[發明專利]一種應用于航天電源的儲能型超級電容篩選方法

有效

• 申請號: 202010190380.5
• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號: CN111381124B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王兆魁;何云瀚;韓大鵬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/40;G01M7/02;G01M7/08;G01M13/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

1.一種應用于航天電源的儲能型超級電容篩選方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，航天電源由多個超級電容單體通過串并聯連接后封裝組成；采用步驟2，對超級電容單體進行篩選；采用步驟3，對封裝完成后的航天電源整機進行篩選；其中，步驟2和步驟3的篩選環境條件為：a)溫度：25℃±5℃；b)相對濕度：25％～85％；c)大氣壓力：86kPa～106kPa；d)無強電磁場干擾；e)測試場所整潔無雜物，滿足防靜電要求；

步驟2，對于超級電容單體，進行例行試驗和型式試驗；具體的，對于待篩選的超級電容單體，均進行例行試驗，如果存在一項或一項以上例行試驗項目不合格，則判定超級電容單體不合格；對于通過例行試驗的同一批次多個待篩選的超級電容單體，隨機抽樣一定數量的超級電容單體，進行型式試驗，如果型式試驗合格，則判定同一批次的各個超級電容單體的型式試驗合格，否則不合格；

其中，所述例行試驗包括外觀檢查試驗、外形測量試驗、電容測量試驗、存儲容量測量試驗、內阻測量試驗、電壓保持能力試驗和真空漏液試驗；所述型式試驗包括短路放電試驗、高溫特性試驗、低溫特性試驗、過放電試驗、過充電試驗和跌落試驗；

步驟3，對于航天電源整機，進行力學試驗、熱真空試驗和低溫放電試驗；其中，所述力學試驗包括加速度試驗、正弦振動試驗和隨機振動試驗；

步驟4，通過步驟2首先篩選得到例行試驗和型式試驗均合格的超級電容單體；然后，將步驟2篩選到的超級電容單體封裝形成航天電源整機，再采用步驟3的方式對航天電源整機進行力學試驗、熱真空試驗和低溫放電試驗，如果力學試驗、熱真空試驗和低溫放電試驗均合格，則證明被試驗的航天電源整機滿足航天電源的使用要求，為最終篩選得到的航天電源整機；

其中，所述外觀檢查試驗具體為：在良好的光線條件下，采用目測法檢查超級電容單體的外觀，滿足以下要求，即為外觀檢查試驗合格：外殼無變形和裂紋；表面平整、干燥并且無電解液溢痕；標志清晰完整、準確無誤；

所述外形測量試驗具體為：采用游標卡尺測量超級電容單體的尺寸，包括超級電容單體的高度和直徑；采用電子秤測量超級電容單體的重量；滿足要求，即為外形測量試驗合格：

所述電容測量試驗具體為：

1)超級電容單體以恒定電流I_c充電到額定電壓U_R；

2)超級電容單體以恒定電流I_d放電到最低工作電壓U_min；

3)重復1)、2)共3次，記錄超級電容單體電壓從額定電壓的90％到最低工作電壓U_min的放電時間t；

4)按照以下公式計算每次循環超級電容單體的電容C，取其平均值，如果電容偏差不超過額定電容的±20％，則電容測量試驗合格：

其中：I為試驗時的電流；

所述存儲容量測量試驗具體為：

1)超級電容單體以恒定電流I_c充電到額定電壓U_R；

2)恒壓充電30min；

3)靜置5s后，超級電容單體以恒定電流I_d放電到最低工作電壓U_min，記錄電壓U和時間t的波形，重復1)～3)共3次；

4)按照以下公式計算超級電容單體的存儲能量，3次取平均值；如果存儲容量為額定容量的80～120％，則存儲容量測量試驗合格：

其中：W為存儲能量，單位為Wh；

所述內阻測量試驗具體為：使用電容或電阻內阻測試儀進行內阻測量試驗，如果測得的內阻值在規定范圍內，則內阻測量試驗合格；

所述電壓保持能力試驗具體為：

1)超級電容單體以恒定電流I_c充電到額定電壓U_R；

2)恒壓充電30min；

3)在試驗溫度條件下開路靜置24h后，測量超級電容單體的端電壓，計算端電壓與額定電壓的比值，即為電壓保持能力，如果電壓保持能力不低于85％，則電壓保持能力試驗合格；

所述真空漏液試驗具體為：

1)各超級電容單體放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空；

2)抽真空壓力不大于0.001Pa，保持壓力24h；

3)以9psi/min的速率重新加壓至常壓，對超級電容單體進行目測，如果沒有發生漏液現象，則真空漏液試驗合格。