CN101158710A - 对电池组电压监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池监控电路。该电池监控电路包括多个电压检测路径和一个逻辑设备。各个电压检测路径分别连接到一个电池，可用于将该电池的电压与一个开关的开关阈值相比较。如果该电池电压大于所述的开关阈值则该电压检测路径导通。逻辑设备与多个电压检测路径相连，可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个警告信号。

Description

对电池组电压监控设备

技术领域

本发明系关于电压监控，具体为对电池组中电池的监控。

背景技术

一些电子设备，例如电动工具、电动汽车和其他便携式设备，多半是由电池组供电的。通过将无线式电池组连接到电动工具中，用户可以自由地走动，而不需要受电源线的约束。

电池组可以包括电池组电池和用于允许电池组电池提供电力或者被充电的开关电路。通过在电池组中的电路可以实现一种或多种监控功能，以维持电池组电池的安全使用。例如，可以监控在每个电池组电池上的电压电平。

某一电池组电池的化学性质，例如锂离子电池，如果其电压电平超过高电压阈值或者低于低电压阈值，则会变得危险。因此，传统电路会监控电池组电池的电压并将被监控的电压与预定义的低电压和高电压阈值进行比较。如果达到了其中任一个阈值，则安全功能(例如增加监控率、打开开关等)可以启动。然而，确定那样的阈值底线要花费相当多的一段时间，并且这样的时间会超过电池的安全极限。

另外，现有的方法常用经典的模拟比较器或者在监控电路中引入参考电压。传统方法会使得检测所需的时间和功耗大大增加，尤其是监控电池组中的多个电池时。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于监控电池组中电池电压的监控电路。该监控电路包括多个电压检测路径和一个逻辑设备。每个电压检测路径都连接到一个电池，用于将该电池的电压与一个开关的开关阈值相比较。如果电池电压高于该开关阈值，则电压检测路径导通。逻辑设备与上述多个电压检测路径相连，可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个警告信号。

附图说明

以下附图中类似标号表示类似部件，后文具体实施方式结合以下附图进行，将使得本发明之实施例的特性和优点显而易见。

图1是包括电池组的电动工具的图解视图。

图2是表示图1中所示电池组的组成部分的结构图。

图3是表示示例性的电池检测仪的结构图，该电池检测仪用于监控图2所示电池组电池上的电压电平。

图4是表示包括在图2中所示电池检测仪中的控制器的一些操作的流程图。

图5所示为一种示例性的电池检测仪，用于检测图2所示的电池组中的电池电压。

图6所示为另一示例性的电池检测仪电路的块图，该电池检测仪电路包括用于监控图2所示的电池组中电池电压的监控电路。

图7所示为一种用于检测电池电压的方法之流程图。

具体实施方式

本发明所公开的另外的优点和方面对本领域技术人员来说会从下列详细说明中变得显而易见，其中简单地借助于用于实践本发明的预期最佳方式的例子，显示和说明了本发明的实施例。如下将要描述的，本发明的公开能够覆盖其他不同的实施例，且它的几个细节容许在各种明显的方面进行的修改，所有这些都不背离本发明公开的精神。因此，附图和详细说明实际上被认为是示例性的，而非限制性的。

参考图1，示例性的无线电动工具100可以包括电钻102和电池组104。电钻102可以装配一个或者多个钻头、螺丝刀头等等，用于执行多种操作(例如，钻孔、插入和/或移出螺丝等等)。当此示例性电动工具包括电钻时，其他实施例可以包括其他类型的电气工具和/或设备(例如，真空吸尘器、圆锯、电钻、探照灯、激光导向/水平仪等等)。

典型地，电池组104可以包括供电给电钻102的电源(例如电池组)。通过提供无线电源，用户可以自由地走动和使用无线电动工具100，而不受连接到墙壁插座的电源线约束。连同供电一起，在某些时段，电池组104可以通过数字或模拟数据总线与计算设备(未示出)共享数据，该数据总线例如无线链路(未示出)、并行电缆(未示出)、通用串行总线电缆(未示出)和/或网络电缆。共享的数据可以包括状态数据(例如电源电量水平、钻机操作或闲置等等)、标识数据(例如钻机制造者、包括在电池组中的电池组电池类型等)和/或其他类型的信息。

参考图2，示出了电池组104的结构图。电池组104可以包括电池组电池模块200、电力控制开关电路202和电池检测仪电路204。电池组电池模块200可以包括一组电池组电池或其他类型的蓄能设备(例如燃料电池等)，其可以供电给包括在电钻102中一个或多个负载(例如电机)。为了控制输出给电钻102的电力，电池组电池模块200可以连接到电力控制电路开关电路202。例如，如果所提供的电力下降到低于预定的阈值，电力控制开关电路202可以打开在电池组电池模块200和电钻102的电机之间的连接。可以选择的，如果电池组电池模块200可以提供适量的电力，电力控制开关电路202将会通过闭合在电池组电池模块和电钻102的电机之间的连接而允许电力输出。

电池检测仪电路204可以控制就电池组电池模块200和电钻102的电机的连接和断开来控制开关电路202。为了提供此控制，电池检测仪电路204监控电池组电池模块200。例如，电池检测仪电路204监控呈现在包括在电池组电池模块200中一个或多个电池组电池上的电压。如果呈现在一个或多个电池组电池上的电压下降到低于(或上升到高于)预定的水平，则电池检测仪204会触发电力控制开关电路202，以打开在电池组电池模块200和电机或电钻102之间的连接。如果呈现在电池组电池上的电压处于安全的操作范围内，则电池检测仪电路204会连接电力控制开关电路202闭合在电池组电池模块200和电钻102的电机。

连同控制电力控制开关电路202的操作一起，电池检测仪电路204会传输和/或接收来自计算系统(未示出)的信息，该计算系统可以连接到电池组104。例如，电池检测仪电路204会传输所检测的包括在电池组电池模块200中一个或多个电池组电池上的电压水平的数据。也可以将数据提供给计算系统，以识别单独的电池单元(或者多个电池单元)没有在预定的安全范围内工作。数据传输可以是按时间安排的，例如，在基于一个周期和/或基于特殊事件的发生。例如，可以以每秒钟一次或多次传输表示呈现在每个电池组电池上的电压的数据。关于由一个或多个事件触发的传输，电压数据可以在电钻102的电机闲置且没有从电池组104汲取功率的任何时候传输。电池检测仪电路204还可以实现一个或多个数据传输方法(例如，压缩、解码、加密等)和/或接收方法(例如，解压缩、解码、解密等)，以使一个或者多个连接在一起的计算系统共享信息。

参考图3，示出了电池组电池模块200和电池检测仪电路204的结构图。电池组电池模块200可以包括一个或多个电池单元或其他类型的蓄能设备(例如燃料电池等)，其可以用来给电钻102的电机供电。在此实施例中，电池组电池模块200可以包括7个电池单元300a、300b、300c、300d、300e、300f和300g，然而，也可以实施为更多或者更少的电池单元。电池单元可以串联，以使由电池组电池模块200提供的电压可以基本上等于呈现在每个电池组电池300a-g上的电压总和。为了提供此总和电压，电池组电池300a可以连接到电力控制开关电路202(其可以提供电压给电钻102的电机)。在此实施例中，电池组电池300g可以连接到地端302。

为了监控每个电池单元300a-g上的电压，每个电池组电池的一侧连接到电池检测仪电路204。在此实施例中，每个电池组电池300a-g的正极都连接到电池检测仪电路204。每个正极端都连接到一个单个的低通滤波器，该低通滤波器包括一个电阻和一个电容。例如，电池组电池300a可以连接到包括电阻304a和电容306a的低通滤波器。类似地，电池组电池300b-g可以分别连接到包括电阻304b-g和电容306b-g的低通滤波器。

一旦由包括电阻304a-g和电容306a-g的各个低通滤波器进行了滤波，将把电池组电池300a-g上的电压提供给电平转移电路308。电平转移电路308调节(例如，升高电压电平、降低电压电平、滤波等)每个电压信号的状态，为从模拟域转换到数字域作准备。在此实施例中，电平转移电路308将调节后的电压信号提供给模数转换器(ADC)310，ADC 310可以将每个模拟电压信号转换成数字信号(例如，8位二进制数、12位二进制数等)。ADC 310可以实现一种或者多种转换技术(例如，快闪转换器、逐次近似转换器、∑-Δ转换器等)。另外，当单个的ADC 310可以包括在电池检测仪电路204中时，在一些实施例中可以实现多于一个ADC的技术。

ADC转换器310可以将一个或多个数字信号(其表示每个电池组电池300a-g上存在的电压)提供给计算系统(未示出)。该计算系统会并入无线电动工具100和/或位于远离(经过无线链路或者其他类型的连接)无线电动工具的位置。通过将此电压电平表示提供给计算系统，会检测在一个或多个电池组电池单元300a-g上的电压降。一旦检测到，就会将一个或多个控制信号发送到放电开关电路202，以切断从电池模块200到电钻102的电机的电力输送。另外，通过提供每个电池组电池300a-g的电压电平，计算系统可以识别电池组电池中一个(或多个)电池组电池具有降低的电压。一旦被识别，有缺陷的一个电池组电池或多个电池会被再充电，以补充其电压到合适电平。除了检测降低的电压电平(在一个或多个电池组电池上)，其他事件也可以得到监控。例如，检测到超过预定阈值的电压和/或其他类型的事件(例如，在电池模块200内的温度超过阈值，等)。

典型地，ADC 310可以产生一个或多个表示每个电池组电池单元300a-g上的电压的数字信号。这些电池组电池电压可由ADC 310在一定时期内以重复方式采样。对于每个采样周期，ADC 310可以产生并将一个或多个数字信号提供给计算系统。因此，在每个电池组电池上的电压都可以在一定时期内受到监控。这样由ADC 310进行的重复转换会消耗相当多的电力。另外，由于在一定时期内重复地产生一个或多个数字信号，电池检测仪电路204和计算系统需要充足的处理时间和资源。进而，处理这些信号所需要的时间会延迟对一个或多个电池组电池上的电压的检测和/或对有缺陷的电池组电池(或多个电池)的识别。

用于确定在电池组电池302a-g中一个或多个电池上的电压是否已经降低的检测时间，可以通过在电池检测仪电路204中包括专用处理通路312而减少。处理通路312还可以减少用于识别具有降低的电压电平的一个或多个电池组电池300a-g的处理时间。通过结合一些部件，例如在处理通路312中的组合逻辑设备，电力损耗和处理时间相较于使用ADC 310可以充分减少。例如，ADC 310会需要毫秒级的处理时间(例如，7毫秒)，来将数字数据转换和转移到计算系统。比较起来，处理通路312需要几微秒的时钟周期(例如，2时钟周期(2微秒))来确定电池组电池300a-g中一个或多个是否经历了电压降低。

为了提供此功能，处理通路312可以包括附加电路和/或部件。例如，在电池检测仪电路204中可以包括开关314a、314b、314c(未示出)，314d(未示出)、314e(未示出)、314f(未示出)和314g。在电池检测仪电路204中也可以包括电阻316a、316b、316c(未示出)、316d(未示出)、316e(未示出)、316f(未示出)和316g。在处理通路312中可以包括一个或多个组合的逻辑部件，例如NAND门318。为了存储表示呈现在每个电池组电池300a-g上的电压的状态，在通路312中可以包括一组寄存器320。在此实施例中，寄存器组320包括8个寄存器322、324、326、328、330、332、334和336。为了访问一个或多个寄存器322-336，可以在处理通路312中包括控制器338。随着确定一个或多个电池组电池300a-g是否经历了电压降低，控制器322可以识别一个或多个经历了电压降低的电池。

开关314a-g可以分别连接在电容306a-g和电平转移电路308之间。在此实施例中，每个开关314a-g可以实施为N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，在一些实施例中，也可以使用其他类型的场效应晶体管(例如，P沟道MOSFET)和/或其他类型的晶体管(例如，双极结晶体管)来实现一个或多个开关314a-g。在电池组电池300a-g上的电压会充分偏置各自的开关314a-g。例如，将表示电池单元300a上的电压的信号提供(经过电阻304a和电容306a)给开关314a。如果该电压实质上等于或高于预定的阈值，则开关314a可能偏置为闭合。如果偏置闭合，则将电池300a上的电压信号提供给电阻316a(经过开关314a)。基于从开关314a接收的信号，电阻316a两端会呈现电压，和电池300a电压相对应。例如，如果在电池组电池300a上呈现合适的电压，则开关314a会被偏置闭合，电阻316a两端的电压则和电池组电池300a上电压对应。

可以选择的，呈现在电池组电池300a上的电压不会将开关314a偏置为闭合。例如，呈现在电池组电池300a上的电压可以低于预定的阈值，该预定的阈值是偏置开关314a所需的。由于电力输送，电池300a会经历电压降低。由于开关314a不会被偏置为闭合，所以会有相对小量的电流流向电阻316a。因此，跨越电阻316a会呈现相对较低的电压。该低电压会被控制器338检测到。进而，基于该低电压，控制器338会将电池组电池300a识别为电压不足，并启动适当的响应(例如，断开负载和/或对电池组电池300a再充电)。与电阻316a相似，电阻316b-g也可以由控制器338使用来检测电池组电池300b-g中一个或多个是否经历了电压降低。另外，电阻316b-g两端的电压帮助辅助控制器338去识别电池组电池中一个或多个是否经历了低电压故障状态的过程。为此，中断电路342会给控制器338产生一个表示故障状态的中断。由中断电路342产生的该中断会导致控制器338进入一个保护模式，从而禁止电池放电，以保护处于电压不足状态的电池。如果，例如NAND门318的输出为逻辑“1”，则NAND门318的输出可以被用作触发一中断(经过中断电路442)给控制器338。这样会导致控制器338以此处所述的方式从寄存器320读取数据。

为了检测呈现在电池组电池300a-g的电压中的一个或多个是否已经降低，每个电阻316a-g会连接到NAND门318的输入。对此实施例而言，NAND门318可以包括7个输入(例如，为每个电阻316a-g设有一个)。基于NAND门318的逻辑功能，如果在每个该门的输入端上呈现逻辑“1”，则输出逻辑“0”。因此，如果NAND门318的任一输入可以是逻辑“0”，则该门的输入会是逻辑“1”。所以，如果开关314a-314g中一个或多个没有被偏置到闭合，则呈现在电阻316a-g中一个或多个上的电压会相对较低。因此，这个相对较低的电压会被认为是正被输入到NAND门318的逻辑“0”。从而，如果在NAND门318中一个或多个输入上提供了逻辑“0”，则该门会输出逻辑“1”。所以，如果在一个或多个电池组电池300a-g上经历了电压降低，则从NAND门318会输出逻辑“1”。此逻辑“1”会被控制器338用来检测在电池组电池300a-g中一个或多个上的电压降。在此实施例中，NAND门318为检测电压降而提供逻辑操作。然而，在一些实施例中也可以单独地或者以组合方式执行其他类型的组合逻辑(例如，AND门、OR门、异或门、NOR门等)。通过使用组合逻辑设备(例如，NAND门318)，可以在相对短的时间内(例如，2个时钟周期)检测到一个或多个电压降。另外，通过使用组合逻辑，消耗的电能比从ADC 310汲取的电能低。

在此实施例中，会将NAND门318的输出提供给寄存器组320。特别地，会将该输出(例如，如果一个或多个电池组电池300a-g经历了电压降低，则为逻辑“1”)提供给寄存器322(标为“任一电池”)。通过在寄存器322中存储数据(其表示NAND门318的输出)，控制器338可以使用该数据来执行操作。例如，控制器338可以使用该数据来确定一个或多个电池组电池300a-g是否经历了电压降低。如果已经经历了电压降低，则控制器338可以，例如，发送一信号给放电开关电路202，用于中断向电钻102的电机输出电力。

也可以将数据提供给寄存器组320，该数据表示在每个电阻316a-g上呈现的电压。在此实施例中，NAND门318的每个输入(例如，7个输入)可以连接到寄存器组320。由于该连接，每个单独的输入都可以被分配一个包括在寄存器组320中的寄存器。例如，连接到寄存器316a的输入被分配给寄存器324(标为“电池1”)。相应地，连接到寄存器316b-316g的输入被分配给相应的寄存器326-336。数据可以被输入到单个的寄存器，以表示是否发生了电压降低。例如，如果在电池组电池300a处电压降低，则跨越电阻316a的电压会相对低(与通过没有被偏置为闭合的开关314a所提供的一样)。如果跨越电阻316a的电压低于预定的阈值，则跨越电阻316a的该降低的电压可以表示逻辑“0”。因此，逻辑“0”可以被输入寄存器324，以表示呈现在电池组电池300a处的电压降低。可以选择的，如果在电池组电池300a处呈现合适的电压，则跨越电阻316a(与通过被偏置为闭合的开关314a所提供的一样)呈现一电压。在此场景中，逻辑“1”可以进入到寄存器322。相似的数据可以被输入寄存器326-336，以表示呈现在各个电池组电池300b-g上的电压。因此，开关314a-g和电阻316a-g以实质上受动的方式和在相对短时间内，将每个电池组电池300a-g的状态提供给寄存器组320。

控制器338可以访问寄存器组320中一个或多个寄存器，以确定在电池组电池300a-g中一个或多个上是否发生了电压降低。另外，控制器338可以访问一个或多个寄存器322-336，以识别在该个或多个电池组电池中哪一个具有不足的电压电平。控制器338可以实施为一个或多个通用处理器(例如，微处理器)或者由一个或多个特殊设备(例如，专用集成电路(ASIC)等)。控制器338和/或寄存器组320可以以单个集成电路作为整体结构实现。类似地，电池检测仪电路204可以由单个集成电路作为整体结构实现。寄存器组320也可以驻留在存储器(例如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、静态存储器(SRAM)等)中。

为了确定一个或多个电池组电池300a-g是否已经到达最低允许电压，控制器322可以执行电压监控器340。随着对是否发生电压降低的确认，电压监控器340的执行也会识别特定的电池组电池(多个电池)是否经历了电压降低。该电压监控器340可以以数字电子电路、或者计算机硬件、固件、软件或其组合形式实现。电压监控器340也可以作为计算机程序产品实现，例如，以信息载体有形地物化的计算机程序，例如，以机器可读存储设备(例如，RAM、ROM、硬盘驱动器、CD-ROM等)或传播信号形式。计算机程序产品可以由对数据处理装置的操作进行控制来执行，例如可编程处理器、计算机或者多个计算机。可以以一种或多种编程语言的形式编写计算机程序，包括编译和解释语言，而且其可以以任一形式使用，包括作为独立程序或者模块、组件、子程序或其他适于在计算机环境中使用的单元。可以将计算机程序施用以在计算设备上执行(例如，控制器、计算机系统等)，或在一个地点的多个计算设备(例如多个控制器)上，或者跨越多个地点分布，其由通信网络互相连接。

电压监控器340可以访问寄存器322，以确定一个或多个开关314a-g是否打开(未偏置为闭合)，且对应的一个或多个电池组电池是否经历了电压降低。例如，电压监控器340可以访问寄存器322并读取存储的信息。基于此信息，电压监控器340可以相对快速地确定一个或多个开关314a-g是否打开。例如，如果逻辑“0”可以由存储在寄存器322中的数据表示，则电压监控器340可以确定至少一个开关已打开。可以选择的，逻辑“1”可以以存储在寄存器322中的数据表示。通过访问和读取数据，电压监控器340可以确定开关314a-g中没有开关打开。

通过确定至少一个电池组电池300a-g是否经历了电压降低，控制器338可以启动一个适当的动作或多个动作。例如，控制器338可以启动产生一个控制信号，并将其提供给放电开关电路202。在接收控制信号基础上，放电开关电路202可以打开在电池组电池模块200和电钻102的电机之间的连接。通过打开连接，由于一个或多个电池组电池300a-g会处于危险的低电压状态，所有停止电力输送。增大电池组电池300a-g的监测率，也是适当的动作。例如，在确定一个或多个电池组电池300a-g是否具有降低的电压基础上，控制器338请求ADC310和计算系统监测电池组电池300a-g。

电压监控器340也可以识别一个或多个电池组电池，其中该一个或多个电池组电池也可以经历电压降低。例如，电压监控器340可以在检测到至少一个电池组电池(经过寄存器322的内容)之后访问寄存器324-336中的每一个。在此实施例中，如果一个或多个寄存器324-336存储表示逻辑“0”的数据，则相联的电池组电池会经历电压降低。可以选择的，如果一个(或多个)寄存器324-336存储表示逻辑“1”的数据，则相联的电池组电池马上被充电到合适的电平。通过识别具有降低的电压电平的一个或多个电池组电池，控制器338可以产生一信号来启动一个适当的动作或多个动作(例如，启动对已识别的电池组电池的再充电)。

图4展现了包括电压监控器340的一些操作的流程图400。例如，这些操作可以包括访问寄存器322的步骤402，以读取寄存器内容用于确定一个或多个开关314a-g是否打开。打开的开关可以表示对应的电池组电池已经历了电压降低。这些操作也包括确定一个或多个开关300a-g是否打开的操作404。例如，电压监控器340可以确定寄存器322是否存储了表示逻辑“1”的数据。与由NAND门318所提供的一样，逻辑“1”可以表示一个或多个开关314a-g打开。相应，存储的数据可以表示逻辑“0”，则表示开关314a-g中没有一个被打开。如果已确定开关314a-g中没有一个被打开，则其他操作包括返回以访问寄存器322的内容的步骤402。

如果已确定一个或多个开关314a-g被打开，则其他操作包括启动切断放电开关电路202步骤406。其他操作也包括识别打开的开关的步骤408。通过识别打开的开关(或者多个开关)，控制器338可以识别与该打开的开关(或者多个开关)相关联电池组电池(或者多个电池组电池)。一旦识别了电池组电池，则控制器338可以启动一个或多个适当的动作。例如，控制器338可以启动对与打开的开关相联的电池组电池的再充电。

通过一个或多个可编程处理器(例如控制器338)执行计算机程序来实现上述运行在输入数据(例如寄存器322-336的内容)上的操作以及产生输出(例如，一个或多个控制信号)，可以实现与流程图400相关联的一个或多个操作。这些操作也可以由控制器338以专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)、ASIC(专用集成电路)等)实现。在一些设备中，与流程图400相关联的一个或多个操作(伴随其他操作)会依赖于电动工具或者便携式设备的类型，其中的电池组电池正受到监控。例如，由于便携式设备的类型便可以决定是否可以执行附加操作。

在一些实施例中，控制器338适于执行计算机程序且可以包括，举例来说，通用和/或专用微处理器。通常，一处理器可以从存储器(例如，ROM、RAM等)接收指令和数据。控制器338可以有效地接口以从一个或多个海量存储设备(例如，磁碟、磁光碟或者光碟等)中接收数据，或向其传输数据，或者两者兼有，以进行数据的存储。计算机程序指令和数据的信息载体可以包括非易失性存储器的形式，举例来说，如EPROM、EEPROM的半导体存储设备，以及闪存设备；磁盘，例如，内置硬盘或可移动硬盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVC-ROM碟。

如上所述，如果在一个或多个电池组电池上发生电压降低，则电力输送会被中断。在一些设备中，由于其他事件，电力输送可以被停止。例如，在充电操作期间可以停止电力输送，以减小过充电效应。

图5为电池检测仪204′的块图，电池检测仪′含有用于监控电池组中电池电压的监控电路。在本发明的一个实施例中，监控电路可用于监控电池300a-g的电压。如图5实例所示，电池测量仪204′可包括一个监控电路、寄存器组508以及一个控制器510。寄存器组508和控制器510与图3所示的寄存器组320和控制器338的功能一样。简洁起见在此不再复述。

在本发明的一个实施例中，监控电路包括多个电压检测路径512a、512b、512c(图中未示出)、512d(图中未示出)、512e(图中未示出)、512f(图中未示出)和512g，还包括一个逻辑设备(也称为组合逻辑元件)。在本发明的一个实施例中，各个电压检测路径512a-g分别连接到电池300a-g，可用于将电池电压与一个开关的开关阈值(例如3.6伏)相比较。如果某个电压检测路径检测到的电池电压值大于该开关阈值，则电压检测路径导通。否则，如果某个电压检测路径检测到的电压小于该开关阈值，则电压检测路径断开。在本发明的一个实施例中，逻辑设备520连接到电压检测路径512a-g，可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个警告信号540。

如图5所示，电池300a-g上的电压首先由低通滤波器进行过滤，低通滤波器包括电阻502a、502b、502c、502d(图中未示出)、502e(图中未示出)、502f(图中未示出)和502g，以及电容504a、504b、504c、504d(图中未示出)、504e(图中未示出)、504f(图中未示出)和504g。举例来说，电压检测路径512a检测到一个电池电压，该电池电压由包括电阻502a和电容504a的低通滤波器进行滤波。每个电压检测路径都可包括一个开关，该开关具有一个开关阈值，以及一个连接在开关和接地极302之间的电阻(或电流源)。如图5实例所示，每个开关都包括一个二极管和一个与之串联的晶体管。因此，每个开关的开关阈值都包括二极管的二极管阈值与晶体管的晶体管阈值之和。例如，电压检测路径512a包括串联的二极管514a和晶体管516a，如图5所示。电压检测路径512a还可包括一个电阻518a，连接在开关(二极管514a和晶体管516a)和地极302之间。与之类似，电压检测路径512b-g中分别包含二极管514b、514c(图中未示出)、514d(图中未示出)、514e(图中未示出)、514f(图中未示出)、514g和晶体管516b、516c(图中未示出)、516d(图中未示出)、516e(图中未示出)、516f(图中未示出)、516g以及电阻518b、518c(图中未示出)、518d(图中未示出)、518e(图中未示出)、518f(图中未示出)、518g。

在本发明的一个实施例中，二极管514a-g可以为齐纳(Zener)二极管，晶体管516a-g可以为金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。在电压检测路径512a上，齐纳二极管514a的阴极与电阻502a相连，阳极与MOSFET 516a的源极相连。MOSFET 516a的栅极与电阻502b相连，漏极与电阻518a和逻辑设备520相连。如图5所示，由于每个齐纳二极管都有一个二极管阈值，每个MOSFET都有一个栅极-源极阈值，该开关(包括齐纳二极管514a和MOSFET 516a)的开关阈值就包括齐纳二极管514a的二极管阈值与MOSFET 516a的栅极-源极阈值之和。然而，该开关的实现并不限于二极管与晶体管串联。在本发明的某些其它实施例中，电压检测路径中的开关可包括但不限于一个二极管、一个晶体管或多个二极管与晶体管的组合。举例来说，在图3所示的实例中，每个电压检测路径中的开关就是一个晶体管。本发明的优点之一在于可通过配置开关来调整开关阈值。例如，通过增加二极管的数量或改变晶体管的类型可以增大开关阈值。在本发明的一个实施例中，如果某个电压导通路径中的单个开关闭合，则该电压检测路径导通。如果某个电压检测路径中的单个开关断开，则该电压检测路径断开。

每个电压检测路径都连接到逻辑设备520的一个输入端以检测电池300a-g中是否有一个或者多个电压出现了不正常的状况(例如欠压)。在本发明的一个实施例中，逻辑设备520可为或非门，具有7个输入端(电压检测路径512a-g中的每个路径占用一个)。在不背离本发明精神的前提下，也可使用其他类型的逻辑设备，如与门、或门、异或门和与非门单独或者组合来实现。在本发明的一个实施例中，逻辑设备520根据各个电压检测路径的导通状态生成警告信号540。可使用警告信号540来将无线电动工具100置于正常工作模式(正常状态)或者待机模式(待机状态)。例如，如果警告信号540为低(逻辑“0”)，则使用正常工作模式。如果警告信号540为高(逻辑“1”)，则使用待机模式。在本发明的一个实施例中，正常工作模式下，电池300a-g通过放电开关电路202给负载(例如无线电动工具100)供电，无线电动工具100则可以工作。在本发明的一个实施例中，待机模式下，放电开关电路202则断开，无线电动工具100的大多数功能都无法使用。

在图5所示的实例中，如果逻辑设备520使用与非门实现，如果电池300a-g中一个或者多个电池的电压低于各个电压检测路径512a-g的一个开关阈值，则逻辑设备(与非门)520生成一个高电平的警告信号540。在本发明的一个实施例中，电池300a-g接收到该警告信号后停止给无线电动工具100供电，电动工具100进入待机模式。在图5所示的实例中，如果逻辑设备520使用或非门实现，则逻辑设备(或非门)520在512a-g所有的电压检测路径都断开时生成高电平警告信号，表明电池300a-g中的所有电池电压都低于开关阈值了。在本发明的一个实施例中，电池300a-g会在此情况下停止给无线电动工具100供电，无线电动工具100会置于待机模式。

无线电动工具100的实际工作中，如果电池300a-g中的任何一个的电压高于相应开关的开关阈值(例如3.6伏)，如上已述，512a-g中相应的电压检测路径就会导通。进而就会有一个表明该电池现有电压的信号提供给电压检测路径512a-g的电阻518a-g中的一个。举例来说，如果电池300a的电压高于开关阈值(如3.6伏)，电压检测路径512a的开关(包括二极管514a和晶体管516a)就会导通。这样，一个表明电池300a电压的信号就提供给电阻518a。进而使得逻辑设备520(或者寄存器组508)的相应输入变为高。在本发明的一个实施例中，在此情况下，逻辑设备(或非门)520的输出端生成的警告信号540为低，该警告信号使得无线电动工具100继续以正常模式工作。

在本发明的一个实施例中，如果实例中的电池组200的电压低于所述的开关阈值(例如3.6伏)，电压路径512a-g就会断开，使得逻辑设备(或非门)520的所有输入都为低。最终逻辑设备(或非门)520输出端的警告信号540变为高，并将无线电动工具100切换到待机状态。另外，当所有的电压检测路径512a-g都断开时，将会有一个相对小的电流流经各个电压检测路径。因此，在本发明的一个实施例中，监控电路的功耗得以减小。

在图示实例中，如果至少有一个寄存器可用于存储表明512a-g中各个电压检测路径导通状态的数据，则接收到警告信号540后无线电动工具100的电能供给会中断。而且，在寄存器组508中有一个寄存器可用于存储表明警告信号540逻辑值的数据。在本发明的一个实施例中，如果电压检测路径512a-g中有一个路径导通，则存储表明该电压检测路径导通状态数据的寄存器中就会存储逻辑“1”。相反，如果该电压检测路径断开，则该寄存器中存储逻辑“0”。在本发明的一个实施例中(例如逻辑设备520为与非门)，如果电压检测路径512a-g中至少有一个断开，则存储表明警告信号逻辑值数据的寄存器中就会存储逻辑“1”。

在本发明的一个实施例中，控制器510可接收警告信号540，当电压检测路径512a-g中至少有一个断开时，控制器510可中断无线电动工具100的电能供给。控制器510也可读取寄存器组508中的一个或多个寄存器的值以检测各个电压检测路径的导通状态和警告信号540的逻辑值。在图5所示的实例中，如果检测到记录警告信号540逻辑值的寄存器中存储的逻辑“1”，控制器510就可生成一个信号给放电开关电路202使得电池300a-g停止给无线电动工具100供电。另外，通过读取表明各个电压检测路径导通状态的数据，控制器510还可确定电压检测路径512a-g中哪些断开了，即确认哪些电池电压不足。根据电压检测路径的导通状态，控制器510可生成一个信号以采取合适的操作(例如开始给电压不足的电池充电)。

本发明的一个实施例可通过比较电池300a-g的电压和一个内部开关的开关阈值来检测电池的异常状况(例如欠压、过压)。本发明的一个实施例提供的电池检测仪不但缩短了检测所需的时间，还降低了功耗。如图5所示，电池检测仪204′不但可以在电池放电期间检测到电池电压降低(欠压)，还可在电池充电期间检测到电压升高(过压)。

通过将电池300a-g的电压与一个开关的开关阈值相比较，图5所示实施例可用于监控电池300a-g的电压升高。例如，当电池300a-g充电时，电池300a-g中的各个电池电压就可能升高。如果某个电池的电压超过了高电压阈值(过压)，电池就可能损毁或者出现危险。要保证电池300a-g安全充电，就需要配置各个电压检测路径中的开关，使得其开关阈值等于上述的高电压阈值。举例来说，电压检测路径512a-g中的开关可使用多个二极管和一个晶体管串联实现。如果某个电池上的电压高于上述的高电压阈值，相应的电压检测路径就会导通，即表明该电池的电压已经超过了高电压阈值。最终逻辑设备520会生成警告信号540以停止给电池300a-g充电。而且各个电压检测路径的导通状态和警告信号540的逻辑值都可存储于寄存器组508中并由控制器510读取。控制器510可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个信号以采取适当的操作以保证电池组200充电的安全(例如停止给一个或多个过压的电池充电)。

图6所示为另一种示例性的电池检测仪204″，在本发明的一个实施例中，电池检测仪204″包括用于监控电池电压的监控电路。与图5标号相同的组件其功能类似，简洁起见不再复述。如图6所示，逻辑设备520生成的警告信号540可用于直接控制任何类型的开关电路(例如放电开关电路202)。

图7为一种用于监控电池组中电池电压的方法之流程图。步骤600中，将电池电压与一个开关的开关阈值相比以监控电池电压。步骤602中，如果某个电池的电压大于开关阈值，则上述的开关导通。于是相应的电压检测路径也导通(图中未示出)。步骤604中，根据某个开关的导通状态或者电压检测路径的导通状态为各个电池生成一个检测信号。在本发明的一个实施例中，如果某个开关(电压检测路径)导通，则生成一个具有较高电压的检测信号，该信号表明对应的电池上的电压高于上述开关阈值。在本发明的一个实施例中，如果某个开关(电压检测路径)断开，则生成具有较低电压值的检测信号。随后，在步骤606中，根据各个电池的检测信号生成一个警告信号。在本发明的一个实施例中，如果至少有一个检测信号为相对较低电压，则生成具有高电平的警告信号。在本发明的某些其它实施例中，根据检测信号的状态的其它组合情况生成高电平的警告信号。举例来说，当所有检测信号为较低电压时生成高电平警告信号。在本发明的一个实施例中，可使用具有开关阈值的开关来提供上述的开关阈值。在本发明的一个实施例中，每个开关都包含一个二极管和一个与之串联的晶体管。这样，开关的开关阈值就与二极管的二极管阈值和晶体管的晶体管阈值之和相关。通过配置开关还可调整开关阈值。例如，增加二极管的数量或改变晶体管的类型就可增大开关阈值。

上文已经描述了大量的实现方式。然而，可以理解，各种修改是可以进行的。因此，其他实现方式在下列权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种监控电路，其特征在于，包括：

多个电压检测路径，其中各个电压检测路径分别连接到一个电池，可用于将所述电池的电压与一个开关的开关阈值相比较，如果所述电池电压大于所述的开关阈值则所述电压检测路径导通；

一个逻辑设备，所述逻辑设备与上述的多个电压检测路径相连，可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个警告信号。

2.根据权利要求1所述之监控电路，其特征在于，所述开关包括一个晶体管。

3.根据权利要求2所述之监控电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述晶体管的晶体管阈值。

4.根据权利要求1所述之监控电路，其特征在于，所述开关包括个二极管。

5.根据权利要求4所述之监控电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述二极管的二极管阈值。

6.根据权利要求1所述之监控电路，其特征在于，所述开关包括一个二极管和一个晶体管。

7.根据权利要求6所述之监控电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述二极管的二极管阈值与所述晶体管的晶体管阈值之和。

8.根据权利要求1所述之监控电路，其特征在于，所述各个电压检测路径包括一个与所述开关相连的电阻。

9.根据权利要求1所述之监控电路，其特征在于，各个电压检测路径可根据所述导通状态生成一个检测信号，所述检测信号由所述的逻辑设备接收。

10.一种电池检测仪电路，其特征在于，包括：

多个电压检测路径，其中各个电压检测路径分别连接到一个电池，可用于将所述电池的电压与一个开关的开关阈值相比较，如果所述电池电压大于所述的开关阈值则所述电压检测路径导通；

一个逻辑设备，所述逻辑设备与上述的多个电压检测路径相连，可根据各个电压检测路径的导通状态生成一个警告信号；

一个与所述逻辑设备相连的控制器，可用于接收所述的警告信号并在一个或多个所述的电压检测路径断开时中断负载的电能供给。

11.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关包括一个晶体管。

12.根据权利要求11所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述晶体管的晶体管阈值。

13.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关包括一个二极管。

14.根据权利要求13所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述二极管的二极管阈值。

15.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关包括一个二极管和一个晶体管。

16.根据权利要求15所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述开关阈值包括所述二极管的二极管阈值与所述晶体管的晶体管阈值之和。

17.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述电压检测路径包括一个与所述开关相连的电阻。

18.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述各个电压检测路径根据所述导通状态生成一个检测信号，所述检测信号由所述的逻辑设备接收。

19.根据权利要求10所述之电池检测仪电路，其特征在于，还包括：

多个寄存器，其中的各个寄存器分别与各个电压检测路径相连并可用于存储表明所述导通状态的数据。

20.根据权利要求19所述之电池检测仪电路，其特征在于，所述控制器读取所述的多个寄存器来确认所述的多个电压检测路径中断开的电压检测路径。

21.一种用于监控电池组中电池电压的方法，其特征在于，所述步骤包括：

将多个电池中的各个电池电压与一个开关的开关阈值相比较；

如果所述电池电压大于所述开关阈值则导通所述开关；

根据所述开关的导通状态为各个电池生成一个检测信号，所述检测信号表明所述的电池电压是否高于所述开关阈值。

22.根据权利要求21之所述方法，其特征在于，还包括：

根据所述的检测信号生成一个警告信号。

23.根据权利要求21所述之方法，其特征在于，所述开关包括一个晶体管。

24.根据权利要求23所述之方法，其特征在于，所述开关阈值包括所述晶体管的晶体管阈值。

25.根据权利要求21所述之方法，其特征在于，所述开关包括一个二极管。

26.根据权利要求25所述之方法，其特征在于，所述开关阈值包括所述二极管的二极管阈值。

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