Поверка (средств измерений) – совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия измерительного прибора установленным метрологическим требованиям (нормам точности). Поверка проводится аккредитованной организацией (например, государственной метрологической службой) через определённые интервалы времени или после ремонта прибора; при успешной поверке выдается свидетельство или ставится клеймо, подтверждающее пригодность прибора к применению.
• Калибровка (средств измерений) – совокупность операций, выполняемых с целью определения действительных значений метрологических характеристик прибора и приведения его показаний в соответствие с эталоном. В ходе калибровки устанавливаются погрешности прибора без официального подтверждения его пригодности. Калибровка, как правило, является добровольной процедурой и может выполняться самой лабораторией или производителем для настройки прибора на правильные показания. Результаты калибровки оформляются протоколом (калибровочным сертификатом) без выдачи клейма о пригодности (в отличие от поверки).

Список использованных нормативных документов

1. ГОСТ Р МЭК 61960-3-2019 – Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Литиевые аккумуляторы и батареи для портативных применений. Часть 3. Призматические и цилиндрические литиевые аккумуляторы и батареи (идентичен IEC 61960-3:2017). – Национальный стандарт, устанавливающий методики испытаний рабочих характеристик литий-ионных элементов и батарей для портативной аппаратуры.
2. ГОСТ Р МЭК 62620-2016 – Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и батареи литиевые для промышленных применений (идентичен IEC 62620:2014). – Стандарт, задающий требования к маркировке и методы испытаний литиевых аккумуляторов и батарей для промышленного применения (включая стационарные установки и электромобили, если специальные стандарты отсутствуют).
3. ГОСТ Р МЭК 62619-2020 – Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Требования безопасности для литиевых аккумуляторов и батарей для промышленных применений (идентичен IEC 62619:2017). – Стандарт безопасности, определяющий требования и методы испытаний для безопасной эксплуатации литий-ионных аккумуляторов и батарей в промышленной сфере, включая стационарные системы резервного питания (например, телеком, ИБП) и мобильные приложения (например, погрузчики, гольф-кары).
4. ГОСТ Р МЭК 62660-1-2020 – Аккумуляторы литий-ионные для электрических дорожных транспортных средств. Часть 1. Испытания по определению рабочих характеристик (идентичен IEC 62660-1:2018). – Стандарт, устанавливающий методику испытания производительности (ёмкости, удельной энергии, мощности, ресурса и др.) тяговых литий-ионных аккумуляторов для электромобилей. Предусматривает специальные условия тестирования, отличные от испытаний батарей для портативных и стационарных приложений, с учётом требований автомобильной отрасли.
5. ГОСТ Р МЭК 63056-2024 – Аккумуляторы и аккумуляторные батареи, содержащие щелочной или другие некислотные электролиты. Аккумуляторы и батареи литиевые для использования в системах накопления электрической энергии. Требования безопасности и методы испытаний (идентичен IEC 63056:2020 с поправкой 2021). – Стандарт, распространяющийся на литий-ионные аккумуляторы и батареи стационарных систем накопления энергии (включая батарейные системы бесперебойного питания) номинальным напряжением до 1500 В DC. Определяет основные требования безопасности и испытательные процедуры для батарейных систем хранения энергии, дополняя общий «зонтичный» стандарт IEC 62619 для промышленного применения.
6. ГОСТ Р МЭК 62485-5-2021 – Батареи аккумуляторные и батарейные установки. Требования безопасности. Часть 5. Безопасность стационарных литий-ионных батарей (идентичен IEC 62485-5:2020). – Стандарт, регламентирующий безопасную эксплуатацию стационарных литий-ионных аккумуляторных батарей и батарейных помещений. Определяет меры защиты от электрических, термических и химических опасностей при нормальной работе и прогнозируемых отказах, требования к установке, вентиляции, мониторингу и обслуживанию стационарных батарей (до 1500 В DC). Не распространяется на устройства с металлическим литием и ориентируется на применение стандартов серии IEC 62619 для промышленных батарей.
7. ГОСТ IEC 62040-3–2024 – Системы бесперебойного энергоснабжения (UPS). Часть 3. Метод установления эксплуатационных характеристик и требования к испытаниям (идентичен IEC 62040-3:2021). – Межгосударственный стандарт (введён в РФ с 2025 г.), устанавливающий общие критерии характеристик и методы испытаний для стационарных и передвижных электронных источников бесперебойного питания переменного тока. Охватывает классификацию ИБП по видам (онлайн, линейно-интерактивные, резервные) и их тестирование: измерение времени автономной работы, стабилизации напряжения и частоты, эффективности, а также распределяет ИБП по классам выходных характеристик (VFI, VI, VFD). Стандарт применяется как для комплектных ИБП, так и для модульных систем, включая батарейные подсистемы в их составе.
8. IEEE 1679.1-2017 – IEEE Guide for the Characterization and Evaluation of Lithium-Based Batteries in Stationary Applications. – Руководство IEEE, предоставляющее рекомендации по объективной оценке характеристик литий-ионных аккумуляторных систем для стационарных применений. Охватывает методики испытаний и критерии оценки стационарных батарей (телеком, ИБП, энергосистемы и др.) с точки зрения ёмкости, внутреннего сопротивления, сроков службы, моделей старения, безопасности и соответствия нормативным требованиям. (Настоящий стандарт является частью серии IEEE 1679; в 2025 г. его сменил обновлённый IEEE 1679.1-2025.)
9. IEEE Std 1679-2010 – IEEE Recommended Practice for the Characterization and Evaluation of Emerging Energy Storage Technologies in Stationary Applications. – IEEE, 2010. (Базовый стандарт для оценки технологий накопителей, используемый совместно с IEEE 1679.1-2017).
10. IEEE Std 1679.1-2025 – IEEE Guide for the Characterization and Evaluation of Lithium-Based Batteries in Stationary Applications. – IEEE, одобрен 2025. (Актуальная редакция руководства IEEE 1679.1, учитывающая современные литиевые технологии, включая твёрдотельные аккумуляторы).
11. IEEE Std 1188-1996 (R2002) – IEEE Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid (VRLA) Batteries for Stationary Applications. – IEEE, 1996. (Стандарт технического обслуживания стационарных батарей; содержит критерий замены батареи при снижении ёмкости ниже 80%).
12. IEC 62619:2017 – Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Safety requirements for secondary lithium cells and batteries, for use in industrial applications. – IEC, 2017. (Международный стандарт безопасности для литиевых аккумуляторов в промышленном и стационарном применении; ГОСТ Р МЭК 62619-2020 идентичен IEC 62619:2017).
13. IEC 62620:2014 – Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes – Secondary lithium cells and batteries for use in industrial applications – Performance requirements and test methods. – IEC, 2014. (Стандарт на маркировку, требования и методы испытаний рабочих характеристик литий-ионных батарей для индустриальных (включая стационарные) применений; введён в РФ как ГОСТ Р МЭК 62620-2016).
14. ANSI/CAN/UL 1973:2022 – Batteries for Use in Stationary, Vehicle Auxiliary Power and Light Electric Rail (LER) Applications. – Underwriters Laboratories, 2022. (Североамериканский стандарт, устанавливающий требования безопасности и тестирования для батарей, используемых в стационарных системах хранения энергии, вспомогательных тяговых приложениях и лёгком электрическом транспорте).