CN108594137B - 一种一次锂电的识别装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种一次锂电的识别装置和方法，所述装置包括充电器，充电器包括单片机和与之连接的电池电压采样电路和充电电路，电池电压采样电路和充电电路连接被充电电池，所述方法基于如下原理：一次锂电充电，电池电压上升很快，不能发生逆反应，不能把电能储存起来。在一次锂电可以充电的电池中，经过几次充电循环后，就失去了储能功能，充电时电压上升也非常快。二次锂电用同样的电流充电，需要比较长的时间，两者充电的特性有很大区别。其优点是能及时识别出一次锂电，并停止充电。解决了使用二次锂电充电器错对一次锂电充电而发生的安全问题。

Description

一种一次锂电的识别装置和方法
技术领域
本发明涉及用于测试电池的电气状况的仪器，如用于测试充电状态的仪器，尤指一种一次锂电的识别装置和方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们生活质量有了更高的要求，各种电池应用在我们的日常生产生活中。一次锂电和二次锂电电池应用在各种移动设备中，如移动摄像头等。各种不同厂家有不同的充电器给二次锂电充电。但是由于一部分人不能识别一次锂电，用这种给二次锂电电池充电的充电器给一次锂电充电，发生充电火灾和爆炸事故，危及生命和财产安全，在国内外已经发生多起因错用二次锂电充电器对一次锂电充电引起的安全事故。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种一次锂电的识别装置和方法。旨在解决使用二次锂电充电器错对一次锂电充电而发生的安全问题。及时识别出一次锂电，并停止充电。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种一次锂电的识别装置，其特征在于：所述装置包括充电器，充电器包括单片机和与之连接的电池电压采样电路和充电电路，电池电压采样电路和充电电路连接被充电电池，其中：
单片机用于采样电池电压、记录充电时间和判断所充电池是否是一次锂电且控制充电过程；
电池电压采样电路用于采样被充电池的电压。
充电电路用于设置充电电流、充满电压，对电池充电。
所述判断所充电池是否是一次锂电依如下方法步骤进行：
一、使用4.1V~4.5V电压对锂电池充电，记录第一时间T0时电池电压V0；
二、检测电池电压升高0.1V时所耗的时间△T1；
三、当电池额定电压V≦3.3V时，若△T1≧5分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电；
四、当电池额定电压3.7V<V<4.1V时，若△T1<2分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电。
等同地，所述判断所充电池是否是一次锂电可以依如下方法步骤进行：
五、使用4.1V~4.5V电压对锂电池充电，记录第一时间T0时电池电压V0；
六、检测充电时间增量△T1和电池电压增量△V1，计算电压时间斜率B=△V1/△T1；
七、当电池额定电压V≦3.3V时，若B≦0.2V/min则认为所充电电池为不可充电一次锂电；
八、当电池额定电压V为3.7V<V<4.1V时，若B≧0.05V/min则认为所充电电池为不可充电一次锂电。
进一步地，所述判断所充电池是否是一次锂电可以用以下方法检验：
被充电电池电压比停止充电时的电压高0.3V以上，则是一次锂电。
用充电时某些阶段的电池电压和充电时间的关系判断是否是一次锂电：当前电池电压为V1\V2\V3\V4\V5中的一个，其中V1≦3.0V、3.0V<V2≦3.1V、3.1V<V3≦3.2V、3.2V<V4≦3.3V、3.3V<V5≦3.4V，而V1\V2\V3\V4\V5所对应的充电时间为T1\T2\T3\T4\T5,如果T1≥3分钟、T2≥6分钟、T3≥10分钟、T4≥20分钟、T5≥60分钟，则可认为所充电池为一次锂电。
进一步地：
有一个温度传感器电路，所述温度传感器电路连接单片机和电池。
有一个显示电路，所述显示电路连接单片机，用于显示充电状态、显示是否是一次锂电。
有一个电流采样电路，所述电流采样电路连接单片机，用于采样通过电池的电流并通过单片机对充电电流进行监测。
本发明的有益效果是：及时识别出一次锂电，并停止充电。
解决了使用二次锂电充电器错对一次锂电充电而发生的安全问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1是本发明的架构示意图。
图2是本发明的充电器电气方框图。
图3 为充电曲线图。
图1中：图1中：1为外壳、2为电池、3为充电器。
具体实施方式
参见附图，本发明一种一次锂电的识别装置，其特征在于：所述装置包括充电器3，充电器3包括单片机31和与之连接的电池电压采样电路33和充电电路36，电池电压采样电路33和充电电路36连接电池2，其中：
单片机31用于采样电池电压、记录充电时间和判断所充电池是否是一次锂电且控制充电过程；
电池电压采样电路33用于采样电池2的电压。
充电电路36用于设置充电电流、充满电压，对电池充电。
所述判断所充电池是否是一次锂电依如下方法步骤进行：
一、使用4.1V~4.5V电压对锂电池充电，记录第一时间T0时电池电压V0；
二、检测电池电压升高0.1V时所耗的时间△T1；
三、当电池额定电压V≦3.7V时，若△T1≧5分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电，否则是二次锂电；
四、当电池额定电压3.7V<V<4.1V时，若△T1<2分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电，否则是二次锂电。
本发明技术原理是：部分一次锂电充电，因为电池内部化学结构原因，电池电压上升很快，不能发生逆反应，不能把电能储存起来。其余的一次锂电，可以充电几个循环。经过几次充电循环后，就失去了储能功能，充电时电压上升非常快。二次锂电用同样的电流充电，需要比较长的时间，两者充电的特性有很大区别。
参见图2，充电电流400mA。曲线3是二次锂电的充电时电池电压曲线，在3.0V以上，3.3V以下电池电压上升很快，3.4V以上电池电压上升很慢。曲线2是能充电几次的一次锂电充电的电池电压曲线，曲线1是一般的一次锂电充了几次后（失去储能功能）的充电时电池电压曲线。从图中可以看出，一次锂电在能充阶段，在3.0V以上，3.3V以下，上升很慢。3.7V以上电压上升有阶段会出现比较快的情况。失去储能能力的一次锂电充电特性是曲线1。根据这些特征，可以识别出一次锂电。
在本发明的第二实施例中：
所述判断所充电池是否是一次锂电依如下方法步骤进行：
五、使用4.1V~4.5V电压对锂电池充电，记录第一时间T0时电池电压V0；
六、检测充电时间增量△T1和电池电压增量△V1，计算电压时间斜率B=△V1/△T1；
七、当电池额定电压V≦3.3V时，若B≦0.2V/MIN则认为所充电电池为不可充电一次锂电，否则是二次锂电；
八、当电池额定电压3.7V<V<4.1V时，若B≧0.05V/MIN则认为所充电电池为不可充电一次锂电，否则是二次锂电。
一次锂电可充电时，在3.0V以上，3.3V以下充电，电压上升慢，斜率X1=△V/△T，3.7V以上电压上升会出现非常快的过程，二次锂电在3.3V以下充电，电压上升快，3.4V以上电压上升慢X2=△V/△T。
用在某些电压阶段下充电，电池电压每升高0.1V所需要的时间来判断是否是一次锂电。3.3V以下电池每升高0.1V所花的时间大于一个时间△T1，判断为一次锂电，3.7V以上，每升高0.1V所花的时间小于一个时间△T2为一次锂电。
一次锂电在可充电时，在3.0V以上，3.3V以下，每上升0.1V，大于5分钟。二次锂电在3.0V以上，3.3V以下，每上升0.1V，小于5分钟。一次锂电在不可充电时（失去储能功能），在3.7V以上，4.1V以下，每上升0.1V，会出现小于2分钟的阶段。二次锂电在3.5V以上，4.1V以下，每上升0.1V，大于2分钟。△T1为5分钟，△T2为2分钟。
可以用计算斜率X＝的方法识别一次锂电，△T 选取5秒~15分钟，在3.0V以上，3.3V以下，斜率X小于某个值，认为是一次锂电。在3.7V以上，4.1V以下，斜率X大于某个值，认为是一次锂电。
一次锂电在可充电时，在3.0V以上，3.3V以下，△T=2分钟，斜率X1小于Y。出现小于Y的斜率，判断为一次锂电。二次锂电在3.0V以上，3.3V以下，△T=2分钟，斜率X1大于Y。一次锂电在不可充电时（失去储能功能），在3.7V以上，4.1V以下，△T=2分钟，斜率X2大于Z。出现大于Z的情况，判定为一次锂电。二次锂电在3.7V以上，4.1V以下，△T=2分钟，斜率X2小于Z。选取Y=0.004V/秒，Z=0.001V/秒。
在本发明的第三实施例中：
用充电时间增量与电池电压增量来检验是否一次锂电。当一次锂电充了几次后（失去储能功能）后，内阻变大。当充电时和没充电时的压差比较大。经过测试，这个压差在一个电压值V1以上，就判断为一次锂电，此方法很快就能判断出大部分的一次锂电池。
一次锂电在充电时，电池电压比停止充电时的电压高0.3V以上，认为是一次锂电。V1设置成0.3V。
用充电时某些阶段的电池电压和充电时间的关系来判断是否是一次锂电。从曲线时间、电压关系上看，当前电池电压低于3.0V，充电时间超过时间值T1，判断为一次锂电。当前电池电压低于3.1V，判断为一次锂电。充电时间超过时间值T2，判断为一次锂电。当前电池电压低于3.2V，充电时间超过时间值T3，判断为一次锂电。当前电池电压低于3.3V，充电时间超过时间值T4，判断为一次锂电。当前电池电压低于3.4V，充电时间超过时间值T5，判断为一次锂电。
T1设置成3分钟T2设置成6分钟，T3设置成10分钟，T4设置成20分钟，T5设置成60分钟。
在本发明的实施例中：
有一个温度传感器电路34，所述温度传感器电路34连接单片机31和电池2。用于检测电池温度，通过单片机31对充电温度进行监测和控制充电。当温度上升快或温度高于一定值，关闭充电电路，保证安全。
有一个显示电路35，所述显示电路35连接单片机31，用于显示充电状态、显示是否是一次锂电。
有一个电流采样电路32，所述电流采样电路32连接单片机31，用于采样通过电池的电流并通过单片机31对充电电流进行监测。

Claims (4)

1.一种一次锂电的识别方法，包括一次锂电的识别装置，所述装置包括充电器，充电器包括单片机和与之连接的电池电压采样电路和充电电路，电池电压采样电路和充电电路连接被充电电池，其中：单片机用于采样电池电压、记录充电时间和判断所充电池是否是一次锂电且控制充电过程；电池电压采样电路用于采样被充电池的电压；充电电路用于设置充电电流、充满电压，对电池充电；其特征在于：判断所充电池是否是一次锂电依如下方法步骤进行：
一、使用4.1V-4.5V电压对锂电池充电，记录第一时间T0时电池电压V0；
二、检测电池电压升高0.1V时所耗的时间△T1；
三、当电池额定电压V≦3.3V时，若△T1≧5分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电；
四、当电池额定电压 3.7V<V<4.1V时，若△T1<2分钟则认为所充电电池为不可充电一次锂电。
2.根据权利要求1所述的一种一次锂电的识别方法，其特征在于：有一个温度传感器电路，所述温度传感器电路连接单片机和电池。
3.根据权利要求2所述的一种一次锂电的识别方法，其特征在于：有一个显示电路，所述显示电路连接单片机，用于显示充电状态、显示是否是一次锂电。
4.根据权利要求3所述的一种一次锂电的识别方法，其特征在于：有一个电流采样电路，所述电流采样电路连接单片机，用于采样通过电池的电流并通过单片机对充电电流进行监测。
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