T-CITSA 08.3-2021 軌道交通.用超級電容器單體和模組要求與測試規(guī)范

ICS45.060.20S50Requirementandteststandardsforsuper-capacitorcellandmoduleofrailway2021-04-19發(fā)布2中國智能交通協(xié)會發(fā)布 1 1 1 3 4 7 本部分主要起草人:李明高、閆一凡、周高偉、梁瑜、黃彧、肖博文、劉陸洲、1軌道交通用超級電容器單體和模組要求與測試規(guī)范本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了軌道交通用超級電容器的術(shù)語和本標(biāo)準(zhǔn)。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于GB/T21563—2018軌道交通機(jī)車車輛設(shè)3.1超級電容器supercap能，在恒流充電或放電過程中的時間與電壓的關(guān)3.2雙電層超級電容器electricdouble-layersupercapa電極采用高比表面積材料作為主要材料的超級電容器，通過極化電3.3混合型超級電容器hybridsupercapaci3.4電池型超級電容器battery-typesupercapaci3.8充放電電流charginganddischa3.10額定容量ratedca在規(guī)定條件下測得的，由企業(yè)/制造商給定的電容器應(yīng)該放出的3.11標(biāo)稱能量nominal3.13電壓保持能力voltageholdingcharacter3.14循環(huán)壽命cyclelife3.15下限溫度lowercategorytem電容器設(shè)計時所規(guī)定的最低環(huán)境溫度，單位為攝氏度(℃)。3.16上限溫度uppercategorytem電容器設(shè)計時所規(guī)定的最高環(huán)境溫度，單位為攝氏度(℃)。3.18標(biāo)稱內(nèi)阻nominalresi3.19直流內(nèi)阻internalD.C.re采用直流方法測得的電容器內(nèi)阻，單位為歐姆(Ω)。3.20最大功率密度maximumpower3.22開路電壓opencurrent3.23最低工作電壓minimumoperatedA——電壓保持能力，單位為百分比（%E——儲存能量，單位為瓦時（WhM——質(zhì)量，單位為千克（kgEdm——能量密度，單位為瓦時每千克（Wh/kgI——恒流充放電電流，單位為安培（APdm——功率密度，單位為瓦每千克（W/kgRDC——直流內(nèi)阻，單位為歐姆(Ω);I1——1倍率充放電電流，單位為安培（A其數(shù)值等于CN×(UR-Umin）/365.1.1外觀5.1.5.1雙電層超級電容器5.1.5.2混合型超級電容器5.1.5.3電池型超級電容器5.1.6容量5.1.6.1雙電層超級電容器5.1.6.2混合型超級電容器5.1.6.3電池型超級電容器電容器按6.2.6.3試驗時，單體的容量應(yīng)為標(biāo)稱容量的100%～120%。同時所有測試對象初始5.1.8.1雙電層超級電容器5.1.8.2混合型超級電容器5.1.8.3電池型超級電容器5.1.9.1雙電層超級電容器5.1.9.2混合型超級電容器5.1.9.3電池型超級電容器5.1.10低溫性能5.1.10.1雙電層超級電容器5.1.10.2混合型超級電容器5.1.10.3電池型超級電容器5.1.11壽命測試5.1.11.1高溫負(fù)荷壽命5.1.11.2循環(huán)壽命5.1.12安全性能5.1.12.4電容器單體經(jīng)6.2.12.4跌落試驗后，水基體系的電容器不應(yīng)爆炸、起火，5.1.12.8電容器單體經(jīng)6.2.12.8海水浸泡試驗后，不應(yīng)5.2模組5.2.1外觀5.2.5.1雙電層超級電容器模組5.2.5.2混合型超級電容器模組5.2.5.3電池型超級電容器模組5.2.6容量5.2.6.1雙電層超級電容器模組電容器模組按6.3.6.1試驗時，模組儲存能量應(yīng)為標(biāo)稱容量的100%～120%。同時所有測試對5.2.6.2混合型超級電容器模組5.2.6.3電池型超級電容器模組電容器模組按6.3.6.3試驗時，模組儲存能量應(yīng)為標(biāo)稱能量的100%～120%。同時所有測試對5.2.8.1雙電層超級電容器模組5.2.8.2混合型超級電容器模組5.2.8.3電池型超級電容器模組5.2.9.3電容器模組經(jīng)6.3.9.3短路試驗5.2.9.4電容器模組經(jīng)6.3.9.4跌落試驗后，水基體系的電容器不應(yīng)爆炸、起火5.2.9.8電容器模組經(jīng)6.3.9.8海水浸泡試驗5.2.10耐振動性電容器模組按6.3.10試驗時，不應(yīng)出現(xiàn)放電電流銳變、電壓異常、電容器殼變形、電解液溢出等現(xiàn)象，并保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好，不應(yīng)裝——溫度：25℃±5℃;b）輸入阻抗不小于1kΩ/V；d）溫度測量裝置：具有適當(dāng)?shù)牧砍?，其分度值不大于l℃,標(biāo)定準(zhǔn)確度不低于0.5℃;e）計時器：按時、分、秒分度，準(zhǔn)確度為±0h）檢測數(shù)據(jù)最小采樣間隔應(yīng)低于100ms；j）稱量重量的衡器：準(zhǔn)確度為±0.05%以上。得出電壓降ΔU3，電容器單體的直流內(nèi)阻值可由公式RDC=ΔU3/Id計算得到，參見e）重復(fù)ad）3次，取其平均值。ΔU3——電壓降，單位為V；TCV——恒壓持續(xù)時間，單位為s。根據(jù)雙電層超級電容器的分類的不同，按照以下不同的測試條件進(jìn)行測試，見表50.8×UR0.4×URaRN和CN分別代表標(biāo)稱內(nèi)阻和標(biāo)稱容量b）在6.1.1規(guī)定的環(huán)境中靜置16h，采用此方法測量電容器的性能，作為對比依據(jù)（無特別d）將單體以恒定電流I放電，記錄10ms內(nèi)電壓降為△U；時間△t；內(nèi)阻RDC=△U/I。a）將單體以電流I=5I1恒流充電至額定電壓，b）將單體以恒定電流I放電至最低工作電壓，記錄從開始放電開始，10ms內(nèi)電壓降為△U；c）重復(fù)以上過程三次，記錄第三次的直流內(nèi)阻：內(nèi)阻RDC=△U/I。d）重復(fù)步驟ac）3次，實時記錄電壓U和時間t；e）分別記錄電容器單體的3次放電能量，計），Edm=E/M…（2）a）如未特別指明，一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至額定電壓；b）在6.1.1規(guī)定的環(huán)境中靜置24h，采用此方法測量電容器的性能，作為對比依據(jù)（無特別d）將單體以恒定電流I放電，記錄10ms內(nèi)電壓降為△U；），d）重復(fù)步驟ac）3次，實時記錄電壓U和時間t；a）如未特別指明，一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至額定電壓；b）在6.1.1規(guī)定的環(huán)境中靜置24h，采用此方法測量電容器的性能，作為對比依據(jù)（無特別d）將單體以恒定電流I放電至最低電壓U2，記錄從0.9U1至0.7U1放電時間△t；靜電容量d）重復(fù)步驟ac）3次，記錄開始放電時刻t1和放電終止時刻t2；6.2.7.1室溫下，按照如下步驟測試電容器單體的功6.2.7.2室溫下，電池型超級電容器的功率密度測c）在實驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器單體的開路電壓U℃V。c）在試驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器單體的端電壓，計算出端電壓與額定電c）在試驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器單體的端電壓，計算出端電壓與額定電a）將恒溫箱溫度設(shè)定為55℃或者企業(yè)規(guī)定的不低于55℃的最b）將電容器置于此溫度下的恒溫箱中6h（或廠家規(guī)定不低于6h時間）；a）一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至最高工作電壓；b）將電容器放置于55℃環(huán)境中，保持6h（或廠家規(guī)定不低于6h時間）；a）一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至最高工作電壓；b）將電容器放置于55℃環(huán)境中，保持6h（或廠家規(guī)定不低于6h時間）；c）在此環(huán)境下按6.2.5.3和6.2.6.3對電容器b）將電容器置于此溫度下的恒溫箱中16h；a）一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至最高工作電壓；b）將電容器放置于-20℃環(huán)境中，或者企業(yè)規(guī)定的不c）在此環(huán)境下按6.2.5.2和6.2.6.2對電容b）將電容器置于此溫度下的恒溫箱中16h；b）當(dāng)浮充時間達(dá)到250h時，將電容器從恒溫箱中取出，在常溫擱置24h；UR，靜置10s；3）重復(fù)步驟ab）2000次；4）計算容量、內(nèi)阻保持率，循環(huán)10000次后，按5.3）重復(fù)步驟12）2000次；a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）對電容器單體以恒定電流I放電為0V后繼續(xù)強(qiáng)制放電至0V后的）過放量達(dá)到標(biāo)稱容a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）對電容器單體充電至其電壓達(dá)到額定電壓的1.5倍或者過充量達(dá)到標(biāo)稱容量a）對電容器單體以恒定電流I充電至額a）對電容器單體以恒定電流I充電至額a）對電容器單體以恒定電流I充電至額a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）按以下條件進(jìn)行試驗：a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）用φ5mm~φ8mm的耐高溫鋼針（針尖的角度60o，針的表面光潔、無銹蝕、氧化層及油a）對電容器單體以恒定電流I充電至額所有可見的反應(yīng)停止。水深應(yīng)完全沒過電容a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）將電容器單體放入一個自然或循環(huán)空氣對流的溫度箱中。溫度箱試驗溫度按照表2進(jìn)行00000a）對電容器單體以恒定電流I充電至額b）將電容器單體放入低氣壓箱中，調(diào)節(jié)試驗箱內(nèi)氣壓為11.6kPa，溫度為室溫，靜置6h；e）重復(fù)ad）至少1次。ΔU3——電壓降，單位為V；a）如未特別指明，一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至額定電壓；b）在6.1.1規(guī)定的環(huán)境中靜置24h，采用此方法測量電容器模組的性能，作為對比依據(jù)（無d）將模組以恒定電流Id放電，記錄10ms內(nèi)電壓降為△U；e）將模組以恒定電流Id放電至最低電壓U2，記錄全電壓放電時間t，記錄從0.9U1至0.7U1放a）將模組以I=5I1恒流充電至最高電壓，恒壓b）將模組以恒定電流I放電至最低工作電壓，記錄從開始放電開始，10ms內(nèi)電壓降為△U；c）重復(fù)以上過程三次，記錄第三次的直流內(nèi)阻：內(nèi)阻RDC=△U/I。d）重復(fù)步驟ac）至少1次，實時記錄電壓U和時間t；b）在6.1.1規(guī)定的環(huán)境中靜置24h，采用此方法測量電容器模組的性能，作為對比依據(jù)（無c）將模組以恒定電流I充電至最高工作電壓U1，穩(wěn)壓2d）將模組以恒定電流I放電，記錄10ms內(nèi)電壓降為△U；其中U從U1積分至U2。）～c）以恒定電流Id(≥UR/40RN）放電到最低工作電壓Umin；f）重復(fù)ae）至少1次。a）如未特別指明，一般應(yīng)先以I=5I1恒流充電至額定電壓；d）將模組以恒定電流I放電，記錄10ms內(nèi)電壓降為△U；時間△t；靜電容量C=I△t/（0.d）重復(fù)步驟ac）3次，記錄開始放電時刻t1和放電終止時刻t2；6.3.7.1室溫下，按照如下步驟測試電容器模組的功6.3.7.2室溫下，電池型超級電容器模組的功率密度測c）重復(fù)以上步驟3次，按照公式（6）計算功率密度c）在實驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器模組的端電壓U℃V，按照公式（7）計算c）在實驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器模組的端電壓，計算出端電壓與額定電c）在試驗溫度條件下開路靜置72h后，測量電容器模組的端電壓，計算出端電壓與額定電b）用恒定電流I對電容器模組放電直至某一單體電壓達(dá)到0V繼續(xù)強(qiáng)制放電，至（0V后的）a）對電容器模組以恒定電流I充電至額b）對電容器模組充電至其電壓達(dá)到額定電壓的1.5倍或者過充量達(dá)到標(biāo)稱容量的100