[发明专利]保护方法、控制电路以及电池装置

说明书

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。