CN100514074C - 超电容有效寿命预测 - Google Patents

Abstract

提供了用于预期超电容在OFF周期之后经历至少一个ON周期的使用寿命Y_proj的方法和设备。设备包括耦合到超电容的传感器，用于测量作为时间t的函数的超电容的瞬时电压V(t)和温度T(t)；以及一种耦合到传感器的测量系统，测量系统接收V(t)、T(t)并至少部分基于组合不同t值的瞬时超电容寿命Y(V(t)，T(t))＝10^(aT+bV+c)的值计算Y_proj，其中a、b和c是常数。测量系统最好包括程序、临时和非易失存储器、处理器、定时器和用于同传感器和其它车辆系统通信的I/O。在优选实施例中，在OFF周期的开始和结束的V(t)、T(t)的值还用于确定Y_proj。

Description

超电容有效寿命预测

技术领域

本发明通常涉及电能源，并且更具体地，涉及超电容电能源的剩余操作寿命的预测。

背景技术

作为车辆和其它功能的主要电能存储设备的超电容具有重要性。在这些应用中，能够预计超电容能量存储设备的剩余有效寿命是重要的。图1示出了不同的电池温度T的作为电池电压V的函数的超电容电池的瞬时预计寿命Y(T，V)的曲线图10，其中分别地线11对应于15摄氏度，线12对应于25摄氏度，线13对应于35摄氏度，线14对应于45摄氏度，线15对应于55摄氏度，而线16对应于65摄氏度。曲线图10的线11-16可以表示为：

Y(V，T)＝10^(aT+bV+c)                   [1]

其中，a、b和c是常数。当Y(T，V)用年、V用伏特而T用摄氏度表示时，那么a＝-0.03333333和b＝-3.33333333和c＝10.1666666666是有效值。尽管上面的表达式对于提供多种特定电池状况的预计寿命的快照(snapshot)是有用的，它并不基于操作历史的累积效应反映预计寿命，也不呈现时间变化的电池状况。另外，无论是图1还是它表示的表达式都不能定义用于在超电容的寿命内的任何当前中间点预报它的剩余操作寿命的方法。因此，继续需要一种改进的装置和方法，用于预报超电容电源(特别是作为车辆电源的超电容电源)的剩余寿命。

因此，希望提供一种改进的装置和方法，用于确定超电容电源(特别是对用于车辆推进的超电容类型)的预计使用期限。另外，希望装置和方法是自动的，不需要车辆使用者的任何参与。更进一步希望的是，本信息的系统和方法存储关于过去车辆操作状况的信息，这样可以估计其累积影响。另外，结合附图和前面的技术领域和背景，通过随后的详细说明和所附权利要求，本发明其它希望的特点和特征将变得明显。

发明内容

提供了一种设备，用于预计超电容在OFF周期之后经历至少一个ON周期的有效寿命Y_proj。该设备包括耦合到超电容的传感器，用于测量作为时间t的函数的超电容的电压V(t)和温度T(t)；以及一种耦合到传感器的测量系统，测量系统接收V(t)、T(t)并至少部分基于组合在至少ON周期期间的不同t的值的瞬时超电容寿命Y(V(t)，T(t))＝10^(aT+bV+c)(其中，a、b和c是常数)的值来计算Y_proj。在优选的实施例中，测量系统包括用于存储V(t)、T(t)和Y(V，T)的中间值的非易失存储器、程序存储器、临时存储器和用于进行各种计算的CPU。I/O通过接口连接测量系统到传感器和其它车辆系统。

提供了一种方法，用于利用超电容的测量的电压V(t)和测量的温度T(t)确定超电容的预计Y_proj寿命。该方法包括存储至少两个时间区间t_s的V、T的值并且确定至少两个时间区间ts的超电容的瞬时寿命Y(V(t)，T(t))＝10^(aT+bV+c)(其中a、b和c是常数)并且组合由此得到的Y(V，T)的值来至少部分得到Y_proj。在优选的实施例中，在OFF周期的开始和结束的V(t)、T(t)的值也用于确定Y_proj。最好通过对中间值的积分和或求和来得到Y_proj。

提供一种用于预计超电容电源在空闲周期之后经历至少一个运行周期的有效寿命Y_proj的系统，包括：耦合到所述超电容电源的传感器，用于测量作为时间t的函数的超电容的电压V(t)和温度T(t)；以及耦合到所述传感器的测量系统，所述测量系统接收V(t)、T(t)并至少部分基于组合在所述运行周期期间的不同的t的值的瞬时超电容寿命Y(V(t)，T(t))的值计算Y_proj，其中，所述的系统还包括：在Y_proj中包含取决于在空闲区间的开始的V、T值V_o、T_o和在空闲区间的结束的V、T值V_f、T_f的项。

更进一步地，在所述运行周期期间的不同的t的值包括t＝n*t_s，n＝1，2，3...N，N是在所述运行周期期间出现的n的最大值，t_s是预定的时间区间。

更进一步地，Y_proj＝f(V_o，V_f，T_o，T_f)。

附图说明

结合下面的附图，将在下文描述本发明，其中，相似的标记表示相似的元件，以及

图1是根据现有技术的以年表示的瞬时超电容预期寿命与以伏特表示的电池电压的关系的简图，以摄氏度表示的温度作为参数；

图2是根据第一实施例的本发明的简化的电气示意方框图；

图3是类似于图2但是根据另一实施例的方框图；

图4示出：在空闲(例如，OFF)周期期间超电容的平均预期寿命可以如何变化以响应电容电压和温度的变化；

图5是当超电容经历若干非常繁重使用的空间分隔的阶段(ON周期)(散布着空闲(OFF)周期)时的超电容的预期寿命、已用寿命和瞬时预期寿命与经过的时间(以天表示)的关系曲线图；以及

图6是说明根据优选实施例的本发明的方法的简化流程图。

具体实施方式

本质上，下面详细的说明只是示范而不是用来限制本发明或本发明的应用和使用的。此外，没有被在前述的技术领域、背景、发明内容或下面的详细说明中提出的任何明示的或暗示的理论限制的意图。词“空闲”或“空闲状态”或“空闲周期”或“OFF”在这里可以互换使用，表明没有从超电容获得有效功率的状态或周期，而词“运行”或“运行状态”或“运行周期”或“ON”可以互换使用，表明正在从超电容获得有效功率。

图2示出根据本发明的第一实施例的用于确定超电容的预计寿命的电系统20的简化电示意方框图。系统20包括一个或多个超电容C-1...C-i...C-n和测量每个电容C-i两端的电压Vi和每个电容C-i的温度Ti的电容状态传感器22-1...22-i...22-n。为了方便说明，通过代表电容C和代表状态传感器22来描述方案，省略了辅助标识“i”。每个状态传感器22包括隔离差分放大器和电平移动器23(此后称隔离器23)，使差分电压输入24耦合到电容C；以及电平移动放大器27(此后称隔离器27)，使输入26耦合到温度传感器25，它热耦合到电容C以便测量其温度。隔离器23在引线或总线28上的输出和隔离器27在引线或总线29上的输出耦合到测量系统32的I/O 30。I/O 30可以是模数转换器(A/D)和或数字转换器或信号转换器，取决于从隔离器23、27输出的信号的性质。任一种方案都是有用的。测量系统32还包括程序存储器34、临时工作存储器(RAM)35、非易失存储器(NV-MEM)36、处理器(CPU)37和定时器38，经由总线31彼此耦合并且耦合到I/O 30。例如，结合图6的流程图所示的程序步骤存储在存储器34中并且使得处理器37执行本发明方法的步骤。NV-MEM 36用于临时存储各种变量或参数的中间值。提供输出总线或连接33，通过它系统20可以把它对电容C-1...C-i...C-n的状态的计算结果和预期的寿命和/或任何希望的中间值传递给一个或多个显示、警报功能、和/或其它总的或监督的车辆功能(未示出)。提供输入连接39，这样加电和断电信号可以从例如点火开关(未示出)或其它车辆或电源控制设备接收。

图3是本发明的电系统40的方框图，类似于图2，但是根据的是另一实施例。图3的系统40类似于图2的系统20。系统20和40的不同之处在于，对于图2的系统20，多个电容状态传感器独立测量并向测量系统32报告各种电容C-1...C-n的状态，而在图3的系统40中，单个电容状态传感器42测量串联的电容C-1...C-n的集体状态并向测量系统32’报告组合的数据。除了在检测的电池电压上的不同，图3的状态传感器42与图2的状态传感器22类似，并且状态传感器42的元件43-49在操作上分别等同于状态传感器22的元件23-39，通过引用将该讨论结合在此。类似地，测量系统32、32’的元件是相似地并且通过引用将关于图2的系统32的讨论结合在此。任何一种方案都是有用的。接下来的关于系统20、40的操作的讨论适用于任一种方案。为了说明方便，假定使用的是图2的系统20并且只考虑单个电池。基于在此的说明，本领域的技术人员将理解，使用系统20或系统40或二者的组合的方案还可以考虑多个电池。

当超电容空闲(例如，OFF)时，没有有效的功率从其获取。但是，它的期望寿命可以变化以响应它的终端电压V和温度T的变化。尽管甚至在空闲周期期间使用系统20、40可以监视期望寿命，这并不是希望的，因为这种监视需要能量消耗。因此，希望提供一种系统，用于就基于在空闲周期的开始(Vo，To)和结束(V_f，T_f)的V、T值和空闲周期的持续时间(Δt)来修正期望的电容寿命值。期望的是，在由于电荷漏泄的空闲周期期间，电容终端电压V(t)作为时间t的函数将会衰减。作为时间函数的温度T(t)可以根据最近的电容使用历史和空闲周期期间周围的温度而增加或减少。因此，在空闲周期期间，T(t)可以增加或减少。

通过示例，假定V(t)和T(t)在区间Δt期间线性衰减。那么对于在空闲(OFF)周期期间的任何时间值t：

V(t)＝Vo+[(V_f-Vo)/Δt]t＝Vo+K_Vt           [2]

T(t)＝To+[(T_f-To)/Δt]t＝To+K_Tt           [3]

其中，K_V＝[(V_f-Vo)/Δt]和K_T＝[(T_f-To)/Δt]是常数。因为涉及的老化机制具有对数性质，就基于对空闲状态开始和结束状况的简单平均来生成代表的寿命期望项是不可能的。通过使用空闲(OFF)周期开始和停止的状况作为积分的端点计算代表的积分来得到更好的表示，如下：

Y_off＝Δt/∫1/[Y(V，T)]dt＝Δt/∫[10^{-(aT(t)+bV(t)+c)}]dt.          [4]

替换和组合项得出，

$Y_{\mathrm{off}}=\mathrm{\Δt}/\left[{10}^{-(\mathrm{aTo}+\mathrm{bVo}+c)}\right]\∫\left[{10}^{-({\mathrm{aK}}_T+{\mathrm{bK}}_V)t}\right]\mathrm{dt}.---\left[5\right]$

在区间Δt上进行积分得出：

Y_off＝{-[a(T_f-To)+b(V_f-Vo)]*ln(10)}/[1/Y_f-1/Yo]         [6]

其中 $Y_f={10}^{({\mathrm{aT}}_f+{\mathrm{bV}}_f+c)}$ 和 $\mathrm{Yo}={10}^{(\mathrm{aTo}+\mathrm{bVo}+c)}.$

如果在空闲(OFF)区间Δt电压或温度没有变化或者电压和温度的变化互相抵消(例如，aK_T+bK_V＝0)，那么Y_off＝Yo，即，和当空闲(OFF)周期开始时的值相同。将注意的是，Y_off≠(Yo+Y_f)/2和Y_off≠Y(V(Δt/2)，T(Δt/2))。换言之，从空闲周期得到的平均预计寿命预期值不是初始值和终值的简单平均，也不能找到通过空闲周期的折中办法。图4示出在10000秒的空闲周期期间使用等式[6]得到的Y_off的值，假定线性的电压下降0.2伏特而温度下降10摄氏度。将注意的是，在这些情况下，寿命期望增加，因为迹线52示出的减少的电压和迹线54示出的减少的温度，提供了如迹线56示出的较长的寿命。

关于超电容需要考虑两个时间区间：(i)上面讨论的空闲或OFF时间区间Δt和(ii)操作或ON时间区间。在操作ON时间区间期间，按照希望每隔t_s秒对超电容的状态采样并且因此采样区间的号n＝1，2，3...N是对总的运行时间或ON时间的测量。超电容的累积已用寿命Y_exp是可应用的时间区间的总和。因此：

Y_exp＝N*t_s+∑Δt，.                 [7]

其中N是在ON周期期间的区间t_s的总数，而∑Δt是OFF区间(在每个OFF区间的Δt的值可以变化)的和。为方便以秒测量Y_exp，即，与t_s和Δt相关联的时间单位，但是也可以使用其它任何时间单位。使用(举例而不是意在限制)定时器38作为时间测量计数器或时钟由本发明的系统20、40来确定Y_exp的值。例如，在线39(见图2-3)上从车辆点火开关(未示出)接收的加电或断电信号标识了运行周期和空闲周期的开始和结束。

通过计算每个采样区间t_s的瞬时期望寿命值Y(V，T)＝Y(V(n*t_s)，T(n*t_s))的时间加权平均，加上任何空闲(OFF)周期的影响来确定超电容的预计寿命Y_proj，如下：

Y_proj＝Y_exp/{∑[t_s/Y(V(n*t_s)，T(n*t_s))]+∑(Δt/Y_off)}，      [8]

n＝1，2，3到N，可以改写为

Y_proj＝Y_exp/{∑[t_s/Y(V(t_n)，T(t_n))]+∑(Δt/Y_off)}，and        [9]

Y_proj＝Y_exp/{∑P_n+∑Q_off}，                  [10]

其中t_n＝n*t_s并且

Pn＝[t_s/Y(V(t_n)，T(t_n))]and            [11]

∑Pn＝∑[t_s/Y(V(t_n)，T(t_n))]              [12]

各自：n＝1，2，3...N并且

Q_off＝Δt/Y_off                         [13]

对于持续时间Δt的每个OFF周期。将理解的是，对于每个OFF周期Δt可以变化。累加并存储中间量是方便的，

∑P_n+∑Q_off，                   [14]

即，递增进行求和，而不是存储独立的值并在以后把它们加起来。为方便以年来测量Y_proj。期望的剩余有效寿命Y_rul是预计寿命期限Y_proj减去已用寿命Y_exp，即，

Y_rul＝Y_proj-Y_exp.                 [15]

当Y_proj≤Y_exp使得Y_rul≤0时，超电容基本上到达了它有效寿命的结束。

图2-3的系统20、40的测量系统32、32’从传感器22、42接收V(t)和T(t)值并且从定时器38(或者别处的等价定时器或时钟)接收t和Δt值、从存储器34和/或36接收常数a、b、c和时间区间值t_s、从存储器35和/或36和接收ON/OFF和OFF/ON转换信号的输入39接收N值，并且利用存储在程序存储器34的计算程序和存储在RAM35和/或NV-MEM 36中的中间变量，CPU 37确定上述的等式的值以确定Y(V，T)、Y_off、Y_proj、Y_exp和Y_rul。按希望将这些计算的结果整体或部分经由输出33报告给使用者状态或诊断显示或监视(未示出)。本领域的技术人员将理解哪个寿命值是希望报告给这种状态或诊断显示或监视的，取决于超电容提供功率的车辆和/或其它设备的要求。图5示出了这种计算的结果的示例。本领域的技术人员将理解，系统20、40能够以诸如图5的图形的形式或作为数字读出器或其它装置提供这种信息，取决于使用者、维修技术人员和/或监视系统的需要。因此，图5的表示意在示范而非限制。

图5示出经历若干非常繁重使用的空间分隔的阶段63、65、67、69(散布着空闲周期71、73、75、77、79)的超电容的以年表示的预计寿命Y_proj(迹线66)、已用寿命Y_exp(迹线64)和瞬时寿命Y(V，T)(迹线62)与以天表示的经过的时间的关系曲线图60。为了说明，假定瞬时寿命Y(V，T)起初是10年。横坐标上经过的时间天数是t＝365，在纵坐标上，已用寿命Y_exp(在优选的实施例中是与一个或多个运行计数器或时钟的输出成比例的)，从在经过的时间天数是t＝0的Y_exp＝0线性增加到Y_exp＝1年。在参考标记63、65、67、69表明的时间上，在一天的周期Y(V，T)从10年下降到0.01年然后返回到10年的情况下，切换超电容为ON。这对应于非常繁重的使用，比可能在正常使用超电容遇到的情况大的多，但是这作为方便的方式来说明，在由空闲(OFF)周期分隔的硬使用(ON)周期的组合下，预计寿命Y_proj如何随时间变化。在曲线图60上，迹线62的横向间隔被夸大，其中(Y(V，T)在一天的时间非常急剧地从10年下降到0.01年而后回到10年)，这样容易看到Y(V，T)中的变化。在插入的OFF时间周期71、73、75、77、79期间，超电容是空闲的并且假定Y(V，T)是常数10年。

迹线66示出的预计寿命Y_proj在经过的时间t＝0和空闲(OFF)周期71期间起初是10年。但是，当一天出现了第一繁重使用(ON)事件63时，Y_proj急剧下降，大约和Y(V，T)相呼应，但没那么急剧。在第一一天的ON周期63的结束和空闲周期73的开始，Y(V，T)回到10年。在空闲(OFF)周期73期间Y_proj略微恢复但仍保持少于一年。当第二繁重使用一天的(ON)事件65出现并且Y(V，T)又一天下降到0.01年，Y_proj又下降而后在随后的空闲(OFF)周期75期间部分地恢复。这种急剧下降和部分恢复的趋势随着第三繁重使用一天的(ON)事件67和随后的空闲(OFF)周期77继续，每次下降使得迹线66更接近迹线64示出的Y_exp的线性增加的值。随着第四繁重使用一天的(ON)事件69，Y_proj迹线66下降到Y_exp迹线64的下方，表明预计寿命低于期望的寿命并且超电容已经到达它的寿命结束的状态，例如，剩余的有效寿命Y_rul≤0。在该点，系统20、40希望经由输出33报告该状况。本领域的技术人员还将理解，系统20、40可以报告使用者、维修人员和/或监视系统(未示出)希望的任何中间值，并且系统的操作不限于只报告Y_rul≤0。另外，NV-MEM 36可以用于存储关于各种ON和OFF周期的信息以及作为结果出现的寿命的变化，以便以后由使用者或维修人员或监视系统为系统性能评估进行检索。这是本发明特有的特点。例如，但并不是用来限制，通过周期地确定并在RAM 35存储Y(V，T)瞬时值的总和而后除以采集的样本数量，可以确定在ON周期期间的平均Y(V，T)。这给出了关于用户驾驶时间表和充电/放电策略对超电容有效寿命预期的影响的信息。基于在此的说明，本领域的技术人员将理解，如何聚集和存储这种和其它类型的关于超电容使用和剩余寿命变化的有效数据。结合图6示出的流程图将更充分地理解系统20、40的操作。

图6是说明根据优选实施例的本发明的方法100的简化流程图。缩写“N”用于图6中表明对询问的否定“NO”或“FALSE”结果，缩写“Y”用于表明对询问的肯定“YES”或“TRUE”结果，缩写“ON”用于表明正在从超电容获取有效功率的状态，而缩写“OFF”用于表明没有从超电容获取有效功率的状态。另外，为说明方便，假定每隔t_s秒对超电容的电压和温度参数采样，但是这不是用于限制。因此，为方便，以t_s的单位测量时间t，这样，t＝n*t_s，其中，n＝1，2，3...N。为了区分OFF时间区间和ON时间区间，分别使用了标记n_off和n_on。但是，这不是用来限制的，并且可以使用任何的采样区间或时间测量区间。为方便，t_s的值大约是一秒。

方法100通常开始于开始102，从而，系统20、40处于准备就绪状态，能够在系统加电时测量电容电压V和温度T。对于第一次的初始化和接下来的强行复位，使用下面的启动参数值：电源状态＝ON，n＝0，N_p＝0，∑Δt＝0，∑Q_off＝0，∑P_n＝0，V_o＝V的当前值，T_o＝T的当前值以及EOL＝FALSE。只要向系统20、40提供功率，接下来的初始化、方法100基本上连续运行。下面的说明假定已经发生初始化，并且方法100循环：从开始102到返回142并且回到开始102。

在步骤104，计数器或定时器31是递增的，即为方便但不是必需，设置n等于n+1。然后，执行询问106，其中，确定系统的电源状态，即，超电容C是处于ON状态或OFF状态。如果询问106的结果是ON，那么在询问108，确定电容C是否改变状态：从ON到OFF。如果询问106的结果是OFF，那么执行询问110，其中，确定电容C是否改变状态：从OFF到ON。(出现在系统20、40的输入39上的信号表明状态变化的方向，例如，ON到OFF或者OFF到ON)。对于不同的情况，方法100可以分成四个一般路径或序列：步骤111、131、145、147。路径111包括步骤112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、138、140和142，处理系统起初是OFF但从OFF改变到ON的情况。路径131包括步骤144、130、132、138、140和142，处理系统起初是ON并继续保持ON(即ON到OFF的询问108得出NO(FALSE))的情况。路径145包括步骤146、148、150和142，处理系统起初是ON但从ON改变到OFF(询问106得出YES(TRUE))的情况。路径147对应于电容C是OFF并且没有改变状态(询问110得出NO(FALSE))的情况。

现在返回到询问110，如果询问110的结果是NO(FALSE)，那么方法100经由(A)进行到返回142。返回142表明，只要存在电源来操作系统20、40，方法100再循环到开始102，否则的话，系统20、40在步骤142暂停。如果询问110的结果是YES(TRUE)，表明正在或即将发生从OFF到ON的状态改变，那么方法100进行到步骤112，其中，控制系统20、40中的电源状态设置为ON并且到步骤114，其中，在步骤148存储的对应于在马上结束的OFF区间的开始的参数值的∑Q_off、∑Δt、N_p、∑P_n、V_o、T_o的值在系统20、40中检索。在步骤116，确定Δt＝(n_off)*t_s的当前值和与当前OFF周期的结束(由与询问110相关联的OFF到ON的转换引起的)相关联的V_f、T_f的当前值。在步骤118，确定参数K_V、K_T(见等式[2]-[3]和关联的文本)。

在询问120，确定在OFF区间期间的V(t)和T(t)的变化是否是自抵消(即询问120是TRUE)。如果询问120的结果是YES(TRUE)，那么在步骤122，设置在刚好结束的OFF周期的结束的Y(t)的值Y_off等于Y(V_o，T_o)，即在刚好结束的OFF周期的开始的Y(t)＝Y(V(t)，T(t))的值。如果询问120的结果是NO(FALSE)，那么方法100进行到步骤124，其中确定Y_o、Y_f和Y_off的值。步骤122或124的交替结果馈送到步骤126，其中，如所示确定∑Q_off、∑Δt和N的值。已经使用了n_off(测量刚好结束的OFF周期的长度Δt)的值，在步骤128复位n_off到零，为方法100的另一迭代作准备。在随后的步骤130，如所示确定Y_exp、Y_proj和Y_rul的值，并且答复询问132。如果询问132的结果是YES(TRUE)，表明Y_rul是零或负的并且已经到达了电容寿命结束(EOL)的条件，这在EOL＝TRUE步骤140报告，而后方法100进行到结束步骤144。如果询问132的结果是NO(FALSE)，表明还未到达寿命结束的条件，那么该情况在EOL＝FALSE步骤138报告，而后方法100进行到返回142。

现在返回到询问108和步骤131，其中电容是ON并且保持ON，然后在步骤144，如所示确定t_n、Y_n、∑P_n和N，其中，n＝n_on提供了当前ON时间的测量。为简洁表示，在图6中，等式[9]-[12]的Y(t_n)＝Y(V(t_n)，T(t_n))。在步骤144确定的t_n、Y_n、∑P_n和N的值用在随后的步骤130以确定Y_exp、Y_proj和Y_rul。然后，Y_rul馈送到询问132。如已经描述那样进行询问132和步骤138或140，并且，EOL＝TRUE时方法100进行到结束144，而EOL＝FALSE时方法100进行到返回142(再循环到开始102)。将注意的是，正如关于步骤111、145，关于步骤131不复位n。

再返回到循环108和步骤145，其中电容起初是ON但正在或即将进行ON到OFF的转换(询问108的输出是YES(TRUE))。在随后的步骤146，测量系统20、40的电源状态设为OFF，并且在步骤148，存储各种与新的OFF周期的开始相关联的∑Q_off、∑Δt、N_p、∑P_n、V_o、T_o的值，如例如在NV-MEM 36或别处中存储。在随后的步骤150，n＝n_on设为零并且方法100前进到返回步骤102，准备方法100的下一次迭代。定时器38用于确定t＝n*t_s是方便的，但是还可以使用任何适当的定时器或定时功能。软件定时器是用于提供定时功能的可选择的装置的非限制的例子。

尽管在前面详细的说明中示出了至少一个示范实施例，应该理解，存在大量的变体。还应该理解，示范实施例或若干示范实施例只是示例，而不是用来以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置的。当然，前面的详细说明将向本领域的技术人员提供方便的道路图，用于实现示范实施例或若干示范实施例。应该理解，在不脱离在所附的权利要求和其法律等价物提出的本发明的范围的前提下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。

Claims (13)

1.一种用于预计超电容电源经历至少一个运行周期和至少一个空闲周期的有效寿命Y_proj的系统，包括：

耦合到所述超电容电源的传感器，用于测量作为时间的函数的超电容的电压V(t)和温度T(t)；以及

耦合到所述传感器的测量系统，所述测量系统接收V(t)、T(t)并至少部分基于在空闲周期开始的V(t)、T(t)＝Vo、To的值和在空闲周期结束的V(t)、T(t)＝V_f、T_f的值以及一个或多个在运行周期期间得到的V(t)、T(t)的值计算Y_proj。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个空闲周期具有持续时间Δt，并且在所述至少一个运行周期期间，在一个或多个预定的时间区间t_s对V(t)、T(t)采样。

3.如权利要求2所述的系统，其中，测量系统通过确定具有以下形式的等式的值来确定Y_proj：

Y_proj＝(Nt_s+∑Δt)/{∑[t_s/Y(V(n＊t_s)，T(n＊t_s)]+∑Δt/Y_off}，

以及

Y_off＝{-[a(T_f-To)+b(V_f-Vo)]*ln(10)}/[1/Y_f-1/Yo]

以及

$Y_f={10}^{({\mathrm{aT}}_f+{\mathrm{bV}}_f+c)},$

以及

Yo＝10^(aTo+bVo+c)，

以及

Y(V，T)＝10^(aT+bV+c)

其中，a、b和c是常数，并且，n＝1，2，3...N。

4.如权利要求1所述的系统，其中，在所述运行周期期间得到的V(t)、T(t)的一个或多个值是在预定的时间区间t_s得到的。

5.如权利要求1所述的系统，其中，在时间区间n*t_s对在运行周期期间得到的V(t)、T(t)的一个或多个值采样，其中，n＝1，2，3...N，t_s是预定的时间区间。

6.如权利要求5所述的系统，其中，N是先于当前运行周期的结束到达的n的最大值。

7.一种用于预计超电容电源在空闲周期之后经历至少一个运行周期的有效寿命Y_proj的系统，包括：

耦合到所述超电容电源的传感器，用于测量作为时间t的函数的超电容的电压V(t)和温度T(t)；以及

耦合到所述传感器的测量系统，所述测量系统接收V(t)、T(t)并至少部分基于组合在所述运行周期期间的不同的t的值的瞬时超电容寿命Y(V(t)，T(t))的值计算Y_proj，

其中，所述的系统还包括：在Y_proj中包含取决于在空闲区间的开始的V、T值V_o、T_o和在空闲区间的结束的V、T值V_f、T_f的项。

8.如权利要求7所述的系统，其中，在所述运行周期期间的不同的t的值包括t＝n*t_s，n＝1，2，3...N，N是在所述运行周期期间出现的n的最大值，t_s是预定的时间区间。

9.如权利要求7所述的系统，其中，Y_proj＝f(V_o，V_f，T_o，T_f)。

10.一种利用超电容的测量的电压V(t)和测量的温度T(t)确定超电容的预计寿命Y_proj的方法，包括：

存储至少两个时间值t＝t₁和t＝t₂的V(t)、T(t)的值；

确定所述超电容的所述至少两个时间值t＝t₁和t＝t₂的瞬时寿命Y(V(t)，T(t))＝10^{(aT(t)+bV(t)+c)}，其中，a、b和c是常数，并且组合由此得到的Y₁(V(t₁)，T(t₁))和Y₂(V(t₂)，T(t₂))的值以便得到Y_proj，

其中，所述的方法还包括：存储在空闲周期的开始和结束的V(t)、T(t)的值，并且在确定Y_proj中使用所存储的值。

11.如权利要求10所述的方法，还包括计算所述超电容的与经过的时间成比例的已用寿命Y_exp，然后确定是否Y_proj≤Y_exp。

12.如权利要求11所述的方法，还包括，如果Y_proj≤Y_exp，那么报告：所述超电容已经到达它寿命的结束。

13.如权利要求11所述的方法，其中，Y_proj＝f(Y_exp/[P_n+Q_off])在运行状态期间，P_n＝[t_s/Y(t_n)]，并且t_n＝n*t_s，n＝1，2，3...N，以及Q_off＝f(Δt，V_o，T_o，V_f，T_f)，Δt是处于在前的空闲状态中的经过的时间，并且Vo、To和Vf、Tf分别是在所述在前的空闲状态的开始和结束的V(t)、T(t)的值，t_s是预定的时间区间。

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