WO2014012367A1 - 一种电源寿命在线监测方法、系统及电源 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of power supply technologies, and in particular, to a method, system and power supply for online monitoring of power supply life.
- the prior art provides a power health monitoring technology, which can predict the remaining service life of the power supply.
- the technical solution is:
- the output of the monitored power supply is connected to the power bus.
- the Health Monitoring Module (PHM, Prognostic Health Management) is directly connected to the power bus.
- the PHM contains the controlled power load, capacitive load, and sensor.
- DSP digital signal processor
- the principle of health monitoring of the power supply is as follows: DSP controls the current load to conduct for a period of time, so that the load of the power supply changes. Due to the transient of the power supply load, the bus voltage changes transiently. This change is sent to the DSP through the sensor, and the DSP passes. The voltage waveform is analyzed, the characteristic parameters are extracted, and the remaining life of the power supply is calculated.
- the technical problem to be solved by the embodiments of the present invention is to provide an online monitoring method, system and power supply for power source life, which are used for realizing online monitoring of the remaining service life of the power supply.
- a first aspect of the present invention provides a method for online monitoring of power life, comprising:
- the transient internal resistance-life model is to define the transient internal resistance parameter and A model of the correspondence of remaining service life.
- the matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply includes:
- the method further includes:
- the method further includes:
- the matching the transient internal resistance parameter with the preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply includes:
- the normalized transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply.
- the transient internal resistance parameter is corrected by a normalization process according to the temperature T, to obtain a normalization Transient internal resistance parameters include:
- the normalized calibration coefficient ⁇ includes a low temperature region calibration coefficient ⁇ or a high temperature region calibration coefficient ⁇ 2;
- the transient internal resistance parameter is After matching the preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply, the method further includes:
- the running time of the power source is corrected by a normalization process to obtain a normalized running time.
- the operating time of the power supply is corrected by a normalization process according to the temperature threshold to obtain a normalized operation.
- the time includes:
- the method further includes:
- the method further includes:
- the transient internal resistance-life model is updated and stored according to the operational data of the power supply.
- the updating the transient internal resistance-life model according to the running data of the power source and storing includes:
- the use of the curve fitting method to establish a transient internal resistance-run time curve includes:
- the updating the transient internal resistance-life model includes:
- a second aspect of the present invention provides an online life monitoring system for a power supply, comprising:
- a current sensor for collecting an output current signal of the power source; a first analog-to-digital converter for converting the output current signal into a first digital signal; a voltage sensor for collecting an output voltage signal of the power source;
- a second analog-to-digital converter configured to convert the output voltage signal into a second digital signal
- a processor configured to calculate a transient of the power source according to the first digital signal and the second digital signal a resistance parameter; and configured to match the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply; wherein the transient internal resistance-life model is a limited a model describing the correspondence between the transient internal resistance parameter and the remaining service life;
- a memory for storing data of the transient internal resistance-lifetime model.
- the processor is configured to take a maximum value of the transient internal resistance parameter as a maximum transient internal resistance parameter, and the maximum transient internal resistance parameter and the pre- The transient internal resistance-life model is matched to obtain the remaining service life of the power supply.
- the processor is configured to take the average value of the transient internal resistance parameter as a mean transient internal resistance parameter, and the average transient internal resistance parameter and the preset The transient internal resistance-life model is matched to obtain the remaining life of the power supply.
- the system further includes: a temperature sensor, configured to collect a temperature T of the power source;
- the processor is further configured to correct the transient internal resistance parameter by a normalization process according to the temperature T to obtain a normalized transient internal resistance parameter; and also to use the normalized transient
- the internal resistance parameter is matched with the preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply.
- the memory is further configured to store a preset normalized temperature value Ts and a normalized calibration coefficient ⁇ ;
- the normalized calibration coefficient ⁇ includes a low temperature calibration coefficient ⁇ and a high temperature calibration coefficient ⁇ 2;
- the processor is further configured to be used according to the temperature T, correcting the running time of the power source by normalization processing to obtain a normalized running time.
- the memory is further configured to store a preset activation energy parameter Ea;
- the processor is further configured to record an accumulated running time of the power source and a normalization corresponding to the accumulated running time
- the transient internal resistance parameter is stored in the memory as the operating data of the power source, wherein the accumulated running time is a sum of the normalized running times;
- the processor is further configured to update the transient internal resistance-life model based on operational data of the power supply, and store the transient internal resistance-life model in the memory.
- the processor is further configured to perform, according to the running data of the power source, the cumulative running time and the normalization
- the transient internal resistance parameter establishes a transient internal resistance-run time curve by using a curve fitting method to update the transient internal resistance-life model, and stores the transient internal resistance-life model in the memory;
- the use of the curve fitting method to establish a transient internal resistance-run time curve includes:
- the processor expands the normalized transient internal resistance parameter Rs according to an n-th order Taylor series: Rs ( L ) Where L is the normalized running time, n is a predetermined positive integer, which is a Taylor coefficient;
- the processor selects n+1 groups of data in the operation data, substitutes the n-th order Taylor series, and calculates a set of Taylor coefficients a 0 ,
- the processor to a set of Taylor coefficients a Q,, a 2 ?? a n substituted for the n-th order Taylor series, to obtain the transient resistance - run-time curve;
- the updating the transient internal resistance-life model includes: The processor determines a life end termination resistor Rd of the power source, and substitutes Rd into the time-transient internal resistance curve to obtain a total lifetime Ld of the power source;
- the processor substitutes the normalized transient internal resistance parameter Rs of the power supply into the time-transient internal resistance curve to obtain the current running time Lt of the power supply;
- a third aspect of the present invention provides a power supply in which the power lifeline online monitoring system of any of the possible implementations of the second aspect or the second aspect is embedded.
- a fourth aspect of the present invention provides a computer storage medium
- the computer storage medium may store a program, and the program execution includes some or all of the steps of the above-described power life monitoring method.
- a fifth aspect of the present invention provides an online power monitoring device, including an input device, an output device, a memory, and a processor;
- the processor performs the following steps:
- the transient internal resistance-life model is to define the transient internal resistance parameter and A model of the correspondence of remaining service life.
- the matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply includes:
- the matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply includes: Taking the average value of the transient internal resistance parameter for a period of time as an average transient internal resistance parameter, matching the average transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain the power supply Remaining service life.
- the processor further performs the following steps:
- the method further includes:
- the matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply includes:
- the normalized transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply.
- the determining, according to the temperature T, correcting the transient internal resistance parameter by using a normalization process to obtain a normalization Transient internal resistance parameters include:
- the normalized calibration coefficient ⁇ includes a low temperature region calibration coefficient ⁇ or a high temperature region calibration coefficient ⁇ 2;
- the transient internal resistance parameter is After matching with the preset transient internal resistance-life model, after obtaining the remaining service life of the power supply, the processor further performs the following steps:
- the operating time of the power supply is corrected by a normalization process according to the temperature T, to obtain a normalized operation.
- the time includes:
- Ls Ls * Af, where LR is the runtime of the power supply.
- the method further includes:
- the method further includes:
- the transient internal resistance-life model is updated and stored according to the operational data of the power supply.
- the updating the transient internal resistance-life model according to the running data of the power source and storing the method includes:
- the use of the curve fitting method to establish a transient internal resistance-run time curve includes:
- n is a predetermined positive integer, which is a Taylor coefficient
- the updating the transient internal resistance-life model includes:
- the output current and voltage of the power supply are detected, and the transient internal resistance of the power supply is converted, and the preset transient internal resistance-life model is matched to obtain a power supply.
- the remaining life does not need to add an extra load in the circuit, does not affect the stability of the online system, and is suitable for online monitoring.
- the online life monitoring system for power life provided by the present invention can be embedded in the power supply to realize embedded design, and can be further implemented. System design. .
- FIG. 1 is a schematic diagram of a power health monitoring technology in the prior art
- FIG. 2 is a schematic flowchart of a method for online monitoring of power life in the first embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a schematic flowchart of a method for online monitoring of power life in the second embodiment of the present invention
- FIG. 4 is a schematic diagram of power supply life in the third embodiment of the present invention. Schematic diagram of an online monitoring method
- FIG. 5 is a schematic diagram of a transient internal resistance-running time curve in an embodiment of the present invention
- FIG. 6 is a schematic structural diagram of an online life monitoring system for power supply life according to Embodiment 4 of the present invention
- FIG. 7 is a schematic structural diagram of an online monitoring system for power supply life according to Embodiment 5 of the present invention
- FIG. 8 is a power supply life of Embodiment 8 of the present invention. Schematic diagram of the structure of the online monitoring device.
- an online monitoring method, system and power supply for power supply life are provided, which are used for monitoring the remaining service life of the power supply on the line. The details are described below separately.
- Embodiment 1 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
- the invention provides a method for online monitoring of power life, as shown in FIG. 2, comprising the following steps: 101. Collecting an output current signal of a power source and an output voltage signal of the power source;
- the output current signal and the output voltage signal of the power source may be collected once, or may be periodically collected multiple times (interval time may be customized according to requirements), or may be real-time uninterrupted acquisition;
- the output current parameter I(t) of the power source is obtained from the first digital signal, and is obtained from the second digital signal.
- the transient internal resistance is not zero.
- the output current increases, the output voltage will decrease, that is, dU (t) / dl (t) is a negative value.
- the absolute value can be taken to make it positive. value.
- the transient internal resistance can also be referred to as the output internal resistance;
- transient internal resistance parameter Matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply; wherein the transient internal resistance-life model is a limited transient internal resistance parameter and remaining use a model of the correspondence of life spans;
- the maximum value of the transient internal resistance parameter over a period of time can be calculated as the maximum transient internal resistance parameter, and the maximum transient internal resistance parameter is matched with the preset transient internal resistance-life model. Get the remaining life of the power supply.
- the average value of the transient internal resistance parameter over a period of time can also be calculated as an average transient internal resistance parameter, and the average transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain a power supply. The remaining service life, the calculation method of the average value can eliminate the noise interference to a large extent, and is relatively reliable.
- the internal resistance-life model is pre-established, which defines a correspondence between the transient internal resistance parameter and the remaining service life of the power supply, that is, when the transient internal resistance parameter of the power supply is obtained, the This model gets the remaining life of the power supply.
- the transient resistance of the power supply increases with the power supply time. When the transient resistance increases to a certain extent, the power supply will no longer meet the usage requirements, that is, the power supply reaches the end of its life.
- the method provided in this embodiment is applicable to a power source with a dynamically changing load.
- the method does not need to add an additional current load, and does not affect the stable operation of the system, and is more suitable for online monitoring than the prior art.
- Embodiment 2 is a diagrammatic representation of Embodiment 1:
- the invention provides a power online monitoring method, as shown in FIG. 3, comprising the following steps:
- the output current signal, the output voltage signal of the power source, and the power supply temperature T may be collected once, or may be collected multiple times periodically (interval time may be customized according to requirements), or may not be real-time. Collected intermittently;
- the output current parameter I(t) of the power source is obtained from the first digital signal, and is obtained from the second digital signal.
- the method of the above normalization processing is:
- the normalized temperature value Ts can be preset to a suitable temperature value, such as 25 ° C, 20 ° C at normal temperature, or set to the lowest operating temperature of the power supply (such as 0 ° C) And the intermediate value of the maximum operating temperature (such as 60 ° C) (such as 30 ° C);
- the normalized calibration coefficient ⁇ may include a low temperature zone calibration coefficient ⁇ and a high temperature zone calibration coefficient ⁇ 2 , and
- the normalized calibration coefficient ⁇ can be set by the user to an appropriate value according to experience in advance. A better method is to obtain the calibration by experiment in advance.
- the calibration method can be used:
- the power supply is respectively operated at the minimum operating temperature Tl, the highest operating temperature ⁇ 2 and the intermediate value ⁇ 3, and the transient resistance parameters Rl, R2 and R3 corresponding to each temperature are respectively recorded;
- High temperature zone calibration coefficient ⁇ 2 ( R3-R2 ) I ( ⁇ 3- ⁇ 2 );
- the normalized transient internal resistance parameter after normalization according to the power supply temperature is used to match the transient internal resistance-life model, and the influence of the power supply temperature on the transient internal resistance can be corrected, and the power supply can be more accurately monitored. The remaining life.
- Embodiment 3 is a diagrammatic representation of Embodiment 3
- the invention provides a method for online monitoring of power life, as shown in FIG. 4, comprising the following steps: 301, updating a transient resistance-life model according to operation data of the power source and storing; after a certain amount of operation data of the power source already exists, the transient resistance-life model can be updated according to the operation data of the power source and stored; specifically, In the embodiment, updating the transient resistance-life model according to the operation data of the power source and storing includes: establishing a running time transient internal resistance by using a curve fitting method for the accumulated running time and the normalized transient internal resistance parameter according to the operating data of the power source - Run a time curve to update the transient internal resistance-life model and store it;
- the above-mentioned application of the curve fitting method to establish the running time transient internal resistance-running time curve includes: expanding the normalized transient internal resistance parameter Rs according to the n-th order Taylor series:
- n is a predetermined positive integer
- a n is a Taylor coefficient; need to be explained, the order of the Taylor series in this embodiment
- n can be selected according to the computing processing capability of the processor.
- the runtime transient internal resistance-run time curve may have a shape as shown in Figure 5; referring to Figure 5, the above described transient internal resistance-life model includes:
- the end-of-life resistance Rd of the power supply Determining the end-of-life resistance Rd of the power supply, and substituting Rd into the transient internal resistance-run time curve to obtain a total life Ld of the power supply; wherein the end-of-life resistance Rd may be based on actual conditions in advance Set to a suitable value, when the normalized transient internal resistance Rs of the power supply reaches or exceeds the end-of-life resistance Rd, the power supply can no longer meet the power supply requirements and reach the end of the life;
- the output current signal, the output voltage signal of the power source, and the power supply temperature T may be collected once, or may be collected multiple times periodically (interval time may be customized according to requirements), or may not be real-time. Intermittently collecting; 303, converting the collected output current signal into a first digital signal, and converting the collected output voltage signal into a second digital signal;
- the output current parameter I(t) of the power source is obtained from the first digital signal, and is obtained from the second digital signal.
- the normalization method is:
- the normalized temperature value Ts can be preset to a suitable temperature value, such as at normal temperature. 25 ° C, 20 ° C equivalent, can also be set to the lowest operating temperature of the power supply (such as 0 ° C) and the highest operating temperature (such as 60 ° C) intermediate values (such as 30 ° C);
- the normalized calibration coefficient ⁇ may include a low temperature zone calibration coefficient ⁇ and a high temperature zone calibration coefficient ⁇ 2 , and
- the normalized calibration coefficient ⁇ can be set to an appropriate value by the user according to experience. Of course, the better method is obtained by experimental calibration in advance.
- the calibration method can be used:
- the power supply is respectively operated at the minimum operating temperature Tl, the highest operating temperature ⁇ 2 and the intermediate value ⁇ 3, and the transient resistance parameters Rl, R2 and R3 corresponding to each temperature are respectively recorded;
- High temperature zone calibration coefficient ⁇ 2 ( R3-R2 ) I ( ⁇ 3- ⁇ 2 );
- the transient internal resistance parameter normalized according to the power supply temperature is used to match the transient internal resistance-life model, and the influence of the power supply temperature on the transient internal resistance can be corrected, and the remaining use of the power supply can be more accurately monitored. Life expectancy
- the normalized running time Ls is compared with the actual running time LR of the power supply, which corrects the influence of the power supply temperature on the aging speed of the power supply. Generally speaking, the higher the power supply temperature T, the older The faster the speed
- the above two power supplies are respectively operated at two different higher temperatures T1, ⁇ 2, such as the power supply ⁇ operating at 55 ° C (T1), the power supply B is at 60 ° C (T2) Working, timing the temperature of the two power sources and their transient internal resistance;
- the accumulated running time is the normalized running time of the power source. with. It can be timed (such as every '', time) or irregular (when each power supply stops working) to normalize the running time, and accumulate to become the cumulative running time, record the accumulated running time data while recording Corresponding normalized transient internal resistance parameters, accumulated running time and normalized transient internal resistance parameters are recorded as operating data of the power supply, and the new operating data does not cover the original operating data, so that the power supply runs for a period of time. , a plurality of sets of running data can be obtained, wherein each set of running data includes a cumulative running time and a corresponding normalized transient internal resistance parameter data.
- the present invention provides a power lifeline online monitoring system 600, as shown in FIG. 6, comprising: a current sensor 1 for collecting an output current signal of a power source;
- a first analog-to-digital converter 2 connected to the current sensor 1, for converting the output current signal into a first digital signal
- a voltage sensor 3 configured to collect an output voltage signal of the power source
- a second analog-to-digital converter 4 connected to the voltage sensor 3, for converting the output voltage signal into a second digital signal
- the processor 5 is connected to the first analog-to-digital converter 2 and the second analog-to-digital converter 4, and configured to calculate a transient internal resistance parameter of the power supply according to the first digital signal and the second digital signal;
- the above transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the above power source; wherein the transient internal resistance-life model is used to define the transient internal resistance parameter and the remaining power supply a model of the correspondence of service life;
- the memory 6 is connected to the processor 5 for storing data of the transient internal resistance-lifetime model.
- the output current signal, the output voltage signal of the power source, and the power supply temperature T may be collected once, or may be collected multiple times periodically (interval time may be customized according to requirements), or may not be real-time.
- the current sensor 1 can be selected according to the type of the power source and the environment, such as a current sampling resistor, a current transformer, or a Hall current sensor.
- a suitable voltage sensor can be selected according to the type of power source and the environment in which it is used, such as a resistor divider, a capacitor divider, a Hall voltage sensor, or a broadband voltage sensor.
- the processor 5 obtains an output current parameter I(t) of the power source from the first digital signal, and obtains an output voltage parameter U(t) of the power source from the second digital signal, according to I(t) And U(t) calculate the transient internal resistance parameter R (t) of the power supply, wherein the calculation method of the transient internal resistance parameter is:
- R (t) ldU (t) / dl (t) I, where dU (t) and dl (t) are U (t) and I, respectively
- the processor can calculate the maximum value of the transient internal resistance parameter for a period of time as the maximum transient internal resistance parameter, and compare the maximum transient internal resistance parameter with the preset transient internal resistance-life model. Matching, the remaining life of the power supply is obtained.
- the processor can also calculate an average value of the transient internal resistance parameter over a period of time as an average transient internal resistance parameter, and match the average transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain The remaining service life of the power supply, the calculation method of the average value can largely eliminate the noise interference, and is relatively reliable.
- the transient internal resistance-life model is pre-established, which defines a correspondence between the transient internal resistance parameter and the remaining service life of the power supply, that is, when the transient internal resistance parameter of the power supply is obtained, The remaining life of the power supply is obtained by this model.
- the transient resistance of the power supply increases with the power supply time. When the transient resistance increases to a certain extent, the power supply will no longer meet the usage requirements, that is, the power supply reaches the end of its life.
- the present invention also provides a power lifeline online monitoring system 700, as shown in FIG. 7, comprising: a current sensor 1 for collecting an output current signal of a power source;
- a first analog-to-digital converter 2 connected to the current sensor 1 for converting the output current signal into a first digital signal
- a voltage sensor 3 configured to collect an output voltage signal of the power source
- a second analog-to-digital converter 4 connected to the voltage sensor 3, for converting the output voltage signal into a second digital signal
- the processor 5 is connected to the first analog-to-digital converter 2 and the second analog-to-digital converter 4, and configured to calculate a transient internal resistance parameter of the power supply according to the first digital signal and the second digital signal;
- the temperature T of the power source is corrected by normalizing the transient internal resistance parameter to obtain a normalized transient internal resistance parameter; and for normalizing the transient internal resistance parameter and the preset transient
- the internal resistance-life model is matched to obtain the remaining service life of the above power source; wherein the transient internal resistance-life model is limited to the above a model for normalizing the correspondence between the transient internal resistance parameter and the remaining service life of the power supply;
- Memory 6 used to store data for the transient internal resistance-life model.
- the output current signal, the output voltage signal of the power source, and the power supply temperature T may be collected once, or may be collected multiple times periodically (interval time may be customized according to requirements), or may not be real-time. Intermittently collecting; it should be noted that the temperature sensor 7 in FIG. 7 is connected to the first analog-to-digital converter 2, and the first analog-to-digital converter 2 converts the analog signal collected by the temperature sensor 7 into a digital signal and sends it to the processor 5. , so that the processor 5 obtains the temperature data T of the power source; it can be understood that the temperature sensor 7 is not limited to be connected to the first analog-to-digital converter, or may be connected to the second analog-to-digital converter 4 through the second mode. The digital converter 4 converts the analog signal into a digital signal. Of course, if the temperature sensor 7 is a digital temperature sensor, the temperature sensor 7 can be directly connected to the processor 5.
- a suitable current sensor 1 can be selected according to the type of power source and the environment of use, such as a current sampling resistor, a current transformer, or a Hall current sensor.
- a suitable voltage sensor can be selected according to the type of power source and the environment of use, such as a resistor divider, a capacitor divider, a Hall voltage sensor, or a broadband voltage sensor.
- the processor 5 obtains an output current parameter I(t) of the power source from the first digital signal, and obtains an output voltage parameter U(t) of the power source from the second digital signal, according to I(t) And U(t) calculate the transient internal resistance parameter R (t) of the power supply, wherein the calculation method of the transient internal resistance parameter is:
- R (t) ldU (t) / dl (t) I, where dU (t) and dl (t) are the differentials of U (t) and I (t), respectively, IdU (t) / dl (t) I Represents the absolute value of dU (t) /dl (t).
- R (t) ldU (t) / dl (t) I is 0, but in practice, the transient internal resistance of the power supply is not 0.
- the transient internal resistance can also be referred to as the output internal resistance.
- the processor can calculate the maximum value of the transient internal resistance parameter for a period of time as the maximum transient internal resistance parameter, and compare the maximum transient internal resistance parameter with the preset transient internal resistance-life model. Matching, the remaining life of the power supply is obtained.
- the average value of the transient internal resistance parameter over a period of time may also be calculated as an average transient internal resistance parameter, and the average transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain the Electricity
- the calculation method of the average value can eliminate the noise interference to a large extent, and is relatively reliable.
- the normalized processing method applied in the processor 5 is:
- the normalized temperature value Ts can be preset to a suitable temperature value, such as 25 ° C, 20 ° C at normal temperature, or set to the lowest operating temperature of the power supply (such as 0 ° C) And the intermediate value of the maximum operating temperature (such as 60 ° C) (such as 30 ° C).
- the normalized calibration coefficient ⁇ may include a low temperature zone calibration coefficient ⁇ and a high temperature zone calibration coefficient ⁇ 2 , and
- the normalized calibration coefficient ⁇ can be set by the user to an appropriate value according to experience in advance. A better method is to obtain the calibration by experiment in advance.
- the calibration method can be used:
- the power supply is respectively operated at the minimum operating temperature Tl, the highest operating temperature ⁇ 2 and the intermediate value ⁇ 3, and the transient resistance parameters Rl, R2 and R3 corresponding to each temperature are respectively recorded;
- High temperature zone calibration factor ⁇ 2 ( R3-R2 ) I ( ⁇ 3- ⁇ 2 ).
- the processor is further configured to: according to the temperature ⁇ , correct a running time of the power source by a normalization process to obtain a normalized running time;
- the processor 5 acquires the activation energy parameter Ea stored in the memory 6; wherein the activation energy parameter Ea can be determined by experiments, and the same value is generally used for the same type of power source;
- k is the Boltzmann constant
- the above two power supplies are respectively operated at two different higher temperatures T1, ⁇ 2, such as the power supply ⁇ operating at 55 ° C (T1), the power supply B is at 60 ° C (T2) Working, timing the temperature of the two power sources and their transient internal resistance;
- the present embodiment is not limited to the calibration of Ea using the above calibration method, and may be other suitable methods.
- the processor 5 is further configured to record the accumulated running time of the power source and the normalized transient internal resistance parameter corresponding to the accumulated running time, and store the operating data as the power source in the memory 6;
- the accumulated running time is the sum of the normalized running times of the power supplies.
- the recording can be timed (such as every hour) or irregular (when the power supply stops working) to normalize the running time, and accumulate to become the accumulated running time, and record the corresponding running time while recording the accumulated running time data.
- the transient internal resistance parameter, the accumulated running time and the normalized transient internal resistance parameter are used as the operating data of the power supply. Record, and the new running data does not overwrite the original running data, so that after the power supply runs for a period of time, multiple sets of running data can be obtained, wherein each group of running data includes a cumulative running time and a corresponding one. Data for transient internal resistance parameters.
- the processor 5 is further configured to update the transient resistance-life model according to the running data of the power source, and store the updated transient resistance-life model in the memory 6; specifically, the embodiment
- the medium processor 5 updates the transient resistance-life model according to the running data of the power source, which may include: establishing a transient internal resistance-running by using a curve fitting method for the accumulated running time and the normalized transient internal resistance parameter according to the operating data of the power source Time curve to update the transient internal resistance-life model.
- the running curve fitting method described above establishes a running time transient internal resistance-running time curve, including:
- the processor 5 expands the normalized transient internal resistance parameter Rs according to the n-th order Taylor series:
- n is a predetermined positive integer
- a ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ 3 ⁇ 4 a n is a Taylor coefficient
- Taylor in this embodiment
- the order n of the series is not specifically limited, and may be selected according to different processing processing capabilities of the processor in actual calculation; the processor 5 selects n+1 sets of data from the existing operational data, and substitutes the above-mentioned n-th order Taylor.
- a set of Taylor coefficients ao, , a 2 ... a n is calculated; the processor 5 substitutes the calculated set of Taylor coefficients ao, , a 2 ...
- the updating the transient internal resistance-life model described above includes:
- the processor 5 determines the end-of-life resistance Rd of the power supply, and substitutes Rd into the transient internal resistance-run time curve to obtain a total life Ld of the power supply; wherein the end-of-life resistance Rd can be pre-determined according to the actual The condition is set to a suitable value and stored in the memory 6.
- the processor 5 will The normalized transient internal resistance parameter Rs of the above power source is substituted into the transient internal resistance-run time curve to obtain the current running time Lt of the power source;
- the power life monitoring system in the embodiment further includes a temperature sensor 7 for collecting the power source temperature T, which can correct the transient internal resistance parameter and the running time of the power source according to the temperature T, eliminate the influence of the temperature on the data, and improve the power supply. Monitoring accuracy of remaining service life.
- the power life online monitoring system in this embodiment can further update the transient internal resistance-life model according to the operation data recorded in the memory, thereby further improving the monitoring accuracy of the remaining life of the power supply. .
- the present invention also provides a power supply in which a power lifeline online monitoring system such as System Embodiment 1 or System Embodiment 2 or other equivalent forms is embedded in the power source, wherein the power life online monitoring system can be integrated
- a power lifeline online monitoring system such as System Embodiment 1 or System Embodiment 2 or other equivalent forms
- the integrated circuit board is fixedly mounted in a housing of the power supply.
- the power source further includes a reminding device connected to the processor 5, and the reminding device may be an indicator light mounted on the power supply housing or a speaker capable of emitting a warning sound, and the power life monitoring system therein After the end of the power supply life is terminated or is about to be terminated (if the remaining service life is less than 1 month), a reminder signal can be sent to remind the user to replace the power supply.
- a reminding device connected to the processor 5, and the reminding device may be an indicator light mounted on the power supply housing or a speaker capable of emitting a warning sound, and the power life monitoring system therein After the end of the power supply life is terminated or is about to be terminated (if the remaining service life is less than 1 month), a reminder signal can be sent to remind the user to replace the power supply.
- the online life monitoring method, system and power supply provided by the invention can monitor the remaining service life of the power supply online without inserting additional load and without affecting the stability of the power output circuit, and can be embedded.
- the embodiment of the present invention further provides a computer storage medium, wherein the computer storage medium can store a program, and the program includes some or all of the steps of the data processing method described in the foregoing method embodiments.
- the embodiment of the invention further provides a power life online monitoring device 800, which refers to FIG. 8 and includes the input The device 801, the output device 802, the memory 803, and the processor 804 (the processor may include one or more, one of which is illustrated in Figure 8).
- the memory 803 and the processor 804 may be connected by a bus or other means, wherein the bus connection is taken as an example in FIG.
- the processor 804 performs the following steps:
- the transient internal resistance-life model is to define the transient internal resistance parameter and A model of the correspondence of remaining service life.
- the processor performs the matching of the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining useful life of the power supply including:
- the performing the internal transient resistance parameter of the processor 804 to match the preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply includes:
- processor 804 also performs the following steps:
- the processor further performs the following steps before the processor performs matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining service life of the power supply:
- the performing the internal transient resistance parameter of the processor 804 to match the preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply includes:
- the normalized transient internal resistance parameter is matched with a preset transient internal resistance-life model to obtain the remaining service life of the power supply.
- the performing, by the processor 804, correcting the transient internal resistance parameter according to the temperature T by a normalization process to obtain a normalized transient internal resistance parameter includes:
- the processor 804 performs the process of matching the transient internal resistance parameter with a preset transient internal resistance-life model to obtain a remaining lifetime of the power supply, the processor The 804 also performs the following steps:
- the running time of the power source is corrected by a normalization process to obtain a normalized running time.
- the performing, by the processor 804, correcting the running time of the power source by a normalization process according to the temperature , to obtain a normalized running time includes:
- Ls Ls * Af, where LR is the runtime of the power supply.
- processor 804 also performs the following steps:
- the processor 804 Before the processor 804 performs the acquisition of the output current signal of the power supply, the processor further performs the following steps:
- the transient internal resistance-life model is updated and stored according to the operational data of the power supply.
- the updating, by the processor 804, according to the running data of the power source, updating the transient internal resistance-life model and storing comprises:
- the application of the curve fitting method performed by the processor 804 to establish a transient internal resistance-run time curve includes:
- the updating of the transient internal resistance-life model performed by processor 804 includes:
- the program may be stored in a computer readable storage medium, and the storage medium may include: Flash disk, read-only memory (ROM), random access memory (RAM), disk or optical disk.
Landscapes
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Abstract
一种电源寿命在线监测方法、系统及电源。该方法包括:采集电源的输出电流信号及输出电压信号(101);将输出电流信号及输出电压信号分别转换为第一数字信号及第二数字信号(102);根据第一数字信号及第二数字信号计算电源的瞬态内阻参数(103);将瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配得到电源的剩余使用寿命(104)。无需在电源输出电路中加入额外的负载,不影响在线系统的稳定,同时还实现嵌入式的设计,进一步简化系统设计。
Description
一种电源寿命在线监测方法、 系统及电源
本申请要求于 2012 年 7 月 19 日提交中国专利局、 申请号为 201210250631.X,发明名称为"一种电源寿命在线监测方法、 系统及电源"的中 国专利申请的优先权, 其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及电源技术领域, 具体涉及一种电源寿命在线监测方法、 系统及 电源。
背景技术
目前使用电子技术完成自动控制和管理的设备越来越多,这些设备要求电 源必须稳定可靠,有一种解决方案是对电源做冗余设计, 即设置两个或两个以 上电源, 当其中一个出现异常, 依靠其余电源继续工作, 但这种冗余设计的制 造和运营成本较高、 系统设计较为复杂。
为了解决电源的可靠性问题并筒化系统设计,现有技术中出现了一些电源 寿命检测的技术, 这些技术对电源运行状况进行健康检测,通过评估电源目前 的健康状况, 预测电源的剩余使用寿命( RUL, Remaining Useful Life ), 从而 可在电源失效之前,提醒使用者进行维护或更换,避免意外断电等事故的发生。
现有技术中提供了一种电源健康监测技术,可实现对电源剩余使用寿命的 预测, 该技术方案为:
如图 1所示, 被监测电源的输出连接到电源母线(power bus )上, 健康 监测模块( PHM, Prognostic Health Management )直接连接到电源母线上, PHM 内部包含受控电源负载、 电容负载、 传感器及数字信号处理器(DSP, digital signal processor, )。 其对电源进行健康监测的原理为: DSP控制电流负载导通 一段时间,使得电源的负载改变,由于电源负载瞬变,母线电压出现瞬态变化, 这种变化通过传感器送入到 DSP, DSP通过对电压波形进行分析, 提取特征 参数, 计算电源的剩余使用寿命。
但上述的电源健康监测技术存在以下缺点: 1、 需要加入电流负载, 但这 种电流负载会影响在线系统的稳定,给系统带来运行的风险,不适合在线监测; 2、 现有技术的方案不便于嵌入到电源模块中实现, 所以不利于进一步筒化系 统设计。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是提供一种电源寿命在线监测方法、系 统及电源, 用于实现电源剩余使用寿命的在线监测。
本发明第一方面提供一种电源寿命在线监测方法, 包括:
采集电源的输出电流信号以及所述电源的输出电压信号;
将所述输出电流信号转换为第一数字信号,并将所述输出电压信号转换为 第二数字信号;
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源的瞬态内阻参 数;
将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源 的剩余使用寿命; 所述瞬态内阻 -寿命模型为限定所述瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型。
在第一种可能的实现方式中,所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻
-寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,将所 述最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩 余使用寿命。
在第二种可能的实现方式中,所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述 平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余 使用寿命。
在第三种可能的实现方式中, 所述方法还包括:
采集所述电源的温度 T;
在所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命之前, 所述方法还包括:
根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化 瞬态内阻参数;
所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述 电源的剩余使用寿命包括:
将所述归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命。
结合第一方面的第三种可能的实现方式, 在第四种可能的实现方式中, 所述根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归 一化瞬态内阻参数包括:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 RS, 其中 Rs=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为所述瞬态 内阻参数, T为所述电源的温度 τ。
结合第一方面的第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中, 所 述归一化标定系数 μ包括低温区标定系数 μΐ或高温区标定系数 μ2;
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
结合第一方面的第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式或第五 种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,在所述将所述瞬态内阻参数 与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命之后, 所 述方法还包括:
根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一 化运行时间。
结合第一方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中, 所 述根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化 运行时间包括:
确定预置的激活能参数 Ea;
根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af,其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述电源的运行 时间。
结合第一方面的第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中, 所 述方法还包括:
记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬 态内阻参数,作为所述电源的运行数据, 其中所述累计运行时间为所述归一化 运行时间累加之和;
在所述采集所述电源的输出电流信号之前, 所述方法还包括:
根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储。
结合第一方面第八种可能的实现方式, 在第九种可能的实现方式中, 所述 根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储包括:
根据所述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化瞬态内阻参 数运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬态内阻 -寿命 模型并存储;
所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包括:
将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
选择所述运行数据中的 n+ l组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计算出一组泰 勒系数 a0、 ai , a2 an;
将所述一组泰勒系数 aQ、 、 a2...... an代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬 态内阻-运行时间曲线;
所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得 到所述电源的总寿命 Ld;
将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得到 所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
本发明第二方面提供一种电源寿命在线监测系统, 包括:
电流传感器, 用于采集电源的输出电流信号;
第一模数转换器, 用于将所述输出电流信号转换为第一数字信号; 电压传感器, 用于采集所述电源的输出电压信号;
第二模数转换器, 用于将所述输出电压信号转换为第二数字信号; 处理器, 用于根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源 的瞬态内阻参数; 以及用于将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命; 其中所述瞬态内阻-寿命模型为限定 所述瞬态内阻参数与剩余使用寿命的对应关系的模型;
存储器, 用于存储所述瞬态内阻 -寿命模型的数据。
在第一种可能的实现方式中,所述处理器用于对所述瞬态内阻参数取一段 时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,并将所述最大瞬态内阻参数与预置的 瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
在第二种可能的实现方式中,所述处理器用于对所述瞬态内阻参数取一段 时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述平均瞬态内阻参数与预置的瞬态 内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
在第三种可能的实现方式中, 所述系统还包括: 温度传感器, 用于采集所 述电源的温度 T;
所述处理器还用于根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参 数, 以获得归一化瞬态内阻参数; 以及还用于将所述归一化瞬态内阻参数与预 置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
结合第二方面第三种可能的实现方式, 在第四种可能的实现方式中, 所述 存储器还用于存储预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
所述处理器还用于计算所述归一化瞬态内阻参数 Rs, 其中 Rs= R+ ( Ts-T )
*μ; 其中 R为所述瞬态内阻参数, T为所述电源的温度 T。
结合第二方面的第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中, 所 述归一化标定系数 μ包括低温区标定系数 μΐ及高温区标定系数 μ2;
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
结合第二方面的第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式或第五 种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中, 所述处理器还用于根据所述 温度 T, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化运行时间。
结合第二方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中, 所 述存储器还用于存储预置的激活能参数 Ea;
所述处理器根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af, 其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
所述处理器还用于计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR 为所述电源的运行时间。
结合第二方面的第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中, 所 述处理器还用于记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应 的归一化瞬态内阻参数,作为所述电源的运行数据存储在存储器, 其中所述累 计运行时间为所述归一化运行时间累加之和;
所述处理器还用于根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模 型, 并将所述瞬态内阻 -寿命模型存储在所述存储器中。
结合第二方面的第八种可能的实现方式,在第九种可能的实现方式中, 所 述处理器还用于根据所述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化 瞬态内阻参数运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬 态内阻-寿命模型, 并将所述瞬态内阻-寿命模型存储在所述存储器中;
所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包括:
所述处理器选择所述运行数据中的 n+l组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计 算出一组泰勒系数 a0、
所述处理器将所述一组泰勒系数 aQ、 、 a2...... an代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬态内阻-运行时间曲线;
所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
所述处理器确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间 -瞬态内 阻曲线, 得到所述电源的总寿命 Ld;
所述处理器将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻 曲线, 得到所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述处理器得到所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
本发明第三方面提供一种电源,所述电源中嵌入了如第二方面或第二方面 的任一种可能的实现方式所述的电源寿命在线监测系统。
本发明第四方面提供一种计算机存储介质,
所述计算机存储介质所述计算机存储介质可存储有程序,所述程序执行时 包括如上述电源寿命在线监测方法的部分或全部步骤。
本发明第五方面提供一种电源在线监测装置, 包括输入装置、 输出装置、 存储器和处理器;
其中所述处理器执行如下步骤:
采集电源的输出电流信号以及所述电源的输出电压信号;
将所述输出电流信号转换为第一数字信号,并将所述输出电压信号转换为 第二数字信号;
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源的瞬态内阻参 数;
将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源 的剩余使用寿命; 所述瞬态内阻-寿命模型为限定所述瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型。
在第一种可能的实现方式中,所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,将所 述最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩 余使用寿命。
在第二种可能的实现方式中,所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述 平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余 使用寿命。
在第三种可能的实现方式中, 所述处理器还执行如下步骤:
采集所述电源的温度 T;
在所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命之前, 所述方法还包括:
根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化 瞬态内阻参数;
所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述 电源的剩余使用寿命包括:
将所述归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命。
结合第五方面的第三种可能的实现方式, 在第四种可能的实现方式中, 所述根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归 一化瞬态内阻参数包括:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 RS, 其中 Rs=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为所述瞬态 内阻参数, T为所述电源的温度 T。
结合第五方面的第四种可能的实现方式,在第五种可能的实现方式中, 所 述归一化标定系数 μ包括低温区标定系数 μΐ或高温区标定系数 μ2;
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
结合第五方面的第三种可能的实现方式或第四种可能的实现方式或第五 种可能的实现方式,在第六种可能的实现方式中,在所述将所述瞬态内阻参数 与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命之后, 所 述处理器还执行如下步骤:
根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一
化运行时间。
结合第五方面的第六种可能的实现方式,在第七种可能的实现方式中, 所 述根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化 运行时间包括:
确定预置的激活能参数 Ea;
根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af,其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述电源的运行 时间。
结合第五方面的第七种可能的实现方式,在第八种可能的实现方式中, 所 述方法还包括:
记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬 态内阻参数,作为所述电源的运行数据, 其中所述累计运行时间为所述归一化 运行时间累加之和;
在所述采集所述电源的输出电流信号之前, 所述方法还包括:
根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储。
结合第五方面第八种可能的实现方式, 在第九种可能的实现方式中, 所述 根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储包括:
根据所述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化瞬态内阻参 数运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬态内阻 -寿命 模型并存储;
所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包括:
将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
选择所述运行数据中的 n+l组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计算出一组泰 勒系数 a0、 ai , a2 an;
将所述一组泰勒系数 aQ、 、 a2...... an代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬
态内阻-运行时间曲线;
所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得 到所述电源的总寿命 Ld;
将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得到 所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
由上可见,在本发明的一些可行的实施方式中,通过的检测电源的输出电 流及电压, 换算出电源的瞬态内阻, 与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配得出 电源的剩余使用寿命。 实施本发明实施例, 无需在电路中加入额外的负载, 不 影响在线系统的稳定,适合在线监测, 此外本发明提供的电源寿命在线监测系 统还可嵌入到电源中实现嵌入式设计, 可进一步筒化系统设计。。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施 例中所需要使用的附图作筒单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性 的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1是现有技术中的电源健康监测技术的示意图;
图 2是本发明实施例一中的电源寿命在线监测方法的流程示意图; 图 3是本发明实施例二中的电源寿命在线监测方法的流程示意图; 图 4是本发明实施例三中的电源寿命在线监测方法的流程示意图; 图 5是本发明实施例中的瞬态内阻 -运行时间曲线的示意图;
图 6是本发明实施例四中的电源寿命在线监测系统的结构示意图; 图 7是本发明实施例五中的电源寿命在线监测系统的结构示意图; 图 8是本发明实施例八中的电源寿命在线监测装置的结构示意图。
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做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中提供了一种电源寿命在线监测方法、 系统和电源, 用于在 线的对电源剩余使用寿命进行监测。 以下分别进行详细说明。
实施例一:
本发明提供一种电源寿命在线监测方法, 如图 2所示, 包括下列步骤: 101、 采集电源的输出电流信号以及电源的输出电压信号;
需要说明的是,输出电流信号以及电源的输出电压信号的采集可以是一次 采集, 也可以是周期性的多次采集(间隔时间可以根据需求自定义), 也可以 是实时的不间断的采集;
102、 将采集到的输出电流信号转换为第一数字信号, 并将采集到的输出 电压信号转换为第二数字信号;
103、 根据第一数字信号和第二数字信号, 计算电源的瞬态内阻参数; 本实施例中从第一数字信号中获取电源的输出电流参数 I ( t ),从第二数字 信号中获取电源的输出电压参数 U (t), 根据 I (t)和 U (t)计算电源的瞬态内 阻参数 R (t), 其中瞬态内阻参数的计算方法为 R (t) =ldU (t) /dl (t) I, 其 中 dU (t)和 dl (t)分别为 U (t) 以及 I (t) 的微分, IdU (t) /dl (t) I表 示的是 dU ( t ) /d I ( t ) 的绝对值;
对于理想的电源来说, 当其电流变化时, 其输出电压不变, 即其瞬态内阻 R (t) =ld U (t) /d I (t) I为 0, 但实际中, 电源的瞬态内阻不为 0, 如当输出 电流增大时, 其输出电压会减小, 即 dU (t) /dl (t) 为负值, 计算时可对其 取绝对值使其成为正值。 需要说明的是, 瞬态内阻也可称为输出内阻;
104、 将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到电源 的剩余使用寿命; 其中上述瞬态内阻 -寿命模型为限定瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型;
优选地, 为了减少误差, 可计算瞬态内阻参数在一段时间内的最大值作为 最大瞬态内阻参数,将最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到电源的剩余使用寿命。
优选地,也可计算瞬态内阻参数在一段时间内的平均值作为平均瞬态内阻 参数, 将平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到电源的 剩余使用寿命, 这种取平均值的计算方式可较大程度上排除噪声干扰,相对比 较可靠。
本实施例中内阻 -寿命模型是预先建立的, 其限定了瞬态内阻参数与电源 的剩余使用寿命之间的——对应关系, 即当得到电源的瞬态内阻参数, 即可通 过该模型得到电源的剩余使用寿命。一般的, 电源的瞬态电阻会随着电源使用 时间而增大, 当瞬态电阻增大了一定程度之后, 电源将不再能满足使用要求, 即电源到达寿命终点。
本实施例中提供的方法适用于负载动态变化的电源,该方法无需加入额外 的电流负载, 不影响系统的稳定运行, 相比现有技术更适合在线监测。
实施例二:
本发明提供一种电源在线监测方法, 如图 3所示, 包括下列步骤:
201、 采集电源的输出电流信号以及电源的输出电压信号; 以及采集电源 的温度 T;
需要说明的是,输出电流信号、 电源的输出电压信号以及电源温度 T的采 集可以是一次采集,也可以是周期性地多次采集(间隔时间可以根据需求自定 义), 也可以是实时地不间断地采集;
202、 将采集到的输出电流信号转换为第一数字信号, 并将采集到的输出 电压信号转换为第二数字信号;
203、 根据第一数字信号和第二数字信号, 计算电源的瞬态内阻参数; 本实施例中从第一数字信号中获取电源的输出电流参数 I ( t ),从第二数字 信号中获取电源的输出电压参数 U (t), 由 I (t)和 U (t)计算电源的瞬态内阻 参数 R (t), 其中瞬态内阻参数的计算方法为 R (t) =ldU (t) /dl (t) I, 其中 dU (t)和 dl (t)分别为 U (t) 以及 I (t) 的微分, IdU (t) /d I (t) I表示 的是 dU (t) /dl (t) 的绝对值;
对于理想的电源来说, 当其电流变化时, 其输出电压不变, 即其瞬态内阻 R (t) =ldU (t) /dl (t) I为 0, 但实际中, 电源的瞬态内阻不为 0, 如当输出
电流增大时, 其输出电压会减小, 即 d U ( t ) /d l ( t ) 为负值, 计算时可对其 取绝对值使其成为正值。 需要说明的是, 瞬态内阻也可称为输出内阻;
204、 根据电源的温度 T, 通过归一化处理修正上述瞬态内阻参数, 以获 得归一化瞬态内阻参数;
具体地, 上述归一化处理的方法为:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 RS, 其中 RS=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为瞬态内 阻参数, T为电源的温度 T;
本实施例中, 归一化温度值 Ts可预先设置成合适的温度值, 如常温下的 25°C、 20°C等值, 也可设置为电源工作的最低运行温度(如 0°C )和最高运行 温度(如 60°C ) 的中间值(如 30°C );
优选地,归一化标定系数 μ可包括低温区标定系数 μΐ及高温区标定系数 μ2 , 并且,
当电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1 ;
当电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2;
归一化标定系数 μ可以由用户预先根据经验设置为合适的数值, 更佳的方 法是事先通过实验标定而得, 可采用这样的标定方法:
使电源分别运行在最低运行温度 Tl、 最高运行温度 Τ2及中间值 Τ3下, 并分别记录其在各个温度对应的瞬态电阻参数 Rl、 R2及 R3;
则低温区标定系数 μ1= ( R2-R1 ) I ( T2-T1 );
高温区标定系数 μ2= ( R3-R2 ) I ( Τ3-Τ2 );
205、 将归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到电 源的剩余使用寿命。
本实施例中使用根据电源温度归一化之后的归一化瞬态内阻参数来与瞬 态内阻 -寿命模型相匹配, 可修正电源温度对瞬态内阻的影响, 更准确的监测 电源的剩余使用寿命。
实施例三:
本发明提供一种电源寿命在线监测方法, 如图 4所示, 包括下列步骤:
301、 根据电源的运行数据更新瞬态电阻-寿命模型并存储; 当已经存在了一定数量的电源的运行数据之后,可根据电源的运行数据更 新瞬态电阻-寿命模型并存储; 具体地, 本实施例中根据电源的运行数据更新瞬态电阻-寿命模型并存储 包括: 根据电源的运行数据,对累计运行时间及归一化瞬态内阻参数运用曲线 拟合方法建立运行时间瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新瞬态内阻 -寿命模型并 存储;
其中上述的运用曲线拟合方法建立运行时间瞬态内阻-运行时间曲线包 括: 将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
Rs ( L )
其中 L为所述归一化运行时间, n为预先设定的正整数, a0、 、 a2...... an为泰勒系数; 需要说明, 本实施例中 泰勒级数的阶数 n并无具体限制, 在实际计算中可根据处理器的运算处理能力 不同进行选择; 从已存在的运行数据中选择 n+1组数据,代入上述的 n阶泰勒级数中,计算 得到一组泰勒系数 a。、 、 a2...... an; 将计算出的一组泰勒系数 ao、 、 a2...... an代入上述的 n阶泰勒级数中, 即 得到运行时间瞬态内阻-运行时间曲线。 运行时间瞬态内阻 -运行时间曲线可能 会有如图 5所示的形状; 参考图 5 , 上述的更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述瞬态内阻 -运行时间曲 线, 得到所述电源的总寿命 Ld; 其中, 寿命终止电阻 Rd可预先根据实际情况
设置为合适的数值, 在电源的归一化瞬态内阻 Rs达到或大于寿命终止电阻 Rd 时, 电源不再能满足供电要求, 到达寿命终点;
将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得到 所述电源的当前的累计运行时间 Lt;
则所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
302、 采集电源的输出电流信号以及电源的输出电压信号; 以及采集电源 的温度 T;
需要说明的是,输出电流信号、 电源的输出电压信号以及电源温度 T的采 集可以是一次采集,也可以是周期性地多次采集(间隔时间可以根据需求自定 义), 也可以是实时地不间断地采集; 303、 将采集到的输出电流信号转换为第 一数字信号, 并将采集到的输出电压信号转换为第二数字信号;
304、 根据第一数字信号和第二数字信号, 计算电源的瞬态内阻参数; 本实施例中从第一数字信号中获取电源的输出电流参数 I ( t ),从第二数字 信号中获取电源的输出电压参数 U (t), 由 I (t)和 U (t)计算电源的瞬态内阻 参数 R (t), 其中瞬态内阻参数的计算方法为 R (t) =ldU (t) /dl (t) I, 其中 dU (t)和 dl (t)分别为 U (t) 以及 I (t) 的微分, IdU (t) /dl (t) I表示 的是 dU ( t ) /d I ( t ) 的绝对值;
对于理想的电源来说, 当其电流变化时, 其输出电压不变, 即其瞬态内阻 R (t) =ldU (t) /dl (t) I为 0, 但实际中, 电源的瞬态内阻不为 0, 如当输出 电流增大时, 其输出电压会减小, 即 dU (t) /dl (t) 为负值, 计算时可对其 取绝对值使其成为正值, 瞬态内阻也可称为输出内阻;
305、 根据电源的温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获 得归一化瞬态内阻参数;
具体地, 归一化处理的方法为:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 Rs, 其中 RS=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为瞬态内 阻参数, T为电源的温度 T;
本实施例中, 归一化温度值 Ts可预先设置成合适的温度值, 如常温下的
25°C、 20°C等值, 也可设置为电源工作的最低运行温度(如 0°C )和最高运行 温度(如 60°C ) 的中间值(如 30°C );
优选地,归一化标定系数 μ可包括低温区标定系数 μΐ及高温区标定系数 μ2 , 并且,
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1 ;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2;
归一化标定系数 μ可以由用户预先根据经验设置为合适的数值, 当然更佳 的方法是事先通过实验标定而得, 可采用这样的标定方法:
使电源分别运行在最低运行温度 Tl、 最高运行温度 Τ2及中间值 Τ3下, 并分别记录其在各个温度对应的瞬态电阻参数 Rl、 R2及 R3;
则低温区标定系数 μ1= ( R2-R1 ) I ( T2-T1 );
高温区标定系数 μ2= ( R3-R2 ) I ( Τ3-Τ2 );
306、 将归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命;
本实施例中使用根据电源温度归一化之后的瞬态内阻参数来与瞬态内阻- 寿命模型相匹配, 可修正电源温度对瞬态内阻的影响, 更准确的监测电源的剩 余使用寿命;
307、 根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获 得归一化运行时间;
本实施例中对运行时间所做的归一化处理方法可为:
确定预置的激活能参数 Ea;其中激活能参数 Ea可通过实验测定,对于同一 型号电源一般使用同一个数值;
根据电源的温度 T计算加速因子 Af, 其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k 为波尔兹曼常数;
计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述电源的运 行时间。 从归一化运行时间 Ls的计算公式中可以看出, 电源温度 T越高, 加 速因子 Af越大, Ls越大。 归一化运行时间 Ls相比电源实际的运行时间 LR, 修正了电源温度对电源老化速度的影响, 一般的来讲, 电源温度 T越高, 其老
化速度越快;
需要说明的是, 如果激活能参数 Ea未知, 可通过下面的标定方法进行标 定:
挑选两个各项指标均极为接近的电源样品 (Α,Β ), 要求其在相同负载和 环境条件下, 其瞬态内阻差距低于 1%, 测量其初始的归一化瞬态内阻, 分别 为 Ril和 Ri2;
在相同负载条件下, 使上述两个电源分别工作在两个的不同的较高温度 Tl、 Τ2, 如使电源 Α在 55°C ( T1 ) 下工作, 电源 B在 60°C ( T2 ) 下工作, 定时采集两电源的温度和其瞬态内阻;
分析电源 B的归一化瞬态内阻, 当其瞬态内阻 Rf2> Ri2*1.01时, 使电源
B停止工作, 并记录电源 B的总的运行时间 (未做归一化处理) Lt2;
当电源 A的归一化瞬态电阻 Rfl=Rf2*Ril/Ri2使, 使电源 A停止工作, 记录电源 A的总的运行时间 (未作归一化处理) Ltl;
此时电源 A和电源 B的归一化运行时间是相等的, 即:
Lt2* exp ( Ea* ( 1/Ts-1/T2 ) /k ) = Ltl* exp ( Ea* ( 1/Ts-l/Tl ) /k ) 可推出: Ea=k*ln ( Ltl/Lt2 ) * ( 1/T1-1/T2 )
当然, 本实施例中并不限于使用上面的标定方法对 Ea进行标定, 也可以 是其它合适的方法;
308、 记录电源的累计运行时间以及与累计运行时间对应的归一化瞬态内 阻参数, 作为所述电源的运行数据; 本实施例中,累计运行时间是电源的归一化运行时间累加之和。可定时(如 每隔一'』、时)或不定时(每次电源停止工作时)的记录归一化运行时间, 并做 累加成为累计运行时间,在记录累计运行时间数据的同时记录下其对应的归一 化瞬态内阻参数,累计运行时间和归一化瞬态内阻参数作为电源的运行数据被 记录, 且新的运行数据不覆盖原有的运行数据, 这样电源运行一段时间之后, 即可获得多组运行数据, 其中,每一组运行数据中包括一条累计运行时间及与 其对应的一条归一化瞬态内阻参数的数据。
系统实施例一:
本发明提供一种电源寿命在线监测系统 600, 如图 6所示, 包括: 电流传感器 1, 用于采集电源的输出电流信号;
第一模数转换器 2, 连接电流传感器 1, 用于将上述的输出电流信号转换为 第一数字信号;
电压传感器 3, 用于采集电源的输出电压信号;
第二模数转换器 4, 连接电压传感器 3, 用于将上述的输出电压信号转换为 第二数字信号;
处理器 5, 连接第一模数转换器 2及第二模数转换器 4, 用于根据上述第一 数字信号和所述第二数字信号,计算电源的瞬态内阻参数; 以及用于将上述的 瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配, 得到上述电源的剩余使用 寿命; 其中上述瞬态内阻-寿命模型为限定上述瞬态内阻参数与电源的剩余使 用寿命的对应关系的模型;
存储器 6, 连接处理器 5, 用于存储瞬态内阻 -寿命模型的数据。
需要说明的是,输出电流信号、 电源的输出电压信号以及电源温度 T的采 集可以是一次采集,也可以是周期性地多次采集(间隔时间可以根据需求自定 义), 也可以是实时地不间断地采集; 具体地, 本实施例中, 可根据电源种类 及使用环境等情况选择合适的电流传感器 1, 如可以是电流取样电阻、 电流互 感器或霍尔电流传感器等类型。 同理, 本实施例中, 可根据电源种类及使用环 境等情况选择合适的电压传感器, 如可以是电阻分压器、 电容分压器、 霍尔电 压传感器或宽带电压传感器等类型。
具体地, 本实施例中, 处理器 5从第一数字信号中获取电源的输出电流参 数 I(t), 从第二数字信号中获取电源的输出电压参数 U(t), 根据 I(t)和 U(t) 计算电源的瞬态内阻参数 R (t), 其中瞬态内阻参数的计算方法为:
R (t) =ldU (t) /dl (t) I, 其中 dU (t)和 dl (t)分别为 U (t) 以及 I
(t) 的微分, IdU (t) /dl (t) I表示的是 dU (t) /dl (t) 的绝对值。
对于理想的电源来说, 当其电流变化时, 其输出电压不变, 即其瞬态内阻 R (t) =ldU (t) /dl (t) I为 0, 但实际中, 电源的瞬态内阻不为 0, 如当输出
电流增大时, 其输出电压会减小, 即 d U ( t ) /d l ( t ) 为负值, 计算时可对其 取绝对值使其成为正值。 需要说明的是, 瞬态内阻也可称为输出内阻。
优选地, 为了减少误差, 处理器可计算瞬态内阻参数在一段时间内的最大 值作为最大瞬态内阻参数, 将最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
优选地,处理器也可计算瞬态内阻参数在一段时间内的平均值作为平均瞬 态内阻参数, 将平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到 所述电源的剩余使用寿命,这种取平均值的计算方式可较大程度上排除噪声干 扰, 相对比较可靠。
本实施例中瞬态内阻 -寿命模型是预先建立的, 其限定了瞬态内阻参数与 电源的剩余使用寿命之间的——对应关系, 即当得到电源的瞬态内阻参数, 可 通过该模型得到电源的剩余使用寿命。一般的, 电源的瞬态电阻会随着电源使 用时间的增大而增大, 当瞬态电阻增大了一定程度之后, 电源将不再能满足使 用要求, 即电源到达寿命终点。
系统实施例二:
本发明还提供一种电源寿命在线监测系统 700, 如图 7所示, 包括: 电流传感器 1 , 用于采集电源的输出电流信号;
第一模数转换器 2, 连接电流传感器 1 , 用于将上述的输出电流信号转换为 第一数字信号;
电压传感器 3, 用于采集电源的输出电压信号;
第二模数转换器 4, 连接电压传感器 3, 用于将上述的输出电压信号转换为 第二数字信号;
温度传感器 7, 用于采集所示电源的温度 T;
处理器 5 , 连接第一模数转换器 2及第二模数转换器 4, 用于根据上述第一 数字信号和所述第二数字信号,计算电源的瞬态内阻参数; 以及用于根据电源 的温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化瞬态内阻参 数; 以及用于将上述的归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹 配, 得到上述电源的剩余使用寿命; 其中上述瞬态内阻-寿命模型为限定上述
归一化瞬态内阻参数与电源的剩余使用寿命的对应关系的模型;
存储器 6, 用于存储瞬态内阻-寿命模型的数据。
需要说明的是,输出电流信号、 电源的输出电压信号以及电源温度 T的采 集可以是一次采集,也可以是周期性地多次采集(间隔时间可以根据需求自定 义), 也可以是实时地不间断地采集; 需要说明的是, 图 7中温度传感器 7与 第一模数转换器 2连接,第一模数转换器 2将温度传感器 7采集到的模拟信号 转换为数字信号发送至处理器 5, 以使处理器 5获得电源的温度数据 T; 可以 理解的是, 温度传感器 7并不限于与第一模数转换器连接,也可以是与第二模 数转换器 4连接,通过第二模数转换器 4将模拟信号转换为数字信号, 当然如 果温度传感器 7为数字温度传感器, 温度传感器 7可直接与处理器 5连接。
具体地, 本实施例中, 可根据电源种类及使用环境等情况选择合适的电流 传感器 1, 如可以是电流取样电阻、 电流互感器或霍尔电流传感器等类型。 同 理, 本实施例中, 可根据电源种类及使用环境等情况选择合适的电压传感器, 如可以是电阻分压器、 电容分压器、 霍尔电压传感器或宽带电压传感器等。
具体地, 本实施例中, 处理器 5从第一数字信号中获取电源的输出电流参 数 I(t), 从第二数字信号中获取电源的输出电压参数 U(t), 根据 I(t)和 U(t) 计算电源的瞬态内阻参数 R (t), 其中瞬态内阻参数的计算方法为:
R (t) =ldU (t) /dl (t) I, 其中 dU (t)和 dl (t)分别为 U (t) 以及 I (t) 的微分, IdU (t) /dl (t) I表示的是 dU (t) /dl (t) 的绝对值。
对于理想的电源来说, 当其电流变化时, 其输出电压不变, 即其瞬态内阻
R (t) =ldU (t) /dl (t) I为 0, 但实际中, 电源的瞬态内阻不为 0, 如当输出 电流增大时, 其输出电压会减小, 即 dU (t) /dl (t) 为负值, 计算时可对其 取绝对值使其成为正值。 需要说明的是, 瞬态内阻也可称为输出内阻。
优选地, 为了减少误差, 处理器可计算瞬态内阻参数在一段时间内的最大 值作为最大瞬态内阻参数, 将最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
优选地,也可计算瞬态内阻参数在一段时间内的平均值作为平均瞬态内阻 参数, 将平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电
源的剩余使用寿命, 这种取平均值的计算方式可较大程度上排除噪声干扰,相 对比较可靠。
本实施例中, 处理器 5中应用的归一化处理的方法为:
处理器 5获取存储器 6中存储的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ; 处理器 5计算归一化瞬态内阻参数 Rs, 其中 Rs=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R 为瞬态内阻参数, T为电源的温度 T;
本实施例中, 归一化温度值 Ts可预先设置成合适的温度值, 如常温下的 25°C、 20°C等值, 也可设置为电源工作的最低运行温度(如 0°C )和最高运行 温度(如 60°C ) 的中间值(如 30°C )。
优选地,归一化标定系数 μ可包括低温区标定系数 μΐ及高温区标定系数 μ2 , 并且,
当电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1 ;
当电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
归一化标定系数 μ可以由用户预先根据经验设置为合适的数值, 更佳的方 法是事先通过实验标定而得, 可采用这样的标定方法:
使电源分别运行在最低运行温度 Tl、 最高运行温度 Τ2及中间值 Τ3下, 并分别记录其在各个温度对应的瞬态电阻参数 Rl、 R2及 R3;
则低温区标定系数 μ1= ( R2-R1 ) I ( T2-T1 );
高温区标定系数 μ2= ( R3-R2 ) I ( Τ3-Τ2 )。
进一步地, 本实施例中, 处理器还可用于根据所述温度 Τ, 通过归一化处 理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化运行时间;
本实施例中对运行时间所做的归一化处理方法可为:
处理器 5获取存储器 6中存储的激活能参数 Ea;其中激活能参数 Ea可通过实 验测定, 对于同一型号电源一般使用同一个数值;
处理器 5根据电源的温度 T计算加速因子 Af, 其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T )
/k ), k为波尔兹曼常数;
处理器 5计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述 电源的运行时间。 从归一化运行时间 Ls的计算公式中可以看出, 电源温度 T
越高, 加速因子 Af越大, Ls越大。 归一化运行时间 Ls相比电源实际的运行 时间 LR, 修正了电源温度对电源老化速度的影响, 一般的来讲, 电源温度 T 越高, 其老化速度越快。
需要说明的是, 如果激活能参数 Ea未知, 可通过下面的标定方法进行标 定:
挑选两个各项指标均极为接近的电源样品 (Α,Β ), 要求其在相同负载和 环境条件下, 其瞬态内阻差距低于 1%, 测量其初始的归一化瞬态内阻, 分别 为 Ril和 Ri2;
在相同负载条件下, 使上述两个电源分别工作在两个的不同的较高温度 Tl、 Τ2, 如使电源 Α在 55°C ( T1 ) 下工作, 电源 B在 60°C ( T2 ) 下工作, 定时采集两电源的温度和其瞬态内阻;
分析电源 B的归一化瞬态内阻, 当其瞬态内阻 Rf2> Ri2*1.01时, 使电源 B停止工作, 并记录电源 B的总的运行时间 (未做归一化处理) Lt2;
当电源 A的归一化瞬态电阻 Rfl=Rf2*Ril/Ri2使, 使电源 A停止工作, 记录电源 A的总的运行时间 (未作归一化处理) Ltl;
此时电源 A和电源 B的归一化运行时间是相等的, 即:
Lt2* exp ( Ea* ( 1/Ts-1/T2 ) /k ) = Ltl* exp ( Ea* ( 1/Ts-l/Tl ) /k )
可推出: Ea=k*ln ( Ltl/Lt2 ) * ( 1/T1-1/T2 )
当然, 本实施例中并不限于使用上面的标定方法对 Ea进行标定, 也可以 是其它合适的方法。
进一步地, 本实施例中, 处理器 5还用于记录电源的累计运行时间以及与 累计运行时间对应的归一化瞬态内阻参数,作为所述电源的运行数据存储在存 储器 6中;
本实施例中,累计运行时间是电源的归一化运行时间累加之和。可定时(如 每隔一小时)或不定时(每次电源停止工作时)的记录归一化运行时间, 并做 累加成为累计运行时间,在记录累计运行时间数据的同时记录下其对应的归一 化瞬态内阻参数,累计运行时间和归一化瞬态内阻参数作为电源的运行数据被
记录, 且新的运行数据不覆盖原有的运行数据, 这样电源运行一段时间之后, 即可获得多组运行数据, 其中,每一组运行数据中包括一条累计运行时间及与 其对应的一条归一化瞬态内阻参数的数据。
进一步地, 本实施例中, 处理器 5还可用于根据电源的运行数据更新瞬态 电阻 -寿命模型, 并将更新后的瞬态电阻-寿命模型存储在存储器 6中; 具体地,本实施例中处理器 5根据电源的运行数据更新瞬态电阻-寿命模型 可包括: 根据电源的运行数据,对累计运行时间及归一化瞬态内阻参数运用曲 线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新瞬态内阻 -寿命模型。 具体地, 上述的运行曲线拟合方法建立运行时间瞬态内阻-运行时间曲线 包括: 处理器 5将上述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
Rs ( L )
+an*Ln; 其中 L为上述的归一化运行时 间, n为预先设定的正整数, a〇、 Ά\ ^ ¾ an为泰勒系数; 需要说明的是, 本 实施例中泰勒级数的阶数 n并无具体限制, 在实际计算中可根据处理器的运算 处理能力不同进行选择; 处理器 5从已存在的运行数据中选择 n+1组数据, 代入上述的 n阶泰勒级数 中, 计算得到一组泰勒系数 ao、 、 a2...... an; 处理器 5将计算出的一组泰勒系数 ao、 、 a2...... an代入上述的 n阶泰勒级数 中, 即得到运行时间瞬态内阻-运行时间曲线。 瞬态内阻-运行时间曲线可能会 有如图 5所示的形状。 具体地, 参考图 5 , 上述的更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
处理器 5确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述瞬态内阻 -运行 时间曲线, 得到所述电源的总寿命 Ld; 其中, 寿命终止电阻 Rd可预先根据实
际情况设置为合适的数值并存储在存储器 6中, 在电源的归一化瞬态内阻 Rs达 到或大于寿命终止电阻 Rd时, 电源不再能满足供电要求, 到达寿命终点; 处理器 5将上述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入上述瞬态内阻-运行时 间曲线, 得到上述电源的当前的已运行时间 Lt;
处理器 5得到上述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
本实施例中的电源寿命在线监测系统中进一步包括了采集电源温度 T 的 温度传感器 7, 可根据温度 T修正电源的瞬态内阻参数、 运行时间等, 排除温 度对这些数据的影响, 提高电源剩余使用寿命的监测准确率。
同时,本实施例中的电源寿命在线监测系统还可根据存储器中记录的其自 身的运行数据, 可根据这些运行数据不断更新瞬态内阻 -寿命模型, 进一步提 高电源剩余使用寿命的监测准确率。
设备实施例一:
本发明还提供一种电源,其中该电源中嵌入了如系统实施例一或系统实施 例二中或其它等同形式的电源寿命在线监测系统,在该电源中, 电源寿命在线 监测系统可以是集成在集成电路板上而被固定安装于电源的壳体内。
优选地, 上述电源中还可包括与处理器 5连接的提醒装置, 该提醒装置可 以是安装在电源壳体上的指示灯或能发出警示音的喇叭等装置,当其中的电源 寿命在线监测系统监测出电源寿命终止或即将终止(如剩余使用寿命小于 1 个月 ) , 可通过提醒装置发出提醒信号以提醒用户对电源进行更换。
综上所述, 本发明提供的电源寿命在线监测方法、 系统和电源可在不加入 额外负载、 不影响电源输出电路稳定的情况下,在线的对电源的剩余使用寿命 进行监测, 并且可以实现嵌入式的设计, 进一步筒化系统设计。
设备实施例二:
本发明实施例还提供一种计算机存储介质, 其中, 该计算机存储介质可存 储有程序,该程序执行时包括上述方法实施例中记载的数据处理方法的部分或 全部步骤。
设备实施例三:
本发明实施例还提供一种电源寿命在线监测装置 800, 参考图 8, 包括输
入装置 801、 输出装置 802、 存储器 803和处理器 804 ( (处理器可包括一个 或多个, 图 8中以一个为例) 。 在本发明的一些实施例中, 输入装置 801、 输 出装置 802、 存储器 803和处理器 804可通过总线或其它方式连接, 其中, 图 8中以通过总线连接为例。
其中处理器 804执行如下步骤:
采集电源的输出电流信号以及所述电源的输出电压信号;
将所述输出电流信号转换为第一数字信号,并将所述输出电压信号转换为 第二数字信号;
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源的瞬态内阻参 数;
将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源 的剩余使用寿命; 所述瞬态内阻-寿命模型为限定所述瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型。
在本发明的一些实施例中,处理器执行的所述将所述瞬态内阻参数与预置 的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,将所 述最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩 余使用寿命。
在本发明的一些实施例中, 处理器 804执行的所述将所述瞬态内阻参数与 预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述 平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余 使用寿命。
在本发明的一些实施例中, 处理器 804还执行如下步骤:
采集所述电源的温度 T;
在所述处理器执行将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹 配, 得到所述电源的剩余使用寿命之前, 所述处理器还执行如下步骤:
根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化
瞬态内阻参数;
处理器 804执行的所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
将所述归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命。
在本发明的一些实施例中,处理器 804执行的所述根据所述温度 T,通过归 一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化瞬态内阻参数包括:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 RS, 其中 Rs=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为所述瞬 态内阻参数, T为所述电源的温度 τ。
在本发明的一些实施例中, 所述归一化标定系数 μ包括低温区标定系数 μΐ 或高温区标定系数 μ2; 当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1; 当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
在本发明的一些实施例中, 处理器 804在执行所述将所述瞬态内阻参数与 预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命之后, 处理 器 804还执行如下步骤:
根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一 化运行时间。
在本发明的一些实施例中,处理器 804执行的所述根据所述温度 Τ,通过归 一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化运行时间包括:
确定预置的激活能参数 Ea;
根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af,其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述电源的运行 时间。
在本发明的一些实施例中, 处理器 804还执行如下步骤:
记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬 态内阻参数,作为所述电源的运行数据, 其中所述累计运行时间为所述归一化
运行时间累加之和;
在处理器 804执行所述采集所述电源的输出电流信号之前, 处理器还执行 如下步骤:
根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻 -寿命模型并存储。
在本发明的一些实施例中, 处理器 804执行的所述根据所述电源的运行数 据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储包括:
根据所述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化瞬态内阻参 数运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬态内阻 -寿命 模型并存储;
处理器 804执行的所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包 括:
将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
Rs ( L ) =a。+a1*L+a2*L2+a3*L3+ +an*Ln;其中 L为所述归一化运行时间, n为预先设定的正整数, 为泰勒系数;
选择所述运行数据中的 n+1组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计算出一组泰 勒系数 a0、 a2 an;
将所述一组泰勒系数 a。、 、 a2...... &。代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬 态内阻-运行时间曲线;
处理器 804执行的所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得 到所述电源的总寿命 Ld;
将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得到 所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
可以理解的是,本实施例的电源的各功能模块的功能可根据上述方法实施 例中的方法具体实现, 其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述, 此处不再赘述。
需要说明的是, 对于前述的各方法实施例, 为了筒单描述, 故将其都表述
为一系列的动作组合,但是本领域技术人员应该知悉, 本发明并不受所描述的 动作顺序的限制,因为依据本发明,某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。 其次, 本领域技术人员也应该知悉,说明书中所描述的实施例均属于优选实施 例, 所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重, 某个实施例中没有详 述的部分, 可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成,该程序可以存储于一计算机可读 存储介质中, 存储介质可以包括: 闪存盘、 只读存储器(Read-Only Memory , ROM ), 随机存取器(Random Access Memory, RAM ), 磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的电源寿命在线监测方法、系统和电源进行了 上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想; 同时,对于本 领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会 有改变之处, 综上所述, 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims
1、 一种电源寿命在线监测方法, 其特征在于, 包括:
采集电源的输出电流信号以及所述电源的输出电压信号;
将所述输出电流信号转换为第一数字信号,并将所述输出电压信号转换为 第二数字信号;
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源的瞬态内阻参 数;
将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源 的剩余使用寿命; 所述瞬态内阻-寿命模型为限定所述瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型。
2、根据权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述将所述瞬态内阻参数与 预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,将所 述最大瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩 余使用寿命。
3、根据权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述将所述瞬态内阻参数与 预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命包括:
对所述瞬态内阻参数取一段时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述 平均瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余 使用寿命。
4、 根据权利要求 1所述的方法, 其特征在于, 所述方法还包括: 采集所述电源的温度 T;
在所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命之前, 所述方法还包括:
根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化 瞬态内阻参数;
所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述 电源的剩余使用寿命包括:
将所述归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命。
5、 根据权利要求 4所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述温度 T, 通过 归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化瞬态内阻参数包括:
确定预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ;
计算归一化瞬态内阻参数 RS, 其中 Rs=R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为所述瞬态 内阻参数, T为所述电源的温度 T。
6、 根据权利要求 5所述的方法, 其特征在于, 所述归一化标定系数 μ包括 低温区标定系数 μΐ或高温区标定系数 μ2;
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
7、根据权利要求 4或 5或 6所述的方法, 其特征在于, 在所述将所述瞬态内 阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命之 后, 所述方法还包括:
根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一 化运行时间。
8、 根据权利要求 7所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述温度 Τ, 通过 归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化运行时间包括:
确定预置的激活能参数 Ea;
根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af,其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR为所述电源的运行 时间。
9、 根据权利要求 8所述的方法, 其特征在于, 所述方法还包括:
记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬 态内阻参数,作为所述电源的运行数据, 其中所述累计运行时间为所述归一化 运行时间累加之和;
在所述采集所述电源的输出电流信号之前, 所述方法还包括:
根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻 -寿命模型并存储。
10、 根据权利要求 9所述的方法, 其特征在于, 所述根据所述电源的运行 数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模型并存储包括:
根据所述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化瞬态内阻参 数运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬态内阻 -寿命 模型并存储;
所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包括:
将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为:
Rs ( L ) =a。+a1*L+a2*L2+a3*L3+ +an*Ln;其中 L为所述归一化运行时间, n为预先设定的正整数, 为泰勒系数;
选择所述运行数据中的 n+l组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计算出一组泰 勒系数 a0、 a2 an;
将所述一组泰勒系数 a。、 、 a2...... &。代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬 态内阻-运行时间曲线;
所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得 到所述电源的总寿命 Ld;
将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻曲线, 得到 所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
11、 一种电源寿命在线监测系统, 其特征在于, 包括:
电流传感器, 用于采集电源的输出电流信号;
第一模数转换器, 用于将所述输出电流信号转换为第一数字信号; 电压传感器, 用于采集所述电源的输出电压信号;
第二模数转换器, 用于将所述输出电压信号转换为第二数字信号; 处理器, 用于根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源 的瞬态内阻参数; 以及用于将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命; 其中所述瞬态内阻-寿命模型为限定
所述瞬态内阻参数与剩余使用寿命的对应关系的模型;
存储器, 用于存储所述瞬态内阻-寿命模型的数据。
12、 根据权利要求 11所述的系统, 其特征在于, 所述处理器用于对所述瞬 态内阻参数取一段时间内的最大值作为最大瞬态内阻参数,并将所述最大瞬态 内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配,得到所述电源的剩余使用寿命。
13、 根据权利要求 11所述的系统, 其特征在于, 所述处理器用于对所述瞬 态内阻参数取一段时间内的均值作为平均瞬态内阻参数,将所述平均瞬态内阻 参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
14、 根据权利要求 11所述的系统, 其特征在于, 所述系统还包括: 温度传感器, 用于采集所述电源的温度 T;
所述处理器还用于根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参 数, 以获得归一化瞬态内阻参数; 以及还用于将所述归一化瞬态内阻参数与预 置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命。
15、 根据权利要求 14所述的系统, 其特征在于,
所述存储器还用于存储预置的归一化温度值 Ts以及归一化标定系数 μ; 所述处理器还用于计算所述归一化瞬态内阻参数 Rs, 其中 Rs= R+ ( Ts-T ) *μ; 其中 R为所述瞬态内阻参数, T为所述电源的温度 T。
16、 根据权利要求 15所述的系统, 其特征在于, 所述归一化标定系数 μ包 括低温区标定系数 μΐ及高温区标定系数 μ2;
当所述电源的温度 Τ小于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ1;
当所述电源的温度 Τ大于所述归一化温度值 Ts时, μ=μ2。
17、 根据权利要求 14或 15或 16所述的系统, 其特征在于, 所述处理器还用 于根据所述温度 Τ, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一化 运行时间。
18、 根据权利要求 17所述的系统, 其特征在于,
所述存储器还用于存储预置的激活能参数 Ea;
所述处理器根据所述电源的温度 T计算加速因子 Af, 其中 Af=exp ( Ea* ( 1/Ts-l/T ) /k ), k为波尔兹曼常数;
所述处理器还用于计算所述归一化运行时间 Ls, 其中 Ls=LR*Af, 其中 LR 为所述电源的运行时间。
19、 根据权利要求 18所述的系统, 其特征在于, 所述处理器还用于记录所 述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬态内阻参数, 作为所述电源的运行数据存储在存储器,其中所述累计运行时间为所述归一化 运行时间累加之和;
所述处理器还用于根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻-寿命模 型, 并将所述瞬态内阻 -寿命模型存储在所述存储器中。
20、 根据权利要求 19所述的系统, 其特征在于, 所述处理器还用于根据所 述电源的运行数据,对所述累计运行时间及所述归一化瞬态内阻参数运用曲线 拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线, 以更新所述瞬态内阻 -寿命模型, 并将 所述瞬态内阻 -寿命模型存储在所述存储器中;
所述运用曲线拟合方法建立瞬态内阻-运行时间曲线包括:
所述处理器将所述归一化瞬态内阻参数 Rs按照 n阶泰勒级数展开为: Rs ( L ) =a。+a1*L+a2*L2+a3*L3+ +an*Ln;其中 L为所述归一化运行时间, n为预先设定的正整数, a〇、 ai、 ¾ an为泰勒系数;
所述处理器选择所述运行数据中的 n+l组数据,代入所述 n阶泰勒级数,计 算出一组泰勒系数 a。、
所述处理器将所述一组泰勒系数 aQ、 ai、 a2...... &。代入所述 n阶泰勒级数, 得到所述瞬态内阻-运行时间曲线;
所述更新所述瞬态内阻-寿命模型包括:
所述处理器确定所述电源的寿命终止电阻 Rd, 将 Rd代入所述时间 -瞬态内 阻曲线, 得到所述电源的总寿命 Ld;
所述处理器将所述电源的归一化瞬态内阻参数 Rs代入所述时间-瞬态内阻 曲线, 得到所述电源的当前的已运行时间 Lt;
所述处理器得到所述电源的剩余使用寿命 RUL=Ld-Lt。
21、 一种电源, 其特征在于, 所述电源中嵌入了如权利要求 11-20任意一 项所述的电源寿命在线监测系统。
22、 一种计算机存储介质, 其特征在于,
所述计算机存储介质可存储有程序,所述程序执行时包括如权利要求 1-10 任一项所述的步骤。
23、一种电源寿命在线监测装置,其特征在于, 包括输入装置、输出装置、 存储器和处理器;
其中所述处理器执行如下步骤:
采集电源的输出电流信号以及所述电源的输出电压信号;
将所述输出电流信号转换为第一数字信号,并将所述输出电压信号转换为 第二数字信号;
根据所述第一数字信号和所述第二数字信号,计算所述电源的瞬态内阻参 数;
将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源 的剩余使用寿命; 所述瞬态内阻-寿命模型为限定所述瞬态内阻参数与剩余使 用寿命的对应关系的模型。
24、 根据权利要求 23所述的装置, 其特征在于, 所述处理器还执行如下步 骤:
采集所述电源的温度 T;
在所述处理器执行所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻-寿命模型 相匹配, 得到所述电源的剩余使用寿命之前, 所述处理器还执行如下步骤: 根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述瞬态内阻参数, 以获得归一化 瞬态内阻参数;
所述将所述瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述 电源的剩余使用寿命包括:
将所述归一化瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所 述电源的剩余使用寿命。
25、 根据权利要求 24所述的装置, 其特征在于, 在所述处理器执行将所述 瞬态内阻参数与预置的瞬态内阻 -寿命模型相匹配, 得到所述电源的剩余使用 寿命之后, 所述处理器还执行如下步骤:
根据所述温度 T, 通过归一化处理修正所述电源的运行时间, 以获得归一 化运行时间。
26、 根据权利要求 25所述的装置, 其特征在于, 所述处理器还执行如下步 骤:
记录所述电源的累计运行时间以及与所述累计运行时间对应的归一化瞬 态内阻参数,作为所述电源的运行数据, 其中所述累计运行时间为所述归一化 运行时间累加之和;
在所述采集所述电源的输出电流信号之前, 所述方法还包括:
根据所述电源的运行数据, 更新所述瞬态内阻 -寿命模型并存储。
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Ref document number: 13820699 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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