CN113504422A - 超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置，该方法通过获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；根据电压信息、电流信息、温度信息和内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；根据模组衰减寿命确定超级电容模组的模组剩余寿命。本发明根据电压信息、电流信息、温度信息和内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警，从而实现了对超级电容模组的寿命进行监控及预警。

Description

超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置。

背景技术

超级电容器是一种利用活性炭多空电极和电解质组成双层结构存储电能的高功率密度储能器件，其性能介于静电电容器和蓄电池之间，具有循环次数多、工作温度范围宽、功率密度大、充放电速度快以及环境友好等优点。大功率超级电容的实际应用中，基本未对使用寿命做监控，常规做法是以设计使用年限为参考，单纯用使用时间来作为寿命终结条件，因使用环境的差异，导致实际寿命与设计值偏差较大，实际使用中无法对超级电容模组的使用寿命进行监控，存在提前更换产生浪费或电容损坏后再更换的情形。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置，旨在解决现有技术中无法对超级电容模组的使用寿命进行监控的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种超级电容模组监控、预警方法，所述超级电容模组监控、预警方法包括以下步骤：

获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；

根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；

根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警。

可选地，所述根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命的步骤包括：

根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命；

根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命；

根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命；

根据所述第一衰减寿命、所述第二衰减寿命和所述第三衰减寿命确定所述超级电容模组的模组衰减寿命。

可选地，所述根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命的步骤包括：

根据所述内阻信息确定所述超级电容模组的充放电次数信息；

根据所述充放电次数信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命。

可选地，所述根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命的步骤之前，还包括：

获取电压样本信息、电流样本信息和第一衰减寿命样本信息，并根据所述电压样本信息、所述电流样本信息和所述第一衰减寿命样本信息建立预设第一超级电容寿命曲线；

获取温度样本信息和第二衰减寿命样本信息，并根据所述温度样本信息和所述第二衰减寿命样本信息建立预设第二超级电容寿命曲线；

获取充放电次数样本信息和第三衰减寿命样本信息，并根据所述充放电次数样本信息和所述第三衰减寿命样本信息建立预设第三超级电容寿命曲线。

可选地，所述根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命的步骤包括：

获取在所述电压信息和所述电流信息状态下所述超级电容模组的第一工作时间；

根据所述电压信息、所述电流信息和所述第一工作时间通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命。

可选地，所述根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命的步骤包括：

获取在所述温度信息下所述超级电容模组的第二工作时间；

根据所述温度信息和所述第二工作时间通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命。

可选地，所述根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命的步骤之后，还包括：

实时获取所述超级电容模组的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度；

在所述容量衰减变化率、所述温度变化率、所述内阻变化率或所述总成不均衡度中的至少一项不满足所述预设条件时，生成所述安全预警信息进行预警。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种超级电容模组监控、预警设备，所述超级电容模组监控、预警设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的超级电容模组监控、预警程序，所述超级电容模组监控、预警程序配置为实现如上文所述的超级电容模组监控、预警方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有超级电容模组监控、预警程序，所述超级电容模组监控、预警程序被处理器执行时实现如上文所述的超级电容模组监控、预警方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种超级电容模组监控、预警装置，所述超级电容模组监控、预警装置包括：信息获取模块、衰减寿命预测模块、剩余寿命确定模块以及安全监控模块；

所述信息获取模块，用于获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；

所述衰减寿命预测模块，用于根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；

所述剩余寿命确定模块，用于根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警。

本发明中提供一种超级电容模组监控、预警方法、设备、存储介质及装置，该方法通过获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命。本发明根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警，从而实现了对超级电容模组的使用寿命进行监控及预警。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的超级电容模组监控、预警设备的结构示意图；

图2为本发明超级电容模组监控、预警方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明超级电容模组监控、预警方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明超级电容模组监控、预警方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明超级电容模组监控、预警装置第一实施例的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的超级电容模组监控、预警设备结构示意图。

如图1所示，该超级电容模组监控、预警设备可以包括：数据采集接口、处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，对于用户接口1003的有线接口在本发明中可为USB接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以是稳定的存储器(Non-volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对超级电容模组监控、预警设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，认定为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及超级电容模组监控、预警程序。

在图1所示的超级电容模组监控、预警设备中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与所述后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接用户设备；所述超级电容模组监控、预警设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的超级电容模组监控、预警程序，并执行本发明实施例提供的超级电容模组监控、预警方法。

基于上述硬件结构，提出本发明超级电容模组监控、预警方法的实施例。

参照图2，图2为本发明超级电容模组监控、预警方法第一实施例的流程示意图，提出本发明超级电容模组监控、预警方法第一实施例。

在第一实施例中，所述超级电容模组监控、预警方法包括以下步骤：

步骤S10：获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息。

应理解的是，本实施例的执行主体是超级电容模组监控、预警设备，该超级电容模组监控、预警设备包括信息采集模块和信息处理模块。信息采集模块可以是多功能传感器，也可以是多个单功能的传感器，信息采集模块用于采集超级电容模组的内部的温度信息、电压信息以及超级电容模组的内阻等信息。信息处理模块可以是单片机芯片、ARM芯片的等。超级电容模组监控、预警设备可以在线实时对超级电容模组进行在线的实时监控，并在超级电容模组出现异常时进行预警；当然超级电容模组监控、预警设备还可以间隔一定的时间对超级电容模组进行间隔监控，并在超级电容模组发生异常时进行预警；超级电容模组监控、预警设备还可以在用户启动设备时对超级电容模组进行监控，并在关闭设备时停止进行监控。超级电容模组监控、预警设备的具体工作方式可以根据能量的损耗以及超级电容模组的工作时长确定，在此不做具体限定。例如在超级电容模组刚开始使用时，可以每个一段时间对超级电容模组进行监控、预警，而在超级电容模组使用超过一定时间时，此时超级电容模组发生异常的可能性增加，可以通过在线实时监控、预警。

需要说明的是，超级电容模组是多个大功率电容的组合。电压信息是指超级电容模组在工作时接收的电压或者释放的电压的信息。电流信息是指超级电容模组在充电或放电时产生的电流信息。超级电容模组类似于一个电池，在对电池进行充电时电压信息是指电池接收到的电压信息，在电池放电时，电压信息是指电池所释放初的电压信息。温度信息是指超级电容模组在工作时的超级电容模组内部的电容的温度状态。温度信息可以是主要由超级电容模组在工作时产生热量形成的温度。内阻信息是指超级电容在当前工作状态下的内阻阻值的大小。随着超级电容模组长时间使用，超级电容模组内部的内阻会随着充电次数的增加而增加，同时超级电容充电模组的容量也会随着充电次数的增加而逐渐减少。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以通过时限设置的万用表以及温度传感器对超级电容模组的电压信息、电流信息、温度信息和内阻信息进行测量，当然也可以通过其他方式对超级电容模组的上述信息进行测量。超级电容模组监控、预警设备可以通过超级电容模组连接的温度传感器对超级电容模组内的单个电容的温度信息进行测量，当然温度传感器还可以对超级电容模组工作环境下的温度信息进行测量。内阻信息可以通过万用变测量超级电容模组的电压信息和对应的电流信息通过预先设定的程序计算得到。

步骤S20：根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命。

需要说明的是，预设超级电容寿命曲线是用于根据当前的电压信息、电流信息、温度信息和内阻信息对超级电容的衰减寿命进行预测的曲线。超级电容寿命曲线有中超级电容的衰减寿命会随着超级电容模组的工作状态、环境状态以及充放电次数相关。例如超级电容模组的工作电压超过超级电容模组的标准电压，此时超级电容模组处于负荷状态，超级电容模组的使用寿命将会大大降低。模组衰减寿命是指超级电容模组由于处于负荷状态、高温状态等条件下，造成超级电容膜组的使用寿命降低的部分寿命。根据超级电容模组的电压信息、电流信息以及超级电容模组的充电时间或放电时间可以确定超级电容模组当前的电容余量。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以将获取到的所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线内的对应数值进行查找得到超级电容模组在当前的工作状态和当前的环境状态下的模组衰减寿命。当然超级电容模组监控、预警设备还可以先确定由当前工作状态印记的模组衰减寿命，然后计算由于环境状态引起的模组衰减寿命，在根据内阻信息确定超级电容模组由于充放电次数过多导致的模组衰减寿命。当然在模组衰减寿命获取过程中，不对模组衰减寿命确定的先后顺序做限定。

步骤S30：根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警。

需要说明的是，模组剩余寿命是指超级电容模组还可以继续工作的时间长度。在具体实施中，在确定模组衰减寿命之后，由于超级电容模组的总寿命是一个固定值，可以通过超级电容模组的总寿命与上述模组衰减寿命确定超级电容模组的模组剩余寿命。预设条件是指预先设定用于确定超级电容模组当前状态的条件。在本实施例中，预设条件是指超级电容模组的模组剩余寿命条件，当然还可以包括超级电容模组的变化条件，例如内阻变化率、温度变化率等，在此不做具体限定。

在本实施例中提供一种超级电容模组监控、预警方法，该方法通过获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命。本实施例根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警，从而实现了对超级电容模组的使用寿命进行监控及预警。

参照图3，图3为本发明超级电容模组监控、预警方法第二实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明超级电容模组监控、预警方法的第二实施例。

在第二实施例中，所述步骤S20包括：

步骤S21：根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命。

需要说明的是，预设第一超级电容寿命曲线是用于预测超级电容模组在当前工作状态下由工作状态引起超级电容寿命衰减的具体值进行预测的曲线。第一衰减寿命是指超级电容由于当前工作状态下造成的超级电容模组衰减的寿命。在超级电容模组长时间未处于标准的工作状态下对超级电容模组的寿命造成极大的影响。例如超级电容模组长时间处于超负荷的状态下运行，超级电容模组的寿命会大大降低，电池馈电造成电池的使用寿命大大降低亦是如此。超级电容模组的工作电压超过额定电压值的范围越大，超级电容模组的使用寿命越短。例如标准环境条件下，保持15摄氏度的标准温度，在使用的电压为额定电压2.5V的工作状态下，超级电容模组的使用时长可以达到20年，但是在工作电压为2.6V时，此时超级电容模组的使用寿命可能为12年甚至更短，当然在工作电压为2.7V是超级电容模组的使用寿命会更短。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以根据当前超级电容模组的工作电压状态和电流状态根据预设的第一超级电容寿命曲线对超级电容模组的第一衰减寿命进行查找，当然还可以通过曲线的参数推导出的公式进行计算得到第一衰减寿命，在此不做具体限定。

步骤S22：根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命。

需要说明的是，预设第二超级电容寿命曲线是用于预测超级电容模组在当前环境状态下由环境状态引起超级电容寿命衰减的具体值进行预测的曲线。第二衰减寿命是指超级电容由于当前环境状态下造成的超级电容模组衰减的寿命。在超级电容模组长时间未处于标准的环境状态下对超级电容模组的寿命造成极大的影响例如超级电容模组产时间工作在50摄氏度以上的环境内部，超级电容模组的寿命会大大降低。超级电容模组的环境状态内的温度信息超过额定温度的范围越大，超级电容模组的使用寿命越短。例如标准工作条件下，保持2.5V的工作状态下，使用15摄氏度的标准温度，超级电容模组的使用时长可以达到20年，但是在单个电容的温度长期处于25摄氏度时，此时超级电容模组的使用寿命可能为10年，当然在单个电容长期处于45摄氏度的环境状态下，超级电容模组的使用寿命可能仅仅只有一年。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以根据当前超级电容模组的环境的温度信息根据预设的第二超级电容寿命曲线对超级电容模组的第二衰减寿命进行查找，当然还可以通过曲线的参数推导出的公式进行计算得到第二衰减寿命，在此不做具体限定。

步骤S23：根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命。

需要说明的是，预设第三超级电容寿命曲线是用于预测超级电容模组在充放电次数过多的情况下，由超级电容模组内部的内阻的变化引起超级电容寿命衰减的具体值进行预测的曲线。第三衰减寿命是指超级电容由于内阻变化造成的超级电容模组衰减的寿命。随着超级电容模组长时间的使用，超级电容模组的充放电次数会持续的增加，众所周知，随着电池的长时间使用，电池所能释放出的电量会逐渐的减小，但是电池的充电量并不会减少，这是由于电池的内阻随充放电次数的持续增加造成电池内阻增大所造成的。充放电次数越多，电池的内阻变化越大，电池的容量便越小，超级电容模组也是如此。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以根据获取到的超级电容模组的内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线确定超级电容所衰减的第三衰减寿命。例如可以将内阻信息的具体阻值与预设第三超级电容寿命曲线内的相同阻值对应的第三衰减寿命。

步骤S24：根据所述第一衰减寿命、所述第二衰减寿命和所述第三衰减寿命确定所述超级电容模组的模组衰减寿命。

需要说明的是，在本实施例中可以将超级电容模组的标准寿命定义为L_all，超级电容模组的剩余寿命定义为L_to，由于电压信息引起的第一衰减寿命定义为L_v，第二衰减寿命定义为L_temp，第三衰减寿命定义为L_c；此时可以将L_v、L_temp、L_c相加得到总的模组衰减寿命。当然之后的步骤可以根据公式：L_to＝L_all-L_v-L_temp-L_c得到超级电容模组的剩余寿命。

其中，所述步骤S23包括：

步骤S231：根据所述内阻信息确定所述超级电容模组的充放电次数信息。

需要说明的是，超级电容模组的内阻的阻值会随着超级电容模组的充放电次数的增加而增大。超级电容模组监控、预警设备可以根据超级电容模组当前的内阻信息对超级电容模组的充放电次数信息进行反推得到超级电容模组当前已经充放电此时信息。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以根据获取到的内阻信息的具体阻值与超级电容模组的相关参数信息确定超级电容模组的充放电次数，例如在超级电容模组充电1000次时，超级电容模组内的内阻的阻值会存在细微的变化；在超级电容模组充放电7000次时，超级电容模组内阻的阻值可能是内阻初始值的1.3倍，此时超级电容模组内阻的阻值变化很明显，此时超级电容模组的容量变化也会很明显。

步骤S232：根据所述充放电次数信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命。

需要说明的是，在本实施例中，超级电容模组监控、预警设备可以根据获取到的超级电容模组的充放电次数通过预设第三超级电容寿命曲线确定超级电容所衰减的第三衰减寿命。例如可以将充放电次数与预设第三超级电容寿命曲线内的相同阻值对应的第三衰减寿命。

所述步骤S21之前，还包括：

步骤S21'：获取电压样本信息、电流样本信息和第一衰减寿命样本信息，并根据所述电压样本信息和所述第一衰减寿命样本信息建立预设第一超级电容寿命曲线。

需要说明的是，在对超级电容模组的衰减寿命进行预测之前需要对预设超级电容模组寿命曲线进行建立，然后根据建立起的预设超级电容模组的寿命曲线确定超级电容模组的衰减寿命。

应理解的是，电压样本信息是大量超级电容模组工作时的电压信息，电流样本信息也是如此，第一衰减寿命样本信息是与电压样本信息所对应的衰减寿命所对应的样本信息。根据电压样本信息、电流样本信息与衰减寿命样本信息可以对预设第一超级电容曲线进行拟合从而得到第一超级电容寿命曲线。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以将超级电容模组的电压样本信息和第一衰减寿命样本信息在坐标系上进行线性拟合得到预设第一超级电容曲线，当然也可以通过电压样本信息和第一衰减寿命样本信息对相关的参数信息进行计算，然后根据相关的参数信息得到预设第一超级电容曲线，当然也可以通过其他方式，例如神经网络训练、深度学习等，在此不做具体限定。

步骤S22'：获取温度样本信息和第二衰减寿命样本信息，并根据所述温度样本信息和所述第二衰减寿命样本信息建立预设第二超级电容寿命曲线。

需要说明的是，温度样本信息是大量超级电容模组工作时的模组内部单个电容的温度信息，第二衰减寿命样本信息是与温度样本信息所对应的衰减寿命所对应的样本信息。根据温度样本信息与衰减寿命样本信息可以对预设第二超级电容曲线进行拟合从而得到第二超级电容寿命曲线。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以将超级电容模组的温度样本信息和第二衰减寿命样本信息在坐标系上进行线性拟合得到预设第二超级电容曲线，当然也可以通过温度样本信息和第一衰减寿命样本信息对相关的参数信息进行计算，然后根据相关的参数信息得到预设第二超级电容曲线。

步骤S23'：获取充放电次数样本信息和第三衰减寿命样本信息，并根据所述充放电次数样本信息和所述第三衰减寿命样本信息建立预设第三超级电容寿命曲线。

需要说明的是，充放电次数样本信息是大量超级电容模组在使用一定的工作时间的后充放电次数的信息，第三衰减寿命样本信息是与充放电次数样本信息所对应的衰减寿命所对应的样本信息。根据充放电次数样本信息与衰减寿命样本信息可以对预设第三超级电容曲线进行拟合从而得到第三超级电容寿命曲线，具体实施过程可参考上述第一超级电容寿命曲线或第二超级电容寿命曲线的建立方式，此处不再赘述。

在本实施例中，所述步骤S21包括：

步骤S211：获取在所述电压信息和所述电流信息状态下所述超级电容模组的第一工作时间。

需要说明的是，在对超级电容模组的衰减寿命进行预测时，需要确认超级电容模组在超负荷状态下的第一工作时间，将第一工作时间转化为对应的标准状态下的工作时间，例如在超负荷工作状态下，第一工作时间与标准的工作时间之间为2倍的关系，此时在超负荷工作状态下，工作一小时等同于在标准条件下工作两小时所衰减的寿命。在需要确定超级电容模组的剩余寿命时，需要将当前状态下，所消耗的电容模组寿命转化为对应标准状态下的使用寿命，当然在使用状态确定的情况下，也可以将标准状态下的使用寿命转化为使用状态下的电容模组寿命。

在具有实施中，超级电容模组监控、预警设备可以对超级电容模组在当前工作状态下的工作时间进行计时，并将记录结果作为第一工作时间。

步骤S212：根据所述电压信息、所述电流信息和所述第一工作时间通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命。

需要说明的是，在本实施例中超级电容模组监控、预警设备可以根据电压信息和预设第一超级电容寿命曲线确定当前工作状态下的第一工作时间与标准状态下工作时间之间的转化系数，然后根据第一工作时间和对应的转化系数确定第一衰减寿命的具体数值。

在本实施例中，所述步骤S22包括：

步骤S221：获取在所述温度信息下所述超级电容模组的第二工作时间。

需要说明的是，在对超级电容模组的衰减寿命进行预测时，还需要确认超级电容模组在高温状态下的第二工作时间，将第二工作时间转化为对应的标准状态下的工作时间，例如在高温工作状态下，第二工作时间与标准的工作时间之间为3倍的关系，此时在高温工作状态下，工作一小时等同于在标准条件下工作两小时所衰减的寿命。在需要确定超级电容模组的剩余寿命时，需要将当前温度状态下，所消耗的电容模组寿命转化为对应标准状态下的使用寿命，当然在使用状态确定的情况下，也可以将标准状态下的使用寿命转化为使用状态下的电容模组寿命。

步骤S222：根据所述温度信息和所述第二工作时间通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命。

需要说明的是，在本实施例中超级电容模组监控、预警设备可以根据温度信息和预设第二超级电容寿命曲线确定当前工作状态下的第二工作时间与标准状态下工作时间之间的转化系数，然后根据第二工作时间和对应的转化系数确定第二衰减寿命的具体数值。在超级电容模组的寿命减半时，工作环境中的温度变化ΔT，ΔT＝[lg(L_all/L_h)]/lg2，其中L_h为高温下超级电容模组的寿命。在T温度下超级电容模组的实际寿命为:

其中T_max为超级电容模组工作的最高温度，超过该温度超级电容模组会损坏或无法使用。在T温度下工作第一工作时间T_r时，超级电容模组第二衰减寿命为：

在本实施例中提供一种超级电容模组监控、预警方法，该方法通过获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命。本实施例根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警，从而实现了对超级电容模组的使用寿命进行监控及预警。

参照图4，图4为本发明超级电容模组监控、预警方法第三实施例的流程示意图，基于上述图2所示的第一实施例，提出本发明超级电容模组监控、预警方法的第三实施例。

在第三实施例中，所述步骤S30之后，还包括：

步骤S40：实时获取所述超级电容模组的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度。

需要说明的是，容量衰减变化率是指超级电容模组的容量在单位时间内变化的数值。温度变化率是指超级电容模组在正常工作时模组内的的温度变化程度。内阻变化率是指单位时间内超级电容模组内阻阻值的变化程度。总称不均衡度是指相互串联的超级电容模组中各个超级电容模组之间容量变化的差异，例如相互串联的超级电容模中一个超级电容模组的容量下降了百分之十，而其他超级电容模组的容量仅下降了百分之一，此时超级电容模组的总成不均衡度比较高；在相互串联的超级电容模中的所有超级电容模组的容量都下降了百分之一或者百分之二时此时超级电容模组的总成不均衡度比较低。超级电容模组的总成不均衡度大于或等于一，在超级电容模组的总成不均衡度等于一时，此时相互串联的超级电容模内部的所有超级电容模组的容量均相同。

在具体实施中，超级电容模组监控、预警设备可以根据超级电容模组的电压信息、电流信息以及充放电的时间信息可以对超级电容模组的当前电容量进行确定，通过当前电容量与前一采集时刻的电容量进行比较获取一段时间内超级电容模组的容量变化衰减程度，然后按照容量变化衰减程度与一段时间的比值确定容量衰减变化率。温度变化率可以通过定时的对温度信息进行获取，根据相邻时刻的温度信息进行确定。当然内阻变化率与相互串联的所述超级电容模组的总成不均衡度也可以按照上述容量变化率的获取方式进行获取，在此不再赘述。

步骤S50：在所述容量衰减变化率、所述温度变化率、所述内阻变化率或所述总成不均衡度中的至少一项不满足预设条件时，生成安全预警信息。

需要说明的是，超级电容模组内的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度会超级电容模组的使用在一定程度的范围内会逐渐的变大，若在单位时间内容量衰减变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度中的任一项或多项变化程度远远超出预设条件的范围，此时可以默认该超级电容模组损坏或串联的超级电容模组中存在损坏的拆机电容模组，此时需要进行安全预警防止发生意外事故。

在具体实施中，超级电容膜组监控设备可以将超级电容模组的容量衰减变化率、所述温度变化率、所述内阻变化率或所述总成不均衡度与预设条件中的容量衰减变化率、内阻变化率或总成不均衡度进行比较，在监控到的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率或总成不均衡度中的至少一项不满足预设条件中设定的容量衰减变化率、内阻变化率或总成不均衡度范围时，超级电容膜组监控设备生成安全预警信息进行报警。

在本实施例中，所述超级电容模组的容量衰减变化率还包括所述超级电容模组内部单个电容的容量衰减变化，并在单个电容衰减超过预设条件时，进行报警。

应理解的是，超级电容模组是多个单体超级电容串联而成，在初始状态下，其容量和内阻均会有一定差异，因此，串联充电过程中，单体电压上升到标称电压的时间也会有差异，电容容量越大，充满电所需的时间越长，容量越小，充满电所需时间越短，放电过程亦类似，停止放电时，容量越大，电压越高，容量越小，电压越低。此时超级电容模组内的单个电容之间的电容量或者是放电后的电压具有一定的排列顺序。超级电容模组在经过若干使用周期后，在容量不变或等比例衰减的情况下，则充至额定电压的电容排序会保持不变，反之放电后电容残压的幅值排序也是固定不变的。但实际使用中，同一模组中的单体电容衰减的幅度会有所不同，依据充电排序变化和放电后残留电压的排列顺序会发生变化，从而可以了解到超级电容模组内的单体电容的衰减变化情况。

在具体实施中，可以对每次的充电时间差和放电电压差进行统计，并根据统计的结果，计算并出单体在整个超级电容模组中的衰减占比及衰减占比变化的速率，生成衰减速率曲线。比较此速率曲线的各单体电容的衰减速率情况，可排查衰减速率较大或明细异常于平均数据的的电容，并发出警告。当然在多个超级电容模组协同使用的情况下，也可以通过此方式确定单个超级电容模组的衰减速率变化情况，具体方式不再赘述。

在本实施例中提供一种超级电容模组监控、预警方法，该方法通过获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命。本实施例根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警，从而实现了对超级电容模组的使用寿命进行监控并在超级电容模组存在异常时及时进行安全预警。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有超级电容模组监控、预警程序，所述超级电容模组监控、预警程序被处理器执行时实现如上文所述的超级电容模组监控、预警方法的步骤。

此外，参照图5，本发明实施例还提出一种超级电容模组监控、预警装置，所述超级电容模组监控、预警装置包括：信息获取模块10、衰减寿命预测模块20、剩余寿命确定模块30以及安全监控模块40；

所述信息获取模块10，用于获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；

所述衰减寿命预测模块20，用于根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；

所述剩余寿命确定模块30，用于根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警。

在本实施例中提供一种超级电容模组监控、预警装置，该装置通过信息获取模块10获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；衰减寿命预测模块20根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；剩余寿命确定模块30根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命。本实施例根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命进而得到超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时进行预警，从而实现了对超级电容模组的使用寿命进行监控及预警。

在一实施例中，所述衰减寿命预测模块20还用于根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命；根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命；根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命；根据所述第一衰减寿命、所述第二衰减寿命和所述第三衰减寿命确定所述超级电容模组的模组衰减寿命。

在一实施例中，所述衰减寿命预测模块20还用于根据所述内阻信息确定所述超级电容模组的充放电次数信息；根据所述充放电次数信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命。

在一实施例中，所述衰减寿命预测模块20还用于获取电压样本信息、电流样本信息和第一衰减寿命样本信息，并根据所述电压样本信息、电流样本信息和所述第一衰减寿命样本信息建立预设第一超级电容寿命曲线；获取温度样本信息和第二衰减寿命样本信息，并根据所述温度样本信息和所述第二衰减寿命样本信息建立预设第二超级电容寿命曲线；获取充放电次数样本信息和第三衰减寿命样本信息，并根据所述充放电次数样本信息和所述第三衰减寿命样本信息建立预设第三超级电容寿命曲线。

在一实施例中，所述衰减寿命预测模块20还用于获取在所述电压信息和所述电流信息状态下所述超级电容模组的第一工作时间；根据所述电压信息、所述电流信息和所述第一工作时间通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命。

在一实施例中，所述衰减寿命预测模块20还用于获取在所述温度信息下所述超级电容模组的第二工作时间；根据所述温度信息和所述第二工作时间通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命。

在一实施例中，所述安全监控模块40还用于实时获取所述超级电容模组的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度；在所述容量衰减变化率、所述温度变化率、所述内阻变化率或所述总成不均衡度中的至少一项不满足预设条件时，生成安全预警信息。

本发明所述超级电容模组监控、预警装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为名称。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如只读存储器镜像(Read Only Memory image，ROM)/随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种超级电容模组监控、预警方法，其特征在于，所述方法包括：

获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；

根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；

根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命的步骤包括：

根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命；

根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命；

根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命；

根据所述第一衰减寿命、所述第二衰减寿命和所述第三衰减寿命确定所述超级电容模组的模组衰减寿命。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述内阻信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命的步骤包括：

根据所述内阻信息确定所述超级电容模组的充放电次数信息；

根据所述充放电次数信息通过预设第三超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第三衰减寿命。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命的步骤之前，还包括：

获取电压样本信息、电流样本信息和第一衰减寿命样本信息，并根据所述电压样本信息、所述电流样本信息和所述第一衰减寿命样本信息建立预设第一超级电容寿命曲线；

获取温度样本信息和第二衰减寿命样本信息，并根据所述温度样本信息和所述第二衰减寿命样本信息建立预设第二超级电容寿命曲线；

获取充放电次数样本信息和第三衰减寿命样本信息，并根据所述充放电次数样本信息和所述第三衰减寿命样本信息建立预设第三超级电容寿命曲线。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压信息和所述电流信息通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命的步骤包括：

获取在所述电压信息和所述电流信息状态下所述超级电容模组的第一工作时间；

根据所述电压信息、所述电流信息和所述第一工作时间通过预设第一超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第一衰减寿命。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述温度信息通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命的步骤包括：

获取在所述温度信息下所述超级电容模组的第二工作时间；

根据所述温度信息和所述第二工作时间通过预设第二超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得第二衰减寿命。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警的步骤之后，还包括：

实时获取所述超级电容模组的容量衰减变化率、温度变化率、内阻变化率以及相互串联的所述超级电容膜组的总成不均衡度；

在所述容量衰减变化率、所述温度变化率、所述内阻变化率或所述总成不均衡度中的至少一项不满足所述预设条件时，生成所述安全预警信息进行预警。

8.一种超级电容模组监控、预警设备，其特征在于，所述超级电容模组监控、预警设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的超级电容模组监控、预警程序，所述超级电容模组监控、预警程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的超级电容模组监控、预警方法的步骤。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有超级电容模组监控、预警程序，所述超级电容模组监控、预警程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的超级电容模组监控、预警方法的步骤。

10.一种超级电容模组监控、预警装置，其特征在于，所述超级电容模组监控、预警装置包括：信息获取模块、衰减寿命预测模块以及剩余寿命确定模块；

所述信息获取模块，用于获取超级电容模组工作时的电压信息、电流信息、温度信息以及内阻信息；

所述衰减寿命预测模块，用于根据所述电压信息、所述电流信息、所述温度信息和所述内阻信息通过预设超级电容寿命曲线对所述超级电容模组的衰减寿命进行预测，获得模组衰减寿命；

所述剩余寿命确定模块，用于根据所述模组衰减寿命确定所述超级电容模组的模组剩余寿命，并在所述模组剩余寿命不满足预设条件时生成安全预警信息进行预警。

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