CN113567754A - 一种超级电容器容量异常检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超级电容器容量异常检测方法，所述超级电容器采用RC方式充电，所述方法包括S1、获取超级电容器的第一电压V1和第二电压V2，所述第二电压V2相较于第一电压V1在t秒后获取；S2、比较V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在满足条件时，继续获取V1、V2值；S3、比较继续获取的V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2；S4、计算超级电容器容值偏差k，比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常。该方法判断精准性高，方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品领域，尤其涉及一种超级电容器容量异常检测方法。
背景技术
超级电容器作为介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，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，其以功率密度高、循环寿命长等优点，被广泛应用。
然而，由于应用环境温度和湿度等因素影响，超级电容器的容量会逐渐衰减，影响电储能效果，因而，有必要设计出一种可有效且快速判断超级电容器容量异常的系统及方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种能准确快速判断超级电容器是否存在容量异常的超级电容器容量异常检测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：所述超级电容器采用RC方式充电，所述方法包括，
S1、获取超级电容器的第一电压V1和第二电压V2，所述第二电压V2相较于第一电压V1在t秒后获取；
S2、比较V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在满足条件时，继续获取V1、V2值；
S3、比较继续获取的V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2；
S4、计算超级电容器容值偏差k，比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常。
进一步的，所述S1具体包括，
S11、系统进入上电工作模式；
S12、计算超级电容器的第一电压V1；
S13、判断V1是否小于Vt1，并在判断结果为是时，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2。
进一步的，所述S1还包括，当判断出V1＞Vt1时，结束检测。
进一步的，所述S2中的在满足条件时，继续获取V1、V2值具体包括，
S21、判断是否存在V1≤Vt1≤V2，若是，将计时器T清零，启动计时；
S22、将V2赋值给V1，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2。
进一步的，所述S3中的在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2，具体包括，
S31、当S21中的判断结果为否时，判断是否存在V1≤Vt2≤V2，若是，停止计时器T。
进一步的，所述S3中的判断若未达到标准时，跳转执行S22。
进一步的，所述S4中的计算超级电容器容值偏差k所采用的公式为k＝T/T0-1，其中T0为标称容值的超级电容器在Vt1～Vt2电压区间内的充电时间。
进一步的，所述S4中的比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常，具体包括，
判断是否存在k≥k0或k≤-k0，若是，得出超级电容器容值偏差超限，记录异常事件，并警示，结束检测，反之，得出超级电容器容值偏差在允许范围内，结束检测。
进一步的，所述方法还包括，在执行S11之前，还进行了如下操作，
S01、MCU上电复位；
S02、检测电源是否有电；
S03、检测结果为是，执行S11，检测结果为否，得出MCU进入掉电工作模式，执行S02。
进一步的，所述t取值为1，Vt1取值为50％Vs，Vt2取值为90％Vs，
k0取值为30％Vs，Vs为充电电源电压。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
通过巧妙利用超级电容器电压与充电时间之间的关系，将超级电容器的容值偏差问题转化为电压与充电时间之间的计算比较，实现了快速精准判断超级电容器容值是否存在异常，效率高。
附图说明
图1为本申请的超级电容器容值异常检测方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1示出了本申请超级电容器容值异常检测方法流程图，该超级电容器采用RC方式充电，该检测方法包括，
S1、获取超级电容器的第一电压V1和第二电压V2，第二电压V2相较于第一电压V1在t秒后获取；
S2、比较V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在满足条件时，继续获取V1、V2值；
S3、比较继续获取的V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2；
S4、计算超级电容器容值偏差k，比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常。
其中，步骤S1具体包括，
S11、系统进入上电工作模式；
S12、计算超级电容器的第一电压V1；
S13、判断V1是否小于Vt1，并在判断结果为是时，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2，而在判断结果为否时，结束检测。
而在执行S11之前，为了确保数据采集的准确性，还进行了如下操作，
S01、MCU上电复位；
S02、检测电源是否有电；
S03、检测结果为是，执行S11，检测结果为否，得出MCU进入掉电工作模式，执行S02。
而步骤S2中的在满足条件时，继续获取V1、V2值，则具体包括，
S21、判断是否存在V1≤Vt1≤V2，若是，将计时器T清零，启动计时；
S22、将V2赋值给V1，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2。
超级电容器正常时，在第一次获取V1和t秒后获取V2时，会存在V1≤Vt1≤V2，Vt1为第一阈值，因为正常情形的超级电容器在上电工作模式状态下，会处于充电状态，其电压会随着时间的增加逐渐变大。
又由于超级电容器在充电达到平衡时，电压处于稳定状态，在达到此平衡状态之前，仍旧存在获取的V1和V2满足V1≤Vt2≤V2，Vt2为第二阈值，故利用超级电容器的此特性，可初步判断超级电容器处于正常状态。
此时即存在，步骤S3中的在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2，具体包括，
S31、当S21中的判断结果为否时，判断是否存在V1≤Vt2≤V2，若是，停止计时器T，而若该关系不满足，则会跳转执行S22，继续对超级电容器的电压进行采集比较，此情况说明超级电容器还处于充电状态中。
在第一次获取的V1、V2以及后续获取的V1、V2均满足存在的对应关系时，利用超级电容器的电压与充电时间之间的关系，计算超级电容器的容值偏差，其对应的公式为k＝T/T0-1，其中T0为标称容值的超级电容器在Vt1～Vt2电压区间内的充电时间。
计算出k值后，会将其与设定值k0进行比较，据此判断超级电容器的容值是否存在异常，具体为，
判断是否存在k≥k0或k≤-k0，若是，得出超级电容器容值偏差超限，记录异常事件，并警示，结束检测，反之，得出超级电容器容值偏差在允许范围内，结束检测。
在本实施例中，t取值为1，Vt1取值为50％Vs，Vt2取值为90％Vs，
k0取值为30％Vs，Vs为充电电源电压。
如此，本申请通过巧妙利用超级电容器电压与充电时间之间的关系，将超级电容器的容值偏差问题转化为电压与充电时间之间的计算比较，实现了快速精准判断超级电容器容值是否存在异常，效率高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：所述超级电容器采用RC方式充电，所述方法包括，
S1、获取超级电容器的第一电压V1和第二电压V2，所述第二电压V2相较于第一电压V1在t秒后获取；
S2、比较V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在满足条件时，继续获取V1、V2值；
S3、比较继续获取的V1、V2与第一阈值Vt1之间的关系，并在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2；
S4、计算超级电容器容值偏差k，比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常。
2.根据权利要求1所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：所述S1具体包括，
S11、系统进入上电工作模式；
S12、计算超级电容器的第一电压V1；
S13、判断V1是否小于Vt1，并在判断结果为是时，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2。
3.根据权利要求2所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述S1还包括，当判断出V1＞Vt1时，结束检测。
4.根据权利要求2所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：所述S2中的在满足条件时，继续获取V1、V2值具体包括，
S21、判断是否存在V1≤Vt1≤V2，若是，将计时器T清零，启动计时；
S22、将V2赋值给V1，间隔t秒后再次计算超级电容器的第二电压V2。
5.根据权利要求4所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述S3中的在符合条件时，比较继续获取的V1、V2与第二阈值Vt2之间的关系，并在达到标准时，停止获取V1和V2，具体包括，
S31、当S21中的判断结果为否时，判断是否存在V1≤Vt2≤V2，若是，停止计时器T。
6.根据权利要求5所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述S3中的判断若未达到标准时，跳转执行S22。
7.根据权利要求5所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述S4中的计算超级电容器容值偏差k所采用的公式为k＝T/T0-1，其中T0为标称容值的超级电容器在Vt1～Vt2电压区间内的充电时间。
8.根据权利要求7所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述S4中的比较k与设定值k0之间的关系，据此判断超级电容器的容值是否存在异常，具体包括，
判断是否存在k≥k0或k≤-k0，若是，得出超级电容器容值偏差超限，记录异常事件，并警示，结束检测，反之，得出超级电容器容值偏差在允许范围内，结束检测。
9.根据权利要求2所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：所述方法还包括，在执行S11之前，还进行了如下操作，
S01、MCU上电复位；
S02、检测电源是否有电；
S03、检测结果为是，执行S11，检测结果为否，得出MCU进入掉电工作模式，执行S02。
10.根据权利要求8所述超级电容器容量异常检测方法，其特征在于：
所述t取值为1，Vt1取值为50％Vs，Vt2取值为90％Vs，
k0取值为30％Vs，Vs为充电电源电压。
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