CN107728075B - 一种锂电池寿命快速检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池寿命快速检测方法及装置，该方法包括将待检测锂电池连接至负载，待检测锂电池向负载输出电流；在待检测锂电池向负载输出电流经过预设时间后，断开待检测锂电池与负载的连接，使待检测锂电池进入空载状态；检测待检测锂电池的电压，计算从负载关闭至待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值的恢复时间；查找预设的锂电池寿命对照表格，根据恢复时间确定待测试锂电池对应的寿命阶段。该装置包括负载模块、电压检测模块以及处理器，用于实现上述的锂电池寿命检测方法。本发明可以在较短的时间内完成锂电池的寿命检测，提高锂电池寿命检测的效率。

Description

一种锂电池寿命快速检测方法及装置

技术领域

本发明涉及锂电池寿命领域，具体地，涉及一种锂电池寿命快速检测方法以及实现该方法的锂电池寿命快速检测装置。

背景技术

锂电池是一种常见的可充电电池，广泛应用在各种电子设备上，例如智能手机、平板电脑、照相机。锂电池使用过程需要反复的充电与放电，随着锂电池充放电次数的增加，锂电池的使用寿命也随之减小，例如，随着锂电池的充放电次数增加，锂电池储存的电量将逐渐减小，相应的，锂电池的充电时间也随之减小，充满电后的电压也会随着充放电的次数增加而减小。

由于锂电池都有一定的使用寿命，当锂电池的使用寿命接近完毕时，需要及时更换新的锂电池。此外，在对已经使用过的锂电池进行估价时，也需要检测锂电池的使用寿命情况。由于锂电池的充电时间、向相同的负载放电的时间等均与锂电池的充放电次数相关，因此，人们经常通过对锂电池的充电时间等进行检测，由此确定锂电池的使用寿命情况。

例如，常见的检测锂电池寿命的方法是对锂电池进行恒流充电，确定计算锂电池一次充满电所需要的时间，然后根据该时间计算锂电池的寿命阶段。或者，在锂电池充满电后，对锂电池进行放电测试，如使用恒流放电的方式进行方法，计算锂电池的电压下降至预设的电压时所需要的时间，根据该时间计算锂电池的寿命阶段。

然而，不管是对锂电池进行恒流充电或者对锂电池进行恒流放电的测试，现在的检测方法都需要经过较长的充电时间或者较长的放电时间，也就是检测锂电池寿命的方法需要较长的时间才能实现，不管是充电时间还是放电时间，通常都需要两三个小时以上，甚至更长的时间，而充放电均需要专用的充放电设备进行，导致锂电池寿命快速检测效率低下，不利于锂电池寿命快速检测的快速进行。

现有的另一种方式是对锂电池充满电后的电压进行检测，根据锂电池充满电后的电压确定锂电池的寿命阶段。然而，锂电池经过多次反复充电、放电以后，充满电时电压下降并不明显，并且电压检测装置存在一定的误差，导致仅凭锂电池充满电后的电压确定锂电池的寿命阶段的计算并不准确，存在错误评估锂电池寿命阶段的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可以快速检测锂电池寿命的锂电池寿命快速检测方法。

本发明的另一目的是提供一种在较短时间内检测锂电池寿命的锂电池寿命快速检测装置。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的锂电池寿命快速检测方法包括将待检测锂电池连接至负载，待检测锂电池向负载输出电流；在待检测锂电池向负载输出电流经过预设时间后，断开待检测锂电池与负载的连接，使待检测锂电池进入空载状态；检测待检测锂电池的电压，计算从负载关闭至待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值的恢复时间；查找预设的锂电池寿命对照表格，根据恢复时间确定待检测试锂电池对应的寿命阶段。

由上述方案可见，检测锂电池寿命时，只需要将锂电池带载工作一段时间，如3秒或者5秒，然后断开负载后，检测锂电池的电压恢复到一个稳定的电压值所需要的恢复时间。由于锂电池在不同的寿命阶段有不同的恢复时间，因此，通过检测锂电池的恢复时间可以确定锂电池所处的寿命状态，通过查表的方式查找所检测的恢复时间对应的寿命阶段，可以估算出待检测的锂电池所处的寿命阶段。

由于本发明的锂电池寿命快速检测方法仅需要带载工作很短时间，通常只需要几秒钟即可以完成对一个待检测的锂电池的寿命检测，相比起现有的寿命检测方法，本发明的检测方法效率大大提高，也降低锂电池寿命快速检测的成本。此外，由于锂电池在不同寿命阶段的电压恢复至稳定空载电压的恢复时间差异也会较大，相比起仅仅通过检测锂电池充满电后的电压值的检测方式，本发明的检测方法更为准确。

一个优选的方案是，寿命对照表格为预先设定的对照表格，对照表格包括二个以上的寿命阶段数据，每一寿命阶段数据对应一个预先获取的恢复时间的数值。

由此可见，预先对处于不同寿命阶段的锂电池进行测试并记录相应寿命阶段的锂电池的恢复时间，从而形成对照表格，这样可以方便地进行查表操作，从而快速的查找出某一恢复时间对应的锂电池的寿命阶段。

进一步的方案是，确定待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值包括：检测待检测锂电池的空载电压值并在确定电压值的变化幅度小于预设阈值时，确定待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值。

由此可见，锂电池从带载到空载状态后，电压将震荡上升并恢复至稳定的电压值，为了精确的计算恢复时间，设定到达稳定空载电压值的条件非常关键，本发明的方案采用在电压值的变化幅度小于预设阈值，如小于5％时即确定锂电池的电压到达稳定的电压值，从而有利于确定锂电池到达稳定空载电压值的时刻。

可选的方案是，将待检测锂电池连接至负载前，测量并记录待检测锂电池空载时的空载电压值；将待检测锂电池连接至负载时，测量并记录锂电池连接负载时的带载电压值；计算恢复时间为：计算从负载关闭至待检测锂电池的电压值恢复至空载电压值的恢复时间。

由于锂电池在一次短时间的带载运行后，恢复到空载时电压下降幅度非常少，因此，以锂电池恢复到初始的空载状态下的电压作为锂电池恢复到稳定空载电压值的方式，能够快速、有效地确定锂电池的恢复时间。

进一步的方案是，将待检测锂电池连接至负载前，选定待检测锂电池的类型；对照表格中存储有二种类型以上锂电池的寿命阶段数据；查找对照表格时，根据所选定的锂电池类型查找对应类型的锂电池寿命阶段数据。

由此可见，对照表中存储有多种不同类型的锂电池寿命阶段的数据，本发明的方法可以对多种不同类型的锂电池进行检测，只需要在检测前选定待检测的锂电池类型即可，从而扩大锂电池寿命快速检测装置的使用范围。

为实现上是的另一目的，本发明提供的锂电池寿命快速检测装置包括负载模块，用于将待检测锂电池连接至负载，使待检测锂电池向负载输出电流，并在待检测锂电池向负载输出电流经过预设时间后，断开待检测锂电池与负载的连接，使待检测锂电池进入空载状态；电压检测模块，用于检测待检测锂电池的空载电压和带载电压，并计算从负载关闭至待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值的恢复时间；处理器，用于接收恢复时间的数据，查找预设的锂电池寿命对照表格，根据恢复时间确定待检测试锂电池对应的寿命阶段。

由上述方案可见，使用锂电池寿命快速检测装置对锂电池寿命进行检测时，只需要将锂电池带载工作一段时间，然后断开负载后，检测锂电池的电压值恢复到一个稳定的空载电压值所需要的恢复时间即可。这样，锂电池寿命快速检测装置只需要很短的时间即可以完成对一个待检测的锂电池的寿命检测，大幅度提高锂电池寿命快速检测的效率。

附图说明

图1是应用本发明锂电池寿命快速检测方法实施例实现锂电池寿命快速检测的电压原理图。

图2是一种类型的锂电池充满电后从带载到空载的恢复时间表格图示。

图3是另一种类型的锂电池充满电后从带载到空载的恢复时间表格图示。

图4是本发明锂电池寿命快速检测方法实施例的流程图。

图5是本发明锂电池寿命快速检测装置实施例的结构示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的锂电池寿命快速检测方法用于对可反复充电的锂电池的寿命进行检测，本发明所指的锂电池的寿命是锂电池反复充放电的次数，随着锂电池充放电次数的增加，剩余寿命将不断减小。因此，锂电池使用寿命数据可以理解为锂电池充放电次数的数据。

锂电池使用寿命检测方法实施例：

为了锂电池的使用寿命，本实施例通过对待检测的锂电池进行充电，在锂电池充电完成后，向锂电池加载负载。如图1所示，当锂电池充电完成后，即锂电池充满电后，锂电池的电压是V1，当锂电池被加载负载后，锂电池的电压瞬间下降至V2，此时V1与V2之间的电压差ΔV就是锂电池空载与带载状态之间的压差。

当锂电池与负载连接后，锂电池的电压下降至V2，并且锂电池与负载连接的时间段内电压值基本保持不变。当经过一定时间，如T1的时间后，断开锂电池与负载之间的连接，锂电池的电压将逐渐上升，也就是从V2上升至V1。当锂电池的电压上升至V1后基本保持稳定，直到锂电池再次连接负载后，电压将从V1下降至V2。锂电池与负载断开后到锂电池再次负载连接的时间段为T2，其中，锂电池的电压从V2上升至V1的时间为恢复时间ΔT。

发明人通过对处于不同寿命阶段的锂电池进行测试，发现处于不同寿命阶段的锂电池的恢复时间并不相同，因此，可以根据锂电池的恢复时间来估算锂电池所处的寿命阶段。例如，发明人预先对两种不同类型的锂电池进行测试，如图2所示，对于第一种类型的锂电池，测试锂电池在不同寿命阶段的恢复时间ΔT以及带载与空载状态的电压差ΔV。

测试的方法是选用同一型号的多个锂电池，并且对锂电池进行编号，并且对不同编号的锂电池进行不同次数的充放电。例如，对编号为0的锂电池进行1次充放电操作，对编号为1的锂电池进行10次充放电操作，对编号为2的锂电池进行20次充放电操作，如此类推，对编号为50的锂电池进行500次充放电操。其中，一次充电的操作过程是对锂电池先充电充满再完全放电，如使用恒定的电流向锂电池充电，待锂电池充电至预设的电压，如4.2V时，再以4.2V的恒压充电至预设的电流时，如0.2C时停止充电。对锂电池进行放电的操作是在常温下用0.5C的恒电电流进行放电，直到电池的电压下降至预设的电压，如2.75V为止。如果对锂电池进行多次反复的充放电操作，则循环执行上述的充电操作与放电操作。

然后，向各个编号的锂电池进行加载负载，即将锂电池连接至负载，锂电池的电压随即下降。当锂电池连接至负载的时间到达预定的时间，如3秒或者5秒后，断开锂电池与负载之间的连接，此时，锂电池的电压将逐渐上升。在这一过程中，检测锂电池的电压，并确定锂电池的电压上升至稳定状态的时刻，例如，锂电池的电压值的变化幅度小于一个预定的阈值，如5％的时候，即可以认为锂电池的电压值稳定。此时，可以计算出锂电池从断开与负载的连接到电压值稳定之间的这一段时间内恢复时间ΔT。

对于第一种类型的锂电池，恢复时间ΔT随充放电次数之间的关系如图2所示。从图2可以看出，随着锂电池的充放电次数增加，锂电池的恢复时间ΔT也随之增加。图3是另一种类型的锂电池的恢复时间ΔT与充放电次数的关系图表，并且，该种类型的锂电池的恢复时间ΔT也是与锂电池的充放电次数相关，即恢复时间ΔT随着充放电次数的增加而增加。

因此，根据锂电池的恢复时间ΔT与充放电次数之间的关系，通过对锂电池恢复时间的检测，即可以估算出锂电池的充放电次数，也就是估算出锂电池的寿命阶段。需要说明的是，本发明并不限于对上述两种类型的锂电池的寿命进行检测，还可以对更多类型的锂电池的寿命进行检测，此时，对照表格中需要存储更多种类型的锂电池的寿命阶段数据。

下面，结合图4介绍对锂电池寿命快速检测的方法。首先，将待检测的锂电池充满电，如以一定的电压向待检测的锂电池充电，充电至预设的电流时，如0.2C时停止充电。然后，将待检测的锂电池放置到锂电池寿命快速检测装置上，并且选定待检测的锂电池的类型，即执行步骤S1。

然后，执行步骤S2，将待检测的锂电池连接至负载，例如，在锂电池与负载之间设置一个开关，通过闭合该开关实现锂电池与负载之间的连接。此时，锂电池向负载放电。优选的，负载可以是一个电阻，锂电池可以向负载以恒定的电流放电，如以0.5C的电流放电。在锂电池与负载连接的时间段内，锂电池持续的向负载放电，此时锂电池处于带载状态。

接着，执行步骤S3，判断待检测的锂电池向负载放电的时间是否到达预设的时间，本实施例中，预设的时间可以是3秒或者5秒，当然，也可以根据实际情况，如锂电池的容量等，调节预设的时间。如果锂电池向负载放电的时间到达预设的时间，在执行步骤S4，断开待检测的锂电池与负载之间的连接，例如，断开连接在锂电池与负载之间的开关。如果锂电池向负载放电的时间没有到达预设的时间，则继续等到，直到锂电池向负载放电的时间到达预设的时间。当断开锂电池与负载之间的连接后，锂电池停止向负载放电，也就是锂电池处于空载状态，此时，锂电池的电压将逐渐上升。

在断开锂电池与负载之间的连接的同时，启动计时器，同时检测锂电池的电压，判断锂电池的电压值是否恢复到稳定的电压值，记录锂电池的电压值恢复到稳定空载电压值的时刻，计算从断开锂电池与负载之间的连接到锂电池的电压值恢复到稳定的电压值之间的时间，记录该时间为恢复时间ΔT，即执行步骤S5。

本实施例中，判断锂电池的电压是否恢复到稳定的电压值有两种方式，第一种方式是判断锂电池的电压的变化幅度是否小于预设的阈值，例如，锂电池进入空载状态后，电压并不是瞬间上升的，而是逐渐的上升，并且在电压上升过程中可能出现变化，因此，当判断锂电池的电压变化幅度小于预设的阈值，如5％时，即判断锂电池在较短的时间内，如1秒内的电压变化幅度小于5％时，确定锂电池到达稳定的电压值，此时确定为恢复时间的终点。

在确定恢复时间的起点，即锂电池与负载断开的时刻，并确定恢复时间的终点，即锂电池的电压值变化幅度小于预设的阈值时，即可以计算恢复时间ΔT。

本实施例计算恢复时间的另一种方式是在将锂电池连接至负载前，先测量一次锂电池的电压，记录该电压值为空载电压，并且在断开锂电池与负载的连接后，持续的检测锂电池的电压，当锂电池的电压值到达空载电压时，即判断到达恢复时间的终点，也就是判断锂电池恢复到稳定的电压值。

在计算恢复时间后，执行步骤S6，根据恢复时间确定锂电池的寿命阶段。由于预先已经设定了锂电池寿命阶段的对照表格，并且该对照表格中存储有多种类型的锂电池的寿命阶段的时间，并且每一种类型的锂电池的寿命阶段数据包括锂电池在不同寿命阶段对应的恢复时间。优选的，寿命阶段的数据以10次作为间隔，即记录充放电10次、20次、30次等多次以后，对应的恢复时间。步骤S6中，根据计算获得的待检测锂电池的恢复时间，通过查找对照表格，确定当前待检测锂电池的恢复时间对应的充放电次数，从而估算出锂电池的寿命阶段。

锂电池寿命快速检测装置实施例：

下面结合图5介绍锂电池寿命快速检测装置的结构。本实施例设置有一个处理器10，处理器10可以是MCU等具有运算功能的芯片，并且处理器10内设置有一个存储器，该存储器存储有预先设定的锂电池寿命对照表格，该对照表格中存储有二种类型以上锂电池的寿命阶段数据，并且，对照表格是通过预先对多组锂电池进行测试后获得的对照表格，该对照表格包括二个以上的寿命阶段数据，每一个寿命阶段数据对应一个预先获取的恢复时间的数值。

另外，检测装置还设有一个负载模块，本实施例中，负载模块包括开关器件，本实施例使用三极管D1作为开关器件，三极管D1的基极连接至处理器10，由处理器10输出的控制信号控制三极管D1的通断。三极管D1的发射极连接至负载，本实施例中，负载是电阻R1。待检测的锂电池B1与三极管D1、电阻R1串联的回路并联，因此三极管D1连接在锂电池B1与电阻R1之间。当处理器10向三极管D1输出高电平信号时，三极管D1导通，锂电池B1向负载R1放电，锂电池处于带载状态。当处理器10向三极管D1输出低电平信号时，三极管D1断开，锂电池B1与电阻R1之间的连接断开，锂电池B1处于空载状态。

本实施例还设置有电压检测模块，用于检测待检测锂电池的电压，例如连接在锂电池B1两端的端子11、12均可以连接至电压计的两端，使用电压计来检测锂电池的电压。当然，电压检测模块还需要根据所检测的锂电池的电压计算从锂电池的电压恢复时间，即从三极管D1被断开到待检测锂电池B1的电压恢复至稳定空载电压值之间的时间。锂电池恢复至稳定的电压值可以是在较短的时间内，锂电池的电压变化幅度小于阈值，如5％，或者锂电池的电压恢复到空载电压。

电压检测模块在计算恢复时间后，处理器查找对照表格时，根据所选定的锂电池类型查找对应类型的锂电池寿命阶段数据，即根据恢复时间查找出该恢复时间对应的电池寿命阶段的数据，如该锂电池充放电的次数等。

当然，如果是以锂电池的电压恢复到空载时的电压作为恢复时间的终点，则电压检测模块还需要测量待检测锂电池初始空载时的电压作为空载电压，在锂电池与负载断开后，持续检测锂电池的电压，并检测锂电池的电压是否恢复到空载电压。

可见，在检测锂电池寿命时，只需要将锂电池带载工作一段较短时间，如3秒或者5秒，然后断开负载后，检测锂电池的电压恢复到一个稳定的电压值所需要的恢复时间，最后通过检测锂电池的恢复时间可以确定锂电池所处的寿命状态，即通过查表的方式查找所检测的恢复时间对应的寿命阶段，从而可以估算出待检测的锂电池所处的寿命阶段。

这样，锂电池寿命快速检测方法仅需要带载工作很短时间，通常只需要几秒钟即可以完成对一个待检测的锂电池的寿命检测，相比起以往的锂电池寿命检测方法，本发明的检测方法效率大大提高，也降低锂电池寿命快速检测的成本。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如所使用的处理器类型的改变、开关器件类型的改变、负载类型的改变、所检测的锂电池类型的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池寿命快速检测方法，其特征在于，包括：

将待检测锂电池连接至负载，所述待检测锂电池向所述负载输出电流；

在所述待检测锂电池向所述负载输出电流经过预设时间后，断开所述待检测锂电池与所述负载的连接，使所述待检测锂电池进入空载状态；

检测所述待检测锂电池的电压，计算从所述负载关闭至所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值的恢复时间；

查找预设的锂电池寿命对照表格，根据所述恢复时间确定所述待检测锂电池对应的寿命阶段。

2.根据权利要求1所述的锂电池寿命快速检测方法，其特征在于：

所述对照表格为预先设定的对照表格，所述对照表格包括二个以上的寿命阶段数据，每一所述寿命阶段数据对应一个预先获取的恢复时间的数值。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池寿命快速检测方法，其特征在于：

确定所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值包括：检测所述待检测锂电池的空载电压值并在确定电压值的变化幅度小于预设阈值时，确定所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值。

4.根据权利要求1或2所述的锂电池寿命快速检测方法，其特征在于：

将待检测锂电池连接至负载前，测量并记录待检测锂电池空载时的空载电压值；

将待检测锂电池连接至负载时，测量并记录所述锂电池连接负载时的带载电压值；

计算所述恢复时间为：计算从所述待检测锂电池连接负载后负载关闭至所述待检测锂电池的电压值恢复至所述空载电压值的恢复时间。

5.根据权利要求1或2所述的锂电池寿命快速检测方法，其特征在于：

将所述待检测锂电池连接至所述负载前，选定所述待检测锂电池的类型；

所述对照表格中存储有二种类型以上锂电池的寿命阶段数据；

查找所述对照表格时，根据所选定的锂电池类型查找对应类型的锂电池寿命阶段数据。

6.一种锂电池寿命快速检测装置，其特征在于，包括：

负载模块，用于将待检测锂电池连接至负载，使所述待检测锂电池向所述负载输出电流，并在所述待检测锂电池向所述负载输出电流经过预设时间后，断开所述待检测锂电池与所述负载的连接，使所述待检测锂电池进入空载状态；

电压检测模块，用于检测所述待检测锂电池的空载电压和带载电压，并计算从所述负载关闭至所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值的恢复时间；

处理器，用于接收所述恢复时间的数据，查找预设的锂电池寿命对照表格，根据所述恢复时间确定所述待检测锂电池对应的寿命阶段。

7.根据权利要求6所述的锂电池寿命快速检测装置，其特征在于：

所述对照表格为预先设定的对照表格，所述对照表格包括二个以上的寿命阶段数据，每一所述寿命阶段数据对应一个预先获取的恢复时间的数值。

8.根据权利要求6或7所述的锂电池寿命快速检测装置，其特征在于：

所述电压检测模块确定所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值时，检测所述待检测锂电池的空载电压值并在确定电压值的变化幅度小于预设阈值时，确定所述待检测锂电池的电压值恢复至稳定空载电压值。

9.根据权利要求6或7所述的锂电池寿命快速检测装置，其特征在于：

所述电压检测模块还用于在待检测锂电池连接至负载前，测量并记录待检测锂电池空载时的空载电压值；

所述电压检测模块计算所述恢复时间时，计算从所述负载关闭至所述待检测锂电池的电压值恢复至所述空载电压值的恢复时间。

10.根据权利要求6或7所述的锂电池寿命快速检测装置，其特征在于：

所存储对照表格中存储有二种类型以上锂电池的寿命阶段数据；

所述处理器查找所述对照表格时，根据所选定的锂电池类型查找对应类型的锂电池寿命阶段数据。

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