WO2014012367A1 - 一种电源寿命在线监测方法、系统及电源 - Google Patents

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 R_S, 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：

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， a 、 Ά\ ^ ¾ a_n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、 ai , a₂ a_n;

将所述一组泰勒系数 a_Q、 、 a₂...... a_n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， 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 a₀、

所述处理器将所述一组泰勒系数 a_Q、 、 a₂...... a_n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 R_S, 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：

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， 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、 ai , a₂ a_n;

将所述一组泰勒系数 a_Q、 、 a₂...... a_n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 R_S, 其中 R_S=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...... a_n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...... a_n; 将计算出的一组泰勒系数 ao、 、 a₂...... a_n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 R_S=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 )

+a_n*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 a_n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...... a_n; 处理器 5将计算出的一组泰勒系数 ao、 、 a₂...... a_n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 R_S, 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+ +a_n*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 a_n;

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

权 利 要 求

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 R_S, 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+ +a_n*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 a_n;

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+ +a_n*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 a_n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 a_Q、 _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。