T／CITSA 08.3-2021  轨道交通用超级电容器单体和模组要求与测试规范

下列符号适用于本标准。 电压保持能力，单位为百分比（%）； C一容量，单位为法拉（F）； 一储存能量，单位为瓦时（Wh）； M质量，单位为千克（kg）； 标称容量，单位为法拉（F）； Edm 能量密度，单位为瓦时每千克（Wh/kg）； 恒流充放电电流，单位为安培（A）； Pdm 功率密度，单位为瓦每千克（W/kg）：

电容器按6.2.1试验时，外壳不应有变形及裂纹，表面无毛刺、干燥、无外伤、无电解液溢痕 且标志清晰、正确。

容器按6.2.2试验时行业分类标准，端子极性标识应清晰完整、

5.1.3外形尺寸及质量

电容器按6.2.3试验时，

5. 1. 4 直流内阻

5. 1. 5 储存能量

5.1.5.1双电层超级电容器

电容器按6.2.5.1试验时，

5.1.5.2混合型超级电容器

电容器按6.2.5.2试验时，

5.3电池型超级电容器

电容器按6.2.5.3试验时，

5.1.6.1双电层超级电容器

电容器按6.2.6.1试验时，单体的容量应为标称容量的90%～120%。同时所有测试对象初始容 量极差不大于初始容量平均值的5%。 注：极差是所有样本的最大值和最小值之差

5.1. 6.2混合型超级电容器

电容器按6.2.6.2试验时，单体的容量应为标称容量的80%～120%。同时所有测试对象初始容 极差不大于初始容量平均值的5%

5.1.6.3电池型超级电容器

电容器按6.2.6.3试验时，单体的容量应为标称容量的100%～120%。同时所有测试对象初始 量极差不大于初始容量平均值的5%。

电容器按6.2.7试验时，功率密度不应小于其标称值。 双电层超级电容器功率密度>8kW/kg。 混合型超级电容器功率密度>4kW/kg。 电池型超级电容器功率密度>1kW/kg

5.1.8电压保持能力

5.1.8.1双电层超级电容器

电容器按6.2.8.1试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的80%。 5.1.8.2混合型超级电容器 电容器按6.2.8.2试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的95%， 5.1.8.3电池型超级电容器 电容器按6.2.8.3试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的95%

电容器按6.2.8.1试验后，

电容器按6.2.8.1试验后，

电容器按6.2.8.1试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的80%。 5.1.8.2混合型超级电容器 电容器按6.2.8.2试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的95%。 5.1.8.3电池型超级电容器 电容器按6.2.8.3试验后，电容器两端电压不应低于额定电压的95%，

5. 1. 9 高温性能

5.1.9.1双电层超级电容器

电容器按6.2.9.1试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量不低于初始值的85%； b储存能量不低于初始值的85%

5.1.9.2混合型超级电容器

电容器按6.2.9.2试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量不低于初始值的80%； b）储存能量不低于初始值的80%

5.1.9.3电池型超级电容器

电容器按6.2.9.3试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量不低于初始值的85%； b）储存能量不低于初始值的85%

5. 1.10 低温性能

5.1.10.1双电层超级电容器

电容器按6.2.10.1试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量不低于初始值的65%； b）储存能量不低于初始值的50%

5.1.10.2混合型超级电容器

电容器按6.2.10.2试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量大于初始值的60% b）储存能量不低于初始值的50%

10.3电池型超级电容

电容器按6.2.10.3试验时，其性能应满足下列条件要求： a）容量不低于初始值的65%； b）储存能量不低于初始值的50%

电容器按6.2.11.1试验时，其性能应满足下列要求： a）容量大于初始值的80%，其内阻小于初始值的2倍：

b)无电解液泄露。

5. 1. 11.2循环寿命

a）双电层和混合型超级电容器按6.2.11.2试验时，其性能应满足下列要求： 1）容量大于初始值的80%，其内阻小于初始值的2倍； 2）无电解液泄露。 b 电池型超级电容器按6.2.11.2试验时，其性能应满足下列要求： 1）储存能量大于初始值的80%； 2）无电解液泄露。

5. 1.12 安全性能

5.1.12.1电容器单体经6.2.12.1过放电试验后，不应爆炸、起火、漏液。 5.1.12.2电容器单体经6.2.12.2过充电试验后，不应爆炸、起火、漏液。 5.1.12.3电容器单体经6.2.12.3短路试验后，不应爆炸、起火。 5.1.12.4电容器单体经6.2.12.4跌落试验后，水基体系的电容器不应爆炸、起火，有机体系的 电容器不应爆炸、起火、漏液。 5.1.12.5电容器单体经6.2.12.5加热试验时，不应爆炸、起火。 5.1.12.6电容器单体经6.2.12.6挤压试验后，不应爆炸、起火。 5.1.12.7 电容器单体经6.2.12.7针刺试验后，不应爆炸、起火。 5.1.12.8电容器单体经6.2.12.8海水浸泡试验后，不应爆炸、起火。 5.1.12.9电容器单体经6.2.12.9温度循环试验后，不应爆炸、起火、漏液。 5.1.12.10电容器单体经6.2.12.10低气压试验后，不应爆炸、起火、漏液

电容器模组按6.3.1试验时，外壳不应有变形及裂纹，表面无毛刺、干燥、无外伤、无电解液 痕，且排列整齐、标志清晰、正确。

容器模组按6.3.2试验时，端子极性标识应清晰完

5.2.3外形尺寸及重量

电容器模组按6.3.3试验时，其外开

5. 2. 4 直流内阻

5. 2. 5 储存能量

5.2.5.1双电层超级电容器模组

电容器模组按6.3.5.1试验时，

5.2.5.3电池型超级电容器模组

电容器模组按6.3.5.3试验时，模组储存能量应为标称容量的90%～120%

5.2.6.1双电层超级电容器模组

电容器模组按6.3.6.1试验时，模组储存能量应为标称容量的100%～120%。同时所有测试对 初始容量极差不大于初始容量平均值的7% 注：极差是所有样本的最大值和最小值之差。

5.2.6.2混合型超级电容器模组

电容器模组按6.3.6.2试验时，模组储存能量应为标称容量的80%～120%。同时所有测试对象 始容量极差不大于初始容量平均值的7%

5.2.6.3电池型超级电容器模组

电容器模组按6.3.6.3试验时，模组储存能量应为标称能量的100%～120%。同时所有测试对 象初始容量极差不大于初始容量平均值的7%，

5.2. 7 功率密度

容器模组按6.3.7试验时，功率密度不应小于其标

5.2.8电压保持能力

5.2.8.1双电层超级电容器模组

电容器模组按6.3.8.1试验后， 5.2.8.2混合型超级电容器模组 电容器模组按6.3.8.2试验后， 5.2.8.3电池型超级电容器模组 电容器模组按6.3.8.3试验后，

5. 2. 9 安全性能

5.2.9.1电容器模组经6.3.9.1过放电试验后，不应爆炸、起火、漏液。 5.2.9.2电容器模组经6.3.9.2过充电试验后，不应爆炸、起火、漏液。 5.2.9.3电容器模组经6.3.9.3短路试验后，不应爆炸、起火。 5.2.9.4电容器模组经6.3.9.4跌落试验后，水基体系的电容器不应爆炸、起火，有机体系的电 容器不应爆炸、起火、漏液。 5.2.9.5电容器模组经6.3.9.5加热试验后，不应爆炸、起火。 5.2.9.6电容器模组经6.3.9.6挤压试验后，不应爆炸、起火。 5.2.9.7电容器模组经6.3.9.7针刺试验后，不应爆炸、起火。 5.2.9.8电容器模组经6.3.9.8海水浸泡试验后，不应爆炸、起火。 5.2.9.9电容器模组经6.3.9.9温度循环试验后，不应爆炸、起火、漏液

5. 2. 10 耐振动性

电容器模组按6.3.10试验时，不应出现放电电流锐变、电压异常、电容器壳变形、电解液溢 等现象，并保持连接可靠、结构完好，不应装机松动，振动后模组内阻不应大于其标称值。

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: 25℃+±5℃:

相对湿度：15%～90%

5. 1. 2 测量仪器、仪表)

主要测量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。测量仪器、仪表准 度应满足以下要求： a 电压测量装置：准确度不低于0.2级，电压分辨率达到5mV或更低， b） 输入阻抗不小于1kQ/V； C 电流测量装置：准确度不低于0.2级： d) 温度测量装置：具有适当的量程，其分度值不大于1℃C，标定准确度不低于0.5℃； e 计时器：按时、分、秒分度，准确度为士0.1%； 恒流源输出电流精度为±1%o； g 恒压源输出电压精度为±1%o； h 检测数据最小采样间隔应低于100ms； i 测量尺寸的量具：分度值不大于1mm； 称量重量的衡器：准确度为±0.05%以上。

在良好的光线条件下，用目测法检查电容器单

6. 2. 2极性标识

电压表检测电容器单体的极性，

6.2.3外形尺寸和重量

6. 2. 4 直流内阻

6.2.4.1双电层超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的直流内阻： a）电容器单体以恒定电流I充电到额定电压； b）电容器单体以额定电压恒压充电5min； c）以恒定电流la放电到最低工作电压Umin; d）分别记录Ui=0.8Ur和U2=0.4U的电压值，用最小二乘法拟合直线和初始放电时刻的交点 得出电压降△U3，电容器单体的直流内阻值可由公式Rpc=△U3/Ia计算得到，参见图1 e）重复a）～d）3次，取其平均值

图1双电层单体直流内阻及容量计算示意图

说明： 额定电压，单位为V； Ui一 起始电压，Ui=0.8UR，单位为V； U2 终止电压，U2=0.4UR，单位为V； AU3 电压降，单位为V； Tcv 恒压持续时间，单位为s。 根据双电层超级电容器的分类的不同，按照以 （下不同的测试条件进行测试，见表1

表1双电层电容器测试条件

6. 2. 4. 2混合型超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的直流内阻： a）如未特别指明，一般应先以I=5I恒流充电至额定电压；（全文描述方法应统一，6.2.7.2、 6.2.6.2等有四种描述方式） b 在6.1.1规定的环境中静置16h，采用此方法测量电容器的性能，作为对比依据（无特别 规定外，测量三次取平均值）； 将单体以恒定电流I充电至最高电压U1，恒压2min； d 将单体以恒定电流I放电，记录10ms内电压降为△U； 将单体以恒定电流I放电至最低电压U2，记录全电压放电时间t，记录从0.9Ui至0.7U放电 时间At：内阻Rnc=AUL

6.2.4.3电池型超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的直流内阻： a）将单体以电流I=5I恒流充电至额定电压，恒压2min; b）将单体以恒定电流I放电至最低工作电压，记录从开始放电开始，10ms内电压降为△U； c）重复以上过程三次，记录第三次的直流内阻：内阻Rpc=△U/I。

6. 2. 5 储存能量

5.1双电层超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的储存能量： a）电容器单体以电流I（≥Ur/38Rn）恒流充电至额定电压UR； b）电容器单体以额定电压恒压充电5min； d）重复步骤a）～c）3次，实时记录电压U和时间t; e）分别记录电容器单体的3次放电能量，计算方法见公式（1），取平均值 f）能量密度计算方法见公式（2）

E=IJ t(Umin) U(t)dt/3600.. Jt(UR) 1 Eam=E/M

6.2.5.2混合型超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的储存能量： a）如未特别指明，一般应先以I=5Ii恒流充电至额定电压； b）在6.1.1规定的环境中静置24h，采用此方法测量电容器的性能，作为对比依据（无特别 规定外，测量三次取平均值）； 将单体以恒定电流I充电至最高工作电压UR，恒压2min； d 将单体以恒定电流I放电，记录10ms内电压降为△U； e）将单体以恒定电流I放电至最低电压Umin，记录全电压放电时间t，实时记录电压U和时间 t：放电总能量计算方法见公式（1），比能量计算方法见公式（2）。

6.2.5.3电池型超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的储存能量： a）电容器单体先以I=5I恒流充电至额定电压UR； b）电容器单体以额定电压恒压充电2min； c）以恒定电流I放电到最低工作电压Umin; d）重复步骤a）～c）3次，实时记录电压U和时间t； e）放电总能量根据公式（1）积分计算得出，分别记录电容器单体的3次放电能量，取平均 值，比能量计算方法见公式（2）。

6.2.6.1双电层超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的容量： a）电容器单体以电流I（≥Ur/38Rn）恒流充电至额定电压； b）电容器单体以额定电压恒压充电5min； c）以恒定电流la（≥Ur/40Rn）放电到最低工作电压Umin； d）分别记录Ui=0.8UR和U2=0.4UR的电压值，和对应的时刻t1、t2; e）根据下列公式计算电容器单体的容量：

f）重复a）～d）3次，取其平均值。

6.2.6.2混合型超级电容器

6.2.6.3电池型超级电

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的容量： a）电容器单体以I=5I1恒流充电至额定电压； b）电容器单体以额定电压恒压充电2min； c）以恒定电流I放电到最低工作电压U2=Umin d）重复步骤a）～c）3次，记录开始放电时刻t和放电终止时刻:

放电总能量根据公式（4）积分计算得出，分别记录电容器单体的3次放电能量，取平均 值，单位为Ah。

6.2.7.1室温下，按照如下步骤测试电容器单体的功率密度

C = I J" dt/3600.

按照6.2.4.1和6.2.4.2的方法测试得出电容器单体 内阻后，按照如下公式计算电容器单体的功率密度

2室温下，电池型超级电容器的功率密度测试

Pdm 0.25UR ++++.+.+

a）电容器单体以I=5Ii恒流充电至额定电压； b）电容器单体以制造商规定的最大放电电流ldmax从额定电压开始放电，记录10s后的电压 Ud; c 重复以上步骤3次，计算功率密度，取平均值，

Ua×Idmax Pdm

注：在以lnx充电10s后的电压应小于最高充电电压，在以lamax放电10s后的电压应大于最低工作电压

6. 2. 8电压保持能力

6.2.8.1双电层超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的电压保持能力 a）电容器单体以电流I（≥Ur/38Rn）恒流充电到额定电压UR： b）电容器单体以额定电压恒压充电30min； c）在实验温度条件下开路静置72h后，测量电容器单体的开路电压Ucc

6.2.8.2混合型超级电容器

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的电压保持能力： a）电容器单体以I=5I恒流充电至额定电压UR； b）电容器单体以额定电压恒压充电30min； C 在试验温度条件下开路静置72h后，测量电容器单体的端电压，计算出端电压与额定电 压之间的比值为其电压保持能力。

6.2.8.3电池型超级电容器

按照如下步骤测试电容器单体的电压保持率： a）电容器单体以I=5Ii恒流充电至额定电压UR； b）电容器单体以额定电压恒压充电30min； C 在试验温度条件下开路静置72h后，测量电容器单体的端电压，计算出端电压与额定电 压之间的比值为其电压保持能力。

6. 2. 9.1双电层超级电容器

按照如下步骤测试电容器的高温特性：

a）将恒温箱温度设定为55C或者企业规定的不低于55℃的最高工作温度； b）将电容器置于此温度下的恒温箱中6h（或厂家规定不低于6h时间）； c）在此环境下按6.2.5.1和6.2.6.1对电容器进行检测

6. 2. 9.2混合型超级电容器

按照如下步骤测试电容器的高温特性： a）一般应先以I=5I恒流充电至最高工作电压； b）将电容器放置于55C环境中，保持6h（或厂家规定不低于6h时间）； c）在此环境下按6.2.5.2和6.2.6.2对电容器进行检测

6.2.9.3电池型超级电容器

按照如下步骤测试电容器的高温特性： a）一般应先以I=5I恒流充电至最高工作电压； b）将电容器放置于55C环境中，保持6h（或厂家规定不低于6h时间）； c）在此环境下按6.2.5.3和6.2.6.3对电容器进行检测

6.2.10.1双电层超级电容器

.2.10.2混合型超级电

6.2.10.3电池型超级电容器

6.2.11.1高温负荷寿命

高温负荷前按6.2.4和6.2.6检测直流内阻和电容器容量。按如下步骤进行试验： a）将电容器放入55°C或者企业规定的不低于55℃C的最高工作温度的恒温箱内，对电容器保 持在0.95UR下进行浮充充电： b） 当浮充时间达到250h时交通标准，将电容器从恒温箱中取出，在常温搁置24h； c）按6.2.4和6.2.6检测检测直流内阻和电容器容量；若满足5.1.11.1则跳转下一步，否则结束 试验； d)重复步骤 a) ~c) 4次

6. 2. 11. 2循环寿命

室温下，按照如下步骤测试电容器单体的循环寿命： a）双电层超级电容器按如下步骤进行试验：

1）用恒定电流I=40I或厂家规定的不低于40I的电流对电容器单体充电到额定电压 UR，静置10s； 2 以恒定电流I=40I或厂家规定的不低于40I的电流对电容器单体放电到最低工作 压Umin；静置10s; 3） 重复步骤a）b）2000次； 4） 静置12h； 5 按6.2.4.1和6.2.6.1检测电容器单体直流内阻和容量；若满足5.1.11.2则跳转下一步 否则结束试验； 6） 重复步骤1）～5）10次。 D 混合型超级电容器按如下步骤进行试验： 1）一般应先以I=5I恒流充电至最高工作电压； 2） 用恒定电流I=511，对单体在额定电压和最低电压内进行循环充放电测试； 3） 每循环2000次按6.2.4.2和6.2.6.2的方法对待测单体进行容量内阻测试； 4） 计算容量、内阻保持率，循环10000次后，按5.1.11.2判断是否达到寿命终结。 电池型超级电容器按如下步骤进行试验： 1 用I=5I恒流充电至额定电压UR，静置10s; 2） 以恒定电流I=5Ii对电容器单体放电到最低工作电压Umin；静置10s； 3） 重复步骤1）2）2000次； 4） 静置12h； 5） 按6.2.5.3检测电容器储存能量；按5.1.11.2判断是否达到寿命终结，若无，则跳转 一步，否则结束试验： 6)重复步骤1) ～5)10次

6. 2. 12 安全性解

海洋标准6.2.12.1过放电

按如下步骤进行试验： a）对电容器单体以恒定电流I充电至额定电压； D 对电容器单体以恒定电流I放电为0V后继续强制放电，（至0V后的）过放量达到标称容 量的50%； 观察1h。