專利名稱：用于便攜式電子設(shè)備的電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于便攜式電子設(shè)備的電池組件。具體而言，本發(fā)明涉及隔開高電流部件并且降低由高電流部件產(chǎn)生熱量的影響的電池組件。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子設(shè)備例如便攜式電話、筆記本電腦、可攜式攝像機(jī)、個人數(shù)字助理(PDA)等的發(fā)展，對可再充電二次電池進(jìn)行了經(jīng)常性的研究。已研制出的各種類型的二次電池包括Ni-Cd電池、鉛電池、鎳金屬氫化物(NiMH)電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋰金屬電池、鋅空氣電池，等。
二次電池可以與充電器/放電器電路結(jié)合以形成電池組件。電池組件采用外端子用以充電/放電。常規(guī)電池組件具有在位于高電流路徑上的充電器/放電器電路中的部件。位于高電流路徑上的部件發(fā)出熱量，熱量嚴(yán)重影響充電器/放電器電路的外圍集成電路芯片，會引起電池組件失效或破壞穩(wěn)定性，降低電池組件的能效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于便攜式電子設(shè)備的電池組件，該電池組件將位于高電流路徑上的電池組件部件與充電器/放電器電路的其它部件隔開，由此降低電流引起的熱量對其它電路部件的影響。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供電池組件，該組件包括可利用外部電源充電的電池。電池組件可包括正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子，該正負(fù)端子用于連接外部電源以便給電池充電，還用于把電池的能量提供到外部負(fù)載。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明包括用于安裝設(shè)置在高電流路徑上的部件的第一基底和用于安裝控制電池充電/放電的外圍電路的第二基底。
在電池組件中，將設(shè)置在高電流路徑上的部件安裝在第一基底上，將用于控制電池的充電/放電的外圍電路安裝在第二基底上，由此防止由高電流產(chǎn)生的熱量對包括集成電路的外圍電路的影響。因此，本發(fā)明消除了在構(gòu)成電池組件的控制器電路中熱量的嚴(yán)重影響。
附圖的簡單說明附圖，結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分，與說明書中的文字部分一起描述本發(fā)明的實(shí)施例，用于說明本發(fā)明的原理

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于電池組件的基底的截面圖；圖2是表示在圖1中所示的電池組件中的電流流動的示圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的電池組件的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的電池組件的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例的電池組件的第一基底的平面圖。
具體實(shí)施例方式
在下面詳細(xì)的描述中，根據(jù)展示由完成本發(fā)明的發(fā)明人所設(shè)想的最佳實(shí)施方式的特定優(yōu)選實(shí)施例，表示并描述本發(fā)明。正如本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員所認(rèn)識的那樣，對本發(fā)明可以進(jìn)行各種顯而易見的修改，所有這些均不超出本發(fā)明的范圍。因此，實(shí)際上來說，附圖和說明書僅為說明性的，而并非限制性的。
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例描述電池組件。電池組件包括第一基底1，它與第二基底2隔開一定距離。在第一基底1上安裝在經(jīng)受高電流流動的電池組件的充電/放電路徑上設(shè)置的部件，例如線圈、熔絲、電容器以及開關(guān)用晶體管。如圖1中所示，外部連接器3和電池組件的線圈4安裝在第一基底1上。外部連接器具有正(+)端子和負(fù)(-)端子。在充電過程中，上述端子用于將電池組件連接到電源，在放電過程中用于將電池組件連接到便攜式電子設(shè)備。為了清楚起見，在圖1中并沒有示出所有經(jīng)受高電流流動的電路部件。在優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選經(jīng)受高電流的所有電路部件都安裝在第一基底1上。
不經(jīng)受高電流流動的充電/放電電路部件，即低電流流動部件，例如集成電路芯片6、7、8被安裝在第二基底上。通過把經(jīng)受高電流流動的部件安裝在第一基底上并且把電路的低電流流動部件安裝在第二基底上，高電流流動部件的有效地與電路的其它部件熱隔離。第一基底和第二基底應(yīng)當(dāng)彼此隔開一定距離，這樣由第一基底上的部件產(chǎn)生的熱量就不會顯著影響第二基底上的部件。在第一基底1和第二基底2之間的確切距離并沒有嚴(yán)格限制，只要該距離足以降低由第一基底上的部件產(chǎn)生的熱量對安裝在第二基底上的部件的影響。
在第一基底上1上的部件和在第二基底2上的部件通過一個或多個層間連接器彼此進(jìn)行電信號傳輸。如圖1所示，第一層間連接器5和第二層間連接器9設(shè)置在第一基底1和第二基底2之間，提供在第一基底1上的部件和在第二基底2上的部件之間的通信。
圖2示出了對于圖1中所示的電池組件的高電流流動。傳感器電阻器31安裝在第一基底1上。高電流流動包括在電池的正(+)端子和電池組件的正(+)端子之間的高電流流動I，在電池的負(fù)(-)端子和電池組件的負(fù)(-)端子之間的高電流流動II。在圖2中，第一基底1的右側(cè)連接電池的負(fù)(-)端子，第一基底1的左側(cè)連接電池的正(+)端子。電池組件的正(+)端子形成在外部連接器3的左側(cè)，電池組件的負(fù)(-)端子形成在外部連接器3的右側(cè)。因此，兩條高電流流動I和II彼此分隔開，能夠減少在它們之間的干擾。
參考圖3，展示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池組件。電池組件包括電池和外圍電路。圖3中所示的電池包括兩個并聯(lián)連接的單元電池，各單元電池由四個串聯(lián)的電池構(gòu)成，即，以4S2P的形式。電池組件的外圍電路包括順次地連接在電池組件的正(+)端子和電池的正(+)端子之間的充電FET FET2、線圈L、放電FET FET3以及熔絲F。輔助放電FET FET1與充電FET FET2和線圈L并聯(lián)連接。第一電容器C1連接在電池組件的正(+)端子和充電FETFET2之間的節(jié)點(diǎn)，第二電容器C2連接在線圈L和放電FET FET3之間的節(jié)點(diǎn)，第三電容器C3連接在放電FET FET3和熔絲F之間的節(jié)點(diǎn)。傳感器電阻器Rs連接在電池的負(fù)(-)端子和電池組件的負(fù)(-)端子之間。電池組件還可以包括過充電保護(hù)電路10，用于檢測電池是否超過了電池的預(yù)定電池電壓而過充電。電池組件還可以包括測試電路30和信號線40，用于將來自充電保護(hù)電路10和傳感器電阻器Rs輸出的電池充電狀態(tài)傳送到外部。在優(yōu)選實(shí)施例中，電池組件進(jìn)一步包括充電/放電控制和保護(hù)電路20，該電路20通過打接通/斷開閉基于電池的預(yù)定單元電池的電壓和傳感器電阻器Rs的輸出的各FETs FET1、FET2和FET3來控制電池的充電/放電。
如上所述，高電流流向在電池組件的正(+)端子和電池的正(+)端子之間的路徑上設(shè)置的部件，高電流還流向在電池組件的負(fù)(-)端子和電池的負(fù)(-)端子之間的路徑上設(shè)置的傳感器電阻器Rs。在這些路徑上設(shè)置的部件安裝在圖1所示的第一基底1上。在圖3中的過充電保護(hù)電路10、充電/放電控制和保護(hù)電路20、測試電路30以及信號線40優(yōu)選設(shè)置在圖1所示的第二基底2上。利用此結(jié)構(gòu)，高電流部件與利用低電流工作的部件隔開，這樣由高電流產(chǎn)生的熱量很難影響過充電保護(hù)電路10、充電/放電控制和保護(hù)電路20以及測試電路30。
圖4示出了用于本發(fā)明實(shí)施例的電路圖。參考圖4簡要地描述本發(fā)明電池組件的工作方式。
充電/放電控制和保護(hù)電路20產(chǎn)生用于根據(jù)傳感器電阻器Rs的輸出和電池的預(yù)定單元電池的電壓接通/斷開晶體管FET1、FET2和FET3的信號G1、G2和G3。信號G1、G2、G3提供到相應(yīng)FETs的柵極。
在充電過程中，兩個FETs(FET2和FET3)都必須處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，這是因?yàn)殡娏鲝碾姵亟M件的正(+)端子流向電池的正(+)端子。在充電過程中的電流路徑起始于電池組件的正(+)端子，經(jīng)過晶體管FET2、線圈L、晶體管FET3和熔絲F，終止于電池的正(+)端子。
在放電過程中，所有的三個FETs(FET1、FET2和FET3)都必須處于“導(dǎo)通”狀態(tài)，這是因?yàn)殡娏鲝碾姵氐恼?+)端子流向電池組件的正(+)端子。在放電過程中有兩條電流路徑。一條起始于電池的正(+)端子，經(jīng)過熔絲F、晶體管FET3、線圈L和晶體管FET2，終止于電池組件的正(+)端子。另一條起始于電池的正(+)端子，經(jīng)過熔絲F、晶體管FET3和晶體管FET1，終止于電池組件的正(+)端子。
過充電保護(hù)電路10檢測電池的預(yù)定單元電池電壓，當(dāng)由電壓檢測到電池過充電時，斷開熔絲F的兩端。測試電路30利用過充電保護(hù)電路10和傳感器電阻器Rs的輸出檢測電池的充電狀態(tài)，并通過信號線將檢測到的充電狀態(tài)傳送到外部。充電/放電控制和保護(hù)電路20產(chǎn)生信號G1、G2和G3，用于利用電池的預(yù)定單元電池的電壓和傳感器電阻器Rs的輸出來控制FET元件FET1、FET2和FET3的接通/斷開狀態(tài)。
現(xiàn)在參考圖5，描述根據(jù)本發(fā)明的電池組件的第一基底的平面圖。
如上所述，將位于高電流路徑上的部件安裝在電池組件的第一基底上。也就是說，將在電池組件的正(+)端子和電池的正(+)端子之間的路徑上的部件和在電池組件的負(fù)(-)端子和電池的負(fù)(-)端子之間的路徑上的部件安裝在電池組件的第一基底上。
在圖5中，第一基底包括包括電池組件的正(+)和負(fù)(-)端子的外部端子51，輔助放電FET 52，充電FET 53，線圈54，放電FET 55，熔絲56，電容器57和電容器58，以及傳感器電阻器59。圖5示出了在電池組件的充電過程中的電流路徑。箭頭I代表在電池組件的負(fù)(-)端子和電池的負(fù)(-)端子之間的電流路徑。箭頭II表示在放電過程中在電池的正(+)端子和電池組件的正(+)端子之間的電流路徑。箭頭III表示在電池組件的正(+)端子到電池的正(+)端子之間的電流路徑。
如上所述，本發(fā)明借助雙(即，第一和第二)基底的方式將在高電流路徑上設(shè)置的電池組件的部件與其它部件隔離開，由此防止由高電流產(chǎn)生的熱量對這些部件的影響，例如損壞在電池組件中的集成電路或者性能降低。
在結(jié)合目前被認(rèn)為是最有實(shí)踐性的優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明的同時，應(yīng)理解本發(fā)明并不限于這些已公開的實(shí)施例，本發(fā)明還應(yīng)涵蓋包括在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種修改和等同結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種電池組件，包括具有正(+)電池端子和負(fù)(-)電池端子的電池，其中可利用外部電源對電池進(jìn)行充電；用于連接到外部電源的正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子，用于給電池充電，以及用于把電池的能量提供到外部負(fù)載；第一基底，用于安裝在正(+)電池端子和正(+)電池組件端子之間或者在負(fù)(-)電池端子和負(fù)(-)電池組件端子之間的高電流路徑上設(shè)置的部件；以及第二基底，與第一基底隔開一定距離，用于安裝外圍電路，外圍電路用于控制電池充電/放電，其中在第一基底上的部件與在第二基底上的部件進(jìn)行電信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，其中第一基底包括具有正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子的外部端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，進(jìn)一步包括在第一和第二基底之間形成的至少一個連接器，用于在兩個基底之間進(jìn)行電信號連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電池組件，其中安裝在第一基底上的部件包括在電池組件的正(+)端子和電池的正(+)端子之間設(shè)置的充電/放電晶體管、線圈、熔絲、以及在電池組件的負(fù)(-)端子和電池的負(fù)(-)端子之間設(shè)置的傳感器電阻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電池組件，其中安裝在第二基底上的部件包括用于根據(jù)電池的預(yù)定單元電池電壓確定電池是否過充電的過充電保護(hù)電路；用于測試電池的充電狀態(tài)并將結(jié)果傳送到外部的測試電路和信號線；以及用于根據(jù)電池的預(yù)定單元電池電位和傳感器電阻器的輸出控制晶體管的接通/斷開狀態(tài)的充/放電控制和保護(hù)電路。
6.一種電池組件，包括電池；以及與電池電連接的充/放電電路，其中充/放電電路包括第一基底，用于安裝在高電流路徑上設(shè)置的部件；第二基底，用于安裝低電流流動部件，其中第二基底與第一基底隔開一定距離，使其足以減少由安裝在第一基底上的部件產(chǎn)生的熱量對低電流流動部件的影響；以及在第一基底和第二基底之間的層間連接器，用于在安裝在第一基底上的部件和安裝在第二基底上的部件之間提供電信號傳輸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電池組件，其中低電流流動部件包括用于控制電池的充電/放電的外圍電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的電池組件，其中充電/放電電路包括用于把電池組件連接到外部電源的正(+)端子和負(fù)(-)端子，以便給電池充電，以及把電池的能量供應(yīng)到外部負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的電池組件，其中電池從由Ni-Cd電池、鉛電池、鎳金屬氫化物電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋰金屬電池以及鋅空氣電池構(gòu)成的組中選出。
10.一種用于可充電電池的充電/放電電路，包括第一基底，用于安裝在高電流路徑上設(shè)置的部件；第二基底，用于安裝低電流流動部件，其中第二基底與第一基底隔開一定距離，使其足以減少由安裝在第一基底上的部件產(chǎn)生的熱量對低電流流動部件的影響；以及在第一基底和第二基底之間的層間連接器，用于在安裝在第一基底上的部件和安裝在第二基底上的部件之間提供電信號連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的充電/放電電路，其中第一基底進(jìn)一步包括用于連接到外部電源的正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子，以便給電池充電，以及把電池的能量供應(yīng)到外部負(fù)載。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的充電/放電電路，其中第一基底進(jìn)一步包括正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子，其中第一基底進(jìn)一步包括設(shè)置在正(+)電池組件端子和負(fù)(-)電池組件端子之間的高電流路徑上的部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的充電/放電電路，其中第一基底進(jìn)一步包括正(+)電池組件端子和正(+)電池端子，其中第一基底進(jìn)一步包括設(shè)置在負(fù)(-)電池端子和負(fù)(-)電池組件端子之間的高電流路徑上的部件。
全文摘要
一種用于便攜式電子設(shè)備的可再充電電池組件，包括連接到充電/放電電路的電池，包括用于安裝在高電流路徑上設(shè)置的部件的第一基底和用于安裝控制電池充電/放電用外圍電路的第二基底。因此，在低電流路徑上的熱敏感部件能夠與在高電流路徑上的部件產(chǎn)生的熱量熱隔離。
文檔編號H01M10/42GK1452265SQ0311037
公開日2003年10月29日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
發(fā)明者金鐘三 申請人:三星Sdi株式會社