CN115208032A - 一种超级电容的充电安全检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容的充电安全检测方法，包括以下步骤：步骤一：获取超级电容充电过程中的电压和电流，并获取用于超级电容充电的充电设备在充电过程中的电压和电流，当超级电容电压、电流与充电设备的电压、电流不能完全匹配时，得到预警信号；步骤二：根据预警信号对超级电容的充电时状态数据进行分析处理，得到超级电容的充电安全值；步骤三：根据超级电容的充电安全值对超级电容进行状况进行判断，当超级电容的充电安全值小于超级电容的充电安全阈值，得到超级电容充电的异常状况下的不同代码；步骤四：通过对超级电容充电的异常状况下的不同代码进行分析处理，实现对异常超级电容在充电过程中对充电设备充电方式的调整，安全性能高。
Description
技术领域
本发明涉及超级电容充电电路技术领域，具体涉及一种超级电容的充电安全检测方法。
背景技术
随着社会经济的发展，人们对于绿色能源和生态环境越来越关注，超级电容器作为一种新型的储能器件，因其无可替代的优越性，越来越受到人们的重视。超级电容具有存储能量大、充电速度快、循环使用寿命长、功率密度高、超低温特性好和绿色环保等诸多优点。与蓄电池相比，它具有更低的串联等效电阻、更长的使用寿命、更宽的温度工作范围、更宽的电压变化范围、免维护和可密封等优势。
现有的超级电容在充电过程中，没有设置有效的充电安全机制对超级电容进行充电安全检测，具有一定局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容的充电安全检测方法，本发明对发出预警信号的超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数进行分析处理，得到超级电容的充电安全值，对超级电容的充电安全性及预警级别进行判断，并根据超级电容的预警级别对用于超级电容的充电设备进行调整，使整个充电设备对超级电容的充电安全性能高，即保护了充电设备也保护了超级电容。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超级电容的充电安全检测方法，包括以下步骤：
步骤一：获取超级电容充电过程中的电压和电流，并获取用于超级电容充电的充电设备在充电过程中的电压和电流，当超级电容电压、电流与充电设备的电压、电流不能完全匹配时，得到预警信号；
步骤二：根据预警信号对超级电容的充电时状态数据进行分析处理，得到超级电容的充电安全值；
步骤三：根据超级电容的充电安全值对超级电容进行状况进行判断，当超级电容的充电安全值小于超级电容的充电安全阈值，得到超级电容充电的异常状况下的不同代码；
步骤四：通过对超级电容充电的异常状况下的不同代码进行分析处理，实现对异常超级电容在充电过程中对充电设备充电方式的调整。
作为本发明进一步的方案：步骤二中，超级电容的充电时状态数据包括超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数。
作为本发明进一步的方案：超级电容的充电安全值的获取步骤为：
S1：对超级电容在充电过程中的超级电容温度和环境温度进行加权处理，得到温度值，标记为Xi；
S2：对近3个月内超级电容使用过程中，未满电即使用的次数进行记录，标记为Di；
S3：对近3个月内超级电容使用过程中，超级电容使用至亏电的次数进行记录，标记为Zi；
S4：通过公式
获取超级电容的充电安全值Gi，其中，d1、d2与d3均为预设比例系数，d1、d2与d3均大于零，
为误差修正因子，
的取值为1.687423。
作为本发明进一步的方案：将超级电容的充电安全值Gi与超级电容的充电安全阈值YH进行比较：
若超级电容的充电安全值Gi≥超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电安全，生成充电正常信号并将充电正常信号发送至服务器；
若超级电容的充电安全值Gi＜超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电异常，生成充电异常信号并将充电异常信号送至服务器。
作为本发明进一步的方案：服务器接收充电异常信号，通过充电监测模块对异常超级电容的温度值、未满电即使用的次数和超级电容使用至亏电的次数进行二次处理，得到超级电容充电的异常情况。
作为本发明进一步的方案：超级电容充电的异常情况根据紧急程度分为待处理代码、优先处理代码和加急处理代码。
作为本发明进一步的方案：服务器将接收的超级电容充电的异常情况的紧急代码发送至预警管理模块，预警管理模块对超级电容充电的异常情况进行显示预警，并将显示预警发送至用户终端。
作为本发明进一步的方案：预警管理模块接收超级电容的加急处理代码时，预警管理模块向用户终端发送红色警报，预警管理模块同时生成断电指令，将该断电指令发送至服务器用于控制充电设备断电。
作为本发明进一步的方案：预警管理模块接收超级电容的优先处理代码时，预警管理模块向用户终端发送橙色警报，预警管理模块同时生成恒电流充电指令，将该恒电流充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒电流充电。
作为本发明进一步的方案：预警管理模块接收超级电容的待处理代码时，预警管理模块向用户终端发送绿色警报，预警管理模块同时生成恒功率充电指令，将该恒功率充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒功率充电。
本发明的有益效果：
（1）本发明在对超级电容的安全检测过程中，引入对充电设备的参数如电流、电压和充电功率的监测，并将充电设备的参数与超级电容在充电过程中的参数进行比较，当充电设备的参数与超级电容充电的参数误差大于预设阈值时，对超级电容的充电发出预警信号；
（2）本发明对发出预警信号的超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数进行分析处理，得到超级电容的充电安全值，对超级电容的充电安全性及预警级别进行判断，并根据超级电容的预警级别对用于超级电容的充电设备进行调整，使整个充电设备对超级电容的充电安全性能高，即保护了充电设备也保护了超级电容。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种超级电容的充电安全检测方法，将电流传感器与超级电容和充电设备相连接，电流传感器用于实时采集充电设备的输出电流，并用于采集超级电容的输入电流；
将电压传感器与超级电容和充电设备相连接，电压传感器用于实时采集充电设备的输出电压，并用于采集超级电容的输入电压；
获取充电设备的电流信息组CLi的实时输出电流Ci；将实时输出电流Di与额定电流进行比对：
若Ci大于额定电流且Ci大于额定电流的时间超过第一预设时长，则电流过载，生成预警信号；
否则对充电设备的电流信息组CLi进行下一步分析；
按照标准差计算公式计算得到充电设备电流信息组CLi的标准差α，当α超过预设值时，处于待验证状态；
当充电设备电流信息组CLi处于待验证状态时，将Ci按照从高到低的顺序排序，获取Ci的最大值并标记为Cmax，获取Ci的最小值并标记为Cmin；利用公式Gb=(Cmax-Cmin)/Cmin计算获得电流差异比Gb；
标准差α和电流差异比Gb，求取CLi的稳态值W，具体计算方法为：
，根据其中b1、b2和b3均为预设系数因子，β为补偿系数，取值0.236589；
若W大于预设稳态阈值，则电流不稳定，生成预警信号；
获取超级电容的实时输入电流，按照超级电容预设的采集间隔时长采集超级电容的输入电流，生成超级电容的电流信息组DLi；对超级电容的电流信息组DLi进行分析（该分析步骤与充电设备电流信息组分析一致），判断超级电容的输入电流是否异常；
获取充电设备的输出电压并标记为为Vc，获取超级电容的工作电压并标记为Vd；对输出电压Vc和工作电压Vd进行分析；具体包括：
将VC与预设电压阈值相对比；
若VC与预设电压阈值的差值处于预设差值范围内，则电压正常，否则电压异常，生成预警信号；
利用公式Vq=Vc-Vd计算得到电压差Vq，将电压差Vq与预设电压差值相对比；
若Vq大于预设电压差值，则表明从充电设备到超级电容的供电线路工作异常，生成预警信号；
对充电设备和超级电容的工作电能进行分析，判断充电设备和超级电容是否产生耗电异常；具体分析步骤为：
获取充电设备的输出电压Vc和输出电流Ci，将输出电压Vc与输出电流Ci进行乘积并对时间进行积分，获得充电设备的各时间段工作电能，并标记为CEi；
获取超级电容的输入电流Di与其工作电压Vd，将输入电流与工作电压进行乘积并对时间进行积分，获得超级电容的各时间段工作电能，并标记为DEi；
获取电源与录播设备的电压差Vq，将Vq直接对时间进行积分得到各时间段压差参考电能CE差；
将CEi与第一电能阈值相比对；
若CEi与第一电能阈值的差值大于预设电能差值，则表明电源耗电异常，生成预警信号；
将DEi与第二电能阈值相比对；
若DEi与第二电能阈值的差值大于预设电能差值，则表明超级电容充电异常，生成预警信号；
根据预警信号，服务器通过分析处理模块对超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数进行分析处理，步骤如下：
S1：对超级电容在充电过程中的超级电容温度和环境温度进行加权处理，得到温度值，标记为Xi；
S2：对近3个月内超级电容使用过程中，未满电即使用的次数进行记录，标记为Di；
S3：对近3个月内超级电容使用过程中，超级电容使用至亏电的次数进行记录，标记为Zi；
S4：通过公式
获取超级电容的充电安全值Gi，其中，d1、d2与d3均为预设比例系数，d1、d2与d3均大于零，
为误差修正因子，
的取值为1.687423；
S5：将超级电容的充电安全值Gi与超级电容的充电安全阈值YH进行比较：
若超级电容的充电安全值Gi≥超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电安全，生成充电正常信号并将充电正常信号发送至服务器；
若超级电容的充电安全值Gi＜超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电异常，生成充电异常信号并将充电异常信号送至服务器。
其中，温度值Xi的获取是将超级电容在充电过程中的超级电容温度Wt权重占比分配为E1，将超级电容在充电过程中的环境温度Wh的权重分配为E2，Xi=E1*Wt+E2*Wh，E1+E2=1，E1>E2>0。
服务器将接收的充电异常信号送至充电监测模块，充电监测模块对异常超级电容的温度值、未满电即使用的次数和超级电容使用至亏电的次数进行二次处理，具体步骤如下：
W1：将温度值Xi的权重占比分配为Q1，将未满电即使用的次数Di的权重分配为Q2，将周超级电容使用至亏电的次数Zi的权重分配为Q3，其中Q1+Q2+Q3=1，Q1>Q2>Q3>0；
W2：利用公式获取超级电容充电时的动态监测量Hi=Xi*Q1+Di*Q2+Zi*Q3（i=1…n）；
W3：预设超级电容充电动态监测阈值的极限值为Hi1和Hi2，其中Hi1<Hi2：
当Hi<Hi1时，则该超级电容充电的异常情况为待处理代码；
当Hi1<Hi<Hi2时，则该超级电容充电的异常情况为优先处理代码；
当Hi>Hi2时，则该超级电容充电的异常情况为加急处理代码；
W4：充电监测模块将超级电容充电的异常情况发送至服务器，服务器将超级电容充电的异常情况的待处理代码、优先处理代码及加急处理代码发送至预警管理模块，预警管理模块用于对充电监测模块发送的超级电容充电的异常情况进行显示预警，并将显示预警发送至用户终端，具体预警步骤为：
B1：预警管理模块接收到加急处理代码时，用户终端显示“红色警报”，并将用户终端的背景颜色设置成红色，预警管理模块同时生成断电指令器，将该断电指令发送至服务器用于控制充电设备断电；
B2：预警显示模块接收到优先处理代码时，用户终端显示“橙色警报”，并将用户终端的背景颜色设置成橙色，预警管理模块同时生成恒电流充电指令，将该恒电流充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒电流充电；
B3：预警显示模块接收到待处理代码时，用户终端显示“绿色安全”，并将用户终端的背景颜色设置成绿色，预警管理模块同时生成恒功率充电指令，将该恒功率充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒功率充电。
一种超级电容的充电安全检测，包括服务器、信息获取模块、分析处理模块、充电监测模块和预警管理模块；
信息获取模块、分析处理模块、充电监测模块和预警管理模块与服务器连接，其中，
信息获取模块获取超级电容充电过程中的电压和电流，获取用于超级电容充电的充电设备在充电过程中的电压和电流，当超级电容电压、电流与充电设备的电压、电流不能完全匹配时，得到预警信号，将预警信号发送至服务器；
分析处理模块接收服务器传送的预警信号，分析处理模块对超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数进行分析处理，获取超级电容的充电安全值；
充电监测模块根据超级电容的充电安全值对超级电容进行状况进行判断，当超级电容的充电安全值小于超级电容的充电安全阈值，得到超级电容充电的异常状况下的不同代码；
预警管理模块根据接收的不同代码，实现对异常超级电容在充电过程中对充电设备断电、恒电流充电或恒功率充电的调整。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取超级电容充电过程中的电压和电流，并获取用于超级电容充电的充电设备在充电过程中的电压和电流，当超级电容电压、电流与充电设备的电压、电流不能完全匹配时，得到预警信号；
步骤二：根据预警信号对超级电容的充电时状态数据进行分析处理，得到超级电容的充电安全值；
步骤三：根据超级电容的充电安全值对超级电容进行状况进行判断，当超级电容的充电安全值小于超级电容的充电安全阈值，得到超级电容充电的异常状况下的不同代码；
步骤四：通过对超级电容充电的异常状况下的不同代码进行分析处理，实现对异常超级电容在充电过程中对充电设备充电方式的调整。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，步骤二中，超级电容的充电时状态数据包括超级电容的充电时的温度、未满电即使用的次数进和超级电容使用至亏电的次数。
3.根据权利要求2所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，超级电容的充电安全值的获取步骤为：
S1：对超级电容在充电过程中的超级电容温度和环境温度进行加权处理，得到温度值，标记为Xi；
S2：对近3个月内超级电容使用过程中，未满电即使用的次数进行记录，标记为Di；
S3：对近3个月内超级电容使用过程中，超级电容使用至亏电的次数进行记录，标记为Zi；
S4：通过公式
获取超级电容的充电安全值Gi，其中，d1、d2与d3均为预设比例系数，d1、d2与d3均大于零，
为误差修正因子，
的取值为1.687423。
4.根据权利要求3所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，将超级电容的充电安全值Gi与超级电容的充电安全阈值YH进行比较：
若超级电容的充电安全值Gi≥超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电安全，生成充电正常信号并将充电正常信号发送至服务器；
若超级电容的充电安全值Gi＜超级电容的充电安全阈值YH，则超级电容的充电异常，生成充电异常信号并将充电异常信号送至服务器。
5.根据权利要求4所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，服务器接收充电异常信号，通过充电监测模块对异常超级电容的温度值、未满电即使用的次数和超级电容使用至亏电的次数进行二次处理，得到超级电容充电的异常情况。
6.根据权利要求5所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，超级电容充电的异常情况根据紧急程度分为待处理代码、优先处理代码和加急处理代码。
7.根据权利要求6所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，服务器将接收的超级电容充电的异常情况的紧急代码发送至预警管理模块，预警管理模块对超级电容充电的异常情况进行显示预警，并将显示预警发送至用户终端。
8.根据权利要求7所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，预警管理模块接收超级电容的加急处理代码时，预警管理模块向用户终端发送红色警报，预警管理模块同时生成断电指令，将该断电指令发送至服务器用于控制充电设备断电。
9.根据权利要求7所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，预警管理模块接收超级电容的优先处理代码时，预警管理模块向用户终端发送橙色警报，预警管理模块同时生成恒电流充电指令，将该恒电流充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒电流充电。
10.根据权利要求7所述的一种超级电容的充电安全检测方法，其特征在于，预警管理模块接收超级电容的待处理代码时，预警管理模块向用户终端发送绿色警报，预警管理模块同时生成恒功率充电指令，将该恒功率充电指令发送至服务器用于控制充电设备恒功率充电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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