專利名稱：電池保護(hù)方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池保護(hù)方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋰電池由于具有體積小、能量密度高、循環(huán)壽命高、自放電率低和無記 憶效應(yīng)等特點(diǎn)，越來越廣泛地作為主要電源應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼 相機(jī)、電動車等產(chǎn)品中。由于鋰離子電池的化學(xué)特性，在正常使用過程中， 其內(nèi)部進(jìn)行電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)正反應(yīng)，但在某些異常狀況下，尤 其是充放電過程中的過充電、過放電和過電流等，將會導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生化 學(xué)副反應(yīng)，該副反應(yīng)加劇后，會嚴(yán)重影響電池的性能和使用壽命，并可能產(chǎn) 生大量氣體，使電池內(nèi)部壓力迅速增大后進(jìn)而引起爆炸引發(fā)安全問題。因而 鋰電池都需要保護(hù)電路，用于對電池的充放電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在異常狀況 下及時(shí)關(guān)斷充放電回路，防止對電池的損害，降低電池的爆炸發(fā)生概率，提 高電池的安全性能。
圖1是電池通用保護(hù)電路的示意圖。該電路由控制IC、充電MOS管107 和放電MOS管106外加一些阻容元件構(gòu)成。充電MOS管V2和放電MOS 管V1在電路中起開關(guān)作用，分別控制著充電回路與放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷。 控制IC負(fù)責(zé)監(jiān)控電池電壓和電路電流，控制IC具有電池電壓端、公共接地， 端、過流檢測端101、充電控制端102以及放電控制端103;其中充電控制 端102和放電控制端103分別與充電MOS管105和放電MOS管104的柵 極相連接；過流檢測端101的電位VM與電池負(fù)極端電位VB.的差值即為兩 個(gè)MOS管上的電壓值。正常狀態(tài)下，電路中控制IC的充電控制端102和放 電控制端103分別輸出的信號Co和Do都為高電平，則兩個(gè)MOS管均導(dǎo)通，電池可以自由地進(jìn)行充電和放電；過充電狀態(tài)下，充電控制端102的輸出信 號Co由高電平變?yōu)榈碗娖剑钩潆奙OS管105由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切 斷充電回路；過放電狀態(tài)下，放電控制端103的輸出Do由高電平變?yōu)榈碗?平，使放電MOS管104由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路；過電流狀態(tài) 下，即回路電流大到使VM大于一閾值時(shí)，Do由高電平轉(zhuǎn)為低電平，使放電 MOS管104由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷，從而切斷放電回路，使回路中電流為零，起 到過電流保護(hù)的作用；外部短路保護(hù)與過電流保護(hù)的工作原理類似。
圖l所示的電池通用保護(hù)電路能夠?qū)︿囯姵氐倪^充電、過放電、過電流 及外部短路等異常狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)，提高電池的使用壽命及安全性能。目前也 有很多對于圖l所示電路進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)方案，如中國專利CN2426215Y、 CN1444320A等，這些方案能更好地保護(hù)電池，但目前開發(fā)的所有保護(hù)電路 都只是針對電池外部因素引起的異常情況下的保護(hù)，對于電池內(nèi)部出現(xiàn)異常j 狀況而引發(fā)的危險(xiǎn)情況沒有與之對應(yīng)的行之有效的保護(hù)方案，而鑒于鋰電池 爆炸大多是在充電過程中發(fā)生的，發(fā)生的原因主要是熱量的迅速積累且散發(fā) 不及時(shí)，倘若檢測到電池內(nèi)部出現(xiàn)異常(如短路)后，立刻切斷充電回路， 將對保護(hù)鋰電池及提高鋰電池的安全性有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有電池保護(hù)方法及裝置僅針對電池外部異常情況進(jìn)行保 護(hù)的局限，提供一種針對電池內(nèi)部異常狀態(tài)進(jìn)行保護(hù)的電池保護(hù)方法及電池 保護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明提供一種根據(jù)對電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷來進(jìn)行保護(hù)的電池保 護(hù)方法。該電池保護(hù)方法包括以下步驟確定電池的充放電狀態(tài)；獲取電池 電壓；在對電池充電期間，根據(jù)電池的充放電狀態(tài)及電池電壓的變化，判斷 電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)；根據(jù)電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷結(jié)果控制充電回路的通斷。
本發(fā)明還提供一種電池保護(hù)系統(tǒng)，該電池保護(hù)系統(tǒng)包括電池通用保護(hù)電 路，其中，該電池保護(hù)系統(tǒng)還包括電池保護(hù)裝置，該電池保護(hù)裝置包括充放 電檢測模塊、電池電壓獲取模塊、邏輯處理模塊和驅(qū)動模塊；充放電檢測模
塊，用于確定電池的充放電狀態(tài)；電池電壓獲取模塊，用于獲取電池電壓及 其變化；邏輯處理模塊，用于根據(jù)來自充放電檢測模塊的電池的充放電狀態(tài) 及來自電池電壓獲取模塊的電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀 態(tài)，并當(dāng)判斷為電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)時(shí)發(fā)出電池內(nèi)部異常狀態(tài)確認(rèn)信號； 驅(qū)動模塊，用于接收邏輯處理模塊的判斷信號，在接收到電池內(nèi)部異常狀態(tài) 確認(rèn)信號后關(guān)斷電池的充電回路。
本發(fā)明提供的電池保護(hù)方法，由于利用充放電狀態(tài)的判斷及電池電壓的 變化對電池內(nèi)部異常狀態(tài)進(jìn)行了邏輯判斷，并根據(jù)該對電池內(nèi)部異常狀態(tài)的 判斷結(jié)果控制充電回路的通斷，從而能夠針對電池內(nèi)部異常狀態(tài)來保護(hù)電 池。本發(fā)明還提供的一種電池保護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在現(xiàn)有電池通用保護(hù)電路的 基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了針對電池內(nèi)部異常狀態(tài)的電池保護(hù)方法，因而能夠克服現(xiàn)有 電池通用保護(hù)電路僅能針對電池外部異常情況進(jìn)行保護(hù)的缺點(diǎn)，而同時(shí)完成 了針對電池外部異常情況和內(nèi)部異常狀態(tài)的保護(hù)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的電池通用保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)方法的流程圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)框圖4是根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)裝置的一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖4中所示的電池保護(hù)裝置的工作流程圖6是根據(jù)本發(fā)明的電池保護(hù)裝置的另一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖2所示，本發(fā)明提供的電池保護(hù)方法，其中，該電池保護(hù)方法包括
以下步驟確定電池的充放電狀態(tài)；獲取電池電壓；在對電池充電期間，根 據(jù)電池的充放電狀態(tài)及電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)； 根據(jù)電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷結(jié)果控制電池的充電回路的通斷。
其中，確定電池充放電狀態(tài)的方法可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何判 斷電池充放電狀態(tài)的方法，優(yōu)選為可以利用圖l所示的電池通用保護(hù)電路的 過流檢測端101的電位VM與電池負(fù)極端電位VB.的比較來判斷電池的充放
電狀態(tài)，由于該過流檢測端101的電位VM與電池負(fù)極端電位Vb.的差僮即 為電流流過兩個(gè)MOS管產(chǎn)生的電壓，則若VM〈VB-，表明電池處于充電狀 態(tài)，否則表明電池處于放電狀態(tài)。
獲取電池電壓的方法可以選取本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何獲取電池電 壓的方法，如可以采用脈沖采樣方式或采用持續(xù)采樣方式來采集電池電壓， 也可以直接采用模擬形式的電壓。
根據(jù)電池的充放電狀態(tài)和電池電壓的變化判斷電池內(nèi)部是否處于異常 狀態(tài)可以采用如下方法中的至少一種
方法l:當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓的下降幅度大于電壓差設(shè)
定值，則判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)；
方法2:當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降持續(xù)時(shí)間達(dá)到充電態(tài) 異常最小持續(xù)時(shí)間，則判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)；
方法3:當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降速率大于下降速率設(shè)
定值的持續(xù)時(shí)間達(dá)到放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)。
優(yōu)選地，根據(jù)電池的充放電狀態(tài)和電池電壓的變化判斷電池內(nèi)部是否處 于異常狀態(tài)可以同時(shí)采用上述三種方法。所述電壓差設(shè)定值可以為
175mV 225mV，如為200mV，所述充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間可以為8s 23s， 如為15s，所述下降速率設(shè)定值可以為250mV/s 350mV/s，如為300mV/s， 所述放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間可以為250|as~750|Lis，如為500網(wǎng)。
優(yōu)選地，為了避免因突發(fā)干擾造成電壓短時(shí)上升而產(chǎn)生誤判，在電池電 壓下降時(shí)開始對所述電池電壓下降持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)的過程中，若電池電壓出現(xiàn) 上升且持續(xù)時(shí)間達(dá)到延遲時(shí)間，此時(shí)可認(rèn)為電池電壓變化回復(fù)正常，將所計(jì) 的電壓下降持續(xù)時(shí)間清零，開始下一回合的判斷；若電池電壓雖有上升，但 持續(xù)時(shí)間未達(dá)到延遲時(shí)間，可認(rèn)為該電池電壓的上升僅為突發(fā)干擾而電壓變 化并沒有真正回復(fù)正常，則維持所計(jì)的當(dāng)前電池電壓下降持續(xù)時(shí)間并繼續(xù)計(jì) 時(shí)。其中所述延遲時(shí)間可以為2s 4s，如為3s。
根據(jù)電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷結(jié)果控制回路的通斷的方法為，當(dāng)判斷結(jié) 果為電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)時(shí)，關(guān)斷充電回路；否則，仍保持充電回路的導(dǎo) 通。
本發(fā)明還提供的一種電池保護(hù)系統(tǒng)，該電池保護(hù)系統(tǒng)包括用于監(jiān)測電池 狀態(tài)并保護(hù)電池的電池通用保護(hù)電路，其中，該電池保護(hù)系統(tǒng)還包括電池保 護(hù)裝置，該電池保護(hù)裝置包括充放電檢測模塊l，用于確定電池的充放電 狀態(tài)；電池電壓獲取模塊2，用于獲取電池電壓及其變化；邏輯處理模塊3， 用于根據(jù)來自充放電檢測模塊的電池的充放電狀態(tài)及來自電池電壓獲取模 塊2的電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)；驅(qū)動模塊4，用 于接收邏輯處理模塊3的判斷信號，并在接收到電池內(nèi)部異常狀態(tài)確認(rèn)信號 后關(guān)斷回路。
其中，所述電池通用保護(hù)電路可以為任何本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的電池保護(hù)電路。如圖1所示，該電池通用保護(hù)電路可以包括控制IC、充電MOS
管105和放電MOS管104，控制IC具有電池電壓輸入端、過流檢測端101、 充電控制端102以及放電控制端103;充電控制端102經(jīng)由所述驅(qū)動模塊4 與充電MOS管105的柵極相連接，放電控制端103與放電MOS管104的 柵極相連接，充電MOS管105和放電MOS管104分別用于控制充電回路 和放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，控制IC用于根據(jù)電池電壓輸入端輸入的電池電 壓來分別控制充電控制端102和放電控制端103的輸出信號Co和Do， Co 信號經(jīng)由驅(qū)動模塊4輸出的信號作為充電MOS管105的柵極電壓，控制充 電MOS管105的導(dǎo)通和關(guān)斷，Do信號作為放電MOS管的柵極電壓，控制 放電MOS管104的導(dǎo)通和關(guān)斷，這樣就能控制充電回路和放電回路的導(dǎo)通 與關(guān)斷。該電池通用保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)的過流保護(hù)、過充電保護(hù)和過放電保護(hù)等 功能的方式如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
充放電檢測模塊1可以通過比較電池通用保護(hù)電路過流檢測端電位VM 與電池負(fù)極端電位VB.的大小來判斷電池所處的充放電狀態(tài)，若VM < VB.， 則判定電池處于充電狀態(tài)，否則判定電池處于放電狀態(tài)。
電壓獲取模塊2用于獲取電池電壓，可以采用脈沖釆樣或持續(xù)采樣方式 對電池電壓進(jìn)行采樣來獲取數(shù)字形式的電池電壓，也可以直接采用模擬形式 的電壓。
邏輯處理模塊3利用上面所述的判斷電池異常狀態(tài)的步驟進(jìn)行判斷，該 邏輯處理模塊3包括如下電路中的至少一者
充電狀態(tài)下檢測電路，該充電狀態(tài)下的檢測電路用于當(dāng)電池處于充電 狀態(tài)時(shí)，若電池電壓的下降幅度大于電壓差設(shè)定值，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異 常狀態(tài)的確認(rèn)信號；和/或當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降持續(xù)時(shí)間 達(dá)到充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)的確認(rèn)信號。
放電狀態(tài)下的檢測電路，該放電狀態(tài)下的檢測電路用于當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降速率大于下降速率設(shè)定值的持續(xù)時(shí)間達(dá)到放電態(tài) 異常最小持續(xù)時(shí)間，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)的確認(rèn)信號。
邏輯處理模塊3優(yōu)選為同時(shí)包括上面所述的充電狀態(tài)下檢測電路和放電 狀態(tài)下檢測電路，且該充電狀態(tài)下檢測電路優(yōu)選為用于當(dāng)電池處于充電狀態(tài) 時(shí)，若電池電壓的下降幅度大于電壓差設(shè)定值，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀
態(tài)的確認(rèn)信號；以及當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降持續(xù)時(shí)間達(dá)到 充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)的確認(rèn)信號。其中， 所述電壓差設(shè)定值可以為175mV 225mV，如為200mV，所述充電態(tài)異常最 小持續(xù)時(shí)間可以為8s 23s，如為15s，所述下降速率設(shè)定值可以為 250mV/s 350mV/s，如為300mV/s，所述放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間可以為 250(is 750[is，如為500(is。
當(dāng)需要對電池電壓下降持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)時(shí)，邏輯處理模塊3還可以包括輔 助電路，該輔助電路主要用于當(dāng)在電池電壓下降時(shí)開始對所述電池電壓下降 持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)的過程中，若電池電壓上升且持續(xù)時(shí)間達(dá)到延遲時(shí)間，則使所 計(jì)的電池電壓下降持續(xù)時(shí)間清零；若電池電壓雖有上升，但持續(xù)時(shí)間未達(dá)到 延遲時(shí)間，則維持當(dāng)前所計(jì)的電池電壓下降持續(xù)時(shí)間并繼續(xù)計(jì)時(shí)。其中所述 延遲時(shí)間可以為2s 4s，如為3s。
驅(qū)動模塊4接收邏輯處理模塊3的輸出的判斷信號，同時(shí)通用保護(hù)電路 充電控制端輸出的信號Co也輸入到該驅(qū)動模塊4，經(jīng)驅(qū)動模塊4處理后的 信號連接到充電MOS管105的柵極，控制充電MOS管105的通斷，從而 控制電池充電回路的通斷。
圖4給出了本發(fā)明提供的電池保護(hù)系統(tǒng)中的電池保護(hù)裝置的一種實(shí)施方 式的電路結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)圖4所示的實(shí)施方式，充放電檢測模塊1包括比較器A和非門。其 中比較器A用于將電池通用保護(hù)電路過流檢測端電位VM與電池的負(fù)極端電位Ve.進(jìn)行比較，當(dāng)Vm〈Vb-吋，比較器A的輸出EN為高電平，再通過非 門的輸出EN2為低電平，此時(shí)表示電池處于充電狀態(tài)，EN為高電平對應(yīng)開 啟充電狀態(tài)下的檢測電路；否則比較器A的輸出EN為低電平，再通過非門 的輸出EN2為高電平，此時(shí)表示電池處于放電狀態(tài)，EN2為高電平對應(yīng)開 啟放電狀態(tài)下的檢測電路。
電壓獲取模塊主要包括振蕩器(OSC)、分頻器、濾波電路、采樣電路
(ADC)及存儲器。OSC產(chǎn)生固定頻率的高頻脈沖Clkjn,經(jīng)分頻器分頻后 得到脈沖矩形波Clk_out作為時(shí)鐘CP送到采樣電路，電池電壓Vbattery經(jīng) RC濾波后也送至采樣電路得到采樣后的電壓。
輔助電路包括存儲器、比較器B、邏輯單元(logic)和延遲計(jì)時(shí)器。采 樣電路輸出的采樣電壓輸入到存儲器，該存儲器輸出的X采樣點(diǎn)電壓和X + 1采樣點(diǎn)電壓輸入到比較器B，當(dāng)比較器B檢測到X+l采樣點(diǎn)電壓低于 X采樣點(diǎn)電壓時(shí)，則輸出Ctrl信號為高電平，并經(jīng)由邏輯單元通知存儲器將 該X采樣點(diǎn)電壓作為參考電壓保存。在隨后的時(shí)刻，將參考電壓和實(shí)時(shí)電壓
(X+n采樣點(diǎn)電壓)比較，若出現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓高于參考電壓，則Ctrl變?yōu)榈?電平經(jīng)由邏輯模塊通知延遲時(shí)間計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)延遲計(jì)時(shí)器達(dá)到設(shè)定的 延遲時(shí)間，如優(yōu)選的3s，則經(jīng)由邏輯單元通知存儲器將該實(shí)時(shí)電壓保存為參 考電壓，且發(fā)出清零信號resetl，若雖出現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓高于參考電壓的情況， 但是持續(xù)時(shí)間即延遲計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)未達(dá)到延遲時(shí)間，則經(jīng)由邏輯單元發(fā)出清 零信號reset2，將延遲計(jì)時(shí)器清零。
充電狀態(tài)下的檢測電路可以包括電壓下降幅度比較器和充電態(tài)異常計(jì) 時(shí)器。電壓下降幅度比較器和充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器都具有使能信號EN，表明 在電池處于充電狀態(tài)時(shí)才能工作，電壓下降幅度比較器和充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器 具有另一控制信號Ctrl，該Ctrl信號是由輔助電路中的比較器B發(fā)出的，一 旦Ctrl信號為高電平，就指示確定了進(jìn)行異常檢測的參考起始點(diǎn)，電壓下降幅度比較器和充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器開始工作。參考電壓和實(shí)時(shí)電壓輸入到電壓 下降幅度比較器，且該比較器由電壓差設(shè)定值來設(shè)置偏置，若實(shí)時(shí)電壓與參 考電壓的差值高于電壓差設(shè)定值，則輸出低電平，否則輸出高電平。充電態(tài)
異常計(jì)時(shí)器輸出信號Carry,用于指示時(shí)間是否達(dá)到設(shè)定值，若Carry為高 電平，經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖奖硎緯r(shí)間已達(dá)到設(shè)定值；充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器還具 有清零信號resetl，該清零信號resetl是由輔助電路中的邏輯單元發(fā)出的， 表明電壓上升達(dá)到了設(shè)定的延遲時(shí)間，即認(rèn)為電壓回復(fù)正常，將充電態(tài)異常 計(jì)時(shí)器所計(jì)的時(shí)間清零，開始下一回合的判斷。只要電壓下降幅度比較器的 輸出信號與充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器的輸出經(jīng)反相器之后的輸出信號中的一者為 低電平，都可以判定該充電狀態(tài)下的電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)。
放電狀態(tài)下的檢測電路包括下降速率檢測單元、下降速率比較器和放電 態(tài)異常計(jì)時(shí)器。EN2作為下降速率檢測單元、下降速率比較器和放電態(tài)異常 計(jì)時(shí)器的使能信號，表明在放電狀態(tài)下時(shí)才能工作。下降速率檢測單元輸入 參考電壓和實(shí)時(shí)電壓，輸出信號即為電壓的下降速率，該輸出信號傳送到下 降速率比較器，下降速率比較器將電壓下降速率與下降速率設(shè)定值進(jìn)行比 較，若電壓下降速率大于下降速率設(shè)定值，則輸出高電平，放電態(tài)異常計(jì)時(shí) 器開始計(jì)時(shí)，放電態(tài)異常計(jì)時(shí)器的輸出信號指示下降速率大于設(shè)定值是否持 續(xù)了放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，為低電平表明達(dá)到了持續(xù)時(shí)間，判定該放電 狀態(tài)下的電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)。
充電狀態(tài)下的檢測電路輸出的兩路信號和放電狀態(tài)下的檢測電路輸出 的一路信號經(jīng)過一與門輸出信號Co—drive,該信號指示電池內(nèi)部是否已發(fā)生 異常狀態(tài)，Co—drive為低電平則為電池內(nèi)部出現(xiàn)異常的確認(rèn)信號，否則就認(rèn) 為未發(fā)生異常。
驅(qū)動模塊4接收信號Co—drive,并與電池通用保護(hù)電路的充電控制信號 Co —起輸入一與非門，再經(jīng)一非門輸出Co final信號，該信號為最終的充電控制信號，外部連接電池通用保護(hù)電路中的充電MOS管105來控制充電 回路的導(dǎo)通和關(guān)斷，當(dāng)Co—drive和Co信號中一者為低電平時(shí)，Co—final信 號就為低電平，充電MOS管105關(guān)斷，從而關(guān)斷充電回路。
上面所述的圖4中描述的實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)裝置的電路結(jié)構(gòu)的工作過程如圖 5所示電池電壓開始下降時(shí)，在存儲器中存儲參考電壓，繼續(xù)對電池電壓 進(jìn)行濾波及采樣，并將實(shí)時(shí)電壓也保存在存儲器中，然后將參考電壓與實(shí)時(shí) 電壓進(jìn)行比較，若實(shí)時(shí)電壓高于參考電壓，則延遲計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若達(dá)到 設(shè)定的延遲時(shí)間，則將該實(shí)時(shí)電壓存儲為參考電壓，并將充電態(tài)異常計(jì)時(shí)器 清零，若未達(dá)到，則返回進(jìn)行下一時(shí)刻電壓的采樣；若實(shí)時(shí)電壓不高于參考 電壓，則將延遲計(jì)時(shí)器清零，并進(jìn)行充放電狀態(tài)判斷，若處于充電狀態(tài)，充 電態(tài)異常計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，若達(dá)到設(shè)定的充電異常態(tài)最小持續(xù)時(shí)間，則關(guān)斷 充電回路，若未達(dá)到設(shè)定的充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間但電壓下降幅度達(dá)到設(shè) 定的差值，則關(guān)斷充電回路，若未達(dá)到設(shè)定的充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間且電 壓下降幅度也未達(dá)到設(shè)定的差值，則返回繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)刻電壓的采樣，并 重復(fù)前面的判斷過程；若處于放電狀態(tài)，則判斷電壓下降速率是否滿足大于 設(shè)定的下降速率設(shè)定值，若不滿足則返回繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)刻電壓的采樣，并 重復(fù)前面的判斷過程，若大于下降速率設(shè)定值，則放電態(tài)異常計(jì)時(shí)器開始計(jì) 時(shí)，且若達(dá)到設(shè)定的放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則關(guān)斷充電回路，若未達(dá)到， 則返回繼續(xù)進(jìn)行下一時(shí)刻電壓的采樣，并重復(fù)前面的判斷過程。
上面所述的實(shí)現(xiàn)電池保護(hù)系統(tǒng)中的電池保護(hù)裝置各個(gè)模塊的電路結(jié)構(gòu) 僅為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以理解的是，由本領(lǐng)域技術(shù)人員作出的 任何電路結(jié)構(gòu)上的改變都仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)，比如圖6中提供了根據(jù) 本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖。
根據(jù)圖6所示的實(shí)施方式，充放電檢測模塊1和驅(qū)動模塊4與圖4中采 取相同的電路結(jié)構(gòu)。圖6中所示的實(shí)施方式的電壓獲取模塊包括電容Cl和與該電容C1并聯(lián)連接的NMOS，用于獲取當(dāng)前時(shí)刻和前一時(shí)刻的電壓。充 電狀態(tài)下檢測電路包括比較器E和差值比較器，比較器E用于判斷電池電壓 是否下降，差值比較器用于比較電壓下降幅度是否大于電壓差設(shè)定值；放電 狀態(tài)下檢測電路包括下降速率檢測單元和比較器G，其中下降速率檢測單元 是由R1、 C2、 R2和比較器F組成的微分器，比較器G用于比較下降速率是 否大于下降速率設(shè)定值，充電狀態(tài)下檢測電路和放電狀態(tài)下檢測電路還共用 由振蕩器(OSC)、計(jì)時(shí)器和與該振蕩器和計(jì)時(shí)器連接的邏輯單元(logic) 組成的計(jì)時(shí)電路；輔助電路包括PMOS、 NMOS和C2組成的延時(shí)電路。比 較器E和差值比較器的輸入端都與電壓獲取模塊的輸出相連接，比較器E和 比較器G的輸出端經(jīng)或非門后連接到輔助電路中的NMOS的柵極，比較器 E、差值比較器和比較器G的輸出端還都連接到邏輯單元，輔助電路的輸出 經(jīng)緩沖器和反相器后輸入到OSC，用于控制OSC的振蕩。
圖6所示的實(shí)施方式的工作過程如下在充電狀態(tài)下，充放電檢測模塊 1中的比較器D輸出信號EN為高電平，EN2為低電平，NMOS管關(guān)斷，電 容C1工作來維持前一時(shí)刻的電壓，則電壓獲取模塊能夠輸出當(dāng)前時(shí)刻和前 一時(shí)刻的電壓。若電壓下降幅度大于電壓差設(shè)定值，則差值比較器輸出信號 Bresl為高電平，該輸出信號Bresl輸入到邏輯單元，若該路信號Bresl為高 電平則該邏輯單元輸出Co一drive為低電平，判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)。若 電池電壓Vbattery下降，則比較器E輸出信號Aresl為高電平。在放電狀態(tài) 下，EN為低電平，使微分器工作，來獲取電池電壓的下降速率，并由比較 器F輸出，比較器F輸出信號與下降速率設(shè)定值共同輸入比較器G進(jìn)行比 較，在圖6中由REF參考電壓的值設(shè)置了下降速率設(shè)定值，若電壓下降速 率大于下降速率設(shè)定值，則輸出信號Cresl為高電平；Aresl信號和Cresl信 號只要其中一個(gè)信號為高電平，就表明電池電壓開始變化不正常，經(jīng)或非門 輸出低電平，再經(jīng)后面的緩沖器和反相器輸出高電平控制OSC振蕩；為了避免電池電壓下降過程中出現(xiàn)短時(shí)高電平的突發(fā)干擾，在或非門后接入了由
PMOS、 NMOS和C2組成的延時(shí)電路，來濾除干擾，減少誤判，其中在電 池保護(hù)裝置的整個(gè)工作期間由biasl信號為PMOS提供偏置，使得該延時(shí)電 路支路上有穩(wěn)定的電流，在或非門輸出高電平時(shí)，NMOS導(dǎo)通，C2電容放, 電，其放電時(shí)間可以設(shè)定為延遲時(shí)間，若出現(xiàn)高電平的時(shí)間使C2電容放電 持續(xù)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的延時(shí)，則信號經(jīng)后面的緩沖器和反相器輸出低電平， OSC不工作，若未達(dá)到設(shè)定的延時(shí)，則信號經(jīng)后面的緩沖器和反相器仍輸出 高電平，OSC工作。OSC工作的同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，Aresl信號和Cresl 信號還輸入到邏輯單元，用于通知邏輯單元是充電狀態(tài)下還是放電狀態(tài)下的 異常計(jì)時(shí)，若在充電狀態(tài)下計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)達(dá)到充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間和若在 放電狀態(tài)下計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)達(dá)到放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則邏輯單元輸出信號 Co一drive為低電平，判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)。除上面所述情況之外的其 他情況下Co—drive均為高電平，認(rèn)為電池內(nèi)部未處于異常狀態(tài)。Co—drive 與電池通用保護(hù)電路輸出的Co信號經(jīng)過與門輸出信號Co—fmal，作為最終 的充電回路控制信號，該Co—final與充電MOS管105的柵極相連接，控制 充電MOS管105的通斷，進(jìn)而控制充電回路的通斷來保護(hù)電池，當(dāng)Co—drive 和Co信號中一者為低電平時(shí)，Co—final信號就為低電平，充電MOS管105 關(guān)斷，從而關(guān)斷充電回路。
權(quán)利要求
1、一種電池保護(hù)方法，其特征在于，該電池保護(hù)方法包括以下步驟確定電池的充放電狀態(tài)；獲取電池電壓；在對電池充電期間，根據(jù)電池的充放電狀態(tài)和電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)；以及根據(jù)電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷結(jié)果控制電池的充電回路的通斷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)電池的充放電狀態(tài)和電池 電壓的變化判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)采用如下方法中的至少一種方法l:當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓的下降幅度大于電壓差設(shè) 定值，則判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)；方法2:當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降持續(xù)時(shí)間達(dá)到充電態(tài) 異常最小持續(xù)時(shí)間，則判定電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)；方法3:當(dāng)電池處于放電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降速率大于下降速率設(shè)定值的持續(xù)時(shí)間達(dá)到放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則判定電池內(nèi)部處于異常狀 態(tài)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述電壓差設(shè)定值為 175mV 225mV，所述充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間為8s 23s，所述下降速率設(shè) 定值為250mV/s~350mV/s，所述放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間為250(is 750ps。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在電池電壓下降時(shí)開始對所述 電池電壓下降持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)的過程中，若電池電壓上升且持續(xù)時(shí)間達(dá)到延遲 時(shí)間，則將所計(jì)的電壓下降持續(xù)時(shí)間清零；若電池電壓雖有上升，但持續(xù)時(shí) 間未達(dá)到延遲時(shí)間，則維持當(dāng)前所計(jì)的電池電壓下降持續(xù)時(shí)間并繼續(xù)計(jì)時(shí)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述延遲時(shí)間為2s 4s。
6、 一種電池保護(hù)系統(tǒng)，包括用于監(jiān)測電池狀態(tài)并保護(hù)電池的電池通用 保護(hù)電路，其特征在于，該電池保護(hù)系統(tǒng)還包括電池保護(hù)裝置，該電池保護(hù) 裝置包括充放電檢測模塊、電池電壓獲取模塊、邏輯處理模塊和驅(qū)動模塊； 充放電檢測模塊用于確定電池的充放電狀態(tài)；電池電壓獲取模塊用于獲取電 池電壓；邏輯處理模塊用于根據(jù)來自充放電檢測模塊的電池的充放電狀態(tài)及 來自電池電壓獲取模塊的電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀 態(tài)，并當(dāng)判斷電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)時(shí)發(fā)出電池內(nèi)部異常狀態(tài)確認(rèn)信號；驅(qū) 動模塊用于接收邏輯處理模塊的判斷信號，并在接收到電池內(nèi)部異常狀態(tài)確 認(rèn)信號后關(guān)斷電池的充電回路。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其中所述電池通用保護(hù)電路 包括控制IC、充電MOS管和放電MOS管，該控制IC具有電池電壓輸入端、 過流檢測端、充電控制端和放電控制端，充電控制端經(jīng)由所述驅(qū)動模塊與充 電MOS管的柵極相連接，放電控制端與放電MOS管的柵極相連接，充電 MOS管和放電MOS管分別用于控制充電回路和放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷，控 制IC用于根據(jù)電池電壓輸入端輸入的電池電壓來分別控制充電控制端和放 電控制端的輸出信號，從而控制著充電回路和放電回路的導(dǎo)通與關(guān)斷。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其中所述邏輯處理模塊包括 如下電路中的至少一者充電狀態(tài)下的檢測電路，該充電狀態(tài)下的檢測電路用于當(dāng)電池處于充 電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓的下降幅度大于電壓差設(shè)定值，則發(fā)出電池內(nèi)部處于 異常狀態(tài)的確認(rèn)信號；和/或當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降持續(xù)時(shí)間達(dá)到充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)的確認(rèn)信 號；放電狀態(tài)下的檢測電路，該放電狀態(tài)下的檢測電路用于當(dāng)電池處于放 電狀態(tài)時(shí)，若電池電壓下降速率大于下降速率設(shè)定值的持續(xù)時(shí)間達(dá)到放電態(tài) 異常最小持續(xù)時(shí)間，則發(fā)出電池內(nèi)部處于異常狀態(tài)的確認(rèn)信號。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其中，所述電壓差設(shè)定值為175mV 225mV，所述充電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間為8s 23s，所述下降速率設(shè) 定值為250mV/s~350mV/s，所述放電態(tài)異常最小持續(xù)時(shí)間為250ps~750(as。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其中，所述邏輯處理模塊還 包括輔助電路，該輔助電路用于在電池電壓下降時(shí)開始對所述電池電壓下降 持續(xù)時(shí)間計(jì)時(shí)的過程中，若電池電壓上升且持續(xù)時(shí)間達(dá)到延遲時(shí)間，則將所 計(jì)的電池電壓下降持續(xù)時(shí)間清零；若電池電壓雖有上升，但持續(xù)時(shí)間未達(dá)到 延遲時(shí)間，則維持所計(jì)的當(dāng)前電池電壓下降持續(xù)時(shí)間并繼續(xù)計(jì)時(shí)。
11 、根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其中，所述延遲時(shí)間為2s 4s。
全文摘要
提供一種根據(jù)對電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷來進(jìn)行保護(hù)的電池保護(hù)方法及包括實(shí)現(xiàn)該方法的電池保護(hù)裝置的電池保護(hù)系統(tǒng)。所述電池保護(hù)方法包括以下步驟確定電池的充放電狀態(tài)；獲取電池電壓；在對電池充電期間，根據(jù)電池的充放電狀態(tài)及電池電壓的變化，判斷電池內(nèi)部是否處于異常狀態(tài)；根據(jù)電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷結(jié)果控制電池的充電回路的通斷。所述電池保護(hù)裝置包括充放電檢測模塊、電池電壓獲取模塊、邏輯處理模塊及驅(qū)動模塊。本發(fā)明提供的電池保護(hù)方法及系統(tǒng)，由于對電池內(nèi)部異常狀態(tài)進(jìn)行了邏輯判斷，并根據(jù)該對電池內(nèi)部異常狀態(tài)的判斷控制回路的通斷，從而能夠針對電池內(nèi)部異常狀態(tài)來保護(hù)電池。
文檔編號H02H7/18GK101425678SQ20071016605
公開日2009年5月6日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
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