專(zhuān)利名稱(chēng)：電池盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池盒，尤其涉及具有通過(guò)檢測(cè)二次電池的過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電
流來(lái)關(guān)閉設(shè)置在二次電池與負(fù)荷或二次電池與充電裝置之間的開(kāi)關(guān)元件的保護(hù)電路的電池盒。
背景技術(shù)：
近些年，鋰離子電池作為二次電池而搭載在數(shù)碼相機(jī)等便攜式設(shè)備中。由于鋰離子電池難以承受過(guò)充電及過(guò)放電，因此以具有過(guò)充電及過(guò)放電保護(hù)電路的電池盒的形式來(lái)投入使用。 圖4及圖5表示現(xiàn)有的電池盒的各例子的框圖。在圖4中，電阻R1和電容器C1的串聯(lián)電路并聯(lián)連接于鋰離子電池2。鋰離子電池2的正極連接于電池盒1的外部端子3，負(fù)極通過(guò)電流截?cái)嘤玫膎溝道MOS(金屬氧化膜半導(dǎo)體)晶體管M1、M2，連接于電池盒1的外部端子4。 M0S晶體管Ml 、M2的漏極相連，M0S晶體管Ml的源極連接于鋰離子電池2的負(fù)極，M0S晶體管M2的源極連接于外部端子4。并且，各M0S晶體管Ml、 M2分別在漏極和源極之間等價(jià)地連接體二極管Dl、 D2。 保護(hù)IC(集成電路)5中內(nèi)置過(guò)充電檢測(cè)電路、過(guò)放電檢測(cè)電路、過(guò)電流檢測(cè)電路。保護(hù)IC5由鋰離子電池2的正極通過(guò)電阻R1接通電源Vdd，并由鋰離子電池2的負(fù)極接通電源Vss來(lái)工作。 當(dāng)保護(hù)IC5通過(guò)過(guò)放電檢測(cè)電路或過(guò)電流檢測(cè)電路檢測(cè)到過(guò)放電或過(guò)電流時(shí)，使D0UT的輸出為低(low)，以斷開(kāi)M0S晶體管Ml的連接；當(dāng)通過(guò)過(guò)充電檢測(cè)電路檢測(cè)出過(guò)充電時(shí)，使C0UT的輸出為低(low)，以斷開(kāi)M0S晶體管M2的連接。 在圖5中，在電池盒1中進(jìn)一步設(shè)置熱敏電阻R3。熱敏電阻R3的一端連接于電池盒1的端子6，另一端連接于外部端子4。在充電時(shí)，電池盒1的端子6從充電裝置通過(guò)分壓電阻受到一定的電壓。由于熱敏電阻R3的電阻值會(huì)根據(jù)電池盒1的溫度而產(chǎn)生變化，因此端子6的電壓會(huì)變化。充電裝置檢測(cè)端子6的電壓，當(dāng)電池盒1的溫度超過(guò)預(yù)定值時(shí)，停止充電。
在此，日本專(zhuān)利公開(kāi)2004-152580號(hào)記載了以下內(nèi)容，在二次電池連接與溫度保護(hù)元件(PTC元件)串聯(lián)連接的二極管和與這些元件反向并聯(lián)連接的二極管，從而在通常的放電中即使達(dá)到高溫，也不讓溫度保護(hù)元件(PTC元件)工作。 圖4中示出的現(xiàn)有例子沒(méi)有對(duì)電池盒溫度的保護(hù)功能。而圖5中示出的現(xiàn)有例子，雖然具有對(duì)電池盒的溫度保護(hù)功能，但由于電池盒從充電裝置通過(guò)分壓電阻接通有一定的電壓，因此當(dāng)充電裝置的預(yù)定電壓發(fā)生變化或充電裝置的分壓電阻有誤差時(shí)，難以正確地檢測(cè)出電池盒的溫度，并難以進(jìn)行正確的停止充電的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決如 所述的問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種可以高精度地進(jìn)行二次電池的溫度保護(hù)的電池盒。 本發(fā)明為了解決上述目的，采用了如下結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的電池盒，包含通過(guò)檢測(cè)二次電池(12)的過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流而控制 第一及第二開(kāi)關(guān)元件(M11、M12)的開(kāi)/關(guān)的保護(hù)電路(15A)，所述第一及第二開(kāi)關(guān)元件 (M11、M12)設(shè)置在所述二次電池與負(fù)載或所述二次電池與充電裝置之間的配線(xiàn)上，其中，電 池盒(10A)具有設(shè)置在所述二次電池(12)的附近并與所述二次電池并聯(lián)連接的熱敏電阻 (R13)與電阻(R14)的串聯(lián)電路；設(shè)置在所述保護(hù)電路(15A)的比較電路(21)，用于比較所 述熱敏電阻(R13)與電阻(R14)的連接點(diǎn)的電壓和對(duì)應(yīng)于預(yù)定溫度的基準(zhǔn)電壓；設(shè)置在所 述電阻(R14)與所述二次電池(12)的負(fù)極之間的第三開(kāi)關(guān)元件(M13);當(dāng)檢測(cè)到所述二次 電池(12)的過(guò)放電時(shí)，所述保護(hù)電路(15A)通過(guò)關(guān)閉所述第一開(kāi)關(guān)元件(Mil)和所述三開(kāi) 關(guān)元件(Ml3)，可以高精度地進(jìn)行對(duì)二次電池的溫度保護(hù)。 所述第一至第三開(kāi)關(guān)元件(M11、M12、M13)可以為n溝道MOS晶體管。 所述熱敏電阻(R13)可以為具有負(fù)溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻。 需要說(shuō)明的是，所述括號(hào)內(nèi)的參照符號(hào)只是為了便于理解而添加的一個(gè)例子，并
非限定于圖示內(nèi)容。


圖1為本發(fā)明的電池盒的參考例子的框圖。 圖2為分別表示NTC熱敏電阻和PTC熱敏電阻的溫度、電阻特性的圖。
圖3為本發(fā)明的電池盒的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖4為現(xiàn)有的電池盒的一個(gè)例子的框圖。
圖5為現(xiàn)有的電池盒的另一個(gè)例子的框圖。
主要符號(hào)說(shuō)明 10、 10A為電池盒，12為鋰離子電池，13、 14為T(mén)H外部端子，15、 15A為保護(hù)IC， 16
為過(guò)充電檢測(cè)電路，17為過(guò)放電檢測(cè)電路，18為過(guò)電流檢測(cè)電路，19為邏輯電路，20為穩(wěn)壓
源，21為比較電路，22為不感應(yīng)時(shí)間設(shè)定電路，M11、M12、M13為MOS晶體管，R11、R12、R23
為電阻，R13為熱敏電阻。 本發(fā)明的最佳實(shí)施方式(參考例) 圖1為本發(fā)明的電池盒的參考例的框圖。在圖中，電阻Rll和電容器Cll的串聯(lián) 電路并聯(lián)連接于鋰離子電池12。鋰離子電池12的正極通過(guò)線(xiàn)路連接于電池盒10的外部端 子13，負(fù)極通過(guò)電流截?cái)嘤玫膎溝道MOS晶體管Mll、 M12，由線(xiàn)路連接于電池盒10的外部 端子14。 MOS晶體管Mll、M12的漏極相連，MOS晶體管Mil的源極連接于鋰離子電池12的 負(fù)極，MOS晶體管M12的源極連接于外部端子14。并且，各MOS晶體管M11、M12分別在漏極 和源極之間等價(jià)地連接體二極管Dll、 D12。 熱敏電阻R13和電阻R14的串聯(lián)電路并聯(lián)連接于鋰離子電池12。上述熱敏電阻 R13在電池盒中配設(shè)在鋰離子電池12的附近，并與鋰離子電池12熱結(jié)合。熱敏電阻R13使 用具有負(fù) 益度系數(shù)的NTC(NegativeTemperature Coefficient)熱敏電阻。
在圖2中分別示出具有負(fù)溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻和具有正溫度系數(shù)的 PTC (Positive Temperature Coefficient)熱敏電阻的溫度、電阻特性。
保護(hù)IC(集成電路)15中內(nèi)置過(guò)充電檢測(cè)電路16、過(guò)放電檢測(cè)電路17、過(guò)電流檢 測(cè)電路18。保護(hù)IC15由鋰離子電池12的正極通過(guò)電阻Rll接通電源Vdd至端子15a，并 由鋰離子電池12的負(fù)極接通電源Vss至端子15c來(lái)工作。 過(guò)充電檢測(cè)電路16從端子15a、15c的電壓檢測(cè)出鋰離子電池12的過(guò)充電，并將 檢測(cè)信號(hào)提供給邏輯電路19。過(guò)放電檢測(cè)電路17從端子15a、15c的電壓檢測(cè)出鋰離子電 池12的過(guò)放電，并將檢測(cè)信號(hào)提供給邏輯電路19。過(guò)電流檢測(cè)電路18從端子15c、15f的 電壓檢測(cè)出流入電阻R12的電流為過(guò)大的過(guò)電流，并將檢測(cè)信號(hào)提供給邏輯電路19。
保護(hù)IC15在端子15b連接熱敏電阻R13和電阻R14的連接點(diǎn)A，在端子15f連接 電阻R12的一端，電阻R12的另一端連接外部端子14。保護(hù)IC15將D0UT輸出端子15d連 接于M0S晶體管Mil的柵極，將C0UT輸出端子15e連接于M0S晶體管M12的柵極。
在保護(hù)IC15中，端子15b連接于比較電路21的非反向輸入端。端子15c連接于 穩(wěn)壓二極管(Zener diode)等穩(wěn)壓源20的負(fù)極，穩(wěn)壓源20的正極連接于比較電路21的反 向輸入端。 如圖2所示，由于熱敏電阻R13是具有負(fù)溫度系數(shù)的NTC熱敏電阻，因此隨著溫度 的上升使電阻值變低，導(dǎo)致連接點(diǎn)A的電壓上升。 比較電路21具有滯后特性，通過(guò)比較在穩(wěn)壓源20產(chǎn)生的恒電壓VI和連接點(diǎn)A的 電壓，在連接點(diǎn)A的電壓高時(shí)，輸出高信號(hào)。即，當(dāng)熱敏電阻R13的檢測(cè)溫度超過(guò)對(duì)應(yīng)于恒 電壓V1的預(yù)定溫度(例如，7(TC左右)時(shí)，比較電路21輸出高信號(hào)作為高溫檢測(cè)信號(hào)。
比較電路21所輸出的高溫檢測(cè)信號(hào)被供應(yīng)到不感應(yīng)時(shí)間設(shè)定電路22。當(dāng)高溫檢 測(cè)信號(hào)的高信號(hào)維持時(shí)間超過(guò)預(yù)定值(例如0.5sec)時(shí)，不感應(yīng)時(shí)間設(shè)定電路22將高的高 溫檢測(cè)信號(hào)供應(yīng)給邏輯電路19。 邏輯電路19分別接收過(guò)充電檢測(cè)電路16、過(guò)放電檢測(cè)電路17、過(guò)電流檢測(cè)電路18 的檢測(cè)信號(hào)，同時(shí)還接收不感應(yīng)時(shí)間設(shè)定電路22所輸出的高溫檢測(cè)信號(hào)。
當(dāng)邏輯電路19通過(guò)過(guò)充電檢測(cè)電路16檢測(cè)到過(guò)充電檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使端子15e的 C0UT的輸出為低(low)，以斷開(kāi)M0S晶體管M12的連接；當(dāng)邏輯電路19通過(guò)過(guò)放電檢測(cè)電 路17檢測(cè)到過(guò)放電檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使端子15d的D0UT的輸出為低(low)，以斷開(kāi)M0S晶體管 Mil的連接；當(dāng)邏輯電路19通過(guò)過(guò)電流檢測(cè)電路18檢測(cè)到過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)時(shí)，使端子15d 的D0UT的輸出為低(low)，以斷開(kāi)M0S晶體管Mil的連接。 當(dāng)高溫檢測(cè)信號(hào)為高時(shí)，邏輯電路19使端子15e的C0UT的輸出為低，以斷開(kāi)M0S 晶體管M12的連接。據(jù)此，可以正確地檢測(cè)出鋰離子電池12的溫度，并且當(dāng)鋰離子電池12 達(dá)到高溫時(shí)，可以停止充電來(lái)保護(hù)電池。 由于熱敏電阻R13使用NTC熱敏電阻，而NTC熱敏電阻如圖2所示，電阻值相對(duì)于 溫度是接近線(xiàn)性變化的，因此可以高精度地檢測(cè)出溫度。并且，由于在電池盒10中，熱敏電 阻R13配設(shè)在鋰離子電池12的附近，因此可以高精度地檢測(cè)出鋰離子電池12的溫度。在 此，由于PTC熱敏電阻的電阻值在超過(guò)某一溫度時(shí)急劇增加，因此不能高精度地檢測(cè)溫度。
但是，在電池盒10中，由于構(gòu)成進(jìn)行溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)電路的熱敏電阻R13與 電阻R14的串聯(lián)電路并聯(lián)連接于鋰離子電池12，因此由鋰離子電池12、熱敏電阻R13、電阻R14形成一個(gè)閉合電路。 因此，在電池盒IO中，即使檢測(cè)到過(guò)放電而斷開(kāi)MOS晶體管Mll的連接，鋰離子電 池12也會(huì)在該閉合電路放電。因此，即使處于過(guò)放電狀態(tài)，電池盒10可能產(chǎn)生由鋰離子電 池12進(jìn)一步放電的情況。下面說(shuō)明在檢測(cè)出過(guò)放電之后，防止進(jìn)一步放電的內(nèi)容。
(實(shí)施例) 圖3為表示本發(fā)明的電池盒的一個(gè)實(shí)施例的框圖。在圖中，與圖1相同的部分標(biāo) 記相同的符號(hào)。 本實(shí)施例的電池盒10A所具有的保護(hù)IC15A，在參考例中說(shuō)明的具有各端子的保 護(hù)IC的基礎(chǔ)上還具有端子15g。并且，保護(hù)IC15A具有連接于端子15g與端子c之間的作 為開(kāi)關(guān)元件的MOS晶體管M13。 M0S晶體管M13的柵極接收從邏輯電路19輸出的輸出信號(hào)。 本實(shí)施例的M0S晶體管M13采用了與M0S晶體管Ml 1 、 M12相同的n溝道M0S晶體管。
在本實(shí)施例中，電阻R14的一端連接于A，另一端連接于端子15g，電阻R14通過(guò) M0S晶體管M13連接于鋰離子電池12的負(fù)極。因此，在本實(shí)施例中，由鋰離子電池12、熱敏 電阻R13、電阻R14、M0S晶體管M13構(gòu)成閉合電路。 在本實(shí)施例中，當(dāng)從過(guò)放電電路17接收到過(guò)放電檢測(cè)信號(hào)時(shí)，邏輯電路19使端子 15d的D0UT輸出為低，以斷開(kāi)M0S晶體管Mll的連接，使從鋰離子電池12向負(fù)載的放電停 止。邏輯電路19將供應(yīng)到端子15d的低信號(hào)供應(yīng)到M0S晶體管M13的柵極，關(guān)閉M0S晶體 管M13來(lái)斷開(kāi)連接。在本實(shí)施例中，M0S晶體管Mil與M0S晶體管M13最好同時(shí)被斷開(kāi)。
當(dāng)M0S晶體管M13被斷開(kāi)連接時(shí)，在電池盒10A中，由鋰離子電池12、熱敏電阻 R13、電阻R14、M0S晶體管M13構(gòu)成的閉合電路被斷開(kāi)，從而使從鋰離子電池12向閉合電路 的放電停止。因此，可以在電池盒10A中使過(guò)放電之后的鋰離子電池12的放電停止。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的電池盒10a，即使具有構(gòu)成溫度檢測(cè)電路的熱敏電阻 R13與電阻R14的串聯(lián)電路，通過(guò)在該串聯(lián)電路與鋰離子電池12的負(fù)極之間設(shè)置M0S晶體 管M13，也可以使過(guò)放電之后的進(jìn)一步的放電停止。因此，根據(jù)本實(shí)施例的電池盒10A，可以 高精度地進(jìn)行鋰離子電池12的溫度保護(hù)，并可以使檢測(cè)到過(guò)放電之后的鋰離子電池12的 放電停止。 在本實(shí)施例中，MOS晶體管M13設(shè)置在保護(hù)IC15A內(nèi)，但并不限定于此，MOS晶體管 M13也可以設(shè)置在保護(hù)IC15A的外部，只要設(shè)置在能斷開(kāi)由熱敏電阻R13、電阻R14、鋰離子 電池12構(gòu)成的閉合電路的位置即可。 上面基于實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例中示出的 內(nèi)容。在不超過(guò)本發(fā)明思想的情況下，可以進(jìn)行各種變更，可以根據(jù)應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖?化。
權(quán)利要求
一種電池盒，包含通過(guò)檢測(cè)二次電池的過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流而控制第一及第二開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)/關(guān)的保護(hù)電路，所述第一及第二開(kāi)關(guān)元件設(shè)置在所述二次電池與負(fù)載或所述二次電池與充電裝置之間的配線(xiàn)上，所述電池盒的特征在于，具有設(shè)置在所述二次電池的附近并與所述二次電池并聯(lián)連接的熱敏電阻與電阻的串聯(lián)電路；設(shè)置在所述保護(hù)電路的比較電路，用于比較所述熱敏電阻與電阻的連接點(diǎn)的電壓和對(duì)應(yīng)于預(yù)定溫度的基準(zhǔn)電壓；設(shè)置在所述電阻與所述二次電池的負(fù)極之間的第三開(kāi)關(guān)元件；當(dāng)檢測(cè)到所述二次電池的過(guò)放電時(shí)，所述保護(hù)電路關(guān)閉所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述三開(kāi)關(guān)元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池盒，其特征在于，所述第一至第三開(kāi)關(guān)元件為n溝道M0S 晶體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池盒，其特征在于，所述熱敏電阻為具有負(fù)溫度系數(shù)的 NTC熱敏電阻。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種可以高精度地進(jìn)行二次電池的溫度保護(hù)的電池盒。電池盒(10A)在與鋰離子電池(12)并聯(lián)連接的熱敏電阻(R13)和電阻(R14)的串聯(lián)電路中，在電阻(R14)與負(fù)極電源(Vss)之間連接有MOS晶體管(M13)，當(dāng)檢測(cè)到鋰離子電池12的過(guò)放電時(shí)，關(guān)閉MOS晶體管(M11)和MOS晶體管(M13)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK101728841SQ200810169639
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月13日
發(fā)明者武田貴志 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社