一种机车电容在线运行温度检测方法与流程

本发明涉及电容器测试技术领域，特别涉及一种机车电容在线运行温度检测方法。

背景技术：

超级电容,又可称为电化学电容器(electrochemicalcapacitor)、法拉电容、或电双层电容器(electricdoulelayercapacitor,edlc),是一种介于电解质电容器和电化学蓄电池之间的新型储能组件。传统电容器由电极和电介质构成,电极间的电介质在电场作用下产生极化效应而储存电能。但是超级电容器不存在电介质,主要是依靠电解质与电极接触界面上形成的特有双电层结构(electricdoublelayers)储存能量,其容量远大于传统电容器。

由于超级电容的储存电能大，所以常用于机车、大型动力设备作为电力来源。然而，超级电容在工作时由于可以输出大量电能，使得温度容易大幅度上升，虽然超级电容附近会装设温控系统来控制超级电容的温度，但，一般温控方式都是等到超级电容的温度超过默认值时才会开始进行温控，这使得超级电容仍旧有一小段时间处于高温环境中，这使得超级电容容易因高温而加速老化或故障。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种机车电容在线运行温度检测方法，用于控制电容器的温度。

本发明的技术方案如下：

s1：第一差动放大器及第二差动放大器分别电信号连接电容器，所述第一差动放大器用以撷取所述电容器的弦波电压，第一比较器电信号连接所述第一差动放大器，并将所述弦波电压转换成方波电压后传送至所述处理器；所述第二差动放大器用以撷取所述电容器的弦波电流，第二比较器电信号连接所述第二差动放大器，并将所述弦波电流转换成方波电流后传送至所述处理器；

s2：所述处理器根据所述方波电流及方波电压运算出相位差、电压波峰值、电压波谷值、电流波峰值、电流波谷值，接着，所述处理器再根据所述电压波峰值、所述电压波谷值、所述电流波峰值、所述电流波谷值，根据公式运算出阻抗值，其中z为阻抗值、v1为所述电压波峰值、v2为所述电压波谷值、i1为所述电流波峰值、i2为所述电流波谷值，然后根据所述阻抗值、所述相位差，根据公式z∠θ＝esr-jxc运算出等效串联阻抗值，其中∠θ为相位差，xc为电容器的容抗值，esr为所述等效串联阻抗值；

s3：当单位时间内esr的差值小于预设差值时，且所述预设差值为负值，则所述处理器控制温控单元对所述电容器进行降温；所述电容器外侧更设有温度侦测器，所述温度侦测器可供侦测所述电容器得到温度侦测值，并将所述温度侦测值传送至所述处理器，当所述温度侦测值低于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行升温，当所述温度侦测值高于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行降温。

与现有技术相比，本发明利用电容器工作期间，当温度越高时，其等效串联阻抗值会不断降低，反之，当温度越低时，其等效串联阻抗值会不断升高。因此，本发明利用此种特性，透过单位时间内等效串联阻抗值的变化来提前预估电容器温度上升程度，当单位时间内等效串联阻抗值的差值小于默认值时，且所述默认值为负值时，代表电容器的温度快速升高，存在温度过高的风险，此时，所述处理器便提早因应，控制所述温控单元对所述电容器进行降温。因此，利用此种温度升高的预防措施，再加上传统温控方法，可令所述电容器可以一值处于较佳的工作温度的环境中。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明的工作流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

请看图1的s1，本发明在进行温度检测时，先侦测电容器的工作参数，主要利用第一差动放大器及第二差动放大器分别电信号连接电容器，所述第一差动放大器用以撷取所述电容器的弦波电压，第一比较器电信号连接所述第一差动放大器，并将所述弦波电压转换成方波电压后传送至所述处理器；所述第二差动放大器用以撷取所述电容器的弦波电流，第二比较器电信号连接所述第二差动放大器，并将所述弦波电流转换成方波电流后传送至所述处理器。

接着看到图1的s2，再来根据所测得的工作参数进行运算，首先，所述处理器根据所述方波电流及方波电压运算出相位差、电压波峰值、电压波谷值、电流波峰值、电流波谷值，接着，所述处理器再根据所述电压波峰值、所述电压波谷值、所述电流波峰值、所述电流波谷值，根据公式运算出阻抗值，其中z为阻抗值、v1为所述电压波峰值、v2为所述电压波谷值、i1为所述电流波峰值、i2为所述电流波谷值，然后根据所述阻抗值、所述相位差，根据公式z∠θ＝esr-jxc运算出等效串联阻抗值，其中∠θ为相位差，xc为电容器的容抗值，esr为所述等效串联阻抗值。

再来，看到图1的s3，再来判断esr值，当单位时间内esr的差值小于预设差值时，表示电容器温度将快速升高，所以所述处理器会提早控制温控单元对所述电容器进行降温，值得一提的是，前述esr差值是指单位时间t1与下一单位时间t2之间的差值，所以在计算上是esrt2－esrt1，且所述的预设差值为负值。此外，所述电容器外侧更设有温度侦测器，所述温度侦测器可供侦测所述电容器得到温度侦测值，并将所述温度侦测值传送至所述处理器，当所述温度侦测值低于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行升温，当所述温度侦测值高于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行降温。

由上述可知，本发明主要利用2种温度检测、控制的方式来让电容器保持在较佳的工作温度内工作：

第一种温度检测的方式是温度指示控制，当所述温度侦测值低于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行升温，当所述温度侦测值高于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述温控单元对所述电容器进行降温。

第二种温度检测方式是事前预估、预防，主要利用电容器在温度上升时，esr的值会不断下降，反之，温度上升时则esr的值会不断下降的特性，当单位时间内esr的差值小于预设差值时，表示esr值正在快速下降、而电容器的温度快速的上升，为避免电容器的温度快速升破较佳的工作温度范围值，此时，所述处理器不用等到温度侦测的结果是否温度超过默认值，便立即控制所述温控单元对所述电容器进行降温，以避免电容器的温度快速升破较佳的工作温度范围值造成不良影响(如加速老化、损毁)。

因此，透过这二种温度检测、控制的方式可让电容器保持在较佳的工作温度，不止可防止电容器提早老化，同时还可以提高电容器的工作效率。

实施例2：

接下来介绍其中一种温控方式，由于机车工作时，机车引擎会产生大量的热能，为了不让这些热能白白浪费，当电容器温度较低时，可将机车引擎的热能导引至电容器，因此，本发明可以实施为所述温控单元包括导热单元及冷却单元，所述导热单元一端连接所述电容器，所述冷却单元连接所述电容器；当所述温度侦测值低于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述导热单元另一端连接机车引擎，以供将所述机车引擎所产生的热能导引至所述电容器，以对所述电容器进行升温，当所述温度侦测值高于所述电容器的工作温度范围值时，则所述处理器控制所述冷却单元对所述电容器进行降温。

实施例3：

接下来，为避免上述实施例仍旧无法有效让电容器下降至较佳工作温度，因此，当电容器温度升高时，有必要提醒相关工作人员、操作人员注意，甚至当电容器温度升高到危险值时，需要立即切断电容器的供电，以确保整体使用安全。因此，本发明可以实施为：当所述温度侦测值高于第一温度默认值时，则所述处理器控制温度报警单元作动，且所述温度默认值高于所述工作温度范围值；当所述温度侦测值高于第二温度默认值时，则所述处理器直接或间接控制所述电容器停止作动。

实施例4：

由于机车引擎在工作的过程中，与电容器之间具有温度－速度分布曲线的关系，为让机车引擎及电容器具有较佳工作效率，本实施例利用此种特性，来控制电容器的输出电量。因此，本实施例中可以实施为：所述处理器电信号链接速度侦测器，所述速度侦测器用以侦测机车引擎转动速度而得到速度侦测值，所述处理器判断所述速度侦测值及所述温度侦测值是否满足温度-速度分布曲线图，当判断所述速度侦测值及所述温度侦测值超出所述温度-速度分布曲线图时，则所述处理器控制所述电容器降低输出电量。

实施例5：

电容器的温度侦测、控制除了如实施例3或实施例1所述的方式外，也可透过自动降低输出电量的方式来让电容器因输出电量下降，使的整体温度开始下降。因此，本发明又可以实施为：当单位时间内所述温度侦测值之差值超过第一温度差值时，则所述处理器控制所述电容器降低输出电量，当单位时间内所述温度侦测值之差值超过第二温度差值时，则所述处理器控制所述电容器停止输出电量，且所述第二温度差值大于所述第一温度差值。

实施例6：

在这个强调大数据的年代，若能收集到各电容器的工作状况，来让相关研究能源进行改进，可让电容器在使用上更加安全也更有效率，同时也可评估电容器的剩余寿命。因此，所述处理器较佳将各侦测结果及各运算结果传送至云端，以供云端进行大数据统计，并用以估计所述电容器的使用寿命。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。