CN111381124B - 一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，包括：航天电源由多个超级电容单体通过串并联连接后封装组成；采用步骤2，对超级电容单体进行筛选；采用步骤3，对封装完成后的航天电源整机进行筛选；从而最终得到满足航天电源使用要求的航天电源。因此，本发明通过制定筛选试验，包括超级电容单体筛选试验和航天电源整机筛选试验，可以有效地从普通的工业级电容器中筛选出满足航天电源要求的储能型电容器，从而将基于超级电容的电源应用于航天器。
Description
技术领域
本发明属于航天电源技术领域，具体涉及一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法。
背景技术
航天电源系统的工作环境具有以下特殊性：真空，环境温度变化范围极大，宇宙电磁辐射强度远大于地面，在从地面进入太空的过程中过载、振动、冲击等力学可靠性要求高，同时，由于航天发射能力的限制，因此，对航天电源系统的质量需要严格控制。
现有航天电源系统的主要储能器件一般采用锂离子电池，锂离子电池的主要优势在于能量密度高，但存在以下关键问题：1.锂离子电池的充放电有安全性隐患；2.锂离子电池不能瞬间释放较大的电流；3.锂离子电池的放电能力受到环境温度影响严重，在低温下放电能力严重衰减；4.锂离子电池在放电深度较大时会影响其寿命，因此通常使用其设计电源时会严格约束放电深度；5.锂离子电池循环寿命有限，一般在1000次的量级。而相较于锂离子电池，采用储能型超级电容可以克服上述问题。但是，目前无法确定何种性能的储能型超级电容能够安全的作为航天电源使用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，包括以下步骤：
步骤1，航天电源由多个超级电容单体通过串并联连接后封装组成；采用步骤2，对超级电容单体进行筛选；采用步骤3，对封装完成后的航天电源整机进行筛选；其中，步骤2和步骤3的筛选环境条件为：a)温度：25℃±5℃；b)相对湿度：25％～85％；c)大气压力：86kPa～106kPa；d)无强电磁场干扰；e)测试场所整洁无杂物，满足防静电要求；
步骤2，对于超级电容单体，进行例行试验和型式试验；具体的，对于待筛选的超级电容单体，均进行例行试验，如果存在一项或一项以上例行试验项目不合格，则判定超级电容单体不合格；对于通过例行试验的同一批次多个待筛选的超级电容单体，随机抽样一定数量的超级电容单体，进行型式试验，如果型式试验合格，则判定同一批次的各个超级电容单体的型式试验合格，否则不合格；
其中，所述例行试验包括外观检查试验、外形测量试验、电容测量试验、存储容量测量试验、内阻测量试验、电压保持能力试验和真空漏液试验；所述型式试验包括短路放电试验、高温特性试验、低温特性试验、过放电试验、过充电试验和跌落试验；
步骤3，对于航天电源整机，进行力学试验、热真空试验和低温放电试验；其中，所述力学试验包括加速度试验、正弦振动试验和随机振动试验；
步骤4，通过步骤2首先筛选得到例行试验和型式试验均合格的超级电容单体；然后，将步骤2筛选到的超级电容单体封装形成航天电源整机，再采用步骤3的方式对航天电源整机进行力学试验、热真空试验和低温放电试验，如果力学试验、热真空试验和低温放电试验均合格，则证明被试验的航天电源整机满足航天电源的使用要求，为最终筛选得到的航天电源整机。
优选的，所述外观检查试验具体为：在良好的光线条件下，采用目测法检查超级电容单体的外观，满足以下要求，即为外观检查试验合格：外壳无变形和裂纹；表面平整、干燥并且无电解液溢痕；标志清晰完整、准确无误；
所述外形测量试验具体为：采用游标卡尺测量超级电容单体的尺寸，包括超级电容单体的高度和直径；采用电子秤测量超级电容单体的重量；满足要求，即为外形测量试验合格：
所述电容测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin；
3)重复1)、2)共3次，记录超级电容单体电压从额定电压的90％到最低工作电压Umin的放电时间t；
4)按照以下公式计算每次循环超级电容单体的电容C，取其平均值，如果电容偏差不超过额定电容的±20％，则电容测量试验合格：
其中：I为试验时的电流；
所述存储容量测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；
3)静置5s后，超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin，记录电压U和时间t的波形，重复1)～3)共3次；
4)按照以下公式计算超级电容单体的存储能量，3次取平均值；如果存储容量为额定容量的80～120％，则存储容量测量试验合格：
其中：W为存储能量，单位为Wh；
所述内阻测量试验具体为：使用电容或电阻内阻测试仪进行内阻测量试验，如果测得的内阻值在规定范围内，则内阻测量试验合格；
所述电压保持能力试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；；
3)在试验温度条件下开路静置24h后，测量超级电容单体的端电压，计算端电压与额定电压的比值，即为电压保持能力，如果电压保持能力不低于85％，则电压保持能力试验合格；
所述真空漏液试验具体为：
1)各超级电容单体放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空；
2)抽真空压力不大于0.001Pa，保持压力24h；
3)以9psi/min的速率重新加压至常压，对超级电容单体进行目测，如果没有发生漏液现象，则真空漏液试验合格。
优选的，所述短路放电试验具体为：
1)将超级电容单体以恒定电流充电至额定电压，恒压1h，在25℃±5℃条件下放置1h。
2)将超级电容单体经外部短路10min，外部线路电阻小于5mΩ，记录电流值和实际电阻，如果实验时和试验后，试品不爆炸、不起火以及不漏液，则短路放电试验合格；
所述高温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为50℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的80％，存储能量不低于初始值的80％，内阻小于初始值的2倍，则高温特性试验合格；
所述低温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为-5℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的70％，存储能量不低于初始值的70％，内阻小于初始值的2倍，则低温特性试验合格；
所述过放电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体以恒定电流放电直至电压为0，继续强制过放，过放量达到额定容量的50％；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过放电试验合格；
所述过充电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体充电至其电压达到额定电压的1.2倍停止充电；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过充电试验合格；
所述跌落试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)超级电容单体从1.5m高度自由跌落至水泥地面上；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则跌落试验合格。
优选的，所述加速度试验具体为：
将航天电源整机固定在离心式加速度试验台上进行加速度试验；其中，根据航天电源整机在火箭上的安装方向，沿火箭圆柱体轴向+8.0g，-3.0g(火箭为正)，火箭圆柱体截面径向2.0g的方式固定，然后进行加速度试验；
加速度试验后，如果航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量航天电源整机的输出电压变化小于5％，即可认为通过加速度试验；
所述正弦振动试验具体为：
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行正弦振动试验：
低频正弦振动试验环境要求
如果正弦振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过正弦振动试验；
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行随机振动试验：
随机振动试验环境要求
如果随机振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过随机振动试验。
优选的，所述热真空试验具体为：
使用热真空罐，按照以下方法进行热真空试验：
| 参数 | 试验条件 |
| 试验压力 | ≤6.65×10-3Pa |
| 试验温度 | -20～+60℃ |
| 循环次数 | ≥3.5次 |
| 变温速率 | ≥1℃/min |
热真空试验过程中，温度与时间曲线过程为：
1)在试验品通电状态下升温至试验高温的下限，温度平均变化速率≥1℃/min；
2)然后，缓慢升温2℃；
3)保持温度波动在±2℃；
4)然后，试验品断电，在环境温度保持时间≥0.5h；
5)再重新通电启动；
6)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
7)降温，再进行测试；
8)降低温度至室温，温度平均变化速率≥1℃/min；
9)从室温降低至试验低温的上限，温度平均变化速率≥1℃/min；
10)试验品断电；
11)缓慢降温2℃；
12)保持温度波动在±2℃；
13)试验品通电启动；
14)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
15)升温，再进行测试；
16)升温至室温；
全试验为3.5次循环，即进行步骤1)-16)为第一次循环；进行步骤1)-16)为第二次循环；进行步骤1)-16)为第三次循环；进行步骤1)-8)为最后一次循环；
其中，热真空试验的环境要求如下：
a.净化间：每日测量、记录温度、湿度和洁净度；
b.封闭前的热真空罐：测量内部洁净度；
c.封闭后的热真空罐：从预抽真空开始到试验结束，每小时测量、记录1次内部压力和热沉温度；
d.污染测量：至少在热真空试验的每个工况结束时测量、记录1次内部污染情况，在试验结束回温回压过程中每30分钟测量、记录1次；
热真空试验过程中及试验后，如果电容整机和单体不爆炸、不起火、不漏液，即视为通过热真空试验。
优选的，所述低温放电试验具体为：
在温度为≤-5摄氏度进行低温放电试验，即：航天电源整机结构放置该温度下16h，之后进行检测：
若电容不低于初始值70％，存储能量不低于初始值70％，内阻小于初始值2倍，则认为通过低温放电试验。
本发明提供的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法具有以下优点：
通过制定筛选试验，包括超级电容单体筛选试验和航天电源整机筛选试验，可以有效地从普通的工业级电容器中筛选出满足航天电源要求的储能型电容器，从而将基于超级电容的电源应用于航天器。
附图说明
图1为本发明提供的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法的流程示意图；
图2为本发明提供的分离机构的超级电容电源的电路图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，通过确定筛选标准，并对超级电容单体和航天电源整机进行筛选，经验证，筛选得到的航天电源可直接应用于航天器，在力学、真空、热环境适应性方面均满足航天器使用要求。
具体的，参考图1，应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，包括以下步骤：
步骤1，航天电源由多个超级电容单体通过串并联连接后封装组成；采用步骤2，对超级电容单体进行筛选；采用步骤3，对封装完成后的航天电源整机进行筛选；其中，步骤2和步骤3的筛选环境条件为：a)温度：25℃±5℃；b)相对湿度：25％～85％；c)大气压力：86kPa～106kPa；d)无强电磁场干扰；e)测试场所整洁无杂物，满足防静电要求；
步骤2，对于超级电容单体，进行例行试验和型式试验；具体的，对于待筛选的超级电容单体，均进行例行试验，如果存在一项或一项以上例行试验项目不合格，则判定超级电容单体不合格；对于通过例行试验的同一批次多个待筛选的超级电容单体，随机抽样一定数量的超级电容单体，进行型式试验，如果型式试验合格，则判定同一批次的各个超级电容单体的型式试验合格，否则不合格。
(一)例行试验
例行试验包括外观检查试验、外形测量试验、电容测量试验、存储容量测量试验、内阻测量试验、电压保持能力试验和真空漏液试验。下面分别介绍：
(1)外观检查试验
所述外观检查试验具体为：在良好的光线条件下，采用目测法检查超级电容单体的外观，满足以下要求，即为外观检查试验合格：外壳无变形和裂纹；表面平整、干燥并且无电解液溢痕；标志清晰完整、准确无误；
(2)外形测量试验
所述外形测量试验具体为：采用游标卡尺测量超级电容单体的尺寸，包括超级电容单体的高度和直径；采用电子秤测量超级电容单体的重量；满足要求，即为外形测量试验合格：
(3)电容测量试验
所述电容测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin；
3)重复1)、2)共3次，记录超级电容单体电压从额定电压的90％到最低工作电压Umin的放电时间t；
4)按照以下公式计算每次循环超级电容单体的电容C，取其平均值，如果电容偏差不超过额定电容的±20％，则电容测量试验合格：
其中：I为试验时的电流；
(4)存储容量测量试验
所述存储容量测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；
3)静置5s后，超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin，记录电压U和时间t的波形，重复1)～3)共3次；
4)按照以下公式计算超级电容单体的存储能量，3次取平均值；如果存储容量为额定容量的80～120％，则存储容量测量试验合格：
其中：W为存储能量，单位为Wh；
(5)内阻测量试验
所述内阻测量试验具体为：使用电容或电阻内阻测试仪进行内阻测量试验，如果测得的内阻值在规定范围内，则内阻测量试验合格；
(6)电压保持能力试验
所述电压保持能力试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；；
3)在试验温度条件下开路静置24h后，测量超级电容单体的端电压，计算端电压与额定电压的比值，即为电压保持能力，如果电压保持能力不低于85％，则电压保持能力试验合格；
(7)真空漏液试验
所述真空漏液试验具体为：
1)各超级电容单体放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空；
2)抽真空压力不大于0.001Pa，保持压力24h；
3)以9psi/min的速率重新加压至常压，对超级电容单体进行目测，如果没有发生漏液现象，则真空漏液试验合格。
(二)型式试验
所述型式试验包括短路放电试验、高温特性试验、低温特性试验、过放电试验、过充电试验和跌落试验。
(1)短路放电试验
所述短路放电试验具体为：
1)将超级电容单体以恒定电流充电至额定电压，恒压1h，在25℃±5℃条件下放置1h。
2)将超级电容单体经外部短路10min，外部线路电阻小于5mΩ，记录电流值和实际电阻，如果实验时和试验后，试品不爆炸、不起火以及不漏液，则短路放电试验合格；
(2)高温特性试验
所述高温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为50℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的80％，存储能量不低于初始值的80％，内阻小于初始值的2倍，则高温特性试验合格；
(3)低温特性试验
所述低温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为-5℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的70％，存储能量不低于初始值的70％，内阻小于初始值的2倍，则低温特性试验合格；
(4)过放电试验
所述过放电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体以恒定电流放电直至电压为0，继续强制过放，过放量达到额定容量的50％；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过放电试验合格；
(5)过充电试验
所述过充电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体充电至其电压达到额定电压的1.2倍停止充电；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过充电试验合格；
(6)跌落试验
所述跌落试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)超级电容单体从1.5m高度自由跌落至水泥地面上；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则跌落试验合格。
步骤3，对于航天电源整机，进行力学试验、热真空试验和低温放电试验。
(三)力学试验
力学试验包括加速度试验、正弦振动试验和随机振动试验。
(1)加速度试验
所述加速度试验具体为：
将航天电源整机固定在离心式加速度试验台上进行加速度试验；其中，根据航天电源整机在火箭上的安装方向，沿火箭圆柱体轴向+8.0g，-3.0g(火箭为正)，火箭圆柱体截面径向2.0g的方式固定，然后进行加速度试验；
加速度试验后，如果航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量航天电源整机的输出电压变化小于5％，即可认为通过加速度试验；
(2)正弦振动试验
所述正弦振动试验具体为：
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行正弦振动试验：
低频正弦振动试验环境要求
如果正弦振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过正弦振动试验；
(3)随机振动试验
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行随机振动试验：
随机振动试验环境要求
如果随机振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过随机振动试验。
(四)热真空试验
所述热真空试验具体为：
使用热真空罐，按照以下方法进行热真空试验：
| 参数 | 试验条件 |
| 试验压力 | ≤6.65×10-3Pa |
| 试验温度 | -20～+60℃ |
| 循环次数 | ≥3.5次 |
| 变温速率 | ≥1℃/min |
热真空试验过程中，温度与时间曲线过程为：
1)在试验品通电状态下升温至试验高温的下限，温度平均变化速率≥1℃/min；
2)然后，缓慢升温2℃；
3)保持温度波动在±2℃；
4)然后，试验品断电，在环境温度保持时间≥0.5h；
5)再重新通电启动；
6)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
7)降温，再进行测试；
8)降低温度至室温，温度平均变化速率≥1℃/min；
9)从室温降低至试验低温的上限，温度平均变化速率≥1℃/min；
10)试验品断电；
11)缓慢降温2℃；
12)保持温度波动在±2℃；
13)试验品通电启动；
14)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
15)升温，再进行测试；
16)升温至室温；
全试验为3.5次循环，即进行步骤1)-16)为第一次循环；进行步骤1)-16)为第二次循环；进行步骤1)-16)为第三次循环；进行步骤1)-8)为最后一次循环；
其中，热真空试验的环境要求如下：
a.净化间：每日测量、记录温度、湿度和洁净度；
b.封闭前的热真空罐：测量内部洁净度；
c.封闭后的热真空罐：从预抽真空开始到试验结束，每小时测量、记录1次内部压力和热沉温度；
d.污染测量：至少在热真空试验的每个工况结束时测量、记录1次内部污染情况，在试验结束回温回压过程中每30分钟测量、记录1次；
热真空试验过程中及试验后，如果电容整机和单体不爆炸、不起火、不漏液，即视为通过热真空试验。
(五)低温放电试验
所述低温放电试验具体为：
在温度为≤-5摄氏度进行低温放电试验，即：航天电源整机结构放置该温度下16h，之后进行检测：
若电容不低于初始值70％，存储能量不低于初始值70％，内阻小于初始值2倍，则认为通过低温放电试验。
步骤4，通过步骤2首先筛选得到例行试验和型式试验均合格的超级电容单体；然后，将步骤2筛选到的超级电容单体封装形成航天电源整机，再采用步骤3的方式对航天电源整机进行力学试验、热真空试验和低温放电试验，如果力学试验、热真空试验和低温放电试验均合格，则证明被试验的航天电源整机满足航天电源的使用要求，为最终筛选得到的航天电源整机。
通过以上筛选试验，即可认定超级电容单体和其串并联封装得到的航天电源整机达到航天电源的环境适应能力。
以应用于清华科学卫星的分离机构的超级电容电源为例：如图2所示，该电源由18个超级电容单体组成，采用两组串联后再并联的形式，每组9个超级电容单体。电容组采用18650规格的单体电容器9串两并组成。电容组要求充满电量情况下，开路电压大于24V。串并联关系如图2所示。超级电容单体的参数如下表所示。
| 项目 | 参数 |
| 容量 | 3000F |
| 最大电压 | 2.7V |
| 最大电流 | 6A |
| 内阻 | <200mΩ |
| 尺寸 | φ18*65mm |
| 质量 | 39g |
电容组在轨工作的约束条件如下：
(1)卫星轨道高度500Km，单次工作。
(2)电容组工作温度：0℃～+40℃。
应用本发明的筛选方法，从一个批次的超级电容单体进行筛选，进行包括例行试验和型式试验，试验合格后，进行封装，得到航天电源整机。其中，额定电压取为2.7V，充电电流取为3A，放电电流取为4A。
封装完成后，依据本发明提供的筛选方法进行航天电源整机试验。
通过航天电源整机，即得到满足航天可靠性要求的、基于工业级电容器筛选的电源系统。
本发明提供的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，具有以下优点：
本发明提供的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，通过制定筛选试验，包括超级电容单体筛选试验和航天电源整机筛选试验，可以有效地从普通的工业级电容器中筛选出满足航天电源要求的储能型电容器，从而将基于超级电容的电源应用于航天器，使航天电源具备以下优势：1.充放电安全性有效提高；2.瞬间释放较大的电流；3.放电能力不再受到环境温度的严重制约；4.放电深度可以显著提高，从50％提高到90％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，航天电源由多个超级电容单体通过串并联连接后封装组成；采用步骤2，对超级电容单体进行筛选；采用步骤3，对封装完成后的航天电源整机进行筛选；其中，步骤2和步骤3的筛选环境条件为：a)温度：25℃±5℃；b)相对湿度：25％～85％；c)大气压力：86kPa～106kPa；d)无强电磁场干扰；e)测试场所整洁无杂物，满足防静电要求；
步骤2，对于超级电容单体，进行例行试验和型式试验；具体的，对于待筛选的超级电容单体，均进行例行试验，如果存在一项或一项以上例行试验项目不合格，则判定超级电容单体不合格；对于通过例行试验的同一批次多个待筛选的超级电容单体，随机抽样一定数量的超级电容单体，进行型式试验，如果型式试验合格，则判定同一批次的各个超级电容单体的型式试验合格，否则不合格；
其中，所述例行试验包括外观检查试验、外形测量试验、电容测量试验、存储容量测量试验、内阻测量试验、电压保持能力试验和真空漏液试验；所述型式试验包括短路放电试验、高温特性试验、低温特性试验、过放电试验、过充电试验和跌落试验；
步骤3，对于航天电源整机，进行力学试验、热真空试验和低温放电试验；其中，所述力学试验包括加速度试验、正弦振动试验和随机振动试验；
步骤4，通过步骤2首先筛选得到例行试验和型式试验均合格的超级电容单体；然后，将步骤2筛选到的超级电容单体封装形成航天电源整机，再采用步骤3的方式对航天电源整机进行力学试验、热真空试验和低温放电试验，如果力学试验、热真空试验和低温放电试验均合格，则证明被试验的航天电源整机满足航天电源的使用要求，为最终筛选得到的航天电源整机；
其中，所述外观检查试验具体为：在良好的光线条件下，采用目测法检查超级电容单体的外观，满足以下要求，即为外观检查试验合格：外壳无变形和裂纹；表面平整、干燥并且无电解液溢痕；标志清晰完整、准确无误；
所述外形测量试验具体为：采用游标卡尺测量超级电容单体的尺寸，包括超级电容单体的高度和直径；采用电子秤测量超级电容单体的重量；满足要求，即为外形测量试验合格：
所述电容测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin；
3)重复1)、2)共3次，记录超级电容单体电压从额定电压的90％到最低工作电压Umin的放电时间t；
4)按照以下公式计算每次循环超级电容单体的电容C，取其平均值，如果电容偏差不超过额定电容的±20％，则电容测量试验合格：
其中：I为试验时的电流；
所述存储容量测量试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；
3)静置5s后，超级电容单体以恒定电流Id放电到最低工作电压Umin，记录电压U和时间t的波形，重复1)～3)共3次；
4)按照以下公式计算超级电容单体的存储能量，3次取平均值；如果存储容量为额定容量的80～120％，则存储容量测量试验合格：
其中：W为存储能量，单位为Wh；
所述内阻测量试验具体为：使用电容或电阻内阻测试仪进行内阻测量试验，如果测得的内阻值在规定范围内，则内阻测量试验合格；
所述电压保持能力试验具体为：
1)超级电容单体以恒定电流Ic充电到额定电压UR；
2)恒压充电30min；
3)在试验温度条件下开路静置24h后，测量超级电容单体的端电压，计算端电压与额定电压的比值，即为电压保持能力，如果电压保持能力不低于85％，则电压保持能力试验合格；
所述真空漏液试验具体为：
1)各超级电容单体放入真空罐中，以8psi/min的速率抽真空；
2)抽真空压力不大于0.001Pa，保持压力24h；
3)以9psi/min的速率重新加压至常压，对超级电容单体进行目测，如果没有发生漏液现象，则真空漏液试验合格。
2.根据权利要求1所述的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，其特征在于，所述短路放电试验具体为：
1)将超级电容单体以恒定电流充电至额定电压，恒压1h，在25℃±5℃条件下放置1h；
2)将超级电容单体经外部短路10min，外部线路电阻小于5mΩ，记录电流值和实际电阻，如果实验时和试验后，试品不爆炸、不起火以及不漏液，则短路放电试验合格；
所述高温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为50℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的80％，存储能量不低于初始值的80％，内阻小于初始值的2倍，则高温特性试验合格；
所述低温特性试验具体为：
1)将温度箱设定温度为-5℃；
2)将超级电容单体置于此温度下的温度箱中6h；
3)在此环境下对超级电容单体进行检测，如果电容不低于初始值的70％，存储能量不低于初始值的70％，内阻小于初始值的2倍，则低温特性试验合格；
所述过放电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体以恒定电流放电直至电压为0，继续强制过放，过放量达到额定容量的50％；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过放电试验合格；
所述过充电试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)对超级电容单体充电至其电压达到额定电压的1.2倍停止充电；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则过充电试验合格；
所述跌落试验具体为：
1)对超级电容单体以恒定电流充电至额定电压；
2)超级电容单体从1.5m高度自由跌落至水泥地面上；
3)观察1h，如果试品不起火、不爆炸以及不漏液，则跌落试验合格。
3.根据权利要求1所述的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，其特征在于，所述加速度试验具体为：
将航天电源整机固定在离心式加速度试验台上进行加速度试验；其中，根据航天电源整机在火箭上的安装方向，沿火箭圆柱体轴向+8.0g，-3.0g， 火箭为正，火箭圆柱体截面径向2.0g的方式固定，然后进行加速度试验；
加速度试验后，如果航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量航天电源整机的输出电压变化小于5％，即可认为通过加速度试验；
所述正弦振动试验具体为：
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行正弦振动试验：
低频正弦振动试验环境要求
如果正弦振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过正弦振动试验；
按照与加速度试验相同的安装方向，按次序将航天电源整机分别固定于垂向振动台和水平振动台上，按照下表中的参数输入进行随机振动试验：
随机振动试验环境要求
如果随机振动试验后，航天电源整机结构无损坏，各单体无漏液，测量整机输出电压变化小于5％，即可认为通过随机振动试验。
4.根据权利要求1所述的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，其特征在于，所述热真空试验具体为：
使用热真空罐，按照以下方法进行热真空试验：
热真空试验过程中，温度与时间曲线过程为：
1)在试验品通电状态下升温至试验高温的下限，温度平均变化速率≥1℃/min；
2)然后，缓慢升温2℃；
3)保持温度波动在±2℃；
4)然后，试验品断电，在环境温度保持时间≥0.5h；
5)再重新通电启动；
6)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
7)降温，再进行测试；
8)降低温度至室温，温度平均变化速率≥1℃/min；
9)从室温降低至试验低温的上限，温度平均变化速率≥1℃/min；
10)试验品断电；
11)缓慢降温2℃；
12)保持温度波动在±2℃；
13)试验品通电启动；
14)在该温度下进行性能测试，时间≥4h；
15)升温，再进行测试；
16)升温至室温；
全试验为3.5次循环，即进行步骤1)-16)为第一次循环；进行步骤1)-16)为第二次循环；进行步骤1)-16)为第三次循环；进行步骤1)-8)为最后一次循环；
其中，热真空试验的环境要求如下：
a.净化间：每日测量、记录温度、湿度和洁净度；
b.封闭前的热真空罐：测量内部洁净度；
c.封闭后的热真空罐：从预抽真空开始到试验结束，每小时测量、记录1次内部压力和热沉温度；
d.污染测量：至少在热真空试验的每个工况结束时测量、记录1次内部污染情况，在试验结束回温回压过程中每30分钟测量、记录1次；
热真空试验过程中及试验后，如果电容整机和单体不爆炸、不起火、不漏液，即视为通过热真空试验。
5.根据权利要求1所述的一种应用于航天电源的储能型超级电容筛选方法，其特征在于，所述低温放电试验具体为：
在温度为≤-5摄氏度进行低温放电试验，即：航天电源整机结构放置该温度下16h，之后进行检测：
若电容不低于初始值70％，存储能量不低于初始值70％，内阻小于初始值2倍，则认为通过低温放电试验。
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