CN114325199A - 一种超级电容器内阻检测方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超级电容器内阻检测方法、装置及存储介质，方法包括：在超级电容器停机期间，以恒定电流充放电，周期性采集充电时的电压值和对应的充电时间，以及放电时的电压值及对应的放电时间；获取等效内阻估计值的预设初值；针对每个充电电压值执行循环操作：计算充电时的第一电容估计值和放电时的第二电容估计值，以及两者之间的差值，其中，充电时的电压值和放电时的电压值相等；判断差值是否满足预设条件；若不满足则更新等效内阻估计值，并执行循环操作，若满足预设条件则将等效内阻估计值确定为等效内阻值。本发明所提供的技术方案能够解决现有技术中在储能***现场需要通过高精度数学建模才能检测超级电容器内阻的技术问题。

Description

一种超级电容器内阻检测方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及超级电容器检测技术领域，尤其涉及一种超级电容器内阻检测方法、装置及存储介质。

背景技术

超级电容器是一种新型的电能存储装置，具有功率密度大、充放电效率高、循环寿命长、使用温度范围宽以及环保等优点，广泛应用于电动汽车、电压补偿、制动能量回收和新能源发电等场合。内阻是超级电容器的重要参数，可有效反映其荷电状态、健康状态以及运行温度信息。在线准确检测内阻参数可为超级电容储能***性能测试、优化控制以及高效运维提供支撑，对***安全、可靠、高效运行具有重要意义。

现有技术主要通过两种方法来检测超级电容器的内阻参数，一种是基于专用设备的离线测试法，这种检测方法只能在电容器处于离线状态时才能使用，难以在储能***现场实施，且需要一套专用设备，检测成本高，操作不便。另外一种是基于数学模型的在线电容参数辨识法，这种方法对超级电容的容-压稳定性要求高，如果用于数学建模的数据精度不够，则会影响超级电容器内阻的检测结果。随着超级电容在使用过程中的不断老化，其内部物化参数变化会降低数学模型的鲁棒性与实用性，造成内阻测量偏差。

发明内容

本发明提供一种超级电容器内阻检测方法、装置及存储介质，旨在有效解决现有技术中在储能***现场需要通过高精度数学建模才能检测超级电容器内阻的技术问题。

根据本发明的一方面，本发明提供一种超级电容器内阻检测方法，所述方法包括：

在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列；

获取等效内阻估计值的预设初值；

依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值，随之判断所述差值是否满足预设条件；

若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并针对所述电压值-充电时间序列中充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

进一步的，所述针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值包括：

根据该充电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算充电电容电压估计值；

根据所述充电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第一电容估计值。

进一步的，所述根据该充电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算充电电容电压估计值包括：

按照下式计算所述充电电容电压估计值：

U_{C_est_1}＝U_{sc_1}-I_{sc_1}R_{eq_est}

其中，U_{sc_1}表示所述充电电压值，R_{eq_est}表示所述等效内阻估计值，I_{sc_1}表示充电期间所述预设的恒定电流的值，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值。

进一步的，所述根据该充电电压值、所述根据所述充电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第一电容估计值包括：

按照下式计算所述第一电容估计值：

其中，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值，t₁表示该充电电压值对应的充电时间，I_{sc_1}表示充电期间所述预设的恒定电流的值，C_{eq_est_1}表示所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值。

进一步的，所述针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值包括：

根据该放电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算放电电容电压估计值；

根据所述放电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该放电电压值对应的放电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第二电容估计值。

进一步的，所述根据该充电电压值、所述根据该放电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算放电电容电压估计值包括：

按照下式计算所述放电电容电压估计值：

U_{C_est_2}＝U_{sc_2}-I_{sc_2}R_{eq_est}

其中，U_{sc_2}表示该放电电压值，R_{eq_est}表示所述等效内阻估计值，I_{sc_2}表示放电期间所述预设的恒定电流的值，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值。

进一步的，所述根据所述放电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该放电电压值对应的放电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第二电容估计值包括：

按照下式计算所述第二电容估计值：

其中，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值，t₂表示该放电电压值对应的放电时间，I_{sc_2}表示放电期间所述预设的恒定电流的值，C_{eq_est_2}表示所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值。

进一步的，所述充电和放电过程的预设区间是指所述超级电容器的电压值在最大电压的30％至最大电压之间的充电区间以及所述超级电容器的电压值在最大电压至最大电压的30％之间的放电区间。

进一步的，所述预设的时间间隔为1μs，并且所述等效内阻估计值的预设初值为0mΩ或者0.01mΩ。

进一步的，所述预设条件是指所述差值与所述第一电容估计值和所述第二电容估计值的平均值的比值小于1％。

进一步的，所述预设的增量值为0.01mΩ。

进一步的，所述基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值包括：

将当前等效内阻估计值加上所述预设的增量值作为新的等效内阻估计值。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种超级电容器内阻的检测方法，包括：

数据采集及预处理模块，用于在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列，以及获取等效内阻估计值的预设初值；

计算模块，用于依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值；

判断模块，用于判断所述差值是否满足预设条件，若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并触发所述计算模块针对所述电压值-充电时间序列中充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如上所述的任一超级电容器内阻检测装置。

通过本发明中的上述实施例中的一个实施例或多个实施例，至少可以实现如下技术效果：

本发明从物理特性的角度出发提出一种基于充放电滞回特性的超级电容内阻参数在线检测方法，充分利用超级电容器停机间隙与已有的硬件条件通过储能变流器控制超级电容器进行对称充放电测试，现场获取电容器内阻参数及其特性，对超级电容器电阻检测的实施场景不设限定条件，便于实施。

本发明通过对超级电容器以恒定电流充电和放电来进行电阻检测，在充放电过程中，实时采集超级电容器的电压值和电流值。充放电结束后，根据采集的数据和等效内阻估计值计算出同电压下的充电电容值和放电电容值，通过不断地迭代调整等效内阻估计值，使充电电容值和放电电容值之间的电容差达到预设条件，进而获得超级电容器的实际电阻值。

与现有技术相比，一方面，基于滞回特性的超级电容器内阻检测方法充分利用充放电过程中获取的测试数据，可有效地排除超级电容器因非线性特性影响而产生的测量误差，提高了检测精度。另一方面，该方法可充分利用超级电容储能***已有的软硬件条件在***停机的条件下进行定期或不定期检测，对内阻检测场景无要求，便于实施。本发明所提供的技术方案作为一种准在线测试技术，具有安全、简便、准确等优点，能够解决现有技术中在储能***现场需要通过高精度数学建模才能检测超级电容器内阻的技术问题。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明实施例一提供的一种超级电容器内阻检测方法的步骤流程图。

图2为本申请实施例提供的超级电容器在充放电过程中产生的容-压滞回特性的示意图；

图3为本申请实施例提供的超级电容器储能***的电路示意图；

图4为本发明实施例三提供的一种超级电容器内阻检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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，在不做特别说明的情况下，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

如图1所示，为本发明实施例一所提供的超级电容器内阻检测方法的步骤流程图。所述超级电容器内阻检测方法包括：

步骤101：在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列；

步骤102：获取等效内阻估计值的预设初值；

步骤103：依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值，随之判断所述差值是否满足预设条件；

步骤104：若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并针对所述电压值-充电时间序列中的充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

本发明是基于充放电滞回特性的超级电容参数在线检测方法，在超级电容器处于未工作状态时，以恒定电流对超级电容器进行充电和放电，在充放电过程中，超级电容器的端电压随时间变化，充电时电压不断增加，电容的实际容值随电压增加而增加，放电过程反之。图2所示为超级电容器充放电过程中容-压滞回特性的示意图，在该图中，坐标系中的横坐标为超级电容器的端电压，纵坐标为电容的实际容值。充电过程中，电容随超级电容器端电压的增加而增加；放电过程中，电容随超级电容器端电压的减小而减小，而超级电容器等效电阻压降的极性随电流极***替变化，即充电过程中压降为正而放电过程中压降为负，从而产生图2所示的容-压滞回特性，形成了一个滞回比较的循环。本发明充分利用超级电容器停机间隙与已有的硬件条件通过储能变流器控制超级电容器进行对称充放电并采集相关检测数据，现场获取超级电容器内阻参数。

其中，在步骤101中，在超级电容器停机期间，对超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照预设的时间间隔周期性地采集超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列。示例性地，在超级电容器处于不工作状态时，即停机期间，以预设的恒定电流对超级电容器进行充电和放电。在充放电过程中，当超级电容器的电容值和电压接近线性关系时，即预设期间内，按照预设的时间间隔周期性地采集电压值。具体来说，在充电过程中，采集的数据包括超级电容器在充电状态下的电压值，以及该电压值对应的充电时间，通过该充电时间可以得到电压值-充电时间序列。在放电过程中，按照相同的预设的时间间隔周期性地采集超级电容器在放电状态下的电压值，以及该电压值对应的放电时间，其中，通过该放电时间可以得到电压值-放电时间序列。

当执行完步骤101以后，执行步骤102，获取等效内阻估计值的预设初值。示例性地，图3所示为超级电容器储能***的电路示意图，其中，等效内阻估计值为超级电容器内阻的预估值。在以消除滞回偏差为目标通过迭代方式对超级电容内阻参数进行补偿求得满足一定精度要求的超级电容器内阻参数的过程中，在开始计算之前需要设定一个初始状态时的等效内阻估计值的预设初值。在检测超级电容器内阻的过程中，在获取充放电采集的数据之后，在计算内阻参数之前，需要获取该等效内阻估计值的预设初值。

在执行步骤102以后，执行步骤103，依序针对电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、等效内阻估计值和预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算第一电容估计值和第二电容估计值之间的差值，随之判断差值是否满足预设条件。示例性地，对于充电过程中采集的电压值，根据充电过程中采集到的电压和时间数据，按采集时间依序针对电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行循环操作，即对充电过程中采集到的每个电压值，都执行该循环操作。具体来说，针对选中的充电过程中的电压值，计算出该充电电压值对应的第一电容估计值，以及计算出放电过程中同电压下对应的第二电容估计值，即充电电压和放电电压值相等时对应的两个电容估计值。

在执行步骤103以后，执行步骤104，若差值不满足预设条件，则基于预设的增量值更新等效内阻估计值，并针对电压值-充电时间序列中充电电压值执行循环操作，若差值满足预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为超级电容器的等效内阻值。示例性地，根据恒流充放电的可逆性，利用恒流充放电过程中电容器端电压的滞回特性可计算超级电容器内阻。其中，如果等效内阻估计值等于超级电容器的实际内阻值，则第一电容预估值和第二电容预估值的值是相等的。本发明通过层层迭代等效内阻估计值来消除第一电容预估值和第二电容预估值之间的差值，若差值不满足预设条件，则基于预设的增量值更新等效内阻估计值，为了提高内阻检测的精度，需依序针对电压值-充电时间序列中充电电压值执行循环操作。当差值足够小，在每次循环操作中都满足预设条件时，则确定等效内阻估计值接近超级电容器的实际内阻值，此时的等效内阻估计值即为本发明所求的超级电容器内阻参数值。当然，在实际应用中，根据对测量精度不同的需求，可以设置当满足预设条件的充电电压值的数量在电压值-充电时间序列中的占比大于一定百分比时，则确定等效内阻估计值为超级电容器的实际内阻值。

本发明从物理特性的角度出发提出一种基于充放电滞回特性的超级电容内阻参数在线检测方法，充分利用超级电容器停机间隙与已有的硬件条件通过储能变流器控制超级电容器进行对称充放电测试，现场获取电容器内阻参数及其特性，对超级电容器电阻检测的实施场景不设限定条件，便于实施。

本发明通过对超级电容器以恒定电流充电和放电来进行电阻检测，在充放电过程中，实时采集超级电容器的电压值和电流值。充放电结束后，根据采集的数据和等效内阻估计值计算出同电压下的充电电容值和放电电容值，通过不断地迭代调整等效内阻估计值，使充电电容值和放电电容值之间的电容差达到预设条件，进而获得超级电容器的实际电阻值。

与现有技术相比，一方面，基于滞回特性的超级电容器内阻检测方法充分利用充放电过程中获取的测试数据，可有效地排除超级电容器因非线性特性影响而产生的测量误差，提高了检测精度。另一方面，该方法可充分利用超级电容储能***已有的软硬件条件在***停机的条件下进行定期或不定期检测，对内阻检测场景无要求，便于实施。本发明所提供的技术方案作为一种准在线测试技术，具有安全、简便、准确等优点，能够解决现有技术中在储能***现场需要通过高精度数学建模才能检测超级电容器内阻的技术问题。

实施例二

基于与本发明实施例一中超级电容器内阻检测方法同样的发明构思，本发明实施例二的超级电容器内阻检测方法包括：

进一步的，根据该充电电压值、预设的恒定电流的值以及等效内阻估计值计算充电电容电压估计值；根据充电电容电压估计值、预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及超级电容器在停机期间的初始电容值计算第一电容估计值。示例性地，图3所示为超级电容器储能***的电路示意图，其中，根据时间间隔周期性地采集的数据是超级电容器端电压U_sc和超级电容电流I_sc，而超级电容器内阻R_eq则为预设的等效内阻估计值。根据电路中电容电流电压的关系，需要先根据充电电压值、预设的恒定电流的值以及等效内阻估计值计算出充电电容电压估计值，然后再根据充电电容电压估计值、预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及超级电容器在停机期间的初始电容值计算第一电容估计值。

进一步的，参照图3所示的超级电容器储能***的电路关系，按照下式计算充电电容电压估计值：

U_{C_est_1}＝U_{sc_1}-I_{sc_1}R_{eq_est}

其中，U_{sc_1}表示充电电压值，R_{eq_est}表示等效内阻估计值，I_{sc_1}表示充电期间预设的恒定电流的值，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值。

进一步的，按照下式计算第一电容估计值：

其中，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值，t₁表示该充电电压值对应的充电时间，I_{sc_1}表示充电期间预设的恒定电流的值，C_{eq_est_1}表示超级电容器在停机期间的初始电容值。

进一步的，根据该放电电压值、预设的恒定电流的值以及等效内阻估计值计算放电电容电压估计值；根据放电电容电压估计值、预设的恒定电流的值、该放电电压值对应的放电时间以及超级电容器在停机期间的初始电容值计算第二电容估计值，即计算第二电容估计值的原理和计算第一电容估计值的原理相同。

进一步的，按照下式计算放电电容电压估计值：

U_{C_est_2}＝U_{sc_2}-I_{sc_2}R_{eq_est}

其中，U_{sc_2}表示该放电电压值，R_{eq_est}表示等效内阻估计值，I_{sc_2}表示放电期间预设的恒定电流的值，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值。

进一步的，按照下式计算第二电容估计值：

其中，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值，t₂表示该放电电压值对应的放电时间，I_{sc_2}表示放电期间预设的恒定电流的值，C_{eq_est_2}表示超级电容器在停机期间的初始电容值。

进一步的，充电和放电过程的预设区间是指超级电容器的电压值在最大电压的30％至最大电压之间的充电区间以及超级电容器的电压值在最大电压至最大电压的30％之间的放电区间。示例性地，超级电容器在充电过程和放电过程中，电容随着电压而增加的过程是非线性的，如图2所示，在电压值小于最大电压的30％时，随着电压值的升高，电容值的增长率变化极大，所以电压值小于最大电压的30％时采集的电流电压数据不宜用于计算超级电容器的内阻值。在电压值大于最大电压的30％的区间内，随着电压值的升高，电容值的增长率相对稳定，这个区间定义为稳态区间，即预设区间。为了提高内阻检测的准确度，需要在该预设区间内获取用于内阻检测的数据。

进一步的，预设的时间间隔为1μs，并且等效内阻估计值的预设初值为0mΩ或者0.01mΩ。示例性地，预设的时间间隔为采集电流电压数据时，每两次连续采样之间的时间间隔。预设的时间间隔越小，则采集的数据越多，内阻检测精度越高，为了即达到测量精度的要求，又提高检测速度，将该预设的时间间隔定为1μs，在实际应用中，操作人员可根据具体情况来调整该预设的时间间隔定。等效内阻估计值的预设初值为0mΩ或者0.01mΩ，在未开始计算的初始状态时，需要确定第一个带入迭代计算程序的等效内阻估计值，根据超级电容器的电阻值的常规取值范围，将初始状态的等效内阻估计值定为为0mΩ或者0.01mΩ，同样的，在实际应用中，操作人员可根据超级电容器电阻值的具体数据确定等效内阻估计值的预设初值，本发明不做限定。

进一步的，预设条件是指差值与第一电容估计值和第二电容估计值的平均值的比值小于1％。示例性地，当不断迭代等效内阻估计值的过程中，计算出的第一电容估计值和第二电容估计值之间的差值越来越小，需要制定判定条件来确定等效内阻估计值与超级电容器的实际电阻值的误差在可接受范围内。具体来说，当差值与第一电容估计值和第二电容估计值的平均值的比值小于1％时，确定差值满足预设条件。

进一步的，预设的增量值为0.01mΩ。在实际应用中，为了实现提高检测精度，可以将0.01mΩ更改为更小的数值。

进一步的，将当前等效内阻估计值加上预设的增量值作为新的等效内阻估计值。示例性地，在迭代计算的过程中，如果计算出的电容的差值不满足预设条件，则更新等效内阻估计值，将当前等效内阻估计值加上预设的增量值作为新的等效内阻估计值。

实施例三

基于与本发明实施例一中超级电容器内阻检测方法同样的发明构思，本发明实施例提供一种装置，请参考图4，所述装置包括：

数据采集及预处理模块201，用于在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列，以及获取等效内阻估计值的预设初值；

计算模块202，用于依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值；

判断模块203，用于判断所述差值是否满足预设条件，若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并触发所述计算模块针对所述电压值-充电时间序列中充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行上所述的超级电容器内阻检测方法。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (14)

1.一种超级电容器内阻的检测方法，其特征在于，所述方法包括：

在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列；

获取等效内阻估计值的预设初值；

依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值，随之判断所述差值是否满足预设条件；

若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并针对所述电压值-充电时间序列中充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值包括：

根据该充电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算充电电容电压估计值；

根据所述充电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第一电容估计值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据该充电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算充电电容电压估计值包括：

按照下式计算所述充电电容电压估计值：

U_{C_est_1}＝U_{sc_1}-I_{sc_1}R_{eq_est}

其中，U_{sc_1}表示所述充电电压值，R_{eq_est}表示所述等效内阻估计值，I_{sc_1}表示充电期间所述预设的恒定电流的值，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据该充电电压值、所述根据所述充电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该充电电压值对应的充电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第一电容估计值包括：

按照下式计算所述第一电容估计值：

其中，U_{C_est_1}表示充电电容电压估计值，t₁表示该充电电压值对应的充电时间，I_{sc_1}表示充电期间所述预设的恒定电流的值，C_{eq_est_1}表示所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值包括：

根据该放电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算放电电容电压估计值；

根据所述放电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该放电电压值对应的放电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第二电容估计值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据该充电电压值、所述根据该放电电压值、所述预设的恒定电流的值以及所述等效内阻估计值计算放电电容电压估计值包括：

按照下式计算所述放电电容电压估计值：

U_{C_est_2}＝U_{sc_2}-I_{sc_2}R_{eq_est}

其中，U_{sc_2}表示该放电电压值，R_{eq_est}表示所述等效内阻估计值，I_{sc_2}表示放电期间所述预设的恒定电流的值，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述放电电容电压估计值、所述预设的恒定电流的值、该放电电压值对应的放电时间以及所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值计算所述第二电容估计值包括：

按照下式计算所述第一电容估计值：

其中，U_{C_est_2}表示放电电容电压估计值，t₂表示该放电电压值对应的放电时间，I_{sc_2}表示放电期间所述预设的恒定电流的值，C_{eq_est_2}表示所述超级电容器在所述停机期间的初始电容值。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电和放电过程的预设区间是指所述超级电容器的电压值在最大电压的30％至最大电压之间的充电区间以及所述超级电容器的电压值在最大电压至最大电压的30％之间的放电区间。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的时间间隔为1μs，并且所述等效内阻估计值的预设初值为0mΩ或者0.01mΩ。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设条件是指所述差值与所述第一电容估计值和所述第二电容估计值的平均值的比值小于1％。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的增量值为0.01mΩ。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值包括：

将当前等效内阻估计值加上所述预设的增量值作为新的等效内阻估计值。

13.一种超级电容器内阻的检测装置，其特征在于，包括:

数据采集及预处理模块，用于在所述超级电容器停机期间，对所述超级电容器以预设的恒定电流进行充电和放电，并在充电和放电过程的预设区间内，按照预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在充电状态下的电压值及该电压值对应的充电时间以得到电压值-充电时间序列以及按照所述预设的时间间隔周期性地采集所述超级电容器在放电状态下的电压值及该电压值对应的放电时间以得到电压值-放电时间序列，以及获取等效内阻估计值的预设初值；

计算模块，用于依序针对所述电压值-充电时间序列中的每个充电电压值，执行下列循环操作：根据所述等效内阻估计值、该充电电压值及其对应的充电时间和所述预设的恒定电流的值计算第一电容估计值，以及根据所述电压值-放电时间序列中与该充电电压值相等的放电电压值及其对应的放电时间、所述等效内阻估计值和所述预设的恒定电流的值计算第二电容估计值，并计算所述第一电容估计值和所述第二电容估计值之间的差值；

判断模块，用于判断所述差值是否满足预设条件，若所述差值不满足所述预设条件，则基于预设的增量值更新所述等效内阻估计值，并触发所述计算模块针对所述电压值-充电时间序列中充电电压值执行所述循环操作，若所述差值满足所述预设条件，则将当前的等效内阻估计值确定为所述超级电容器的等效内阻值。

14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如权利要求1至12中任一项所述的方法。

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