[发明专利]超级电容储能电源内阻一致性实时在线诊断方法及系统

说明书

本发明公开了一种超级电容储能电源内阻一致性实时在线诊断方法及系统，获取超级电容储能电源模组所有模块电压数据和模块内阻状态数据；判断超级电容模块电压数据是否正常，如果不正常，则电压数据异常故障计数加1；判断超级电容模块内阻是否异常，若是，则内阻异常故障计数加1；判断是否完成了T个周期的监测，若是，判断电压数据异常或内阻异常故障计数是否达到阈值，若是，则输出超级电容电压数据异常或者模块内阻异常故障提示，结束；否则，将故障计数清零。本发明可以在车辆运行过程中及时有效的判定电容内阻突变，提前识别异常内阻模块，提高了超级电容器储能电源系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及超级电容器储能电源内阻检测领域，特别是一种超级电容储能电源内阻一致性实时在线诊断方法及系统。

背景技术

以往城市交通工具多采用燃油作为主动力能源，迫于环境的压力以及技术的发展，燃油开始逐步被电力牵引方式所代替。随着对节能环保的要求日趋提高，大功率高比能储能电源在轨道交通、机械装备、智能电网等领域的应用显著增加。

以超级电容器储能电源为例：由于超级电容单体的工作电压较低，通常在3V以下，因此通常将多个电容单体串并联构成储能电源，以满足储能容量和电压等级的需要，然而由于制造技术的限制，各个电容单体性能如容量、内阻等方面存在一定的差异性，在同样电流通过的情况下，电容单体电压变化率，发热功率等指标会表现出差异性。这种差异性一方面表现在当充电过程中一些单体电压接近饱和时，如果不停止充电，可能会造成某些单体电容电压过高被击穿，内部电解质也会在高压下发生分解，最终会导致电容性能急剧下降和寿命缩减甚至爆炸。同时储能电源经过长时间的使用，即使在良好的均衡条件下也可能产生内阻突变。而内阻突变的单体或模组对于整个储能电源来说其特性已经改变，如果不及时处理很容易导致单体的过压过充，严重还会导致漏液甚至爆炸。

目前，对于储能电源模组内阻检测工程上采用的都是离线非实时的检测手段，在车辆静止时利用专门的测试设备对模组或储能电源整体进行充放电进而测量其内阻，无法在车辆运行过程中及时有效的判定电容内阻突变，且需大量的售后人员定期性的对车辆储能电源内阻一致性进行普查，不仅耗费大量的时间和精力，而且对问题暴露具有滞后性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种超级电容储能电源内阻一致性实时在线诊断方法及系统，提前识别异常内阻模块，提高超级电容器储能电源系统的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种超级电容储能电源内阻一致性实时在线诊断方法，其包括以下步骤：

1)获取超级电容储能电源模组所有模块电压数据和模块内阻状态数据；

2)判断超级电容模块电压数据是否正常，如果不正常，则电压数据异常故障计数加1；判断超级电容模块内阻是否异常，若是，则内阻异常故障计数加1；

3)判断是否完成了T个周期的监测，若是，进入步骤4)；否则，返回步骤1)；

4)判断电压数据异常或内阻异常故障计数是否达到阈值，若是，则输出超级电容电压数据异常或者模块内阻异常故障提示，进入步骤5)；否则，将故障计数清零，进入步骤5)；

5)结束。

步骤2)中，判断超级电容模块内阻是否异常的具体实现过程包括：

1)采集超级电容储能电源模组每个模块电压数据和超级电容储能电源模组的电压数据，获得模组电压的N个历史数据，按时间排序为U(0)～U(N)，U(0)为最旧模组电压数据，U(N)为最新模组电压数据，并求取历史电压数据对时间t的一阶导数和二阶导数；

2)判断最旧模组电压数据U(0)的一阶导数dX[0]是否大于第一阈值，若是，则进入步骤3)，否则，结束；

3)判断所有时刻的模组电压数据的一阶导数是否大于第二阈值，若是，则进入步骤4)；否则，结束；