專利名稱：保護(hù)方法、控制電路以及電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及保護(hù)方法、控制電路和電池裝置。本發(fā)明尤其涉 及用于防止電池過放電和過充電的保護(hù)方法以及所述保護(hù)方法中采用 的控制電路和電池裝置。
背景技術(shù)：
近年來，鋰離子(Li+)電池已取代如筆記本個(gè)人電腦的便攜式電 子設(shè)備中的鎳-鎘(NiCd)電池和鎳-金屬-氫(NiMH)電池。與NiCd 電池和NiMH電池相比，Li+電池較輕而且每單位體積容量較大。為此， Li+電池適合于優(yōu)選輕并需要承受長時(shí)間連續(xù)使用的設(shè)備。然而，在過放電狀態(tài)下，Li+電池快速退化。因此，Li+電池需要 防止過放電。便攜式電子設(shè)備所用的電池裝置具有串聯(lián)連接的多個(gè)電池。 一個(gè) 電池裝置中的串聯(lián)連接的電池最大數(shù)目由電池裝置的輸出電壓和充電 時(shí)從外面供給的電源電壓之間的關(guān)系確定。例如，NiCd電池或NiMH 電池的輸出電壓是1.2V，而充電時(shí)供給的電源電壓約為1.7V。由于電 池裝置的輸出電壓16-V最適合于通用電子設(shè)備，電池裝置中串聯(lián)連接 的NiCd或NiMH電池的最大數(shù)目是9。另一方面， 一個(gè)Li+電池的最 髙可能輸出電壓約為4.2V。所以， 一個(gè)電池裝置中串聯(lián)連接的Li+電 池的最大數(shù)是3.不象NiCd電池裝置和NiMH電池裝置，Li+電池裝置具有保護(hù) Li+電池裝置內(nèi)部和外部的短路作用。這防止了 Li+電池裝置的退化以 及其使用壽命的縮短。例如，如短路發(fā)生在Li+電池裝置內(nèi)部和外部， 當(dāng)放電電流或充電電流大于預(yù)定的電流值，保險(xiǎn)絲切斷過放電電流或 過充電電流。因此，防止了 Li+電池裝置退化以及其使用壽命的縮短。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電池裝置例子的方框圖，而圖2是現(xiàn)有技術(shù)的 電池裝置例子的電壓監(jiān)控電路的電路圖。圖1和2中，電池裝置100包括如圖所示連接的電池El、 E2和 E3、電壓監(jiān)控電路101、保險(xiǎn)絲102、 p-溝道FET103和104以及電源 端子105和106。電池E1、 E2和E3串聯(lián)連接。FET103為起充電控制開關(guān)作用的 充電控制FET。 FET104是起放電控制開關(guān)作用的放電控制FET。電 壓監(jiān)控電路101監(jiān)控電池El、 E2和E3的電壓。根據(jù)電池E1、 E2和 E3的各個(gè)電壓，電壓監(jiān)控電路101接通和斷開FET103和104。如圖2所示，電壓監(jiān)控電路101包括過充電監(jiān)控電路101a和過放 電監(jiān)控電路101b。過充電監(jiān)控電路101a監(jiān)控電池El、 E2和E3是否 處于過充電狀態(tài)，當(dāng)電池處于過充電狀態(tài)時(shí)，斷開FET103。過放電 監(jiān)控電路101b監(jiān)控電池El、 E2和E3是否處于過放電狀態(tài)，當(dāng)電池 El、 E2和E3處于過放電狀態(tài)時(shí)，斷開FET104。過充電監(jiān)控電路101a包括比較器121、 122和123、參考電源ela、 elb和elc、以及"或，，門124。比較器121將電池El的電壓與參考電源ela所產(chǎn)生的參考電壓 Vrefl相比較。如果電池El的電壓大于參考電壓Vrefl，比較器121 輸出"1"。 如果電池E1的電壓小于參考電壓Vrefl，比較器121輸出 "0",在這里"l"表明比較器的輸出處于高邏輯電平，而"O，，表示比較器 的輸出處于低邏輯電平。比較器122將電池E2的電壓與參考電源elb 所產(chǎn)生的參考電壓Vrefl相比較。如果電池E2的電壓大于參考電壓 Vrefl，比較器122輸出"1",如果電池E2的電壓小于參考電壓Vrefl， 比較器122輸出"O", 比較器123將電池E3的電壓與參考電源elc 所產(chǎn)生的參考電壓Vrefl相比較。如果電池E3的電壓大于參考電壓 Vrefl,比較器123輸出"1"。如果電池E3的電壓小于參考電壓Vrefl, 比較器123輸出"0"。比較器121、 122和123的輸出供給"或"門124,"或"門124對(duì)比 較器121、 122和123的輸出進(jìn)行"或"操作，并將"或"操作的結(jié)果供給 FET103的柵極.如果比較器121、 122和123的任何輸出都是"l"， 即如果任何電池El、 E2和E3都處于過充電狀態(tài)并且從"或，，門124供 給FET103的柵極的信號(hào)是"l"，那么斷開FET103,從而防止過充電。過放電監(jiān)控電路101b包括比較器111、 112和113、參考電源e2a、e2b和e2c以及"或"門114。比較器111將電池El的電壓與參考電源e2a所產(chǎn)生的參考電壓 Vref2相比較。如果電池El的電壓大于參考電壓Vref2，比較器111 輸出"0"。 如果電池E1的電壓小于參考電壓Vref2,比較器lll輸出 "1"。比較器112將電池E2的電壓與參考電源e2b所產(chǎn)生的參考電壓 Vref2相比較。如果電池E2的電壓大于參考電壓Vref2，比較器112 輸出"O"。 如果電池E2的電壓小于參考電壓Vref2，比較器112輸出 "1"。比較器113將電池E3的電壓與參考電源e2c所產(chǎn)生的參考電壓 Vref2相比較。如果電池E3的電壓大于參考電壓Vref2，比較器113 輸出"O"。
如果電池E3的電壓小于參考電壓Vref2，比較器113輸出比較器lll、 112和113的輸出供給"或"門114。"或"門114對(duì)比 較器lll、 112和113的輸出進(jìn)行"或"操作，并將"或"操作的結(jié)果供給 FET104的柵極。如果比較器lll、 112和113的任何輸出是"l"，即如 果任何電池El、 E2和E3都處于過放電狀態(tài)并且從"或"門114供給 FET104的柵極的信號(hào)是"l",斷開FET104，從而防止過放電。當(dāng)大于一定值的電流流過時(shí)，保險(xiǎn)絲102熔化并切斷電流。這樣， 在由于如短路的某些故障而引起電壓監(jiān)控電路100不能適當(dāng)切斷大電 流或FET103和104不能適當(dāng)起切斷大電流作用的情況下，保險(xiǎn)絲102 充當(dāng)雙保護(hù)電路的一部分。電源端子105和106與電子設(shè)備130相連，如圖1所示。電子設(shè) 備130包括電源電路131和設(shè)備主體132。電源電路131將由電池裝 置100供給的d.c.電壓轉(zhuǎn)變成將用于設(shè)備主體132中的d.c.電壓。在裝運(yùn)時(shí)，電池裝置100與電子設(shè)備130相連。電池裝置100可 通過螺釘與電子設(shè)備130固定。如果在這樣情況下電池裝置100和電 子設(shè)備130分別封裝，封裝變大，并且需要大量彈性墊料。此外，拆 封之后，用戶遇到把電池裝置100擰緊到電子設(shè)備130上的麻煩。在具有內(nèi)置式干電池的電子設(shè)備的情況下，絕緣板插在干電池和 電子設(shè)備的電極之間，當(dāng)用戶開始使用電子設(shè)備時(shí)，通常取下絕緣板。 通過取下絕緣板，千電池與電子設(shè)備相連，電能從干電池供給電子設(shè) 備。然而，與干電池相比，電池裝置IOO具有更多的用于與電子設(shè)備 130連接的連接引線。同時(shí)，電池裝置100的連接接頭具有較復(fù)雜的 結(jié)構(gòu).為此，絕緣板不能插在電池裝置100和電子設(shè)備130之間，在裝運(yùn)時(shí)，電池裝置100已經(jīng)安裝在電子設(shè)備130上，如圖1所示。甚至當(dāng)斷開電子設(shè)備130的電源開關(guān)時(shí)，圖1所示的電池裝置100 仍保持與電源電路131連接。電源電路131由DC-DC變換器形成， 并且甚至當(dāng)切斷輸出時(shí)，仍消耗電流。電池裝置100的電壓監(jiān)控電路 101也繼續(xù)不斷地消耗少量電流。由此，在電子設(shè)備130裝運(yùn)之后， 消耗電池裝置100的電池E1、 E2和E3。如果由于電池E1、 E2和E3 的消耗而使電池裝置IOO處于過放電狀態(tài)，斷開FET104，并將電池 El、 E2和E3與電子設(shè)備130斷開。如果電子設(shè)備130很長時(shí)間未封 裝，由于電壓監(jiān)控電路IOI所消耗的電流可能使電池E1、 E2和E3過 放電，發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的通常目的是提供克服上述缺陷的保護(hù)方法、控制電路和 電池裝置。本發(fā)明的特定目的是提供保護(hù)方法，既使內(nèi)置式電池長時(shí)間與電 子設(shè)備連接，也不會(huì)過放電，從而防止電池裝置的退化和使用壽命的 縮短。通過使電池免受過放電的保護(hù)方法而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的。該 方法包括如下步驟監(jiān)控每個(gè)電池的電壓；根據(jù)每個(gè)電池的電壓，控 制在負(fù)載和電池之間連接的放電控制開關(guān)；并按照外部提供的強(qiáng)制斷 開信號(hào)，保持放電控制開關(guān)處于強(qiáng)制OFF狀態(tài)。以此方法，按照從外 部提供的釋放信號(hào)，放電控制開關(guān)從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放。當(dāng)電池正在 充電時(shí)，放電控制開關(guān)也從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放。當(dāng)任何電池處于過充 電狀態(tài)時(shí)，放電控制開關(guān)也從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放。當(dāng)任何電池的電壓 都達(dá)到預(yù)定的電壓值時(shí)，放電控制開關(guān)也從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放。對(duì)于上述結(jié)構(gòu)，按照由外部提供的強(qiáng)制OFF信號(hào)通過保持開關(guān)處 于強(qiáng)制OFF狀態(tài)，甚至當(dāng)電池長時(shí)間未充電時(shí)，可防止電池過放電。 因此，可防止電池退化，在按照從外部提供的釋放信號(hào)，放電控制開關(guān)從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋 放的情況下，可進(jìn)行通常充電和放電控制操作。在當(dāng)電池充電時(shí)放電控制開關(guān)從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放的情況下，當(dāng) 用戶開始使用電子設(shè)備，可自動(dòng)取消強(qiáng)制OFF狀態(tài)。在電池都處于過充電狀態(tài)時(shí)，放電控制開關(guān)從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放的情況下，放電控制開關(guān)不限制過充電狀態(tài)下的放電，從而保護(hù)電池。 在當(dāng)任何電池的電壓都達(dá)到預(yù)定的電壓值時(shí)，放電控制開關(guān)也從強(qiáng)制OFF狀態(tài)釋放的情況下，在電池過充電之前可自動(dòng)取消強(qiáng)制OFF 狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種便攜式電子設(shè)備，包括負(fù)載；電源端 子；控制電路；和電池裝置，所述電池裝置包括通過電源端子向負(fù) 載提供電力的多個(gè)電池；監(jiān)控電路，監(jiān)測電池的過放電狀態(tài)并輸出第 一監(jiān)控信號(hào)；連接在負(fù)載和電池之間的放電控制開關(guān)，所述放電控制 開關(guān)根據(jù)第一監(jiān)控信號(hào)在接通和斷開狀態(tài)之間進(jìn)行切換，并且在接通 狀態(tài)下使電池放電；以及放電控制電路，所述放電控制電路根據(jù)來自 所述控制電路的控制信號(hào)輸出信號(hào)，所述信號(hào)將所述放電控制開關(guān)強(qiáng) 制地切換到斷開狀態(tài)，而與第一監(jiān)控信號(hào)無關(guān)。


結(jié)合附圖，由以下描述可清楚本發(fā)明的上述和其它目的以及特征。圖l是現(xiàn)有技術(shù)的電池裝置例子的方框圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的電池裝置例子的電壓監(jiān)控電路的方框圖；圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例的方框圖；圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例的電壓監(jiān)控電路的方框圖；圖5A-5E說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的放電控制電路的操作；圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一改型的方框圖；圖7是本發(fā)明的第一實(shí)施例的笫二改型的方框圖；圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施例的電池裝置的方框圖；圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施例的電池裝置的方框圖；圖IO是本發(fā)明的第四實(shí)施例的電池裝置的方框圖；圖11是本發(fā)明的電池裝置的外部透視圖；圖12是無蓋的圖11的電池裝置的透視圖；和圖13是無基底的圖ll的電池裝置的透視圖，具體實(shí)施方式
參考附圖，如下描述本發(fā)明的實(shí)施例.圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例的方框圖。在該圖中，與圖l相同的 元件用相同標(biāo)號(hào)表示.該實(shí)施例的電池裝置1具有在電壓監(jiān)控電路101和放電控制 FET104之間的放電控制電路2。放電控制電路2與設(shè)置端3、復(fù)位端4和電壓監(jiān)控電路101的過 放電控制電路101b (圖2所示)連接。當(dāng)設(shè)置端3設(shè)定為"1",放電 控制電路2保持放電控制信號(hào)為"1"，從而無論由過放電控制電路101b 輸出的放電控制信號(hào)如何，都斷開放電控制FET104。當(dāng)復(fù)位端4設(shè) 定為"1",由過放電控制信號(hào)輸出的放電控制信號(hào)供給放電控制 FET104。圖3-10所示的FET103是起充電控制開關(guān)作用的充電控制FET。 圖3-10所示的放電控制FET104起放電控制開關(guān)作用。這些FET為p-溝道FET,當(dāng)柵極側(cè)的電位處于低電平時(shí)，F(xiàn)ET處于ON。圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施例的放電控制電路的電路圖.放電控制電路2包括觸發(fā)器(FF) 5、"或"門6和7、以及比較 器8。觸發(fā)器5具有設(shè)置端和復(fù)位端。當(dāng)設(shè)置端設(shè)定為"1"，觸發(fā)器5的輸出設(shè)定為"r。當(dāng)復(fù)位端設(shè)定為"r，觸發(fā)器5的輸出復(fù)位為"o"。設(shè)置端3與觸發(fā)器5的設(shè)置端連接，"或"門6的輸出供給觸發(fā)器5的 復(fù)位端。將作用于復(fù)位端4的復(fù)位信號(hào)和比較器8的輸出供給"或"門6， 從而根據(jù)復(fù)位信號(hào)和比較器8的輸出進(jìn)行"或"搡作。比較器8檢測 充電控制FET103的源極和漏極之間的電壓。如源極和漏極之間的電 壓比閾值高，比較器8輸出高電平信號(hào).如源極和漏極之間的電壓比 閾值低，比較器8輸出低電平信號(hào)。以此方式，比較器8判斷充電電 壓是否高于預(yù)定水平或是否源于充電控制FET103的源極和漏極之間 的電壓，從而觸發(fā)器5復(fù)位.當(dāng)充電之前設(shè)定觸發(fā)器5并且放電控制 FET104處于OFF時(shí)，比較器8也從充電控制FET103的源極和漏極 之間的電壓檢測帶電。如果檢測到帶電，觸發(fā)器5復(fù)位，觸發(fā)器5的 輸出變成"低"電平而接通放電控制FET104.當(dāng)設(shè)置端3變成"1"，觸發(fā)器5輸出"1".當(dāng)復(fù)位端4的輸出或比較器8的輸出變成"1"，觸發(fā)器5輸出"0"。觸發(fā)器5的輸出供給 "或"門7。將過放電控制電路101b的輸出和觸發(fā)器5的輸出供給"或"門7。 "或"門7對(duì)觸發(fā)器5的輸出和過放電控制電路101b的輸出進(jìn)行"或" 操作。"或"門7的輸出供給放電控制FET104。當(dāng)"或"門7的輸出 為"1",放電控制FET104處于OFF,而當(dāng)"或"門7的輸出為"0", 放電控制FET104處于ON。換句話說，當(dāng)設(shè)定觸發(fā)器5時(shí)，放電控 制FET104變成"1"被斷開。當(dāng)觸發(fā)器5復(fù)位并輸出"0"時(shí)，根據(jù) 電壓監(jiān)控電路101的過放電控制電路101b的輸出，接通或斷開放電控 制FET104。圖5A-5E說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的充電控制電路的操作。圖5A 表示端子105和端子106之間的電壓。圖5B表示輸入到_沒置端3的 設(shè)定信號(hào)。圖5C表示觸發(fā)器5的輸出。圖5D表示放電控制FET104 的柵壓。圖5E表示輸入到復(fù)位端4的復(fù)位信號(hào)的波形圖。在定時(shí)tl，設(shè)定信號(hào)"1"供給設(shè)置端3,如圖5B所示。然后設(shè) 定觸發(fā)器5的輸出為"1",如圖5C所示，而放電控制FET104的柵 極變成"1",如圖5D所示。當(dāng)柵極為"1"時(shí)，放電控制FET104斷 開，而端子105的輸出電壓變成0V,如圖5A所示。由于不管由電壓 監(jiān)控電路101提供的充電控制信號(hào)如何，放電控制FET104的柵極閨 定為"1"，因此不管每個(gè)電池E1、 E2和E3的狀態(tài)，放電控制FET104 都斷開。在定時(shí)t2,復(fù)位信號(hào)"1"提供給復(fù)位端4，如圖5E所示。然后 復(fù)位觸發(fā)器5的輸出復(fù)位為"0",如圖5C所示。當(dāng)觸發(fā)器5的輸出 為"0"時(shí)，"或"門7直接輸出電壓監(jiān)控電路101的充電控制電路101b 的輸出.西此，根據(jù)電壓監(jiān)控電路101的充電控制電路101b的輸出，切換 放電控制FET104。當(dāng)電池E1、 E2和E3處于過放電狀態(tài)，斷開放電 控制FET104。電池裝置l安裝在電子設(shè)備ll上，并將能量供給電子設(shè)備11。電子設(shè)備包括DC-DC變換器12、裝置主體13、電壓監(jiān)控電路14、調(diào)節(jié) 器15、主開關(guān)16和復(fù)位開關(guān)17。DC-DC變換器12與電池裝置1的電源端子105連接，并將由電 池裝置1提供的電壓轉(zhuǎn)變成所需的電壓。DC-DC變換器12也與調(diào)節(jié) 器15連接，并將由調(diào)節(jié)器15提供的電壓轉(zhuǎn)變成所需的電壓。然后經(jīng)主開關(guān)16將由DC-DC變換器12轉(zhuǎn)變的電壓提供給裝置 主體13。接通主開關(guān)16,將由DC-DC變換器12轉(zhuǎn)變的電壓提供給 裝置主體13。主開關(guān)16與復(fù)位開關(guān)17聯(lián)鎖。當(dāng)接通主開關(guān)16時(shí)， 也接通了復(fù)位開關(guān)17，當(dāng)接通復(fù)位開關(guān)17時(shí)，監(jiān)控電壓供給電池裝置1的復(fù)位端4。因 此，復(fù)位端4變成"1"。當(dāng)復(fù)位端4變成"1",放電控制FET104從 OFF狀態(tài)釋放，并根據(jù)電壓監(jiān)控電路101的監(jiān)控結(jié)果，接通和斷開放 電控制FET104。在電子設(shè)備11裝運(yùn)之前，電池裝置1具有均充電到 一定程度的電池El、 E2和E3。然后電壓提供給設(shè)置端3,從而設(shè)置 端3變成"1"。因此，觸發(fā)器5的輸出固定為"l"，并且放電控制FET104 固定為OFF狀態(tài)。然后電池裝置l安裝在電子設(shè)備ll上。對(duì)于電子設(shè)備ll,在拆開電子設(shè)備11的封裝之后，提供指令以將 AC適配器18與主開關(guān)16上的開關(guān)連接。主開關(guān)16接通之后，復(fù)位 開關(guān)17接通，并且由于端子9輸出的監(jiān)控電壓，復(fù)位端4變成"1". 園此放電控制FET104接通。從OFF狀態(tài)釋放之后，根據(jù)電壓監(jiān)控電路101的監(jiān)控結(jié)果即各個(gè) 電池E1、 E2和E3的充電電壓，接通和斷開放電控制FET104.在該實(shí)施例中，在裝運(yùn)時(shí)放電控制FET104罔定為OFF狀態(tài)，從 而電池El、 E2和E3與非操作期間消耗大量能量的DC-DC變換器12 的連接會(huì)相當(dāng)困難.因此，在裝運(yùn)和使用開始之間的期間電池裝置1 的放電量可限制在最小量。以該方式，盡管裝運(yùn)之后長時(shí)間不使用電 子設(shè)備11，電池裝置1的電池El、 E2和E3也不過放電，并可防止 其退化。圖3和4所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控制電路2可分別由一 個(gè)IC組成。在電壓監(jiān)控電路101由一個(gè)IC組成的情況下，采用在電 壓監(jiān)控電路101和各個(gè)電池El、 E2和E3之間的連接端子以及具有放 電控制電路2的信號(hào)線的端子。如果放電控制電路2由一個(gè)IC組成， 采用用于連接放電控制電路2與FET103和104的端子。同時(shí)，每個(gè)IC 設(shè)有用于電池、FET、復(fù)位信號(hào)和設(shè)定信號(hào)的端子，如圖3和4所示。 盡管這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些 端子應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的公開中。電壓監(jiān)控電路101和放電控制電路2也可由一個(gè)IC組成。在這種 情況下， 一個(gè)IC設(shè)有端子，用于各個(gè)電池El、 E2和E3連接、與FET103 和104連接以及用于如復(fù)位信號(hào)和設(shè)定信號(hào)的信號(hào)。盡管這些端子未 在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包含 在本發(fā)明的公開中。電壓監(jiān)控電路101以及包括FET103和104的放電控制電路2也 可由一個(gè)IC組成。在這種情況下， 一個(gè)IC也設(shè)有端子，用于連接各 個(gè)電池El、 E2和E3、以及用于如復(fù)位信號(hào)和設(shè)定信號(hào)的信號(hào)。盡管 這些端子未在閣中示出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)清楚這些端子，這些端 子應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的公開。盡管在上述實(shí)施例通過接通電子設(shè)備11的主開關(guān)16，電池裝置1 的放電控制FET104從OFF狀態(tài)釋放，但通過將AC適配器18與電 子設(shè)備11連接，放電控制FET104能夠從OFF狀態(tài)釋放。圖6是本發(fā)明的第一實(shí)施例的第一改型的方框圖。在該圖中，與 圖3相同的元件用相同標(biāo)號(hào)表示。該改型在電子設(shè)備上與圖3的第一實(shí)施例不同.該改型的電子設(shè) 備21設(shè)有困3的復(fù)位開關(guān)17，并且調(diào)節(jié)器15的輸出不僅與DC-DC 變換器12連接，而且與電池裝置1的復(fù)位端4連接。在該改型中，當(dāng)AC適配器18與電子設(shè)備21連接時(shí)，調(diào)節(jié)器15 的輸出不僅與DC-DC變換器12連接，而且與電池裝置1的復(fù)位端4 連接.換句話說，當(dāng)AC適配器18與電子設(shè)備21連接時(shí)，電池裝置l的復(fù)位端4變成"r。當(dāng)復(fù)位端4變成"1"時(shí)，放電控制FET104從OFF狀態(tài)釋放， 并根據(jù)電壓監(jiān)控電路101的監(jiān)控結(jié)果，接通和斷開放電控制FET104。盡管在該改型中通過設(shè)定復(fù)位端4為"1"使放電控制FET104從 OFF狀態(tài)釋放，但可通過充電控制FET103的源極和漏極之間的電壓 使放電控制FET104從OFF狀態(tài)釋放。固7是本發(fā)明的第一實(shí)施例的第二改型的方框圖。在該圖中，與 圖3相同的元件用相同標(biāo)號(hào)表示。該改型在電子設(shè)備上與圖3的第一實(shí)施例不同。該改型的電子設(shè) 備31結(jié)構(gòu)上與AC適配器18或電池驅(qū)動(dòng)的一般電子設(shè)備相同。換句 話說，電子設(shè)備31沒有與電池裝置1的復(fù)位端4相連的端子。在該改型中，AC適配器18與電子設(shè)備31連接，從而AC適配器 18的輸出DC電壓供給調(diào)節(jié)器15。調(diào)節(jié)器15將AC適配器18的輸出 DC電壓轉(zhuǎn)變成所需的電壓，并將轉(zhuǎn)變的電壓供給DC-DC變換器12。 這里，調(diào)節(jié)器15的輸出電壓作為充電電壓供給電池裝置1的端子105。以二極管D104的正極面對(duì)端子105，而同時(shí)二極管D104的負(fù)極 面對(duì)充電控制FET103的方式放電控制FET104連接在充電控制 FET103的源極和漏極之間。因此，當(dāng)充電電壓從調(diào)節(jié)器15供給端子 105，充電控制FET103和放電控制FET104之間的電壓變高，并以相 反于放電方向的方向施加電壓。放電控制電路2利用比較器8監(jiān)控在充電控制FET103的源極和 漏極之間的電壓，如圖4所示。當(dāng)充電控制FET103的源極和漏極之 間的電壓與放電方向相反，即當(dāng)端子105倒上的電壓高而電池E1、 E2 和E3倒上的電壓低時(shí)，比較器8輸出"1".由于比較器8的輸出與 觸發(fā)器S的復(fù)位端連接，當(dāng)比較器8的輸出變成"1"，觸發(fā)器5復(fù)位. 西此，放電控制FET104從OFF狀態(tài)釋放。如上所述，該改型的電池裝置1可應(yīng)用于不具有將復(fù)位端4設(shè)定 為"1"的電珞的傳統(tǒng)電子設(shè)備31。盡管電子設(shè)備31裝運(yùn)之后長時(shí)間 不使用，電池裝置1的電池E1、 E2和E3不過充電。因此，可防止電池E1、 E2和E3的退化。在第一和第二改型中，圖6和7所示的電壓監(jiān)控電路101和放電 控制電路2可分別由一個(gè)IC組成，正如在圖3和4所示的第一實(shí)施例 的情況。在電壓監(jiān)控電路101由一個(gè)IC組成的情況下，采用連接在電 壓監(jiān)控電路101和各個(gè)電池El、 E2和E3之間的端子以及具有放電控 制電路2的信號(hào)線的端子。在放電控制電路2由一個(gè)IC組成的情況下， 采用連接在放電控制電路2與FET103和104之間的端子。同時(shí)，每 個(gè)IC設(shè)有用于與電池和FET相連的端子，以及用于復(fù)位信號(hào)和設(shè)定 信號(hào)的端子.盡管這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。圖6和7所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控制電路2也由一個(gè)IC 組成，在這種情況下， 一個(gè)IC也設(shè)有用于與各個(gè)電池El、 E2和E3 連接的端子和用于與FET103和104連接的端子。同時(shí)，IC可設(shè)有用 于與電池和FET連接以及用于復(fù)位信號(hào)和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些 端子未在圖中示出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包 括在本發(fā)明的公開中。電壓監(jiān)控電路101以及包括FET103和104的放電控制電路2也 可由一個(gè)IC組成，在這種情況下， 一個(gè)IC設(shè)有用于與各個(gè)電池連接 的端子. 一個(gè)IC也可設(shè)有用于電池以及復(fù)位信號(hào)和設(shè)定信號(hào)的端子。 盡管這些端子未在固中示出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子 應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中.盡管根據(jù)復(fù)位端4的電壓或充電控制FET103的源極和漏極之間 的電壓，該實(shí)施例的放電控制電路2來復(fù)位觸發(fā)器5,但也可根據(jù)控 制充電控制FET103的信號(hào)，設(shè)定或復(fù)位觸發(fā)器5.國8是本發(fā)明的第二實(shí)施例的電池裝置的方框圖.在該圖中，與 圖4相同的元件用同一標(biāo)號(hào)表示。通過將"或"門42和"或非"門43加入到閨4所示的電池裝置 1來形成該實(shí)施例的電池裝置41."或"門42對(duì)復(fù)位端4的輸出、比 較器8的輸出和控制充電控制FET103的充電控制信號(hào)進(jìn)行"或"操作。"或非"門43對(duì)設(shè)置端3的輸入和用于充電控制FET103的充電 控制信號(hào)進(jìn)行"或非"搡作。在該實(shí)施例中，電壓監(jiān)控電路101檢測電池E1、 E2和E3的過充 電。當(dāng)供給充電控制FET103的柵極的充電控制信號(hào)為"1"時(shí)，"或" 門42輸出"1"。然后復(fù)位觸發(fā)器5，從而放電控制FET104從OFF 狀態(tài)釋放。因此，當(dāng)電池E1、 E2和E3過充電時(shí)，通過觸發(fā)器5接通 放電控制FET104,從而不能防止電池E1、 E2和E3放電。當(dāng)用于控制充電控制FET103的充電控制信號(hào)和設(shè)置端3的設(shè)定 信號(hào)均為"0"時(shí)，"或非"門43輸出"1"。在過充電狀態(tài)下，通過"或 非"門43觸發(fā)器5的輸出不設(shè)定為"1"。因此，充電控制FET104接 通，不能防止電池E1、 E2和E3放電。在該實(shí)施例中，當(dāng)電池El、 E2和E3過充電時(shí)，充電控制FET 從不固定在OFF狀態(tài)。如同第一實(shí)施例中，圖8所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控制電 路2均可由一個(gè)IC組成。在電壓監(jiān)控電路101由一個(gè)IC組成的情況 下，采用連接在電壓監(jiān)控電路101和各個(gè)電池El、 E2和E3之間的端 子以及用于放電控制電路2的信號(hào)線的端子。如果放電控制電路2由 一個(gè)IC組成，采用連接在放電控制電路2與FET103和104之間的端 子。每個(gè)IC也設(shè)有用于連接IC與電池和FET的端子以及用于復(fù)位 和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中，圖8所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控制電路2也可只由一個(gè)IC 組成。在這種情況下，IC設(shè)有用于在IC和各個(gè)電池E1、 E2和E3之 間連接的端子以及用于連接IC與FET103和104的端子。IC也設(shè)有 連接IC與電池和FET的端子以及用于復(fù)位和設(shè)定信號(hào)的端子.盡管 這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子 應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。電壓監(jiān)控電路101以及包括FET103和104的放電控制電路2也 可只由一個(gè)IC組成，在這種情況下，IC也設(shè)有用于在IC與各個(gè)電池El、 E2和E3之間連接的端子。IC也設(shè)有用于電池的端子和用于復(fù)位 和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些端子未在附圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。盡管在該實(shí)施例中由電壓監(jiān)控電路101的監(jiān)控結(jié)果可檢測電池 El、 E2和E3的過充電狀態(tài)，但也可檢測每個(gè)電池El、 E2和E3的 電壓，從而通過比監(jiān)控電壓要小的電壓，將充電控制FET103固定在 OFF狀態(tài)。圖9是本發(fā)明的第三實(shí)施例的電池裝置的方框圖。在該圖中，與 圖8相同的元件用相同標(biāo)號(hào)表示。通過將電壓檢測器電路52加入到圖8所示的電池裝置4，形成該 實(shí)施例的電池裝置51。電壓檢測器電路52包括參考電源ea、 eb和ec、比較器53、 54和 55、"與非"門56、反相器57以及"或"門58。比較器53將電池El與參考電壓源ea比較》如果電池El的電壓 比參考電壓源ea的電壓高，比較器53輸出"1"。如果電池E1的電壓 比參考電壓源eb的電壓低，比較器53輸出"0"。 比較器54將電池 E2與參考電壓源eb比較。如果電池E2的電壓比參考電壓源eb的電 壓高，比較器54輸出"1"。如果電池E2的電壓比參考電壓源eb的 電壓低，比較器54輸出"0"。 比較器54將電池E3與參考電壓源ec 比較。如果電池E3的電壓比參考電壓源ec的電壓高，比較器55輸出 "1".如果電池E3的電壓比參考電壓源ec的電壓低，比較器55輸出 "0".這里，由參考電壓源ea、 eb和ec產(chǎn)生的電壓一律設(shè)定為OV.比較器53-55的輸出供給"與非"門56。"與非"門56對(duì)比較 器53-55的輸出進(jìn)行"與非"操作."與非"門56的輸出經(jīng)反相器57 供給"或"門58."與非"門56和反相器57構(gòu)成"與"門.當(dāng)比較器S3-5S的所 有輸出為"1","與"門輸出高電平信號(hào)。反相器57的輸出供給"或"門58。用于控制充電控制FET103 的放電控制信號(hào)供給"或"門58。"或"門對(duì)反相器57的輸出和用于控制充電控制FET103的放電控制信號(hào)進(jìn)行"或"操作。然后"或" 門58的輸出供給放電控制電路2的"或"門42。以上述方法，當(dāng)電池E1、 E2和E3過充電，自動(dòng)復(fù)位觸發(fā)器5， 從而取消放電控制FET104的OFF狀態(tài)。如同第一和第二實(shí)施例，圖9所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控 制電路2均可由一個(gè)IC組成。在電壓監(jiān)控電路101由一個(gè)IC組成的 情況下，采用用于在電壓監(jiān)控電路101和各個(gè)電池El、 E2和E3之間 連接的端子以及具有放電控制電路2的信號(hào)線的端子。在放電控制電 路2由一個(gè)IC組成的情況下，采用用于在放電控制電路2和FET103 和104之間連接的端子。每個(gè)IC也設(shè)有用于連接IC與電池和FET 的端子以及用于復(fù)位和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些端子未在圖中示出， 但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公 開中。圖9所示的電壓監(jiān)控電路101和放電控制電路2也可只由一個(gè)IC 組成。在這種情況下，IC設(shè)有用于在IC和各個(gè)電池E1、 E2和E3之 間連接的端子以及用于與FET103和104連接的端子。同時(shí)，IC設(shè)有 連接IC與電池和FET的端子以及用于復(fù)位和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管 這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子 應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。電壓監(jiān)控電路101以及包括電壓檢測器電路52的放電控制電路2 也可只由一個(gè)IC組成。在這種情況下，IC也設(shè)有用于在IC與各個(gè)電 池E1、 E2和E3之間連接的端子以及用于與FET103和104連接的端 子.同時(shí)，IC設(shè)有用于連接IC與電池和FET的端子以及用于復(fù)位和 設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些端子未在附圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中.電壓監(jiān)控電路101、放電控制電路2以及包括FET103和104的 的電壓檢測器電路52也可只由一個(gè)IC組成.在這種情況下，IC設(shè)有 用于在IC與各個(gè)電池El、 E2和E3之間連接的端子。同時(shí)，IC設(shè) 有用于電池、以及復(fù)位和設(shè)定信號(hào)的端子.盡管這些端子未在附國中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā) 明的公開中。在第一到第三實(shí)施例中，觸發(fā)器5設(shè)定為"1",從而放電控制 FET104的柵極電壓設(shè)定為"1"。因此放電控制FET104固定為OFF 狀態(tài)。然而，通過轉(zhuǎn)換用于檢測電池El、 E2和E3的過放電的參考電 壓，放電控制信號(hào)可固定為"1",從而固定放電控制FET104處于OFF 狀態(tài)。圖10是本發(fā)明的第四實(shí)施例的電池裝置的方框圖。在該圖中，與 圖2相同的元件用同 一標(biāo)號(hào)表示。該實(shí)施例的電池裝置61設(shè)有放電控制電路62。放電控制電路62 包括參考電壓源ell、 el2和el3、開關(guān)63、 64和65以及觸發(fā)器66。觸發(fā)器66與設(shè)置端67和復(fù)位端68連接。當(dāng)設(shè)置端67變成"1", 觸發(fā)器66輸出"1"。當(dāng)復(fù)位端68變成"1"，觸發(fā)器66輸出"0"。觸 發(fā)器66的輸出作為開關(guān)控制信號(hào)供給開關(guān)63、 64和65。根據(jù)觸發(fā)器66的輸出，開關(guān)63轉(zhuǎn)換供給比較器11的參考電壓到 參考電壓源e2a或ell，用于檢測過放電狀態(tài)。根據(jù)觸發(fā)器66的輸出， 開關(guān)64轉(zhuǎn)換供給比較器11的參考電壓到參考電壓源e2b或e12，用 于檢測過放電狀態(tài)。根據(jù)觸發(fā)器66的輸出，開關(guān)65轉(zhuǎn)換供給比較器 11的參考電壓到參考電壓源e2c或e13,用于檢測過放電狀態(tài)。這里， 參考電壓源ell、 e12和e13遠(yuǎn)比參考電壓源e2a、 e2b和e2c要小， 從而當(dāng)選擇參考電壓源ell、 el2和e13時(shí)，比較器111的輸出變成"l".當(dāng)觸發(fā)器66的輸出為"0"，開關(guān)63、64和65選擇參考電壓源e2a、 e2b和e2c。當(dāng)觸發(fā)器66的輸出為"1"，開關(guān)63、 64和65選擇參考 電壓源ell、 el2和el3,當(dāng)設(shè)置端67和觸發(fā)器66的榆出均為"1"時(shí)，開關(guān)63、 64和65 選擇參考電壓源ell、 el2和e13。由于所選擇的參考電壓源ell、 e12 和e13遠(yuǎn)比參考電壓源e2a、 e2b和e2c要小，比較器111、 112和113 的輸出變成"1".當(dāng)比較器lll、 112和113的輸出變成"1"時(shí)，"或"門114輸出"1"。然后"或"門輸出供給放電控制FET104的柵極。由于"或" 門114的輸出為"1",斷開放電控制FET104。當(dāng)復(fù)位端68變成"1"而且觸發(fā)器66的輸出變成"0"，開關(guān)63、 64和65選擇參考電壓源e2a、 e2b和e2c。如果電池E1、 E2和E3處 于過放電狀態(tài)，比較器111、 112和113的輸出變成"1"以斷開放電 控制FET104。如果電池El、 E2和E3不處于過放電狀態(tài)，比較器111、 112和113的輸出變成"0"以接通放電控制FET104。因此起動(dòng)常規(guī) 過放電控制操作。在該實(shí)施例中，放電控制電路62可由一個(gè)IC組成。在這種情況 下，采用在電池E1、 E2和E3之間連接的端子以及用于與參考電壓源 e2a、 e2b和e2c連接的端子。同時(shí)，IC設(shè)有用于與比較器111、 112 和113連接的端子。盡管這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。一個(gè)IC可包括比較器111、 112、 113、 121、 122和123、參考電 壓源ela、 elb、 elc 、 e2a、 e2b和e2c、以及"或"電路114,所有 部件如圖10所示。在這種情況下，IC設(shè)有用于與其它元件連接的端 子。該IC還可包括FET103和104。 IC也設(shè)有用于電池的端子以及 用于復(fù)位和設(shè)定信號(hào)的端子。盡管這些端子未在圖中示出，但對(duì)本領(lǐng) 域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這些端子應(yīng)認(rèn)為包括在本發(fā)明的公開中。在上述實(shí)施例中，電池裝置的電池是Li+電池。然而，本發(fā)明的電 池類型并不限定于Li+離子電池。國ll是本發(fā)明所用的電池裝置的外部透視固。為方便解釋，圖11 所示的電池裝置與第一到第四實(shí)施例的電池裝置1相同 在該閨中， 電池裝置1由外殼300組成，外殼300包括設(shè)有電源端子9和10的端 子部分301以及具有用于檢測保險(xiǎn)絲情況的窗口 302A的蓋302.圖12是圖11的無蓋302的電池裝置1的透視圖。在該閨中，基 底303設(shè)有IC芯片304和保險(xiǎn)絲306,并與布線圖(未示出)連接。 例如，電壓監(jiān)控電路101位于IC芯片304內(nèi)。圖13是圖11的無基底303的電池裝置1的透視圖。在該圖中， 電池307與電池E1-E3相同。應(yīng)理解電池裝置的形狀并不限定于圖11-13 所示的形狀，電池裝置可具有其它適當(dāng)?shù)男螤?。本發(fā)明并不限定于具體公開的實(shí)施例，可進(jìn)行變形和改型而不脫 離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)基于在1999年3月18日登記的曰本優(yōu)先申請(qǐng)No.ll-74479，其整個(gè)內(nèi)容在此引用作為參考。
權(quán)利要求
1. 一種便攜式電子設(shè)備，包括負(fù)載；電源端子；控制電路；和電池裝置，所述電池裝置包括通過電源端子向負(fù)載提供電力的多個(gè)電池；監(jiān)控電路，監(jiān)測電池的過放電狀態(tài)并輸出第一監(jiān)控信號(hào)；連接在負(fù)載和電池之間的放電控制開關(guān)，所述放電控制開關(guān)根據(jù)第一監(jiān)控信號(hào)在接通和斷開狀態(tài)之間進(jìn)行切換，并且在接通狀態(tài)下使電池放電；以及放電控制電路，所述放電控制電路根據(jù)來自所述控制電路的控制信號(hào)輸出信號(hào)，所述信號(hào)將所述放電控制開關(guān)強(qiáng)制地切換到斷開狀態(tài)，而與第一監(jiān)控信號(hào)無關(guān)。
2. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述放電控制電路 根據(jù)來自所述控制電路的釋放信號(hào)，從斷開狀態(tài)釋放所述放電控制開 關(guān)，并將其切換到接通狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述監(jiān)控電路監(jiān)測 電池的充電狀態(tài)并輸出第二監(jiān)控信號(hào)，并且所述放電控制電路根據(jù)第 二監(jiān)控信號(hào)從斷開狀態(tài)釋放所述放電控制開關(guān)，并將其切換到接通狀 態(tài)。
4. 如權(quán)利要求3所述的便攜式電子設(shè)備，其中 所述放電控制開關(guān)在根據(jù)笫二監(jiān)控信號(hào)從斷開狀態(tài)被釋放后，根據(jù)第一監(jiān)控信號(hào)被控制.
5. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述監(jiān)控電路當(dāng)所態(tài)時(shí)，監(jiān)測電池的過放電狀態(tài)，并且當(dāng)所述監(jiān)控電路監(jiān)測到過放電狀 態(tài)時(shí)，所述放電控制電路根據(jù)所述第一監(jiān)控信號(hào)從斷開狀態(tài)釋放所述放電控制開關(guān)。
6. 如權(quán)利要求5所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述放電控制開關(guān) 在根據(jù)笫二監(jiān)控信號(hào)從斷開狀態(tài)被釋放后，根據(jù)第一監(jiān)控信號(hào)被控制。
7. 如權(quán)利要求l所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述監(jiān)控電路當(dāng)所 述多個(gè)電池中的任何一個(gè)電池的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，從斷開狀態(tài)釋放 所述放電控制開關(guān)。
8. 如權(quán)利要求7所述的便攜式電子設(shè)備，其中所述預(yù)定值是可變的。
全文摘要
用于防止電池過放電和過充電的保護(hù)方法、控制電路和電池裝置。其中，當(dāng)設(shè)定信號(hào)“1”供給設(shè)置端，觸發(fā)器輸出“1”。然后放電控制FET的柵極變成“1”，從而無論由電壓監(jiān)控電路提供的放電控制信號(hào)如何，放電控制FET處于OFF。當(dāng)復(fù)位信號(hào)“1”供給復(fù)位端，觸發(fā)器輸出“0”。然后根據(jù)電壓監(jiān)控電路的放電控制電路的輸出，接通和斷開放電控制FET。即使長時(shí)間不使用電池時(shí)，與電子設(shè)備連接的電池也不過放電。
文檔編號(hào)H01M10/48GK101267126SQ200810088428
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2000年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月18日
發(fā)明者佐伯充雄, 奧村匡史, 小澤秀清, 田中重穗 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社