專利名稱：帶保護(hù)功能的充電控制裝置和電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有針對過充電和過放電等的保護(hù)功能的二次電池的充電控制裝置，涉及例如用于內(nèi)置于鋰離子電池組的充電控制裝置和充電控制用半導(dǎo)體集成電路的有效技術(shù)。
背景技術(shù)：
對于鋰離子電池等二次電池，若發(fā)生過充電或過放電，則電池壽命縮短，因此，以往在便攜電話等的二次電池中，將電池單體和具有針對過充電和過放電等的保護(hù)功能的保護(hù)用半導(dǎo)體集成電路(以下稱為保護(hù)IC)內(nèi)置于一個容器的電池組。并且，在使用這樣的電池組的情況下，在主體設(shè)備側(cè)設(shè)置有充電控制用半導(dǎo)體集成電路(以下稱為充電控制 1C)，該充電控制IC用于利用來自AC適配器等直流電源(充電用電源)的電壓對二次電池進(jìn)行充電。這樣，作為與由保護(hù)IC和充電控制IC構(gòu)成的充電控制裝置相關(guān)的發(fā)明，有例如專利文獻(xiàn)I所公開的發(fā)明。另外，對于電池組還提出了內(nèi)置有保護(hù)IC和充電控制IC的發(fā)明(專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1:日本特開2000-92735號公報(專利第4003311號)專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-296165號公報圖5表示了充電控制裝置的構(gòu)成示例，該充電控制裝置具備:內(nèi)置有保護(hù)IC的以往的電池組；以及對該電池組進(jìn)行充電的充電控制1C。在圖5的電池組100中，除了具備針對過充電和過放電等的保護(hù)功能的保護(hù)IClT之外，在連接有充電用電源(AC適配器)的端子P-與二次電池20的負(fù)極側(cè)端子B-之間，以串聯(lián)形態(tài)設(shè)置有充電控制用FET (場效應(yīng)晶體管)13和放電控制用FET14，保護(hù)IClI’在充電開始后電池電壓處于預(yù)定的電壓(在鋰離子電池的情況下，為大約4.275V)以上時，使充電控制用FET13處于截止?fàn)顟B(tài)。另外，保護(hù)IClT在檢測到過放電狀態(tài)(在鋰離子電池的情況下，為大約2.3V以下)時使放電控制用FET14成為截止?fàn)顟B(tài)，由此，保護(hù)二次電池避免過放電。另外，此時為了能夠充電，使充電控制用FET13處于導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，充電控制IC30具備:充電用晶體管31 ;以及用于監(jiān)視電壓輸入端子V+的電壓來檢測是否連接有AC適配器的比較器32，在檢測到連接有AC適配器時使充電用晶體管31導(dǎo)通，開始對電池組20的充電。另外，在充電控制中使外接的LED點亮來報知處于充電中。另外，如專利文獻(xiàn)I所記載，在充電開始后，在電池電壓達(dá)到了預(yù)定的電壓(鋰離子電池的情況下，為大約4.2V)時，從保護(hù)ICir向充電控制IC30發(fā)送信號，充電控制IC30將控制從恒流充電切換到恒壓充電。另外，以往一般是在保護(hù)ICir檢測到電池的過放電而使放電控制用FET14截止的狀態(tài)下，在充電裝置與充電用電源(AC適配器)連接的情況下使放電控制用FET14截止直到通過預(yù)備充電而使得二次電池的電壓恢復(fù)(在鋰離子電池的情況下直到返回至大約2.3V)，在此期間，通過在放電控制用FET14的源極-漏極之間寄生的基體二極管14d而流過電流進(jìn)行了充電。然而，在這樣的控制的情況下，放電控制用FET14的基體二極管14d的導(dǎo)通電阻大于FET的溝道的導(dǎo)通電阻，因此，具有在充電開始初期產(chǎn)生電力損失(發(fā)熱)的問題。另外，對于鋰離子電池，當(dāng)電池電壓達(dá)到深放電區(qū)域(例如，大約1.0V以下)時，有時由于金屬鋰的析出而引起內(nèi)部短路，因此當(dāng)在這樣的狀態(tài)下(深放電狀態(tài))對二次電池進(jìn)行充電時，二次電池有可能受損。因此，充電控制IC要求具有對于深放電狀態(tài)的二次電池不進(jìn)行充電這樣的功能。但是，放電控制用FET14成為了截止?fàn)顟B(tài)的電池組無法從外部看到單電池(unitcell)的電壓。因此，充電控制IC無法直接知道二次電池是處于深放電狀態(tài)還是處于深放電狀態(tài)之前的過放電狀態(tài)。因此，大多在充電控制IC30中排入了一邊判定電池是正常還是異常一邊漸漸進(jìn)行充電的稱為電池喚醒、救濟(jì)充電以及強(qiáng)制充電等的功能(正式充電前的充電流程)。但是，基于該充電流程的充電即使在二次電池處于放電狀態(tài)時在充電開始初期也只流過很小的電流，因此非常耗費時間，并且流程復(fù)雜，因此，存在IC的規(guī)模增大導(dǎo)致成本升高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在上述這樣的背景下完成的，其目的在于提供一種充電控制裝置和充電控制用半導(dǎo)體集成電路，其無需在充電流程中排入正式充電前的充電流程，具有對處于深放電狀態(tài)的二次電池不進(jìn)行充電的功能，能夠在比較短的時間內(nèi)開始快速充電。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種充電控制裝置和充電控制用半導(dǎo)體集成電路，其能夠避免在對放電狀態(tài)的二次電池開始充電的初期發(fā)生電力損失(發(fā)熱)。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供 一種帶保護(hù)功能的充電控制裝置，其特征在于，具有:充電用晶體管,其用于使充電電流流向二次電池；充電控制電路，其控制成在檢測到連接有充電用電源的情況下使所述充電用晶體管流過充電電流；第一控制用開關(guān)元件和第二控制用開關(guān)元件，其以串聯(lián)形態(tài)連接在所述二次電池的一個端子與外部端子之間；以及保護(hù)電路，在所述二次電池成為了過放電狀態(tài)的時候，該保護(hù)電路使所述第一控制用開關(guān)元件截止從而不流過放電電流，在所述二次電池成為了深放電狀態(tài)的時候，該保護(hù)電路使所述第二控制用開關(guān)元件截止從而不流入充電電流，所述保護(hù)電路在所述二次電池成為了深放電狀態(tài)時將充電禁止信號發(fā)送到所述充電控制電路，所述充電控制電路在收到了所述充電禁止信號的期間內(nèi)即使檢測到連接有充電用電源也使所述充電用晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)從而不流過充電電流。通過上述結(jié)構(gòu)，充電控制電路如果沒有收到來自保護(hù)電路的充電禁止信號，則當(dāng)檢測到連接有充電用電源時能夠使充電用晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)來使充電電流流過，因此在具有禁止對處于深放電狀態(tài)的二次電池充電的功能的保護(hù)電路的情況下，也無需在充電控制裝置中排入一邊判定電池是正常還是異常一邊漸漸進(jìn)行充電的正式充電前的充電流程就能夠開始充電。另外，優(yōu)選的是，所述充電控制電路能夠進(jìn)行基于恒流的充電控制和基于恒壓的充電控制，所述充電控制電路在沒有收到所述充電禁止信號的狀態(tài)下，在檢測到連接有充電用電源時開始基于恒流的充電控制，當(dāng)所述二次電池的電壓達(dá)到預(yù)定電位以上時，切換到基于恒壓的充電控制。由此，如果二次電池不是深放電狀態(tài)，充電控制電路能夠直接開始充電，能夠縮短總的充電所需時間，并且，如果二次電池處于深放電狀態(tài)則充電控制電路不開始充電，因此，能夠避免深放電狀態(tài)的二次電池的劣化。進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述充電控制電路在檢測到連接有充電用電源的情況下向所述保護(hù)電路發(fā)送連接檢測信號，所述保護(hù)電路在所述二次電池成為了過放電狀態(tài)仍接收到了所述連接檢測信號時，使所述第一控制用開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)。由此，在第一控制用開關(guān)元件導(dǎo)通的狀態(tài)下，能夠消除通過寄生于該元件的基體二極管流過充電電流的期間，能夠避免在充電剛開始后產(chǎn)生電力損失。另外，優(yōu)選的是，所述充電控制電路和所述保護(hù)電路作為半導(dǎo)體集成電路而形成在一個半導(dǎo)體芯片上。由此，能夠容易地將充電控制裝置和電池單體收納到一個容器中而構(gòu)成為電池組。并且，在充電控制電路和保護(hù)電路之間收發(fā)充電禁止信號或連接檢測信號的情況下，不需要設(shè)置專用的外部端子，因此，能夠避免伴隨著充電控制裝置的高性能化的外部端子數(shù)的增加。另外，優(yōu)選的是構(gòu)成一種電池組，該電池組通過將具有上述結(jié)構(gòu)的充電控制裝置、以及與該充電控制裝置連接的電池單體容納在一個容器中而構(gòu)成。根據(jù)該電池組 ，無需排入一邊判定電池是正常還是異常一邊漸漸充電的稱為電池喚醒、救濟(jì)充電、強(qiáng)制充電等的正式充電前的充電流程就能夠開始充電，并且，在容器內(nèi)設(shè)置有充電控制電路，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸充電。另外，在充電控制裝置具有熱敏電阻并具有在檢測到異常溫度的情況下停止充電的功能時，電池組無需設(shè)置用于輸出表示熱敏電阻的狀態(tài)的信號的端子，因此能夠減少端子數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)一種充電控制裝置(充電控制用半導(dǎo)體集成電路)，其能夠避免在對放電狀態(tài)的二次電池開始充電的初期發(fā)生電力損失(發(fā)熱)。此外，還具有能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的充電控制裝置和充電控制用半導(dǎo)體集成電路的效果:無需排入正式充電前的充電流程，具有對處于深放電狀態(tài)的二次電池不進(jìn)行充電的功能，能夠在比較短的時間內(nèi)開始快速充電。


圖1是表示內(nèi)置有本發(fā)明所涉及的充電控制用IC的電池組的一個實施方式的電路構(gòu)成圖。圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式的充電控制用IC的動作的時序圖。圖3是表示本發(fā)明的實施方式的充電控制用IC的第一變形例的電路構(gòu)成圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的充電控制用IC的第二變形例的電路構(gòu)成圖。圖5是表示具備充電控制IC和保護(hù)IC的以往的類型的電池組的構(gòu)成示例的電路圖。圖6是用于說明具有充電控制IC和保護(hù)IC的以往類型的電池組的動作的時序圖。圖7是表示具有充電控制IC和保護(hù)IC的以往類型的充電控制裝置中的充電控制IC和保護(hù)IC的用于充電/保護(hù)的檢測電壓的關(guān)系的說明圖。圖8是表示構(gòu)成充電控制裝置的充電控制IC的具體示例的電路圖。圖9是表示構(gòu)成充電控制裝置的保護(hù)IC的具體示例的電路圖。符號說明10:充電控制IC11:保護(hù)塊(保護(hù)電路)13:充電控制用FET (第二控制用開關(guān)元件)14:放電控制用FET (第一控制用開關(guān)元件)20:電池單體30:充電控制塊(充電控制電路)31:充電用晶體管

100:電池組
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進(jìn)行說明。圖1表示內(nèi)置有應(yīng)用了本發(fā)明的充電控制裝置的電池組的一個實施方式。另外，構(gòu)成在圖1中用單點劃線包圍的部分的電路的元件形成在一個半導(dǎo)體芯片上，構(gòu)成為半導(dǎo)體集成電路(帶保護(hù)功能的充電控制用IC) 10，但并非特別限定于此。該實施方式的電池組100具有:帶保護(hù)功能的充電控制用IC10、鋰離子電池那樣的二次電池(以下，稱為電池單體)20、溫度檢測用的熱敏電阻40、以及報知處于充電中的LED50。帶保護(hù)功能的充電控制用IClO具有:保護(hù)塊11，其具有針對過充電和過放電等的保護(hù)功能；充電用晶體管31，其由連接在電池組100的電壓輸入端子VIN與電池單體20的正極側(cè)端子B+之間的P溝道型MOSFET (絕緣柵型場效應(yīng)晶體管)構(gòu)成；充電控制塊30，其控制該充電用晶體管31 ；以及充電控制用FET13和放電控制用FET14，其以串聯(lián)形態(tài)設(shè)置在電池單體20的負(fù)極側(cè)端子B-與電池組100的負(fù)極側(cè)端子P-之間，由被保護(hù)塊11控制的N溝道型MOSFET構(gòu)成。上述充電控制塊30具備比較器32，該比較器32用于檢測在電壓輸入端子VIN是否連接有充電用電源(AC適配器)，該比較器32在檢測出連接了 AC適配器時使充電用晶體管31導(dǎo)通，開始對電池單體20充電。比較器32對電池組100的電壓輸入端子VIN的電壓或者對該電壓進(jìn)行分壓而得到的電壓同基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，來檢測是否連接了 AC適配器。并且，充電控制塊30具有這樣的功能:一邊監(jiān)視著與充電用晶體管31串聯(lián)設(shè)置的電流檢測用的感知電阻Rs的端子間電壓，一邊以恒流對電池單體20進(jìn)行充電，或監(jiān)視著被輸入電池單體20的端子B+的電壓的端子BAT的電壓并以恒壓對電池單體20進(jìn)行充電。
具體來說，充電控制塊30，控制充電用晶體管31，在鋰離子電池的情況下，充電剛開始之后，以0.1C (快速充電時的10%)的電流值開始預(yù)備充電，在電池電壓達(dá)到2.9V時，切換到恒流充電(快速充電)，并在電池電壓達(dá)到4.2V時，切換到恒壓充電來繼續(xù)進(jìn)行充電。接著，在檢測到充電完成狀態(tài)(例如，充電電流在預(yù)定值以下)時使充電用晶體管31截止而結(jié)束充電。此外，充電控制塊30具有以下功能:將偏壓(bias)提供給熱敏電阻40來檢測溫度，當(dāng)判定為異常溫度時中止充電；以及當(dāng)根據(jù)端子BAT的電壓檢測到過電壓狀態(tài)時中止充電。充電控制塊30還具有以下等功能:監(jiān)視與感知電阻Rs連接的端子ISNS的電壓，當(dāng)檢測到過充電電流時中止充電；以及在充電控制中使外接的LED50點亮，來報知處于充電中。此外，在本實施方式的電池組100中，設(shè)有傳輸線LI，該傳輸線LI用于將檢測是否連接有AC適配器的上述比較器32的檢測信號DTl從充電控制塊30傳輸?shù)奖Ｗo(hù)塊11。接下來，對上述保護(hù)塊11的功能進(jìn)行說明。上述保護(hù)塊11，具有以下功能:過充電保護(hù)功能，在使充電控制用FET13導(dǎo)通而開始充電后，當(dāng)電池電壓達(dá)到預(yù)定的電壓(在鋰離子電池的情況下，為大約4.275V)以上時，通過使充電控制用FET13為截止?fàn)顟B(tài)來保護(hù)電池；以及過放電保護(hù)功能，在電池組連接有負(fù)載、電池單體20開始放電之后，當(dāng)檢測到過放電狀態(tài)(在為鋰離子電池的情況下，為大約
2.3V以下)時，通過使放電控制用FET14成為截止?fàn)顟B(tài)來保護(hù)電池。另外，保護(hù)塊11還具有:深放電保護(hù)功能，在檢測出電池處于深放電狀態(tài)(例如，為大約1.0V以下)時，通過使放電控制用FET14和充電控制用FET13均為截止?fàn)顟B(tài)，來禁止充電，當(dāng)然也禁止放電；以及當(dāng)檢測到電池處于深放電狀態(tài)時對充電控制塊30發(fā)送充電禁止信號CS的功能。此 外，保護(hù)塊11在單純的過放電狀態(tài)的情況下，使放電控制用FET14截止，將充電控制用FET13控制成導(dǎo)通狀態(tài)。另一方面，本實施方式的充電控制塊30在收到了來自保護(hù)塊11的充電禁止信號CS時，在充電禁止信號CS禁止充電的期間，將充電用晶體管31控制成截止?fàn)顟B(tài)。由此，充電控制用IClO無需排入一邊判定電池是正常還是異常一邊漸漸充電的稱為救濟(jì)充電或者強(qiáng)制充電的功能(正式充電前的充電流程)，由于不需要進(jìn)行正式充電前的充電流程下的充電，因此能夠在充電開始后立即執(zhí)行基于恒流充電的快速充電，能夠縮短充電所需時間，并且與排入了正式充電前的充電流程的結(jié)構(gòu)相比，能夠降低IC的成本。此外，充電禁止信號CS禁止充電的狀態(tài)可以是高電平也可以是低電平。將處于充電禁止信號CS禁止充電的狀態(tài)(高電平或者低電平)的情況定義為充電控制塊接收到充電禁止信號CS的狀態(tài)，將處于充電禁止信號CS沒有禁止充電的狀態(tài)(低電平或者高電平)的情況定義為充電控制塊沒有接收到充電禁止信號CS的狀態(tài)。另外，圖5所示的電池組的保護(hù)塊11’，在檢測到電池的過放電而使放電控制用FET14截止的狀態(tài)下，在充電用電源(AC適配器)連接于充電控制裝置時，在到二次電池的電壓通過預(yù)備充電而恢復(fù)為止(在為鋰離子電池的情況下，到返回至大約2.3V為止)的期間內(nèi)，使放電控制用FET14截止。因此，在放電控制用FET14截止的期間，通過在該FET14的源極-漏極間寄生的基體二極管14d而流過電流從而進(jìn)行充電。并且，如圖6所示，在二次電池的電壓通過預(yù)備充電而恢復(fù)的時刻(在鋰離子電池的情況下，為達(dá)到大約2.3V的定時t2)，放電控制用FET14導(dǎo)通，然后，在達(dá)到2.9V的定時t3，開始基于恒流充電的快速充電，在達(dá)到4.2V的定時t4切換到恒壓充電來進(jìn)行充電。與此相對,在本實施方式的電池組中，設(shè)有傳輸線LI,該傳輸線LI用于將設(shè)于充電控制塊30的、用于檢測是否連接有AC適配器的比較器32的檢測信號DTl傳輸?shù)奖Ｗo(hù)塊11。并且，保護(hù)塊11當(dāng)接收到AC適配器的連接檢測信號DTl時，如圖2所示，在連接檢測定時tl使放電控制用FET14導(dǎo)通。在想要進(jìn)行這樣的控制的情況下，放電控制用FET14的柵極控制信號能夠以如下方式容易地生成:例如在本實施方式的保護(hù)塊11設(shè)置OR門(與非門)，該OR門用于取從圖5的保護(hù)IClI’輸出的控制信號DOUT與上述連接檢測信號DTl的邏輯和，將該OR門的輸出作為放電控制用FET14的柵極控制信號D0UT。在圖5所示的以往的電池組中，在圖6的tl_t2的期間，通過寄生于放電控制用FET14的源極-漏極間的基體二極管14d而流過電流，從而進(jìn)行充電，因此電力損失增大。與此相對，在本實施方式的電池組中，如圖2所示，在連接有AC適配器的定時tl通過保護(hù)塊11使放電控制用FET14導(dǎo)通，從而通過該FET的溝道流過電流而進(jìn)行充電，因此，能夠減少充電剛開始之后的電力損失。另外，在圖2的(B)和圖6的(B)所示的電壓變化的特性線中，實線為保護(hù)IC監(jiān)視的電池單體的電壓(B+/B-)，虛線為充電控制IC30監(jiān)視的電池電壓(P+/P-)。另外，圖6的
(B)所示的兩者的差電壓VF相當(dāng)于基體二極管14d的順方向電壓。在現(xiàn)有的電池組(圖5)中，在單體的電壓(B+/B-)變成2.3V的時刻(圖6的定時t2)，放電控制用FET14導(dǎo)通，因此之后充電控制塊30監(jiān)視的電池電壓(P+/P-)與單體電壓(B+/B-) —致。另一方面，在本實施方式的電池組中，在連接有AC適配器的時刻(圖2的定時11 )，放電控制用FET14導(dǎo)通，因此，從tl之后充電控制塊30監(jiān)視的電池電壓(P+/P-)立即與單體電壓(B+/B-) —致。圖8表示作 為構(gòu)成圖5所示的充電控制裝置的充電控制IC30而設(shè)置的具體的電路示例。在圖8的充電控制IC30設(shè)置有比較器32，該比較器32用于對來自充電用晶體管31、AC適配器的電壓所輸入的輸入端子IN的電壓同來自基準(zhǔn)電壓源35的基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，來檢測適配器的連接。另外，設(shè)有:恒壓充電控制用比較器36，其對與電池單體的端子連接的端子BAT的電壓同對電源電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的電壓進(jìn)行比較，來生成控制充電用晶體管31的柵極電壓的電壓；以及恒流充電控制用比較器37，其對與電流感知電阻連接的端子ISNS的電壓同對電源電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的電壓進(jìn)行比較，來生成控制充電用晶體管31的柵極電壓的電壓。此外，在圖8的充電控制IC30設(shè)置有:監(jiān)視端子BAT的電壓來檢測過電壓的比較器38a ;檢測再充電的比較器38b ;檢測快速充電開始的比較器38c ;檢測充電開始的比較器38d;檢測充電完畢的比較器38e ;根據(jù)這些比較器的輸出來控制充電用晶體管31的充電控制電路39 ;振蕩器0SC;以及定時器TMR等。在上述實施例(圖1)中，作為充電控制塊30能夠應(yīng)用圖8的充電控制IC的電路結(jié)構(gòu)，在該情況下，從充電控制塊30向保護(hù)塊11發(fā)送的適配器連接檢測信號DTl能夠從圖8的充電控制IC30內(nèi)的節(jié)點NI取出。圖9表示作為構(gòu)成圖5所示的充電控制裝置的保護(hù)IC而設(shè)計的具體的電路示例。
在圖9的保護(hù)IClT設(shè)有:充電用晶體管31 ;比較器51，其將對被施加電池單體的電壓的電源端子VCC的電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的電壓同基準(zhǔn)電壓Vrefl進(jìn)行比較，來檢測電池單體的過充電狀態(tài)；以及比較器15b，其用于檢測電池單體的過放電狀態(tài)。另外，還設(shè)置有:比較器16a，其對將電源端子VCC的電壓進(jìn)行電阻分壓而得到的電壓同基準(zhǔn)電壓Vrefl進(jìn)行比較，來檢測過放電電流狀態(tài)；比較器16b，其檢測短路狀態(tài)；t匕較器16c，其檢測過充電電流狀態(tài)；邏輯和定時器電路17，其根據(jù)這些比較器的輸出來生成充電控制用FET13和放電控制用FET14的控制信號；緩沖電路18a、18b，其將所生成的控制信號輸出到端子DOUT、COUT ;振蕩器OSC ;以及電平移動電路19等。在上述實施例(圖1)中，作為保護(hù)塊11能夠應(yīng)用圖9的保護(hù)IC的電路結(jié)構(gòu)，該情況下，從保護(hù)塊11發(fā)送到充電控制塊30的充電禁止信號CS能夠從圖9的保護(hù)塊11’內(nèi)的節(jié)點N2取出。在本實施方式中，作為充電控制電路的充電控制塊30和作為保護(hù)電路的保護(hù)塊11作為半導(dǎo)體集成電路而形成在一個半導(dǎo)體芯片上，因此，能夠容易地將充電控制裝置和電池單體收納到一個容器中來構(gòu)成電 池組。另外，當(dāng)在充電控制電路與保護(hù)電路之間收發(fā)充電禁止信號和連接檢測信號的情況下，由于不需要設(shè)置專用的外部端子，所以能夠避免伴隨著充電控制裝置的高性能化的外部端子數(shù)的增加。另外，根據(jù)本實施方式的電池組，無需排入一邊判定電池是正常還是異常一邊漸漸充電的稱為救濟(jì)充電或者強(qiáng)制充電的正式充電前的充電流程就能夠開始充電，并且，在容器內(nèi)設(shè)置有充電控制電路，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸充電。而且，對于將保護(hù)IC和電池單體收納于容器的以往的電池組，在具有熱敏電阻并具有在檢測到異常溫度的情況下充電控制裝置會停止充電的功能的情況下，需要在電池組設(shè)置用于輸出表示熱敏電阻的狀態(tài)的信號的端子，而在本實施方式的電池組中，由于內(nèi)置有充電控制電路，因此，不需要用于輸出表示熱敏電阻的狀態(tài)的信號的端子，具有能夠減少電池組的端子數(shù)的優(yōu)點。圖3中示出了本實施方式中的電池組100的第一變形例。圖1的實施例的電池組100應(yīng)用了低壓側(cè)控制方式，即在電池單體20的負(fù)極端子B-側(cè)設(shè)置由P溝道型MOSFET構(gòu)成的充電控制用FET13和放電控制用FET14，并利用保護(hù)塊11進(jìn)行控制。與此相對，圖3的變形的電池組100應(yīng)用了高壓側(cè)控制方式，即在電池單體20的正極端子B+側(cè)設(shè)置充電控制用FET13和放電控制用FET14，并利用電池保護(hù)塊11進(jìn)行控制。充電控制用FET13和放電控制用FET14可以由N溝道型MOSFET構(gòu)成。在該變形例中，表示連接有AC適配器的檢測信號DTl被從充電控制塊30發(fā)送到保護(hù)塊11，并且，表示充電禁止的信號CS被從保護(hù)塊11發(fā)送到充電控制塊30。而且，在圖3的變形例中，將充電控制塊30所監(jiān)視的電壓從電池單體20的正極側(cè)端子B+的附近取出。由此，能夠避免監(jiān)視電壓由于充電控制用FET13或放電控制用FET14的阻抗而降低而導(dǎo)致充電開始后到充電結(jié)束為止的充電所需時間變長。而且，在圖3的變形例中，代替感知電阻Rs的設(shè)置，而構(gòu)成為，在充電控制塊30內(nèi)設(shè)置與充電用晶體管31以電流反射鏡(current mirror)方式連接的晶體管,使與流經(jīng)充電用晶體管31的充電電流成比例的電流流過電流反射鏡電路，檢測該電流值，從而進(jìn)行電流控制。
另外，保護(hù)塊11和充電控制塊30的功能與圖1的實施例相同，因此省略重復(fù)的說明。圖4表示了本實施方式的電池組100的第二變形例。圖1的實施例的電池組100是充電控制塊30利用線性控制方式來控制充電用晶體管31。與此相對，圖4的變形例的電池組100中，構(gòu)成為這樣的開關(guān)調(diào)節(jié)器(switching regulator)方式的充電控制裝置:與充電用晶體管31串聯(lián)地連接電感器(線圈33 )，并且在充電用晶體管31與電感器33的連接節(jié)點同接地點之間，設(shè)置同步整流用的晶體管(FET) 34，使充電用晶體管31與同步整流用的晶體管34交替地導(dǎo)通，來使充電電流流過。以上根據(jù)實施方式對由本發(fā)明的發(fā)明人完成的發(fā)明具體進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式。例如，在上述實施方式中，對如下情況進(jìn)行了說明:將保護(hù)塊
11、充電控制塊30、充電控制用FET13、放電控制用FET14、以及充電用晶體管31形成在一個半導(dǎo)體芯片上，將整體構(gòu)成為半導(dǎo)體集成電路，但是也可以將保護(hù)塊11和充電控制塊30構(gòu)成為不同的半導(dǎo)體集成電路。此外，充電控制用FET13和放電控制用FET14、充電用晶體管31、感知電阻Rs也可以不用單芯片元件而用外接元件構(gòu)成。另外，上述實施方式的電池組100內(nèi)置有充電控制塊30和充電用晶體管31，能夠單獨進(jìn)行充電，因此，也可以構(gòu)成為在電池組的端子VIN、P-結(jié)合非接觸充電模塊來以非接觸方式進(jìn)行充電的系統(tǒng)。另外，在上述實施方式中，作為由充電控制塊30控制的充電用晶體管31，使用了FET，但是該晶體管也 可以是雙極型晶體管。
權(quán)利要求
1.一種帶保護(hù)功能的充電控制裝置，其特征在于，具有: 充電用晶體管，其用于使充電電流流向二次電池； 充電控制電路，其控制成在檢測到連接有充電用電源的情況下使所述充電用晶體管流過充電電流； 第一控制用開關(guān)元件和第二控制用開關(guān)元件，其以串聯(lián)形態(tài)連接在所述二次電池的一個端子與外部端子之間；以及 保護(hù)電路，在所述二次電池成為了過放電狀態(tài)的時候，該保護(hù)電路使所述第一控制用開關(guān)元件截止從而不流過放電電流，在所述二次電池成為了深放電狀態(tài)的時候，該保護(hù)電路使所述第二控制用開關(guān)元件截止從而不流入充電電流， 所述保護(hù)電路在所述二次電池成為了深放電狀態(tài)時將充電禁止信號發(fā)送到所述充電控制電路，所述充電控制電路在收到了所述充電禁止信號的期間內(nèi)即使檢測到連接有充電用電源也使所述充電用晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)從而不流過充電電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶保護(hù)功能的充電控制裝置，其特征在于， 所述充電控制電路能夠進(jìn)行基于恒流的充電控制和基于恒壓的充電控制， 所述充電控制電路在沒有收到所述充電禁止信號的狀態(tài)下，在檢測到連接有充電用電源時開始基于恒流的充電控制，當(dāng)所述二次電池的電壓達(dá)到預(yù)定電位以上時，切換到基于恒壓的充電控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶保護(hù)功能的充電控制裝置，其特征在于， 所述充電控制電路在檢測到連接有充電用電源的情況下向所述保護(hù)電路發(fā)送連接檢測信號， 所述保護(hù)電路在所述二次電池成為了過放電狀態(tài)仍接收到了所述連接檢測信號時，使所述第一控制用開關(guān)元件處于導(dǎo)通狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的帶保護(hù)功能的充電控制裝置，其特征在于， 所述充電控制電路和所述保護(hù)電路作為半導(dǎo)體集成電路而形成在一個半導(dǎo)體芯片上。
5.一種電池組，其特征在于， 該電池組通過將權(quán)利要求1至4中任一項所述的充電控制裝置、以及與該充電控制裝置連接的電池單體容納在一個容器中而構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶保護(hù)功能的充電控制裝置和電池組。充電控制裝置具有充電控制電路，其控制成在檢測到連接有充電用電源時使充電用晶體管流過充電電流；第一和第二控制用開關(guān)元件，其以串聯(lián)形態(tài)連接在二次電池的一個端子與外部端子之間；保護(hù)電路，在二次電池成為過放電狀態(tài)時，使第一控制用開關(guān)元件截止從而不流過放電電流，在成為深放電狀態(tài)時，使第二控制用開關(guān)元件截止，保護(hù)電路在二次電池成為了深放電狀態(tài)時將充電禁止信號發(fā)送到充電控制電路，充電控制電路在收到了充電禁止信號的期間內(nèi)即使檢測到連接有充電用電源也使充電用晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)從而不流過充電電流。
文檔編號H02H7/18GK103227482SQ20131002836
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月25日
發(fā)明者黑川源太郎, 鈴木大介, 竹下順?biāo)?申請人:三美電機(jī)株式會社