专利名称：保护方法、控制电路以及电池装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及保护方法、控制电路和电池装置。本发明尤其涉及用于防止电池过放电和过充电的保护方法以及所述保护方法中采用的控制电路和电池装置。
近年来，锂离子(Li+)电池已取代如笔记本个人电脑的便携式电子设备中的镍-镉(NiCd)电池和镍-金属-氢(NiMH)电池。与NiCd电池和NiMH电池相比，Li+电池较轻而且每单位体积容量较大。为此，Li+电池适合于优选轻并需要承受长时间连续使用的设备。
然而，在过放电状态下，Li+电池快速退化。因此，Li+电池需要防止过放电。
便携式电子设备所用的电池装置具有串联连接的多个电池。一个电池装置中的串联连接的电池最大数目由电池装置的输出电压和充电时从外面供给的电源电压之间的关系确定。例如，NiCd电池或NiMH电池的输出电压是1.2V，而充电时供给的电源电压约为1.7V。由于电池装置的输出电压16-V最适合于通用电子设备，电池装置中串联连接的NiCd或NiMH电池的最大数目是9。另一方面，一个Li+电池的最高可能输出电压约为4.2V。所以，一个电池装置中串联连接的Li+电池的最大数是3。
不象NiCd电池装置和NiMH电池装置，Li+电池装置具有保护Li+电池装置内部和外部的短路作用。这防止了Li+电池装置的退化以及其使用寿命的缩短。例如，如短路发生在Li+电池装置内部和外部，当放电电流或充电电流大于预定的电流值，保险丝切断过放电电流或过充电电流。因此，防止了Li+电池装置退化以及其使用寿命的缩短。
图1是现有技术的电池装置例子的方框图，而图2是现有技术的电池装置例子的电压监控电路的电路图。
图1和2中，电池装置100包括如图所示连接的电池E1、E2和E3、电压监控电路101、保险丝102、p-沟道FET103和104以及电源端子105和106。
电池E1、E2和E3串联连接。FET103为起充电控制开关作用的充电控制FET。FET104是起放电控制开关作用的放电控制FET。电压监控电路101监控电池E1、E2和E3的电压。根据电池E1、E2和E3的各个电压，电压监控电路101接通和断开FET103和104。
如图2所示，电压监控电路101包括过充电监控电路101a和过放电监控电路101b。过充电监控电路101a监控电池E1、E2和E3是否处于过充电状态，当电池处于过充电状态时，断开FET103。过放电监控电路101b监控电池E1、E2和E3是否处于过放电状态，当电池E1、E2和E3处于过放电状态时，断开FET104。
过充电监控电路101a包括比较器121、122和123、参考电源e1a、e1b和e1c、以及“或”门124。
比较器121将电池E1的电压与参考电源e1a所产生的参考电压Vref1相比较。如果电池E1的电压大于参考电压Vref1，比较器121输出“1”。
如果电池E1的电压小于参考电压Vref1，比较器121输出“0”。在这里“1”表明比较器的输出处于高逻辑电平，而“0”表示比较器的输出处于低逻辑电平。比较器122将电池E2的电压与参考电源e1b所产生的参考电压Vref1相比较。如果电池E2的电压大于参考电压Vref1，比较器122输出“1”。如果电池E2的电压小于参考电压Vref1，比较器122输出“0”。 比较器123将电池E3的电压与参考电源e1c所产生的参考电压Vref1相比较。如果电池E3的电压大于参考电压Vref1，比较器123输出“1”。如果电池E3的电压小于参考电压Vref1，比较器123输出“0”。
比较器121、122和123的输出供给“或”门124。“或”门124对比较器121、122和123的输出进行“或”操作，并将“或”操作的结果供给FET103的栅极。如果比较器121、122和123的任何输出都是“1”，即如果任何电池E1、E2和E3都处于过充电状态并且从“或”门124供给FET103的栅极的信号是“1”，那么断开FET103，从而防止过充电。
过放电监控电路101b包括比较器111、112和113、参考电源e2a、e2b和e2c以及“或”门114。
比较器111将电池E1的电压与参考电源e2a所产生的参考电压Vref2相比较。如果电池E1的电压大于参考电压Vref2，比较器111输出“0”。如果电池E1的电压小于参考电压Vref2，比较器111输出“1”。比较器112将电池E2的电压与参考电源e2b所产生的参考电压Vref2相比较。如果电池E2的电压大于参考电压Vref2，比较器112输出“0”。如果电池E2的电压小于参考电压Vref2，比较器112输出“1”。比较器113将电池E3的电压与参考电源e2c所产生的参考电压Vref2相比较。如果电池E3的电压大于参考电压Vref2，比较器113输出“0”。如果电池E3的电压小于参考电压Vref2，比较器113输出“1”。
比较器111、112和113的输出供给“或”门114。“或”门114对比较器111、112和113的输出进行“或”操作，并将“或”操作的结果供给FET104的栅极。如果比较器111、112和113的任何输出是“1”，即如果任何电池E1、E2和E3都处于过放电状态并且从“或”门114供给FET104的栅极的信号是“1”，断开FET104，从而防止过放电。
当大于一定值的电流流过时，保险丝102熔化并切断电流。这样，在由于如短路的某些故障而引起电压监控电路100不能适当切断大电流或FET103和104不能适当起切断大电流作用的情况下，保险丝102充当双保护电路的一部分。
电源端子105和106与电子设备130相连，如图1所示。电子设备130包括电源电路131和设备主体132。电源电路131将由电池装置100供给的d.c.电压转变成将用于设备主体132中的d.c.电压。
在装运时，电池装置100与电子设备130相连。电池装置100可通过螺钉与电子设备130固定。如果在这样情况下电池装置100和电子设备130分别封装，封装变大，并且需要大量弹性垫料。此外，拆封之后，用户遇到把电池装置100拧紧到电子设备130上的麻烦。
在具有内置式干电池的电子设备的情况下，绝缘板插在于电池和电子设备的电极之间。当用户开始使用电子设备时，通常取下绝缘板。通过取下绝缘板，干电池与电子设备相连，电能从干电池供给电子设备。然而，与干电池相比，电池装置100具有更多的用于与电子设备130连接的连接引线。同时，电池装置100的连接接头具有较复杂的结构。为此，绝缘板不能插在电池装置100和电子设备130之间，在装运时，电池装置100已经安装在电子设备130上，如图1所示。
甚至当断开电子设备130的电源开关时，图1所示的电池装置100仍保持与电源电路131连接。电源电路131由DC-DC变换器形成，并且甚至当切断输出时，仍消耗电流。电池装置100的电压监控电路101也继续不断地消耗少量电流。由此，在电子设备130装运之后，消耗电池装置100的电池E1、E2和E3。如果由于电池E1、E2和E3的消耗而使电池装置100处于过放电状态，断开FET104，并将电池E1、E2和E3与电子设备130断开。如果电子设备130很长时间未封装，由于电压监控电路101所消耗的电流可能使电池E1、E2和E3过放电。
本发明的通常目的是提供克服上述缺陷的保护方法、控制电路和电池装置。
本发明的特定目的是提供保护方法，既使内置式电池长时间与电子设备连接，也不会过放电，从而防止电池装置的退化和使用寿命的缩短。
通过使电池免受过放电的保护方法而实现本发明的上述目的。该方法包括如下步骤监控每个电池的电压；根据每个电池的电压，控制在负载和电池之间连接的放电控制开关；并按照外部提供的强制断开信号，保持放电控制开关处于强制OFF状态。以此方法，按照从外部提供的释放信号，放电控制开关从强制OFF状态释放。当电池正在充电时，放电控制开关也从强制OFF状态释放。当任何电池处于过充电状态时，放电控制开关也从强制OFF状态释放。当任何电池的电压都达到预定的电压值时，放电控制开关也从强制OFF状态释放。
对于上述结构，按照由外部提供的强制OFF信号通过保持开关处于强制OFF状态，甚至当电池长时间未充电时，可防止电池过放电。因此，可防止电池退化。
在按照从外部提供的释放信号，放电控制开关从强制OFF状态释放的情况下，可进行通常充电和放电控制操作。
在当电池充电时放电控制开关从强制OFF状态释放的情况下，当用户开始使用电子设备，可自动取消强制OFF状态。
在电池都处于过充电状态时，放电控制开关从强制OFF状态释放的情况下，放电控制开关不限制过充电状态下的放电，从而保护电池。
在当任何电池的电压都达到预定的电压值时，放电控制开关也从强制OFF状态释放的情况下，在电池过充电之前可自动取消强制OFF状态。
结合附图，由以下描述可清楚本发明的上述和其它目的以及特征。
图1是现有技术的电池装置例子的方框图；图2是现有技术的电池装置例子的电压监控电路的方框图；图3是本发明的第一实施例的方框图；图4是本发明的第一实施例的电压监控电路的方框图；图5A-5E说明本发明的第一实施例的放电控制电路的操作；图6是本发明的第一实施例的第一改型的方框图；图7是本发明的第一实施例的第二改型的方框图；图8是本发明的第二实施例的电池装置的方框图；图9是本发明的第三实施例的电池装置的方框图；图10是本发明的第四实施例的电池装置的方框图；图11是本发明的电池装置的外部透视图；图12是无盖的图11的电池装置的透视图；和图13是无基底的图11的电池装置的透视图。
参考附图，如下描述本发明的实施例。
图3是本发明的第一实施例的方框图。在该图中，与图1相同的元件用相同标号表示。
该实施例的电池装置1具有在电压监控电路101和放电控制FET104之间的放电控制电路2。
放电控制电路2与设置端3、复位端4和电压监控电路101的过放电控制电路101b(图2所示)连接。当设置端3设定为“1”，放电控制电路2保持放电控制信号为“1”，从而无论由过放电控制电路101b输出的放电控制信号如何，都断开放电控制FET104。当复位端4设定为“1”，由过放电控制信号输出的放电控制信号供给放电控制FET104。
图3-10所示的FET103是起充电控制开关作用的充电控制FET。图3-10所示的放电控制FET104起放电控制开关作用。这些FET为p-沟道FET，当栅极侧的电位处于低电平时，FET处于ON。
图4是本发明的第一实施例的放电控制电路的电路图。
放电控制电路2包括触发器(FF)5、“或”门6和7、以及比较器8。
触发器5具有设置端和复位端。当设置端设定为“1”，触发器5的输出设定为“1”。
当复位端设定为“1”，触发器5的输出复位为“0”。设置端3与触发器5的设置端连接，“或”门6的输出供给触发器5的复位端。
将作用于复位端4的复位信号和比较器8的输出供给“或”门6，从而根据复位信号和比较器8的输出进行“或”操作。比较器8检测充电控制FET103的源极和漏极之间的电压。如源极和漏极之间的电压比阈值高，比较器8输出高电平信号。如源极和漏极之间的电压比阈值低，比较器8输出低电平信号。以此方式，比较器8判断充电电压是否高于预定水平或是否源于充电控制FET103的源极和漏极之间的电压，从而触发器5复位。当充电之前设定触发器5并且放电控制FET104处于OFF时，比较器8也从充电控制FET103的源极和漏极之间的电压检测带电。如果检测到带电，触发器5复位，触发器5的输出变成“低”电平而接通放电控制FET104。
当设置端3变成“1”，触发器5输出“1”。当复位端4的输出或比较器8的输出变成“1”，触发器5输出“0”。触发器5的输出供给“或”门7。
将过放电控制电路101b的输出和触发器5的输出供给“或”门7。“或”门7对触发器5的输出和过放电控制电路101b的输出进行“或”操作。
“或”门7的输出供给放电控制FET104。当“或”门7的输出为“1”，放电控制FET104处于OFF，而当“或”门7的输出为“0”，放电控制FET104处于ON。换句话说，当设定触发器5时，放电控制FET104变成“1”被断开。当触发器5复位并输出“0”时，根据电压监控电路101的过放电控制电路101b的输出，接通或断开放电控制FET104。
图5A-5E说明本发明的第一实施例的充电控制电路的操作。图5A表示端子105和端子106之间的电压。图5B表示输入到设置端3的设定信号。图5C表示触发器5的输出。图5D表示放电控制FET104的栅压。图5E表示输入到复位端4的复位信号的波形图。
在定时t1，设定信号“1”供给设置端3，如图5B所示。然后设定触发器5的输出为“1”，如图5C所示，而放电控制FET104的栅极变成“1”，如图5D所示。当栅极为“1”时，放电控制FET104断开，而端子105的输出电压变成0V，如图5A所示。由于不管由电压监控电路101提供的充电控制信号如何，放电控制FET104的栅极固定为“1”，因此不管每个电池E1、E2和E3的状态，放电控制FET104都断开。
在定时t2，复位信号“1”提供给复位端4，如图5E所示。然后复位触发器5的输出复位为“0”，如图5C所示。当触发器5的输出为“0”时，“或”门7直接输出电压监控电路101的充电控制电路101b的输出。
因此，根据电压监控电路101的充电控制电路101b的输出，切换放电控制FET104。当电池E1、E2和E3处于过放电状态，断开放电控制FET104。
电池装置1安装在电子设备11上，并将能量供给电子设备11。电子设备包括DC-DC变换器12、装置主体13、电压监控电路14、调节器15、主开关16和复位开关17。
DC-DC变换器12与电池装置1的电源端子105连接，并将由电池装置1提供的电压转变成所需的电压。DC-DC变换器12也与调节器15连接，并将由调节器15提供的电压转变成所需的电压。
然后经主开关16将由DC-DC变换器12转变的电压提供给装置主体13。接通主开关16，将由DC-DC变换器12转变的电压提供给装置主体13。主开关16与复位开关17联锁。当接通主开关16时，也接通了复位开关17。
当接通复位开关17时，监控电压供给电池装置1的复位端4。因此，复位端4变成“1”。当复位端4变成“1”，放电控制FET104从OFF状态释放，并根据电压监控电路101的监控结果，接通和断开放电控制FET104。在电子设备11装运之前，电池装置1具有均充电到一定程度的电池E1、E2和E3。然后电压提供给设置端3，从而设置端3变成“1”。因此，触发器5的输出固定为“1”，并且放电控制FET104固定为OFF状态。然后电池装置1安装在电子设备11上。
对于电子设备11，在拆开电子设备11的封装之后，提供指令以将AC适配器18与主开关16上的开关连接。主开关16接通之后，复位开关17接通，并且由于端子9输出的监控电压，复位端4变成“1”。因此放电控制FET104接通。
从OFF状态释放之后，根据电压监控电路101的监控结果即各个电池E1、E2和E3的充电电压，接通和断开放电控制FET104。
在该实施例中，在装运时放电控制FET104固定为OFF状态，从而电池E1、E2和E3与非操作期间消耗大量能量的DC-DC变换器12的连接会相当困难。因此，在装运和使用开始之间的期间电池装置1的放电量可限制在最小量。以该方式，尽管装运之后长时间不使用电子设备11，电池装置1的电池E1、E2和E3也不过放电，并可防止其退化。
图3和4所示的电压监控电路101和放电控制电路2可分别由一个IC组成。在电压监控电路101由一个IC组成的情况下，采用在电压监控电路101和各个电池E1、E2和E3之间的连接端子以及具有放电控制电路2的信号线的端子。如果放电控制电路2由一个IC组成，采用用于连接放电控制电路2与FET103和104的端子。同时，每个IC设有用于电池、FET、复位信号和设定信号的端子，如图3和4所示。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包含在本发明的公开中。
电压监控电路101和放电控制电路2也可由一个IC组成。在这种情况下，一个IC设有端子，用于各个电池E1、E2和E3连接、与FET103和104连接以及用于如复位信号和设定信号的信号。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包含在本发明的公开中。
电压监控电路101以及包括FET103和104的放电控制电路2也可由一个IC组成。在这种情况下，一个IC也设有端子，用于连接各个电池E1、E2和E3、以及用于如复位信号和设定信号的信号。尽管这些端子未在图中示出，本领域的技术人员应清楚这些端子，这些端子应认为是本发明的公开。
尽管在上述实施例通过接通电子设备11的主开关16，电池装置1的放电控制FET104从OFF状态释放，但通过将AC适配器18与电子设备11连接，放电控制FET104能够从OFF状态释放。
图6是本发明的第一实施例的第一改型的方框图。在该图中，与图3相同的元件用相同标号表示。
该改型在电子设备上与图3的第一实施例不同。该改型的电子设备21设有图3的复位开关17，并且调节器15的输出不仅与DC-DC变换器12连接，而且与电池装置1的复位端4连接。
在该改型中，当AC适配器18与电子设备21连接时，调节器15的输出不仅与DC-DC变换器12连接，而且与电池装置1的复位端4连接。换句话说，当AC适配器18与电子设备21连接时，电池装置1的复位端4变成“1”。
当复位端4变成“1”时，放电控制FET104从OFF状态释放，并根据电压监控电路101的监控结果，接通和断开放电控制FET104。
尽管在该改型中通过设定复位端4为“1”使放电控制FET104从OFF状态释放，但可通过充电控制FET103的源极和漏极之间的电压使放电控制FET104从OFF状态释放。
图7是本发明的第一实施例的第二改型的方框图。在该图中，与图3相同的元件用相同标号表示。
该改型在电子设备上与图3的第一实施例不同。该改型的电子设备31结构上与AC适配器18或电池驱动的一般电子设备相同。换句话说，电子设备31没有与电池装置1的复位端4相连的端子。
在该改型中，AC适配器18与电子设备31连接，从而AC适配器18的输出DC电压供给调节器15。调节器15将AC适配器18的输出DC电压转变成所需的电压，并将转变的电压供给DC-DC变换器12。这里，调节器15的输出电压作为充电电压供给电池装置1的端子105。
以二极管D104的正极面对端子105，而同时二极管D104的负极面对充电控制FET103的方式放电控制FET104连接在充电控制FET103的源极和漏极之间。因此，当充电电压从调节器15供给端子105，充电控制FET103和放电控制FET104之间的电压变高，并以相反于放电方向的方向施加电压。
放电控制电路2利用比较器8监控在充电控制FET103的源极和漏极之间的电压，如图4所示。当充电控制FET103的源极和漏极之间的电压与放电方向相反，即当端子105侧上的电压高而电池E1、E2和E3侧上的电压低时，比较器8输出“1”。由于比较器8的输出与触发器5的复位端连接，当比较器8的输出变成“1”，触发器5复位。因此，放电控制FET104从OFF状态释放。
如上所述，该改型的电池装置1可应用于不具有将复位端4设定为“1”的电路的传统电子设备31。尽管电子设备31装运之后长时间不使用，电池装置1的电池E1、E2和E3不过充电。因此，可防止电池E1、E2和E3的退化。
在第一和第二改型中，图6和7所示的电压监控电路101和放电控制电路2可分别由一个IC组成，正如在图3和4所示的第一实施例的情况。在电压监控电路101由一个IC组成的情况下，采用连接在电压监控电路101和各个电池E1、E2和E3之间的端子以及具有放电控制电路2的信号线的端子。在放电控制电路2由一个IC组成的情况下，采用连接在放电控制电路2与FET103和104之间的端子。同时，每个IC设有用于与电池和FET相连的端子，以及用于复位信号和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
图6和7所示的电压监控电路101和放电控制电路2也由一个IC组成。在这种情况下，一个IC也设有用于与各个电池E1、E2和E3连接的端子和用于与FET103和104连接的端子。同时，IC可设有用于与电池和FET连接以及用于复位信号和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
电压监控电路101以及包括FET103和104的放电控制电路2也可由一个IC组成。在这种情况下，一个IC设有用于与各个电池连接的端子。一个IC也可设有用于电池以及复位信号和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
尽管根据复位端4的电压或充电控制FET103的源极和漏极之间的电压，该实施例的放电控制电路2来复位触发器5，但也可根据控制充电控制FET103的信号，设定或复位触发器5。
图8是本发明的第二实施例的电池装置的方框图。在该图中，与图4相同的元件用同一标号表示。
通过将“或”门42和“或非”门43加入到图4所示的电池装置1来形成该实施例的电池装置41。“或”门42对复位端4的输出、比较器8的输出和控制充电控制FET103的充电控制信号进行“或”操作。“或非”门43对设置端3的输入和用于充电控制FET103的充电控制信号进行“或非”操作。
在该实施例中，电压监控电路101检测电池E1、E2和E3的过充电。当供给充电控制FET103的栅极的充电控制信号为“1”时，“或”门42输出“1”。然后复位触发器5，从而放电控制FET104从OFF状态释放。因此，当电池E1、E2和E3过充电时，通过触发器5接通放电控制FET104，从而不能防止电池E1、E2和E3放电。
当用于控制充电控制FET103的充电控制信号和设置端3的设定信号均为“0”时，“或非”门43输出“1”。在过充电状态下，通过“或非”门43触发器5的输出不设定为“1”。因此，充电控制FET104接通，不能防止电池E1、E2和E3放电。
在该实施例中，当电池E1、E2和E3过充电时，充电控制FET从不固定在OFF状态。
如同第一实施例中，图8所示的电压监控电路101和放电控制电路2均可由一个IC组成。在电压监控电路101由一个IC组成的情况下，采用连接在电压监控电路101和各个电池E1、E2和E3之间的端子以及用于放电控制电路2的信号线的端子。如果放电控制电路2由一个IC组成，采用连接在放电控制电路2与FET103和104之间的端子。每个IC也设有用于连接IC与电池和FET的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
图8所示的电压监控电路101和放电控制电路2也可只由一个IC组成。在这种情况下，IC设有用于在IC和各个电池E1、E2和E3之间连接的端子以及用于连接IC与FET103和104的端子。IC也设有连接IC与电池和FET的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
电压监控电路101以及包括FET103和104的放电控制电路2也可只由一个IC组成。在这种情况下，IC也设有用于在IC与各个电池E1、E2和E3之间连接的端子。IC也设有用于电池的端子和用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在附图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
尽管在该实施例中由电压监控电路101的监控结果可检测电池E1、E2和E3的过充电状态，但也可检测每个电池E1、E2和E3的电压，从而通过比监控电压要小的电压，将充电控制FET103固定在OFF状态。
图9是本发明的第三实施例的电池装置的方框图。在该图中，与图8相同的元件用相同标号表示。
通过将电压检测器电路52加入到图8所示的电池装置4，形成该实施例的电池装置51。
电压检测器电路52包括参考电源ea、eb和ec、比较器53、54和55、“与非”门56、反相器57以及“或”门58。
比较器53将电池E1与参考电压源ea比较。如果电池E1的电压比参考电压源ea的电压高，比较器53输出“1”。如果电池E1的电压比参考电压源eb的电压低，比较器53输出“0”。比较器54将电池E2与参考电压源eb比较。如果电池E2的电压比参考电压源eb的电压高，比较器54输出“1”。如果电池E2的电压比参考电压源eb的电压低，比较器54输出“0”。比较器54将电池E3与参考电压源ec比较。如果电池E3的电压比参考电压源ec的电压高，比较器55输出“1”。如果电池E3的电压比参考电压源ec的电压低，比较器55输出“0”。这里，由参考电压源ea、eb和ec产生的电压一律设定为0V。
比较器53-55的输出供给“与非”门56。“与非”门56对比较器53-55的输出进行“与非”操作。“与非”门56的输出经反相器57供给“或”门58。
“与非”门56和反相器57构成“与”门。当比较器53-55的所有输出为“1”，“与”门输出高电平信号。
反相器57的输出供给“或”门58。用于控制充电控制FET103的放电控制信号供给“或”门58。“或”门对反相器57的输出和用于控制充电控制FET103的放电控制信号进行“或”操作。然后“或”门58的输出供给放电控制电路2的“或”门42。
以上述方法，当电池E1、E2和E3过充电，自动复位触发器5，从而取消放电控制FET104的OFF状态。
如同第一和第二实施例，图9所示的电压监控电路101和放电控制电路2均可由一个IC组成。在电压监控电路101由一个IC组成的情况下，采用用于在电压监控电路101和各个电池E1、E2和E3之间连接的端子以及具有放电控制电路2的信号线的端子。在放电控制电路2由一个IC组成的情况下，采用用于在放电控制电路2和FET103和104之间连接的端子。每个IC也设有用于连接IC与电池和FET的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
图9所示的电压监控电路101和放电控制电路2也可只由一个IC组成。在这种情况下，IC设有用于在IC和各个电池E1、E2和E3之间连接的端子以及用于与FET103和104连接的端子。同时，IC设有连接IC与电池和FET的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
电压监控电路101以及包括电压检测器电路52的放电控制电路2也可只由一个IC组成。在这种情况下，IC也设有用于在IC与各个电池E1、E2和E3之间连接的端子以及用于与FET103和104连接的端子。同时，IC设有用于连接IC与电池和FET的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在附图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
电压监控电路101、放电控制电路2以及包括FET103和104的的电压检测器电路52也可只由一个IC组成。在这种情况下，IC设有用于在IC与各个电池E1、E2和E3之间连接的端子。同时，IC设有用于电池、以及复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在附图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
在第一到第三实施例中，触发器5设定为“1”，从而放电控制FET104的栅极电压设定为“1”。因此放电控制FET104固定为OFF状态。然而，通过转换用于检测电池E1、E2和E3的过放电的参考电压，放电控制信号可固定为“1”，从而固定放电控制FET104处于OFF状态。
图10是本发明的第四实施例的电池装置的方框图。在该图中，与图2相同的元件用同一标号表示。
该实施例的电池装置61设有放电控制电路62。放电控制电路62包括参考电压源e11、e12和e13、开关63、64和65以及触发器66。
触发器66与设置端67和复位端68连接。当设置端67变成“1”，触发器66输出“1”。当复位端68变成“1”，触发器66输出“0”。触发器66的输出作为开关控制信号供给开关63、64和65。
根据触发器66的输出，开关63转换供给比较器11的参考电压到参考电压源e2a或e11，用于检测过放电状态。根据触发器66的输出，开关64转换供给比较器11的参考电压到参考电压源e2b或e12，用于检测过放电状态。根据触发器66的输出，开关65转换供给比较器11的参考电压到参考电压源e2c或e13，用于检测过放电状态。这里，参考电压源e11、e12和e13远比参考电压源e2a、e2b和e2c要小，从而当选择参考电压源e11、e12和e13时，比较器111的输出变成“1”。
当触发器66的输出为“0”，开关63、64和65选择参考电压源e2a、e2b和e2c。当触发器66的输出为“1”，开关63、64和65选择参考电压源e11、e12和e13。
当设置端67和触发器66的输出均为“1”时，开关63、64和65选择参考电压源e11、e12和e13。由于所选择的参考电压源e11、e12和e13远比参考电压源e2a、e2b和e2c要小，比较器111、112和113的输出变成“1”。
当比较器111、112和113的输出变成“1”时，“或”门114输出“1”。然后“或”门输出供给放电控制FET104的栅极。由于“或”门114的输出为“1”，断开放电控制FET104。
当复位端68变成“1”而且触发器66的输出变成“0”，开关63、64和65选择参考电压源e2a、e2b和e2c。如果电池E1、E2和E3处于过放电状态，比较器111、112和113的输出变成“1”以断开放电控制FET104。如果电池E1、E2和E3不处于过放电状态，比较器111、112和113的输出变成“0”以接通放电控制FET104。因此起动常规过放电控制操作。
在该实施例中，放电控制电路62可由一个IC组成。在这种情况下，采用在电池E1、E2和E3之间连接的端子以及用于与参考电压源e2a、e2b和e2c连接的端子。同时，IC设有用于与比较器111、112和113连接的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
一个IC可包括比较器111、112、113、121、122和123、参考电压源e1a、e1b、e1c、e2a、e2b和e2c、以及“或”电路114，所有部件如图10所示。在这种情况下，IC设有用于与其它元件连接的端子。
该IC还可包括FET103和104。IC也设有用于电池的端子以及用于复位和设定信号的端子。尽管这些端子未在图中示出，但对本领域的技术人员应当清楚，这些端子应认为包括在本发明的公开中。
在上述实施例中，电池装置的电池是Li+电池。然而，本发明的电池类型并不限定于Li+离子电池。
图11是本发明所用的电池装置的外部透视图。为方便解释，图11所示的电池装置与第一到第四实施例的电池装置1相同。在该图中，电池装置1由外壳300组成，外壳300包括设有电源端子9和10的端子部分301以及具有用于检测保险丝情况的窗口302A的盖302。
图12是图11的无盖302的电池装置1的透视图。在该图中，基底303设有IC芯片304和保险丝306，并与布线图(未示出)连接。例如，电压监控电路101位于IC芯片304内。
图13是图11的无基底303的电池装置1的透视图。在该图中，电池307与电池E1-E3相同。应理解电池装置的形状并不限定于图11-13所示的形状，电池装置可具有其它适当的形状。
本发明并不限定于具体公开的实施例，可进行变形和改型而不脱离本发明的范围。
本申请基于在1999年3月18日登记的日本优先申请No.11-74479，其整个内容在此引用作为参考。
权利要求
1.一种用于防止电池过放电的保护方法，其特征在于如下步骤监控每个电池的电压；按照每个电池的电压，控制在负载和电池之间连接的放电控制开关；和按照由外部供给的强制断开信号，保持放电控制开关处于强制OFF状态。
2.如权利要求1的保护方法，其特征还在于按照从外部提供的释放信号，放电控制开关从强制OFF状态释放的步骤。
3.如权利要求1或2的保护方法，其特征在于当电池充电时，放电控制开关从强制OFF状态释放。
4.如权利要求1或2的保护方法，其特征在于当任一电池处于过充电时，放电控制开关从强制OFF状态释放。
5.如权利要求1或2的保护方法，其特征在于当任何电池的电压达到预定电压值时，放电控制开关从强制OFF状态释放。
6.一种通过监控电池过放电的监控电路按照每个电池的电压来控制的控制电路，该控制电路控制位于负载和电池之间的放电控制开关，其特征在于无论监控电路的监控结果如何，强制OFF单元迫使放电控制开关进入强制OFF状态。
7.一种通过监控电池过放电的监控电路按照每个电池的电压来控制的控制电路，该控制电路控制位于负载和电池之间的放电控制开关，其特征在于按照由外部提供的强制OFF信号，强制OFF单元迫使放电控制开关进入强制OFF状态。
8.如权利要求7的控制电路，其特征还在于按照由外部提供的释放信号，释放单元从强制OFF状态释放放电控制开关。
9.如权利要求6或7的控制电路，其特征还在于检测单元，检测电池是否正在充电；和释放单元，当电池正充电时，从强制OFF状态释放放电控制开关。
10.如权利要求9的控制电路，其特征在于，当放电控制开关通过释放单元从强制OFF状态释放时，监控电路控制放电控制开关。
11.如权利要求6或7的控制电路，其特征还在于检测单元，检测电池是否处于过充电状态；和释放单元，当任何电池处于过充电状态时从强制OFF状态释放放电控制开关。
12.如权利要求11的控制电路，其特征在于，当放电控制开关通过释放单元从强制OFF状态释放时，监控电路控制放电控制开关。
13.如权利要求6或7的控制电路，其特征还在于，当任一电池的电压达到预定电压值时，释放单元使放电控制开关从强制OFF状态释放。
14.如权利要求13的控制电路，其特征在于预定电压值可设定为所需的值。
15.用于将能量供给负载的电池装置，其特征在于包括电池；监控电路，监控电池的过放电状态；放电控制开关，由监控电路控制并位于负载与电池之间；和强制OFF单元，无论监控电路的监控结果如何，迫使放电控制开关进入强制OFF状态。
16.一种用于将能量供给负载的电池单元，其特征在于包括电池；监控电路，监控电池的过放电状态；放电控制开关，由监控电路控制并位于负载与电池之间；和强制OFF状态单元，按照由电池装置外部提供的强制OFF信号，迫使放电控制开关进入强制OFF状态。
17.如权利要求16的电池装置，其特征还在于释放单元，按照由电池装置外部提供的释放信号，释放单元使放电控制开关从强制OFF状态释放。
18.如权利要求15或16的电池装置，其特征还在于检测单元，检测电池是否正在充电；和释放单元，当电池正充电时，从强制OFF状态释放放电控制开关。
19.如权利要求18的电池装置，其特征在于当放电控制单元通过释放单元从强制OFF状态释放时，监控电路控制放电控制单元。
20.如权利要求15或16的电池装置，其特征还在于检测单元，当放电控制开关通过强制OFF单元保持在强制OFF状态时，检测电池是否处于过放电状态；和释放单元，当电池处于过放电状态，从强制OFF状态释放放电控制开关。
21.如权利要求22的电池装置，其特征在于当放电控制开关通过释放单元从强制OFF状态释放时，监控电路控制放电控制开关。
22.如权利要求15或16的电池装置，其特征还在于释放单元，当任一电池的电压达到预定电压值时，释放单元使放电控制开关从强制OFF状态释放。
23.如权利要求22的电池装置，其特征在于预定电压值可设定为所需的值。
24.一种设备的保护电路中的控制电路，它具有放电控制开关，放电控制开关控制放电并位于负载和将能量供给负载的电池之间，其特征在于；监控电路，判断任一电池是否处于过放电状态或是否源于从电池输入的电压，并且当任一电池处于过放电状态时，控制电路断开放电控制开关；和强制OFF单元，按照由外部提供的信号，迫使放电控制开关进入强制OFF状态。
全文摘要
用于防止电池过放电和过充电的保护方法、控制电路和电池装置。其中,当设定信号“1”供给设置端,触发器输出“1”。然后放电控制FET的栅极变成“1”,从而无论由电压监控电路提供的放电控制信号如何,放电控制FET处于OFF。当复位信号“1”供给复位端,触发器输出“0”。然后根据电压监控电路的放电控制电路的输出,接通和断开放电控制FET。即使长时间不使用电池时,与电子设备连接的电池也不过放电。
文档编号H02H7/18GK1267927SQ00104079
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月17日 优先权日1999年3月18日
发明者佐伯充雄, 奥村匡史, 田中重穗, 小泽秀清 申请人:富士通株式会社