CN112379298B - 一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统，其中方法包括：按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压；判断开路电压是否大于开路电压阈值；当开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对计时电池进行存储；当计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对计时电池进行钝化电压测量；当计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测计时电池的负载电压；当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，计时电池通过筛选。
Description
技术领域
本发明涉及电力计量设备关键元器件质量等级评价技术领域，更具体地，涉及一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统。
背景技术
现有技术针对一次锂_亚硫酰氯电池电量及寿命的检测方法包括在线方法检测，在线检测方法虽然能够知道电池已经达到寿命末期提出警告，但是无法使系统在规定的时间内完成任务，同时检测系统仍然要耗费电池电量增加系统负担。现有技术还包括对通过气压法进行电池寿命评估，然而通过气压法进行电池寿命评估过程非常复杂只有电池的生产厂商根据电池结构和原理才能精确地进行预测，不利于广泛引用，而且成本过高。现有技术还包括通过大量可靠性试验进行计算电池的寿命，这种方法是基于常规筛选与可靠性方法进行的寿命预测，但是该方法没有找到数据的本质，大量的无关数据影响了其预测的趋势，成本较高试验周期长。
因此，需要一种技术，以实现对长寿命计时电池进行筛选。
发明内容
本发明技术方案提供一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统，以解决如何对长寿命计时电池进行筛选的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种用于长寿命计时电池的筛选方法，所述方法包括：
按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取所述计时电池的正负极端的开路电压；判断所述开路电压是否大于开路电压阈值；
当所述开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对所述计时电池进行存储；当所述计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对所述计时电池进行钝化电压测量，获取所述计时电池的钝化电压；
当所述计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对所述计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的所述计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的所述计时电池的负载电压，获取所述计时电池的负载电压；
当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，所述计时电池通过筛选。
优选地，所述开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天；
所述钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时；
所述激活条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。
优选地，所述钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。
优选地，所述负载电压阈值为3.40V。
优选地，所述计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
优选地，所述电压增幅为3.2V±0.03V。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于长寿命计时电池的筛选系统，所述系统包括：
第一测试单元，用于按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取所述计时电池的正负极端的开路电压；判断所述开路电压是否大于开路电压阈值；
第二测试单元，用于当所述开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对所述计时电池进行存储；当所述计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对所述计时电池进行钝化电压测量，获取所述计时电池的钝化电压；
激活单元，用于当所述计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对所述计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的所述计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的所述计时电池的负载电压，获取所述计时电池的负载电压；
结果单元，用于当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，所述计时电池通过筛选。
优选地，所述开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天；
所述钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时；
所述激活条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。
优选地，所述钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。
优选地，所述负载电压阈值为3.40V。
优选地，所述计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
优选地，所述电压增幅为3.2V±0.03V。
本发明技术方案提供一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统，其中方法包括：按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取计时电池的正负极端的开路电压；判断开路电压是否大于开路电压阈值；当开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对计时电池进行存储；当计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对计时电池进行钝化电压测量，获取计时电池的钝化电压；当计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的计时电池的负载电压，获取计时电池的负载电压；当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，计时电池通过筛选。本发明主要应用大量电池测试样品盒可靠性数据进行数据清洗和数据分析得到了可以通过简单测试即可进行验证的关键指标，具有测试时间快，成本低的优势。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选方法流程图；
图2为根据本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选方法流程图；以及
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选系统结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选方法流程图。现有的计量设备或者物联网设备由于不方便布线从电网中采电或在电网中取电，但是要防止电网停电造成的数据丢失或者时钟停止等问题，这些计量设备中往往采用大容量、低自放电长寿命电池。一次锂_亚硫酰氯电池是一种优选的电池类型。但是由于该电池有一种钝化效应，因此需要对其应用进行特殊的处理，如防钝化电路或激活电路。然而通过对多年电池的应用数据显示合理通过检测电池的钝化指标及其激活能力可以判断电池的寿命。本发明实施方式通过钝化指标和激活能力提出一种一次锂_亚硫酰氯电池的筛选方法，可以挑选长时间应用于计量装备或物联网装备的电池。
本发明主要是针对计量设备或者物联网设备中应用的长寿命电池的筛选提供了一种快速、低成本的方法。本发明利用了一次锂_亚硫酰氯电池的钝化性能进行了多年的试验、数据积累与分析。电池钝化(即电压滞后)是锂亚电池的一大特性，也是该电池长寿命的基础，其机理如下：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，但由于其迁移的速率很小，因此会阻挡电池进行反应，进而延长电池寿命。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将产生严重影响，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，也就是激活过程。
本发明利用电池钝化后电压测试的方法，间接确认其钝化程度，判断其钝化膜的成膜情况，进而反应其控制自放电的程度，亦即寿命程度。随后对电池进行激活，激活后检测电池电压，看电池的激活能力，判断电池的工作能力是否正常。通过两次电压的检测根据原有大数据分析得到的判断标准可以对电池进行有效的筛选。满足判断标准的电池具备正常工作能力的同时具备长寿命的潜质。
如图1所示，本发明提供一种用于长寿命计时电池的筛选方法，方法包括：
步骤101：按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取计时电池的正负极端的开路电压；判断开路电压是否大于开路电压阈值；优选地，开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。优选地，计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
步骤102：当开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对计时电池进行存储；当计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对计时电池进行钝化电压测量，获取计时电池的钝化电压；优选地，存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天。优选地，钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时。
步骤103：当计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的计时电池的负载电压，获取计时电池的负载电压；优选地，钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。优选地，激活条件包括：温度范围在20℃±5℃。
步骤104：当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，计时电池通过筛选。优选地，负载电压阈值为3.40V。优选地，测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。优选地，电压增幅为3.2V±0.03V。
本发明可以在更简单的测试和计算下对一次锂_亚硫酰氯电池的质量进行筛选，挑出相对寿命长的电池供系统应用，本发明提供的对电池的测试筛选方法，测试成本低，测试周期短，可提供提前预测不是在线监测能力。
如图2所示，本发明首先针对典型的一次锂_亚硫酰氯电池进行开路测试，测试条件为：在20℃±5℃的温度下，用精度值0.01V以上的电压表测量电池正负极端的开路电压，判断电池电压是否大于3.64V，如果大于进行下一步测试，如果不满足条件，电池做淘汰处理。将通过测试的电池进行存储，存储条件为：在70℃±2℃的烘箱中，电池空载状态储存30天，存储后按照钝化电压测试条件进行测试，条件为：电池从高温烘箱中取出后，于20℃±5℃的环境下存放24小时，然后用620欧的电阻对电池进行放电测试，检测30秒末的负载电压，如果钝化电压在3.2V±0.03V进行下一步测试，否则淘汰被测电池。随后对通过测试的电池进行激活，激活条件为：在20℃±5℃的温度下，用165欧电阻(或20mA电流)对电池进行放电，放电持续时间33分钟，随后进行电池测试，测试条件为：在20℃±5℃的温度下，用620欧的电阻对电池进行放电测试，检测30秒末的负载电压，如果激活后电池电压较激活前增加不小于0.25V±0.03V或激活后的负载电压≥3.40V，则测试通过，否则测试不合格。
本方法中的对比条件除开路电压3.64V外，其他三个参数钝化电压：3.2V±0.03V；激活后电压上升：0.25V±0.03V；激活后负载电压：≥3.40V为四年大量电池试验数据分析出的关键指标。
本发明以电能表的计时电池选择进行描述，但不限于电能表的计量系统或物联网系统。国网智能电能表采用费率计量，具有电量结算、定时冻结、负荷记录、停电LCD显示等功能，这些功能建立在准确计时的基础上，而准确计时又离不开停电时，时钟电池的正常供电。要使时钟电池在设计寿命内能正常工作，时钟电池的选型及质量控制、电池控制电路设计、CPU低功耗设计等均非常关键。由于电池本身器件特性复杂，又是智能电能表停电时的电源系统，同时为CPU、液晶、时钟芯片等多路模块供电。几年来的智能电能表现场运行经验表明，因电池导致的质量问题尤为突出。因此利用本发明的方法可以对电能表的电池进行筛选。首先根据电能表计时电池的指标要求进行电池的采购，随后按照常规的验收标准对电池进行检测的同时，利用本发明实施方式对电池进行抽样检测，本发明实施方式的建议样本为5只，随后按照发明中测试流程和条件对电池进行相关测试并记录计算相关数据，根据判据决定所采购电池是否满足要求。
图3为根据本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选系统结构图。如图3所示，本发明提供一种用于长寿命计时电池的筛选系统，系统包括：
第一测试单元301，用于按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取计时电池的正负极端的开路电压；判断开路电压是否大于开路电压阈值。优选地，开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。优选地，计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
第二测试单元302，用于当开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对计时电池进行存储；当计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对计时电池进行钝化电压测量，获取计时电池的钝化电压。优选地，存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天。优选地，钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时。优选地，钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。
激活单元303，用于当计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的计时电池的负载电压，获取计时电池的负载电压。优选地，激活条件包括：温度范围在20℃±5℃。优选地，测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。
结果单元304，用于当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，计时电池通过筛选。优选地，负载电压阈值为3.40V。优选地，电压增幅为3.2V±0.03V。
本发明优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选系统300与本发明另一优选实施方式的一种用于长寿命计时电池的筛选方法100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (12)
1.一种用于长寿命计时电池的筛选方法，所述方法包括：
按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取所述计时电池的正负极端的开路电压；判断所述开路电压是否大于开路电压阈值；
当所述开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对所述计时电池进行存储；当所述计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对所述计时电池进行钝化电压测量，获取所述计时电池的钝化电压；
当所述计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对所述计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的所述计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的所述计时电池的负载电压，获取所述计时电池的负载电压；
当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，所述计时电池通过筛选。
2.根据权利要求1所述的方法，所述开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天；
所述钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时；
所述激活条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。
3.根据权利要求1所述的方法，所述钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。
4.根据权利要求1所述的方法，所述负载电压阈值为3.40V。
5.根据权利要求1所述的方法，所述计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
6.根据权利要求1所述的方法，所述电压增幅为3.2V±0.03V。
7.一种用于长寿命计时电池的筛选系统，所述系统包括：
第一测试单元，用于按照预设的开路测试条件对计时电池进行开路测试，测量计时电池的正负极端的开路电压，获取所述计时电池的正负极端的开路电压；判断所述开路电压是否大于开路电压阈值；
第二测试单元，用于当所述开路电压大于开路电压阈值时，按照预设的存储条件对所述计时电池进行存储；当所述计时电池满足存储条件后，按照预设的钝化电压测试条件对所述计时电池进行钝化电压测量，获取所述计时电池的钝化电压；
激活单元，用于当所述计时电池的钝化电压满足钝化电压阈值范围时，对所述计时电池按照预设的激活条件进行激活；对激活后的所述计时电池按照预设的测试条件进行放电测试，检测达到预定放电测试时间后的所述计时电池的负载电压，获取所述计时电池的负载电压；
结果单元，用于当激活后的电池电压与激活前的电池电压相比增加值不小于电压增幅或激活后的负载电压大于负载电压阈值时，所述计时电池通过筛选。
8.根据权利要求7所述的系统，所述开路测试条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述存储条件包括：温度范围在70℃±2℃，电池高温烘箱中空载状态储存30天；
所述钝化电压测试条件包括：电池从高温烘箱中取出后，于温度范围在20℃±5℃的环境下存放24小时；
所述激活条件包括：温度范围在20℃±5℃；
所述测试条件包括：温度范围在20℃±5℃。
9.根据权利要求7所述的系统，所述钝化电压阈值范围为:3.2V±0.03V。
10.根据权利要求7所述的系统，所述负载电压阈值为3.40V。
11.根据权利要求7所述的系统，所述计时电池包括：一次锂_亚硫酰氯电池。
12.根据权利要求7所述的系统，所述电压增幅为3.2V±0.03V。
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| CN202011209425.5A Active CN112379298B (zh) | 2020-11-03 | 2020-11-03 | 一种用于长寿命计时电池的筛选方法及系统 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103700902A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-02 | 深圳市思达仪表有限公司 | 一种锂亚硫酰氯电池的电压滞后判定及激活方法与装置 |
| CN204287442U (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-22 | 石家庄科林电气股份有限公司 | 一种电能表用电池钝化检测及钝化消除电路 |
| CN107219468A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-09-29 | 湖北金泉新材料有限责任公司 | 一种锂离子电池自放电筛选方法及锂离子电池组 |
| CN111584959A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 广东电网有限责任公司 | 锂电池钝化检测及激活电路、方法及装置 |
-
2020
- 2020-11-03 CN CN202011209425.5A patent/CN112379298B/zh active Active
Patent Citations (4)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112379298A (zh) | 2021-02-19 |
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