【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能量存储，具体涉及一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法。
技术介绍
1、电子设备的迅速发展导致了对高性能储能解决方案的需求不断增加。传统的化学电池具有有限的寿命、较慢的充放电速度和可能的环境风险，这些因素限制了它们在许多应用中的使用。为了满足快速充放电需求、提高寿命并降低环境风险，超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性，是一种高效、实用、环保的新型储能元件。超级电容器已经引入了一种具有巨大潜力的新型能量存储技术。
2、超级电容器单体电压和能量密度较低，在大规模储能系统中需要大量单体串并联组合工作，但是超级电容器存在单体参数不一致的问题，这将导致模块内部温度分布不均以及单体之间充电电压不均衡，上述一系列问题共同作用于超级电容器的老化过程。超级电容器是一种物理储能器件，相比起其他电化学储能器件，理想的超级电容器在充放电过程中理论上并没有发生任何化学反应，因此理想的超级电容器的寿命是近乎无限的。但是在实际情况中，受限于制程工艺、材料的制备等引入的杂质，超级电容器的寿命受到温度、电压、湿度、震动等条件的影响。尤其是温度和电压，对超级电容器的寿命影响非常显著。当超级电容器以模块成组的形式作为复杂电子系统的电源或者辅助电源系统的时候，其剩余使用寿命将直接影响着整个系统的可靠性和安全性、
3、传统的寿命评估方法通常涉及时间密集型的实验和模拟，当前对超级电容器的剩余使用寿命预测方法主要包括两种：一种是通过模拟超级电容器的
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2、步骤1，根据实际应用场合判断超级电容器的充放电频率是否满足阈值条件；
3、步骤2，结合充放电频率将超级电容器分为不同工作状态，包含浮充状态、循环状态，分别确定产品说明书中其工作参数；
4、步骤3，在不同工作状态下分别采集超级电容器充放电过程中的参数信息；
5、步骤4，根据充放电过程中峰值和谷值电压进行电压校正；
6、步骤5、建立基于阿伦尼乌斯方程的寿命评估模型，根据模型计算得到超级电容器的直流或循环寿命。
7、所述步骤1中，根据实际应用场合判断超级电容器的充放电频率f是否满足阈值条件，具体如下：
8、根据超级电容器的实际应用场合中，对其充放电频率f进行判断是否满足阈值条件，若f≤f0，则为恒定电压的浮充状态，此状态寿命称之为直流寿命；若f＞f0，则为充放电循环状态，此状态寿命称之为循环寿命；该临界频率f0取决于超级电容器的型号。
9、所述步骤2中，根据充放电频率f，超级容器分为不同工作状态，包含浮充状态、循环状态，分别从产品说明书中确定其工作参数，具体如下：对于直流寿命，确定超级电容器的参数，其中，包含加速老化条件下的估计寿命、加速老化条件下的环境温度以及额定电压，而对于循环寿命，需要确定的参数有产品的热阻抗，直流等效串联内阻，已知加速老化条件下的循环次数，充放电循环时电压范围，充放电电流有效值以及方波电流占空比，以上参数均能直接从产品说明书中查找。
10、所述步骤3中，在不同工作状态下分别采集超级电容器充放电过程中的参数信息，具体包括：对超级电容器的直流寿命评估时，需要采集超级电容器实际使用中环境温度和实际电压；在评估循环寿命时，除以上参数外，还需要采集充放电过程中电压最高值和最低值，实际充放电电流值，实际工作方波电流占空比。
11、所述步骤4中，根据充放电过程中最高值和最低值电压进行电压校正，具体如下：
12、电压对循环寿命的影响与直流寿命类似，由于不同电压对寿命的影响不同，需要对不同的电压范围进行校正；在充放电过程中，电压处于变动过程，通过以下公式(1)将电压范围校正为标准电压vc：
13、
14、其中，vc表示校正后的标准电压；vh表示充放电过程中电压最高值；vl表示充放电过程中电压最低值。
15、所述步骤5所述的建立基于阿伦尼乌斯方程的寿命评估模型，根据模型计算得到超级电容器的直流/循环寿命，具体如下：
16、超级电容器的直流估计寿命l主要受环境温度和施加电压的影响，具体的关系如公式(2)描述：
17、
18、其中，l为直流估计寿命；l0为加速老化条件下的已知寿命，从产品说明书中查找，t0为加速老化条件的环境温度；ta为环境温度；vr为额定电压；v为实际电压；
19、超级电容器的循环寿命主要受环境温度，冷却方式，电流大小，电压范围，充放电深度的影响；其中，循环寿命中环境温度对寿命的影响与直流寿命中的影响类似；电流大小对寿命的影响主要是在充放电过程中，内阻消耗的功率产生热量，造成产品温度高于环境温度，冷却方式的不同导致相同电流条件下产品的温升不同；
20、根据步骤3所测得充放电过程中实际电流值，根据不同电流波形来计算电流有效值；若电流波形为谐波，电流有效值i计算为：
21、
22、若电流波形为方波，则电流有效值i的计算方法为：
23、
24、其中，ip为电流幅值；t1为方波波形脉宽时间；t2为整个波形周期；
25、充放电循环中，内阻消耗的功率p为：
26、p＝i2×r (5)
27、其中，i为充放电过程中电流的有效值；r为产品的直流等效串联内阻；产品的温度变化δt为：
28、δt＝p×rth (6)
29、其中，δt为产品的温度变化；rth为产品的热阻抗；
30、在开放的环境中，没有任何冷却措施情况下，产品的热阻抗能从产品说明书中查找，如果产品增加了冷却措施，产品的实际温升需要进行实际测量；如果已知在某有效电流条件下产品的温升，通过公式(7)计算实际有效电流条件下产品的的温升：
31、
32、其中，i0为已知有效电流；i为实际有效电流；δt0为在已知有效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，根据实际应用场合判断超级电容器的充放电频率f是否满足阈值条件，具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，步骤2中，根据充放电频率f，超级容器分为不同工作状态，包含浮充状态、循环状态，分别从产品说明书中确定其工作参数，具体如下：
4.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，步骤3中，在不同工作状态下分别采集超级电容器充放电过程中的参数信息，具体如下：
5.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，步骤4中，根据充放电过程中最高值和最低值电压进行电压校正，具体如下：
6.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，步骤5所述的建立基于阿伦尼乌斯方程的寿命评估模型，根据模型计算得到超级电容器的直流/
...【技术特征摘要】
1.一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，所述步骤1中，根据实际应用场合判断超级电容器的充放电频率f是否满足阈值条件，具体如下：
3.根据权利要求1所述的一种不同工作状态超级电容器剩余寿命的评估方法，其特征在于，步骤2中，根据充放电频率f，超级容器分为不同工作状态，包含浮充状态、循环状态，分别从产品说明书中确定其工作参数，具体如下：
4.根据权利要求1...
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