專利名稱：電池組、電池保護(hù)處理裝置及其啟動控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成有處理電路的二次電池的電池組，一種用于進(jìn)行保護(hù)處理的保護(hù)處理裝置以及一種電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法，所述處理電路進(jìn)行包括防止在二次電池中發(fā)生異常的處理。
背景技術(shù)：
近年來，市場上的便攜式的電子裝置例如數(shù)碼攝相機(jī)的數(shù)量有了提高。安裝在這些電子裝置上的二次電池的性能非常重要。這種二次電池包括鋰離子電池。
特別，如果鋰-離子二次電池過充電，鋰離子在負(fù)極上析出為金屬鋰。已知在最壞情況下，電池冒煙、點(diǎn)燃、或者爆炸。如果電池過量放電，電極間會受到少量短路或容量降低。當(dāng)正負(fù)電極短路時(shí)，還已知過電流的流動會引起非正常發(fā)熱。為了防止過充電、過放電、短路(過電流)，鋰離子二次電池通常帶有監(jiān)控這些異常狀態(tài)的保護(hù)功能和防止異常狀態(tài)的開關(guān)。
圖1A和1B是示出在鋰離子二次電池中發(fā)生放電和過電流時(shí)電壓和電流變化的圖表。
圖1A和1B示出用于家用數(shù)碼攝相機(jī)和數(shù)碼相機(jī)的鋰離子電池單元的例子。滿充電的電壓假定為4.2V，過放電檢測電壓假定為3.0V。圖1A示出在2W功耗的放電期間電池單元電壓的變化。如圖1A所示，所述電池單元電壓從滿充電狀態(tài)開始在大約90分鐘以后降到過放電檢測電壓。如果釋放了放電負(fù)載，所述電池單元電壓暫時(shí)升高，但是其后由于自放電而逐漸地下降。如果所述電池長時(shí)間不用，所述電池單元電壓會降低到0V。當(dāng)正負(fù)電極短路時(shí)，所述電池單元電壓立即會降低到大約1V，如圖1B所示。這時(shí)，流過大約15A的過電流。
另一方面，日益為使用二次電池作為電源的上述便攜式電子裝置提供剩余電池容量顯示功能。如圖1A所示，特別是在鋰離子二次電池中，除了緊接在放電前后之外，電池單元電壓逐漸地并線性地降低。因此，僅使用電池單元電壓不能精確地檢測剩余電池組容量。通過使用充電和放電電流、電池單元溫度等等的累加值可以精確地計(jì)算有用的剩余使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)這種剩余電池容量顯示功能，具有市售的在相同組件中包括二次電池和諸如微控制器的電路的電池組。
圖2示出傳統(tǒng)電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
在圖2中的傳統(tǒng)電池組包括含鋰離子二次電池的電池單元1；用于充放電控制的保護(hù)開關(guān)SW11和SW12，每個(gè)保護(hù)開關(guān)包括根據(jù)所述結(jié)構(gòu)在源極和漏極之間等效地包含二極管的MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)；用于電流檢測的電阻器Rs；電池保護(hù)電路110；微控制器120；用于微控制器運(yùn)行的時(shí)鐘振蕩器130；用于檢測電池單元1的溫度的熱敏電阻140；和用于與帶有所述電池組的電子裝置建立通信的通信I/F(接口)150。
在所述電池組中，每個(gè)保護(hù)開關(guān)SW11和SW12包含F(xiàn)ET和二極管。保護(hù)開關(guān)SW11可以切斷放電電流。保護(hù)開關(guān)SW12可以切斷充電電流。因此，當(dāng)電池單元1充電時(shí)，充電器連接到正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2。而且，保護(hù)開關(guān)SW12接通。正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2可以連接到用作放電負(fù)載的裝置。這樣的話，接通保護(hù)開關(guān)SW11可以給所述裝置提供電源。電池保護(hù)電路110還與各種電路集成在一起用于給微控制器提供電源。
微控制器120是用于計(jì)算顯示電池單元1的剩余容量所需的信息并根據(jù)從電池保護(hù)電路110提供的電源運(yùn)行的電路。為了穩(wěn)定的運(yùn)行，所述電池保護(hù)電路110控制啟動定時(shí)。微控制器120根據(jù)等效于充放電電流和電池保護(hù)電路110提供的電池單元電壓的數(shù)字化值以及熱敏電阻140檢測的溫度值、在軟件控制下計(jì)算必要的信息。微控制器通過通信I/F 150和控制端子4將信息傳輸給安裝有所述電池組的電子裝置。因而可以顯示所述電子設(shè)備體內(nèi)電池的剩余容量。
然而，如上所述，所述二次電池的電池單元電壓隨情況而急劇變化。另一方面，微控制器系統(tǒng)是在電源電壓穩(wěn)定地提供給微控制器的前提下設(shè)計(jì)的。為此，如圖2所示，傳統(tǒng)的電池組使用獨(dú)立于微控制器的另一電路來提供保護(hù)功能，其監(jiān)控二次電池的異常例如過充電、過放電和過電流。有這種電路的例子，主要包括專門的電壓比較器作為主要部件來完成所述電池單元的保護(hù)功能(例如，參看日本專利No.3136677(第 段到 段，圖1))。
圖3簡略地描繪出傳統(tǒng)電池組的電池單元狀態(tài)。
如圖3所示，例如，當(dāng)電池單元1的電壓從3.0變到4.25V時(shí)，傳統(tǒng)的電池組保持正常狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，如果連接了，保護(hù)開關(guān)SW11和SW12兩者都接通，從而使能對放電負(fù)載提供電源和充電器的充電操作。當(dāng)電池單元1的電壓超過4.25V時(shí)，出現(xiàn)過充電狀態(tài)。保護(hù)開關(guān)SW12切斷，從而截?cái)喑潆?。?dāng)電池單元1的電壓低于3.0V并高于或等于2.50V時(shí)，發(fā)生過放電狀態(tài)。保護(hù)開關(guān)SW11切斷，從而截?cái)喾烹姟Ｈ欢?，在這種狀態(tài)下，繼續(xù)給微控制器120提供電源，保持微控制器120運(yùn)行。
當(dāng)電池單元1的電壓變得低于2.50V時(shí)，停止所有放電，以防電池單元1的容量降低。因此，微控制器120停止運(yùn)行。其后，從充電器端子施加的電壓開始對電池單元1充電。當(dāng)電壓超出特定值時(shí)，微控制器120開始運(yùn)行。
電流檢測電阻器Rs用來檢測放電電流。當(dāng)放電電流超過3.0A時(shí)，發(fā)生過電流狀態(tài)。保護(hù)開關(guān)SW11切斷，以便阻止放電。這些狀態(tài)同樣停止微控制器120等的運(yùn)行。釋放放電負(fù)載自動地恢復(fù)正常狀態(tài)。
如上所述，傳統(tǒng)電池組是與用于鋰離子二次電池的保護(hù)電路和用于計(jì)算剩余電池組容量的顯示的微控制器獨(dú)立地安裝的。最近，相形之下，從小型化、減少元件數(shù)目和減少零件費(fèi)的觀點(diǎn)來看，希望主要使用微控制器來完成上述保護(hù)電路的功能并將大部分電路集成在單個(gè)半導(dǎo)體電路板上。
然而，如上所述，二次電池電壓隨著狀況變化而不穩(wěn)定。不穩(wěn)定地給微控制器本身提供電源電壓。主要在微控制器的軟件控制下已經(jīng)難以監(jiān)控二次電池的異常狀態(tài)。如果微控制器實(shí)現(xiàn)部分保護(hù)功能，主要通過專用硬件例如電壓比較器來完成。微控制器被用作那個(gè)硬件的補(bǔ)充功能。
當(dāng)微控制器主要執(zhí)行對二次電池的保護(hù)功能時(shí)，重要的是盡量節(jié)省微控制器本身的功耗并給微控制器穩(wěn)定地提供電源。
電池組可以根據(jù)施加給所連接設(shè)備的負(fù)載大小使用多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元。這樣的話，必須為每個(gè)電池單元分別地確定過充電和過放電狀態(tài)。然而，當(dāng)如上所述僅僅用電壓比較器用來檢測電池單元電壓時(shí)，必須提供包含與串聯(lián)連接的電池單元同樣多的電壓比較器的保護(hù)電路，從而引起增加設(shè)計(jì)成本和擴(kuò)大安裝空間的問題。

發(fā)明內(nèi)容
在考慮上述內(nèi)容的情況下進(jìn)行本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的是提供一種電池組，主要使用軟件控制來穩(wěn)定地執(zhí)行二次電池保護(hù)功能并減少電路安裝空間以及部件花費(fèi)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電池保護(hù)處理裝置，主要使用軟件控制來穩(wěn)定地執(zhí)行二次電池保護(hù)功能并減少電路安裝空間以及部件花費(fèi)。
本發(fā)明還有另一個(gè)目的就是提供一種控制方法，該方法能夠使得電池保護(hù)處理裝置主要使用軟件控制以穩(wěn)定地完成二次電池保護(hù)功能和減少電路安裝空間和部件花費(fèi)。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電池組，所述電池組由與執(zhí)行包括防止二次電池中發(fā)生故障的處理的處理電路集成的二次電池組成，該電池組包括放電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的放電電流；充電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的充電電流；保護(hù)處理裝置，其用于至少根據(jù)二次電池的正極和負(fù)極之間的電極間電壓控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的操作；以及啟動使能電壓檢測裝置，其用于當(dāng)提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動保護(hù)處理裝置的最小值時(shí)產(chǎn)生檢測信號，其中保護(hù)處理裝置根據(jù)來自啟動使能電壓檢測裝置的檢測信號的檢測執(zhí)行初始化處理。
在這種電池組中，保護(hù)處理裝置至少根據(jù)二次電池的正負(fù)電極之間的電極間電壓控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行。例如，當(dāng)判斷出二次電池處于過充電狀態(tài)時(shí)，充電電流切斷裝置切斷充電電流。當(dāng)判斷出二次電池處于過放電狀態(tài)時(shí)，放電電流切斷裝置切斷放電電流。照這樣，保護(hù)了二次電池防止異常狀態(tài)，例如過充電和過放電狀態(tài)。根據(jù)啟動使能電壓檢測裝置檢測的信號，當(dāng)提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動保護(hù)處理裝置的最低電壓的時(shí)刻對保護(hù)處理裝置進(jìn)行初始化處理。因此，保護(hù)處理裝置根據(jù)從二次電池提供的電源電壓的降低停止運(yùn)行。之后，當(dāng)電源電壓上升到足以能啟動時(shí)，保護(hù)處理裝置啟動。啟動的同時(shí)初始化保護(hù)處理裝置以穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
而且，還可以提供穩(wěn)定的驅(qū)動電壓檢測裝置，用于當(dāng)保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到高于最低電壓且低于或等于穩(wěn)定驅(qū)動保護(hù)處理裝置的電壓的特定電壓時(shí)產(chǎn)生檢測信號。在完成初始化處理之后，根據(jù)從穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置對檢測信號的檢測，保護(hù)處理裝置可以配置用于放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行控制所需的閾值電壓。照這樣，電源電壓上升到比上述最低電壓高很多，然后更可靠地進(jìn)行二次電池保護(hù)處理所需的數(shù)據(jù)設(shè)置以啟動保護(hù)處理。
而且，本發(fā)明提供一種用于電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法，該裝置根據(jù)二次電池的正極和負(fù)極之間的電壓，通過控制放電電流切斷電路以選擇性地切斷二次電池的放電電流和充電電流切斷電路以選擇性地切斷二次電池的充電電流的操作，執(zhí)行保護(hù)二次電池防止發(fā)生異常的處理，該方法包括當(dāng)提供給電池保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動電池保護(hù)處理裝置的最小電壓時(shí)，執(zhí)行電池保護(hù)處理裝置的初始化處理。
當(dāng)提供給電池保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動電池保護(hù)處理裝置的最低電壓的時(shí)刻，用于電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法進(jìn)行裝置的初始化處理。因此，隨著從二次電池提供的電源電壓的降低，電池保護(hù)處理裝置停止運(yùn)行。之后，當(dāng)電源電壓上升到足以能夠啟動時(shí)，保護(hù)處理裝置啟動。啟動的同時(shí)初始化電池保護(hù)處理裝置以穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
而且，最好，配置放電電流切斷電路和充電電流切斷電路的運(yùn)行控制所需的閾值電壓并在電源電壓達(dá)到高于最低電壓且低于或等于穩(wěn)定驅(qū)動保護(hù)處理裝置的電壓的特定電壓時(shí)啟動二次電池的保護(hù)處理。照這樣，電源電壓上升到比上述最低電壓高很多，然后更可靠地進(jìn)行二次電池保護(hù)處理所需的數(shù)據(jù)設(shè)置以啟動保護(hù)處理。
根據(jù)本發(fā)明的電池組，當(dāng)電源電壓上升到足以能夠啟動時(shí)，用于進(jìn)行二次電池的保護(hù)處理的保護(hù)處理裝置啟動。啟動的同時(shí)初始化保護(hù)處理裝置以穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因此，可以提供軟件控制以穩(wěn)定地進(jìn)行二次電池承受大電壓變化的保護(hù)處理。這使得可以更可靠地保護(hù)二次電池、減少電路安裝面積和生產(chǎn)成本、以及容易地實(shí)現(xiàn)高精度的保護(hù)處理。
而且，當(dāng)用于保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到高于啟動保護(hù)處理裝置的最低電壓和低于或等于穩(wěn)定地驅(qū)動保護(hù)處理裝置的電壓的特定電壓時(shí)，提供用于產(chǎn)生檢測信號的穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置。完成初始化處理之后，根據(jù)來自穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置的檢測信號的檢測，保護(hù)處理裝置可以配置用于放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置運(yùn)行控制所需的閾值電壓。在這種情況下，電源電壓上升到比上述最低電壓高很多時(shí)，啟動了二次電池保護(hù)處理。這使得可以更可靠地進(jìn)行保護(hù)處理。
根據(jù)用于本發(fā)明的電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法，當(dāng)電源電壓上升到足以能夠啟動時(shí)，電池保護(hù)處理裝置啟動。啟動的同時(shí)初始化電池保護(hù)處理裝置以穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因此，可以提供軟件控制以穩(wěn)定地進(jìn)行二次電池承受大的電壓變化的保護(hù)處理。使得可以更可靠地保護(hù)二次電池、減少電池保護(hù)處理裝置的電路安裝面積和生產(chǎn)成本，以及容易地執(zhí)行高精度的保護(hù)處理。
而且，可以配置放電電流切斷電路和充電電流切斷電路的運(yùn)行控制所需的閾值電壓并當(dāng)提供給電池保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到高于啟動該裝置的最低電壓和低于或等于穩(wěn)定地驅(qū)動該裝置的電壓的特定電壓時(shí)啟動二次電池保護(hù)處理。在這種情況下，在電源電壓上升到比上述的最低電壓高很多時(shí)，啟動了二次電池保護(hù)處理。使得可以更可靠地進(jìn)行保護(hù)處理。


圖1A和1B給出了顯示在鋰離子二次電池中發(fā)生放電和過電流時(shí)電壓和電流變化的曲線圖；圖2示出傳統(tǒng)電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子；圖3簡略地描繪出傳統(tǒng)電池組的電池單元狀態(tài)；圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子；圖5是示出集成的處理電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子的方框圖；圖6是示出在充電期間電池單元電壓變化的曲線圖；圖7A到7C示出復(fù)位電路的輸出信號、以及電池單元和微控制器的電源電壓之間的關(guān)系；圖8A和8B示意地示出在微控制器啟動和穩(wěn)定運(yùn)行期間提供的電源的路徑；圖9是示出啟動后瞬間微控制器處理的流程圖；圖10示出電池單元電壓的狀態(tài)變化；圖11詳細(xì)示出狀態(tài)變化控制的流程；圖12示出過電流檢測電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子；圖13是示出攝像機(jī)運(yùn)行期間消費(fèi)電流變化的曲線圖；
圖14示出燃料表(fuel gauge)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
圖15說明微控制器的運(yùn)行方式的變化；圖16是示出微控制器處理的整個(gè)流程的流程圖；圖17是示出微控制器的電池保護(hù)處理的流程圖；圖18是示出微控制器的剩余電池容量計(jì)算處理的流程圖；和圖19顯示使用多個(gè)串聯(lián)連接的電池單元的電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
根據(jù)本發(fā)明的電池組是二次電池和電路的集成組件，所述電路執(zhí)行處理功能以顯示二次電池的剩余容量和保護(hù)功能以防二次電池的異常狀態(tài)。所述實(shí)施例使用一種鋰離子二次電池，所述鋰離子二次電池具有放電電壓相對平緩并線性降低的這種放電特性。例如，使用這種二次電池使得可以精確地檢測剩余電池容量并且根據(jù)可利用的剩余時(shí)間進(jìn)行顯示。
圖4中的電池組具有包括鋰離子二次電池的電池單元1；在相同半導(dǎo)體基板上形成的集成處理電路2，以控制上述用于顯示剩余電池容量的處理功能和保護(hù)功能的運(yùn)行；用于放電控制和充電控制的保護(hù)開關(guān)SW1和SW2；電流檢測電阻器Rs；穩(wěn)定輸出電壓的電容器C1；設(shè)定閾值的電阻器Rth1和Rth2；和檢測電池單元1的溫度的熱敏電阻3。
在所述電池組中，保擴(kuò)開關(guān)SW1和SW2各自包含MOSFET，所述MOSFET根據(jù)結(jié)構(gòu)在源極和漏極之間等效地包含二極管。所述保護(hù)開關(guān)SW1和SW2分別可以切斷放電電流和充電電流。當(dāng)電池單元1充電時(shí)，充電器連接到正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2，并且保護(hù)開關(guān)SW2接通。當(dāng)作為放電負(fù)載的設(shè)備連接到正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2時(shí)，如果保護(hù)開關(guān)SW1接通，就可以給設(shè)備供電。
從兩點(diǎn)即電源端子CPin1和CPin2供電給集成處理電路2，所述電源端子CPin1和CPin2可以在集成處理電路2中有選擇地使用。電源端子CPin1連接到電池單元1的正極側(cè)并提供電池單元1的電壓(此后稱為單元電壓)給集成處理電路2。所述電源端子CPin2連接在保護(hù)開關(guān)SW1和SW2之間。正如隨后將說明的，在單元電壓極低時(shí)，電源端子CPin2可以從充電器提供電壓來運(yùn)行集成處理電路2?？梢苑謩e根據(jù)輸出端子DIS和CHG的輸出電壓選擇保護(hù)開關(guān)SW1和SW2的運(yùn)行。
集成處理電路2進(jìn)一步包括各種輸入/輸出端子。輸入端子ADCin連接到電池單元1的正極側(cè)。輸入端子CSP和CSN連接到電阻器Rs的兩端。輸入端子HVIN連接在正極端子Eb1和保護(hù)開關(guān)SW2之間。輸入/輸出端子UART用于與安裝有電池組的設(shè)備通信并通過控制端子4連接到設(shè)備的通信端子。輸出端子VAA輸出3.4V的參考電壓(集成處理電路2的工作電壓)。來自輸出端子VAA的參考電壓被電阻器Rth1和Rth2分壓并施加給輸入端子ODI。輸出端子THRM輸出用于熱敏電阻3的控制信號。來自熱敏電阻3的輸出信號提供給輸入端子AINO。
圖5是顯示集成的處理電路2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子的方框圖；如圖5所示，集成處理電路2大致地包括電源電路10、過電流檢測電路20和微控制器30。電源電路10進(jìn)一步包括充電泵(charge pump)電路11和線性調(diào)節(jié)器12，以給微控制器30提供驅(qū)動電壓；以及復(fù)位電路13和14以復(fù)位微控制器30。
充電泵電路11選擇從電源端子CPin1和CPin2之一提供的電壓并使所述電壓提高1.5倍或兩倍。線性調(diào)節(jié)器12穩(wěn)定充電泵電路11提高的輸入電壓到3.4V。來自線性調(diào)節(jié)器12的輸出電壓作為驅(qū)動電壓提供給微控制器30。所述輸出電壓從輸出端子VAA輸出并同樣提供給復(fù)位電路13和14。
復(fù)位電路13和14各自具有比較器，從而將來自線性調(diào)節(jié)器12的輸出電壓與參考電壓比較。根據(jù)比較器的比較結(jié)果，復(fù)位電路13和14改變通電(power-on)復(fù)位信號(此后稱為信號POR)和斷電報(bào)警信號(power failwarning signal)(此后稱為信號PFW)的輸出值，從而控制微控制器30的啟動運(yùn)行。在線性調(diào)節(jié)器12輸出大于或等于啟動微控制器30所需的最小電壓(在所述實(shí)施例中是2.7V)的電壓時(shí)，復(fù)位電路13配置信號POR為L電平。在線性調(diào)節(jié)器12輸出大于或等于穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30所需的最小電壓(在本實(shí)施例中是3.0V)的電壓時(shí)，復(fù)位電路14配置信號PFW為L電平。來自復(fù)位電路13和14的輸出信號輸入到檢測微控制器30的復(fù)位定時(shí)的復(fù)位端子(未顯示)。
過電流檢測電路20檢測來自輸入端子CSN和ODI之間的電壓的電流值。當(dāng)檢測到過電流時(shí)，過電流檢測電路20通過中斷的方式通知這些給微控制器30(CPU31)。進(jìn)一步地，過電流檢測電路20控制保護(hù)開關(guān)SW1和SW2并進(jìn)行運(yùn)行以保護(hù)電池單元1。之后將參考圖12說明過電流檢測電路20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
微控制器30配置成通過數(shù)據(jù)總線43使下述部件互相連接CPU(中央處理器)31；程序存儲器32；ROM(只讀存儲器)33；RAM(隨機(jī)存取存儲器)34；EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)35；定時(shí)器36；監(jiān)控計(jì)時(shí)器37；AD轉(zhuǎn)換器38；燃料表39；I/O口40；通信I/F(接口)41；和FET驅(qū)動器42。微控制器30包含時(shí)鐘振蕩器44a和44b，產(chǎn)生不同頻率(32kHz和6MHz)的指令時(shí)鐘來運(yùn)行各個(gè)程序塊。
CPU31讀取并執(zhí)行程序存儲器32和EEPROM35中儲存的程序以控制微控制器30的所有運(yùn)行。程序存儲器32是非易失存儲器介質(zhì)并事先儲存程序來運(yùn)行微控制器30的各個(gè)部分。ROM33事先儲存CPU31執(zhí)行程序所需的數(shù)據(jù)等。RAM34包括例如SRAM(靜態(tài)RAM)，并暫時(shí)儲存部分CPU31執(zhí)行的部分程序和程序執(zhí)行過程所需的數(shù)據(jù)。而且，微控制器30具有EEPROM35作為非易失存儲器。EEPROM35不僅能夠儲存CPU31執(zhí)行的軟件和配置數(shù)據(jù)，而且如果需要還可以重寫它們。
定時(shí)器36測量微控制器30各個(gè)部分所需的時(shí)間。監(jiān)控計(jì)時(shí)器37根據(jù)定時(shí)器36測量的時(shí)間來監(jiān)控CPU31執(zhí)行的命令。當(dāng)確定系統(tǒng)異常地終止時(shí)，監(jiān)控計(jì)時(shí)器37自動地復(fù)位微控制器30。
所述AD轉(zhuǎn)換器38將來自輸入端子ADCin、AINO、HVIN和PCKP的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并將它們提供給CPU31。如此，微控制器30可以獲得信息，例如電池單元1的充電和放電電壓和溫度、存在或不存在將連接的充電器以及存在或不存在將施加的充電電壓。
燃料表39是一種電路，根據(jù)輸入端子CSP和CSN之間的電壓計(jì)算流入電池單元1的電流量并累積電流值。累積的電流值輸出到CPU31并用來計(jì)算電池單元1的剩余容量。之后將參考圖14說明燃料表39的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
所述I/O口40用于對各種輸入/輸出端子的數(shù)據(jù)輸入或輸出。例如，I/O口40從CPU31輸出控制信號到輸出端子THRM來控制熱敏電阻3的運(yùn)行。通信I/F41是用于與安裝有電池組的設(shè)備通信的接口電路。通信I/F41主要接收所需信息來顯示電池單元1的剩余容量并傳輸所述信息到所述設(shè)備。
FET驅(qū)動器42是驅(qū)動電路，控制用于放電和充電控制的保護(hù)開關(guān)SW1和SW2的運(yùn)行。所述FET驅(qū)動器42根據(jù)來自CPU31和過電流檢測電路20的控制信號運(yùn)行。
在集成處理電路2中，微控制器30進(jìn)行顯示電池單元1的剩余容量的處理。而且，主要在微控制器30的控制下執(zhí)行電池單元1的保護(hù)功能。具體而言，微控制器30使用諸如AD轉(zhuǎn)換器38獲得的電壓和溫度的信息來檢測電池單元1的過充電和過放電狀態(tài)。微控制器30控制用于充電和放電的保護(hù)開關(guān)SW1和SW2等，從而保護(hù)電池單元1以防這些異常的狀態(tài)。
為了執(zhí)行保護(hù)功能，微控制器30需要沒有故障地穩(wěn)定運(yùn)行。然而，在正常工作期間，微控制器30適時(shí)地使用電池單元1的輸出電壓作為電源。電池單元1的輸出電壓隨狀況而急劇變化。很難穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30。為了解決這些問題來穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30，本發(fā)明根據(jù)來自電源電路10中復(fù)位電路13和14的輸出信號控制微控制器30的啟動運(yùn)行。而且，本發(fā)明根據(jù)電池單元1的狀態(tài)選擇作為從電池單元1和連接到電池組的充電器提供的電源的電壓。如此，諸如電源電路10等的外圍電路和微控制器30成為單個(gè)芯片。
以下描述在穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30的前提下啟動時(shí)的控制運(yùn)行。
對于微控制器30需要確保穩(wěn)定的運(yùn)行，因?yàn)樗刂茖﹄姵貑卧?的保護(hù)功能。然而，二次電池可能會受到由于自放電引起的電池電壓顯著下降和由于過電流引起的短路。這種電壓降低能會引起從電源電路10提供給微控制器30的電壓低于微控制器30的工作電壓(在本實(shí)施例中是3.4V)。這樣的話，微控制器30不能穩(wěn)定地運(yùn)行。如果電池單元1長時(shí)間不能用，電池電壓可能會減少到0V。這樣的話，電池單元1不能在微控制器30的控制下充電。
為了穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30，例如，可以進(jìn)一步降低微控制器30的最小的工作電壓到更小的值(例如，1.8V)。所述方法可以降低引起微控制器30不穩(wěn)定運(yùn)行的可能性。然而，所述方法不能解決微控制器30的不穩(wěn)定狀態(tài)，也不能確保保護(hù)功能的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，需要設(shè)計(jì)微控制器30使得在電池單元1長期不用和電池電壓近似為0V的情況下總是可以穩(wěn)定地運(yùn)行保護(hù)功能。
以下通過假設(shè)電池電壓變?yōu)?V的情況說明實(shí)施例的例子。當(dāng)電池電壓降低到停止微控制器30(關(guān)閉狀態(tài))時(shí)提供類似的控制。
圖6是顯示在充電期間電池單元1電壓變化的曲線圖。
當(dāng)對電池單元1充電時(shí)，充電器連接到正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2。圖6不僅示出了從0V開始充電時(shí)單元電壓的變化，而且示出了來自充電器的輸出電流值的變化。
當(dāng)電池電壓極低時(shí)，例如0V，電池單元1可能會惡化或可能會在電極間之間發(fā)生少量短路，引起可靠性和安全性的問題?？紤]到這些，如圖6所示，通常的做法是就在充電啟動之后的給定時(shí)間周期內(nèi)，立即使從充電器提供的充電電流設(shè)為低至大約50到100mA。因?yàn)檫@樣施加起始充電電流，所以電池電壓逐漸地升高。在給定時(shí)間周期之后，所述充電器轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行并輸出680mA的恒定電流。根據(jù)5小時(shí)容量測量，用于本實(shí)施例的鋰離子二次電池單元顯示680mAh的放電容量。以1C(680mA)的恒定電流對所述單元充電。當(dāng)單元電壓達(dá)到4.25V時(shí)，即，用于過充電檢測的電壓，保護(hù)開關(guān)SW2切斷(或從充電器提供輸出控制)，以使其后的單元電壓保持在4.25V。
根據(jù)本實(shí)施例，微控制器30提供有3.4V的電源電壓。電池單元1提供有4.2V的滿充電電壓和3.0V的放電終止電壓。因此，所述放電終止電壓低于微控制器30的電源電壓。電池單元1的放電電壓需要升壓并提供給微控制器30。為此，電源電路10帶有充電泵電路11和線性調(diào)節(jié)器12。即，輸入到充電泵電路11的電壓升高到兩倍或1.5倍。所述電壓在線性調(diào)節(jié)器12中調(diào)節(jié)到3.4V。
此外，必須提供定時(shí)以穩(wěn)定地啟動和運(yùn)行微控制器30。為此，提供復(fù)位電路13和14以使用比較器，從而將來自線性調(diào)節(jié)器12的輸出電壓與參考電壓比較。
圖7A到7C示出復(fù)位電路13和14的輸出信號、以及電池單元1和微控制器30的電源電壓中的關(guān)系。
充電器連接到正極端子Eb1和負(fù)極端子Eb2以啟動充電。如圖6所示，充電器提供50到100mA的初始充電電流。因此，如圖7A所示，單元電壓逐漸地升高。例如，當(dāng)單元電壓達(dá)到1.2V時(shí)，電源電路10啟動。這時(shí)，充電泵電路11提高輸入電壓兩倍。如圖7B所示，給微控制器30提供2.4V(定時(shí)T41)的電壓。
配置電源電路10，以便在提供給微控制器30的電壓達(dá)到啟動微控制器30所需的最小電壓Vpor(2.7V)或達(dá)到略低于最小電壓的電壓時(shí)啟動。在啟動充電后，由于電池單元1的觸點(diǎn)之間的短路或單元內(nèi)部的少量短路可能會使單元電壓不穩(wěn)定地升高。考慮到這些，配置連接到線性調(diào)節(jié)器12輸出端的電容器C1的容量，以補(bǔ)償電壓波動并穩(wěn)定輸出電壓。
當(dāng)來自電源電路10的輸出電壓沒達(dá)到電壓Vpor時(shí)，來自復(fù)位電路13和14兩者的信號POR和PFW都達(dá)到H電平，如圖7C所示。當(dāng)來自電源電路10的輸出電壓其后達(dá)到電壓Vpor時(shí)，來自復(fù)位電路13的信號POR達(dá)到L電平(定時(shí)T42)。所述定時(shí)用來為微控制器30提供復(fù)位定時(shí)。當(dāng)提供的電源電壓達(dá)到電壓Vpor附近時(shí)，微控制器30啟動。
因?yàn)槭┘拥碾妷翰蛔?，微控制?0可能會繼續(xù)不穩(wěn)定地運(yùn)行，結(jié)果不規(guī)律地工作。為了解決這些問題，微控制器30的系統(tǒng)在信號POR達(dá)到L電平時(shí)的定時(shí)處復(fù)位。因而可以可靠地穩(wěn)定微控制器30隨后的運(yùn)行。
在上述定時(shí)T42中，例如，為了保護(hù)處理，所述系統(tǒng)配置成只初始化CPU31中的寄存器或RAM34，而不初始化電池單元1。當(dāng)單元電壓進(jìn)一步上升時(shí)，提供給微控制器30的電壓達(dá)到Vpfw(3.0V)，即，穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30的最小電壓。在這時(shí)候，來自復(fù)位電路14的信號PFW達(dá)到L電平(定時(shí)T43)。確定微控制器30能夠正常工作。系統(tǒng)開始讀取保護(hù)電池單元1的配置值。保護(hù)功能啟動運(yùn)行。
如上所述，直到提供給微控制器30的電源電壓達(dá)到足以啟動的值時(shí)，微控制器30才啟動。就在啟動之后微控制器30就自動地初始化。另外，直到電源電壓達(dá)到使能穩(wěn)定的運(yùn)行的值時(shí)，微控制器30才啟動電池單元1的保護(hù)處理。這個(gè)控制防止了微控制器30在不穩(wěn)定狀態(tài)中啟動，從而不規(guī)律地工作和不正確地運(yùn)行保護(hù)功能。而且，通過使用最小的模擬電路例如復(fù)位電路13和14來執(zhí)行這種控制。所述電路可以容易和微控制器30集成在相同半導(dǎo)體基板上。
當(dāng)單元電壓設(shè)定為0V或類似狀態(tài)時(shí)，電源端子CPin1提供的電壓不能啟動微控制器30。然而，啟動充電后，充電器穩(wěn)定地提供它的輸出。當(dāng)單元電壓小于或等于在上述集成處理電路2中的特定值(例如2.2V)時(shí)，所述系統(tǒng)使用充電器的輸出電壓，即，電源端子CPin2提供的電壓，啟動微控制器30。
圖8A和8B示意地示出在微控制器30啟動和穩(wěn)定的運(yùn)行期間提供的電源的路徑；圖8A示出當(dāng)在單元電壓設(shè)定為2.2V或更小開始充電時(shí)的供電路徑。在這時(shí)候，微控制器30處于無效(斷開)狀態(tài)。保護(hù)開關(guān)SW1和SW2兩個(gè)都接通。當(dāng)選擇電源端子CPin2用于輸入到充電泵電路11時(shí)，可以給微控制器30提供電源并啟動。
微控制器30啟動后，需要時(shí)間周期直到電源電壓在某種程度上穩(wěn)定。在這個(gè)周期，微控制器30以充電器提供的電壓工作。CPU31根據(jù)來自AD轉(zhuǎn)換器38的輸出信號執(zhí)行處理以檢測單元電壓達(dá)到特定值(本實(shí)施例中是2.5V)。在這時(shí)候，選擇電源端子CPin1用于輸入到充電泵電路11。如圖8B所示，給充電泵電路11提供來自電池單元1的輸出電壓。這個(gè)電壓產(chǎn)生用于微控制器30的電源電壓。如此，當(dāng)啟動后運(yùn)行變穩(wěn)時(shí)，選擇電源端子CPin1用于輸入到充電泵電路11。如果除去充電器，可以連續(xù)地從電池單元1給微控制器30提供電源。
檢測電壓用來提供定時(shí)以選擇用于輸入到充電泵電路11的電源端子CPin1。對于微控制器30來說，希望將檢測電壓設(shè)定為高于單元電壓(在實(shí)施例中是2.5V)來判定電池單元1處于過放電狀態(tài)(將說明)。這使得可以穩(wěn)定地運(yùn)行微控制器30。
圖9是示出就在啟動之后瞬間微控制器30的處理的流程圖。
當(dāng)來自復(fù)位電路13的信號POR在步驟S601達(dá)到L電平時(shí)，處理進(jìn)行步驟S602。在步驟S602，微控制器30開始初始化CPU31中的寄存器和RAM34。在這時(shí)候，系統(tǒng)僅僅執(zhí)行微控制器30啟動后所需的最少的處理并且不啟動電池單元1的保護(hù)處理。
在步驟S603，所述處理檢測來自復(fù)位電路14的信號PFW的電平。當(dāng)信號PFW達(dá)到所述L電平時(shí)，CPU31為微控制器30執(zhí)行正常處理，例如保護(hù)電池單元1并計(jì)算剩余電池容量。所述程序執(zhí)行以下初始處理。
在步驟S604，所述處理對監(jiān)控計(jì)時(shí)器37的配置值清零。微控制器30中包含的監(jiān)控計(jì)時(shí)器37具有保護(hù)微控制器30防止不穩(wěn)定運(yùn)行的功能。在隨著電源電壓升高而啟動期間，不會對微控制器30進(jìn)行初始設(shè)定，也不會對監(jiān)控計(jì)時(shí)器37進(jìn)行初始設(shè)定。需要防止這個(gè)狀態(tài)，以主要通過使用微控制器30本身來實(shí)現(xiàn)電池單元1的保護(hù)功能。就在微控制器30啟動之后瞬間，微控制器30的穩(wěn)定的運(yùn)行對監(jiān)控計(jì)時(shí)器37的配置值例如時(shí)間間隔清零以確定不穩(wěn)定運(yùn)行并使能監(jiān)控計(jì)時(shí)器37是有效的。當(dāng)將初始配置值清零時(shí)，監(jiān)控計(jì)時(shí)器37傳輸啟動信號到CPU31，從而通知監(jiān)控計(jì)時(shí)器37啟動了。
在步驟S605，當(dāng)信號PFW在步驟S603達(dá)到L電平時(shí)，允許定時(shí)器36從所述定時(shí)開始計(jì)數(shù)300毫秒的時(shí)間間隔。在這個(gè)周期，微控制器30被迫進(jìn)入等待狀態(tài)。在這個(gè)步驟，如圖7B所示，提供給微控制器30的電源電壓可以在啟動后進(jìn)一步升高。微控制器30需要通過盡可能增加電源電壓而穩(wěn)定地運(yùn)行。為此，微控制器30處于對于微控制器30的指令時(shí)鐘頻率來說足夠長的等待狀態(tài)。然后，執(zhí)行以下處理。
在步驟S606，所述處理反映分配給有效軟件的各種配置值，以啟動執(zhí)行保護(hù)處理，以防電池單元1的異常狀態(tài)，例如過充電和過放電。被反映的配置值包括例如電池單元1的電壓和溫度以檢測異常狀態(tài)，例如過充電和過放電。根據(jù)輸入到AD轉(zhuǎn)換器38的值檢測這些狀態(tài)。在步驟S607，所述處理初始化為微控制器30內(nèi)部，例如CPU31，配置的寄存器值。
在其本身的控制下，微控制器30執(zhí)行電池單元1的保護(hù)功能。通過使用非易失存儲器(在本實(shí)施例中的EEPROM35)可以自由改變用于保護(hù)功能的各種配置值。各個(gè)制造的微控制器30可以具有不同的特征。非易失存儲器可以儲存反映相應(yīng)于每個(gè)微控制器30的各種配置值的校正值的值。同樣可以使用儲存的值運(yùn)行微控制器30。此外，正如隨后將說明的，微控制器30會由于降低的單元電壓而停止?？紤]到這些，就在微控制器30停止(例如當(dāng)單元電壓變?yōu)榈陀谔囟妷簳r(shí))之前的瞬間，非易失存儲器儲存重新啟動之后處理所需的各種配置值。在重新啟動之后，可以讀取儲存的配置值用于處理。
然而，需要一段時(shí)間來讀取儲存在非易失存儲器中的配置值并將它們反映在CPU31的運(yùn)行上。這對于在啟動之后立即穩(wěn)定地運(yùn)行保護(hù)功能的目的是不合適的。為了解決所述問題，允許CPU31在微控制器30啟動之后立即使用有效軟件中預(yù)置的配置值運(yùn)行。即，這個(gè)階段使用的配置值預(yù)存儲在程序存儲器32中。隨著程序存儲器32中的軟件執(zhí)行的進(jìn)程將這些值讀入CPU31。在給定定時(shí)之后，CPU31重讀儲存在非易失存儲器用于運(yùn)行的配置值。在這種控制下，在啟動之后立即可以連續(xù)地和穩(wěn)定地運(yùn)行保護(hù)功能。此外，可以改善各個(gè)值的自由度和給它提供通用性。
例如，儲存在非易失存儲器中的配置值可以在微控制器30的電源電壓達(dá)到特定值時(shí)的定時(shí)中反映。即，在步驟S608，根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器38檢測的單元電壓，判斷提供給微控制器30的電源電壓是否大于或等于2.5V。如果所述結(jié)果是肯定的，所述處理進(jìn)行步驟S609。在步驟S609，所述處理初始化改變配置值所需的寄存器。在步驟S610，所述處理反映從EEPROM35讀取的配置值并繼續(xù)對電池單元1的保護(hù)處理。其后，微控制器30轉(zhuǎn)換為正常運(yùn)行狀態(tài)。在步驟S611，所述處理選擇電源端子CPin1用于輸入到電池單元1供電的充電泵電路11。
以上處理使得即使單元電壓降低到太小而無法驅(qū)動微控制器30時(shí)也可以可靠和穩(wěn)定地啟動和運(yùn)行微控制器30并精確地運(yùn)行保護(hù)功能。
以下詳細(xì)說明微控制器30怎樣控制對電池單元1的保護(hù)功能。保護(hù)功能使得AD轉(zhuǎn)換器檢測單元電壓值并跟蹤狀態(tài)。微控制器30主要在軟件控制下穩(wěn)定地執(zhí)行適合于所述狀態(tài)的處理。
圖10說明了根據(jù)單元電壓的狀態(tài)變化。
圖10按時(shí)序示出從電池單元1為滿充電時(shí)從起點(diǎn)開始隨著單元電壓變化的狀態(tài)。二次電池要求單元電壓在正常使用期間應(yīng)所述處于特定范圍內(nèi)，從而不縮短壽命、降低容量或惡化電池本身的質(zhì)量。建議單元電壓在3.0和4.2V之間的范圍內(nèi)使用鋰離子二次電池。就單元電壓而言，將過充電和過放電狀態(tài)定義為超過和低于大約相應(yīng)于以上單元電壓范圍的正常運(yùn)行狀態(tài)。過充電狀態(tài)表示過高的單元電壓。過放電狀態(tài)表示不足的單元電壓。
例如，如圖10所示，在正常運(yùn)行狀態(tài)下，電池單元1是滿充電的。正常運(yùn)行狀態(tài)允許充電器進(jìn)一步充電也允許由于與放電負(fù)載的連接而放電。即，在微控制器30控制下接通保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。當(dāng)放電使得單元電壓從所述狀態(tài)開始小于或等于特定值時(shí)，過放電狀態(tài)對終止任何放電都是有效的，從而保護(hù)電池單元1。保護(hù)開關(guān)SW1斷開。
因?yàn)槲⒖刂破?0本身通過單元電壓作為電源來運(yùn)行，因此進(jìn)一步降低了終止微控制器30運(yùn)行的單元電壓。在這時(shí)候，所述狀態(tài)改變?yōu)閿嚅_狀態(tài)以停止微控制器30。
如上所述，連接充電器使單元電壓升高到某種程度以啟動微控制器30。啟動后，所述狀態(tài)變?yōu)檫^放電狀態(tài)。就在啟動之后，進(jìn)行啟動處理狀態(tài)以立即執(zhí)行如參考圖9說明的啟動處理。在這種狀態(tài)下，僅僅允許充電來分別斷開和接通保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。電源設(shè)定到充電器側(cè)(即，電源端子CPin2)。當(dāng)充電使得單元電壓大于或等于特定值時(shí)，電源轉(zhuǎn)換到電源端子CPin1。電池單元1用作電源。當(dāng)單元電壓進(jìn)一步超過特定值時(shí)，重新開始正常狀態(tài)。同樣接通保護(hù)開關(guān)SW1以允許充電和放電。
電池單元1滿充電后，進(jìn)一步地繼續(xù)充電使所述狀態(tài)變化到過充電狀態(tài)。保護(hù)開關(guān)SW2切斷，以便只允許放電。當(dāng)放電使得單元電壓小于或等于特定值時(shí)，過充電狀態(tài)變?yōu)檎顟B(tài)。
在上述狀態(tài)變化中，充分考慮了電池單元1的特征來配置確定狀態(tài)變化的單元電壓值。因此，可能需要根據(jù)改變狀態(tài)的方向來使用不同的閾值。因?yàn)樵谲浖刂葡聢?zhí)行相應(yīng)于狀態(tài)變化的處理，因此可以容易精調(diào)閾值，而無需使用復(fù)雜的電路。
除了以上狀態(tài)，所述狀態(tài)可以轉(zhuǎn)換為其中電極之間或單元中短路引起過高放電電流的過電流狀態(tài)。過電流檢測電路20確定過電流狀態(tài)的變化。微控制器30控制從此狀態(tài)的恢復(fù)。
圖11詳細(xì)示出狀態(tài)變化控制的流程；參考圖11，以下說明在狀態(tài)變化期間單元電壓和放電電流的特定閾值以及必需的處理。
(1)檢測過充電狀態(tài)和恢復(fù)微控制器30的CPU31經(jīng)由AD轉(zhuǎn)換器38檢測的單元電壓Vcell確定電池單元1的過充電狀態(tài)。如圖11所示，當(dāng)單元電壓Vcell達(dá)到4.25V時(shí)檢測到過充電狀態(tài)。FET驅(qū)動器42改變要輸出到輸出端子CHG的控制電壓以斷開保護(hù)開關(guān)SW2。這將強(qiáng)制地停止對電池單元1充電。
在所述處理的同時(shí)，CPU31將變化到過充電狀態(tài)寫進(jìn)EEPROM35中作為狀態(tài)變化記錄。例如，在對電池單元1的剩余電池容量計(jì)算處理期間，可以根據(jù)電池單元1中的錯(cuò)誤現(xiàn)象或檢測故障使用所述記錄校正計(jì)算值。
當(dāng)單元電壓Vcell變?yōu)榈陀?.15V時(shí)，微控制器30檢測從過充電狀態(tài)到正常狀態(tài)的變化。保護(hù)開關(guān)SW2恢復(fù)到接通狀態(tài)。相同的檢測電壓可以用于到過充電狀態(tài)的變化和到正常運(yùn)行狀態(tài)的恢復(fù)。當(dāng)?shù)竭^充電狀態(tài)的變化切斷保護(hù)開關(guān)SW2時(shí)，單元電壓Vcell立即降低到檢測到正常運(yùn)行狀態(tài)的變化。這重新開始充電。所述單元電壓Vcell又升高而改變到過充電狀態(tài)，造成在過充電和正常運(yùn)行狀態(tài)之間反復(fù)變化的不規(guī)則擺動狀況。為了防止種狀況，用于恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的檢測電壓設(shè)定為低于在變化期間的檢測電壓，參考4.2V，即，鋰離子二次電池的滿充電電壓。
根據(jù)上述處理，微控制器30可以精確地檢測過充電狀態(tài)的發(fā)生并停止充電操作?？梢钥煽康胤乐闺姵貑卧?電極上離子離析或冒煙和點(diǎn)燃的這種情況，因此確保安全。同樣可以檢測連接到電池組的充電器中的故障。
上述說明中，僅僅根據(jù)單元電壓Vcell檢測狀態(tài)變化。此外，通過使用關(guān)于電池單元1的溫度信息檢測狀態(tài)變化可以進(jìn)一步提高安全性。通過熱敏電阻3檢測并從AD轉(zhuǎn)換器38獲得溫度信息。例如，當(dāng)溫度信息值超過60°C時(shí)不允許充電。換句話說，最好在溫度信息值超過60℃時(shí)使閾值電壓降低大約0.1V從而檢測過充電。
(2)檢測過放電狀態(tài)和恢復(fù)當(dāng)單元電壓Vcell變?yōu)榈陀?.6V時(shí)，檢測從正常運(yùn)行狀態(tài)到過放電狀態(tài)的變化。所述檢測斷開保護(hù)開關(guān)SW1以切斷放電電流。像上述變化到過充電狀態(tài)一樣，變化到過放電狀態(tài)寫到EEPROM35作為記錄。
鋰離子二次電池使用設(shè)定為3.0V的放電終止電壓。當(dāng)設(shè)備使用電池單元1作為電源來運(yùn)行時(shí)，可以配置所述設(shè)備，以便根據(jù)放電終止電壓的檢測來停止運(yùn)行。微控制器30使用所述檢測電壓來檢測過放電狀態(tài)。如果所述檢測電壓設(shè)定為等于放電終止電壓，停止運(yùn)行連接的裝置的定時(shí)相應(yīng)于斷開保護(hù)開關(guān)SW1的定時(shí)。不能正常地完成停止運(yùn)行設(shè)備的處理，會引起錯(cuò)誤。為了解決這個(gè)問題，過放電狀態(tài)檢測電壓設(shè)定為略低于放電終止電壓。設(shè)備正常地停止運(yùn)行后，斷開保護(hù)開關(guān)SW1以切斷放電電流。
當(dāng)所述狀態(tài)改變到過放電狀態(tài)時(shí)，單元電壓Vcell會進(jìn)一步地降低，從而引起變到斷開狀態(tài)，這使微控制器30停止運(yùn)行。考慮到這個(gè)，EEPROM35在變到過放電狀態(tài)的定時(shí)儲存之后微控制器30重新啟動所需的信息。這種信息包括例如暫時(shí)儲存在微控制器30的RAM34中的值。CPU31在微控制器30重新啟動后穩(wěn)定地給微控制器30提供電源電壓時(shí)的定時(shí)，CPU31讀取存儲的信息。所述信息能被用于運(yùn)行(相應(yīng)于圖9中的步驟S610)。
另一方面，當(dāng)檢測單元電壓Vcell變?yōu)楦哂?.65V并且充電器用于處理中的充電而連接時(shí)，確定從過放電狀態(tài)到正常運(yùn)行狀態(tài)的變化。眾所周知鋰離子二次電池在停止放電后立即會暫時(shí)升高單元電壓。因此，如果檢測電壓使用相同值來檢測從正常運(yùn)行狀態(tài)到過放電狀態(tài)的變化和檢測恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，可能會引起在這些狀態(tài)之間反復(fù)變化的不規(guī)則的擺動情況。為了可靠地防止發(fā)生不規(guī)則的擺動，變到過放電狀態(tài)和恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)之間需要一段時(shí)間。為此，檢測恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的檢測電壓設(shè)定為略高于檢測過放電狀態(tài)的檢測電壓。此外，所述狀態(tài)直到充電啟動才恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。
為了檢測充電啟動，CPU31通過AD轉(zhuǎn)換器38從輸入端子PCKP獲得信號電平和輸入端子HVIN處的電壓值以用于判斷。輸入端子PCKP用來檢測充電器連接。輸入端子HVIN連接到正極端子Eb1。
根據(jù)以上處理，微控制器30可以精確地檢測過放電狀態(tài)的發(fā)生和停止放電操作。這使得可以可靠地防止電極內(nèi)部的少量短路和容量降低。此外，可以確保安全和防止電池單元1的壽命縮短。
(3)檢測斷開狀態(tài)和恢復(fù)當(dāng)單元電壓Vcell從過放電狀態(tài)進(jìn)一步降低時(shí)，微控制器30不能運(yùn)行。切斷過放電狀態(tài)中的放電電流。因此，單元電壓Vcell由于微控制器30和電源電路10的功耗而慢慢地降低。為了防止電池單元1進(jìn)一步放電，在單元電壓Vcell變?yōu)樾∮?.2V時(shí)，微控制器30轉(zhuǎn)換為斷開狀態(tài)以停止運(yùn)行。
在這種狀態(tài)下，微控制器30因?yàn)閱卧妷篤cell降低而不能使用電池單元1啟動。需要選擇電源端子CPin2用于輸入到充電泵電路11，從而在下次啟動時(shí)從充電器供電。
如圖9所示，隨著提供給微控制器30的電壓升高，根據(jù)復(fù)位電路13和14提供的復(fù)位定時(shí)和啟動處理初始化定時(shí)，所述斷開狀態(tài)恢復(fù)到過放電狀態(tài)。就在啟動之后，微控制器30立即使用來自作為電源的充電器的電壓來運(yùn)行。當(dāng)電壓穩(wěn)定到某種程度時(shí)，例如，當(dāng)單元電壓Vcell超過2.5V時(shí)，選擇電源端子CPin1用于輸入到充電泵電路11。所述狀態(tài)完全恢復(fù)到過放電狀態(tài)。
以上處理可以最小化電池單元1中的電源降低。微控制器30可以在啟動充電后正常地啟動?？梢苑€(wěn)定地啟動對電池單元1的保護(hù)處理。
(4)檢測過電流狀態(tài)和恢復(fù)如果電池單元1的觸點(diǎn)短路，會流過過高的放電電流，導(dǎo)致電池單元1異常變熱。為了防止這個(gè)問題，電阻器Rs用來檢測放電電流。當(dāng)發(fā)生過電流時(shí)，保護(hù)開關(guān)SW1斷開以切斷放電電流。
過電流檢測電路20用來檢測過電流和控制保護(hù)開關(guān)SW1。過電流檢測電路20是作為專用硬件提供的，與微控制器30無關(guān)。原因是在發(fā)生短路時(shí)需要快速、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換到保護(hù)開關(guān)SW1。假如微控制器30在軟件控制下檢測發(fā)生短路引起的過電流。在發(fā)生短路后在微控制器30中發(fā)生中斷。微控制器30的指令時(shí)鐘運(yùn)行。根據(jù)微控制器30就在啟動中斷處理之前的指令狀態(tài)，提供控制以斷開保護(hù)開關(guān)SW1的時(shí)間改變并會引起較大的延遲。因此，保護(hù)開關(guān)SW1需要獨(dú)立于微控制器30中的指令狀態(tài)進(jìn)行運(yùn)行。
正如之后將說明的，啟動充電觸發(fā)器從過電流狀態(tài)恢復(fù)。當(dāng)過充電狀態(tài)改變到過電流狀態(tài)時(shí)，保護(hù)開關(guān)SW2同樣接通以使能充電。在變化到過電流狀態(tài)后，可以象斷開保護(hù)開關(guān)SW1的控制一樣，通過過電流檢測電路20直接提供接通保護(hù)開關(guān)SW2的控制，或者也可以通過CPU31的處理來提供接通保護(hù)開關(guān)SW2的控制。
圖12示出過電流檢測電路20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
如圖12所示，過電流檢測電路20包括比較器21、數(shù)字延遲電路22、閉鎖電路23和“與”門電路24。比較器21的輸入端子分別連接到輸入端子ODI和CSN。在輸入端子之間的電壓大于或等于特定值時(shí)，比較器21設(shè)定輸出信號為H電平。在這個(gè)例子中，指明3.4A的閾值來檢測過電流狀態(tài)的變化。配置電阻器Rth1和Rth2的阻抗值，以便能夠在比較器21中對3.4A的閾值電流進(jìn)行電壓比較。
數(shù)字延遲電路22延遲來自比較器21的輸出信號長達(dá)5毫秒之久。當(dāng)輸入信號在從H電平的上升定時(shí)開始的5毫秒內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)長電平時(shí)，數(shù)字延遲電路22復(fù)位輸出信號。如此，阻止數(shù)字延遲電路22檢測5毫秒或更短時(shí)間內(nèi)的瞬間過電流。
閉鎖電路23根據(jù)來自時(shí)鐘振蕩器44a或44b的時(shí)鐘信號閉鎖來自數(shù)字延遲電路22的輸出。閉鎖的信號提供給FET驅(qū)動器42。當(dāng)這個(gè)信號達(dá)到H電平時(shí)，保護(hù)開關(guān)SW1被迫斷開。閉鎖信號通過“與”門進(jìn)一步提供給CPU31，在“與”門處，在其他輸入端子輸入時(shí)鐘信號。這個(gè)信號中斷CPU31。
過電流檢測電路20可以根據(jù)比較器21的過電流檢測迅速地?cái)嚅_保護(hù)開關(guān)SW1，與微控制器30的指令狀態(tài)無關(guān)。這可以提高保護(hù)電池單元1的效果。
電子設(shè)備例如攝像機(jī)(video camera)和數(shù)碼相機(jī)(digital still camera)使用電機(jī)驅(qū)動透鏡和帶動磁帶。眾所周知驅(qū)動電機(jī)隨時(shí)會產(chǎn)生非常大的沖擊電流。在使用閃光燈時(shí)也同樣會發(fā)生類似的沖擊電流。利用比較器21可以迅速的檢測過電流。然而，發(fā)生沖擊電流可能會不正確地被認(rèn)為是發(fā)生過電流，從而斷開保護(hù)開關(guān)SW1。為了避免這種情況，使用數(shù)字延遲電路22以防檢測5毫秒或更短時(shí)間內(nèi)的瞬間過電流。這可以防止由于沖擊電流引起的故障和確保保護(hù)功能的穩(wěn)定運(yùn)行。
檢測過電流使得過電流檢測電路20中斷微控制器30。當(dāng)檢測中斷發(fā)生時(shí)，微控制器30的中央處理器31在寄存器(這個(gè)例子中的RAM34)中寫出指示發(fā)生過電流的狀態(tài)，以儲存異常狀態(tài)。發(fā)生中斷后，CPU31能夠從寄存器讀取配置值來識別過電流發(fā)生。這使得可以在微控制器30的控制下從過電流狀態(tài)開始順利地執(zhí)行后來的恢復(fù)處理。讀取的配置值記錄在EEPROM35中作為記錄，并可以用于故障檢測。如果反復(fù)出現(xiàn)過電流，例如，可以確定大放電電流用于連接到所述電池組的設(shè)備或者電池單元1極有可能短路的了。
現(xiàn)在回到圖11，以下更詳細(xì)地說明從過電流狀態(tài)的恢復(fù)處理。
一種從過電流狀態(tài)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)的可能方法是檢測用于自動恢復(fù)而釋放放電負(fù)載。然而，考慮電池組放在口袋中并且諸如鑰匙的金屬與電極接觸引起短路時(shí)的情況。在此情況下，金屬和電極會反復(fù)接觸和分離，從而引起稱為鏈短路的故障。如果使用上述恢復(fù)方法，電池單元1會重復(fù)過電流狀態(tài)和正常運(yùn)行狀態(tài)，從而引起非正常發(fā)熱。當(dāng)發(fā)生過電流時(shí)，單元電壓變得低于微控制器30的工作電壓。如果重復(fù)這個(gè)情況，微控制器30不穩(wěn)定地運(yùn)行。
鑒于上述情況，配置使得只有在如圖11執(zhí)行充電時(shí)才發(fā)生從過電流狀態(tài)恢復(fù)。即，在來自輸入端子PCKP和HVIN的檢測信號檢測到充電器的連接和充電電壓的施加時(shí)，提供控制使過電流狀態(tài)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。
在檢測到過電流之后長時(shí)間不發(fā)生充電。在這種情況下，在單元電壓Vcell變得小于2.2V時(shí)，提供控制以停止微控制器30的運(yùn)行。
在根據(jù)如上所述本發(fā)明實(shí)施例的電池組中，電池單元1的保護(hù)功能包括在過充電狀態(tài)中的充電電流切斷控制和在過放電狀態(tài)中的放電電流切斷控制。在微控制器30控制下可以穩(wěn)定地執(zhí)行這些控制運(yùn)行。此外，過電流檢測電路20檢測過電流狀態(tài)和在這個(gè)狀態(tài)中提供放電電流切斷控制。所述過電流檢測電路20的運(yùn)行與微控制器30提供的控制運(yùn)行無關(guān)。因此，可以可靠地執(zhí)行保護(hù)運(yùn)行以防過電流。
如此，微控制器30的軟件控制主要用于執(zhí)行電池單元1的保護(hù)功能，因此減小了電路尺寸并降低了生產(chǎn)成本。此外，可以容易精密調(diào)校用于檢測異常狀態(tài)的閾值電壓。這些優(yōu)點(diǎn)使得可以相應(yīng)于電池單元1的特征非常精確地控制。
如上所述，通過根據(jù)單元電壓檢測檢測過充電和過放電狀態(tài)來執(zhí)行對電池單元1的保護(hù)功能。所述保護(hù)功能根據(jù)放電電流檢測進(jìn)一步檢測過電流狀態(tài)以提供對相應(yīng)于各個(gè)狀態(tài)的充電電流和放電電流的切斷控制。對于微控制器30的處理，CPU31通過AD轉(zhuǎn)換器38獲得單元電壓值。CPU31確定正常運(yùn)行狀態(tài)、過充電狀態(tài)和過放電狀態(tài)。最好根據(jù)這些狀態(tài)，CPU31通過FET驅(qū)動器42控制保護(hù)開關(guān)SW1和SW2的運(yùn)行。最好不僅通過AD轉(zhuǎn)換器38獲得單元電壓，而且獲得關(guān)于熱敏電阻3檢測的電池單元1的溫度的信息。所述溫度信息同樣可以用來控制保護(hù)開關(guān)SW1和SW2的運(yùn)行，進(jìn)行保護(hù)以防異常發(fā)熱。
在這些處理期間，微控制器30的CPU31在給定間隔內(nèi)從AD轉(zhuǎn)換器38讀取關(guān)于電池單元1的電壓和溫度的信息。所述CPU31根據(jù)這些值執(zhí)行處理。例如，考慮設(shè)備連接到電池組并從電池單元1供電的情況。為了安全地保護(hù)電池單元1，希望使用盡可能短的間隔來從AD轉(zhuǎn)換器38讀取電池單元1的電壓或溫度。
另一方面，微控制器30不僅如上所述保護(hù)電池單元1，而且計(jì)算電池單元1的剩余容量并通過與所述設(shè)備的通信給所述設(shè)備傳輸計(jì)算的信息。這些處理使得安裝在所述設(shè)備上的顯示器可以顯示電池單元1的剩余容量和可利用的剩余時(shí)間。
為了象上述保護(hù)處理一樣執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理，CPU31需要通過AD轉(zhuǎn)換器38獲得電池單元1的電壓、充電和放電電流、放電終止電壓(實(shí)際上通過過放電狀態(tài)中的檢測電壓近似)和溫度。剩余電池容量計(jì)算處理進(jìn)一步地需要連接裝置消耗的功率(電流)和所述設(shè)備唯一給定的放電終止電壓(最小的工作電壓)。剩余電池容量計(jì)算處理通過通信I/F 41傳輸根據(jù)這些信息單元計(jì)算的值到所述設(shè)備。所述所述設(shè)備使用電池單元1來運(yùn)行相對長的時(shí)期，例如超過一小時(shí)。例如，可以在攝像機(jī)(video camera)上連續(xù)大約10小時(shí)攝像或在數(shù)碼相機(jī)上連續(xù)大約1小時(shí)攝像。因此，例如，最好以1分鐘或5到10分鐘的間隔更新剩余電池容量的顯示。這可以完全滿足用戶要求的顯示精確度。
因此，剩余電池容量計(jì)算處理不必在保護(hù)處理所需的那么短的時(shí)間內(nèi)將計(jì)算值傳輸?shù)剿鲈O(shè)備。在極端的情況下，僅僅在需要所述處理時(shí)才需要執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理和傳輸計(jì)算值到所述設(shè)備的處理?？紤]到這些，本實(shí)施例通過例如利用來自所述設(shè)備的通信對微控制器30發(fā)出外部中斷來執(zhí)行這些處理。在這時(shí)候，從AD轉(zhuǎn)換器38獲得信息。配置外部中斷的間隔比保護(hù)處理的執(zhí)行間隔更長，以穩(wěn)定運(yùn)行和降低功耗。
計(jì)算剩余電池容量需要檢測設(shè)備運(yùn)行或放電消耗的功率(或電流)。為了如上所述在給定時(shí)間間隔內(nèi)執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理，必須能在給定時(shí)間間隔內(nèi)讀取檢測的功耗值。
以下描述檢測功耗所需的信息。圖13是示出攝像機(jī)運(yùn)行期間消耗電流變化的曲線圖。
圖13舉例說明使用電機(jī)驅(qū)動磁帶的攝像機(jī)消耗的電流變化。所述攝像機(jī)是連接到所述電池組的設(shè)備的例子。如圖13所示，在定時(shí)T101接通攝像機(jī)。內(nèi)部電路在定時(shí)T102啟動運(yùn)行。然后，在定時(shí)T103初始化電機(jī)。驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流從而瞬間地大大增加消耗電流。在定時(shí)T104開始在磁帶上記錄時(shí)，也驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流和增加消耗電流。
如此，當(dāng)攝像機(jī)運(yùn)行時(shí)，消耗電流在短期內(nèi)急劇變化。例如，在驅(qū)動透鏡或使用閃光燈時(shí)，數(shù)碼相機(jī)同樣由于產(chǎn)生沖擊電流而受到消耗電流的急劇變化。然而，重要的是測量設(shè)備的平均消耗電流，不是短期的電流變化，從而可以非常精確地計(jì)算剩余電池容量。
照慣例，為了檢測平均消耗電流，利用與電池單元串聯(lián)地插入的電阻器將電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷骸Ｍㄟ^AD轉(zhuǎn)換器檢測電壓波形。進(jìn)行執(zhí)行計(jì)算來平均檢測值。然而，這種方法使微控制器的平均運(yùn)行的處理復(fù)雜化。非常精確的運(yùn)行需要提高處理的頻率或提高存儲器的大小來儲存檢測值。另一個(gè)可利用的方法是在AD轉(zhuǎn)換器的輸入端提供濾波器和利用這個(gè)濾波器測量平均值。然而，這個(gè)方法需要安裝面積來安裝相對大的外部部件并提高了生產(chǎn)成本。
相形之下，本實(shí)施例在微控制器30中提供燃料表39檢測平均消耗電流。這個(gè)有利于通過微控制器30檢測消耗電流的處理。圖14示出燃料表39的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。
如圖14所示，燃料表39包括差動放大器39a，其輸入端子連接到電流檢測電阻器Rs的兩端；連接在差動放大器39a的輸出端子和反相輸入端子之間的電容器Cint；串聯(lián)地插入在電阻器Rs的電池單元側(cè)和差動放大器39a的反相輸入端子之間的電阻器Rint；比較器39b和39c，其輸入是來自差動放大器39a的輸出和參考電壓Vref；以及分別連接到比較器39b和39c的輸出的充電計(jì)數(shù)器39d和放電計(jì)數(shù)器39e。
燃料表39使用電阻器Rs以檢測作為電壓的消耗電流。將到差動放大器39a的輸入反相并通過電容器Cint反饋。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，差動放大器39a用作輸入電壓的積分器。來自差動放大器39a的輸出被輸入到比較器39b的正相輸入端子和比較器39c的反相輸入端子。參考電壓Vref被輸入到比較器39b的反相輸入端子和比較器39c的正相輸入端子。如此，分別具有反向極性的比較器39b和39c執(zhí)行比較運(yùn)行。
當(dāng)充電電流流動時(shí)，來自差動放大器39a的輸入電壓會超過參考電壓。在這種情況下，比較器39b復(fù)位輸入電壓并輸出脈沖信號。當(dāng)差動放大器39a的輸入電壓增大時(shí)，比較器39b的輸出頻率提高。充電計(jì)數(shù)器39d在給定時(shí)間間隔內(nèi)對比較器39b的輸出脈沖計(jì)數(shù)。這個(gè)運(yùn)行測量所述期間內(nèi)流過電阻器Rs的充電電流的累積值(電荷)。同樣地，當(dāng)放電電流流動時(shí)，來自差動放大器39a的輸入電壓可能小于參考電壓。在這種情況下，比較器39c復(fù)位輸入電壓并輸出脈沖信號。放電計(jì)數(shù)器39e在給定時(shí)間間隔內(nèi)對比較器39c的輸出脈沖計(jì)數(shù)。這個(gè)運(yùn)行測量流過電阻器Rs的放電電流的累積值。
利用這個(gè)燃料表39，微控制器30在給定時(shí)間間隔內(nèi)讀取充電計(jì)數(shù)器39d和放電計(jì)數(shù)器39e的計(jì)數(shù)值，分別用于換算成消耗功率和電池單元1中充電的功率?？梢詧?zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理。燃料表39輸出消耗功率或充電功率的平均值。可以大大地降低CPU31用于顯示剩余電池容量的處理負(fù)載。此外，可以以如圖14所示的簡單電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)燃料表39，使得可以減少電路安裝面積、功耗和生產(chǎn)成本。這對于在微控制器30上對電池單元1穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能和剩余容量計(jì)算功能是有利的。
例如，當(dāng)電池單元1的電壓緩慢降低時(shí)，延長累積電流所需的單位時(shí)間是有利的。這使得可以精確地檢測每單位時(shí)間的消耗電流和改善顯示剩余電池容量的精確度。然而，較大地延長更新在設(shè)備上顯示的剩余電池容量的定時(shí)是不利的。因此，希望為CPU31配置一種間隔來從燃料表39獲得消耗電流值，同時(shí)考慮到測量消耗電流的精確度和剩余電池容量顯示的便利性之間的平衡。大約2秒的間隔對給便攜設(shè)備(例如數(shù)字視頻照相機(jī)和數(shù)碼相機(jī))提供電源是合適的。當(dāng)給所述設(shè)備提供電源時(shí)，CPU31可以在2秒的間隔內(nèi)根據(jù)中斷處理執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理和傳輸計(jì)算值到所述設(shè)備的處理。CPU31可以在更短的間隔內(nèi)對電池單元1執(zhí)行保護(hù)處理。
如果通電的設(shè)備沒有連接或斷開，電池單元1的功耗非常小，以及單元電壓緩慢降低。在這種情況下，不必象給設(shè)備提供電源那么頻繁地確定過充電或過放電狀態(tài)。如果從AD轉(zhuǎn)換器38讀取電壓和溫度的間隔設(shè)定為比微控制器30的指令時(shí)鐘頻率長足夠多，就可以確保安全。
通常，需要幾毫秒的時(shí)間周期來通過AD轉(zhuǎn)換器38獲得關(guān)于電池單元1的電壓和溫度的信息和確定過充電或過放電狀態(tài)。當(dāng)所述設(shè)備不連接或連接了并斷開時(shí)，本實(shí)施例允許CPU31以節(jié)能模式對電池單元1執(zhí)行保護(hù)處理，大大地降低了功率消耗。所述節(jié)能模式使得可以以和剩余電池容量計(jì)算處理同樣的方式在2秒的間隔內(nèi)執(zhí)行保護(hù)處理。
圖15舉例說明微控制器30運(yùn)行方式的變化。
在圖15中，當(dāng)通電的所述設(shè)備連接到所述電池組并接通時(shí)，微控制器30處于″有效(active)模式″作為它的運(yùn)行方式。當(dāng)所述設(shè)備斷開或不連接時(shí)，微控制器30處于″節(jié)能模式″作為它的運(yùn)行方式。所述有效模式以6MHz的高頻時(shí)鐘使能運(yùn)行。節(jié)能模式以32kHz的低頻時(shí)鐘使能運(yùn)行，從而進(jìn)一步改善功耗效果。
所述有效模式大致地被分成″可通信狀態(tài)″和″不可通信狀態(tài)″。可通信狀態(tài)在設(shè)備和微控制器30之間進(jìn)行通信，并且根據(jù)定時(shí)器36的時(shí)鐘，起到對應(yīng)于每2秒的中斷的效果。換句話說，可通信狀態(tài)響應(yīng)來自連接設(shè)備的中斷起到效果。當(dāng)發(fā)生通信中斷時(shí)，CPU31讀取來自AD轉(zhuǎn)換器38和燃料表39的信息。CPU31相應(yīng)于過電流、過充電和正常運(yùn)行狀態(tài)中的每一個(gè)提供控制以接通或斷開保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。CPU31計(jì)算顯示剩余電池容量所需的信息并通過通信I/F 41傳輸所述信息到所述設(shè)備。當(dāng)已經(jīng)傳輸信息并終止了與所述設(shè)備的通信時(shí)，所述狀態(tài)改變到不可通信狀態(tài)。
在不可通信狀態(tài)中，CPU31在定時(shí)器36定時(shí)的0.2秒的間隔內(nèi)從AD轉(zhuǎn)換器38讀取信息。CPU31提供相應(yīng)于識別的狀態(tài)的控制以接通或斷開保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。在這時(shí)候，CPU31不執(zhí)行從燃料表39讀取信息的處理。
在有效模式中，在0.2秒的周期內(nèi)執(zhí)行對電池單元1的保護(hù)處理。在2秒的周期內(nèi)相應(yīng)于通信中斷執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理。這些控制運(yùn)行可以總是穩(wěn)定地執(zhí)行保護(hù)處理以防單元電壓的變化。此外，變得可以以降低的功耗和充分的精確度為改進(jìn)的電池提供重要的處理，例如和設(shè)備的通信以及計(jì)算顯示剩余電池容量所需的信息。
有效模式使得可以在給定周期內(nèi)執(zhí)行對電池單元1的保護(hù)處理和剩余電池容量計(jì)算處理。希望將這個(gè)周期設(shè)定為僅執(zhí)行保護(hù)處理的周期的偶數(shù)倍。如果這些周期具有奇數(shù)倍的關(guān)系，就犧牲了微控制器30的控制穩(wěn)定性。偶數(shù)倍的關(guān)系可以通過保持穩(wěn)定性來簡化控制。
在定時(shí)器36計(jì)時(shí)的2秒鐘過去后發(fā)生通信中斷時(shí)，不可通信狀態(tài)變?yōu)榭赏ㄐ艩顟B(tài)。當(dāng)2秒過去后沒有發(fā)生通信中斷時(shí)，所述狀態(tài)變?yōu)樗郀顟B(tài)。在睡眠模式中，微控制器30在2秒的周期內(nèi)從AD轉(zhuǎn)換器38和燃料表39讀取信息。微控制器30根據(jù)識別的狀態(tài)提供控制以接通或斷開保護(hù)開關(guān)SW1和SW2并計(jì)算剩余容量顯示所需的信息。計(jì)算值例如儲存在EEPROM35中，用于每個(gè)計(jì)算處理，并且被新的計(jì)算值更新。當(dāng)發(fā)生通信中斷時(shí)，通信中斷使能有效模式并將不可通信狀態(tài)變?yōu)榭赏ㄐ艩顟B(tài)。
如上所述，微控制器30控制有效模式和節(jié)能模式之間的轉(zhuǎn)變。為此，微控制器30在給定間隔內(nèi)通過檢測是否發(fā)生同設(shè)備的通信來確定是否連接了設(shè)備或連接的設(shè)備是否接通了。即，在給定時(shí)間周期內(nèi)沒有發(fā)生同設(shè)備的通信時(shí)，微控制器30呈現(xiàn)電池單元1的放電負(fù)載的降低并允許以節(jié)能模式運(yùn)行。
所述節(jié)能模式延長間隔來執(zhí)行對電池單元1的保護(hù)處理，從而延長AD轉(zhuǎn)換器38停止運(yùn)行的時(shí)間。如此，可以大大地節(jié)省功耗。
即使當(dāng)微控制器30以節(jié)能模式運(yùn)行時(shí)，過電流檢測電路20也總是檢測過電流。如果檢測到過電流，根據(jù)狀態(tài)控制保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。在這時(shí)候，微控制器30中斷。例如，當(dāng)檢測中斷時(shí)，微控制器30暫時(shí)從睡眠狀態(tài)恢復(fù)以設(shè)置RAM34中的過電流狀態(tài)。
即使當(dāng)電池組不給設(shè)備提供電源時(shí)，除了微控制器30對電池單元1的保護(hù)處理，過電流檢測電路20也需要總是運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，降低微控制器30的功耗對于為電池單元1提供穩(wěn)定的保護(hù)功能是非常重要的。
尤其，為了確保對電池單元1的保護(hù)功能的穩(wěn)定運(yùn)行，給微控制器30提供監(jiān)控計(jì)時(shí)器37。監(jiān)控計(jì)時(shí)器37總是監(jiān)控執(zhí)行保護(hù)處理的定時(shí)。如果沒有在給定的2秒或更長時(shí)間內(nèi)執(zhí)行保護(hù)處理，監(jiān)控計(jì)時(shí)器37就呈現(xiàn)微控制器30的不穩(wěn)定運(yùn)行并復(fù)位它。因此，各個(gè)運(yùn)行方式在每個(gè)保護(hù)處理的終止復(fù)位監(jiān)控計(jì)時(shí)器37的計(jì)數(shù)值(即，根據(jù)單元電壓的狀態(tài)確定和相應(yīng)于所述狀態(tài)的保護(hù)開關(guān)SW1和SW2的控制)。如此，可以總是避免微控制器30本身的不穩(wěn)定運(yùn)行并對電池單元1正常地運(yùn)行保護(hù)功能。

參考流程圖，以下描述包括電池單元1的保護(hù)和剩余電池容量計(jì)算的微控制器30的全部處理流程。
圖16是示出微控制器30處理的全部流程的流程圖。
在步驟S1301，單元電壓升高以提高提供給微控制器30的電源電壓。當(dāng)電源電壓達(dá)到特定值時(shí)，微控制器30根據(jù)來自電源電路10的定時(shí)的信號來啟動。在啟動之后的處理相應(yīng)于在圖9中所示的處理，省略其說明。
在步驟S1302，定時(shí)器36開始計(jì)數(shù)時(shí)間。2秒過去后，所述處理進(jìn)行步驟S1303。
在步驟S1303，CPU31確定在2秒的計(jì)數(shù)期間是否發(fā)生通信中斷。如果沒有中斷發(fā)生，所述處理進(jìn)行步驟S1304。如果發(fā)生了中斷，所述處理進(jìn)行步驟S1307。
所述處理以節(jié)能模式執(zhí)行步驟S1304到S1306。在步驟S1304，所述處理執(zhí)行子例程，即，對電池單元1的保護(hù)處理(此后稱為電池保護(hù)處理)。根據(jù)單元電壓檢測結(jié)果，所述子例程確定電池單元1中是否發(fā)生異常狀態(tài)。所述子例程根據(jù)狀態(tài)控制充電和放電。之后將參考圖17說明這個(gè)子例程。
在步驟S1305，所述處理執(zhí)行用于剩余電池容量檢測的子例程。所述子例程計(jì)算顯示要連通的設(shè)備中剩余電池容量所需的信息。之后將參考圖18說明這個(gè)子例程。
在步驟S1306，所述處理復(fù)位監(jiān)控計(jì)時(shí)器37的計(jì)數(shù)值。所述處理回到步驟S1302來確定在2秒期間是否發(fā)生了另一個(gè)通信中斷。
如果在2秒期間發(fā)生了通信中斷，所述處理以有效模式執(zhí)行。在步驟S1307，象步驟S1304那樣執(zhí)行電池保護(hù)處理。
在步驟S1308，象步驟S1305那樣執(zhí)行剩余電池容量計(jì)算處理。
在步驟S1309，所述處理通過通信I/F 41給設(shè)備傳輸剩余容量顯示所需的信息，例如在步驟S1308計(jì)算的值。這個(gè)信息包括例如電池單元1的當(dāng)前電壓和溫度、從累積電流值計(jì)算的累積剩余放電電流和功耗，以及電池單元1特定的溫度系數(shù)。
在步驟S1310，所述處理復(fù)位監(jiān)控計(jì)時(shí)器37的計(jì)數(shù)值。
在步驟S1311，所述處理根據(jù)定時(shí)器36的計(jì)數(shù)確定是否在發(fā)生通信中斷(相應(yīng)于步驟S1303)之后已經(jīng)過去0.2秒的間隔。如果那周期已經(jīng)過去，所述處理進(jìn)行步驟S1312。
在步驟S1312，所述處理確定是否發(fā)生通信中斷之后已經(jīng)過去2秒的間隔。如果不是，所述處理進(jìn)行步驟S1313。如果2秒的間隔已經(jīng)過去，所述處理回到步驟S1303來確定是否發(fā)生通信中斷。
在步驟S1313，象步驟S1304和S1307那樣執(zhí)行電池保護(hù)處理。在0.2秒的間隔內(nèi)執(zhí)行電池保護(hù)處理。另一方面，在2秒的間隔內(nèi)執(zhí)行步驟S1308的剩余電池容量計(jì)算處理。
盡管沒有顯示，但是過電流檢測電路20總是檢測電池單元1中的過電流，與微控制器30的運(yùn)行無關(guān)。檢測過電流時(shí)，過電流檢測電路20分別斷開和接通保護(hù)開關(guān)SW1和SW2。此外，過電流檢測電路20由于過電流的發(fā)生而中斷微控制器30。
根據(jù)流程圖，在微控制器30中，如果需要，CPU31在處理期間從過電流檢測電路20監(jiān)控中斷。當(dāng)檢測過電流引起的中斷時(shí)，CPU31重寫RAM34中儲存的表示狀態(tài)模式的信息(安全模式)，從而表示過電流狀態(tài)。
圖17是示出通過微控制器30進(jìn)行的電池保護(hù)處理(相應(yīng)于圖16中的步驟S1304、S1307和S1313)的流程圖。
CPU31首先讀取RAM34中儲存的安全模式以識別當(dāng)前保護(hù)狀態(tài)(相應(yīng)于步驟S1401、S1407、S1415和S1419)。
如果過放電狀態(tài)目前在步驟S1401生效，所述處理進(jìn)行步驟S1402。
在步驟S1402，所述處理從AD轉(zhuǎn)換器38讀取單元電壓(Vcell)。如果單元電壓低于2.2V，處理進(jìn)行步驟S1403，否則進(jìn)行步驟S1404。
在步驟S1403，所述處理呈現(xiàn)單元電壓極低并斷開微控制器30本身。
在步驟S1404，所述處理不僅從AD轉(zhuǎn)換器38讀取單元電壓，而且讀取表示充電器是否連通和是否施加充電電壓的信息。如果單元電壓高于2.65V并啟動充電，則所述處理進(jìn)行步驟S1405，否則終止所述子例程。
在步驟S1405，所述處理給FET驅(qū)動器42傳輸控制信號以接通保護(hù)開關(guān)SW1。在這時(shí)候，保護(hù)開關(guān)SW2接通。
在步驟S1406，所述處理在RAM34中重寫安全模式，從而表示正常運(yùn)行并終止子例程。
在步驟S1407，如果目前根據(jù)讀取的安全模式執(zhí)行正常運(yùn)行狀態(tài)，所述處理進(jìn)行步驟S1408。
在步驟S1408，如果從AD轉(zhuǎn)換器38讀取的單元電壓低于2.6V，所述處理進(jìn)行步驟S1409，否則進(jìn)行步驟S1412。
在步驟S1409，所述處理給FET驅(qū)動器42傳輸控制信號以斷開保護(hù)開關(guān)SW1。在這時(shí)候，保護(hù)開關(guān)SW2接通。
在步驟S1410，所述處理在RAM34中重寫安全模式，從而表示過放電狀態(tài)。
其后，單元電壓可以進(jìn)一步降低，從而斷開微控制器30。為了給步驟S1411的情況作準(zhǔn)備，所述處理將在RAM34等中儲存的配置值復(fù)制到EEPROM35用于保存。這個(gè)配置值和目前的工作狀態(tài)有關(guān)。然后，所述子例程終止。
在步驟S1412，如果單元電壓高于4.25V，所述處理進(jìn)行步驟S1413，否則終止所述子例程。
在步驟S1413，保護(hù)開關(guān)SW2切斷。
在步驟S1414，所述處理在RAM34中重寫安全模式，從而表示過充電狀態(tài)，然后終止子例程。
在步驟S1415，如果目前根據(jù)讀取的安全模式執(zhí)行過充電狀態(tài)，所述處理進(jìn)行步驟S1416。
在步驟S1416，如果從AD轉(zhuǎn)換器38讀取的單元電壓低于4.15V，則所述處理進(jìn)行步驟S1417，否則終止子例程。
在步驟S1417，所述處理接通保護(hù)開關(guān)SW2。
在步驟S1418，所述處理在RAM34中重寫安全模式，從而表示正常運(yùn)行狀態(tài)并終止子例程。
如果在步驟S1415確定過充電狀態(tài)目前沒有起效，所述處理確定過電流狀態(tài)目前應(yīng)當(dāng)起效，并且然后進(jìn)行步驟S1419。
在步驟S1419，如果從AD轉(zhuǎn)換器38讀取的單元電壓低于2.2V，所述處理進(jìn)行步驟S1420，否則進(jìn)行步驟S1421。
在步驟S1420，所述處理斷開微控制器30本身。
在步驟S1421，所述處理從AD轉(zhuǎn)換器38讀取表示充電器是否連通和是否施加充電電壓的信息。如果啟動充電，所述處理進(jìn)行步驟S1422，否則終止所述子例程。
在步驟S1422，所述處理接通保護(hù)開關(guān)SW1。
在步驟S1423，所述處理在RAM34中重寫安全模式，從而表示正常運(yùn)行并終止所述子例程。
以上處理在微控制器30的軟件控制下執(zhí)行相應(yīng)于當(dāng)前的單元電壓執(zhí)行充電和放電控制并從過電流狀態(tài)恢復(fù)。當(dāng)重寫安全模式時(shí)，最好EEPROM35中記錄狀態(tài)變化。
圖18是示出通過微控制器30進(jìn)行的剩余電池容量計(jì)算處理(相應(yīng)于圖16中步驟S1305和S1308)的流程圖。
在步驟S1501，所述處理根據(jù)來自AD轉(zhuǎn)換器38的輸出信號讀取電池單元1的溫度。
在步驟S1502，所述處理根據(jù)來自AD轉(zhuǎn)換器38的輸出信號讀取電池單元1的電壓。
在步驟S1503，所述處理從燃料表39讀取充電和放電電流的累積值。
在步驟S1504，所述處理根據(jù)來自AD轉(zhuǎn)換器38的輸出信號確定存在或不存在充電器的充電操作。
在步驟S1505，所述處理根據(jù)在步驟S1501到S1504中獲得的信息計(jì)算顯示設(shè)備中的剩余電池容量所需的信息。在這個(gè)步驟中，例如，所述處理根據(jù)從燃料表39獲得的累積電流值計(jì)算累積剩余放電電流量和功耗。
在步驟S1506，所述處理在EEPROM35中儲存所述計(jì)算值。例如，所述處理同樣儲存檢測的電池單元1的電壓和溫度。
在步驟S1507，所述處理對充電計(jì)數(shù)器39d和放電計(jì)數(shù)器39e中的計(jì)數(shù)值清零，然后終止所述子例程。
給定時(shí)間周期內(nèi)執(zhí)行圖18中的上述處理，從而非常精確地監(jiān)控剩余電池容量。
已經(jīng)描述了利用單個(gè)電池單元。實(shí)際上，根據(jù)連接設(shè)備上的負(fù)載程度可以使用多個(gè)串聯(lián)的電池單元。在此情況下，必須為每個(gè)電池單元確定過充電或過放電狀態(tài)。鑒于這個(gè)，以下提供關(guān)于電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的補(bǔ)充說明。
圖19示出使用多個(gè)串聯(lián)的電池單元的電池組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)例子。圖19和4中彼此對應(yīng)的元件用相同的附圖標(biāo)記表示，而且為簡單起見省略其詳細(xì)說明。
需要分別為每個(gè)串聯(lián)的電池單元檢測單元電壓。為此，必須為AD轉(zhuǎn)換器提供相應(yīng)于電池單元數(shù)目的輸入通路。圖19示出串聯(lián)的兩個(gè)電池組1a和1b的例子。分別提供兩個(gè)輸入端子ADCin1和ADCin2來檢測電池組1a和1b的各個(gè)正極上的電壓。微控制器中的AD轉(zhuǎn)換器具有差分輸入端，配置差分輸入端(differential inputs)來檢測輸入端子ADCin1與ADCin2之間的差值和輸入端子ADCin2與安裝電位(installation potential)之間的差值。如此，微控制器的CPU可以分別獲得電池單元1a和1b的單元電壓。
參考圖16，僅僅需要為每個(gè)串聯(lián)連接的電池單元執(zhí)行步驟S1304和S1307時(shí)的電池保護(hù)處理。然而，考慮到安全性，即使在正常運(yùn)行狀態(tài)期間單個(gè)電池單元表示過放電狀態(tài)也需要切斷充電電流。例如，如果至少一個(gè)電池單元的單元電壓在圖17中的步驟S1408中變得低于2.6V，所述處理就需要進(jìn)行步驟S1409來改變狀態(tài)到過放電狀態(tài)。在步驟S1404，直到所有電池單元的單元電壓變得高于2.65V所述狀態(tài)才能恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。
同樣地，甚至當(dāng)單個(gè)電池單元表示過充電狀態(tài)時(shí)也需要切斷放電電流。例如，如果至少一個(gè)電池單元的單元電壓在圖17中的步驟S1412中變得高于4.25V，所述處理就需要進(jìn)行步驟S1413來改變狀態(tài)到過充電狀態(tài)。在步驟S1416，直到所有電池單元的單元電壓變得低于4.15V所述狀態(tài)才能恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。
如上所述，在微控制器的軟件控制下確定過充電或過放電狀態(tài)。通過根據(jù)程序模塊的循環(huán)部分容易地修改軟件，本實(shí)施例就可以用于多個(gè)串聯(lián)的電池單元。這個(gè)使得可以壓縮設(shè)計(jì)成本和電路尺寸，而不需要按照慣例根據(jù)電池單元數(shù)目提供附加線路。
另一方面，最好起初就安裝適應(yīng)于串聯(lián)的電池單元的軟件。然后，直到指定數(shù)量的電池單元都可以使用相同軟件來執(zhí)行對所有電池組的保護(hù)處理。例如，通過假設(shè)輸入端子ADCin1和ADCin2處的電壓相同，如圖19所示適用于兩個(gè)串聯(lián)的電池單元的軟件可以用于單個(gè)電池單元。可以不改變軟件來執(zhí)行保護(hù)處理。
權(quán)利要求
1.一種電池組，所述電池組由與執(zhí)行包括防止二次電池中發(fā)生故障的處理的處理電路集成的二次電池組成，所述電池組包括放電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的放電電流；充電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的充電電流；保護(hù)處理裝置，其用于至少根據(jù)二次電池的正極和負(fù)極之間的電極間電壓控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的操作；以及啟動使能電壓檢測裝置，其用于當(dāng)提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動保護(hù)處理裝置的最小值時(shí)產(chǎn)生檢測信號，其中保護(hù)處理裝置根據(jù)來自啟動使能電壓檢測裝置的檢測信號的檢測執(zhí)行初始化處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，進(jìn)一步包括穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置，其當(dāng)電源電壓達(dá)到高于最小電壓以及低于或等于穩(wěn)定驅(qū)動保護(hù)處理裝置的電壓的特定電壓時(shí)，用于產(chǎn)生檢測信號，其中在執(zhí)行初始化處理之后，根據(jù)來自穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置的檢測信號的檢測，保護(hù)處理裝置配置運(yùn)行控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置所需的閾值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組，進(jìn)一步包括不穩(wěn)定運(yùn)行避免裝置，其用于監(jiān)控保護(hù)處理裝置的運(yùn)行，以及當(dāng)檢測到不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，允許保護(hù)處理裝置執(zhí)行初始化處理，其中保護(hù)處理裝置根據(jù)來自穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置的檢測信號的檢測為不穩(wěn)定運(yùn)行避免裝置初始化配置值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，進(jìn)一步包括穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置，其用于當(dāng)電源電壓達(dá)到高于最小電壓且小于或等于穩(wěn)定驅(qū)動保護(hù)處理裝置的電壓的特定電壓時(shí)產(chǎn)生檢測信號，其中在執(zhí)行初始化處理之后，保護(hù)處理裝置從穩(wěn)定驅(qū)動電壓檢測裝置接收檢測信號，以及比保護(hù)處理裝置的指令時(shí)鐘循環(huán)長足夠的時(shí)間過去之后，保護(hù)處理裝置開始執(zhí)行正常處理以控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，進(jìn)一步包括只讀存儲裝置，其用于為保護(hù)處理裝置的運(yùn)行預(yù)先存儲初始化值；非易失性存儲裝置，其用于需要時(shí)可重寫地存儲用于保護(hù)處理裝置運(yùn)行的配置值，其中執(zhí)行初始化操作之后，保護(hù)處理裝置使用存儲在只讀存儲裝置中的初始化值來控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行，以及當(dāng)二次電池的電極間電壓上升到特定值時(shí)，讀取存儲在非易失存儲裝置中的配置值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，其中當(dāng)執(zhí)行初始化處理時(shí)，根據(jù)用于連接充電器的充電端子之間的電壓產(chǎn)生提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓以對二次電池充電。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組，進(jìn)一步包括升壓裝置，用于升高至少二次電池的電極間電壓，其中電源電壓通過升壓裝置提供給保護(hù)處理裝置。
8.一種電池保護(hù)處理裝置，用于執(zhí)行防止二次電池發(fā)生異常的處理，該裝置包括放電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的放電電流；充電電流切斷裝置，其用于選擇性地切斷二次電池中的充電電流；保護(hù)處理裝置，其用于至少根據(jù)二次電池的正極和負(fù)極之間的電極間電壓控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行；以及啟動使能電壓檢測裝置，其用于當(dāng)提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動保護(hù)處理裝置的最小電壓時(shí)產(chǎn)生檢測信號，其中保護(hù)處理裝置根據(jù)來自啟動使能電壓檢測裝置的檢測信號的檢測執(zhí)行初始化處理。
9.一種用于電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法，該裝置根據(jù)二次電池的正極和負(fù)極之間的電壓，通過控制放電電流切斷電路以選擇性地切斷二次電池的放電電流和充電電流切斷電路以選擇性地切斷二次電池的充電電流的操作，執(zhí)行保護(hù)二次電池防止發(fā)生異常的處理，該方法包括當(dāng)提供給電池保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動電池保護(hù)處理裝置的最小電壓時(shí)，執(zhí)行電池保護(hù)處理裝置的初始化處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用于電池保護(hù)處理裝置的啟動控制方法，該方法包括配置運(yùn)行控制放電電流切斷電路和充電電流切斷電路所需的閾值電壓和當(dāng)電源電壓達(dá)到小于或等于穩(wěn)定驅(qū)動電池保護(hù)處理裝置電壓的特定電壓時(shí)啟動保護(hù)處理。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種在軟件控制下穩(wěn)定地執(zhí)行二次電池的保護(hù)功能并減少電路安裝面積和部件成本的電池組。該電池組具有用于選擇性地切斷二次電池的放電電流和充電電流的放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置。該電池組具有保護(hù)處理裝置，其用于根據(jù)二次電池的正和負(fù)電極之間的電極間電壓控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置的運(yùn)行。在提供給保護(hù)處理裝置的電源電壓達(dá)到啟動保護(hù)處理裝置的最低電壓Vpor的時(shí)刻(T42)，所述電池組為保護(hù)處理裝置執(zhí)行初始化處理。此外，在電源電壓達(dá)到高于最低電壓Vpor且小于或等于穩(wěn)定驅(qū)動電壓的時(shí)刻(T43)，該電池組配置運(yùn)行控制放電電流切斷裝置和充電電流切斷裝置所需的閾值電壓以啟動保護(hù)處理。
文檔編號H01M10/44GK1658469SQ200410099769
公開日2005年8月24日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月14日
發(fā)明者佐藤秀幸, 中道龍二, 土谷之雄, 繩和泰 申請人:索尼株式會社, 美信日本有限公司