操作电池的荷电状态指示器的方法、指示电路及监测电路的制作方法

操作电池的荷电状态指示器的方法、指示电路及监测电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种操作电池的荷电状态指示器的方法、指示电路及监测电路。所述电池荷电状态的指示电路包括：监测电路，用于监测电池包的荷电状态；耦合至监测电路的荷电状态指示器，包括多个发光指示器，用于根据电池包的荷电状态确定多个发光指示器的工作模式，其中，当荷电状态低于最低阈值时，多个发光指示器中的一个发光指示器以一固定频率闪烁。因此，提供了有效清晰的荷电状态指示。此外，本发明还可以降低误操作的影响，保证每次按下按钮显示一次SOC。
【专利说明】操作电池的荷电状态指示器的方法、指示电路及监测电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电池领域，尤其涉及ー种操作电池的荷电状态指示器的方法、电池荷电状态的指示电路以及电池荷电状态的监测电路。
【背景技术】
[0002]荷电状态(State of Charge，简称SOC)是电池中当前存储的能量与其完全充电状态的能量的比值的度量。例如，半满状态的电池可描述为具有50%的S0C。
[0003]过去，只有少数高端的电池包(例如，用于电源工具的电池包)才具有SOC指示器。很多中低端的电源工具的电池包没有SOC指示器。具有SOC指示器的电池包通过分立元件来实现。然而，许多終端用户发现在开始ー个项目前知道电池的SOC极其重要。例如，在爬上楼梯到屋顶工作前，能提前知道电源工具的电池包中还有多少电カ很有益处。
[0004]SOC指示器通常采用多个发光二极管(Light-emitting Diode,简称LED)来实现。其中，点亮的LED的数量指示S0C。也就是说，每个LED与ー个SOC阈值相关，如果SOC达到了该阈值，对应的LED被点亮。
[0005]现有技术中的SOC指示器有很多问题。图1所示为现有技术中的电池包SOC指示器工作的功耗模式的示意图100，通常有一个按钮用于激活SOC监测电路和SOC指示器，以使其工作一固定的时间段。如图1所示，SOC指示器包括待机模式和正常模式。当按钮被松开时，SOC指示器工作于待机模式，此时SOC指示器消耗非常低的电流，以等待按钮被按下。当按钮被按下吋，SOC指示器工作于正常模式，此时SOC指示器显示电池包的S0C。
[0006]然而，按钮可能会引发ー些损坏电池包的故障情況。例如，当电池包置于工具箱内，按钮被工具箱中的其他物件碰到时，可能会不小心被按下并长期保持按下的状态。结果，SOC监测器和SOC指示器均开启，从而导致从电池包流出大约为10-20毫安的持续电流。通常，ー个完全充电的锂离子电池存储1500毫安.时的电能。如果电池包被使用一整天，可能只剩下500毫安.时的电能。假设漏电流为20毫安，只需一天多的时间即可耗尽剩下的所有电能。如果长时间不使用，例如经过ー个很长的假期或是几次使用之间间隔好几周，电池包被完全放电。完全放电将损害电池包并缩短其使用寿命。
[0007]现有技术中的SOC指示器还存在ー个问题，即通过关断所有的LED来指示最低的S0C，这样会混淆用户得知真实的S0C。图2所示为现有技术中的SOC指示器工作于正常摸式时的多个状态的示意图200。在图2中，SOC指示器包括三个LED，SOC指示器可工作于状态202、204、206或208。为便于描述，图2中黑色的LED表示对应的LED被点亮，白色的LED表示对应的LED被熄灭。在状态202中，当电池包的SOC大于第一阈值Tl时(例如，电池包完全充电时)，SOC指示器通过点亮所有的LED来显示S0C。随着电池包被使用，SOC逐渐降低，LED依次熄灭。例如，在状态204中，当SOC高于第二阈值T2但低于第一阈值Tl时，两盏LED保持点亮，ー盏LED熄灭。在状态206中，当SOC高于第三阈值T3但低于第二阈值T2时，ー盏LED保持点亮，两盏LED熄灭。在状态208中，当达到最低的SOC时，例如，SOC低于第三阈值T3，所有的LED熄灭。然而，当所有的LED熄灭时，用户可能会产生困惑。例如，LED可能因为以下其他原因全部熄灭:LED损坏，按钮损坏，或是电池包损坏。因此，用户不能确定是发生以上的问题，还是电池包具有最低的SOC。
[0008]现有技术中的SOC指示器还有ー个问题，即当SOC靠近阈值(例如，Tl、T2和T3)吋，由于电噪声或其他原因，LED会随着SOC的变化而闪变。例如，如果输入比较器的电池电压和參考阈值电压非常接近，电池电压由于负载变化或电池内部的变化而受到较大的噪声调制，从而使得比较器不稳定地交替输出逻辑“I”和逻辑“O”。随着比较器的输出在“I”和“0”之间来回变化，LED闪变。这不能就真实的SOC提供清晰的指示，从而困惑用户。
[0009]概括而言，现有技术中的SOC指示器易受到误操作的影响，从而消耗电池的电能，并且不能够提供SOC的清晰指示。

【发明内容】

[0010]本发明要解决的技术问题在于提供ー种操作电池的荷电状态指示器的方法、指示电池荷电状态的设备以及电池荷电状态的监测电路，可降低误操作的影响，并提供清晰的电池电荷指示。
[0011]为解决上述技术问题，本发明提供了ー种操作电池包的荷电状态指示器的方法，所述方法包括:
[0012]如果开启装置被激活，荷电状态指示器的操作从第一模式切换至第二模式，在所述第二模式下，所述荷电状态指示器消耗第一数量的电カ '及
[0013]如果计时器计时结束后所述开启装置保持被激活，所述荷电状态指示器的操作从所述第二模式切換至第三模式，在所述第三模式下，所述荷电状态指示器消耗小于所述第一数量的第二数量的电力。
[0014]本发明还提供了 一种电池荷电状态的指示电路，该指示电路包括:
[0015]监测电路，用于监测电池包的荷电状态；及
[0016]耦合至所述监测电路的SOC指示器，所述SOC指示器包括多个发光指示器，用于根据所述电池包的荷电状态确定所述多个发光指示器的工作模式；其中，当所述电池包的荷电状态低于最低阈值时，所述多个发光指示器中的一个发光指示器以ー固定频率闪烁。
[0017]本发明还提供了一种电池荷电状态的监测电路，该监测电路包括:
[0018]分压器，用于接收电池电压，并产生对应所述电池电压的第一分压信号和第二分压信号；
[0019]第一比较器，用于在第一时间段内将所述第一分压信号与參考信号进行比较，并基于比较结果产生指示所述电池包的所述荷电状态的第一比较信号；及
[0020]数据存储器，耦合于所述第一比较器，用于存储所述第一比较信号；
[0021]其中，荷电状态指示器用于在第二时间段内基于存储在所述数据存储器的所述第ー比较信号显示所述电池包的所述荷电状态；其中，所述第二时间段与所述第一时间段分开；其中，当所述电池包的荷电状态低于最低阈值时，所述荷电状态指示器中的一个发光指示器以ー固定频率闪烁。
[0022]有利的是，采用本发明的荷电状态指示器，如果计时器计时结束后开启装置保持激活，即发生开启装置的误操作，荷电状态指示器的操作从第二模式切換至第三模式。由于第三模式下消耗的电カ小于第二模式下消耗的电力，第三模式为电池包提供了足够的时间来应对完全放电前的误放电，从而缓解了误操作的影响。此外，当荷电状态低于最低阈值时，荷电状态指示器以固定频率闪烁，从而为用户提供了ー个清晰的警示。用户不再需要担心是否是LED损坏、按钮损坏还是电池包损坏。
【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1所示为现有技术中SOC指示器工作的功耗模式的示意图；
[0024]图2所示为现有技术中SOC指示器工作于正常模式的多个状态的示意图；
[0025]图3所示为根据本发明ー个实施例的电池系统的示意图；
[0026]图4所示为根据本发明ー个实施例的监测电路和SOC指示器工作的功耗模式的示意图；
[0027]图5所示为根据本发明ー个实施例的操作电池包的荷电状态指示器的方法的流程不意图；
[0028]图6所示为根据本发明ー个实施例的SOC指示器工作于工作模式的多个状态的示意图；
[0029]图7A所示为根据本发明ー个实施例的电池荷电状态的指示电路的结构示意图；
[0030]图7B所示为根据本发明另一个实施例的电池荷电状态的的指示电路的结构示意图；
[0031]图8所示为根据本发明ー个实施例的电池荷电状态的监测电路的结构示意图；
[0032]图9所示为根据本发明ー个实施例的与监测电路相关的信号时序图；
[0033]图10所示为根据本发明另一个实施例的电池荷电状态的监测电路的结构示意图；
[0034]图11所示为根据本发明ー个实施例的与监测电路相关的信号时序图。
【具体实施方式】
[0035]以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一歩理解本发明的目的、具体结构特征和优点。
[0036]以下将对本发明的实施例给出详细的參考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。
[0037]另外，为了更好的说明本发明，在下文的【具体实施方式】中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外ー些实例中，对于大家熟知的方法、流程、部件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
[0038]图3所示为根据本发明ー个实施例的电池系统300的结构示意图。在一个实施例中，如图3所示，电池系统300包括:模式检测器302、监测电路304、电池包308和SOC指示器306。在图3所示实施例中，SOC指示器306包括三个LED，即LED306_1、LED306_2和LED306_3。然而，本领域技术人员可以理解的是，图3所示的实施例仅用于示例性说明，SOC指示器306可根据实际应用的需求包括其他数目的LED。
[0039]在一个实施例中，模式检测器302包括开启装置(图3中未示出)，该开启装置具体可以为按钮。模式检测器302为监测电路304和SOC指示器306确定工作模式。图4所示为根据本发明一个实施例的监测电路304和SOC指示器306工作的功耗模式的示意图400。如图4所示，在一个实施例中，监测电路304和SOC指示器306可工作于待机模式、正常模式和低耗模式。以下将结合图3和图4进行描述。
[0040]当监测电路304和SOC指示器306处于待机模式，监测电路304和SOC指示器306不工作，此时消耗第一数量的电カ。当监测电路304和SOC指示器306处于正常模式，监测电路304和SOC指示器306工作，此时消耗第二数量的电力，其中，第二数量大于第一数量。当监测电路304和SOC指示器306处于低耗模式，监测电路304和SOC指示器306消耗第三数量的电カ。第三数量高于第一数量但远低于第二数量，在一个实施例中，第三数量比第ニ数量低1000倍。例如，低耗模式消耗大约10微安的电流，待机模式消耗0.25微安的电流(即250纳安)。模式检测器302如何从待机模式、正常模式和低耗模式中选择将结合图5做进ー步描述。
[0041]在一个实施例中，当模式检测器302检测到正常模式时，监测电路304监测电池包308的S0C，并产生指示SOC的控制信号310至SOC指示器306。据此，SOC指示器306通过点亮或熄灭LED306_1、306_2和306_3来显示电池包308的S0C。
[0042]图5所示为根据本发明ー个实施例的操作电池包的荷电状态指示器的方法的流程示意图，可以由模式检测器(例如:模式监测器302)执行操作。图5将结合图3和图4进行描述。尽管图5公开了某些特定的步骤，但这些步骤仅仅作为示例。本发明同样适用于图5所示步骤的变形或其他步骤。具体地，本发明实施例包括如下步骤:
[0043]在步骤502中，监测电路304和SOC指示器306处于待机模式。
[0044]在步骤504中，模式检测器302判断开启装置是否被激活。例如，模式检测器302判断按钮是否被按下(例如，被用户按下)。通常来说，开启装置并不限于按钮，可根据实际应用的需求使用其他开启装置。如果按钮没有被按下，监测电路304和SOC指示器306保持处于待机模式。如果按钮被按下，执行步骤506，即，监测电路304和SOC指示器306相应地被激活，并从待机模式切換至正常模式。
[0045]在步骤506中，当监测电路304和SOC指示器306工作于正常模式时，监测电路304和SOC指示器306被激活，且延迟计时器(图5中未示出)启动。由于使用了延迟计时器，则无需使用微控制器，从而节省了费用。
[0046]在步骤508中，监测电路304监测延迟计时器，以追踪延迟计时器计时结束的时亥IJ，并判断延迟计时器计时是否结束。延迟计时器将继续计时直到计时结束。在一个实施例中，延迟计时器的周期为4秒。一般来说，延迟计时器的周期既要足够长来监测电池的S0C，又要足够短来避免消耗电池电荷。如果延迟计时器计时结束，流程图500执行步骤510。
[0047]在步骤510中，模式检测器302判断开启装置是否关闭。例如，模式检测器302判断按钮是否被松开。如果按钮松开(也就是说，按钮不再被按下)，电池系统300正常工作，监测电路304和SOC指示器306切换至步骤502中的待机模式，以等待按钮下次被按下。
[0048]然而，在步骤510中，如果模式检测器302判断按钮没有松开(即保持按下的状态)，监测电路304和SOC指示器306转换至步骤512中的低耗模式。监测电路304和SOC指示器306保持低耗模式直至按钮松开。在一个实施例中，低耗模式的功耗小于正常模式的功耗，例如，低耗模式的功耗比正常模式的功耗小1000倍。当按钮被松开后，监测电路304和SOC指示器306切換至待机模式，以等待按钮下次被按下。[0049]有利的是，低耗模式为电池包提供了足够的时间来应对完全放电前的误放电(例如:按钮意外被持续按下)，从而缓解了误操作的影响。电池的剰余使用寿命取决于进入误操作前电池剩余的S0C。
[0050]图6所示为根据本发明ー个实施例中的SOC指示器(例如:S0C指示器306)工作于正常模式的多种状态的示意图600。图6与图3中标号相同的部件具有类似的功能。图6将结合图3进行描述。
[0051]在一个实施例中，电池包的SOC具有第一阈值Tl、第二阈值T2和第三阈值T3，其中，第一阈值Tl大于第二阈值T2，第二阈值T2大于第三阈值T3，即T1>T2>T3。SOC指示器306根据电池包的SOC与阈值(例如，Tl、T2和T3)的比较结果通过LED306_1、306_2和306_3 (可以视为本发明实施例中的多个发光指示器)来显示S0C。在一个实施例中，当SOC高于Tl时，LED306_1点亮，当SOC低于Tl时，LED306_1熄灭。当SOC高于T2时，LED306_2点亮，当SOC低于T2时，LED306_2熄灭。当SOC高于T3时，LED306_3点亮，当SOC低于T3时，LED306_3 熄灭。
[0052]因此，举例来说，SOC指示器306能工作于状态602、604、606或608。具体地说，如图6所示，当SOC高于第一阈值Tl时，SOC指示器306处于状态602，此时LED306_1、306_2和306_3都点亮。当SOC高于第二阈值T2但低于第一阈值Tl时，SOC指示器306处于状态604，此时LED306_1熄灭而LED306_2和306_3点亮。当SOC高于第三阈值T3但低于第ニ阈值T2时，SOC指示器306处于状态606，此时LED306_1和306_2熄灭而306_3点亮。当SOC低于第三阈值T3时，SOC指示器306处于状态608，此时LED306_1和306_2熄灭，而LED306_3以固定频率闪烁(例如:以固定或可预料的方式，和/或每次闪烁之间的时间间隔相等)。因此，在一个实施例中，当SOC等于或大于最低阈值(例如第三阈值T3)吋，LED306_3保持点亮；当SOC小于最低阈值时，LED306_3以固定频率闪烁。有利的是，当SOC最低时(例如，SOC指示器306处于状态608)，LED306_3闪烁，实现了有效且清晰的指示。
[0053]图7A所示为根据本发明ー个实施例的电池荷电状态的指示电路700的示意图。图7A与图3中标号相同的部件具有类似的功能。图7A将结合图3和图6进行描述。在ー个实施例中，独立的集成电路可包括指示电路700与以上提到的延迟计时器。
[0054]在一个实施例中，指示电路700包括耦合至LED306_3的监测电路304。电阻R1、LED306_3和晶体管Ql串联耦合。在一个实施例中，监测电路304包括电压比较器702、脉冲发生器712和逻辑电路720。电压比较器702比较电池电压Vb和指示第三阈值T3的第三预设參考电压VT3，并基于比较结果产生比较信号714。脉冲发生器712产生脉冲信号TOL。逻辑电路720接收比较信号714和脉冲信号TOL，并据此提供开关信号SW至晶体管Ql。晶体管Ql根据开关信号SW闭合或断开，以导通或截止流经LED306_3的电流。
[0055]在一个实施例中，逻辑电路720包括非门708、与门710和或门704。与门710通过非门708接收比较信号714，并接收由脉冲发生器712产生的脉冲信号PUL。据此，与门710产生信号718。或门704接收比较信号714和信号718，并输出开关信号SW至晶体管Q1。在一个实施例中，比较信号714、脉冲信号PUL、信号718和开关信号SW为数字信号。在ー个实施例中，晶体管Ql可为N型金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，简称M0SFET)。例如，晶体管Ql在开关信号SW具有第一值(例如，逻辑“I”)时闭合，在开关信号SW具有第二值(例如，逻辑“0”)时断开。[0056]更具体地说，如果电池电压Vb高于第三预设参考电压VT3，电压比较器702输出的比较信号714具有第一状态(例如，逻辑“ I ”状态)。处于逻辑“ I ”状态的比较信号714输入至或门704，据此，开关信号SW具有第一值(如逻辑“I”)来闭合晶体管Q1。因此，电流导通，流经电阻Rl、LED306_3和晶体管Ql至地。从而，LED306_3点亮。在一个实施例中，流经LED306_3的电流取决于电阻Rl。
[0057]如果电池电压Vb低于第三预设参考电压VT3，电压比较器702输出的比较信号714具有第二状态(例如，逻辑“O”状态)。非门708接收处于逻辑“O”状态的比较信号714，并提供处于逻辑“I”状态的信号716至与门710。处于逻辑“I”状态的信号716使得与门710将脉冲信号PUL从脉冲发生器712传输至或门704。据此，开关信号SW随着脉冲信号I3UL在第一值(如逻辑“I”)和第二值(如逻辑“O”)之间切换，即以脉冲信号PUL的频率切换晶体管Ql的导通状态，从而交替导通和截止流经LED306_3的电流。因此，LED306_3以脉冲信号PUL的频率闪烁。在一个实施例中，脉冲信号PUL的频率为2赫兹。流经晶体管Ql的电流控制LED306_3的状态，使其闪烁并为用户提供视觉警示。
[0058]图7B所示为根据本发明一个实施例的电池荷电状态的指示电路750的示意图。图7B与图7A中标号相同的部件具有类似的功能。在图7B中，电流发生器Is串联耦合至LED306_3。在一个实施例中，集成电路内部的电流发生器Is用于提供流过LED306_3的电流。电流发生器Is可根据开关信号SW切换状态(例如，闭合或断开的状态)，以切换LED306_3的状态，从而使得LED306_3闪烁。
[0059]有利的是，当SOC处于最低状态时(例如，图6中的状态608)，LED306_3以固定频率(例如，2赫兹)闪烁。更一般地说，在SOC具有最低状态时，可以提供一个明确的指示。闪烁频率和稳定性可以通过闪烁LED确定。因此，当SOC处于最低状态时，为用户提供了一个清晰的警示。用户不再需要担心是否是LED损坏、按钮损坏还是电池包损坏。
[0060]图8所示为根据本发明一个实施例的电池荷电状态的监测电路800(例如，图3中的监测电路304)的示意图。在一个实施例中，独立的集成电路可包括监测电路800、上述实施例中提到的延迟计时器，以及图7A和图7B中监测电路的特征。
[0061]在一个实施例中，监测电路800包括:分压器818、选择模块812、参考信号发生器820、第一比较器802和存储模块816，具体地，存储模块816可以为数据存储器。在一个实施例中，分压器818包括串联耦合的四个电阻R8」、R8 2、R8 3和R8 4。分压器818接收电池电压VB，并据此产生多个指示电池电压Vb的分压信号VD1、Vd2和VD3。
[0062]在一个实施例中，选择模块812包括选择器806和第一控制电路808。选择器806接收分压信号Vdi至VD3，并根据第一控制电路808产生的第一控制信号CTR1依次从分压信号Vdi至Vd3中选择一个作为信号V.。在一个实施例中，第一控制信号CTR1包括三个数字信号CTR1 PCTR1 2和CTR1 3(本领域技术人员可以理解的是，三个数字信号仅为示例性说明，并不能形成对本发明实施例的限制，本发明实施例可以产生与多个分压信号个数相一致的多个数字信号)。更具体地说，当信号CTR1J有效时，信号CTR1J使得选择器806选择信号Vmux等于分压信号Vdi。当信号CTR1 2有效时，信号CTR1 2使得选择器806选择信号Vmux等于分压信号VD2。当信号CTR1 3有效时，信号CTR1 3使得选择器806选择信号Vmux等于分压信号 VD3。
[0063]在一个实施例中，参考信号发生器820用于产生参考信号VK。比较器802比较信号Vmux和參考信号\，并基于比较结果产生比较信号814。换句话说，比较器802依次将分压信号VD1、Vd2和Vd3与參考信号Vk进行比较。
[0064]在一个实施例中，电阻R8」、R8 2、R8 3和R8 4之间的比例根据參考信号Vk和阈值(例如，T1、T2和T3)进行预设，从而使得电池电压Vb的分压信号(即分压信号VD1、VD2和VD3)与參考信号\的比较结果指示电池包的S0C。更具体地说，例如，第一预设參考电压Vn对应SOC的第一阈值Tl(例如，80%)，第二预设參考电压Vt2对应SOC的第二阈值T2(例如，40%)，第三预设參考电压Vt3对应SOC的第三阈值T3 (例如，25%)。在一个实施例中，如式(I)所示，电阻Riu至R8—4的总阻值Rt与电阻R8—4的阻值之间的比例设为等于第一预设參考电压Vn和參考信号Vk之间的比例:
[0065]RT/R8 4=VT1/VK。(I)
[0066]在一个实施例中，如式(2)所示，总阻值Rt与电阻R8 3与电阻R8 4的阻值和之间的比例设为等于第二预设參考电压Vt2和參考信号Vr之间的比例:
[0067]RtAR8 3+R8 4)=VT2/Vk。(2)
[0068]在一个实施例中，如式(3)所示，总阻值Rt与电阻R8 2至R8 4的阻值和之间的比例设为等于第三预设參考电压Vt3和參考信号Vr之间的比例:
[0069]Rt/(?+2+?+3+?+4) =Vt3/Vr。(3)
[0070]因此，当分压信号Vdi至Vd3被依次选出并与參考信号Vk进行比较，且分压信号Vdi至Vd3都大于參考信号Vk吋，则指示电池电压Vb大于第一预设參考电压Vn，从而进ー步指示电池包的SOC大于第一阈值Tl，如80%。当分压信号Vdi和Vd2大于參考信号Vk而Vd3小于\吋，则指示电池电压·Vb大于第二预设电压Vt2但小于第一预设电压VT1。因此，电池的SOC大于第二阈值T2 (如40%)而小于第一阈值Tl (如80%)。当分压信号Vdi大于參考信号Vk而Vd2和Vd3小于Vk时,则指不电池电压Vb大于第三预设电压Vt3但小于第二预设电压VT2。因此，电池包的SOC大于第三阈值T3 (如25%)而小于第二阈值T2 (如40%)。当分压信号Vdi至Vd3都小于參考信号Vk吋，则指示电池电压Vb小于第三预设參考电压VT3。此时电池包的SOC小于第三阈值T3 (如25%)。因此，通过比较分压信号VD1、Vd2和Vd3与參考信号Vk的大小，即可监测电池包的SOC。
[0071]在一个实施例中，存储模块816包括互相耦合的数据存储器804和第二控制电路810。例如，数据存储器804可通过锁存器或寄存器实现。数据存储器804接收比较信号814，并根据第二控制电路810产生的第二控制信号CTR2存储比较信号814。换句话说，数据存储器804依次存储參考信号Vk分别与分压信号Vdi至Vd3的比较結果。
[0072]图9所示为根据本发明ー个实施例的与监测电路800相关的信号时序图900。图9将结合图8进行描述。图9示出了指示按钮是否被按下的按钮感应信号SEN、按钮反应信号RES、第一控制信号CTR1所包含的CTR11至CTR1 3和第二控制信号CTR2,以及LED控制信号0N。在图9的实施例中，按钮感应信号SEN、按钮反应信号RES、数字信号CTR11至CTR1 3和CTR2,以及LED控制信号ON为数字信号。
[0073]如图9所示，按钮在时刻tl被激活。具体地说，在时刻tl，按钮感应信号SEN从第一状态切换至第二状态，例如，从逻辑“I”切換至逻辑“O”。在从时刻tl到时刻t2的延迟后，作为按钮激活的响应，产生了按钮反应信号RES。例如，在时刻t2，按钮反应信号RES具有第一状态(例如逻辑“I”)来控制监测电路304的开启。第二控制信号CTR2被使能来控制比较信号814的存储。
[0074]经过从时刻t2到时刻t3的延迟后，数字信号CTR11至CTR1 3被依次使能。更具体地说，在时刻t3，数字信号CTR1」被使能，例如从逻辑“O”切换至逻辑“ I ”。信号Vmux被选为等于分压信号VD1。据此，比较器802比较分压信号Vdi和参考信号VK。存储模块816中的存储器804根据第二控制信号CTR2存储比较信号814。在时刻t4，数字信号CTR11被无效。在时刻t5，数字信号CTR12被使能。信号Vmux被选为等于分压信号VD2。据此，比较器802比较分压信号Vd2和参考信号\。存储模块816中的存储器804根据第二控制信号CTR2存储比较信号814。在时刻t6，数字信号CTR1 2被无效。自时刻t7起，数字信号CTR1 3的操作与数字信号CTR1」和CTR1 2的操作相似。例如，在时刻t7，数字信号CTR1 3被使能。据此，分压信号Vd3被选出和参考信号Vk进行比较。存储模块816中的存储器804根据第二控制信号CTR2存储比较信号814。在时刻t8，数字信号CTR1 3被无效。
[0075]经过从时刻t8到时刻t9的延迟后，比较信号814被存储至存储模块806。在时刻t9，LED控制信号ON被使能。例如，LED控制信号ON为逻辑高电平以驱动LED306_1至306_3来指示S0C。因此，LED306_1至306_3能够根据存储在存储器804中的比较信号814显示电池包的S0C。例如，当三盏LED点亮时，指示电池包的SOC高于80%。
[0076]有利的是，分压信号(例如，分压信号VD1、VD2和VD3)和参考信号Vk的比较结果都被存储，因此，比较结果的存储都先于激活SOC指示器306，从而保证了 SOC指示器不会闪变。每次按钮被激活后，用户看到一个稳定的SOC指示。例如，SOC的指示可包括一盏、两盏或三盏点亮的LED、或是一盏闪烁的LED。
[0077]图10所示为根据本发明一个实施例的电池荷电状态的监测电路1000 (例如，图3中的监测电路304)的示意图。图10与图8标号相同的部件具有类似的功能。图10将结合图8进行描述。在一个实施例中，独立的集成电路可包括监测电路1000、上述实施例中的延迟计时器，以及图7A和7B中监测电路的特征。
[0078]在一个实施例中，监测电路1000包括:分压器818、参考信号发生器820、多个比较器1002、1004、1006和存储模块1016。在一个实施例中，分压器818包括四个串联耦合的电阻，其中电阻之间的比例设定与图8所示实施例相一致。分压器818分别提供分压信号Vd1、Vd2和Vd3至比较器1002、1004和1006。以比较器1002为例进行说明，比较器1002比较分压信号Vdi和由参考信号发生器820产生的参考信号\，并基于比较结果产生比较信号1022。比较器1004和比较器1006执行的操作与比较器1002类似，比较器1004和1006分别将分压信号Vd2和Vd3与参考信号Vk进行比较，并分别产生比较信号1024和比较信号1026。在一个实施例中，存储模块1016包括数据存储器1012和控制电路1010。数据存储器1012根据控制电路1010产生的第三控制信号CTR3存储比较信号1022、1024和1026。
[0079]图11所示为根据本发明一个实施例的与监测电路1000相关的信号时序图1100。图11将结合图10进行描述。图11示出了指示按钮是否被按下的按钮感应信号SEN、按钮反应信号RES、第三控制信号CTR3以及LED控制信号0N。
[0080]如图11所示，按钮在时刻tl’被激活。因此，在时刻tl’，按钮感应信号SEN从第一状态切换至第二状态，例如，从逻辑“I”切换至逻辑“O”。经过从时刻tl’到时刻t2’的延迟后，在时刻t2’，作为按钮激活的回应，产生了按钮反应信号RES。又经过从时刻t2’到时刻t3’的延迟后，在时刻t3’，第三控制信号CTR3被使能。当第三控制信号CTR3在时刻t3’被使能，例如:从逻辑“0”切換至逻辑“1”，数据存储器1012存储比较信号1022、1024和1026。在时刻t4’，控制信号CTR3被无效。在时刻t5’，LED控制信号ON被切換至逻辑高电平以驱动LED306_1至306_3来指示S0C。因此，LED306_1至306_3能够显示电池包的SOC。
[0081 ] 因此，有利的是，与图8和图9的描述类似，分压信号(例如，分压信号Vd1、Vd2和Vd3)和參考信号\的比较结果的存储都先于SOC指示器306的激活，从而保证了 SOC指示器不会闪变。毎次按钮被激活后，用户看到一个稳定的SOC指示。
[0082]在一个实施例中，首先，由一个或多个比较结果决定电池的S0C，然后，比较结果被存储在数据存储器中。电池的SOC可通过轮询的方法决定，即:使用单个比较器依次比较參考信号和指示电池电压的多个分压信号。电池的SOC也可通过同时使用多个比较器比较电池电压与每个阈值来決定。当比较结果被存储后，流过SOC指示器306的电流被导通，从而SOC指示器306指示电池的SOC。
[0083]通常而言，执行了三个步骤:第一个步骤，測量(判断SOC的大小)；第二个步骤，存储(存储SOC的結果);第三个步骤，显示(显示結果)。因此，测量的时间段(判断SOC的时间间隔)与显示的时间段(将SOC显示给用户的时间间隔)是分开的，这样保证了每按下一次按钮显示一次S0C，从而为用户提供了清晰的SOC指示。
[0084]以上描述的各个技术特征可独立实现，也可组合实现。也就是说，误操作保护的技术特征、SOC有效显示的技术特征以及SOC指示器不闪变的技术特征可独立实现，也可以任意的方式组合实现。
[0085]如前所述，本发明的实施例公开了ー种荷电状态指示器。如果开启装置被激活，荷电状态指示器的操作从第一模式切換至第二模式；如果计时器计时结束后开启装置保持被激活，荷电状态指示器的操作从第二模式切換至第三模式。荷电状态指示器在第二模式消耗第一数量的电力，在第三模式消耗第二数量的电力。第二数量小于第一数量。因此，降低了开启装置误操作的影响。当荷电状态低于最低阈值时，荷电状态指示器以固定频率闪烁，从而提供了有效清晰的指示。比较器在第一时间段内比较分压信号和參考信号，荷电状态指示器然后在与第一时间段分开的第二时间段内基于比较结果显示荷电状态，从而保证了每次按下按钮显示一次S0C。
[0086]以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进ー步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.ー种操作电池包的荷电状态指示器的方法，其特征在于，所述操作电池包的荷电状态指示器的方法包括: 如果开启装置被激活，荷电状态指示器的操作从第一模式切換至第二模式，在所述第ニ模式下，所述荷电状态指示器消耗第一数量的电カ '及 如果计时器计时结束后所述开启装置保持被激活，所述荷电状态指示器的操作从所述第二模式切換至第三模式，在所述第三模式下，所述荷电状态指示器消耗小于所述第一数量的第二数量的电力。
2.根据权利要求1所述的操作电池包的荷电状态指示器的方法，其特征在于，所述操作电池包的荷电状态指示器的方法还包括: 如果所述开启装置关闭，所述荷电状态指示器的操作从所述第二模式转换至所述第一模式。
3.根据权利要求1所述的操作电池包的荷电状态指示器的方法，其特征在于，所述操作电池包的荷电状态指示器的方法还包括: 当所述荷电状态指示器处于所述第一模式时，所述荷电状态指示器消耗第三数量的电力，所述第二数量大于所述第三数量，且小于所述第一数量。
4.根据权利要求1所述的操作电池包的荷电状态指示器的方法，其特征在于，所述操作电池包的荷电状态指示器的方法还包括: 当所述荷电状态指示器处于所述第一模式时，所述荷电状态指示器不工作； 当所述荷电状态指示器处.于所述第二模式吋，所述荷电状态指示器工作。
5.根据权利要求1所述的操作电池包的荷电状态指示器的方法，其特征在于，所述操作电池包的荷电状态指示器的方法还包括: 当所述荷电状态指示器处于所述第二模式时，监测所述电池包的所述荷电状态； 产生指示所述荷电状态的第一控制信号；及 根据所述第一控制信号显示所述荷电状态。
6.—种电池荷电状态的指示电路,其特征在于,所述电池荷电状态的指示电路包括: 监测电路，用于监测电池包的荷电状态；及 耦合至所述监测电路的荷电状态指示器，所述荷电状态指示器包括多个发光指示器，用于根据所述电池包的荷电状态确定所述多个发光指示器的工作模式， 其中，当所述电池包的荷电状态低于最低阈值时，所述多个发光指示器中的一个发光指示器以ー固定频率闪烁。
7.根据权利要求6所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在干， 当所述荷电状态大于第一阈值时，所述多个发光指示器均开启；当所述荷电状态大于第二阈值且小于所述第一阈值时，所述多个发光指示器中的部分发光指示器开启；当所述荷电状态小于第三阈值时，所述多个发光指示器中的一个发光指示器以ー固定频率闪烁，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值，所述第三阈值为所述最低阈值。
8.根据权利要求6所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在于，所述监测电路包括: 电压比较器，用于比较电池电压和指示所述第三阈值的预设參考电压，以产生比较信号; 脉冲发生器，用于产生脉冲信号 '及逻辑电路，耦合于所述电压比较器和所述脉冲发生器，所述逻辑电路用于根据所述比较信号和所述脉冲信号产生开关信号，所述以固定频率闪烁的发光指示器根据所述开关信号闪烁。
9.根据权利要求8所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在于，当所述电池电压小于所述预设參考电压时，所述开关信号根据所述脉冲信号于第一值和第二值之间切換，以交替导通和截止流经所述以固定频率闪烁的发光指示器的电流。
10.根据权利要求9所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在于，所述电池荷电状态的的指示电路还包括:耦合至所述以固定频率闪烁的发光指示器的晶体管，所述晶体管接收所述开关信号，以控制流经所述以固定频率闪烁的发光指示器的所述电流。
11.根据权利要求9所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在于，所述电池荷电状态的指示电路还包括:耦合至所述以固定频率闪烁的发光指示器的电流源，所述电流源根据所述开关信号闭合或断开，以控制流经所述以固定频率闪烁的发光指示器的所述电流。
12.根据权利要求8所述的电池荷电状态的指示电路，其特征在于，所述以固定频率闪烁的发光指示器闪烁的频率由所述脉冲信号的频率确定。
13.一种电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述电池荷电状态的监测电路包括: 分压器，用于接收电池电压，并产生对应所述电池电压的第一分压信号和第二分压信号; 第一比较器，用于在第一时间段内将所述第一分压信号与參考信号进行比较，并基于比较结果产生指示所述电池包的所述荷电状态的第一比较信号；及数据存储器，耦合于所述第一比较器，用于存储所述第一比较信号； 其中，荷电状态指示器用于在第二时间段内基于存储在所述数据存储器的所述第一比较信号显示所述电池包的所 述荷电状态；其中，所述第二时间段与所述第一时间段分开；其中，当所述电池包的荷电状态低于最低阈值时，所述荷电状态指示器中的一个发光指示器以ー固定频率闪烁。
14.根据权利要求13所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述电池荷电状态的监测电路还包括: 选择模块，耦合于所述分压器，用于依次选择所述第一分压信号和所述第二分压信号; 其中，所述第一比较器将所述第一分压信号与所述參考信号进行比较并产生所述第一比较信号后，将所述第二分压信号与所述參考信号进行比较，以产生第二比较信号；其中，所述数据存储器存储所述第一比较信号后存储所述第二比较信号。
15.根据权利要求14所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述选择模块包括: 选择器，耦合于所述分压器，用于依次选择所述第一分压信号和所述第二分压信号；第一控制电路，耦合于所述选择器，用于产生第一控制信号，所述第一控制信号包括第一数字信号和第二数字信号，所述第一数字信号使得所述选择器选择所述第一分压信号，所述第二数字信号使得所述选择器选择所述第二分压信号。
16.根据权利要求15所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，当所述第二数字信号失效且所述第二比较信号被存储后，所述荷电状态指示器显示所述荷电状态。
17.根据权利要求13所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述电池荷电状态的监测电路还包括: 第二比较器，用于将所述第二分压信号与所述參考信号进行比较，并基于所述比较的结果产生指示所述电池包的所述荷电状态的第二比较信号，其中，所述数据存储器同时存储所述第一比较信号和所述第二比较信号。
18.根据权利要求17所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述荷电状态指示器根据存储于所述数据存储器的所述第一比较信号和所述第二比较信号显示所述荷电状态。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述分压器包括串联耦合的多个电阻，其中，所述多个电阻的阻值之间的比例根据所述參考信号、对应所述电池包具有第一水平的荷电状态时的第一阈值和具有第二水平的荷电状态时的第二阈值设定，其中，所述第一水平高于所述第二水平。
20.根据权利要求19所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，如果所述第二分压信号大于所述參考信号，则所述荷电状态高于所述第一水平；如果所述第二分压信号小于所述參考信号 且所述第一分压信号大于所述參考信号，则所述荷电状态高于所述第二水平但低于所述第一水平；如果所述第一分压信号小于所述參考信号，则所述荷电状态低于所述第二水平。
21.根据权利要求20所述的电池荷电状态的监测电路，其特征在于，所述分压器包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻、所述第二电阻和所述第三电阻的总阻值与所述第三电阻的阻值之间的比例等于对应所述第一阈值的第一预设电压与所述參考信号之间的比例，所述总阻值与所述第二电阻和所述第三电阻的电阻和之间的比例等于对应所述第二阈值的第二预设电压与所述參考信号之间的比例。
【文档编号】H01M10/48GK103427134SQ201310184912
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年5月18日
【发明者】威廉·丹森, 拉兹洛·利普赛依, 法拉维斯·卢浦 申请人:凹凸电子（武汉）有限公司