车用超级电容器

X xx备案号:xxxx-xxxxQC QC/T xxxx-200x中华人民共和国汽车行业标准 QC/T xxxx-xxxx 车用超级电容器Ultracapacitor electric city bus（修订草稿）xxxx-xx-xx发布 xxxx-xx-xx实施中华人民共和国工业和信息化部 发布0前 言本标准与2006版相比，主要有以下变动：在3.1术语和定义中增加了功率密度、单体、组件等的定义； 在3.2符号中增加了最低工作电压Umin和最高工作电压Umax，并对I1的定义进行了修订； 删除了2006版中的第4章分类与型号。 在第4章“要求”中增加了对于超级电容器模块的要求，并在第5章“试验方法”中增加了对于超级电容器模块性能的试验方法；删除2006版中的5.7 “大电流放电能力”和6.8对应的试方法，并参照IEC62576的规定增加了“最大功率密度”及其计算方法；对4.1.11中判断循环耐久能力的条件作出了修改，提高了静电容量、储存能量、内阻等指标的限值要求，同时对5.2.11中循环耐久能力的试验方法程序进行了修改；将2006版中的耐振动性列为超级电容器模块的要求4.2.5和试验方法5.3.5，而不再对单体进行试验；分别增加了4.1.12和4.2.6对超级电容器单体及模块的安全性要求和5.2.12、5.3.6对应的试验方法，其中包括2006版中的穿刺和加热，并分别增加了单体的短路、跌落、挤压和模块的短路、挤压等要求及其试验方法；5.1.7中通过充放电转换瞬间10ms之间电压的突变除以充放电电流之和来计算直流内阻的；在第6章的检验规则中增加了对超级电容器模块的检验；修改了表1中出厂检验时单体静电容量和内阻的抽样规则，改为100%检验，同时将储存能量改为型式检验的检验内容。本标准由全国汽车标准化技术委员会提出并归口。本标准主要起草单位：。本标准主要起草人： 本标准于2012年第一次修订。本标准所替代标准历次版本发布情况：QC/T 741-2006。车用超级电容器1范围 本标准规定了电动道路车辆（包括电动汽车、电动摩托车等）用超级电容器（电化学电容器）的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本标准适用于电动道路车辆起动、点火、牵引以及照明设备用超级电容器（以下简称电容器）。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 2900.11 蓄电池名词术语（eqv IEC 486：1986）3术语、定义与符号 本标准除采用GB/T 2900.11中的术语外，还增加了下列术语和定义。3.1术语和定义3.1.1超级电容器 ultracapacitors 超级电容器是一种介于普通电容器和电池之间的电化学储能器件。3.1.2能量型超级电容器 high energy density ultracapacitors 以高比能量为特点，主要用于高能量输入、输出的电容器。3.1.3功率型超级电容器 high power density ultracapacitors 以高比功率为特点，主要用于瞬间高功率输入、输出的电容器。3.1.4额定电压 rated voltage 电容器的最高工作电压。3.1.5静电容量 capacitance电容器的静电容量是对电容器进行恒流放电时，其放电电量与放电电位变化值的比值。3.1.6储存能量 energy电容器的储存能量，是指该电容器自额定电压起进行恒电流放电至其最低工作电压时止，电容器所累积放出的能量。3.1.7内阻 internal resistance 电容器的内阻是电容器断开恒流充电电路时起至10ms后，端电压的变化量与充电电流的比值。3.1.8电压保持能力 voltage holding characteristics将电容器恒流充电至额定电压，再以额定电压恒压充电30min，然后在实验温度条件下开路静置72h后，电容器的端电压与额定电压的比值即为其电压保持能力。3.1.9功率密度 power density电容器的功率密度，是在一定的放电制度下，单位质量的电容器输出的功率。3.1.10单体 cell 电容器的基本单元装置，包括电极、隔膜、电解质/液、极端和外壳等。3.1.11模块 module 由一个或多个电容器单体及其附件组合而成的组合体。3.2符号 UW额定电压（V）；Umin最低工作电压（V）； C 电容器的静电容量（F）； I1电容器1倍率充放电电流(A)，其数值等于(I1=C（UW-Umin）/3600 )4 要求4.1单体4.1.1外观电容器按5.2.1检验时，外壳不得有变形及裂纹，表面平整、干燥、无电解液溢痕，且标志清晰。4.1.2 标志电容器按5.2.2检验时，标志应清晰完整、准确无误。4.1.3 外形尺寸及质量电容器按5.2.3检验时，其外形尺寸及质量符合生产企业提供的技术条件。4.1.4 静电容量电容器按5.2.4检验时，静电容量应为标称容量的80%150%。4.1.5 储存能量电容器按5.2.5检验时，储存能量应为标称能量的80%150%。4.1.6 内阻电容器按5.2.6检验时，内阻应不大于其标称内阻。4.1.7 最大功率密度电容器按5.2.7检验时，最大功率密度应不小于其标称值。4.1.8 电压保持能力 电容器按5.2.8试验后，电容器两端电压应不低于额定电压的80%。4.1.9高温性能电容器按5.2.9试验时，其性能应满足下列条件要求： a）静电容量不低于初始值的80%。 b）储存能量不低于初始值的80%。 c）内阻小于或等于初始值的1.5倍。4.1.10低温特性 电容器按5.2.10试验时，其性能应满足下列条件要求：a）静电容量大于或等于初始值的60%；b）储存能量大于或等于初始值的50%；c）内阻小于或等于初始值的2倍。4.1.11循环耐久能力电容器按5.2.11试验时，其性能应满足下列要求： a）能量型超级电容器静电容量大于初始值的80%，内阻小于初始值的2倍；b）功率型超级电容器静电容量大于初始值的90%，内阻小于初始值的1.5倍； c）无电解液泄漏。4.1.12安全性a）电容器经5.2.12.1短路试验后，不应爆炸、起火；b）电容器经5.2.12.2穿刺试验后，不应爆炸、起火；c）电容器经5.2.12.3跌落试验后，不应爆炸、起火；d）电容器经5.2.12.4挤压试验后，不应爆炸、起火； e）电容器按5.2.12.5加热试验时，不应爆炸、起火。4.2模块4.2.1外观电容器模块按5.3.1检验时，外壳不得有变形及裂纹，表面平整、干燥、无电解液溢痕，且排列整齐、连接可靠、标志清晰。4.2.2 标志电容器模块按5.3.2检验时，端子极性应正确，且标志应清晰完整、准确无误，。4.2.3 外形尺寸及质量电容器模块按5.3.3检验时,其外形尺寸及质量符合生产企业提供的技术条件。4.2.4 静电容量要求每个模块由5个或以上单体电容器串联组成。电容器模块按5.3.4检验时，静电容量应为标称容量的80%150%。4.2.5 耐振动性要求每个模块由5个或以上单体电容器串联组成。电容器模块5.3.5经耐振动性试验后，壳体应无变形、开裂，电解液应无泄漏，并保持连接可靠、结构完好，不允许装机松动。4.2.6安全性a）电容器经5.3.6.1短路试验后，不应爆炸、起火；b）电容器经5.3.6.2穿刺试验后，不应爆炸、起火；c）电容器经5.3.6.4挤压试验后，不应爆炸、起火；d）电容器按5.3.6.5加热试验时，不应爆炸、起火。5 试验方法5.1 试验条件5.1.1 环境条件 除另有规定外，一切测量、试验和恢复均在下列环境中进行：温度：252；相对湿度：25%85%； 大气压力：86kPa106kPa.如未特别指明，一般应将电容器在上述环境条件下放置24h，然后测量电容器的性能，以作为该产品试验后的对比依据（但应使试验前、后的测试环境保持一致）。5.1.2 测量仪器、仪表主要试验仪器和设备应经计量部门检定合格，并在检定有效期内使用。试验仪器、仪表的准确度应满足以下要求：a）电压测量装置：准确度不低于0.5级，输入阻抗不小于1k/V；b）电流测量装置：准确度不低于0.5级；c）温度测量装置：具有适当的量程，分度值不应大于1，标定准确度不低于0.5：d）测量尺寸的量具：分度值不大于1mm：e）称量质量的衡器：准确度为0.05%以上；f）计时器：按时、分、秒分度，准确度为1%。5.2 单体试验5.2.1 外观 用目测法检查电容器的外观。5.2.2 标志用目测法检查电容器的标志。5.2.3 外形尺寸及质量 用量具和衡器检查电容器的外形尺寸和质量。5.2.4静电容量用恒定电流I对电容器充电到额定电压UW，然后以恒定电流I对电容器放电到最低工作电压Umin，记录从额定电压UW至最低工作电压Umin之间的电压范围内电容器的放电时间，共循环3次。按公式（1）计算每次循环的静电容量，取其平均值。C=It/(UWUmin) (1)式中：C静电容量，单位为法拉（F）；t放电时间，单位为秒（s）； 能量型电容器：I=5I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于5I1）； 功率型电容器：I=40I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于40I1）。5.2.5储存能量用恒定电流I对电容器充电到额定电压UW，恒压30min，静置5s后，然后以恒定电流I对电容器放电到最低工作电压Umin，记录电流、电压和时间，共循环测试3次，取平均值。按公式（2）计算储存能量。 W= IUdt (2)式中：W-储存能量，单位为焦耳（J）； U电容器即时电压，单位为伏特（V）； t电容器放电到最高工作电压Uwmx的1/2时所需的时间，单位为秒（s）。 能量型电容器：I=5I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于5I1）。 功率型电容器：I=40I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于40I1）5.2.6内阻 用恒定电流I对电容器充电到额定电压UW，静置5s，用恒定电流I1对电容器放电到最低工作电压Umin，记录停止充电时起10ms后电压Ui。测试3次，取平均值。按公式（3）计算内阻值。 R (UWUi)/I1 （3）式中：R- 电容器的内阻，单位为欧姆（）； Ui-电容器停止充电后10ms时的电压，单位为伏特（V）。5.2.7 功率密度在按照6.2.6中的方法测试得出电容器的内阻后，按照公式（4）计算电容器的功率密度。 （4）式中：Pdm功率密度，单位为瓦每公斤（w/）； R电容器内阻，单位欧姆（）； M电容器单体质量，单位千克（）；5.2.8电压保持能力用恒定电流I1对电容器充电到额定电压，再改为恒压充电30min，然后在室温下开路静置72h，测量电容器的端电压。5.2.9高温特性将高温箱温度设定为厂家规定的最高工作温度，将电容器置于此温度下的高温箱中6h，然后，在此环境下按5.2.4、5.2.5和5.2.6条对电容器进行检测。5.2.10低温特性将低温箱温度设定为厂家规定的最低工作温度，将电容器置于此温度下的低温箱中16h，然后，在此环境下按5.2.4、5.2.5和5.2.6条对电容器进行检测。5.2.11循环耐久能力5.2.11.1试验条件环境温度：252；充电终止电压：额定电压；放电终止电压：最低工作电压Umin；充放电电流：能量型为5I1；功率型为40I1。5.2.11.2用恒定电流对电容器充电到额定电压，静置5s，然后，以恒定电流对电容器放电到最低工作电压Umin；静置5s，即完成一个循环。5.2.11.3 2000个循环为一个阶段。一个阶段结束后，室温静置12h，按5.2.4、5.2.6条对电容器进行检测，符合4.1.11之规定方可进行下一个阶段的循环。5.2.11.4能量型超级电容器的一个循环耐久试验由5个阶段组成，功率型超级电容器的一个循环耐久试验由25个阶段组成。5.2.12安全性 所有安全性试验均在由充分环境保护的条件下进行。5.2.12.1短路试验a）对电容器单体以恒定电流I1充电至额定电压；b）将电容器经外部短路10min，外部线路电阻应小于5m，电容器应符合4.1.12a）的规定。5.2.12.2穿刺试验a）对电容器单体以恒定电流I1充电至额定电压；b）用3mm8mm的耐高温钢针、以10mm/s40mm/s的速度，垂直于电容器极板的方向贯穿（钢针停留在电容器中），电容器应符合4.1.12b）的规定。5.2.12.3跌落试验a）对电容器单体以恒定电流I1充电至额定电压；b）电容器从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm的硬木地板上，每个面跌落一次，电容器应符合4.1.12c）的规定。5.2.12.4挤压试验a）对电容器单体以恒定电流I1充电至额定电压；b）按以下条件进行试验，电容器应符合5.1.12d）的规定。 1）挤压方向：垂直于电容器极板方向； 2）挤压头面积：不小于20cm2； 3）挤压程度：直至电容器壳体破裂或内部短路（电容器电压变为0V）。5.2.12.5加热试验a）对电容器单体以恒定电流I1充电至额定电压；b）将电容器置于852恒温箱内，并保温2h，电容器应符合4.1.12e）的规定。5.3 模块试验5.3.1 外观 用目测法检查电容器的外观。5.3.2 标志用目测法检查电容器的标志。5.3.3 外形尺寸及质量 用量具和衡器检查电容器的外形尺寸和质量。5.3.4静电容量a）用恒定电流I对电容器模块充电到额定电压UW，然后以恒定电流I对电容器模块放电到最低工作电压Umin，记录从额定电压UW至最低工作电压Umin之间的电压范围内电容器模块的放电时间，共循环3次。按公式（1）计算每次循环的静电容量，取其平均值。C=It/(UWUmin) (1)式中：C静电容量，单位为法拉（F）；t放电时间，单位为秒（s）；b）模块的充电电流由模块中串联的单体所决定。 能量型电容器：I=5I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于5I1）； 功率型电容器：I=40I1（可以采用更大倍率进行测试，但最低放电电流不小于40I1）5.3.5耐振动性a）对电容器模块以恒定电流I1充电至额定电压；b）将电容器模块紧固到振动试验台上，并按照以下条件进行振动试验，电容器模块应符合4.2.5的规定。 1）振动频率：1055Hz； 2）振动方向：上下单振动； 3）最大加速度：30m/s2； 4）振动时间：2h。5.3.6安全性 所有安全性试验均在由充分环境保护的条件下进行。5.3.6.1短路试验a）对电容器模块以恒定电流I1充电至额定电压；b）将电容器模块经外部短路10min，外部线路电阻应小于5m，电容器模块应符合4.2.6a）的规定。5.3.6.2穿刺试验a）对电容器模块以恒定电流I1充电至额定电压；b）用3mm8mm的耐高温钢针、以10mm/s40mm/s的速度，垂直于电容器极板的方向至少贯穿3个电容器单体（钢针停留在电容器中），电容器应符合4.2.6b）的规定。5.3.6.3挤压试验a）对电容器模块以恒定电流I1充电至额定电压；b）按以下条件进行试验，电容器应符合4.2.6c）的规定。 1）挤压方向：垂直于电容器单体排列方向； 2）挤压板形式：见图1。挤压板一侧是平板，一侧是异形板，异形板的半圆柱形挤压头典型直径为75mm，挤压头间的典型间距为30mm，挤压板外廓尺寸为300mm150mm； 3）挤压程度：挤压至电容器模块原始尺寸的85%，保持5min后再挤压至电容器模块原始尺寸的50%。图15.3.6.4加热试验a）对电容器模块以恒定电流I1充电至额定电压；b）将电容器置于852恒温箱内，并保温2h，电容器应符合4.2.6d）的规定。6 检验规则6.1 检验分类、检验项目、要求章条号、试验方法章条号、样品数量和试验周期见表1。6.2 出厂检验6.2.1每批产品出厂前应在该批产品中随机抽样进行出厂检验，并按表1的规定进行。6.2.2 在出厂检验中，若有一项或一项以上不合格时，应将该批产品退回生产部门返修普检，然后再次提交检验。若再次检验仍有一项或一项以上不合格，则判定该批产品为不合格。 6.3型式试验型式检验可选用某一规格为代表产品进行，但是产品鉴定试验不可选用某一规格为代表产品进行。型式检验共需抽样26只电容器单体和10组电容器模块，其中4只为备份电容器、2组为被备份电容器模块。6.3.1 在下列情况下进行型式试验a）产品鉴定时；b）产品在结构、材料、工艺有较大变动时；c）产品停产半年后再进行生产时；d）正常生产每年一次。6.3.2 判定规则在型式检验中，若有一项不合格时，应判定为不合格。表1序号检验分类检验项目要求章条号试验方法章条号样品数量试验周期1出厂检验外观、标志（单体、模块）5.1.1，5.1.2，5.2.1，5.2.26.2.1，6.2.2，6.3.1，6.3.2100%-2外形尺寸及质量（单体