[发明专利]超级电容剩余寿命预测方法、装置、介质和设备

说明书

本发明公开了超级电容剩余寿命预测方法、装置、介质和设备，该方法首先针对于同样品牌规格的多个超级电容，获取初始等效串联电阻；针对于划分成两组超级电容，进行恒流充放电循环试验过程后，获取每个超级电容的试验寿命；分别计算两组超级电容的平均寿命，计算出该品牌规格超级电容的电流加速度系数、额定RMS电流值；针对于所要预测寿命的超级电容，实时采集其工作电压、环境温度和电流，分时间段计算超级电容的工作电压最大稳态值、环境温度平均值和RMS电流值，计算超级电容自开始使用到当前时刻的寿命损耗，最终结合该超级电容初始寿命，计算超级电容当前时刻的剩余寿命值。本发明有效提高了超级电容剩余寿命预测的准确度。

技术领域

本发明涉及超级电容技术领域，特别涉及一种超级电容剩余寿命预测方法、装置、介质和设备。

背景技术

超级电容器，也被称为超级电容器和双电层电容器(EDLCs)，通过提供比传统静电电容器和电解电容器更高的能量密度和比电池和燃料电池更高的功率密度，填补了能源存储技术的空白，被广泛应用于交通运输、电力、工业机械、消费电子等多个领域。

超级电容在使用过程中，随着时间的推移，其电荷存储性能会降低。超级电容在各类应用中多用于备用电源、能量回收等用途，一旦寿命终止，可能会导致整个应用系统无法工作。因此迫切需要对超级电容进行寿命预测以实现故障预警和预防性维护，降低整个应用系统的故障发生率。

公开号为CN110824361的中国发明专利申请，公开了一种风电机种风电机组超级电容剩余寿命计算方法，该方法首先根据容量曲线斜率、当前容量百分比、内阻曲线斜率及当前内阻百分比得到超级电容的第一剩余寿命；然后获取风电机组变桨系统内的当前温度和超级电容的最大限定电压，通过当前温度和最大限定电压得到超级电容的第二剩余寿命；最后利用第一剩余寿命和第二剩余寿命得到超级电容的当前剩余寿命；这种超级电容寿命剩余计算方法整体通过反映超级电容本质的容量和内阻及对超级电容的容量和内阻产生影响的温度和电压来实现对超级电容当前剩余寿命的计算，以便于根据计算出的当前剩余寿命实现对超级电容的预维护，从而便于提高超级电容和风电机组运行的可靠性；这种方法以超级电容工作的环境温度和最大限定电压为影响因素计算多个时间段的寿命损耗。但实际上，由于超级电容的工作条件的变化以及自身的退化特性，其工作时的电流(有效值)是变化的，且电流有效值(RMS)的大小也会对超级电容的寿命损耗产生影响。因此，仅考虑环境温度和最大限定电压对超级电容寿命损耗的影响，得到的剩余寿命计算结果是不够准确的。同时，该方法中的第一剩余寿命是由容量百分比、内阻百分比以及曲线斜率计算得到，但在超级电容实际工作环境下，其充放电曲线大多是复杂的，导致容量百分比、内阻百分比及曲线斜率等较难准确获得，因此其第一剩余寿命乃至剩余寿命计算精确度较难保证。

法国的Paul Kreczanik等人提出了一种综合电压、温度和RMS电流的超级电容寿命评估方法。作者在研究、验证了RMS电流对超级电容的寿命加速退化影响后，提出增加RMS电流，与电压和温度共同评估超级电容寿命，如下列公式1所示，可实现更高的寿命评估精度。

上述方法可以作为超级电容的寿命评估方法，即在预先明确超级电容工作条件(电压、温度和RMS电流)的情况下，可评估超级电容在该工作条件下的寿命。但是，该方法仅适用于工作条件恒定情况下的超级电容寿命评估(相当于产品出厂前或使用前根据预期的恒定工作条件预估的初始寿命)，得到的是静态的没有考虑实际工作条件剖面的评估结果。而超级电容在实际使用时，其工作条件经常是不断变化的，需要根据实际工作条件剖面实时预测其剩余寿命，而该方法没有提供相关方案。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种超级电容剩余寿命预测方法，该方法综合了影响超级电容寿命损耗的工作电压、环境温度和RMS电流三个因素，更完整地考虑了实际工作条件，因此超级电容寿命损耗计算更加准确。

本发明的第二目的在于提供一种超级电容剩余寿命预测装置。