一种防止锂亚电池钝化的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种防止锂亚电池钝化的系统和方法，防止锂亚电池钝化的系统包括电源、单片机、脉冲宽度调节电路和温度检测电路；电源包括第一电源和第二电源锂亚电池，第一电源为单片机、脉冲宽度调节电路和温度检测电路供电；脉冲宽度调节电路和温度检测电路均与单片机连接，脉冲宽度调节电路将锂亚电池的输出电压传输至单片机，单片机通过控制脉冲宽度调节电路，调节锂亚电池的放电电流；温度检测电路将检测到的智能表内部的温度传输至单片机，单片机选择锂亚电池的激活方式。本发明专利技术的有益效果为：能够缓解或避免钝化膜的生成，从而避免了锂亚电池有电放不出的现象，进一步保证智能表的正常运行。

【技术实现步骤摘要】
一种防止锂亚电池钝化的系统和方法
本专利技术属于锂电池
，具体涉及一种防止锂亚电池钝化的系统和方法。
技术介绍
国网智能电表具有双向多种费率计量、定时冻结、负荷记录和停电LCD显示等功能，这些功能都是建立在准确计时的基础上的，而准确计时又离不开停电时时钟电池的正常供电。目前国内智能电表中使用的时钟电池主要是锂氩硫酰氯电池(以下简称锂亚电池)，该种电池虽然具有能量密度高、自放电率低和储存寿命长等优点，但同时也具有电压滞后的缺点。锂亚电池是由一种强氧化性的化学物质亚硫酰氯电解液构成的，这种化学物质同时起到了电解液和电池正极活性物质的作用，亚硫酰氯与负极的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。这层钝化膜是一种离子导体，锂离子能够在钝化膜中迁移，但由于其迁移的速率很小，因此会阻挡锂亚电池进行反应。当锂亚电池中流过的电流小于或等于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就会受到严重影响，钝化膜两端会产生很大的电压降，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，钝化膜两端的压降逐渐下降，电池的负载电压逐渐上升直至正常。钝化膜的逐渐破裂过程就是电池电压滞后的消除过程，即钝化电池的激活过程。当电池长期处于微小电流放电或贮存情况下，电池的钝化膜会逐渐加厚，电池的电压滞后也会加重，严重时最低电压会降到2V甚至更低，此时就会影响智能电表的使用。如果在电路上未采取措施，就会由于瞬间电压太低，造成智能电表等仪器不能正常使用。在智能电表行业中，电池导致的故障现象五花八门，而电池的故障主要是电池电压滞后所致，电池电压滞后是由于电极表面生成钝化膜，电压滞后引起欠压，欠压会导致智能电表的分时、阶梯计费以及冻结等功能都不能正常实现，造成智能电表的严重故障。因此，电池能长时间小电流正常放电，且不会引起电压滞后是保证智能表正常运行的重要条件。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种防止锂亚电池钝化的系统和方法。本专利技术所采用的技术方案为：一种防止锂亚电池钝化的系统包括电源、单片机、脉冲宽度调节电路和温度检测电路；所述电源包括第一电源和第二电源锂亚电池，所述第一电源为所述单片机、所述脉冲宽度调节电路和所述温度检测电路供电；所述脉冲宽度调节电路和温度检测电路均与所述单片机连接，所述脉冲宽度调节电路将所述锂亚电池的输出电压传输至所述单片机，单片机通过控制所述脉冲宽度调节电路，调节所述锂亚电池的放电电流；所述温度检测电路将检测到的智能表内部的温度传输至所述单片机，所述单片机选择所述锂亚电池的激活方式。进一步地，所述脉冲宽度调节电路包括开关二极管、第一和第二电容、第一和第二双开关二极管以及第一至第三电阻；所述第一电源与所述开关二极管的正极连接，所述开关二极管的负极通过所述第一电容接地，所述开关二极管的负极与所述第一双开关二极管的第一阳极连接，所述第一双开关二极管的阴极通过所述第二电容接地；所述第一双开关二极管的第二阳极与所述锂亚电池的正极连接，所述锂亚电池的负极接地；所述第一双开关二极管的第二阳极通过所述第一电阻与所述第二双开关二极管的第一阳极连接，所述第二双开关二极管的第二阳极与所述单片机的管脚BAT-V连接，且通过所述第二电阻与所述VCC连接，所述第二双开关二极管的阴极与所述单片机的管脚IRVC1连接，并通过所述第三电阻与所述单片机的管脚IRVC2连接；所述锂亚电池的电压通过所述管脚BAT-V传输至所述单片机，所述单片机通过所述管脚IRVC1和IRVC2对所述锂亚电池进行不同方式的放电。进一步地，所述温度检测电路包括第四电阻、热敏电阻和第三电容；所述第四电阻和热敏电阻串联在所述VCC与地之间，所述第三电容与热敏电阻并联，所述热敏电阻与第四电阻连接的一端与所述单片机的管脚TEMP连接；所述温度检测电路通过所述管脚TEMP将检测到的智能表的内部温度传输至所述单片机。优选地，所述单片机采用型号为C8051F310的芯片。一种基于所述系统的防止锂亚电池钝化的方法，其包括以下步骤：1)第一电源为智能表系统提供电源，在第一电源正常供电的情况下，单片机通过BAT-V管脚对锂亚电池的输出电压进行检测；2)单片机根据得到的锂亚电池电压值和电池钝化的检测原理，判断锂亚电池当前是否需要进行激活处理；当锂亚电池的当前电压低于3V时，通过10mA大电流放电对锂亚电池进行激活；3)温度检测电路实时检测智能表的内部温度，并将检测到的温度值通过TEPM端口传输至单片机，单片机根据接收到的温度值选取激活放电方式；当环境温度高于60℃时，对锂亚电池进行放电激活时采用10mA脉冲大电流激活方式；当环境温度在-20℃～60℃范围内时，采用10mA脉冲大电流和5mA脉冲小电流轮流放电的激活方式；当环境温度低于-20℃时，采用5mA脉冲小电流激活方式。进一步地，所述步骤1)中，单片机通过BAT-V管脚对锂亚电池的输出电压进行检测，其具体过程为：(1)单片机将管脚IRVC1置低，并持续10ms，管脚IRVC1置低使得锂亚电池与第一电阻和第三电阻串联，第一电阻和第三电阻的阻值均为300Ω，考虑第二双开关二极管上的管压降，锂亚电池的放电电流为5mA，即小电流放电；(2)在锂亚电池小电流放电期间，锂亚电池的电压通过管脚BAT-V传输至单片机，单片机对接收到的电压模拟信号进行模数转化和计算后得到锂亚电池的电压值。进一步地，所述步骤3)中，10mA脉冲大电流激活方式的具体过程为：在1s的时间周期内，单片机先将管脚IRVC2置低，锂亚电池进行10mA放电，放电持续500ms；单片机再将管脚IRVC2置高，锂亚电池停止放电，停止放电500ms；这种放电和停止放电的状态持续5s。进一步地，所述步骤3)中，10mA脉冲大电流和5mA脉冲小电流轮流放电的激活方式的具体过程为：在第一个1s的时间周期内，单片机先将管脚IRVC1置低，锂亚电池进行5mA放电，放电持续500ms；单片机再将管脚IRVC1置高，锂亚电池停止放电，停止放电500ms；在第二个1s的时间周期内，单片机先将管脚IRVC2置低，锂亚电池进行10mA放电，放电持续500ms；单片机再将管脚IRVC2置高，锂亚电池停止放电，停止放电500ms；第一个1s和第二个1s作为一个周期，循环两次；单片机再将管脚IRVC1置低，锂亚电池进行5mA放电，放电持续500ms结束。进一步地，所述步骤3)中，5mA脉冲小电流激活方式的具体过程为：在1s的时间周期内，单片机先将管脚IRVC1置低，锂亚电池进行5mA放电，放电持续500ms；单片机再将管脚IRVC1置高，锂亚电池停止放电，停止放电500ms；这种放电和停止放电的状态持续6s。由于采用以上技术方案，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过对锂亚电池的不间断定时放电，能够缓解或避免钝化膜的生成，从而避免了锂亚电池有电放不出的现象，进一步保证智能表的正常运行。附图说明图1是本专利技术防止锂亚电池钝化的系统的电路原理图；图2是对锂亚电池进行激活时所采用的脉冲电流的示意图；其中，图(a)是采用10mA脉冲大电流激活方式时脉冲电流的形式；图(b)是采用10mA脉冲大电流和5mA脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止锂亚电池钝化的系统，其特征在于：它包括电源、单片机、脉冲宽度调节电路和温度检测电路；所述电源包括第一电源和第二电源锂亚电池，所述第一电源为所述单片机、所述脉冲宽度调节电路和所述温度检测电路供电；所述脉冲宽度调节电路和温度检测电路均与所述单片机连接，所述脉冲宽度调节电路将所述锂亚电池的输出电压传输至所述单片机，单片机通过控制所述脉冲宽度调节电路，调节所述锂亚电池的放电电流；所述温度检测电路将检测到的智能表内部的温度传输至所述单片机，所述单片机选择所述锂亚电池的激活方式。

【技术特征摘要】
1.一种防止锂亚电池钝化的系统，其特征在于：它包括电源、单片机、脉冲宽度调节电路和温度检测电路；所述电源包括第一电源和第二电源锂亚电池，所述第一电源为所述单片机、所述脉冲宽度调节电路和所述温度检测电路供电；所述脉冲宽度调节电路和温度检测电路均与所述单片机连接，所述脉冲宽度调节电路将所述锂亚电池的输出电压传输至所述单片机，单片机通过控制所述脉冲宽度调节电路，调节所述锂亚电池的放电电流；所述温度检测电路将检测到的智能表内部的温度传输至所述单片机，所述单片机选择所述锂亚电池的激活方式；所述脉冲宽度调节电路包括开关二极管、第一和第二电容、第一和第二双开关二极管以及第一至第三电阻；所述第一电源与所述开关二极管的正极连接，所述开关二极管的负极通过所述第一电容接地，所述开关二极管的负极与所述第一双开关二极管的第一阳极连接，所述第一双开关二极管的阴极通过所述第二电容接地；所述第一双开关二极管的第二阳极与所述锂亚电池的正极连接，所述锂亚电池的负极接地；所述第一双开关二极管的第二阳极通过所述第一电阻与所述第二双开关二极管的第一阳极连接，所述第二双开关二极管的第二阳极与所述单片机的管脚BAT-V连接，且通过所述第二电阻与VCC连接，所述第二双开关二极管的阴极与所述单片机的管脚IRVC1连接，并通过所述第三电阻与所述单片机的管脚IRVC2连接；所述锂亚电池的电压通过所述管脚BAT-V传输至所述单片机，所述单片机通过所述管脚IRVC1和IRVC2对所述锂亚电池进行不同方式的放电。2.如权利要求1所述的一种防止锂亚电池钝化的系统，其特征在于：所述温度检测电路包括第四电阻、热敏电阻和第三电容；所述第四电阻和热敏电阻串联在所述VCC与地之间，所述第三电容与热敏电阻并联，所述热敏电阻与第四电阻连接的一端与所述单片机的管脚TEMP连接；所述温度检测电路通过所述管脚TEMP将检测到的智能表的内部温度传输至所述单片机。3.如权利要求1或2所述的一种防止锂亚电池钝化的系统，其特征在于：所述单片机采用型号为C8051F310的芯片。4.一种基于权利要求1～3任一项所述系统的防止锂亚电池钝化的方法，其包括以下步骤：1)第一电源为智能表系统提供电源，在第一电源正常供电的情况下，单片机通过BAT-V管脚对锂亚电池的输出电压进行检测；2)单片机根据得到的锂亚电池电压值和电池钝化的检测原理，判断锂亚电池当前是否需要进行激活处理；当锂亚电池的当前电压低于3V时，通过10mA大电流放电对锂亚电池进行激活；3)温度检测电...

【专利技术属性】
技术研发人员：林春，彭元贞，赵国友，
申请(专利权)人：北京嘉捷恒信能源技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11