电容器的剩余使用寿命的估计的制作方法

文档序号:23144541发布日期:2020-12-01 13:24阅读:179来源:国知局
本发明涉及电容器的剩余使用寿命的估计,特别是但不限于电解电容器。
背景技术
::电容器是众所周知的器件,其能够通过在被电介质组件分隔的阳极和阴极中积累正电荷和负电荷来存储电能。电解电容器用在电源转换器(诸如电动机驱动和不间断电源系统(uninterruptiblepowersystem,ups))中。电解电容器是最关键的电子组件之一。静态转换器中的大量故障是由于电解电容器而引起的,如以下文献中解释的:-a.lahyani,p.venet,g.grellet,&p.j.viverge,failurepredictionofelectrolyticcapacitorsduringoperationofaswitch-modepowersupply.ieeetransactionsonpowerelectronics,1998,13(6),1199-1207;-u.s.ofa.d.ofdefense,“militaryhandbook:reliabilitypredictionofelectronicequipment:mil-hdbk-217f:2december1991”.departmentofdefense,1991;-s.yang,a.bryant,p.mawby,d.xiang,andp.tavner,“anindustry-basedsurveyofreliabilityinpowerelectronicconverters”,in2009ieeeenergyconversioncongressandexposition,2009,p.3151-3157。在一些电源转换器应用中,建议定期更换电解电容器,以避免由于电解电容器的故障而引起整个电源转换器产品的意外停机。在诸如施耐德电气galaxy系列的ups产品中,建议每五年更换一次电解电容器,以避免整个ups产品由于电解电容器的故障而引起意外停机。然而,在实践中,许多电容器在其剩余使用寿命到期之前就被更换了。因此,需要一种允许监测环境条件和/或预测电容器的剩余使用寿命rul的方法和工具,以便及时计划维修并且在需要更改电容器时警告操作者/用户。真正的电容器可以视为等效于与电容(称为电容c)串联的电阻,称为等效串联电阻esr(equivalentseriesresistance)。现有技术的解决方案提议基于esr和c来评估rul,例如在以下文献中详细描述的:-p.venet,h.darnandandg.grellet,“detectionoffaultsoffiltercapacitorsinaconverter.applicationtopredictivemaintenance”,inproceedingsofintelec93:15thinternationaltelecommunicationsenergyconference,1993,vol.2,p.229-234vol.2;-p.venet,f.perisse,g.grellet,&g.rojat.condensateurintelligent.demandedebrevetfr9910292,1999;-k.-w.lee,m.kim,j.yoon,s.b.lee,andj.-y.yoo,“conditionmonitoringofdc-linkelectrolyticcapacitorsinadjustable-speeddrives”,ieeetrans.ind.appl.,vol.44,n°5,p.1606-1613,2008;-k.abdennadher,p.venet,g.rojat,j.-m.rétifandc.rosset,“areal-timepredictive-maintenancesystemofaluminumelectrolyticcapacitorsusedinuninterruptedpowersupplies”,ieeetrans.ind.appl.,vol.46,n°4,p.1644-1652,2010.在现有技术的解决方案中,在初步阶段,通过为每个电容器版本建立老化模型来估计电容器的rul。老化模型是离线构建的,除了时间(几个月)之外,还需要许多测量、专用装备、许多计算和硬件组件,这使得该解决方案复杂、昂贵且不适合工业应用。当引入新版本的电容器时,需要再次构建该电容器的老化模型,以便能够估计rul。图1示出了根据现有技术的估计电容器的rul的方法。该方法包括计算/构建老化模型的初步阶段100。初步阶段100包括以下步骤:-在步骤101,基于诸如电容器的最大温度值和最大电压值的特定值对电容器执行加速老化测试,以确定esr和c值随时间的演变;-在步骤102,获得电容器参数。这些参数特定于电容器版本;-在步骤103,基于esr和c值以及基于电容器参数来构建esr老化模型和c老化模型。基于这些模型和基于当前的esr或c值,可以直接确定rul;-在步骤104,将构建的esr和c模型存储在与电容器的版本相关联的存储装置中。因此,需要对每个电容器版本执行步骤101至104,这既耗时又昂贵。根据现有技术,对给定版本的电容器的rul进行估计的当前阶段110包括以下步骤:-在步骤111,基于值的当前测量,确定esr和c的当前值(也称为索引);-在步骤112,从存储装置中检索对应于电容器版本的esr和c模型;-在步骤113,将当前的esr和c值(也称为索引)分别与检索到的模型进行比较,以提取两个rul值;-在步骤114,基于两个提取的rul值来确定电容器rul。因此,确定电容器rul缺乏灵活性,因为需要为每个电容器版本计算和存储模型。需要一种确定电容器的rul的方法,该方法要求更少的计算能力并且比现有技术的解决方案更灵活。技术实现要素:本发明的目的是减轻上述缺点中的至少一些。本发明的第一方面涉及一种用于确定表示电容器的剩余使用寿命rul的值的方法,该方法包括以下操作:-重复多次迭代1至k,k是大于1的整数:获取表示当前迭代中电容器的环境的环境测量;-基于在当前迭代k之前的先前迭代1至k-1中获取的先前环境测量和基于在迭代k中接收的环境测量来计算至少一个老化模型;-基于至少一个计算的老化模型来确定表示电容器的rul的值。根据一些实施例,环境测量可以包括:-电容器附近的温度测量;-表示电容器的端子处的电压的值的电压测量;和/或-表示流经电容器的电流的值的电流测量。作为补充,对于每次迭代,可以基于所测量的、电容器附近的环境温度来确定电容器的核心温度,并且可以基于核心温度、基于电流值和/或基于电压值来计算老化模型。根据一些实施例,该方法还可以包括:对于每次迭代i,估计等效串联电阻esri值和/或电容器ci值,i被包括在1和k之间,并且至少一个老化模型可以表示迭代1至k的电容器的esr值的演变和/或迭代1至k的电容器的c值的演变。作为补充,第一老化模型可以表示迭代1至k的电容器的esr值的演变,并且第二老化模型表示迭代1至k的电容器的c值的演变。作为补充,可以通过对电容器的端子处的电压的值和流经电容器的电流的值进行滤波来获得esr值和/或c值。作为补充,可以通过在低频应用带通滤波器而获得c值,和/或通过在中频应用带通滤波器而获得esr值。作为补充,低频可以包括120hz并且中频可以包括15khz;或者低频可以包括300hz并且中频可以包括4khz。根据一些实施例,老化模型可以包括每次迭代的至少一个阻抗值和时间,该阻抗值基于电流值和电压值来确定,并且对于每次迭代i,基于对应于迭代i的温度值和基于参考条件来调节阻抗值。作为补充,温度值可以是电容器tc,i的核心温度,对于每次迭代i,基于表示电容器附近的环境温度的温度测量tamb,i来该核心温度tc,i。作为补充,核心温度tc,i可以如下计算:其中,irms,i是迭代i的流经电容器的电流的均方根值;rth是电容器的热阻;以及esri是迭代i的电容器的等效串联电阻值。作为补充或可替换地,对于每次迭代i,阻抗值可以包括esri值和/或ci值,并且可以根据核心温度tc,i来调节esri值和/或ci值,以基于例如以下等式来确定调节的值esri,adjusted和/或ci,adjusted:其中,β1、β2、β3、β4和β5是常数。作为补充,该方法还可以包括通过在测试时段期间改变温度条件并且在测试时段期间执行电流和电压测量来确定β1、β2、β3、β4和β5的初步阶段。根据一些实施例,老化模型可以包括每次迭代的至少一个阻抗值和时间,该阻抗值基于电流值和电压值来确定,并且对于每次迭代i,可以基于对应于迭代i的温度值、电流值和/或电压值和基于参考条件来调节该时间。作为补充,可以基于以下因子kt,i、ki,i、kv和kti,i中的一个或多个的组合来调节每次迭代i的时间:其中,t0是参考温度,tx,i是迭代i的电容器的核心温度,kr是取决于irmsx,i的因子,irms0是流经电容器的电流的参考值,irmsx,i是迭代i的流经电容器的电流的实际值,δt0是核心温度增加的预定义值,v0是电容器处的电压的参考值,vx,i是迭代i的电容器处的电压的实际值,n是预定义整数,ea是电容器的活化能,kb是玻尔兹曼(boltzmann)常数。根据一些实施例,可以基于在迭代i-1中确定的先前老化模型和基于在迭代i中获取的环境测量,在每次迭代i中更新至少一个老化模型,并且可以在每次迭代i之后确定表示rul的值,i被包括在1和k之间。根据一些实施例,可以通过外推至少一个老化模型的值并且通过将外推的值与至少一个预定阈值进行比较来确定表示电容器rul的值。根据一些实施例,表示电容器的rul的值可以是:-基于老化模型而计算的电容器的rul与基于老化模型而估计的寿命终点(endoflife)之间的比率;或者-基于老化模型而计算的电容器的rul与预定寿命终点之间的比率。根据一些实施例,该方法还可以包括:-将表示rul的值与预定阈值进行比较;以及-基于比较发出警报。根据一些实施例,可以针对参考条件来确定电容器的rul,并且表示rul的值:-是直接从电容器的rul导出的;或者-是从通过将电容器的rul(记为rul0)调节到实际条件而获得的实际rul(记为rulx)导出的。作为补充,参考条件可以由用户设置。本发明的第二方面涉及一种其上存储有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质,所述计算机程序包括指令,当该指令由处理器执行时,执行根据本发明的第一方面的方法的步骤的指令。本发明的第三方面涉及一种用于确定表示电容器的剩余使用寿命rul的值的设备,该设备包括存储器和处理器,该处理器被配置用于:-重复多次迭代1至k,k是大于1的整数:经由至少一个传感器或至少一个通信接口获取表示在当前迭代中电容器的环境的环境测量;-基于在当前迭代k之前的先前迭代1至k-1中获取的先前环境测量和基于在迭代k中接收的环境测量来计算至少一个老化模型;-基于至少一个计算的老化模型来确定表示电容器的rul的值。参考附图,在以下对多个示例性实施例的详细描述中描述了本发明的进一步的目的、方面、效果和细节。附图说明仅作为示例,将参考附图描述本公开的实施例,其中:图1示出了根据现有技术的方法;图2表示根据本发明的一些实施例的设备;图3是示出根据本发明的一些实施例的方法的步骤的流程图;图4是示出根据本发明的一些实施例的将两个滤波器应用于从电容器环境中获取的环境测量的图;图5示出了根据本发明的一些实施例的基于预定环境条件对特征值esr和c的调节;图6示出了根据本发明的一些实施例的对预定环境条件进行的基于时间的调节;图7示出了根据本发明的一些实施例的用于特征值esr和c的模型的计算;图8示出了根据本发明的一些实施例的rul值的计算;以及图9是示出执行图3所示的步骤之一的操作的流程图。具体实施方式参考图2,示出了根据本发明的一些实施例的用于估计电容器206的rul(以下称为“电容器rul”)的设备200。设备200可以集成在包括电容器的系统中。例如,电容器206可以集成在诸如转换器的更大的装备207中。对装备207没有附加限制,其可以是集成电容器的任何装备。设备200可以包括至少一个传感器201,其被配置用于获取表示在当前时间电容器206的环境的环境测量。可替换地,并且优选地,该设备可以包括被配置用于与位于电容器206(例如在设备207内部)附近的一个或多个远程传感器208进行通信的通信接口204。例如,在包括电容器的大多数转换器中,环境温度传感器是固有集成的。否则,可以以低成本添加一个。应当注意,外部传感器208可以位于装备207的外部。传感器201和208被配置用于获取与电容器206相关的环境测量。因此,环境测量可以由设备200经由传感器201和/或经由通信接口204而获取。传感器201和/或208可以是例如温度传感器、电流传感器和/或电压传感器。然而,对传感器的类型没有附加限制,并且这些示例是出于说明的目的而给出的。电容器206的纹波电流ic可以通过基于转换器的输入和输出电流以及开关状态的算法来推导。可替换地,可以使用直接测量纹波电流ic的传感器201和/或208。设备200还可以包括用于与用户交互的用户界面209。特别地,用户界面209可以允许用户设置参考条件或者在多个可能的值当中选择表示电容器的rul的值。设备200还可以包括处理器202和存储器203,它们被配置用于执行图3所示的方法的步骤。图3是示出根据本发明的一些实施例的方法的步骤的流程图。根据本发明来迭代图3的步骤。在下文中,提到了迭代k,k是大于或等于1的整数。对连续的迭代之间的持续时间没有附加限制。这些持续时间可以是固定的(以给定的频率执行环境测量,诸如每1000小时一次),或者可以变化(例如由事件检测来触发)。在步骤301,设备200获取(经由传感器201测量或者经由通信接口204从外部传感器208接收)表示在当前时间电容器207的环境的环境测量。环境测量可以包括环境特征,诸如电容器206周围的环境温度、电容器206的端子或装备207的端子处的电压、以及流经电容器206的电流(以下称为“纹波电流”)或流经装备207的电流。当流经装备的电流或装备处的电压被测量时,可以基于集成电容器206的装备207的架构从(多个)测量的值推导纹波电流或电容器电压。优选地,在步骤301,获得同一环境特征的多个测量。例如,获得给定时段内电容器电压和/或纹波电流的多个变化。温度是一个更少变化的环境特征,可以用单个值(例如,瞬时值或时段内的平均值)表示。对于根据本发明的方法的每次迭代的测量频率和执行的测量次数没有限制。例如,可以在两次迭代k和k+1之间以规则的频率或连续地执行测量。出于说明的目的,可以每10秒获取一次环境测量,或者可以获取连续的信号作为环境测量。在步骤302,环境测量中的至少一些可以由至少一个滤波器进行滤波。例如,可以对与电容器电压和纹波电流之间的比率相对应的阻抗z进行滤波。可替换地,并且优选地,由于更容易实施,所以可以对电容器电压和纹波电流分别滤波,并且随后可以基于滤波的值来计算阻抗z。图4示出了根据本发明的一些实施例的电容器206的阻抗300随频率的演变。通过将低频(例如,在0和1khz或2khz之间,更一般地,小于几khz)中的带通滤波器401应用于阻抗z,可以计算电容器206的电容c。实际上,在低频,电容器206具有电容特性,因此低频带通滤波器401允许估计电容器206的电容值c。如图4所示,低频带通滤波器401可以排除高于1khz的频率,特别是排除高于2khz的频率。这是出于说明的目的给出的,并不限制本发明的范围。低频带通滤波可以是以低频(例如120hz)为中心的带通滤波。通过对阻抗z应用中频带通滤波器402,可以估计电容器206的esr。实际上,在中频,电容器206具有电阻特性,因此中频带通滤波器402允许估计电容器的esr。如图4所示,中频带通滤波器402可以只允许5khz至800khz之间的频率。这是出于说明的目的给出的,并不限制本发明的范围。可替换地,带通滤波器(低频和中频)可以分别应用于纹波电流和测量的电压,并且随后可以基于滤波的纹波电流和滤波的电压来计算阻抗。在该实施例中,对纹波电流信号和测量的电压信号进行滤波,然后可以对滤波信号进行处理,以针对每个信号计算均方根rms值或者获得有效值的图像,该有效值诸如每一个滤波信号的峰值或者每一个滤波信号的半个周期(例如为正的半个周期)内的平均值。1/2πf.c则对应于当被第一滤波器滤波时的rms值的比率或图像的比率,并且esr对应于当被第二滤波器滤波时的rms值的比率或图像的比率。低通滤波器也可以应用于测量的电压信号,以提取dc电压值udc。滤波器可以是存储在存储器203中的数字滤波器,或者可以是设备200的电子电路。对于迭代k,在对低频和中频的纹波电流ic和电压u进行滤波以及计算rms值urms和irms之后,可以获得下表,该表作为示例给出:因为流经电容器206的电流是交变的,所以计算rms值。在该表中,温度t可以是基于在迭代k中执行的温度测量而确定的核心温度tc,k,如下所述。在该示例中,k等于7,并且第7行的环境测量已经在步骤301获取并且在步骤302被滤波,前面第1至6行已经在先前的迭代中获取。根据上表,环境测量以规则的时间间隔(诸如每5000小时一次)获取,或者更频繁地(或连续地)获取,然后被加权并被平均以获得两次迭代之间的对于每个时间间隔的单个值。低频带通滤波使得能够计算c,并且中频带通滤波使得能够计算esr。具体值在下文给出,仅供说明。低频带通滤波可以在120hz左右执行,并且中频带通滤波可以在15khz左右执行。可替换地,低频带通滤波可以在300hz执行,并且中频带通滤波可以在4khz执行。然而,从图4中可以看出,利用这些滤波值不能直接获得esr和c,因为300hz和4khz对应于混合特性(电容特性和电阻特性两者)的频率。然而,可以通过使用具有两个未知参数(esr和c)的两个方程的方程组来估计esr和c。对方程的方程组没有附加限制,其可以表示基于c和esr被两个不同滤波器分别滤波的阻抗z。返回参考图3,根据本发明的一些实施例的方法还包括获得与电容器的版本相关的参数的步骤303。参数中的一些可以记为βj,其中j在1和n之间变化,n是等于或大于1的整数。诸如rth、ea、tmax、u0、irms0、γ1..3的其他参数也可以在步骤303获得。rth是电容器的热阻。ea是电容器的活化能。u0是电容器允许的电压的最大值,以及irms0是电容器允许的电流的最大rms值。这些其他参数可以直接从制造商数据表中获得。对于给定的电容器,步骤303只能执行一次,并且不需要像其他步骤那样重复。这些参数可以直接从制造商数据表中获得,或者可以在初步阶段期间获得。例如,在初步阶段期间,可以例如在实验室的测试时段内计算参数。βj值是常数,其使得可以基于环境温度或核心温度来调节esr和c值,如下所述。值βj可以在步骤303获得:-从制造商数据表获得;-从训练时段(诸如一天的训练时段)获得,在训练时段期间,对于给定的核心温度(例如25℃或最大温度值),以下描述的值esradjusted、cadjusted被认为是固定的,并且在训练时段期间,对esr、c和核心温度tc进行估计。主要目标是获得一天(或更一般地,一段足够短的时间使得老化不会影响esr和c值)中变化的温度对esr和c的估计值的影响,使得βj值可以基于例如以下公式来确定:这可以在装备207的调试之后和正常操作期间执行;-从训练时段(诸如一天的训练时段)获得,例如在装备207的调试之前,对于给定的核心温度(例如25℃或最大温度值),以下描述的值esradjusted、cadjusted被认为是固定的,并且控制核心温度tc以使其变化。在不同的温度下测量esr和c,使得可以根据上述公式来估计βj值。在步骤304,如上所述,根据从两个滤波器获得的阻抗值来推导值esrk和ck。在步骤305,对值esrk和ck以及先前值esri和ci进行第一次调节,i在1和k-1之间变化。可替换地,第一次调节仅应用于值esrk和ck,并且esri和ci(i在1和k-1之间变化)的所调节的值已经预先存储在存储器203中。相同的原理适用于步骤306的第二次调节。作为示例,第一次调节可以是测量调节(意味着对基于环境测量而计算的esr和c的值进行调节)。这使得能够将在不同时间和不同条件下执行的测量调节到类似的预定条件(例如温度条件)。实际上,值esri和ci(i在1和k之间变化)是温度相关的,并且电容器的核心温度随环境测量中的一些(诸如环境温度tamb,k和/或纹波电流ic,k)而变化。第一次调节的值esrk,adjusted和ck,adjusted可以计算如下:如上所述,在步骤303已经获得了βk值。tc,k是核心温度,其可以从测量的环境温度tamb导出。例如,tc,k可以计算如下:其中,irms,k是基于针对迭代k测量或确定的纹波电流信号ic,k而计算的rms值,rth是电容器206的热阻。图5表示对在表示随时间变化的值esr和c的曲线上的值esri和ci(i在1和k之间变化,在以上示例中k等于7)的第一次调节。在图5的示例中,值esri和ci被调节到对应于最大温度的参考温度。最大温度可从制造商数据表中获得。可替换地,例如,参考温度可以设置为任何温度值,诸如25℃。上面讨论的常数βj取决于参考温度。例如,基于上面给出的公式来调节参考标记为500的值esri,以获得调节值esri,adjusted501。例如,基于上面给出的公式(在这个示例中,参考温度是最大温度值)来调节参考标记为502的值ci,以获得调节值ci,adjusted503。在步骤306,对调节值esrk,adjusted和ck,adjusted应用第二次调节。在该示例性实施例中,第二次调节对应于时间压缩。应当注意,这是出于说明的目的而给出的,并且可替换地,第一次调节可以对应于时间压缩并且第二次调节可以对应于测量调节(值esr和c的调节)。应当注意,第一次和第二次调节的参考温度t0可以不同。例如,即使当用于测量调节的参考温度是诸如20℃或25℃的温度时,用于第二次调节(时间压缩)的参考温度t0也优选为最大额定温度。这也适用于参考值δt0、irms,0、esr0和v0,它们优选为最大额定值以用于第二次调节。这允许有一个尽可能压缩的时间尺度。可以认为,环境条件在两次迭代之间保持:k-1和k之间的条件因此对应于核心温度tc,k-1(或者在时刻k-1测量的环境温度tx,k-1)、纹波电流ic,k-1(例如这样,或者由低频带通滤波器滤波的纹波电流)和/或所施加的电压uk-1。可替换地,可以在迭代k-1和k之间连续测量温度(或者以大于迭代k的频率的给定频率进行测量),并且平均温度可以用作环境条件。可替换地,并且优选地,为每个测量时刻计算下面的因子kt(可能每次迭代进行多次),然后可以为迭代i计算平均值kt,i。该原理可以扩展到所施加的电压和纹波电流或者它们对应的因子ki,i和kv,i。例如,提议基于以下公式计算因子kt,i、ki,i、kv,i:基于制造商给出的信息:-对于温度因子kt,i:-对于电流因子ki,i:其中,kr是预定的经验安全因子:如果irmsx,i≤irms0,则kr=2;如果irmsxi,i>irms0,则kr=4。其中,δt0是处于最大额定温度的核心温度增加,并且在步骤303已经获得irms0。这表示电容器可以在不退化的情况下支持由于电流变化(自热)而引起的最大温度变化。δt0可以例如等于10℃。优选地,该值可以是预定的。-对于电压因子kv,i:其中,v0是已经在步骤303获得的额定电压,vx,i是在时刻i实际应用的操作电压(测量电压),以及n是预定的经验安全因子。n可以例如被包括在2和5之间。该参数可以在步骤303例如从制造商数据表或技术说明中获得。一旦计算出因子kt,i、ki,i、kv,i,就可以进行两个连续迭代i和i+1之间的每个间隔δtimex,i的时间的压缩(在上面的示例中,该间隔固定为5000小时)以获得δtime0,i:如同其他符号,索引“0”是指参考(例如,极端的)环境条件,而“x”是指实际环境条件。可以使用比上面的制造商公式更精确的、基于arrhenius定律的替换公式来确定kt,i.ki,i,其可以记为kti,i:其中ea是活化能并且kb是玻尔兹曼常数,tx,i是在时刻i电容器附近的环境温度,t0是参考或最大温度,其中,图6表示对在表示随时间变化的值esr和c的曲线上的上述步骤306之后获得的esri,adjusted和ci,adjusted(i在1和k之间变化,在上面的示例中,k等于7)的第二次调节,从而获得归一化值esri,adjusted,norm和ci,adjusted,norm。值esri,adjusted和ci,adjusted被及时调节到公共时间参考。例如,基于上面给出的公式来调节参考标记为600的值esri,tmax以获得归一化值esri,adjusted,norm601。例如,基于上面给出的公式来调节参考标记为602的ci,adjusted以获得归一化值ci,adjusted,norm603。在步骤307,基于调节的值esri,adjusted,norm和ci,adjusted,norm建立esr和c的演变模型。对建立演变模型的方式没有附加限制。例如,标识可以包括最小二乘准则。例如,可以根据最小二乘准则将模型确定为使得模型和调节值esri,adjusted,norm和ci,adjusted,norm之间的差最小。模型可以通过更新在先前迭代k-1中建立的模型来建立,或者可以基于在迭代1和k之间获取的(并且可选地调节的)所有测量来计算。如图7所示,模型esrmodel(t)可以是预定形式esrmodel(t)=α1+α2eα3t,并且演变模型cmodel(t)可以是预定形式cmodel(t)=α4+α5t。这意味着假设演变模型具有上述形式,并且演变模型是通过确定系数α1、α2、α3、α4和α5的最优值来建立的。对模型的形式没有附加限制,这可能与图7所示的不同。因此,系数α1、α2、α3、α4和α5在每个新的迭代k中被计算和更新。因此,演变模型(或老化模型)可以在每次迭代被更新,从而变得越来越精确。k越大,演变模型就越精确。可替换地,模型仅在达到最小索引kmin时计算。对于先前的迭代1至kmin-1,测量或调节值被存储以供最终处理。在步骤308,基于所确定的模型,可以外推esr和c曲线超过对应于迭代1至k的时间。已经在步骤307建立模型并且已经在步骤308外推esrmodel(t)和cmodel(t)曲线之后,该方法还可以包括估计rul值的步骤309。为此,可以固定一个或多个标准来确定与电容器206的寿命终点相对应的时间。标准可以例如是:-esr值与其初始值相比加倍;和/或-c值与其初始值相比下降20%。当满足标准时,可以推导根据该标准的与电容器的寿命终点相对应的时间。对用于估计寿命终点的标准没有附加限制。例如,可以使用与上面给出的不同的阈值。然后,可以通过计算估计的寿命终点(压缩或在极端条件下)和当前迭代k的压缩时间之间的差来计算rul值。“压缩时间”是指迭代k的时间,如图6所示。参考图8,示出了esr演变模型的曲线800和c演变模型的曲线803。阈值801和804被如上所述地表示(初始esr值的两倍和初始c值的80%)。然后,可以计算两个rul值rulesr,k802和rulc,k805(它们对应于上面提到的差)。然后,在步骤310,可以基于rul值rulesr,k802和rulc,k805来计算电容器rul。例如,可以选择rul值rulesr,k802和rulc,k805当中的最小值作为电容器rul。可替换地,可以计算rul值rulesr,k802和rulc,k805的平均作为电容器rul。可以将其他计算应用于rul值rulesr,k802和rulc,k805来确定电容器rul。由于对参考环境条件(例如极端环境条件)进行调节的步骤305和306,所以获得了针对这种参考环境条件的电容器rul,其被记为rul0(或rul0,k因为它是为迭代k确定的)。在步骤311,基于电容器rul发出输出。输出可以是健康状态值,其被传输到远程实体以显示给操作者,或者其被显示在设备上,或者其被用于与阈值进行比较以基于该比较发出警报。健康状态可以计算如下:-电容器rul和如图8所示的寿命终点(当esrmodel(t)曲线和/或cmodel(t)曲线达到阈值时的时间)之间的比率;-电容器rul和预定寿命终点(诸如由制造商数据表给出的寿命终点)之间的比率。比率是优选的,因为电容器rul已经针对给定的参考环境条件被确定。例如,当健康状态值低于预定义警报阈值(诸如10%或5%)时,可以在步骤310发出警报。参考条件可以由设备200的用户经由用户界面209来设置。用户还可以设置报警阈值,并且可以从一组多个可能的值当中选择要在步骤311输出的值(例如可以在上述两个可能的比率之间进行选择)。在执行步骤311之前,可以可选地执行将电容器rul从参考环境条件调节到实际环境条件的步骤312。实际上,在步骤310计算的电容器rul已经针对参考环境条件进行了计算,并且不表示电容器所暴露的实际环境条件。可以使用与在步骤306中用于压缩时间的原理相同的原理。为了将时间从参考条件调节到实际条件,可以考虑每个环境条件的影响(环境温度、纹波电流和所应用的电压)。rulx=rul0.kt.ki.kv;例如,kt,k,ki,k和kv,k(最后的迭代k的值)可用作kt,ki和kv。rulx表示实际条件下的电容器值。在步骤310,可以使用该值而不是rul0。可以直接输出rulx(而不是指示比率)同时指示该值对应于当前条件。根据不同的实施例:-对于每次迭代1至k,重复步骤301至312;或者-对于迭代1至kmin,重复步骤301至306,并且将测量或调节值存储在存储器中,并且可以对于下一次迭代迭代步骤301至312;或者-迭代步骤301至306,并且将测量或调节值存储在存储器中,并且基于用户经由用户界面的请求来执行步骤307至312;或者-迭代步骤301至306,并且将测量或调节值存储在存储器中,并且一旦k达到预定值,就执行步骤307至312;或者-迭代步骤301至307,并且将模型的最新(更新)版本存储在存储器中,并且基于用户经由用户界面的请求来执行步骤308至312;或者-迭代步骤301至307,并且将模型的最新(更新)版本存储在存储器中,并且一旦k达到预定值,就执行步骤308至312。图9是示出根据本发明的一些实施例的执行上述步骤303的操作的流程图。具体地,表示了获得值βj的操作。如上所述,可以在给定的时段(诸如,一天的时段)期间执行以下操作,该时段足够短以使得时间不会影响该时段期间的参数esr和c。因此,该时段可以被包括在几小时和几天(例如,最长一周)之间。在步骤900,电容器206处于给定温度t(例如,核心温度)下。如上所述,该温度可以被控制或者可以取决于正常操作的状态。在步骤901,如上所述地计算esr和c,并将其与给定温度相关联地存储起来。对于不同的温度值,重复步骤900和901。在步骤902,定义参考温度(诸如20℃、25℃或最大温度)。我们假设将参考温度定义为20℃,记为t20。esr和c值通过分别除以esrt20和ct20而被归一化,esrt20和ct20是参考温度的esr和t值。在步骤903,取决于t的曲线用于获得值β1、β2和β3,例如可以使得此外,取决于t的曲线用于获得值β1、β2和β3,可以使得最小二乘法可用于确定βj值。尽管上面已经参考特定实施例描述了本发明,但是本发明并不限于本文阐述的特定形式。相反,本发明仅由所附权利要求限制,并且在这些所附权利要求的范围内,除了上述特定实施例之外的其他实施例同样是可能的。此外,尽管上面已经以组件和/或功能的一些示例性组合描述了示例性实施例,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,可以通过构件和/或功能的不同组合来提供替代实施例。此外,特别考虑到单独描述或作为实施例的一部分描述的特定特征可以与其它单独描述的特征或其它实施例的一部分组合。当前第1页12当前第1页12
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