本发明涉及一种保护装置与其操作方法，尤其涉及一种电池保护装置与其操作方法。
背景技术：
一般而言，电池保护装置具有过电流保护(over-currentprotection)的机制，以防止电池组提供过大的放电电流给负载，从而避免过电流对电池组与负载所造成的损害。对现有的电池保护装置而言，其会将位于负载的低电位端的电压与一额定电压进行比较，并依据比较结果来启动或是解除过电流保护。然而，此种方式往往会导致现有的电池保护装置因应负载的异常而在进入过电流保护后随即解除过电流保护，进而导致现有的电池保护装置必须不断地反复启动过电流保护。
技术实现要素：
本发明提供一种电池保护装置与其操作方法，依据与切换至保护模式的次数相关的计数值，来调整参考电压或是形成放电路径。藉此，将可避免电池保护装置因应负载的异常而不断地反复启动过电流保护。
本发明的电池保护装置，适于分别电性连接电池组与负载，并包括信号端、放电电路与控制电路。信号端用以电性连接负载。放电电路电性连接信号端。控制电路电性连接信号端与放电电路，以检测来自信号端的传感电压。此外，控制电路计数电池保护装置从正常模式切换至保护模式的次数以取得计数值。此外，控制电路依据参考电压而判别是否进入正常模式或是保护模式。在保护模式下，控制电路依据计数值调整参考电压或是控制电路依据计数值控制放电电路，以形成经过信号端、放电电路以及接地端的放电路径。
本发明的电池保护装置的操作方法包括下列步骤，其中所述电池保护装置适于分别电性连接电池组与负载。通过电池保护装置的信号端电性连接负载。检测来自信号端的电压，以取得传感电压。计数从正常模式切换至保护模式的次数，以取得计数值。利用计数值记录从正常模式切换至保护模式的次数。在保护模式下，依据计数值调整参考电压或是依据计数值形成放电路径，并通过放电路径将电池保护装置的信号端导通至接地端。
基于上述，本发明利用一计数值来记录电池保护装置从正常模式切换至保护模式的次数。此外，在保护模式下，本发明依据计数值来调整参考电压或是依据计数值来形成放电路径。藉此，电池保护装置将可判别出负载的异常，从而避免电池保护装置因应负载的异常而不断地反复启动过电流保护。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为依据本发明一实施例的电池保护装置的示意图；
图2为依据本发明一实施例的电池保护装置的操作方法流程图；
图3为依据本发明一实施例的用以说明步骤S270的流程图；
图4为依据本发明一实施例的电池保护装置的时序图；
图5为依据本发明另一实施例的电池保护装置的示意图；
图6为依据本发明另一实施例的用以说明步骤S270的流程图；
图7为依据本发明又一实施例的电池保护装置的示意图；
图8为依据本发明又一实施例的用以说明步骤S270的流程图；
图9为依据本发明另一实施例的电池保护装置的时序图。
附图标记说明：
100、500、700：电池保护装置；
101：正电源端；
102：负电源端；
103：充电保护信号端；
104：放电保护信号端；
105：信号端；
11：电池组；
12：负载；
P11：负载的第一端；
P12：负载的第二端；
13：充电保护开关；
14：放电保护开关；
15、16、R7：电阻；
110、510、710：放电电路；
120：控制电路；
R11、R51：第一电阻；
R12、R52：第二电阻；
T11、T51：第一开关；
T12、T52：第二开关；
121、721：检测单元；
122：计数器；
123：控制器；
124：振荡器；
GND：接地端；
VR1、VR7：参考电压；
T7：开关；
720：电压产生器；
730：比较器；
Δt41：第一预设时间；
Δt42：第二预设时间；
t41～t46、t91～t94：时间点；
S210～S280：用以说明图2实施例的各步骤；
S310～S330：用以说明图3实施例的各步骤；
S610～S630：用以说明图6实施例的各步骤；
S810～S830：用以说明图8实施例的各步骤。
具体实施方式
图1为依据本发明一实施例的电池保护装置的示意图。如图1所示，电池保护装置100可用以保护并控制一电池组11，并具有正电源端101、负电源端102、充电保护信号端103、放电保护信号端104与信号端105。在应用上，电池组11可供应电源至一负载12，其中负载12的第一端P11电性连接至电池组11的第一端，且负载12的第二端P12通过充电保护开关13与放电保护开关14电性连接至电池组11的第二端。
电池保护装置100通过正电源端101与电阻15电性连接至电池组11的第一端，并通过负电源端102电性连接至电池组11的第二端。此外，电池保护装置100可通过充电保护信号端103与放电保护信号端104来控制充电保护开关13与放电保护开关14，以藉此控制电池组11相对于负载12的充电与放电。再者，电池保护装置100还可通过信号端105与电阻16电性连接至负载12的第二端，以藉此取得与放电电流相关的传感电压。
更进一步来看，电池保护装置100包括放电电路110与控制电路120。放电电路110电性连接电池保护装置100的信号端105，且控制电路120电性连接放电电路110。在操作上，当电池保护装置100检测到电池组11所提供的放电电流过大时，也即当电池保护装置100检测到过电流时，电池保护装置100将关闭(turnoff)放电保护开关14。此外，电池保护装置100可以控制放电电路110，使得信号端105能够导通接地端GND，以致使负载12的第二端P12可以导通至接地端GND。如此一来，电池保护装置100将可启动一过电流保护，并可通过放电电路110适时地解除过电流保护。
放电电路110包括第一电阻R11、第二电阻R12、第一开关T11与第二开关T12。第一电阻R11、第二电阻R12与第一开关T11相互串接在信号端105与接地端GND之间，且第二开关T12与第二电阻R12相互并联。也即，第二电阻R12的第一端电性连接信号端105。第一电阻R11的第一端电性连接第二电阻R12的第二端，且第一电阻R11的第二端电性连接第一开关T11的第一端。第一开关T11的第二端电性连接至接地端GND。第二开关T12的第一端电性连接第二电阻R12的第一端，且第二开关T12的第二端电性连接第二电阻R12的第二端。
控制电路120包括检测单元121、计数器122、控制器123与振荡器124。检测单元121电性连接信号端105。计数器122电性连接检测单元121与振荡器124。控制器123电性连接计数器122、充电保护信号端103、放电保护信号端104、第一开关T11与第二开关T12。
图2为依据本发明一实施例的电池保护装置的操作方法流程图，且以下将参照图1与图2来进一步地说明电池保护装置100所提供的过电流保护。如步骤S210所示，电池保护装置100可通过信号端105电性连接至由电池组11供电的负载12。此外，如步骤S220所示，控制电路120可检测来自信号端105的电压，以取得一传感电压，其中传感电压是与电池组11的放电电流相关的电压。再者，如步骤S230所示，控制电路120会将传感电压与参考电压进行比较，以判定电池保护装置100是否有检测到过电流。
举例来说，当电池组11的放电电流过大时，压降在充电保护开关13与放电保护开关14的导通电阻上的电压将相对应地增加，进而相对应地增加位于信号端105上的传感电压。因此，当传感电压不大于参考电压时，检测单元121即可判定放电电流并未超出所设定的最大放电电流。此时，如步骤S240所示，控制电路120会致使电池保护装置100进入正常模式。
另一方面，当传感电压大于参考电压时，如步骤S250所示，控制电路120会致使电池保护装置100进入保护模式。在保护模式下，电池保护装置100会关闭放电保护开关14，以启动过电流保护。此外，如步骤S260所示，控制电路120会计数电池保护装置100从正常模式切换至保护模式的次数，以取得一计数值。换言之，控制电路120会利用一计数值来记录电池保护装置100从正常模式切换至保护模式的次数。
举例来说，在进入保护模式之前，电池保护装置100可能是处在保护模式或是正常模式。因此，电池保护装置100进入保护模式的方式，可以是从正常模式切换至保护模式，或是再次进入保护模式。此外，当电池保护装置100是从正常模式切换至保护模式时，控制电路120则会将计数值加1。其中，在系统初始化的过程中，电池保护装置100会依据上电复位(poweronreset，简称POR)信号将计数值重置为0。此外，电池保护装置100也会依据电池组11的置换将计数值重置为0。相对地，电池保护装置100也可以在其内部设定一计数临界值，并在计数值累加至计数临界值时将计数值重置为0。
值得一提的是，当负载12发生异常时，电池保护装置100会在正常模式与保护模式之间来回地切换，进而致使计数值逐渐地增加。换言之，控制电路120可依据计数值来判别负载12是否发生异常。此外，在保护模式下，如步骤S270所示，电池保护装置100会依据计数值来调整参考电压或是依据计数值来形成放电电路中的放电路径。再者，如步骤S280所示，电池保护装置100的信号端105会通过放电路径导通至接地端GND。如此一来，当负载12发生异常时，电池保护装置100将可通过步骤S270来降低参考电压或是增加放电路径的等效电阻，进而致使电池保护装置100较不容易解除过电流保护，从而避免电池保护装置100因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。
图1实施例列举了电池保护装置100在保护模式下依据计数值来形成放电路径的一实施型态，且图3为依据本发明一实施例的用以说明步骤S270的流程图，以下请参照图1与图3来看放电电路110与控制电路120的详细操作。
在操作上，检测单元121会将参考电压VR1与来自信号端105的传感电压进行比较。当传感电压大于参考电压VR1时，检测单元121会产生第一触发信号。相对地，当传感电压不大于参考电压VR1时，检测单元121会产生第二触发信号。此外，振荡器124会提供一振荡信号，且计数器122会利用振荡信号来计数第一触发信号或是第二触发信号，并据以产生一致能脉冲或是一禁能脉冲。
举例来说，当传感电压不大于参考电压VR1时，计数器122会利用振荡信号来计数第二触发信号，以在第二触发信号维持一第二预设时间后输出禁能脉冲。藉此，控制器123将可依据禁能脉冲致使电池保护装置100进入正常模式。此外，在正常模式下，控制器123会依据禁能脉冲控制放电电路110，以致使放电电路110不提供放电路径。例如，在正常模式下，放电电路110会关闭第一开关T11并导通第二开关T12。
另一方面，当传感电压大于参考电压VR1时，计数器122会利用振荡信号来计数第一触发信号，以在第一触发信号维持一第一预设时间后输出致能脉冲。藉此，控制器123将可依据致能脉冲致使电池保护装置100进入保护模式。此外，在保护模式下，控制器123会依据致能脉冲累加计数值。例如，每当电池保护装置100从正常模式切换至保护模式，计数器122都会产生一致能脉冲。因此，控制器123可利用致能脉冲累加计数值，以取得电池保护装置100从正常模式切换至保护模式的次数。
此外，在保护模式下，控制器123是依据计数值来控制放电电路110。举例来说，如图3的步骤S310所示，控制器123会判别计数值是否小于预设值，其中预设值小于或是等于计数临界值。此外，当计数值小于预设值时，控制器123会控制放电电路110，以致使放电电路110导通第一开关T11与第二开关T12。藉此，如步骤S320所示，电池保护装置100将可利用第一电阻R11来形成将信号端105导通至接地端GND的放电路径。
另一方面，当计数值不小于预设值时，控制器123将判定负载12发生异常。此时，在控制器123的控制下，放电电路110将导通第一开关T11且关闭第二开关T12。藉此，如步骤S330所示，电池保护装置100将可利用相互串接第二电阻R12与第一电阻R11，来形成可将信号端105导通至接地端GND的放电路径。由于利用第二电阻R12与第一电阻R11所形成的放电路径具有较大的等效电阻，故此时的电池保护装置100较不容易解除过电流保护，从而可以避免电池保护装置100因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。
举例来说，图4为依据本发明一实施例的电池保护装置的时序图。在此，假设电池保护装置100的初始状态为正常模式，且计数值的初始值为0。如图4所示，在时间点t41，传感电压已大于参考电压VR1长达一第一预设时间Δt41。因此，电池保护装置100会在时间点t41切换至保护模式，并将计数值累加至1。此时，由于计数值小于预设值(例如，10)，因此电池保护装置100将利用第一电阻R11来形成将信号端105导通至接地端GND的放电路径。
此外，由于负载12发生异常(例如，负载12在保护模式下过大)，因此电池保护装置100在切换至保护模式后，传感电压将随即地下降至小于参考电压VR1的电平。此外，当传感电压小于参考电压VR1长达一第二预设时间Δt42时，电池保护装置100会在时间点t42切换至正常模式。当切换至正常模式后，传感电压又不断地升高，以致使电池保护装置100又于时间点t43切换至保护模式，并将计数值累加至2。接着，因应负载12发生异常，电池保护装置100又会在时间点t44切换至正常模式。
以此类推，在时间点t44与时间点t45之间，电池保护装置100会因应负载12的异常而在保护模式与正常模式之间来回地切换，以致使计数值累加至预设值(例如，10)。因此，当电池保护装置100又于时间点t46切换至保护模式时，电池保护装置100将会利用第一电阻R11与第二电阻R12来形成放电路径，进而提高位于信号端105的传感电压。如此一来，电池保护装置100将可维持在保护模式下，从而可以避免电池保护装置100因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。此外，如图4所示，在保护模式下，例如在时间点t41与时间点t42之间，电池保护装置100会将用以控制放电保护开关14的控制信号切换至低电平。藉此，在保护模式下，电池保护装置100将可关闭放电保护开关14，以致使电池组11停止产生放电电流。
图5为依据本发明另一实施例的电池保护装置的示意图。其中，图5实施例列举了电池保护装置500在保护模式下依据计数值来形成放电路径的另一实施型态，且图6为依据本发明另一实施例的用以说明步骤S270的流程图。
具体而言，相较于图1实施例，图5中的放电电路510包括第一电阻R51、第二电阻R52、第一开关T51与第二开关T52。其中，第一电阻R51与第一开关T51相互串接在信号端105与接地端GND之间。第二电阻R52与第二开关T52相互串接在信号端105与接地端GND之间。此外，第二电阻R52大于第一电阻R51。
在操作上，当电池保护装置100进入正常模式时，放电电路510会在控制器123的控制下关闭第一开关T51与第二开关T52。此外，当电池保护装置100进入保护模式，如步骤S610所示，控制器123会判别计数值是否小于预设值。此外，当计数值小于预设值时，控制器123会控制放电电路510，以致使放电电路510导通第一开关T51且关闭第二开关T52。藉此，如步骤S620所示，电池保护装置500将可利用第一电阻R51来形成将信号端105导通至接地端GND的放电路径。
另一方面，当计数值不小于预设值时，控制器123将判定负载12发生异常。此时，在控制器123的控制下，放电电路510将关闭第一开关T51并导通第二开关T52。藉此，如步骤S630所示，电池保护装置500将可利用第二电阻R52来形成可将信号端105导通至接地端GND的放电路径。藉此，当负载12在保护模式下发生异常时，例如，负载12在保护模式下过大时，电池保护装置500将可利用第二电阻R52来形成放电路径，以提高位于信号端105的传感电压，并从而避免电池保护装置500因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。至于图5的电池保护装置500的详细说明已包含在上述实施例中，故在此不予赘述。
图7为依据本发明又一实施例的电池保护装置的示意图。其中，图7实施例列举了电池保护装置700在保护模式下依据计数值来调整参考电压的一实施型态，且图8为依据本发明又一实施例的用以说明步骤S270的流程图。
具体而言，相较于图1实施例，图7中的放电电路710包括电阻R7与开关T7，且图7中的检测单元721包括电压产生器720与比较器730。其中，电阻R7与开关T7相互串接在信号端105与接地端GND之间。电压产生器720用以产生参考电压VR7。比较器730的正输入端电性连接信号端105与电阻R7，以接收传感电压。比较器730的负输入端电性连接电压产生器720，以接收参考电压VR7。
在操作上，比较器730会将传感电压与参考电压VR7进行比较。此外，当传感电压大于参考电压VR7时，比较器730会通过其输出端输出第一触发信号，以致使电池保护装置700进入保护模式。相对地，当传感电压不大于参考电压VR7时，比较器730会通过其输出端输第二触发信号，以致使电池保护装置700可进入正常模式。此外，当电池保护装置700进入正常模式时，放电电路510会在控制器123的控制下关闭开关T7。另一方面，当电池保护装置700进入保护模式，放电电路510会在控制器123的控制下导通开关T7。藉此，电池保护装置700将可利用电阻R7来形成将信号端105导通至接地端GND的放电路径。
此外，在保护模式下，如步骤S810所示，控制器123会判别计数值是否小于预设值。当计数值小于预设值时，如步骤S820所示，控制器123会控制电压产生器720，以致使电压产生器720将参考电压VR7调整至第一电平。另一方面，当计数值不小于预设值时，控制器123将判定负载12发生异常。此时，如步骤S830所示，在控制器123的控制下，电压产生器720会将参考电压VR7调整至第二电平。其中，第二电平小于第一电平。藉此，当负载12在保护模式下发生异常时，例如，负载12在保护模式下过大时，电池保护装置700将可降低参考电压VR7，从而避免电池保护装置700因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。
举例来说，图9为依据本发明另一实施例的电池保护装置的时序图。与图4实施例相似地，电池保护装置700会在时间点t91切换至保护模式，并将计数值累加至1。此时，由于计数值小于预设值(例如，10)，因此电池保护装置700会将参考电压VR7调整至第一电平。此外，因应负载12的异常，电池保护装置700会时间点t92切换至正常模式。
以此类推，在时间点t92与时间点t93之间，电池保护装置700会因应负载12的异常而在保护模式与正常模式之间来回地切换，以致使计数值大于预设值(例如，10)。因此，在时间点t93时，电池保护装置700已将参考电压VR7从第一电平下拉至第二电平。如此一来，当电池保护装置700又于时间点t94切换至保护模式时，传感电压将大于参考电压VR7。如此一来，电池保护装置700将可维持在保护模式下，从而可以避免电池保护装置700因应负载12的异常而不断地反复启动过电流保护。至于图7的电池保护装置500的细部说明已包含在上述实施例中，故在此不予赘述。
综上所述，本发明利用一计数值记录电池保护装置从正常模式切换至保护模式的次数，并在保护模式下，依据计数值来调整参考电压或是依据计数值来形成放电路径。藉此，电池保护装置将可判别出负载的异常，从而避免电池保护装置因应负载的异常而不断地反复启动过电流保护。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。