一种智能电能表时钟电池电量快速检测方法及系统与流程

本发明涉及智能电能表用时钟电池检测领域，并且更具体地，涉及一种智能电能表时钟电池电量快速检测方法及系统。

背景技术：

智能电表用时钟用的电池是锂/亚硫酰氯电池，该电池储存寿命长，低温性能好，负载电压平稳，放电时间长，是实际应用电池系列中比能量最高的一种电池。评定电池质量有很多项技术指标，其中电池电量是非常重要的技术指标之一。电池的实际电量检测时间为450h以上，需要占用大量的时间，使得检测效率低下。

因此，目前迫切需要研发一种技术，可以快速的检测电池的电量的方法，以提高检测效率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种智能电能表时钟电池电量快速检测方法，所述方法包括：

将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第一电量值；

将上述以第一预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第二预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第二电量值；

将上述以第二预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第三预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第三电量值；以及

将所述第一电量值、第二电量值和第三电量值求和得到所述时钟电池的总电量值。

优选地，其中在将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电前，根据预设的实验环境的温度和预设的相对湿度对实验环境进行校准。

优选地，其中预设的实验环境的温度范围为15℃-25℃，预设的相对湿度范围为45％-75％。

优选地，其中所述第一预设电流值为所述时钟电池的最大持续放电电流、所述第二预设电流值为10mA或所述第三预设电流值为2mA。

优选地，其中所述终止电压值为2V。

根据本发明的另一个方面，提供了一种智能电能表时钟电池电量快速检测系统，所述系统包括：

第一电量值计算单元，将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第一电量值；

第二电量值计算单元，将上述以第一预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第二预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第二电量值；

第三电量值计算单元，将上述以第二预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第三预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第三电量值；以及

总电量值计算电源，将所述第一电量值、第二电量值和第三电量值求和得到所述时钟电池的总电量值。

优选地，其中在将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电前，根据预设的实验环境的温度和预设的相对湿度对实验环境进行校准。

优选地，其中预设的实验环境的温度范围为15℃-25℃，预设的相对湿度范围为45％-75％。

优选地，其中所述第一预设电流值为所述时钟电池的最大持续放电电流、所述第二预设电流值为10mA或所述第三预设电流值为2mA。

优选地，其中所述终止电压值为2V。

本发明的有益效果在于：

本发明的智能电表时钟电池电量快速检测方法，可以在短时间内检测出电池的电量，提高了检测效率。

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为根据本发明实施方式的放电电量随放电电流变化的关系图；

图2为根据本发明实施方式的以国家电网标准电流进行持续恒流放电的时间和放电电压的关系曲线示意图；

图3为根据本发明实施方式的检测方法300的流程图；

图4为根据本发明实施方式的梯形电流进行持续恒流放电的电压曲线示意图；以及

图5为根据本发明实施方式的检测系统500的结构示意图。

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为根据本发明实施方式的放电电量随放电电流变化的关系图。如图1所示，放电电流越大，放电时间越短，电池在此电流下的实际放电电量则越低，但又并不是放电电流越小电池实际放电电量越高。这是因为过大的放电电流会使电池的极化电阻增大，增大了电池的内阻从而造成能量损失，而过小的放电电流则不足以抑制电池的钝化膜的生成，而钝化膜的生长又会阻碍放电过程中电子的传输，造成能量损失。这两种情况都会使电池的实际放电电量小于标准电量，所以选取合适的放电电流非常重要。不同的放电电流依各电池制造商的设计和生产工艺不同而有所不同。

国家电网在检测智能电表时钟电池电量时的标准为：环境温度为(20±5)℃，相对湿度为(60±15)％下进行，电池采用2mA恒流放电方式，终止电压2.0V，放电时间大于等于450h。图2为根据本发明实施方式的以国家电网标准电流进行持续恒流放电的时间和放电电压的关系曲线示意图。如图2所示，电池在以2mA的国家电网标准电流值进行持续恒流放电时电压曲线非常平稳，变化很小，只有到了放电末期电压才会有较大的变动。所以很难像二次电池那样通过放电电压来检测电池的电量。目前，只能通过放电的方式检测电池的电量。

图3为根据本发明实施方式的检测方法300的流程图。如图3所示，所述检测方法300从步骤301处开始，在步骤301将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第一电量值。优选地，其中在将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电前，根据预设的实验环境的温度和预设的相对湿度对实验环境进行校准。优选地，其中预设的实验环境的温度范围为15℃-25℃，预设的相对湿度范围为45％-75％。优选地，其中所述第一预设电流值为所述时钟电池的最大持续放电电流。最大持续放电电流的选择以各电池制造商技术规格书上的最大持续放电电流为设定的电流值。优选地，其中所述终止电压值为2V。例如，将待检测电池放入温度为(20±5)℃，相对湿度(60±15)％的环境下24h以上。然后用40mA的电流进行恒流放电，直至电压为2.0V为止，测得时间然后计算电量为C1＝550±50mAh。所用时间为13.5h—16.5h。

优选地，在步骤302将上述以第一预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第二预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第二电量值。优选地，其中所述第二预设电流值为10mA。当电池在以第一预设电流值进行持续恒流放电至终止电压后，立即以第二预设电流值进行持续恒流放电，直至电池电压到终止电压2.0V为止。其中，第二预设电流值一般为国网标准检测电流的5倍，即10mA。因为此电流必须与国家电网标准检测电流2mA拉开距离，否则毫无意义，而10mA也是各电池制造商检测电池电量较常用的电流。例如，将经过第一阶段放电后的时钟电池用10mA电流继续恒流放电，直至电压为2.0V为止，测得时间然后计算电量为C2＝300±50mAh。所用时间为25h—35h。

优选地，在步骤303将上述以第二预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第三预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第三电量值。优选地，其中所述第三预设电流值为2mA。第三预设电流值为国家电网规定的标准放电电流。例如，将经过第二阶段放电后的时钟电池用2mA电流继续恒流放电，直至电压为2.0V为止，测得时间然后计算电量为C3＝100±50mAh。所用时间为25h—75h。

优选地，在步骤304将所述第一电量值、第二电量值和第三电量值求和得到所述时钟电池的总电量值。例如，计算的总电量值为800mAh—1100mAh，所用时间约为63.5h—126.5h，大大低于国家电网标准检测时间450h。

若所述时钟电量的总电量值达到以国家电网标准电流进行检测得到的标准电量的90％以上，则所述时钟电池为合格产品。电池在同样的检测环境下以不同的电流进行放电时，所测得的电量值是不同的。以不同的电流放电时电池的内阻变化所造成的。电池的内阻由欧姆(RΩ)电阻和电极在电化学反应时所表现的极化电阻(Rr)组成。其中，欧姆电阻由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成。极化电阻是指电化学反应时由于极化引起的电阻，包括电化学极化和浓差极化。当电流密度小时，电化学极化过电位η＝ω_i；当电流密度大时，η＝a+blgi，其中，ω、a、b是常数；ω、a与交换电流密度有关。

浓差极化过电位η是由于电极表面浓度变化引起的过电位，其主要影响因素是扩散速率V，V＝DS(c-c⁰)/δ。其中，D为扩散系数；S为扩散截面积；δ为扩散层厚度；c为电极附近浓度；c⁰为溶液本体浓度。所以当电池以大电流放电时其极化内阻相应增大，使电池内阻也大，所以负载电压低。而且随着反应时间的增加内阻越来越大，也使得负载电压越来越低，直至达到终止电压。所以大电流放电的电池电量是要小于标准电流放电的电量值。

虽然阶梯放电能够有效的减轻这种现象但无法完全杜绝。所以用阶梯放电的方法得到的电池总电量是要小于用标准放电电流放电的电量值的。至于少多少这取决于电池的设计、工艺过程和样品之间的差别，大体约为标准电流放电电量值的90％。

图4为根据本发明实施方式的梯形电流进行持续恒流放电的电压曲线示意图。如图4所示，以第一预设电流值I₁进行持续恒流放电，直至电压降低为终止电压停止，放电时间为t₁，第一电量值为C₁＝I₁*t₁；然后立即以第二预设电流值I₂进行持续恒流放电，直至电压降低为终止电压停止，放电时间为t₂-t₁，第二电量值为C₂＝I₂*(t₂-t₁)；然后立即以第三预设电流值I₃进行持续恒流放电，直至电压降低为终止电压停止，此时放电时间为t₃-t₂，第三电量值为C₃＝I₃*(t₃-t₂)，总电量值C＝C₁+C₂+C₃。

图5为根据本发明实施方式的检测系统500的结构示意图。如图5所示，所述检测系统500包括：第一电量值计算单元501、第二电量值计算单元502、第三电量值计算单元503和总电量值计算单元504。优选地，在第一电量值计算单元，501将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第一电量值。优选地，其中在将时钟电池以第一预设电流值进行持续恒流放电前，根据预设的实验环境的温度和预设的相对湿度对实验环境进行校准。优选地，其中预设的实验环境的温度范围为15℃-25℃，预设的相对湿度范围为45％-75％。优选地，其中所述终止电压值为2V。优选地，其中所述第一预设电流值为所述时钟电池的最大持续放电电流。

优选地，在第二电量值计算单元502将上述以第一预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第二预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第二电量值。优选地，其中所述第二预设电流值为10mA。

优选地，在第三电量值计算单元503将上述以第二预设电流值进行持续恒流放电后的时钟电池继续以第三预设电流值进行持续恒流放电，直至所述时钟电池的电压降低为终止电压值时停止，并计算所述时钟电池的第三电量值。优选地，其中所述第三预设电流值为2mA。

优选地，在总电量值计算电源504将所述第一电量值、第二电量值和第三电量值求和得到所述时钟电池的总电量值。

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。