CN108548517A - 一种电池形变检测装置及方法、一种终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电池形变检测装置及方法、一种终端。所述电池形变检测装置包括形变检测模块和控制模块，控制模块与形变检测模块电连接，形变检测模块，用于对电池进行形变检测，控制模块，用于根据形变检测模块的形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常，基于形变检测模块和控制模块的设置，使得电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

Description

一种电池形变检测装置及方法、一种终端

技术领域

本发明实施例涉及显示终端，尤其涉及一种电池形变检测装置及方法、一种终端。

背景技术

终端电池如锂离子电池在充电过程中内部会产生少量气体，由于通常情况下充电时产生的气体会在放电时被吸收，所以电池在使用过程中产生轻微形变如膨胀是被允许的。

但是，在异常使用场景下，如充电电流过大或放电电流过大，电池内部由于发热严重而产生大量气体，导致电池快速鼓包，发生形变异常，轻则缩短电池的使用寿命，重则发生电池爆炸，威胁用户的人身安全。

现有的终端并不具备检测电池是否发生形变异常的功能，无法对电池进行安全检测。

发明内容

本发明提供了一种终端，以解决现有技术中终端并不具备检测电池是否发生形变异常的功能，无法对电池进行安全检测的问题。

第一方面，提供了一种电池形变检测装置，包括形变检测模块和控制模块，所述控制模块与所述形变检测模块电连接；

所述形变检测模块，用于对电池进行形变检测；

所述控制模块，用于根据所述形变检测模块的形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常。

另一方面，还提供了一种终端，包括上述的电池形变检测装置。

另一方面，还提供了一种电池形变检测方法，所述方法应用于上述的电池形变检测装置，所述方法包括：

使用形变检测模块对电池进行形变检测；

根据形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常。

这样，本发明实施例中，提供一种电池形变检测装置，包括形变检测模块和控制模块，形变检测模块用于对电池进行形变检测，控制模块用于根据形变检测模块的检测结果，判断电池是否发生形变异常，基于形变检测模块和控制模块的设置，使得电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

本发明实施例还提供了一种终端，包括本发明实施例上述提供的电池形变检测装置，由于电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测，因此终端具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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是本发明实施例的一种电池形变检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种电池形变检测装置中的电阻应变片的第一结构示意图；

图3是本发明实施例的一种电池形变检测装置中的电阻应变片的第二结构示意图；

图4是本发明实施例的一种电池形变检测装置中的形变检测模块的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种电池形变检测方法的流程图。

附图标记说明

1、基体 2、金属丝 a、可变电阻区

3、电极 4、电阻应变片 41、电极

5、CPU 6、电阻 7、NTC热敏电阻

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电池形变检测装置，电池形变检测装置包括形变检测模块和控制模块，控制模块与形变检测模块电连接，其中，形变检测模块用于对电池进行形变检测；控制模块用于根据形变检测模块的形变检测结果，判断电池是否发生形变异常。

基于形变检测模块和控制模块的设置，使得电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

形变检测模块的作用是对电池进行形变检测，基于形变检测模块所起的作用，形变检测模块可以有多种结构。例如，形变检测模块可以包括电阻应变片和电阻，其中，电阻应变片和电阻串接连接，电阻应变片设置在电池的表面，电阻应变片上的两个电极分别和控制模块电连接，电阻应变片和电阻的两端施加有恒定电压，基于形变检测模块的上述结构，控制模块具体用于根据电阻应变片的两个电极的电压值，判断电池的表面是否发生形变异常。

电阻应变片是用于测量应变的元件，能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。电阻应变片可以是金属电阻应变片，金属电阻应变片有多种结构，如金属丝电阻应变片，金属片电阻应变箔等。图1示出了一种金属丝电阻应变片的结构，图1所示的金属丝电阻应变片包括基体1和金属丝2，金属丝2蛇形布置在基体1上，金属丝2形成的区域称为可变电阻区a，金属丝2的两端分别连接一电极3。电阻应变片还可以包括绝缘保护片和绝缘保护片等结构，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，兼顾低功耗以及抗干扰能力，例如，电阻的取值范围可以为几十欧至几十千欧左右。

金属导体的电阻值可用下式表示：R＝ρL/S，式中，ρ指示金属导体的电阻率(Ω，cm²/m)；S指示导体的截面积(cm²)；L指示导体的长度(m)。以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，基于金属导体的电阻值的公式可知，这时金属丝的电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，由于金属丝的长度增加且截面积减小，因此金属丝的电阻值会增大；当金属丝受外力作用而压缩时，由于金属丝的长度减小且截面积增大，因此金属丝的电阻值会减小。通过上述分析可知，只需测试出金属丝的电阻值的变化(通常是测量电阻两端的电压)，即可获得发生应变的金属丝的应变情况。应用于电池鼓包场景检测，理论上金属丝的电阻值只会出现增大的情况。

对于形变检测模块的上述举例结构，控制模块用于根据电阻应变片的两个电极的电压值，判断电池的表面是否发生形变异常，控制模块根据电阻应变片的两个电极的电压值判断电池的表面是否发生形变异常的具体判断方法可以有多种，例如，对于金属丝等电阻应变片，当电阻应变片发生较大形变时，电阻应变片的电阻值增加，电阻应变片所占电压的电压值增大，即电阻应变片的两个电极的电压值的差值增大，电阻应变片的形变越大，电阻应变片所占电压的电压值越大，电阻应变片的两个电极的电压值的差值越大，可以预先设置电阻应变片的两个电极的电压值的差值阈值，控制模块可以用于判断电阻应变片的两个电极的电压值的差值是否达到差值阈值，若达到，则判定电池的表面发生形变异常。差值阈值的大小可以根据实际进行设置。

如图2所示，电阻应变片的阻值检测方式是通过ADC检测分压实现，电阻应变片4的两个电极41分别连接作为控制模块的CPU 5的ADC检测引脚51和电线接地端GND，电阻应变片4和电阻6串接，VCC电源供电，通过电阻6的分压作用，电阻应变片4产生分压值Vs，Vs的计算公式如下：

式中，V_S代表电阻应变片的初始分压值；R代表电阻应变片的实时电阻值；Rs代表电阻应变片的初始电阻值，当电阻应变片处于初始电阻值时，默认电池处于正常初始状态。

结合图2和图1所示结构，当电池的表面发生形变时，电阻应变片的基体的受力发生变化，导致金属丝也发生形变，使得金属丝的电阻值发生变化，即使得电阻应变片的电阻值发生变化，从而使得加在电阻应变片上的电压值发生变化。控制模块根据电阻应变片的电压值变化判断电池表面的应变程度即形变程度。

电池为多面结构，可以分别在电池的各待检测的表面上安装一个形变检测模块，实现对电池的多个表面的形变检测。例如，参照图4所示的电池形变检测装置的结构，电池形变检测装置包括电池、第一形变检测模块以及第二形变检测模块，电池具有相对设置的第一表面和第二表面，第一形变检测模块包括串接的第一电阻应变片和第一电阻，第一电阻应变片设置在电池的第一表面上，第一电阻应变片的两个电极和电池的一焊盘焊接，实现第一电阻应变片与控制模块的电连接，第一电阻应变片和第一电阻的两端施加有第一恒定电压，这时控制模块用于根据第一电阻应变片的两个电极的电压值，确定电池的第一表面是否发生形变异常；第二形变检测模块包括串接的第电阻应变片和第二电阻，第二电阻应变片设置在电池的第二表面上，第二电阻应变片的两个电极和电池的另一焊盘焊接，实现第二电阻应变片与控制模块的电连接，第二电阻应变片和第二电阻的两端施加有第二恒定电压，这时控制模块用于根据第二电阻应变片的两个电极的电压值，确定电池的第二表面是否发生形变异常，从而实现对电池的两个表面的形变检测。

本发明实施例提供的形变检测模块还可以包括第一温度检测器和第二温度检测器，第一温度检测器和第二温度检测器分别与控制模块电连接，其中，第一温度检测器靠近电池设置且用于检测电池的温度，第二温度检测器远离电池设置且用于检测安装有电池的终端的终端本体的温度，这时控制模块用于根据第一温度检测器的检测结果、第二温度检测器的检测结果以及电阻应变片的两个电极的电压值，确定电池是否发生形变异常，进一步丰富了电池形变检测装置的功能。

温度检测器可以有多种结构，例如，温度检测器可以是温度传感器或NTC(Negative Temperature Coefficient)热敏电阻。第一温度检测器和第二温度检测器的具体结构可以根据实际进行设置。例如，如图3所示，在图2所示的金属丝电阻应变片结构上，新增设了NTC热敏电阻7，NTC热敏电阻7的两个NTC电极71与控制模块电连接，NTC热敏电阻7用于检测电池的一表面的温度，该表面的温度可以作为电池的温度。

实际中，还可以分别在电池的两个以上待测的表面上设置温度检测器，以检测两个以上待测的表面的温度，控制模块可以对两个以上待测的表面的温度进行统计如进行平均值计算，并将所得的计算结果作为电池的温度。上述仅是对待测检测器的使用数目以及电池的温度的计算方法进行举例，具体结构和计算方法可以根据实际进行设置。

本发明实施例提供的电池形变检测装置还可以包括提示模块，控制模块和电池分别与提示模块电连接，其中，控制模块用于在判断电池发生形变异常后，向指示模块发送指令；提示模块用于在接收到指令后启动，以提示电池发生形变异常。

提示模块具有提示功能，可以有多种结构，例如提示模块可以包括具有图文显示模块、音频播放模块以及指示灯中的一种或多种，提示模块的具体结构可以根据实际进行设置，操作人员可以通过提示模块知晓电池发生形变异常。提示模块提示的内容可以根据实际进行设置。

实际中，控制模块可以用于在判断电池发生形变异常后，根据形变检测结果确定形变等级，根据形变等级确定提示内容、提示方式、提示模块种类等中的一种或多种，执行与形变等级对应的提示操作。

控制模块还可以用于在判断电池发生形变异常后，执行与形变检测结果对应的电池安全保护措施，保护电池安全。电池安全保护措施可以有多种，可以针对不同形变检测结果设置不同的电池安全保护措施，例如，当形变检测结果指示电池表面发生较大形变时，对应设置的电池安全保护措施可以包括强制关机、启用告警指示灯以及不允许终端重新开机，更换电池后允许终端重新开机。告警指示灯可以为纯硬件电路，与终端的电池电连接，由电池供电，设置较小电流，如供电电流设置在4A以下。

本发明实施例还提供了一种终端，包括本发明实施例上述提供的电池形变检测装置。由于电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测，因此终端具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测，终端功能丰富。

本发明实施例提供的终端内置有电池，可以有多种，如移动终端、固定终端，具体例如手机、平板、笔记本、可穿戴电子装置等，凡是适用于本发明的终端均可。

为使本领域技术人员更加清楚地理解本发明，现通过以下示例对本发明实施例提供的终端的具体结构以及功能进行详细说明。

示例

本示例的基本原理是在锂电池老化鼓包的过程中，根据电池的鼓包程度、电阻应变片的电阻值的变化速率(也可以是电池的鼓包速率)以及温度变化率来判断电池的安全性。

终端的电池包括相对设置的第一表面和第二表面，形变检测模块包括第一电阻应变片、第二电阻应变片、第一电阻以及第二电阻，其中，第一电阻应变片和第一电阻串接，第一电阻应变片的两个电极和控制模块电连接，第一电阻应变片设置在第一表面上，第一电阻应变片和第一电阻的两端施加有第一恒定电压，第一电阻应变片上设置有第一NTC热敏电阻；第二电阻应变片和第二电阻串接，第二电阻应变片设置在第二表面上，第二电阻应变片的两个电极和控制模块电连接，第二电阻应变片和第二电阻的两端施加有第二恒定电压；在远离电池的终端下方小板处设置有第二NTC热敏电阻。

检测量包括电池两个表面的形变量，电池本体温度以及手机本体温度。以上3个检测量组合成以下5种应用场景：

场景一：低温(环境温度)，电池双面收缩，电池温度≈手机温度。

场景二：低温～高温(环境温度)，电池单面膨胀(或收缩)，电池温度≈手机温度。

场景三：低温～高温(环境温度)，电池单面膨胀(或收缩)，电池温度＞手机温度。

场景四：低温～高温(环境温度)，电池双面膨胀，电池温度≈手机温度。

场景五：低温～高温(环境温度)，电池双面膨胀，电池温度＞手机温度。

其中，场景一为正常使用场景，不需要做对应的告警动作，不需要执行终端安全保护策略；场景二为外界应力作用于电池使电池发生形变，电池结构未被破坏；场景三为外界应力作用于电池使电池发生形变，电池结构被破坏导致电池鼓包升温；场景四为电池正常老化持续产生鼓包；场景五为电池快速鼓包且伴随温度快速上升。

场景二～场景五的检测及告警原理如下：

根据电池的鼓包程度、电池鼓包速率以及电池本体温度与手机整机温度温差值分别设定三个判断阈值Ra，Sb和△t，其中，Ra对应的电阻应变片的分压检测值为Va；Sb对应的电阻应变片的分压检测值为Vb；Vb对应的电阻应变片的电阻值为Rb；电池本体温度为tc；手机整机温度为td；Ra为允许的电阻应变片发生应变的最大电阻值；Sb为单位时间内允许的电阻应变片的电阻值的最大变化速率；△t为电池本体相对手机整机温度允许的最大温差值。具体实施流程如下：

1、手机设置中“电池健康”一栏需要增加显示鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的实时数值，并备注上对应的最大允许值，方便用户随时查阅电池健康状态。鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度更新周期设定为Tu(实时检测周期设定为T，T<Tu)，每完成一次充电或者系统使用时长达到Tu之后，则将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值。

2、使用过程中当CPU检测到只有1片电阻应变片有形变量，采样信号电压值小于Va，鼓包速率小于Sb(短暂时间后鼓包速率约等于0)，且电池本体温度tc约等于手机整机温度td时，则认为该现象为外界应力导致的电池本体形变，电池整体结构未受破坏，将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值，同时发出相应告警信号知会用户。

3、使用过程中当CPU检测到只有1片电阻应变片有形变量，且tc–td≥△t时，则认为该现象为外界应力导致的电池本体形变，电池整体结构遭受破坏，将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值，同时发出告警信号知会用户，并强制采取相关的安全措施如强制关机。

4、使用过程中当CPU检测到2片电阻应变片均有形变量，至少有1片电阻应变片采样信号电压值大于等于Va，2片电阻应变片检测到鼓包速率均小于Sb，且电池本体温度tc约等于手机整机温度td时，则认为鼓包现象为正常老化鼓包，将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值，同时发出相应告警信号知会用户。

5、使用过程中当CPU检测到2片电阻应变片均有形变量，至少有1片电阻应变片鼓包速率大于Sb，且tc–td≥△t(短暂时间后鼓包速率小于Sb，tc–td＜△t)，2片电阻应变片采样信号电压值均小于Va，认为鼓包现象为异常鼓包，将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值，同时发出相应告警信号知会用户。

6、使用过程中当CPU检测到2片电阻应变片均有形变量，至少有1片电阻应变片鼓包速率大于Sb，tc–td≥△t，且至少有1片电阻应变片采样信号电压值大于等于Va，认为鼓包现象为异常鼓包，将Tu重置为0并刷新鼓包程度，速率，电池本体温度以及手机整机温度的数值，同时发出告警信号知会用户，并强制采取相关的安全措施如强制关机。

7、告警信号可以通过屏幕显示相关提示信息并结合语音提醒(如扬声器语音提示)等方式完成。

基于终端的上述结构及功能的设置，使得终端具有电池形变检测功能以及电池保护功能，保证了终稿的使用。

本发明实施例还提供了一种电池形变检测方法，该方法应用于本发明实施例上述提供的终端。如图5所示，本发明实施例提供的电池形变检测方法包括：

步骤101、使用形变检测模块对电池进行形变检测。

步骤102、根据形变检测结果，判断电池是否发生形变异常。

基于终端的形变检测模块和控制模块的设置，使得终端具有对电池进行形变检测及形变异常判断的功能，提高了终端的性能。

形变检测模块可以包括串接的电阻应变片和电阻，电阻应变片设置在电池表面上，电阻应变片的两个电极与控制模块电连接；电阻应变片和电阻的两端施加有恒定电压，这时步骤102所述的根据形变检测结果，判断电池是否发生形变异常的步骤可以包括：根据形变检测模块的电阻应变片的两个电极的电压值，判断电池是否发生形变异常。具体地，控制模块可以判断两个电极的电压值的差值是否达到差值阈值，若达到，则判定电池的表面发生形变异常，若未达到，则判定电池的表面未发生形变异常。

对于终端的具体形变检测过程，可以参照上述描述，本实施例在此不再赘述。

依据本发明，提供一种电池形变检测装置，包括形变检测模块和控制模块，形变检测模块用于对电池进行形变检测，控制模块用于根据形变检测模块的检测结果，判断电池是否发生形变异常，基于形变检测模块和控制模块的设置，使得电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

本发明实施例还提供了一种终端，包括本发明实施例上述提供的电池形变检测装置，由于电池形变检测装置具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测，因此终端具有对电池进行形变检测和形变异常判断的功能，能够对电池进行安全检测。

以上对本发明所提供的一种电池形变检测装置及方法、一种终端进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种电池形变检测装置，其特征在于，包括形变检测模块和控制模块，所述控制模块与所述形变检测模块电连接；

所述形变检测模块，用于对电池进行形变检测；

所述控制模块，用于根据所述形变检测模块的形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述形变检测模块包括串接的电阻应变片和电阻；所述电阻应变片设置在所述电池的表面，所述电阻应变片的两个电极和所述控制模块电连接；所述电阻应变片和所述电阻的两端施加有恒定电压；

所述控制模块，用于根据所述电阻应变片的所述两个电极的电压值，判断所述电池的所述表面是否发生形变异常。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制模块，用于判断所述两个电极的电压值的差值是否达到差值阈值，若达到，则判定所述电池的所述表面发生形变异常。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电池具有相对设置的第一表面和第二表面；

所述电阻应变片包括第一电阻应变片和第二电阻应变片，所述电阻包括串接的第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻应变片设置在所述第一表面上，所述第一电阻应变片的两个电极和所述控制模块电连接，所述第一电阻应变片和所述第一电阻的两端施加有第一恒定电压；

所述第二电阻应变片和所述第二电阻串接，设置在所述第二表面上，其两个电极和所述控制模块电连接，所述第二电阻应变片和所述第二电阻的两端施加有第二恒定电压；

所述控制模块，用于根据所述第一电阻应变片的所述两个电极的电压值，确定所述电池的第一表面是否发生形变异常，还用于根据所述第二电阻应变片的所述两个电极的电压值，确定所述电池的第二表面是否发生形变异常。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述形变检测模块还包括第一温度检测器和第二温度检测器，分别与所述控制模块电连接；

所述第一温度检测器，靠近所述电池设置，用于检测所述电池的温度；

所述第二温度检测器，远离所述电池设置，用于检测安装有所述电池的终端的终端本体的温度；

所述控制模块，用于根据所述第一温度检测器的检测结果、所述第二温度检测器的检测结果以及所述电阻应变片的所述两个电极的电压值，确定所述电池是否发生形变异常。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一温度检测器包括第一温度传感器或第一热敏电阻；

所述第二温度检测器包括第二温度传感器或第二热敏电阻。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述终端还包括提示模块，所述控制模块和所述电池分别与所述提示模块电连接；

所述控制模块，用于在判断所述电池发生形变异常后，向所述指示模块发送指令；

所述提示模块，用于在接收到所述指令后启动，以提示所述电池发生形变异常。

8.一种终端，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电池形变检测装置。

9.一种电池形变检测方法，所述方法应用于权利要求1-7任一项所述的电池形变检测装置，其特征在于，所述方法包括：

使用形变检测模块对电池进行形变检测；

根据形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据形变检测结果，判断所述电池是否发生形变异常的步骤包括：

根据所述形变检测模块的电阻应变片的两个电极的电压值，判断所述电池是否发生形变异常。