CN105372601A - 一种检测蓄电池使用寿命的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测蓄电池使用寿命的方法，该方法包括：检测待测蓄电池的实际内阻；利用蓄电池的内阻和充放电循环次数之间的关系，从而根据得到的蓄电池的实际内阻来对蓄电池的使用寿命进行判断。利用该方法对锂电池的寿命情况进行检测，可以很好的管理电池，保障电池的性能，使得电子产品的安全使用得到大大的提升，可广泛应用于电池管理领域。

Description

一种检测蓄电池使用寿命的方法

技术领域

本发明涉及电池应用领域，尤其涉及一种检测蓄电池使用寿命的方法。

背景技术

目前，各种电子产品得到广泛应用，而电池的需求量也日益增加，人们对电池使用寿命的要求也越来越高。然而在产品的设计中并没有加入对电池寿命的检测，用户也不会去主动关注电池的使用情况，这样就会导致老化后的电池在使用过程中存在很多潜在的危险，比如起火，爆炸等。所以如果电子产品能有某种机制可以对电池的寿命情况进行监控，就能够很好的管理电池，保障电池的性能，那么电子产品的安全使用将会得到提升。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可以检测蓄电池使用寿命的方法。

本发明所采用的技术方案是：一种检测蓄电池使用寿命的方法，该方法包括：检测待测蓄电池的实际内阻；利用蓄电池的内阻和充放电循环次数之间的关系，从而根据得到的蓄电池的实际内阻来对蓄电池的使用寿命进行判断。

作为该技术方案的改进，所述检测待测蓄电池的实际内阻这一步骤，其包括以下子步骤：测出处于工作状态的蓄电池的实际电压；对蓄电池放电，测出蓄电池的瞬时电压和瞬时电流；

计算所述实际电压与瞬时电压之间的电压差；计算得出所述待测蓄电池的实际内阻。

作为该技术方案的进一步改进，所述计算得出所述待测蓄电池的实际内阻这一步骤中所采用的实际内阻计算公式如下：

R_t＝U/I

其中，U表示为实际电压与瞬时电压之间的电压差，I表示为测出的瞬时电流。

作为该技术方案的进一步改进，所述内阻R_t和充放电循环次数之间的关系为 $t\×R_t=\{\[A(I,T)e^{\frac{E}{KT}}\×n_c^{B(I,T)-1}\]\×\left(e^{-E/KT}{n}_c\right)\}\×C_e,$ 其中，t为电量内阻系数，R_t为实际内阻，C_e为标称电量，n_c为充放电循环次数，E为失效激活能，K玻尔兹曼常数，T为绝对温度，A(I,T)及B(I,T)是电流I和绝对温度T的函数。

作为该技术方案的进一步改进，所述的蓄电池为锂电池。

本发明的有益效果是：本发明通过考虑蓄电池内阻对电池寿命的影响，结合其与充放电循环次数的关系，得出电池的使用寿命。利用该方法对蓄电池的寿命情况进行检测，可以很好的管理电池，保障电池的性能，使得电子产品的安全使用得到大大的提升。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明一种检测蓄电池使用寿命的方法的一实施例的示意图；

图2是本发明一实施例的内阻和充放电循环次数之间的关系示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，是本发明一种检测蓄电池使用寿命的方法的一实施例的示意图。一种检测蓄电池使用寿命的方法：该方法包括：检测待测蓄电池的实际内阻；利用蓄电池的内阻和充放电循环次数之间的关系，从而根据得到的蓄电池的实际内阻来对蓄电池的使用寿命进行判断。

作为该技术方案的改进，所述检测待测蓄电池的实际内阻这一步骤，其包括以下子步骤：测出处于工作状态的蓄电池的实际电压；对蓄电池放电，测出蓄电池的瞬时电压和瞬时电流；计算所述实际电压与瞬时电压之间的电压差；计算得出所述待测蓄电池的实际内阻。

作为该技术方案的进一步改进，所述计算得出所述待测蓄电池的实际内阻这一步骤中所采用的实际内阻计算公式如下：

R_t＝U/I

其中，U表示为实际电压与瞬时电压之间的电压差，I表示为测出的瞬时电流。

所述内阻R_t和充放电循环次数之间的关系为 $t\×R_t=\{\[A(I,T)e^{\frac{E}{KT}}\×n_c^{B(I,T)-1}\]\×\left(e^{-E/KT}{n}_c\right)\}\×C_e,$ 其中，t为电量内阻系数，R_t为实际内阻，C_e为标称电量，n_c为充放电循环次数，E为失效激活能，K玻尔兹曼常数，T为绝对温度，A(I,T)及B(I,T)是电流I和绝对温度T的函数。

在电池正常工作状态下，测出电池的是实际电压U1；然后进行大电流方面，并测出电池两端此时的瞬时电压U2和电流I；计算得出电池的电压差U＝U1-U2；根据电流可计算得出其内阻R_t＝U/I＝(U1-U2)/I，根据所得内阻R_t和充放电循环次数之间的映射关系得出其充放电循环次数，即为所测蓄电池的使用寿命。

参照图2，是本发明一实施例的内阻R_t和充放电循环次数之间的关系示意图。由于在锂离子电池中，集流体与电极、电极与电解液、电解质与溶剂等界面间发生着复杂的物理化学过程。这些反应对锂离子电池的循环寿命或多或少的产生着影响；而反应速率与温度和充、放电电流都密切相关。对锂电池来说，一般认为温度和工作电流是加速锂离子电池容量衰减的两个重要的应力。

由于在锂电池充放电过程中，温度和电流被确认为电池容量衰减的两个应力因素，而温度应力可以表示为阿列尼乌斯公式：

$\frac{dM}{dT}=A_0{e}^{-\frac{E}{KT}}---\left(1\right)$

式中，为化学反应速率，M为状态特征量，E为失效激活能，K为玻尔兹曼常数，T为绝对温度；A₀为常数。

在锂离子循环工作过程中，除了温度应力外，还有电流应力的存在，所以用改进后的公式表示为：

$\frac{dM}{dT}=f\left(I\right)e^{-\frac{E}{KT}}---\left(2\right)$

两边积分，可得：

$C_r=f\left(I\right)e^{-\frac{E}{KT}}\×n_c---\left(3\right)$

C_r为电容量衰减率，n_c为充放电循环次数，电容衰减率和循环次数遵循幂函数的关系为：

$C_r=A(I,T)\×n_c^{B(I,T)}---\left(4\right)$

对以上公式进行变形：

$C_r=\[A(I,T)e^{\frac{E}{KT}}\×n_c^{B(I,T)-1}\]\×\left(e^{-E/KT}{n}_c\right)---\left(5\right)$

设定C_e为标称电量，C_t为实测电量，所以：

C_t＝C_r×C_e(6)

参照图2，可以知道电量和电阻之间存在的函数关系为

C_t＝t×R_t(7)

其中t为电量内阻系数，R_t为实际内阻。

结合公式(5)(6)(7)，可得到电池内阻和其充放电循环次数的关系式：

$t\×R_t=\{\[A(I,T)e^{\frac{E}{KT}}\×n_c^{B(I,T)-1}\]\×\left(e^{-E/KT}{n}_c\right)\}\×C_e---\left(8\right)$

进而得出其充放电循环次数，即为所测蓄电池的使用寿命。

本发明的有益效果是：本发明通过考虑蓄电池内阻对电池寿命的影响，结合其与充放电循环次数的关系，得出电池的使用寿命。利用该方法对蓄电池的寿命情况进行检测，可以很好的管理电池，保障电池的性能，使得电子产品的安全使用得到大大的提升。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (5)

1.一种检测蓄电池使用寿命的方法，其特征在于：该方法包括：

检测待测蓄电池的实际内阻；

利用蓄电池的内阻和充放电循环次数之间的关系，从而根据得到的蓄电池的实际内阻来对蓄电池的使用寿命进行判断。

2.根据权利要求1所述的检测蓄电池使用寿命的方法，其特征在于：所述检测待测蓄电池的实际内阻这一步骤，其包括以下子步骤：

测出处于工作状态的蓄电池的实际电压；

对蓄电池放电，测出蓄电池的瞬时电压和瞬时电流；

计算所述实际电压与瞬时电压之间的电压差；

计算得出所述待测蓄电池的实际内阻。

3.根据权利要求2所述的检测蓄电池使用寿命的方法，其特征在于：所述计算得出所述待测蓄电池的实际内阻这一步骤中所采用的实际内阻计算公式如下：

　　　　　　　　　　　R_t=U/I

　其中，U表示为实际电压与瞬时电压之间的电压差，I表示为测出的瞬时电流。

4.根据权利要求1所述的检测蓄电池使用寿命的方法，其特征在于：所述内阻和充放电循环次数之间的关系如下式所示：

其中，t为电量内阻系数，为实际内阻，为标称电量，为充放电循环次数，E为失效激活能，K玻尔兹曼常数，T为绝对温度，A(I,T)及B（I,T）是电流I和绝对温度T的函数。

5.根据权利要求1～4任一项所述的检测蓄电池使用寿命的方法，其特征在于：所述的蓄电池为锂电池。