CN1667912A - 电池状态监控电路及电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池状态监控电路及电池装置。本发明提供一种在工厂中组装后能够立即驱动外部负载的易于使用的电池装置。电池装置具有防止在开启电源时进入放电被抑制的断电状态的结构。因此，防止了在开启电源后的预定过渡期内产生放电抑制信号和转换到断电状态。

Description

电池状态监控电路及电池装置

技术领域

本发明涉及一种能够控制二次电池充放电的电池状态监控电路及包括该电池状态监控电路的电池装置。

背景技术

图2中电路框图所示的电源装置是由二次电池组成的常规电池装置。二次电池201通过用作限流部件的开关电路203与外部端子204和205相连。外部端子204和205可以与充电器或外部负载连接。电池状态监控电路202与二次电池201并联。电池状态监控电路202具有检测二次电池201的电压和电流的功能。

当二次电池201处于下列任意一种状态：二次电池电压高于预定电压值的过充电状态；二次电池电压低于预定电压值的过放电状态；以及电流大于流入开关电路203的预定电流且外部端子205达到给定电压的过电流状态时，充/放电抑制信号从电池状态监控电路202输出到开关电路203。因此，可以关闭开关电路203以终止充电或放电电流。在不同于过充电状态、过放电状态和过电流状态的状态中，二次电池201处于可充放电的正常状态。

当外部负载连接在外部端子204和205之间时，进行放电并且二次电池201变为电压低于预定电压值的过放电状态。然后，当放电抑制信号从二次电池监控电路202输出时，开关电路203被关闭以终止放电电流。因此，从二次电池201提供给外部端子205的电源电压被切断，这样，外部端子205被外部负载上拉并变为外部端子204的电位。同时，在电池状态监控电路202中，外部端子205也被上拉到二次电池201的正极端的某个电位，也即，外部端子204通过预定阻抗的电位。

电池状态监控电路202检测到外部端子205被上拉以升高电压，因此减少了它的电流消耗。这称为断电状态。提供断电状态是为了使二次电池201的放电量最小。为了减少电池状态监控电路202电流消耗的断电状态保持到充电器连接在外部端子204和205之间以开始充电，并且检测到外部端子205的电压下降时为止(例如，参见JP 04-075430A“可充电电源装置”)。

然而，对于常规电池装置，存在一个问题，即在工厂中组装时其初始状态变成断电状态。例如，当在组装过程中具有正常状态电压的二次电池和电池状态监控电路相连时，二次电池瞬间变成过充电状态，而电池状态监控电路的电源电压则从0V升高到正常状态电压。因此，电池状态监控电路确定二次电池在此过渡期内处于过充电状态并输出放电抑制信号。这时，如果在外部端子204和205之间连接负载，则外部端子205被上拉以升高电压。因此，在某些情况下，电池状态检测电路检测到升高的电压并进入断电状态。

在组装过程中进入断电状态的常规电池装置甚至在与具有正常状态电压的二次电池相连时也处于放电抑制状态。因此，存在外部负载不能被立刻驱动的问题。另外，当外部负载被驱动时，必须执行一次充电，以便使外部端子205的电压降低以脱离断电状态。

发明内容

因此，已作出本发明以解决所述常规问题。本发明的一个目的是提供一种装配后能立即驱动外部负载的易于使用的电池装置。

为了解决上述问题，根据本发明，电池状态监控电路具有在开启电源时防止电路进入放电被抑制的断电状态的结构。更具体地说，在开启电源后的预定过渡期内防止产生放电抑制信号和转换到断电状态。

根据本发明的电池状态监控电路和电池装置，防止了在开启电源时产生放电抑制信号和转换到放电被抑制的断电状态。因此，涉及常规电池装置在组装时进入断电状态的问题得到了解决，因此电池装置在组装后可以立即驱动外部负载。因此，在开始使用电池装置时，不必执行一次充电以脱离断电状态，由此提供了一种易于使用的电池装置。

附图说明

在附图中：

图1为示出根据本发明实施例1的电池状态监控电路和电池装置的电路框图；

图2为示出常规电池状态监控电路和常规电池装置的电路框图；

图3为示出根据本发明实施例2的电池状态监控电路和电池装置的电路框图；

图4为示出本发明实施例1中的断电保护电路的电路框图；以及

图5为示出本发明实施例1的部分逻辑电路的电路框图。

具体实施方式

(实施例1)

图1为示出根据本发明实施例1的电池状态监控电路和电池装置的电路框图。在图1中，电池状态监控电路102由过充电检测电路106、过放电检测电路107、过电流检测电路108、断电保护电路109和逻辑电路305组成。

电池状态监控电路102以二次电池201为电源来工作。当二次电池201的电压等于或小于可充电电压的上限和等于或大于可放电电压的下限并且流入开关电路203的放电电流等于或小于预定值时，电池状态监控电路102的逻辑电路305输出一个高电平信号给每一个FET-A 303和FET-B 304，以开启FET-A 303和FET-B 304。这种状态称为正常状态。

当充电器301连接在外部端子204和205之间时，电池状态监控电路102开始接受充电。当二次电池201的电压超过可充电电压的上限时，从过充电检测电路106输出检测信号。逻辑电路305输出低电平信号给FET-B304以关闭FET-B 304。这种状态称为过充电状态。

当负载302连接在外部端子204和205之间时，电池状态控制电路102开始放电。当二次电池201的电压低于可放电电压的下限时，从过放电检测电路107输出检测信号。逻辑电路305输出低电平(以下称为放电抑制信号)给开关电路203中的FET-A 303以关闭FET-A 303。这种状态称为过放电状态。

在过放电状态中，开关电路203被关断以切断放电电流。因此，停止从二次电池向外部端子205提供电源电压，因此外部端子205被外部负载上拉并变为外部端子204的电位。同时，甚至在电池状态监控电路102中，外部端子205也被上拉到二次电池201的正极端的某个电位，也即，外部端子204通过预定阻抗的电位。电池状态监控电路102检测到外部端子205被上拉以升高电压，因此减少了它的电流消耗。这称为断电状态。

提供断电状态是为了使二次电池201的放电量最小。用于减少电池状态监控电路102的电流消耗的断电状态保持到充电器连接在外部端子204和205之间以开始充电且检测到外部端子205的电压降低时为止。

当负载302连接在外部端子204和205之间以开始放电，并且流入具有预定ON电阻的开关电路203的放电电流增加以致外部端子205的电位等于或大于预定值(即，流入开关电路203的放电电流等于或大于上限值)时，从电池状态监控电路102的过电流检测电流108输出检测信号。逻辑电路305输出放电抑制信号给FET-A 303以关闭FET-A 303。

逻辑电路305相对于过充电检测电路106、过放电检测电路107和过电流检测电路108为检测信号和释放信号提供必要的时延，因此可以防止时间噪声引起的误操作。相对于过充电检测电路106、过放电检测电路107和过电流检测电路108，在检测信号和释放电压之间提供必要的滞后电压，从而可以防止在检测和释放时引起的误操作。

断电保护电路109监控电池状态监控电路102的电源电压。断电保护电路109在它检测到开启电源时引起的电压瞬间升高时，仅在预定时间内输出检测信号。此时，仅在所述预定时间内禁止逻辑电路305输出放电抑制信号。例如，断电保护电路109是如图4所示的电路。

在图4中，断电保护电路109包括电容器401、恒流电路402和反相器403。当二次电池201和断电保护电路109相连接时，输入反相器403的电压根据电容器401和恒流电路402确定的时间常数减小。反相器403的输出仅在从连接二次电池201开始的预定时间间隔内保持在低电平。可以在断电保护电路109中自由地设置预定时间。可以将各种电路结构用于断电保护电路109。

图5是示出逻辑电路305的部分的框图。图5示出了PMOS-FET 501和锁存器电路502。锁存器电路502处于正常状态时，复位信号503处于低电平，置位信号504处于低电平，以及输出信号505处于低电平。当锁存器电路502处于过放电状态时，复位信号503处于低电平，置位信号504处于高电平，以及输出信号505处于高电平。在锁存器电路502中高电平的噪声分量叠加在置位信号504上的情况下，甚至在二次电池201具有正常状态电压时，锁存器电路502也被置位，所以输出信号505变为高电平。因此，错误地确定了过放电状态。噪声可能在开启电源时二次电池201与电池状态监控电路102相连的瞬间产生。

因此，在本发明中为了防止这种错误确定，PMOS-FET 501的漏极与锁存器电路502的复位端子相连接并且断电保护电路109的输出信号输入到PMOS-FET 501的栅极。也即，因为断电保护电路109的输出仅在从与二次电池201连接开始的预定时间间隔内保持在低电平，所以PMOS-FET501仅导通预定时间以将锁存器电路502初始化。因此，当二次电池201与电池状态监控电路102相连时，由于锁存器电路502的输出信号505总是从指示正常状态的低电平开始，所以不输出放电抑制信号。

当在工厂的电池装置组装过程中具有正常状态电压的二次电池201和电池状态监控电路102相连时，在断电保护电路109工作的预定时间间隔内电池状态监控电路102的电源电压通过过放电状态的电压范围达到正常状态的电压范围，因此电池状态监控电路102不输出放电抑制信号。结果，没有关闭FET-A 303并且没有阻止二次电池201向外部端子205提供电源电压，因此外部端子205未被上拉到外部端子204的电位。因此，可以防止电池状态监控电路102进入断电状态。因此，本发明的电池装置在经过预定时间后变为可充放电的正常状态。

另一方面，当在工厂电池装置组装过程中具有过放电状态电压的二次电池201和电池状态监控电路102相连时，甚至在断电保护电路109工作预定时间后电池状态监控电路102的电源电压仍然处于过放电状态的电压范围，因此电池状态监控电路102输出放电抑制信号。结果，FET-A 303被关闭并且阻止二次电池201向外部端子205提供电源电压，所以外部端子205被上拉到外部端子204的电位。因此，电池状态监控电路102进入断电状态。

(实施例2)

图3是示出根据本发明实施例2的电池状态监控电路和电池装置的电路框图。在图3中，断电保护电路309代替断电保护电路109组成电池状态监控电路302。其他电路与图1所示的相同。

断电保护电路309可采用与断电保护电路109相同的结构。断电保护电路309监控电池状态监控电路302的电源电压。当断电保护电路309检测到开启电源时引起的瞬间电压升高时，断电保护电路309仅在预定时间内输出检测信号。因此，仅在该预定时间内停止进入断电状态的操作。

在断电状态下，电流的消耗减少了。更具体地说，根据断电信号，使监控电池状态如过充电状态、过放电状态或过电流状态的监控电路停止工作，以抑制电流消耗。当断电信号仅在从开启电源开始的预定时间间隔内被屏蔽以防止监控电路停止工作时，电池状态监控电路302的电源电压在该预定时间内通过过放电范围升高到正常状态电平。因此，暂时输出的放电抑制信号也在该预定时间内被释放，于是电池装置可进入可充放电的正常状态。因此，可能得到与图1所示相同的效果，其中，仅在预定时间内禁止逻辑电路305输出放电抑制信号。

因此，根据本发明的电池状态监控电路和电池装置，与在组装过程中进入断电状态的常规电池装置相关的问题得到了解决。因此，在二次电池处于正常状态的情况下，组装后可立刻驱动外部负载。

附图标记描述

102、202、302    电池状态监控电路

106              过充电检测电路

107              过放电检侧电路

108              过电流检测电路

109，309         断电保护电路

203              开关电路

301              充电器

305              逻辑电路

402              恒流电路

502              锁存器电路

Claims (4)

1.一种电池状态监控电路，其可以控制用于调整可充放电的二次电池电流的限流装置并监控所述二次电池的电压和电流中的至少一项，该电池状态监控电路包括：

过放电检测电路，其在所述二次电池的电压低于其可放电电压的下限时输出抑制放电的检测信号给限流装置；

断电电路，其在所述过放电检测电路工作后输出用于降低功耗的检测信号给过放电检测电路；以及

断电保护电路，其在自开启电源时起的预定时间间隔内禁止所述过放电检测电路输出用于抑制放电的检测信号。

2.一种电池状态监控电路，其可以控制用于调整可充放电的二次电池的电流的限流装置并监控二次电池的电压和电流中的至少一项，所述电池状态监控电路包括：

过放电检测电路，其在二次电池的电压低于其可放电电压的下限时输出用于抑制放电的信号给所述限流装置；

断电电路，其在过放电检测电路工作后输出用于降低功耗的检测信号给过放电检测电路；以及

断电保护电路，其在自开启电源时起的预定时间间隔内禁止所述断电电路输出用于降低功耗的检测信号。

3.一种电池装置，包括：

二次电池，其可充放电并且连接在正极端子和负极端子之间，所述端子均是外部端子；

限流装置，其连接在正极端子和负极端子之间，用于调节二次电池的电流；以及

电池状态监控电路，其可以控制限流装置并监控二次电池的电压和电流中的至少一项，

其中电池状态监控电路包括权利要求1所述的电池状态监控电路。

4.一种电池装置，包括：

二次电池，其可充放电并且连接在正极端子和负极端子之间，所述端子均是外部端子；

限流装置，其连接在正极端子和负极端子之间，用于调节二次电池的电流；以及

电池状态监控电路，其可以控制限流装置并监控二次电池的电压和电流中的至少一项，

其中电池状态监控电路包括权利要求2所述的电池状态监控电路。