CN1507089A - 带有保护电路的电池组 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的电池组是采用简单的机械结构防止在电池组的外部端子之间间歇地连接负载时在电池组中的一次或二次电池发生任何故障等。该电池组至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路，其特征在于提供了切断保持装置和释放装置。该切断保持装置在从电池组外部由电池组外部正端子和外部负端子之间的短路或低电阻连接而引起不正常放电切断之后保持放电切断状态。该释放装置是当预定电压施加在外部正端子和外部负端子之间时释放切断保持装置的切断状态。

Description

带有保护电路的电池组
技术领域
本发明涉及一种用作数字静态照相机、个人电脑、摄像机、便携式电话等的电源的电池组，尤其涉及一种带有保护电路的电池组，在该电池组的外部正负端短路时，该保护电路切断放电。
背景技术
在包括例如二次电池(secondary battery)的传统的电池组中，如果被迫流过超过额定放电电流的大的放电电流，有可能使二次电池的性能降低并减小其放电容量或破坏二次电池本身。
为解决这种问题，典型的是在电池组中提供保护电路，用于通过断开(或打开)放电控制开关防止一次电池(primary battery)或二次电池的这种过电流放电，以便一旦超过预定电流值的电流从电池组中流出超过预定时间就切断放电电流，以此保护一次电池或二次电池以免过电流。
在上述保护电路之外，通常还通过在电池组的外表面上提供凹口部分，并在凹口部分中布置电池组的外部端子以使得外部端子不容易与任何外部金属电接触，从而改善安全性。但是，如果构造成将外部端子布置在凹口部分中，就增加了组装工艺和不利地影响工作效率，并且反过来与将外部端子布置在电池组表面上相比又增加产品成本。事实上，这种传统的方法没有从根本上提供一次或二次电池的保护。
图29示出了这种传统保护电路的一个例子。在图29中，容纳在电池组中的内部电池(此后称为电池单元1)在电池单元1的正极处与保护电路2的电池单元正极端子3连接，而在电池单元1的负极处与电池单元负极端子4连接。
电池单元正极端子3通过接点6连接于外部正极端子5并连接于控制IC7的正极供电端子8。
另一方面，电池单元负极端子4通过接点9连接于控制IC7的负极供电端子10和电阻11。
电阻11连接于二极管12的阳极和放电控制开关13。二极管12和放电控制开关13彼此并联连接，二极管12的阴极和放电控制开关13的另一端连接到二极管14的阴极和充电控制开关15。
二极管14和充电控制开关15并联连接。充电控制开关15的另一端和二极管14的阳极通过接点16连接于保护电路2的外部负端子17(external minusterminal)。
例如，电压检测器18、19、运算放大器20、电阻21、开关22等安装在控制IC7中。正极供电端子8通过电压检测器18连接于负极供电端子10。
电压检测器18还连接于电压检测器19和电阻21。电阻21连接于与电压检测器19相连的开关22和过电流电压检测端子23。
过电流电压检测端子23通过接点16连接于保护电路2的外部负端子17。
电压检测器18检测电池单元正极端子3和电池单元负极端子4之间的电压，即电池单元1的正极和负极之间的电压。另一方面，电压检测器19检测流过连接于电池单元负极端子4和外部负端子17之间的电阻11、二极管12、14、放电控制开关13和充电控制开关15的整个电压。
由这些电压检测器18、19检测到的电压检测结果被提供给运算放大器20，该运算放大器20响应上述电压检测结果来控制开关22。
对于充电和放电电池组，放电控制开关13和充电控制开关15设计成响应来自控制IC7的控制信号而被控制。
此处注意到，当电池组在正常情况下时，即，当电池单元1将其电流放电到连接在外部正端子5和外部负端子17之间的负载(未示出)时，和用连接在外部正端子5(external plus terminal)和外部负端子17之间的充电器(未示出)对电池单元1充电时，放电控制开关13和充电控制开关15都处于接通(ON)(或关)的状态。
换句话说，在放电控制开关13和充电控制开关15都接通(ON)(关)的正常情况下，可以自由地执行充电和放电操作。
当电池单元1的电压等于或高于预定电压即处于充满电状态时，响应来自控制IC7的充电控制信号24，放电控制开关13处于接通(关)的状态，而充电控制开关15处于断开(打开)的状态。
当充电控制开关15处在如上所述的断开(打开)的状态时，二极管14允许向负载放电，但禁止对电池单元1充电，因而，保护电池单元1以免过充电。
当电池单元1的电压降低到预定电压以下，即处于过放电时，通过来自控制IC7的放电控制信号25使充电控制开关15处于接通(关)的状态，而放电控制开关13断开(打开)。
当放电控制开关13处在如上所述的断开(打开)的状态时，二极管12的功能为允许向电池单元1充电，但禁止对负载放电，因而，保护电池单元1以免过放电。
另外，当低电阻或导体例如电线从电池组外部连接于外部正端子5和外部负端子17之间的短接电路时，充电控制开关15接通(关)而放电控制开关13断开(打开)，因而不向负载放电。
如上所述，当传统保护电路中的外部正端子5和外部负端子17短路时，如果超过例如大约4A的放电电流流动超过约0.01秒，则确定为过电流，因而通过断开(打开)放电控制开关13来切断放电电流。
恢复防止过电流的状态，即放电控制开关13从断开(打开)变成接通(关)的条件是：将外部连接于电池组的外部端子的电阻增加，使其达到例如约100kΩ到200MΩ或者更大。
因此，当连接了电池组的电子设备等的内部电路发生问题并且电子设备的电阻变成例如0.8Ω或更低时，放电控制开关13被断开(打开)并且维持这种状态。
至于用于保护一次或二次电池以免过电流的电路，有人提出了这种电池的过电流保护电路，其中，开关装置根据电流检测装置检测到大于预定值的电流流出电池的检测结果而断开，并且在经过预定的时间之后自动地恢复开关，该预定时间按电流检测装置检测到的电流值的基本比例自动调节(见专利文献1)。
根据专利文献1中公开的现有技术，当大于预定值的电流流出电池超过预定时间时，开关装置就关上，允许放电电流流过。
还公开了提供相应于充电端子的活动的防护板和相应于供电端子的活动的防护板，因而防止任何严重的问题如过热、着火等(见专利文献2)。
专利文献1：日本专利No.3272104
专利文献2：日本未审专利公开No.H9-320554
但是，在传统的过电流保护电路中重复地连接和断开电池组外部端子之间的负载的情况下，例如，在电池组的外部端子之间连接项链链等的金属链(以下称为链短路)的情况下，放电控制开关13重复接通和断开的状态，因而重复大电流放电和降低电池组的放电容量，在一次或二次电池中引起问题，从电池组冒烟，使电池组的塑料壳由于加热的金属链等而部分熔化或变形而不能用。另外，用户也可能被烫伤。为了避免这种问题，在一些电池组中通常在其说明书等等中建议用户安装塑料端子盖子，用于保护电池组外部端子或警告用户不要连接项链等金属链。
在电池组的外部端子之间连接项链等金属链时，会导致反复的连接和断开负载，这是因为由于尽管金属链总是会机械地连接在外部端子之间，但是大电流在链相邻的环之间接触表面上产生氧化等，因而电反复连接和断开，即基本上0Ω和基本上∞Ω。
因此，当电池组和项链等金属链一起放在包里及类似物里时，金属链使电池组外部端子间接触，因而在电池组中依情况产生问题。
作为在电池组外部端子之间连接这种金属链等的具体实施例，图30中示出了在电池组的外部端子之间连接Kihei型铁链时放电电流振幅、外部正端子5的表面温度(正端子温度)、外部负端子17的表面温度(负端子温度)和电池组表面温度(电池元件表面温度)之间的关系。
图30显示，当在电池组的外部端子之间连接金属链等时，显然是反复过电流放电，因而显著地提高了外部正端子的表面温度(正极端子温度)。
图31示出了测量在反复过电流放电之前和之后电池组的放电容量的放电特征曲线。
图31显示，在电池组的外部端子之间连接金属链时，显然在链短路测试后相对于链短路测试前的放电容量降低了。
在上述专利文献1公开的现有技术中，当反复连接基本等于电池的电阻的负载时，过电流反复流出电池，因而可能导致损坏电池组中的一次或二次电池的问题。
另一方面，专利文献2公开的现有技术在机械结构上复杂，难于制造，并且成本高。
因此，在传统的电池组中要解决这样的问题，即使在电池组的外部端子之间反复连接和断开负载时，也可以保护电池组中的一次或二次电池，以免引起任何问题，而且机械结构也简单。
发明内容
作为解决与现有技术相伴的上述问题的特定装置，根据本发明的第一个发明是至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路的电池组，其特征在于提供了切断保持装置和释放装置，该切断保持装置用于切断任何不正常放电，这种不正常放电是由于来自电池组外部的电池组的外部正端子和外部负端子之间的短路或者低电阻连接而引起的，该释放装置用于从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间施加预定电压后立即释放由切断保持装置执行的切断。
在第一发明中，附加的要求包括：所述切断保持装置是在电池组中的电池单元的正极端子之间连接的电阻大于等于1kΩ的电阻组件，以及所述释放装置是设置在外部正端子和外部负端子之间、用于检测在该两端子之间施加的预定电压的检测器。
根据本发明的第二发明是至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路的电池组，其特征在于，所述保护电路包括：连接在电池单元正极端子和外部负端子之间的、电阻为大于等于1kΩ的电阻组件的切断保持装置，以及用于检测外部正端子和外部负端子之间的电压的检测器，其中切断由来自电池组外部的外部正端子和外部负端子之间短路或低电阻连接所引起的不正常放电，该切断保持装置保持这种放电切断状态，直到由检测器检测到从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间施加预定电压，释放放电切断并恢复切断保持装置引起的放电切断。
在第一和第二发明中，附加的要求包括所述检测器是充电检测器、电压检测器、电压变化检测器、A.C.电阻检测器或电压测量器(voltage dropper)之一，所述检测器连接于微分电路或单触发电路之一，所述由切断保持装置执行的放电切断是通过连接在电池单元负极端子和外部负端子之间的放电控制开关执行的，所述由切断保持装置执行的放电切断是通过连接在电池单元正极端子和外部正端子之间的放电控制开关执行的，所述放电控制开关是机械开关、晶体管或场效应晶体管之一。
另外，在第一和第二发明中，附加的要求包括，在电容器或电压稳定器(voltage smoother)连接在外部正端子和外部负端子之间且放电控制开关连接于电池负端子的电路结构中，在保护电路中电阻器连接在外部负端子和用于恢复过电流切断的供压端子或控制IC的过电流电压检测端子之间，或者是在放电控制开关连接于电池正极端子的电路结构中，在保护电路中电阻器连接在外部正端子和用于恢复过电流切断的供压端子或控制IC的过电流电压检测端子之间；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：p沟道场效应晶体管、电阻器和电容器，所述p沟道场效应晶体管的漏极与放电控制开关的开关控制端子连接，所述p沟道场效应晶体管的源极和外部正端子连接，电阻器并联连接在p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间，和电容器连接在p沟道场效应晶体管的栅极和外部负端子之间；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：PNP结晶体管、电阻器和电容器，晶体管的集电极和放电控制开关的开关控制端子连接，晶体管的发射极和外部正端子连接，晶体管的基极和外部负端子与电阻值大于等于0Ω的电阻器和电容器串联连接形成的组件连接；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：n沟道场效应晶体管、电阻器和电容器，n沟道场效应晶体管的漏极和放电控制开关的开关控制端子连接，n沟道场效应晶体管的源极和外部负端子连接，电阻器并联连接在n沟道场效应晶体管的源极和栅极之间，电容器连接在n沟道场效应晶体管的栅极和外部正端子之间；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：NPN结晶体管、电阻器和电容器，晶体管的集电极和放电控制开关的开关控制端子连接，晶体管的发射极和外部负端子连接，和电阻值大于等于0Ω的电阻器和电容器串联形成的组件连接在晶体管的基极和外部正端子之间；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：电感器、第一电容器、第二电容器和二极管，串联连接电感器和第一电容器，电感器的另一端连接于外部正端子，第一电容器的另一端连接于外部负端子，第二电容器连接于电感器和第一电容器的接点，第二电容器的另一端与二极管的阳极串联连接，二极管的阴极连接于放电控制开关的开关控制端子；用于释放过电流放电切断的释放装置包括：电感器、第一电容器、第二电容器和二极管，串联连接电感器和第一电容器，第一电容器的另一端连接于外部正端子，电感器的另一端连接于外部负端子，第二电容器连接于电感器和第一电容器的接点，第二电容器的另一端与二极管的阴极连接，二极管的阳极连接于放电控制开关的开关控制端子。
根据本发明的电池组的特征在于，切断由于从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间短路或低电阻连接所引起的不正常放电，从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间的预定电压的施加释放了放电切断，以恢复放电。因此，即使在电池组外部端子之间间歇地重复短路状态，放电切断也可以维持在第一种短路状态，因而以简单的机械结构避免了电池组中一次或二次电池的任何问题并提供了安全性。
总之，本发明的第一方面涉及至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路的电池组，其特征在于提供了切断保持装置和释放装置，该切断保持装置用于切断任何不正常放电，这种不正常放电是由于来自电池组外部的电池组外部正端子和外部负端子之间的短路或者低电阻连接而引起的，该释放装置用于从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间施加预定电压后立即释放由切断保持装置执行的切断。因此，即使间歇地重复电池组的短路状态，由于放电切断也可以保持在刚发生短路时的状态，所以本发明具有通过采用简单地机械结构保护电池组中的一次或二次电池免受故障等而提高安全性的优点。
类似地，本发明的第二方面涉及至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路的电池组，其特征在于，所述保护电路包括切断保持装置和用于检测外部正端子和外部负端子之间的电压的检测器，所述切断保持装置具有连接在电池单元正极端子和外部负端子之间的、电阻为大于等于1kΩ的电阻器组件，所述检测器用于一检测到来自电池组外部的外部正端子和外部负端子之间的短路或低电阻连接就切断不正常放电，以及切断保持装置，它保持这种放电切断状态，直到检测器检测到从电池组外部在外部正端子和外部负端子之间施加预定电压，切断保持装置就释放放电切断并恢复放电。因此，即使电池组外部端子间歇地重复短路状态，由于放电切断也可以保持在刚发生短路时的状态，所以本发明具有通过采用简单地机械结构保护电池组中的一次或二次电池免受链短路状态等而提高安全性的优点。
附图说明
图1是根据本发明的电池组保护电路的第一实施例的简化电路示意图；
图2A、2B示出了电池组，其中图2A是简单的仰视图，图2B是正视图；
图3是根据本发明的第二实施例的电池组保护电路的简化电路示意图；
图4是根据本发明的电池组保护电路的第三实施例的简化电路示意图；
图5是根据本发明的电池组保护电路的第四实施例的简化电路示意图；
图6是根据本发明的电池组保护电路的第五实施例的简化电路示意图；
图7是根据本发明的电池组保护电路的第六实施例的简化电路示意图；
图8是根据本发明的电池组保护电路的第七实施例的简化电路示意图；
图9是根据本发明的电池组保护电路的第八实施例的简化电路示意图；
图10是根据本发明的电池组保护电路的第九实施例的简化电路示意图；
图11是根据本发明的电池组保护电路的第十实施例的简化电路示意图；
图12是根据本发明的电池组保护电路的第十一实施例的简化电路示意图；
图13是根据本发明的电池组保护电路的第十二实施例的简化电路示意图；
图14是根据本发明的电池组保护电路的第十三实施例的简化电路示意图；
图15是根据本发明的电池组保护电路的第十四实施例的简化电路示意图；
图16是根据本发明的电池组保护电路的第十五实施例的简化电路示意图；
图17是根据本发明的电池组保护电路的第十六实施例的简化电路示意图；
图18是根据本发明的电池组保护电路的第十七实施例的简化电路示意图；
图19是根据本发明的电池组保护电路的第十八实施例的简化电路示意图；
图20是根据本发明的电池组保护电路的第十九实施例的简化电路示意图；
图21是根据本发明的电池组保护电路的第二十实施例的简化电路示意图；
图22是根据本发明的电池组保护电路的第二十一实施例的简化电路示意图；
图23是根据本发明的电池组保护电路的第二十二实施例的简化电路示意图；
图24是根据本发明的电池组保护电路的第二十三实施例的简化电路示意图；
图25是根据本发明的电池组保护电路的第二十四实施例的简化电路示意图；
图26是根据本发明的电池组保护电路的第二十五实施例的简化电路示意图；
图27是根据本发明的电池组保护电路的第二十六实施例的简化电路示意图；
图28是根据本发明的电池组保护电路的第二十七实施例的简化电路示意图；
图29是传统电池组保护电路的简化电路示意图；
图30是用于显示在传统电池组的外部端子间连接Kihei型铁链的实验中放电电流振幅、外部正端子的表面温度(正极端子温度)、外部负端子的表面温度(负极端子温度)和电池组表面温度(电池元件表面温度)的曲线图；和
图31是测量在实验所示传统电池组之前和之后的放电容量的放电特征曲线。
具体实施方式
现在将依据具体实施例详细介绍本发明。为了避免重复的详细介绍，在第一实施例中，采用了与上述现有技术同样的附图标记表示相应的元件。而且，控制IC7不限于现有技术中所示的控制IC，还可用任何其它的控制IC代替。
图1是根据本发明的电池组保护电路30的第一实施例的简化电路示意图。至于连接于保护电路30的电池单元1，可以是一次电池，也可以是二次电池。而且，电池单元1可以包括多于一个电池的组合。例如，它可以是两个电池单元的串联连接。
电池单元1和保护电路30装在电池组中。保护电路30具有电阻大于等于1kΩ的电阻块31，用于维持由连接于电池正极端子3和外部负端子17之间的切断保持装置执行的放电切断状态。优选地电阻块31的电阻大于等于1kΩ但不超过200MΩ。
还在外部正端子5和外部负端子17之间布置了作为充电器检测器的检测器32，用于连续检测外部正端子5和外部负端子17之间的电压。在图1中，检测器32和电阻块31并联连接在外部正端子5和外部负端子17之间。
除了上述充电器检测器，还可以使用例如电压检测器、A.C.(交流)电阻检测器、电压测量器等作为检测器32。
通过检测器32检测到的外部正端子5和外部负端子17之间的电压被输送给输入端子33用于控制IC7的过电流切断释放信号。换句话说，是作为充电器检测器的检测器32检测外部正端子5和外部负端子17之间的充电电压，且将检测结果作为过电流切断释放信号输送给输入端子33。
如果检测到的充电电压正常，放电控制开关13和充电控制开关15都处在接通(关)的状态，从而可以对电池单元1充电。另一方面，如果检测到的充电电压不正常，这种不正常的电压是由检测器32或控制IC7检测到的，而且由来自控制IC7的充电控制信号24使充电控制开关15断开(打开)。这样，不能对电池单元1充电，因而保护了电池单元1以防不正常充电电压。
当保护电路30的外部正端子5和外部负端子17被电线等短路或者被电池组外部的低电阻负载互连时，迫使大电流流出电池单元1。这种不正常状态被控制IC7的过电流电压检测端子23检测到，控制IC7输出放电控制信号25使放电控制开关13变成断开(打开)状态，而使充电控制开关15保持在接通(关)的状态。结果，放电被切断，即，使其处在无法放电的状态。除了机械开关之外，也可以使用例如晶体管(场效应晶体管)等作为放电控制开关13。
在放电切断(shut-off)的状态下，电阻块31连接在电池单元正极端子3和外部负端子17之间，因而保持放电切断状态而防止回到放电状态。
为了释放放电切断状态，从电池组外部对外部正端子5和外部负端子17之间施加预定电压。在用检测器32检测到该预定电压后，该检测结果输送给输入端子33，用于所述控制IC7的过电流切断释放信号。从控制IC7输出放电控制信号25，用于使放电控制开关13处于接通(关)的状态，因而释放放电切断状态并回到可以自由充放电的正常状态。
作为释放所述放电切断状态的一个例子，例如，当电池组连接到充电器(未示出)时，测到的外部正端子5和外部负端子17之间的电压约4.2伏。该电压通过检测器32(充电器检测器)与预定电压4.0伏比较。如果确定检测到的电压大于预设电压并且连接了充电器，则过电流切断释放信号(放电电流切断释放信号)被施加给控制IC7，因而释放所述放电切断状态。
作为释放所述放电切断状态的另一个例子，例如，当电池组连接到充电器(未示出)时，测到的外部正端子5和外部负端子17之间的A.C.电阻是200mΩ。该检测器(或者是A.C.电阻检测器或者是充电器检测器)32与预定A.C.电阻300mΩ比较。如果确定A.C.电阻低于预设A.C.电阻并且连接了充电器，则过电流切断释放信号(放电电流切断释放信号)被施加给控制IC7，用于释放所述放电切断状态。
如上所述，由于如果可以检测到外部正端子5和外部负端子17之间充电器的连接就足够了，因而，这种检测的方式不限这些实施例，还可以用其它方法进行检测。
换句话说，一旦出现过电流放电的不正常状态时，由于保持了放电切断状态，放电控制开关13还保持在断开(打开)的状态，即，即使在外部正端子5和外部负端子17之间反复连接项链等(未示出)的金属链等(链短路)，也可以保持所述放电切断状态。因此，保护了一次或二次电池以免引起故障等，因而由于有效防止了这种故障导致的冒烟和温度升高而提高了安全性。
已经设定了上述用于释放所述放电切断状态的预定电压作为充电器(未示出)的电压，因而使用户可以通过简单地将电池组连接到充电器来开始充电。这意味着用户可以很容易地回到正常状态并使用户在正常状态下正常使用电池组。
图2A是电池组简化的仰视图，图2B是电池组的正视图。如前所述，即使在本发明电池组35中会发生链短路，当发生由于过电流放电而引起的不正常状态时，就会立即保持所述放电切断状态，因而提高了安全性，并且可以使外部正端子5a和外部负端子17a与电池组35的底表面基本齐平地设置，如图2A和2B所示。因此，无需在电池组35的底表面提供凹口部分来布置外部端子，因而简化了充电器(未示出)充电部分的结构，减少了生产成本并使设计限制最小化。
图3是根据本发明的电池组保护电路40的第二实施例的简化的电路示意图。在第二实施例中，微分电路41被***并连接在检测器32和控制IC7之间。由于其它结构与上述第一实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第二实施例中，采用电压检测器作为检测器32，且一电容器作为微分电路41被连接在检测器32和控制IC7之间。请注意，即使利用电压检测器作为检测器32，也没有微分电路41能够以与第一实施例中同样的方式被连接。
在上述结构中，经由微分电路(电容器)41，将来自检测器(如电压检测器等)32的输出或过电流切断信号(放电电流切断释放信号)施加给控制IC7，当外部正端子5和外部负端子17之间的电压大于或等于预定电压时，设定为使过电流切断释放信号只施加于控制IC7一段初始给定的时间。
请注意，当外部正端子5和外部负端子17之间的电压大于或等于预定电压时，可以用单触发电路等代替微分电路(电容器)41，以至于仅对控制IC7施加一次过电流切断释放信号。
图4是根据本发明的电池组保护电路50的第三实施例的简化的电路示意图。在第三实施例中，来自检测器32的信号被施加于与控制IC7分开的处理器51。由于其它结构与上述第一实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第三实施例中，采用电压检测器作为检测器32。当电压检测器检测到外部正端子5和外部负端子17之间的电压大于或等于预定电压时，来自检测器32的放电开关连接信号52被施加于处理器51。
放电开关连接信号53也从控制IC7施加于处理器51。处理器51计算放电开关连接信号52和放电开关连接信号53，并且例如当两个信号都是高时，计算所得的信号54恢复接通(关)的状态，即，放电控制开关13的正常状态。
如上所述，由于如果放电控制开关13被来自检测器32的信号控制就足够了，因而该电路结构不限于所示的实施例。例如，可以组合第二和第三实施例，即，通过微分电路41将所述放电开关连接信号52施加于处理器51，用于控制放电控制开关13。
图5是根据本发明的电池组保护电路60的第四实施例的简单的电路示意图。在第四实施例中，用晶体管(场效应晶体管)作为放电控制开关13。由于其它结构与上述第一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第四实施例中，通过反向电流防止器件(二极管)62使来自控制IC7的放电开关连接信号61施加于放电控制开关13。电阻器63连接在定义放电控制开关13的场效应晶体管的栅极和源极之间。
还采用电压测量器(齐纳二极管)作为检测器32。当外部正端子5上的电压超过检测器(齐纳二极管)32的击穿电压时，放电开关连接信号64施加于放电控制开关(场效应晶体管)13，即，定义放电控制开关13的场效应晶体管的栅极。通过对放电控制开关13施加放电开关连接信号64，放电控制开关13变成接通状态或回到正常状态。
图6是根据本发明的电池组保护电路70的第五实施例的简化的电路示意图。在第五实施例中，检测器32连接在外部负端子17和第四实施例中的微分电路41之间。由于其它结构与第一到第四实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一到第四实施例同样的附图标记。
在第五实施例中，采用电压测量器(齐纳二极管)作为检测器32，并且外部负端子17上的电压通过检测器(齐纳二极管)32施加于微分电路(电容器)41。
微分电路41通过电阻器201连接到外部正端子5。在微分电路41和电阻器201之间连接过电流切断释放开关211。
如图6所示，过电流切断释放开关211包括例如场效应晶体管和二极管，场效应晶体管的源极和漏极分别连接于二极管的阴极和阳极。
换句话说，微分电路41和电阻器201连接于定义过电流切断释放开关211的场效应晶体管的栅极。场效应晶体管的源极和二极管的阴极连接于外部正端子5，而场效应晶体管的漏极和二极管的阳极连接于放电开关信号接点72。
结果，当预定电压如充电器的充电电压施加于外部正端子5时，电流只流过微分电路41一段初始给定的时间。当大于或等于检测器32的检测电压的电压施加于检测器32时，微分电路41将过电流切断释放开关211的控制信号切换成接通状态，并接通过电流切断释放开关211。然后外部正端子和放电控制开关的控制端子电力地相互连接，因而使过电流切断释放开关211将放电开关连接信号71施加给放电控制开关13。结果，放电控制开关13变成接通状态，并将电池负端子和外部负端子之间的电压转变成零(0)伏，由此恢复到正常状态。
因此，例如，当施加充电器充电电压时，定义一部分过电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间的电压从零(0)转变成大约-2伏，于是进行连接过电流切断释放开关211的源极和漏极。当p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间的电阻很低时，晶体管电压大约是-2伏。
请注意，可以采用限流器(电阻器)等作为检测器3，2并且可以用限流器(电阻器)等代替反向电流保护器(二极管)62。
可以在放电开关信号接点72和放电控制开关13之间连接电阻器等。而且，可以用电压稳定器(电容器)等代替电阻器63。
图7是根据本发明的电池组保护电路80的第六实施例的简化的电路示意图。在第六实施例中，放电控制开关(开关)81和二极管82与二极管12和放电控制开关(开关)13并联连接，并且通过单触发电路83将检测器32的输出施加于放电控制开关81。由于所有其它结构与上述第一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用同样的附图标记。
在第六实施例中，控制IC7通过放电控制开关13执行放电控制，而单触发电路83通过放电控制开关81执行放电控制，从而将放电控制分成两部分。
换句话说，在由于过电流放电引起的不正常状态下，放电控制开关13断开(打开)以达到放电切断状态。当充电器(未示出)连接于外部正端子5和外部负端子17之间时，检测器32通过例如电压变化检测器检测和输出任何电压变化。
通过仅一次响应检测器(电压变化检测器)32的输出从单触发电路83向放电控制开关81输出放电开关连接信号84，放电控制开关81变成接通(关)，以从放电切断状态恢复正常状态。
在从单触发电路83的用于放电开关连接信号84的路线分离出控制IC7的用于放电控制信号25的路线时，控制IC7对单触发电路83的放电开关连接信号84完全没有影响，因而进一步提高了控制的稳定性。
图8是根据本发明的电池组保护电路100的第七实施例的简化的电路示意图。由于第七实施例与第一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第七实施例中，在接点16和过电流电压检测端子23之间连接电阻器101。换句话说，外部负端子17和过电流电压检测端子23通过电阻器101连在一起。
连接在二极管12的阳极端的是过电流切断状态恢复开关102，而过电流切断状态恢复开关102的另一端连接在电阻器101和过电流电压检测端子23之间。
当对外部正端子5和外部负端子17之间施加预定电压时，检测器32检测电压变化等，以向过电流切断状态恢复开关102输出过电流切断状态恢复开关连接信号103。因此，过电流切断状态恢复开关102变成接通(关)的状态，以从放电切断状态恢复正常状态。
图9是根据本发明的电池组保护电路110的第八实施例的简化的电路示意图。在第八实施例中，第七实施例中的检测器32通过单触发电路83向过电流切断状态恢复开关102输出检测器32的过电流切断状态恢复开关连接信号103。由于其它电路结构与第一和第七实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第七实施例同样的附图标记。
在第八实施例中，由于检测器32的过电流切断状态恢复开关连接信号103通过单触发电路83被输出到过电流切断状态恢复开关102，预定电压被施加在外部正端子5和外部负端子17之间。当检测器32检测到电压变化时，过电流切断状态恢复开关连接信号103被输出到过电流切断状态恢复开关102仅第一个一次，因而将过电流切断状态恢复开关102变成接通(关)的状态，并从放电切断状态恢复为正常状态。
图10是根据本发明的电池组保护电路120的第九实施例的简化的电路示意图。由于第九实施例与第一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
采用场效应晶体管作为放电控制开关13。放电控制开关13的源极被连接到过电流切断恢复开关121的源极，过电流切断恢复开关121的源极还连接于二极管122的阳极端。过电流切断恢复开关121的漏极连接于二极管122的阴极。二极管122可以是分立的二极管或者是在定义过电流切断恢复开关121的场效应晶体管内部的寄生二极管。
在过电流切断恢复开关121的栅极端和源极端之间并联连接电阻器123，二极管125的阴极端连接于过电流切断恢复开关121的栅极端。电阻器123用于在没有从二极管125施加电压时将过电流切断恢复开关121的栅极端和源极端之间的电压保持在零(0)伏。
另外，过电流切断恢复开关126的漏极端连接于过电流切断恢复开关121的漏极端。该漏极端连接于二极管127的阴极端，且过电流切断恢复开关126的源极端连接于二极管127的阳极端。该二极管可以是分立的二极管或者是在定义电流切断恢复开关126的场效应晶体管内部的寄生二极管。
在过电流切断恢复开关126的栅极端和源极端之间并联连接电阻器128，过电流切断恢复开关126的栅极端连接于二极管130的阴极端。电阻器128用于在没有从二极管130施加电压时将过电流切断恢复开关126的栅极端和源极端之间的电压保持在零(0)伏。
二极管125的阳极端和二极管130的阳极端连在一起并与定义一部分过电流切断释放开关211的场效应晶体管的漏极端相连。
由于采用了二极管125和130使得电流切断恢复开关126的栅极端上的电压不施加给过电流切断恢复开关121的栅极端。
如果省去二极管125和130，在过电流切断状态下，定义电流切断恢复开关121的n沟道场效应晶体管的栅极电压总是大约2伏或者更高，因此总是使得过电流切断恢复开关121保持在接通状态。
当对外部正端子5和外部负端子17之间施加预定电压时，该电压通过微分电路41被传送到过电流切断释放开关211的栅极端仅一段给定的初始时间，因而将定义过电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间的电压从大约零(0)伏变成大约-2伏。这连接在定义电流切断释放开关211的场效应晶体管的源极和漏极之间，因而外部正端子5上的电压被施加于二极管125的阳极端和二极管130的阳极端。
此时，微分电路41使过电流切断释放开关211在第一给定时间内接通并且该向二极管125和130施加电压。结果，过电流切断恢复开关121和126被接通(关)，用于将电池负端子和过电流电压检测端子(或电压供应端子)23之间的电压变成零(0)伏。控制IC7测量出电池负端子和过电流电压检测端子(或电压供应端子)23之间大约零(0)伏，用于将控制IC7的状态从过电流切断状态切换成正常状态，即可以自由进行充放电的状态。放电控制开关13和充电控制开关15被接通，从而从充电切断的状态恢复到正常状态。
图11是根据本发明的电池组保护电路140的第十实施例的简化的电路示意图。由于第十实施例与第一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第十实施例中，在外部正端子5和接点6之间串联连接电阻器11、放电控制开关13和充电控制开关15。二极管12和14分别与放电控制开关13和充电控制开关15并联连接。二极管12和14的连接方向和电流流过其中的方向上彼此相反。二极管12可以是分立的二极管或是定义放电控制开关13的场效应晶体管内的寄生二极管。同样，二极管14可以是分立的二极管或是定义放电控制开关15的场效应晶体管内的寄生二极管。
另外，外部正端子5通过接点141连接于过电流电压检测端子23。不仅可以在外部负端子17侧而且可以在外部正端子5侧布置放电控制开关13和充电控制开关15的这种电路。
图12是根据本发明的电池组保护电路300的第十一实施例的简化的电路示意图。在第十一实施例中，用电阻器212代替第五实施例中的反向电流保护器(二极管)62，并删除了电阻器63。由于其它结构与第一和第五实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第五实施例同样的附图标记。
在图6所示的第五实施例的电池组保护电路中，由于来自控制IC7的放电开关连接信号61通过二极管62连接于定义放电控制开关13的场效应晶体管的栅极端，因而没有电流从二极管62的阴极流向阳极，因而不可以省去电阻器63。相反，在第十一实施例中，由于来自控制IC7的放电开关连接信号61通过电阻器212连接于定义放电控制开关13的场效应晶体管的栅极端，由于当放电开关连接信号61是大约零(0)伏时放电控制开关13的栅极端电压是零(0)，因而可以省去电阻器63。
图13是根据本发明的电池组保护电路310的第十二实施例的简化的电路示意图。在第十二实施例中，删除了第十一实施例中的检测器32。由于其它结构与第一和第十一实施例基本相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十一实施例同样的附图标记。
在第十二实施例中，假设开关15具有当控制IC7处在过电流切断状态时使过电流切断状态处于接通状态的功能。
当通过连接例如充电器等(未示出)对外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，电压通过微分电路(电容器)41在第一给定时间内施加到过电流切断释放开关211的栅极端。定义过电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的源极端和栅极端之间的电压变成大约-2伏或者更低。然后过电流切断释放开关211切换成接通状态，以向放电控制开关13的栅极端施加外部正端子5上的电压，因而接通放电控制开关13。
结果，电池负端子4和外部负端子17连在一起，使控制IC7的负极侧供电端子10和过电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏，从而将控制IC7恢复到正常状态。
从在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压起经过第一给定时间之后，过电流切断释放开关211变成截止状态。由于放电开关连接信号61是+2伏或更高，放电控制开关13保持在接通状态。
图14是根据本发明的电池组保护电路320的第十三实施例的简化的电路示意图。在第十三实施例中，电压稳定器(电容器)202被加入到第十二实施例中。由于其它结构与第一和第十二实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十二实施例同样的附图标记。
在第十三实施例中，电压稳定器(电容器)202与微分电路(电容器)41和电阻器201并联连接。由于电阻器101连接在控制IC7的过电压检测端子(或供压端子)23和外部负端子17之间，电压稳定器(电容器)202连接在外部负端子17和外部正端子5之间。
现在，假设控制IC7具有在负极供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间与大约500kΩ的电阻器连接的功能(很多用于二次电池的实际控制IC7具有这种功能)，而对过电流切断状态进行描述。
运行电阻器101和电压稳定器(电容器)202，当其从外部负端子17和外部正端子5之间与具有不正常的低电阻的电阻器例如链等连接即短路状态释放时，不将过电流切断释放开关211切换到接通状态。
换句话说，当外部负端子17和外部正端子5从与具有不正常的低电阻的电阻器连接的状态释放到接通状态时，电阻器101和电压稳定器(电容器)202的运行使得外部负端子17和外部正端子5之间的电压逐渐增加而且微分电路(电容器)41的电压也逐渐增加。因此，在一个给定的时间后，微分电路(电容器)41的电压变得与外部负端子17和外部正端子5之间的电压基本相等。
结果，很小的电流开始流过电阻器101，从而保持穿过电阻器101的电压大约为零(0)伏。然后，定义一部分过电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间的电压仍然为大约零(0)伏，因而使过电流切断释放开关211不切换成接通状态。
因此，研究例如没有连接电压稳定器(电容器)202时的这种情况，当具有不正常的低电阻的电阻器反复连接在电池组外部端子之间时，在电阻器断开的一瞬间有大电流流过微分电路41和电阻器101，因而在电阻器101上产生大电压，以使得过电流切断释放开关211切换成导通状态并禁止维持过电流切断释放开关211的打开状态(open condition)。
换句话说，例如，在电池组外部端子之间反复连接金属链时，电池组反复放电并在金属链中产生不正常的热量。
优选地，电阻器101的电阻在大约1kΩ到200kΩ的范围内，以及电压稳定器(电容器)202的电容在大约0.22μF到大约100μF的范围内。
优选地，电阻器201的电阻在大约10kΩ到2MΩ的范围内，以及微分电路(电容器)41的电容在大约0.002μF到大约10μF的范围内。
这样，实验结果显示，电阻器101(以下称为R101)的电阻和电压稳定器(电容器)202(以下称为C202)的电容的乘积(时间常数A)优选等于或大于电阻器201(以下称为R201)的电阻、微分电路(电容器)41(以下称为C41)的电容和常数0.3的乘积(时间常数B)。即，最好满足以下表达式(1)。
R101×C202≥R201×C41×0.3        (1)
在过电流切断状态下，当控制IC7内的电阻器(相当于图29中的电阻器21)的电阻(以下称为R21)用于连接在控制IC7的过电流电压检测端子(供压端子)23和负极侧供电端子10之间时，最好考虑电阻器21的电阻R21。这样，最好电阻R101和电阻器21的电阻R21之和与电压稳定器(电容器)202的电容(C202)的乘积(时间常数A)等于或大于电阻器201的电阻R201、微分电路(电容器)41的电容C41和常数0.8的乘积(时间常数B)。即，最好满足下式(2)。
(R101+R21)×C202≥R201×C41×0.8       (2)
图15是根据本发明的电池组保护电路330的第十四实施例的简化的电路示意图。在第十四实施例中，过电流切断释放开关221和电阻器222被加入到第十二实施例中。由于其它结构与第一和第十二实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十二实施例同样的附图标记。
在第十四实施例中，与过电流切断释放开关211类似，过电流切断释放开关221连接在微分电路41和电阻器201之间。
与过电流切断释放开关211类似，过电流切断释放开关221也可以采用例如连接场效应晶体管的源极和二极管的阴极以及连接场效应晶体管的漏极和二极管的阳极的电路结构。
如图15所示，定义一部分过电流切断释放开关221的场效应晶体管的栅极端连接于微分电路41和电阻器201的接点。场效应晶体管的源极和二极管的阴极连接于外部正端子5，场效应晶体管的漏极和二极管的阳极通过充电开关信号接头223连接于充电控制开关15。换句话说，除了场效应晶体管的漏极和二极管的阳极的连接之外，过电流切断释放开关211和221以同样的方式彼此连接。此外，充电开关信号接点223通过电阻器222连接于控制IC7的充电控制端子261。
假设控制IC7具有在过电流切断状态下保持充电控制端子261上的电压为零(0)的功能(实际上很多用于二次电池的控制IC7具有这种功能)的情况下进行描述。
当例如通过连接充电器，在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，外部负端子17上的电压通过微分电路(电容器)41在第一给定时间期间被施加给过电流切断释放开关211和221作为其栅极电压。由于定义电流切断释放开关211和221的p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间的电压等于或低于大约-2伏，过电流切断释放开关211和221切换成接通状态。然后，施加给外部正端子5的电压被施加到放电控制开关15和充电控制开关13的栅极端，因而将放电控制开关13和充电控制开关15切换成接通状态。
结果，电池负端子4和外部负端子17连在一起。控制IC7的负极侧供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压变成大约零(0)伏，因而，控制IC7回到正常状态。
图16是根据本发明的电池组保护电路340的第十五实施例的简化的电路示意图。在第十五实施例中，电阻器203被加入到第十四实施例中。由于其它结构与第一和第十四实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十四实施例同样的附图标记。
在第十五实施例中，过电流切断释放开关211和221以及电阻器201通过电阻器203连接到外部正端子5。因而，通过在过电流切断释放开关211、221和外部正端子5之间连接电阻器203，例如，即使有偶然的静电电压等施加在外部正端子5和外部负端子17之间时，也可以保护过电流切断释放开关211和221以防由于施加静电电压等引起的损坏。
图17是根据本发明的电池组保护电路350的第十六实施例的简单的电路示意图。第十六实施例是第十三实施例和第十五实施例的组合。由于其它结构与第一实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第十六实施例中，如果在外部负端子17和外部正端子5之间连接具有不正常的低电阻的电阻器如链等(即短路状态)时它就从该状态切换到打开状态(open condition)，则运行电阻器和电压稳定器(电容器)202，以便防止过电流切断释放开关211和221切换到接通状态。
换句话说，由于它可以得到与第一和第十五实施例相同的电路操作，它是一个在应用于实际产品中的最优化电路结构。总之，通过适当地组合一些上述实施例可以实现根据本发明的电池组。
图18是根据本发明的电池组保护电路360的第十七实施例的简化的电路示意图。在第十七实施例中，删除了第十六实施例中的过电流切断恢复开关221并加入了二极管215和225。由于其它结构与第一和第十六实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十六实施例同样的附图标记。
在第十七实施例中，定义电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的漏极和二极管的阳极连接于二极管215、225的阳极，二极管215的阴极连接到放电开关信号接点72，二极管225的阴极连接到充电开关信号接点223。
即，过电流切断释放开关211通过二极管215连接于放电开关信号接点72并通过二极管225连接于充电开关信号接点223。采用二极管215、225，以便充电控制开关15的栅极上的电压不被施加于放电控制开关13的栅极。
因此，在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，只在第一给定时间内接通过电流切断释放开关211。外部正端子5上的电压通过二极管215施加于放电控制开关13的栅极，用于接通放电控制开关13，并且还通过二极管225施加于充电控制开关15的栅极，用于接通充电控制开关15。
结果，电池负端子4和外部负端子17连接在一起，以使得控制IC7的供电端子10的负极侧和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏，因而将控制IC7恢复到正常状态。
图19是根据本发明的电池组保护电路370的第十八实施例的简化的电路示意图。在第十八实施例中，删除了第十六实施例中的过电流切断释放开关211和电阻器212、222，并加入了放电控制开关91、二极管92和电阻器94。由于其它结构与第一和第十六实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十六实施例同样的附图标记。
在第十八实施例中，定义电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的漏极和二极管的阳极连接于放电控制开关91的栅极和电阻器94，电阻器94的另一端连接于放电控制开关91的源极、二极管92的阳极、放电控制开关13的源极和二极管12的阳极。
另一方面，二极管92的阴极连接于放电控制开关91的漏极、放电控制开关13的漏极、二极管12的阴极、充电控制开关15的漏极和二极管14的阴极。
假设控制IC7具有在过电流切断状态下将充电控制开关15保持在接通状态的功能来进行说明。
通过例如在外部负端子17和外部正端子5之间连接充电器等方式在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，只在第一给定时间内接通过电流切断释放开关211。外部正端子5上的电压被施加于放电控制开关91的栅极用于接通它。
因此，电池负端子4和外部负端子17被连接在一起，用于使控制IC7的供电端子10的负极侧和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏并将控制IC7恢复到正常状态。
另一方面，电阻器94用作当过电流切断释放开关211处于截止状态(OFFcondition)时将放电控制开关91的栅极端子电压保持在大约零(0)伏。
图20是根据本发明的电池组保护电路380的第十九实施例的简化的电路示意图。在第十九实施例中，删除了第九实施例中的二极管125和130，并加入了过电流切断释放开关221和电阻器212。由于其它结构与第一和第九实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第九实施例同样的附图标记。
在第十九实施例中，定义电流切断释放开关211的p沟道场效应晶体管的漏极和二极管的阳极连接于过电流切断释放开关121的栅极和电阻器123，定义电流切断释放开关221的p沟道场效应晶体管的漏极和二极管的阳极连接于过电流切断恢复开关126的栅极和电阻器128。
来自控制IC7的放电开关连接信号61通过电阻器212施加于放电控制开关13的栅极。
在上述电路结构中，当控制IC7处于过电流切断状态时，即使有将充电控制开关15保持在关的状态的功能也可以恢复过电流切断。
通过例如在端子17和5之间连接充电器等方式在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，只在第一给定时间内接通过电流切断释放开关211和221。外部正端子5上的电压被施加于过电流切断恢复开关121和126，用于接通过电流切断恢复开关121和126。
因此，电池负端子4和外部负端子17被连接在一起，用于使控制IC7的负极侧供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏并将控制IC7恢复到正常状态。
图21是根据本发明的电池组保护电路390的第二十实施例的简化的电路示意图。在第二十实施例中，删除了第十二实施例中的过电流切断释放开关211和电阻器，并加入了过电流切断释放开关(晶体管)207和电阻器207。由于其它结构与第一和第十二实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十二实施例同样的附图标记。
在第二十实施例中，外部负端子17通过串联连接微分电路41和电阻器205连接到过电流切断释放开关(晶体管)207的基极。例如可以用PNP节晶体管等作为过电流切断释放开关207。
另一方面，过电流切断释放开关207的发射极连接于外部正端子5，过电流切断释放开关207的集电极通过放电开关信号接点72连接于放电控制开关(场效应晶体管)13的栅极和电阻器212。
图22是根据本发明的电池组保护电路400的第二十一实施例的简化的电路示意图。在第二十一实施例中，电阻器201和电压稳定器(电容器)202被加入到第二十实施例中。由于其它结构与第一和第二十实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第二十实施例同样的附图标记。
在第二十一实施例中，电压稳定器(电容器)202的一端连接于外部负端子17，另一端连接于电阻器201和过电流切断释放开关207的发射极。电阻器201连接于微分电路41和电阻器205。
通过以上述方式加入电阻器201和电压稳定器(电容器)202，当从在外部负端子17和外部正端子5之间连接不正常的低电阻例如金属线、链等的状态(即短路状态)切换到打开状态(open condition)时，可以使过电流切断释放开关207不切换到接通状态。
图23是根据本发明的电池组保护电路410的第二十二实施例的简化的电路示意图。在第二十二实施例中，用过电流切断释放开关207和208代替第十六实施例中的过电流切断释放开关211和221。由于其它结构与第一和第十六实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十六实施例同样的附图标记。
在第二十二实施例中，外部正端子5连接于电阻器过电流切断释放开关207的发射极和电阻器203的一端，电阻器203的另一端连接于过电流切断释放开关208的发射极、电阻器201和电压稳定器(电容器)202。
过电流切断释放开关207和208的基极共同连接于电阻器205。过电流切断释放开关207的集电极通过放电开关信号接点72连接于放电控制开关(场效应晶体管)13的栅极和电阻器212，过电流切断释放开关208的集电极通过充电开关信号接点223连接于充电控制开关(场效应晶体管)15的栅极和电阻器222。
图24是根据本发明的电池组保护电路420的第二十三实施例的简化的电路示意图。在第二十三实施例中，交换了第十二实施例中的外部正端子5和外部负端子17。由于其它结构与第一实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第二十三实施例中，与图13所示的第十二实施例中的电池组的电路示意图相比，放电控制开关13和充电控制开关15连接于外部正端子5侧。
过电流切断释放开关(场效应晶体管)211是n沟道场效应晶体管，而放电控制开关13是p沟道场效应晶体管。过电流切断释放开关(场效应晶体管)211的源极连接于外部负端子17。过电流切断释放开关(场效应晶体管)211的漏极连接于放电控制开关13的栅极。
图25是根据本发明的电池组保护电路430的第二十四实施例的简化的电路示意图。在第二十四实施例中，用过电流切断释放开关(晶体管)208代替第二十三实施例中的过电流切断释放开关(场效应晶体管)211。由于其它结构与第一实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一实施例同样的附图标记。
在第二十四实施例中，与图24所示的第二十三实施例中的电池组的电路示意图相比，过电流切断开关(场效应晶体管)208设置在过电流切断释放开关211的位置。
过电流切断释放开关(晶体管)208是NPN节晶体管。过电流切断释放开关(晶体管)208的发射极连接于外部负端子17，其基极连接于串联连接的电阻器205和微分电路(电容器)41。
微分电路(电容器)41连接于外部正端子5。过电流切断释放开关(晶体管)208的集电极连接于放电控制开关(场效应晶体管)13的栅极。
图26是根据本发明的电池组保护电路440的第二十五实施例的简化的电路示意图。在第二十五实施例中，删除了第十二实施例中的过电流切断释放开关211和电阻器201，并加入了电感器251、电容器252、电容器254、电容器258和二极管255。由于其它结构与第一和第十二实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十二实施例同样的附图标记。
在第二十五实施例中，电感器251的一端连接于外部正端子5，另一端通过接点253连接于电容器252和电容器254的一端。电容器252的另一端连接于外部负端子17。
另一方面，电容器254的另一端连接于二极管255的阳极，二极管255的阴极连接于电阻器212、电容器258的一端和放电控制开关13的栅极。电容器258的另一端连接于放电控制开关13的源极、二极管12的阳极和电阻器11。
在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，电流只在第一给定时间内流过电容器252和电感器251。当电容器252的电压增加到接近外部负端子17和外部正端子5之间的电压的电平时，流过电容器252的电流就切断。
结果，在电感器251中产生大约2伏或更高的电压，因而使外部负端子17和接点253之间的电压提高到大约6伏或更高。放电控制开关13的源极和栅极之间的电压变成2伏或更高，因而接通放电控制开关13。
电池负端子4和外部负端子17连在一起，控制IC7的负极侧供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏，因而将控制IC7恢复到正常状态。
优选地，电感器251的电容在大约1mH到50mH的范围内，而电容器252、254的电容在大约1μF到1000μF的范围内。另一方面，优选地，电容器258的电容在大约0.001μF到10μF的范围内，而电阻器212的电阻在10kΩ到500kΩ的范围内。
图27是根据本发明的电池组保护电路450的第二十六实施例的简化的电路示意图。在第二十六实施例中，交换了第二十五实施例中的外部正端子5和外部负端子17。由于其它结构与第一和第二十五实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第二十五实施例同样的附图标记。
在第二十六实施例中，与图26所示的第二十五实施例中的电池组的电路示意图相比，放电控制开关(场效应晶体管)13设置在电池正极端子侧。因而用于释放过电流切断的电路部分也不一样。
串联连接电感器251和电容器252，电容器252的一端连接于外部正端子5，电感器251的一端连接于外部负端子17。电感器251和电容器252的接点253连接于电容器254。串联连接电容器254和二极管255，其中电容器254连接于二极管255的阴极，二极管255的阳极连接于放电控制开关13的开关控制端子。
在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，电流只在第一给定时间内流过电容器252和电感器251。当电容器252的电压增加到接近外部负端子17和外部正端子5之间的电压的电平时，流过电容器252的电流就切断，在电感器251中产生大约2伏的电压。外部负端子17和接点253之间的电压变成大约-2伏或更低，并施加给放电控制开关13的栅极。这样使放电控制开关13的源极和栅极之间的电压变成大约-2伏或更低，因而接通放电控制开关13。
在上述电路结构中，电池正的端子3和外部正端子5连在一起。结果，负极侧供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压为大约零(0)伏，因而将控制IC7恢复到正常状态。
图28是根据本发明的电池组保护电路460的第二十七实施例的简化的电路示意图。第二十七实施例是第十七实施例和第二十五实施例的组合。由于其它结构与第一和第十七实施例相同，为了避免重复的详细描述，对相应的元件使用与第一和第十七实施例同样的附图标记。
在第二十七实施例中，电容器254和256的一端连接于电感器251和电容器252的接点253，电容器256的另一端连接于二极管257的阳极。二极管257的阴极通过充电开关信号接点223连接于充电控制开关15的栅极、电阻器222的一端和电容器259的一端。电容器259的另一端连接于外部负端子17。
在第二十七实施例中，例如当在外部正端子5和外部负端子17之间连接充电器时，电路运行使得只在一个给定的时间内使放电控制开关13和充电控制开关15处于接通状态。
当控制IC7具有在过电流切断状态下将充电控制261的电压保持在大约零(0)伏的功能时该电路是有效的。在外部负端子17和外部正端子5之间施加电压时，放电控制开关13和充电控制开关15只在第一给定时间内接通，以连接在电池负端子4和外部负端子17之间。然后，负极侧供电端子10和过电流电压检测端子(或供压端子)23之间的电压变为大约零(0)伏，因而将控制IC7恢复到正常状态。
总而言之，通过采用根据本发明的实施例中的一个或者多个的组合，在外部正端子5和外部负端子17之间短路时，就切断放电。并且即使释放了这种短路等，也还保持切断直到一预定电压，例如充电器等，被施加到外部正端子5和外部负端子17之间。
请注意，虽然所有的上述实施例介绍时只有一个电池单元1，但是该电池单元1也可以包括串联或并联连接的多个。

Claims (17)

1、一种电池组，至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路，包括：
切断保持装置，用于由在电池组外部正端子和外部负端子之间的短路或低电阻连接而引起的不正常放电切断之后，保持放电切断状态；和
释放装置，用于通过在电池组外部正端子和外部负端子之间施加预定电压而释放由切断保持装置执行的切断。
2、如权利要求1所述的电池组，其中，
所述切断保持装置是连接在电池组中的电池单元的正极端子和外部负端子之间、电阻等于或大于1kΩ的电阻块。
3、如权利要求1所述的电池组，其中，
所述释放装置是设置在外部正端子和外部负端子之间、用于检测在该两端子之间施加的预定电压的检测器。
4、一种电池组，至少包括电池单元和用于切断过电流放电的保护电路，其中，
所述保护电路包括：
连接在电池组正极端子和外部负端子之间的、电阻为等于或大于1kΩ的电阻块的切断保持装置；和
用于检测外部正端子和外部负端子之间的电压的检测器；其中
由电池组外部正端子和外部负端子之间的短路或低电阻连接所引起的不正常放电被切断，并由所述切断保持装置保持这种放电切断状态；和
当由检测器检测到在电池组外部正端子和外部负端子之间施加了预定电压时，释放放电切断以恢复放电。
5、如权利要求3所述的电池组，其中，
所述检测器是充电器检测器、电压检测器、电压变化检测器、A.C.电阻检测器和电压测量器之一。
6、如权利要求3所述的电池组，其中，
所述检测器连接于微分电路和单脉冲电路之一。
7、如权利要求1所述的电池组，其中，
所述由切断保持装置执行的放电切断是通过连接在电池单元负极端子和外部负端子之间的放电控制开关执行的。
8、如权利要求1所述的电池组，其中，
所述由切断保持装置执行的放电切断是通过连接在电池单元正极端子和外部正端子之间的放电控制开关执行的。
9、如权利要求7或8所述的电池组，其中，
所述放电控制开关是机械开关、晶体管和场效应晶体管之一。
10、如权利要求1所述的电池组，其中，
电容器和电压稳定器之一被连接在外部正端子和外部负端子之间。
11、如权利要求1所述的电池组，其中，
电容器和电压稳定器之一被连接在外部正端子和外部负端子之间，和
在放电控制开关连接于电池负的端子的电路结构中，在保护电路中，电阻器被连接在外部负端子和用于恢复过电流切断的供压端子或控制IC的过电流电压检测端子之间，或者是在放电控制开关连接于电池正的端子的电路结构中，在保护电路中，电阻器被连接在外部正端子和用于恢复过电流切断的供压端子或控制IC的过电流电压检测端子之间。
12、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供p沟道场效应晶体管、电阻器和电容器作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
p沟道场效应晶体管的漏极和放电控制开关的开关控制端子被连接；
p沟道场效应晶体管的源极和外部正端子被连接；
电阻器被并联连接在p沟道场效应晶体管的源极和栅极之间；和
电容器被连接在p沟道场效应晶体管的栅极和外部负端子之间。
13、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供PNP结晶体管、电阻器和电容器作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
晶体管的集电极和放电控制开关的开关控制端子被连接；
晶体管的发射极和外部正端子被连接；和
电阻值大于等于0Ω的电阻和电容器串联连接在晶体管的基极和外部负端子之间。
14、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供n沟道场效应晶体管、电阻器和电容器作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
n沟道场效应晶体管的漏极和放电控制开关的开关控制端子被连接；
n沟道场效应晶体管的源极和外部负端子被连接；
电阻器被并联连接在n沟道场效应晶体管的源极和基极之间；和
电容器被连接在n沟道场效应晶体管的栅极和外部正端子之间。
15、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供NPN结晶体管、电阻器和电容器作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
晶体管的集电极和放电控制开关的开关控制端子被连接；
晶体管的发射极和外部负端子被连接；和
电阻值大于等于0Ω的电阻和电容器串联形成的组件连接在晶体管的基极和外部正端子之间。
16、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供电感器、第一电容器、第二电容器和二极管作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
串联连接电感器和第一电容器；
电感器的另一端连接于外部正端子；
第一电容器的另一端连接于外部负端子；
第二电容器连接于电感器和第一电容器的接点；
第二电容器的另一端与二极管的阳极串联连接；和
二极管的阴极连接于放电控制开关的开关控制端子。
17、如权利要求1所述的电池组，其中，
提供电感器、第一电容器、第二电容器和二极管作为用于释放过电流放电切断的释放装置；
串联连接电感器和第一电容器；
第一电容器的另一端连接于外部正端子；
电感器的另一端连接于外部负端子；
第二电容器连接于电感器和第一电容器的接点；
第二电容器的另一端与二极管的阴极串联连接；和
二极管的阳极连接于放电控制开关的开关控制端子。
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