專利名稱：電池保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種電池保護(hù)裝置，特別是指一種可達(dá)到節(jié)省成本及延長電子開關(guān)與電池組使用壽命目的的電池保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
常用的電池保護(hù)電路(IC)多著眼在可攜式電腦(Notebook)內(nèi)的鋰電池，由于IC制程在耐電壓上的限制，致使現(xiàn)有的電池保護(hù)電路(Seiko，Atmel，…)多限定于四串鋰電池組的使用(16-20V)；然而，在電動車的應(yīng)用中，因為考慮電能轉(zhuǎn)換效率的問題，勢必使用更多的電池串接，方可提供更高的使用電壓，以降低可能的開關(guān)損失及傳遞損失，但如此串接動作，將會產(chǎn)生電壓位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)移及保護(hù)電路同步閂鎖的問題；反之，則必需使用復(fù)雜的獨立模擬邏輯電路，以達(dá)成接近的保護(hù)功能，然而，如此復(fù)雜的設(shè)計，往往因模擬電路的精確性及邏輯的可靠性，而直接影響保護(hù)效果，甚至，因為保護(hù)閂鎖的穩(wěn)定性，而造成開關(guān)往復(fù)振蕩，導(dǎo)致電路及電池的損壞。
常用的電池管理系統(tǒng)，主要包含了過放電流保護(hù)裝置、過充電壓保護(hù)裝置及單顆低電壓保護(hù)裝置；在這些應(yīng)用裝置中自然包含了電源開關(guān)的使用及流通電流的偵測。在以下說明中將針對常用電池管理系統(tǒng)的缺失作說明1.電源開關(guān)的使用傳統(tǒng)電源開關(guān)通常系以N-MOSFET作為常用的電子開關(guān)，雖該N-MOSFET具有低導(dǎo)通內(nèi)阻、高傳遞效率及低成本等特點，然而，N-MOSFET必需使用較高的柵極電位(VGS&VGD＞＞Vth)，方可確保導(dǎo)通的通道(Channel)處于低阻抗，如此一來，其必需使用升壓電路(Booster Converter)來提供較高的操作電壓，但是在多組電池串接的使用下，則又必需使用耐壓較高的N-MOSFET(VDSS)，進(jìn)而喪失低成本的優(yōu)勢；若使用機(jī)械式的繼電器，固然免除了較高電壓的煩擾，但是一般繼電器的使用壽命及高成本仍是令人困擾的問題。
2.多組電池組的串接問題傳統(tǒng)電池保護(hù)電路多著眼于可攜式電腦所使用的四串電池組，至于其他消費性電子產(chǎn)品或工業(yè)界的應(yīng)用，只能使用運算放大器(operational amplifier)及數(shù)字電路(Logics)來達(dá)成部份的保護(hù)功能。但如此一來，將舍棄大量質(zhì)優(yōu)的專工集成電路(Dedicated SingleIC)，而用大量復(fù)雜的混合獨立元件(Discrete Parts)，使其僅使用原有元件的部份功能。另外，由于原有集成電路只考慮四串鋰電池的使用，致使原有偵測電壓的輸入及控制訊號的輸出，其耐電壓均只在16-20V之間，若強(qiáng)行用于較高電壓的電池組，往往會造成不可預(yù)期的問題，甚至是最麻煩的壽命問題。且此類集成電路的過電流偵測通常是使用電流流經(jīng)一微電阻(Shunt)所產(chǎn)生的壓降，以作為保護(hù)的偵測機(jī)制。但是在多電池組的應(yīng)用中，于保護(hù)起動后，該電子開關(guān)會先截斷電流，使偵測電壓降回復(fù)為零，并于真正的故障排除前，再度打開電子開關(guān)，如此，勢將造成保護(hù)電路失效，而造成電子開關(guān)或電池組的損壞。
由此可見，上述常用物品仍有諸多缺失，實非一良善的設(shè)計，而亟待加以改良。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種利用電位調(diào)整電路解決多組電池串接時，電壓位準(zhǔn)不同問題的電池保護(hù)裝置。
本實用新型的次一目的在于提供一種適當(dāng)?shù)倪x擇過電流偵測點或利用原有IC內(nèi)部電路，以建構(gòu)安全穩(wěn)定的二次控制電路，進(jìn)而避免電路開關(guān)及鋰電池?fù)p壞的電池保護(hù)裝置。
本實用新型的另一目的在于提供一種可延長電子開關(guān)及鋰電池使用壽命的電池保護(hù)裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組，該電池組可提供電源至負(fù)載端，供負(fù)載正常運作；一電池偵測裝置，其與每一電池相介接，以偵測每一電池的電源耗損情形，若偵測到電池電力耗損完畢時，則發(fā)出更換電池的訊息；其特征在于
一P型金氧半場效晶體管電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于電池組與負(fù)載間，以作為過電流的偵測點，一旦偵測點偵測到到異常電壓時，該電子開關(guān)即會確時切斷電流回路，直到故障排除后，方會導(dǎo)通，使電池組可再進(jìn)行充電；一負(fù)壓保護(hù)電路，其與電池組及電池偵測裝置相介接，使其可限制電路中最高的電壓差，以避免電路中的偵測點電壓高于電路中的最大耐電壓；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及電子開關(guān)相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題。
所述的電池保護(hù)裝置，其中該電池組可為鋰電池，使其電源耗盡時可充電再使用，且該電池串接數(shù)量不限，使其可提供大電壓至負(fù)載端。
所述的電池保護(hù)裝置，其中該電位轉(zhuǎn)換電路可為一光耦合器?；虮緦嵱眯滦吞峁┑囊环N電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組，該電池組可提供電源至負(fù)載端，供負(fù)載正常運作；一電池偵測裝置，其與每一電池相介接，以偵測每一電池的電源耗損情形，若偵測到電池電力耗損完畢時，則發(fā)出更換電池的訊息；其特征在于一N型金氧半場效晶體管的電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于電池組的中段處，使其可保護(hù)電路下半部異常訊號的維持，直至充電程序或復(fù)歸訊號的出現(xiàn)；一負(fù)壓保護(hù)電路，該負(fù)壓保護(hù)電路與電池組及電池偵測裝置相介接，并接收電子開關(guān)傳送的內(nèi)部閂鎖信號，使其可限制電路中最高的電壓差，以避免電路中的偵測點電壓高于最大耐電壓；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及電子開關(guān)相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題。
所述的電池保護(hù)裝置，其中該電子開關(guān)可使用低電壓的規(guī)格。
所述的電池保護(hù)裝置，其中每四個串接電池上即可設(shè)置一電子開關(guān)，使該電池的串接數(shù)量不受限制?；虮緦嵱眯滦吞峁┑囊环N電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組，該電池組可提供電源至負(fù)載端，供負(fù)載正常運作；
一電池偵測裝置，其與每一電池與電位轉(zhuǎn)換電路相介接，以偵測每一電池的電源耗損情形，及傳輸訊號至電位轉(zhuǎn)換電路中；其特征在于一N型金氧半場效晶體管的電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于接地回路，使其處于最低電壓的工作位置，以避免電子開關(guān)反覆振蕩造成損壞；一閂鎖電路，其與電子開關(guān)相介接，使得電子開關(guān)可接收到正確的關(guān)閉訊號；一閂鎖保護(hù)電路，其與電子開關(guān)及閂鎖電路相介接，主要為保護(hù)閂鎖電路，使閂鎖電路可維持正常的工作；一負(fù)壓保護(hù)電路，其與電池組及電池偵測裝置相介接，使其可限制電路中最高的電壓差，以解決電路中的偵測點電壓高于設(shè)定的耐電壓問題；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及閂鎖電路相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題。
所述的電池保護(hù)裝置，其中該電池可為鋰電池，使其電力耗盡時可充電再使用，且該電池串接數(shù)量不限，使其可應(yīng)用于大電壓的產(chǎn)品中。


請參閱以下有關(guān)本實用新型一較佳實施例的詳細(xì)說明及其附圖，將可進(jìn)一步了解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容及其目的功效；有關(guān)該實施例的附圖為圖1A為本實用新型電池保護(hù)裝置的第一實施方塊圖；圖1B為本實用新型電池保護(hù)裝置的第一實施電路圖；圖2A為本實用新型電池保護(hù)裝置的第二實施方塊圖；圖2B為本實用新型電池保護(hù)裝置的第二實施電路圖；圖3A為本實用新型電池保護(hù)裝置的第二實施方塊圖；以及圖3B為本實用新型電池保護(hù)裝置的第二實施電路圖。
具體實施方式
請參閱圖1A、B所示，為本實用新型所提供的電池保護(hù)裝置的第一實施方塊圖及電路圖，主要包含一串接的電池組1，該電池組1可為鋰電池，使其具有充電功用并可提供電源至負(fù)載端2，供負(fù)載2正常運作，且該電池組1的串接數(shù)量不限，使其可應(yīng)用于大電壓的產(chǎn)品中一電池偵測裝置3，其與每一電池組1的電池相介接，以偵測每一電池的電源耗損情形，若偵測到電池電力耗損完畢時，則發(fā)出更換電池的訊息；一電子開關(guān)4，該電子開關(guān)4為P型金氧半場效晶體管(P-MOSFET)，將該電子開關(guān)4設(shè)置于電池組1與負(fù)載2間，以作為過電流的偵測點，一旦偵測點偵測到到異常電壓時，該電子開關(guān)4即會確時切斷電流回路，直到故障排除后，方會導(dǎo)通，使電池組1可再進(jìn)行充電；一負(fù)壓保護(hù)電路5，該負(fù)壓保護(hù)電路5與電池組1及電池偵測裝置3相介接，使其可限制電路中最高的電壓差，以解決電路中的偵測點電壓高于設(shè)定的耐電壓問題；一電位轉(zhuǎn)換電路6，其可為一光耦合器，將該電位轉(zhuǎn)換電路6與電池偵測裝置3及電子開關(guān)4相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題；是故，以P型金氧半場效電晶體作為電子開關(guān)4，并將該電子開關(guān)4設(shè)置于電池組1與負(fù)載2間，將可建構(gòu)一安全穩(wěn)定的二次控制電路，除可避免電子開關(guān)4反覆震蕩，造成電子開關(guān)4及電池組1損壞外，并可免除額外增壓電路、外加額外短路偵測電路及偵測電壓異常復(fù)歸電路的設(shè)置，以達(dá)節(jié)省成本的功效。
請參閱圖2A、B所示，為本實用新型所提供的電池保護(hù)裝置的第二實施方塊圖及電路圖，主要包含一串接的電池組1，該電池組1可為鋰電池，使其具有充電功用并可提供電源至負(fù)載端2，供負(fù)載2正常運作，且該電池1串接數(shù)量不限，使其可應(yīng)用于大電壓的產(chǎn)品中；一電池偵測裝置3，其與每一電池1相介接，以偵測每一電池1的電源耗損情形，若偵測到電池電力耗損完畢時，則發(fā)出更換電池的訊息；一電子開關(guān)7，該電子開關(guān)7為N型金氧半場效晶體管(N-MOSFET)，將該電子開關(guān)7設(shè)置于電池組1的中段處，使得該電子開關(guān)7可使用低電壓規(guī)格，或是使用主機(jī)板上常用廉價質(zhì)優(yōu)的N-MOSFET(VDSS≤30V)；該設(shè)于電池組1中段的電子開關(guān)7主要是作為保護(hù)電路下半部的異常訊號的維持，直至充電程序或復(fù)歸訊號的出現(xiàn)；而常態(tài)使用時，通常只需使用一組電子開關(guān)7即可，但若考慮電子開關(guān)7的耐電壓時，亦可在每四串電池1間皆設(shè)置一電子開關(guān)7；一負(fù)壓保護(hù)電路5，該負(fù)壓保護(hù)電路5與電池組1及電池偵測裝置3相介接，并接收電子開關(guān)7傳送的內(nèi)合閂鎖信號71，使其可限制電路中最高的電壓差，以解決電路中的偵測點電壓高于設(shè)定的耐電壓問題；一電位轉(zhuǎn)換電路6，其可為一光耦合器，將該電位轉(zhuǎn)換電路與電池偵測裝置3及電子開關(guān)7相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題；是故，將電子開關(guān)7設(shè)置于電池組的中段部位，將可建構(gòu)安全穩(wěn)定的二次控制電路，以免除額外增壓電路的設(shè)置，并可避免電路保護(hù)后偵測異常電壓的復(fù)歸，造成電子開關(guān)7及電池1的損壞。
請參閱圖3A、B所示，為本實用新型所提供的電池保護(hù)裝置的第三實施方塊圖及電路圖，主要包含一串接的電池組1，該電池組1可為鋰電池，使其具有充電功用并可提供電源至負(fù)載端2，供負(fù)載2正常運作，且該電池1串接數(shù)量不限，使其可應(yīng)用于大電壓的產(chǎn)品中；一電池偵測裝置3，其與每一電池1與電位轉(zhuǎn)換電路6相介接，以偵測每一電池的電源耗損情形，及傳輸訊號至電位轉(zhuǎn)換電路6中；一電子開關(guān)8，該電子開關(guān)8為N型金氧半場效晶體管(N-MOSPET)，將該電子開關(guān)8設(shè)置于接地回路，使其處于最低電壓的工作位置，以避免電子開關(guān)8反覆振蕩造成損壞；一閂鎖電路91，其與電子開關(guān)8相介接，使得電子開關(guān)8可接收到正確的關(guān)閉訊號；一閂鎖保護(hù)電路92，其與電子開關(guān)8及閂鎖電路相介接，主要是為保護(hù)閂鎖電路91，使閂鎖電路91可維持正常的工作；一負(fù)壓保護(hù)電路5，該負(fù)壓保護(hù)電路5是與電池組3及電池偵測裝置3相介接，使其可限制電路中最高的電壓差，以解決電路中的偵測點電壓高于設(shè)定的耐電壓問題；一電位轉(zhuǎn)換電路6，其可為一光耦合器，將該電位轉(zhuǎn)換電路6與電池偵測裝置及3閂鎖電路91相介接，使其可調(diào)整各工作區(qū)的工作電壓，以解決各工作區(qū)電壓不同的問題；是故，將電子開關(guān)8設(shè)置于接地回路中，將可建構(gòu)安全穩(wěn)定的二次控制電路，除可避免電子開關(guān)8反覆震蕩外，并可免除額外增壓電路的設(shè)置，以達(dá)節(jié)省成本的目的。
本實用新型所提供的電池保護(hù)裝置，與其他常用技術(shù)相互比較時，具有下列的優(yōu)點1.本實用新型系利用電位調(diào)整電路及耐壓保護(hù)電路解決多組鋰電池串接時，電池的電壓位準(zhǔn)不同及電壓過高的問題。
2.本實用新型適當(dāng)?shù)倪x擇過電流偵測點或利用原有IC內(nèi)部電路，建構(gòu)安全穩(wěn)定的二次控制電路，以避免電路開關(guān)及鋰電池受到損壞。
3.本實用新型具有延長電子開關(guān)及鋰電池使用壽命的優(yōu)點。
上列詳細(xì)說明是針對本實用新型的一可行實施例的具體說明，但該實施例并非用以限制本實用新型的專利范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本實用新型的專利范圍中。
權(quán)利要求1.一種電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組；一電池偵測裝置，其與每一電池相介接；其特征在于一P型金氧半場效晶體管電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于電池組與負(fù)載間；一負(fù)壓保護(hù)電路，其與電池組及電池偵測裝置相介接；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及電子開關(guān)相介接。
2.按權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電池組可為鋰電池，且該電池串接數(shù)量不限。
3.按權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電位轉(zhuǎn)換電路為一光耦合器。
4.一種電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組；一電池偵測裝置，其與每一電池相介接；其特征在于一N型金氧半場效晶體管的電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于電池組的中段處；一負(fù)壓保護(hù)電路，該負(fù)壓保護(hù)電路與電池組及電池偵測裝置相介接；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及電子開關(guān)相介接。
5.按權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電池為鋰電池。
6.按權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電子開關(guān)使用低電壓的規(guī)格。
7.按權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中每四個串接電池上即可設(shè)置一電子開關(guān)，使該電池的串接數(shù)量不受限制。
8.按權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電位轉(zhuǎn)換電路為一光耦合器。
9.一種電池保護(hù)裝置，包括一串接的電池組；一電池偵測裝置，其與每一電池與電位轉(zhuǎn)換電路相介接；其特征在于一N型金氧半場效晶體管的電子開關(guān)，該電子開關(guān)設(shè)置于接地回路；一閂鎖電路，其與電子開關(guān)相介接；一閂鎖保護(hù)電路，其與電子開關(guān)及閂鎖電路相介接；一負(fù)壓保護(hù)電路，其與電池組及電池偵測裝置相介接；一電位轉(zhuǎn)換電路，其與電池偵測裝置及閂鎖電路相介接。
10.按權(quán)利要求9所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電池為鋰電池，且該電池串接數(shù)量不限。
11.按權(quán)利要求9所述的電池保護(hù)裝置，其特征在于，其中該電位轉(zhuǎn)換電路為一光耦合器。
專利摘要一種電池保護(hù)裝置，主要是通過常用于消費性電子產(chǎn)品的鋰電池偵測IC(battery protection IC)，擴(kuò)充使用于高電壓的鋰電池組；利用光耦合(photo－coupler)解決多組電池串接時，電壓位準(zhǔn)不同的困擾，并適當(dāng)?shù)倪x擇過電流偵測點或利用原有IC內(nèi)部電路，以建構(gòu)安全穩(wěn)定的二次控制電路，進(jìn)而避免電子開關(guān)之間的反覆振蕩，以達(dá)到延長電子開關(guān)及電池組使用壽命的目的。
文檔編號H01M10/42GK2638254SQ03275858
公開日2004年9月1日 申請日期2003年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月28日
發(fā)明者馬斌嚴(yán), 舒英豪, 李國銘 申請人:威達(dá)能源科技股份有限公司