[發明專利]一種超級電容儲能系統有效容量估算方法及系統

在審

• 申請號: 202211053360.9
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115561636A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張海亮;郭浩誠;楊中平;林飛;鐘志宏;米佳雨;孫湖;方曉春
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01R31/367
• 分類號: G01R31/367;G01R31/396
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 甄蒙蒙

1.一種超級電容儲能系統有效容量估算方法，其特征在于，包括：

建立超級電容單體的非線性電氣模型及超級電容系統等效電氣模型；

對超級電容單體進行充電測試，獲取第一測試數據；

基于所述第一測試數據，通過預設算法對超級電容單體的非線性電氣模型參數進行初值設定；

利用最小二乘法對超級電容單體的非線性電氣模型進行參數辨識，獲得準確參數的非線性電氣模型；

獲取超級電容系統等效電氣模型除連接電阻參數外的其他電氣參數，對超級電容系統進行充電測試，獲得連接電阻參數，并基于參數辨識后的超級電容系統等效電氣模型，估算超級電容儲能系統有效容量。

2.根據權利要求1所述的超級電容儲能系統有效容量估算方法，其特征在于，所述超級電容單體的非線性電氣模型為兩支路電氣模型，所述超級電容單體的非線性電氣模型，包括：連接電阻、第一支路及第二支路，其中，

所述第一支路與所述第二支路并聯連接后與所述連接電阻串聯連接；

所述第一支路包括第一電阻、第一電容及壓控電容，所述第一電容與所述壓控電容并聯后與所述第一電阻串聯連接；

所述第二支路包括第二電阻及第二電容，所述第二電阻與所述第二電容串聯連接。

3.根據權利要求2所述的超級電容儲能系統有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一測試數據，通過預設算法對超級電容單體的非線性電氣模型參數進行初值設定，包括：

對超級電容單體進行恒流充電；

當充電時間達到第一預設時間時，測量超級電容單體兩端電壓為第一電壓；

根據所述第一電壓及恒流充電電流計算所述第一電阻的參數初值；

當監測到超級電容單體充電至第二電壓時，記錄超級電容單體恒流充電時間為第二預設時間；

根據所述第一預設時間、所述第二預設時間、所述第一電壓、所述第二電壓及恒流充電電流計算所述第一電容的參數初值。

4.根據權利要求3所述的超級電容儲能系統有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一測試數據，通過預設算法對超級電容單體的非線性電氣模型參數進行初值設定，還包括：

當監測到超級電容單體充電至額定電壓時，結束充電，記錄超級電容單體恒流充電時間為第三預設時間；

結束充電后，進入兩支路的電荷再分布階段，當監測到超級電容單體放電至第四電壓時，記錄放電時間為第四預設時間；

根據所述第四預設時間及所述第一預設時間，記錄超級電容單體實際恒流充電時間；

根據超級電容單體實際恒流充電時間及恒流充電電流計算超級電容單體實際存儲的第一電荷量；

根據所述第一支路暫態電容積分公式，計算超級電容單體兩端充電至第四電壓時的第二電荷量；

根據所述第一電荷量計算公式及所述第二電荷量計算公式，計算所述壓控電容的系數。

5.根據權利要求4所述的超級電容儲能系統有效容量估算方法，其特征在于，所述基于所述第一測試數據，通過預設算法對超級電容單體的非線性電氣模型參數進行初值設定，還包括：

當監測到超級電容單體放電至第五電壓時，記錄放電時間為第五預設時間；

根據所述第四預設時間、所述第五預設時間、所述第一電容、所述壓控電容的系數及所述壓控電容預設電壓值，分別從電阻電壓降的角度及電荷再分布的角度，建立第一支路對第二支路的充電電流的等式，計算所述第二電阻的參數初值；

監測放電時間達到第六預設時間時，測量超級電容單體兩端電壓為第六電壓，并計算所述第六預設時間時的電荷量以及所述第二電容的參數初值，所述第六預設時間與所述第五預設時間的時間間隔為城軌交通車輛牽引工作完成與制動工作開始的時間間隔。