CN103700902B - 一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，本发明对锂亚硫酰氯电池是否存在电压滞后进行判断，当存在电压滞后并且相邻两次电压滞后激活的时间超过一定间隔时，使用小电流放电电路对锂亚硫酰氯电池进行小电流放电激活，本发明还提供一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，本发明有效的防止了不必要的电池消耗，保证了电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池电压判定与激活领域，特别是涉及一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定与激活方法与装置。
背景技术
电压滞后是锂亚硫酰氯电池的一大特性，也是该种电池存在的基础，其原理如下：组成电池的亚硫酰氯电解液是一种强氧化性的化学物质，它同时起了电解液和电池正极活性物质的作用，亚硫酰氯与电池的负极活性物质金属锂接触后，在金属锂表面上立即形成一层致密的钝化膜，这一层钝化膜是一种离子导体，锂离子能在钝化膜中进行迁移，但由于锂离子在钝化膜中迁移的速率很小，因此会阻挡电池进行反应。当电池中流过的电流不大于1μA/cm2（金属锂表面积）时，钝化膜中锂离子的迁移速率能够满足要求；当电流较大时，钝化膜中锂离子的迁移速率的限制产生严重影响，钝化膜两端产生很大的电压降，此时具体表现就是电池负载电压低；随着电流的不断流过，钝化膜逐渐破裂，两端的压降逐渐下降，电池的负载电压就逐渐上升直至正常。钝化膜的逐渐破裂过程就是电池电压滞后的消除过程。当电池长期处于微小电流放电或贮存情况下，电池的钝化膜会逐渐加厚，电池的电压滞后也会加重，严重时最低电压会降到2V甚至更低，此时就会影响用户的使用，如果在电路上未采取措施，就会由于瞬间电压太低，使仪器不能正常使用。目前消除锂亚硫酰氯电池电压滞后一般采取的方法是定时的使用短时间的大电流对锂亚硫酰氯电池进行放电，这个方案的好处是不用对电池是否存在电压滞后进行判断，傻瓜式激活；坏处是频繁的大电流放电激活加速电池的消耗，影响电池的使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题本发明提出了对锂亚硫酰氯电池是否存在电压滞后进行判断，并根据所述判断结果对锂亚硫酰氯电池进行激活的一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定与激活方法与装置。
一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，包括步骤：S1、判断是否存在上一次激活时间，若是，执行步骤S2，若否，执行步骤S3；S2、判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间，若是，执行步骤S3，若否，继续执行本步骤；S3、采集当前电池电压，然后确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，并判断当前电池电压是否小于电压经验值，若是，执行步骤S4，若否，返回步骤S1，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电池经验值的对应关系；S4、使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
本发明提供的另一种技术方案是：
一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，包括控制装置和小电流放电电路，所述控制装置与小电流放电电路电连接，小电流放电电路与锂亚硫酰氯电池电连接，所述控制装置包括第一判断模块、第二判断模块、电压采集模块、电压经验值获取模块、第三判断模块和激活模块，所述第一判断模块用于判断是否存在上一次激活时间；所述第二判断模块用于当存在上一次激活时间时，判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间；所述电压采集模块用于当所述第二判断模块判断结果为是时，采集当前电池电压；所述电压经验值获取模块用于当所述电压采集模块采集电池电压后，确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电池经验值的对应关系；所述第三判断模块用于并判断当前电池电压是否小于电压经验值；所述激活模块用于当第三判断模块的判断结果为是时，使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
本发明的有益效果为：本发明通过采集锂亚硫酰氯电池的电压，将采集的电池电压与锂亚硫酰氯电池的开启使用时间与对应电压值经验表中当前月的电压值进行比较，判断电池是否存在电压滞后，只有当存在电压滞后时才对电池进行激活，从而有效的防止了不必要的消耗；进一步地，本发明通过判断当前电压采集与前一次激活的时间是否超过一定时间间隔，只有当两次激活的时间超过一定的时间间隔时才对锂亚硫酰氯电池进行激活，进一步地，本发明采用小电流对锂亚硫酰氯电池进行激活，有效防止大电流激活对电池的损伤，保证了电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施方式一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置的结构框图；
图2为本发明实施方式中锂亚硫酰氯电池的开启使用时间与对应电压值经验表；
图3为本发明实施方式一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法的流程图；
图4为本发明实施方式小电流放电电路的电路示意图。
主要标号说明
1-控制装置；10-第一判断模块；20-第二判断模块；30-电压采集模块；40-电压经验值获取模块；50-第三判断模块；60-激活模块；70-小电流放电电路；80-锂亚硫酰氯电池。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图2所示，为本发明实施方式中锂亚硫酰氯电池的开启使用时间与对应电压值经验表，通过所述开启使用时间可以查询到锂亚硫酰氯电池80在正常情况下（无电压滞后情况下）的电压值，因此根据所述开启使用时间与对应电压值经验表与采集锂亚硫酰氯电池80的电压可以判断电池是否存在电压滞后情况。
请参阅图1，为本发明实施方式一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置的结构框图。所述锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，包括控制装置1和小电流放电电路70，所述控制装置1与小电流放电电路70电连接，小电流放电电路70与锂亚硫酰氯电池80电连接，所述控制装置1包括第一判断模块10、第二判断模块20、电压采集模块30、电压经验值获取模块40、第三判断模块50和激活模块60。
所述第一判断模块10用于判断是否存在上一次激活时间；
所述第二判断模块20用于当存在上一次激活时间时，判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间；
所述电压采集模块30用于当所述第二判断模块判断结果为是时，采集当前电池电压；
所述电压经验值获取模块40用于当所述电压采集模块采集电池电压后，确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电池经验值的对应关系；
所述第三判断模块50用于并判断当前电池电压是否小于电压经验值；
所述激活模块60用于当第三判断模块的判断结果为是时，使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
如图4所示，为所述小电流放电电路的示意图，所述小电流放电电路包括一电阻R28、PNP型三极管Q13和电容C9，三极管Q13的基极与电阻R28电连接，发射极与+5V电源连接，集电极与电容C9的正极连接，电阻R28的另一端连接于控制装置，电容C9的负极连接地。其中电阻R28为1000欧姆左右的电阻，当判定锂亚硫酰氯电池存在电压滞后，置电阻R28输入端为低电平，从而激活放电电路。
因锂亚硫酰氯电池内部的钝化膜形成需要一定的周期，在7天时间内形成的钝化膜的厚度还不会导致明显的电压滞后现象，因此在正常情况下一周内无须对锂亚硫酰氯电池进行激活，也就是相邻两次电压滞后激活的最小周期是7天。因此在本实施方式中，所述预设采集时间优选为7天，即当上一次激活时间到当前时间的时间间隔达到7天时，所述第二判断模块的判断结果为是，在其他实施方式中所述预设采集时间为6至8天。
因只有当锂亚硫电池长期处于微小电流放电或贮存情况下内部才会出现较明显的钝化膜，因此所述电压采集模块30采集锂亚硫酰氯电池电压的频率可以设置为每小时采集一次。
本发明通过采集锂亚硫酰氯电池的电压，将采集的电池电压与锂亚硫酰氯电池的开启使用时间与对应电压值经验表中当前月的电压值进行比较，判断电池是否存在电压滞后，只有当存在电压滞后时才对电池进行激活，从而有效的防止了不必要的消耗；进一步地，本发明通过判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间，只有当两次激活的时间间隔达到预设采集时间才对锂亚硫酰氯电池进行激活，进一步地，本发明采用小电流放电电路对锂亚硫酰氯电池进行小电流激活，有效防止大电流激活对电池的损伤，保证了电池的使用寿命。
在实际的实用过程中，当锂亚硫电池当前月的电池电压值与所述采集到的锂亚硫酰氯电池电压的电压差越大，则所述锂亚硫酰氯电池内部的钝化膜的厚度就越厚，因此在保护电池的前提下为了以尽量短的时间对电池进行激活，则需要以稍大些的电流对电池进行激活。因此，在本实施方式中，所述激活模块60包括电压差值计算单元；
所述电压差值计算单元用于计算电压经验值与当前电池电压的差值；
所述激活模块60用于从一激活表中读取与所述差值对应的激活电流，其中，所述激活表用于记载差值与激活电流的对应关系；
所述激活模块60用于使用小电流放电电路在所述预设激活时间内对电池施加所述激活电流。
所述激活电流范围为2mA～4mA，与所述电压差值成正比，如表一所示，为本实施方式中所述差值对应的激活电流的激活表；
表一
| 电压差/v | 0.4 | 0.8 | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.5 |
| 激活电流/mA | 2.0 | 2.5 | 3.0 | 3.3 | 3.6 | 4.0 |
其中，激活模块60通过产生不同占空比的脉冲信号控制小电流放电电路产生不同的激活电流。
因不同容量的锂亚硫酰氯电池中亚硫酰氯与电池的负极活性物质金属锂接触面积不同，其形成的钝化膜的的面积也不同，电池容量越大其钝化膜的面积也就越大，因此需要更长的激活时间，但过长时间对电池激活会对锂亚硫酰氯电池造成损坏。因此本实施方式中所述激活模块60还包括容量检测单元；
所述容量检测单元用于当检测电池的容量，以及从一激活时间表中读取与所述电池容量对应的预设激活时间。
如表二所示，为所述电池容量与激活时间对应的激活时间表，所述预设的激活时间为8至12分钟，与电池容量成正比。
表二
| 电池容量/mAh | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 2000 |
| 激活时间/分钟 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
随着电池激活的进行，锂亚硫酰氯电池内部的钝化膜的厚度逐渐变小，因此为防止电池激活末期激活电流对电池的造成损坏，所述激活模块60还包括电流控制模块；
所述电流控制模块用于控制小电流放电电路的激活电流的大小与此次激活进行的时间成反比，即随着激活的进行逐渐减小激活电流的大小。
如图3所示，本发明实施方式还提供一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法包括步骤：
S1、判断是否存在上一次激活时间，若是，执行步骤S2，若否，执行步骤S3；
S2、判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间，若是，执行步骤S3，若否，继续执行本步骤；
S3、采集当前电池电压，然后确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，并判断当前电池电压是否小于电压经验值，若是，执行步骤S4，若否，返回步骤S1，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电池经验值的对应关系；
S4、使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
其中，所述步骤S4具体包括步骤：
S41、计算电压经验值与当前电池电压的差值；
S42、从一激活表中读取与所述差值对应的激活电流，其中，所述激活表用于记载差值与激活电流的对应关系；
S43、使用小电流放电电路在所述预设激活时间内对电池施加所述激活电流。
其中，所述激活电流范围为2mA～4mA。
其中，所述步骤S43前还包括步骤：
检测电池的容量，从一激活时间表中读取与所述电池容量对应的预设激活时间。
其中，步骤S5中所述激活电流的大小与此次激活进行的时间成反比。
综上所述，本发明通过采集锂亚硫酰氯电池的电压，将采集的电池电压与锂亚硫酰氯电池的开启使用时间与对应电压值经验表中当前月的电压值进行比较，判断电池是否存在电压滞后，只有当存在电压滞后时才对电池进行激活，从而有效的防止了不必要的消耗；进一步地，本发明通过判断当前电压采集与前一次激活的时间是否超过一定时间间隔，只有当两次激活的时间超过一定的时间间隔时才对锂亚硫酰氯电池进行激活，进一步地，本发明采用小电流对锂亚硫酰氯电池进行激活，有效防止大电流激活对电池的损伤，保证了电池的使用寿命。
进一步地，本发明计算锂亚硫电池当前月的电池电压值与所述采集到的锂亚硫酰氯电池电压的电压差，根据所述电压差对锂亚硫酰氯电池采用不同的电流值进行激活，从而在保护电池的前提下有效提高了激活的时间效率。
进一步地，本发明检测锂亚硫酰氯电池的容量，根据容量的不同对锂亚硫酰氯电池进行不同时间长度的激活，因而在确保电池被充分激活的前提下保护电池不会因过度激活而损坏。
进一步地，本发明的激活电流随着激活的进行其电流值逐渐减小，因而在确保激活时间效率的前提下避免电池在激活末尾阶段较大的激活电流对电池的损害。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，其特征在于，包括步骤：
S1、判断是否存在上一次激活时间，若是，执行步骤S2，若否，执行步骤S3；
S2、判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间，若是，执行步骤S3，若否，继续执行本步骤；
S3、采集当前电池电压，然后确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，并判断当前电池电压是否小于电压经验值，若是，执行步骤S4，若否，返回步骤S1，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电压经验值的对应关系；
S4、使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
2.根据权利要求1所述的一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：
S41、计算电压经验值与当前电池电压的差值；
S42、从一激活表中读取与所述差值对应的激活电流，其中，所述激活表用于记载差值与激活电流的对应关系；
S43、使用小电流放电电路在所述预设激活时间内对电池施加所述激活电流。
3.根据权利要求2所述的一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，其特征在于，所述激活电流范围为2mA～4mA。
4.根据权利要求2所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，其特征在于，所述步骤S43前还包括步骤：
检测电池的容量，从一激活时间表中读取与所述电池容量对应的预设激活时间。
5.根据权利要求2所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法，其特征在于，步骤S43中所述激活电流的大小与此次激活进行的时间成反比。
6.一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，其特征在于，包括控制装置和小电流放电电路，所述控制装置与小电流放电电路电连接，小电流放电电路与锂亚硫酰氯电池电连接，所述控制装置包括第一判断模块、第二判断模块、电压采集模块、电压经验值获取模块、第三判断模块和激活模块，
所述第一判断模块用于判断是否存在上一次激活时间；
所述第二判断模块用于当存在上一次激活时间时，判断上一次激活时间到当前时间的时间间隔是否达到预设采集时间；
所述电压采集模块用于当所述第二判断模块判断结果为是时，采集当前电池电压；
所述电压经验值获取模块用于当所述电压采集模块采集电池电压后，确定系统运行时间，并从经验表中读取与所述系统运行时间对应的电压经验值，其中，所述经验表中记载有系统运行时间与电压经验值的对应关系；
所述第三判断模块用于判断当前电池电压是否小于电压经验值；
所述激活模块用于当第三判断模块的判断结果为是时，使用小电流放电电路对电池进行预设激活时间内的激活操作。
7.根据权利要求6所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，其特征在于，所述激活模块包括电压差值计算单元，
所述电压差值计算单元用于计算电压经验值与当前电池电压的差值；
所述激活模块用于从一激活表中读取与所述差值对应的激活电流，其中，所述激活表用于记载差值与激活电流的对应关系；
所述激活模块用于使用小电流放电电路在所述预设激活时间内对电池施加所述激活电流。
8.根据权利要求7所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，其特征在于，所述激活电流范围为2mA～4mA。
9.根据权利要求7所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，其特征在于，所述激活模块还包括容量检测单元，
所述容量检测单元用于检测电池的容量，以及从一激活时间表中读取与所述电池容量对应的预设激活时间。
10.根据权利要求7所述的锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活装置，其特征在于，所述激活模块还包括电流控制模块，
所述电流控制模块用于控制小电流放电电路的激活电流的大小与此次激活进行的时间成反比。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |