专利名称：保护电路以及电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及保护二次电池免受过度充电或避免过大的放电电流的保护电路以及电池组件。
背景技术：
图12是表示背景技术所涉及的电池组件(Battery Packing)结构的电路图。图12所示的电池组件101，具有保护电路102和二次电池103。二次电池103是例如锂离子(Lithium ION)二次电池，锂聚合物(Lithium Polymer)二次电池，镍氢(NickelHydrogen)二次电池，或是镍镉(Nickel Cadmium)二次电池等可以充电的二次电池。这样的二次电池，如果过度充电或放电电流过大，就会导致循环(Cycle)寿命等特性的恶化、电池的膨胀和变形等情况发生。在此，电池组件101具有保护二次电池103免受过度充电和避免过大的放电电流的保护电路102(例如，日本专利公开公报特开平4-75430号)。
保护电路102具有外部连接端子104、105、FET(场效应管)106、107、基准电压源108、109、比较器(Comparator)110、111、电阻112以及逻辑电路113。
外部连接端子104、105是连接用于为二次电池103充电的充电装置，或连接通过二次电池103的放电电流被驱动的移动电话或数码相机等移动器械、电动工具、机器人、电动自行车等的驱动用电源的连接端子。并且，外部连接端子104、二次电池103、FET106、FET107、外部连接端子105被串联连接。
FET106的寄生二极管(Parasitic Diode)的阳极(Anode)位于二次电池103一侧，FET107的寄生二极管的阳极位于外部连接端子105一侧。并且，FET106在二次电池103的放电电流过大时被作为切断放电电流的过电流保护用开关来使用，FET107在二次电池103处于过充电时被作为切断充电电流的过充电保护用开关来使用。
而且，二次电池103的正极端子输入到比较器110的+端子，从基准电压源108输出的基准电压Vref1输入到比较器110的-端子，比较器110的输出端子与逻辑电路113连接。作为基准电压Vref1，设定有为检测二次电池103的过充电的电压。并且，在通过与外部连接端子104、105连接的图中省略的充电装置给二次电池103充电，二次电池103的端子电压超过基准电压Vref1时，比较器110将表示过充电的检测信号输出到逻辑电路113。
而且，FET106和FET107的连接点，介于电阻112与比较器111的-端子连接，从基准电压源109输出的基准电压Vref2被输入到比较器111的+端子。据此，二次电池103的放电电流流经FET106，由FET106的导通电阻产生的压降通过电阻112输入到比较器111的-端子。而且，基准电压Vref2设定有例如相当于在不导致二次电池103的特性恶化的范围内的最大放电电流流经FET106时，由FET106的导通电阻产生的压降的电压。
并且，当由于金属片接触外部连接端子104、105、或外部连接端子104、105连接的负荷设备出现故障等情况而发生短路，二次电池103的放电电流过大时，，比较器111能检测出FET106中压降的上升，并将表示放电电流过大的检测信号输出到逻辑电路113。
逻辑电路113，如果从比较器110输出表示过充电的检测信号，为了使二次电池103的充电停止而断开(OFF)FET107，如果从比较器111输出表示放电电流过大的检测信号，为了使二次电池103的放电停止而断开FET106。据此，保护电路102保护二次电池103免受过充电或过电流放电。
而且，作为保护二次电池免受过充电和过电流的放电的保护电路，已知有如图13所示的电池组件121，即二次电池122和PTC元件(Positive Temperature Coefficient)123串联连接，例如在与外部连接端子124、125连接的充电装置126出现故障等情况下，由于过度充电二次电池122发热或PTC元件123自身发热而PTC元件123被加热的话，PTC元件123就断开从而切断充电电流，进而保护二次电池122。
另外，已知的还有如图14所示的电池组件131，即、使用当超过规定温度就断开的作为热敏元件(Thermistor)的PTC(Positive Temperature Coefficient)元件的PTC元件132，将二次电池133和PTC元件132串联连接，例如在与外部连接端子134、135连接的充电装置136出现故障等情况下，由于过度充电二次电池133发热或PTC元件132自身发热而PTC元件132被加热的话，PTC元件132就断开从而切断充电电流，进而保护二次电池133。
然而，在图12所示保护电路102中，由于FET中含有寄生二极管，无法用一个FET来切断电流的流动方向不同的放电电流和充电电流，因此需要具备切断放电电流的FET106和切断充电电流的FET107。而且，为检测过充电需要具备基准电压源108和比较器110，为检测过大的放电电流需要具备基准电压源109和比较器111以及电阻112，并且需要具备根据比较器110、111的输出信号使2个FET106、107接通(ON)/断开(OFF)的逻辑电路113，所以具有保护电路102的电路规模过大的不妥之处。
另外，在如图13或图14所示的通过将根据PTC元件等的温度而动作的温度开关与二次电池串联连接以此来保护二次电池不受过充电的结构中，由于检测过充电的精度低，例如在使用充电电压的控制精度低劣的充电装置对电池组件进行充电的情况下，如果用温度不急剧上升的充电电流持续给二次电池充电，则有可能会出现温度开关没有任何动作而二次电池却被过充电，从而导致二次电池的特性恶化、电池膨胀或变形等。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种保护电路和电池组件，用简单的电路就能够保护二次电池从而避免过度的充电或过大的放电电流。
本发明所提供的一种保护电路具有，用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子和，与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子和，设置在上述第一及第三连接端子之间，且在超出规定的温度时断开的PTC元件和，将上述PTC元件加热的加热器(Heater)和，在上述二次电池的电压超过预先设定的基准电压时，使上述加热器发热，从而使上述PTC元件断开的过充电保护控制部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池，避免其放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及用于检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。并且，当充电电压超过预先设定的基准电压时，通过过充电保护控制部使加热器发热，并通过加热器对PTC元件进行加热，从而使PTC元件断开，以此切断充电电流，所以能够保护二次电池，避免二次电池过充电。而且，由于用一个PTC元件就能够切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路。
本发明所提供的另一种保护电路，具有用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子和，与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子和，设置在上述第一及第三连接端子之间，且在超过规定的温度时断开的PTC元件和，连接在上述PTC元件和上述第一连接端子之间的过充电防止晶体管(Transistor)和，检测上述二次电池的电压是否超过基准电压，且在上述二次电池的电压超过基准电压时断开上述过充电防止晶体管的过充电检测部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池以避免二次电池的放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及用于检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。而且，当充电电压超过预先设定的基准电压时，过充电防止晶体管通过过充电保护控制部断开，以此切断流向二次电池的充电电流，所以能够保护二次电池免受过充电。
本发明提供的又一个保护电路，具有用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子和，与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子和，串联连接在上述第一及第三连接端子之间，且在超过规定的温度时断开的第一及第二PTC元件和，一端连接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之间，并将上述第一及第二PTC元件加热的加热器和，一端与上述加热器的另一端连接、另一端与上述第二及第四连接端子连接的开关元件和，在上述二次电池的电压超过规定的基准电压时，使上述开关元件接通，在上述二次电池的电压为上述基准电压以下时，使上述开关元件断开的过充电检测部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池，避免其放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及用于检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。并且，由于在二次电池的电压超过预先设定的基准电压时，开关元件通过过充电检测部接通，充电电流流过加热器，第一及第二PTC元件通过加热器的加热断开，切断流向二次电池的充电电流使其变为过充电保护状态，所以能够保护二次电池免受过充电。
并且，由于通过第一及第二PTC元件能切断放电电流和充电电流，能够实现电路的简化。再有，由于在第一及第二PTC元件之间连接了加热器，在上述过充电保护动作中，来自充电器的、供给到二次电池的微弱的过充电电流流向加热器一侧，由于可通过加热器进行放电，所以可以防止因过充电保护动作时的微弱的电流所引起的二次电池的过充电的进一步恶化。
而且，因为具有2个PTC元件，所以即使一个PTC元件损坏，也可以通过另一个PTC元件保护二次电池免受过充电以及避免放出过大的放电电流，所以能够提高安全性及可靠性。
另外，本发明所提供的电池组件，具有二次电池和上述保护电路。
根据此结构，在实现电路简化的同时，还可以提供能够保护二次电池免受过充电以及避免放出过大的放电电流的电池组件。
图1是表示本发明的第一实施例所涉及的电池组件的一个例子的立体分解图。
图2是表示图1所示的电池组件的电结构的一个例子的电路图。
图3是表示PTC元件的温度特性的图表，纵轴表示元件电阻，横轴表示元件温度。
图4是表示本发明的第二实施例所涉及的电池组件的电结构的一个例子的电路图。
图5是表示本发明的第三实施例所涉及的电池组件的电结构的一个例子的电路图。
图6是表示本发明的第四实施例所涉及的电池组件的电结构的一个例子的电路图。
图7表示保护电路的结构图，(a)表示保护电路的布线图(Wiring Pattern)，(b)表示沿7b-7b方向的剖视图。
图8表示保护电路的结构图，(a)表示保护电路的俯视图，(b)表示在保护电路的电路板的下侧形成的布线图。
图9是表示本发明的第五实施例所涉及的电池组件的电结构的一个例子的电路图。
图10是2个PTC元件SW1、SW2的结构图，(a)表示立体图，(b)表示PTC元件SW1、SW2被安装在保护电路中时的模式图，(c)是(a)所示的PTC元件SW1、SW2的剖视图的模式图。
图11是以往的PTC元件的结构图。
图12是表示背景技术所涉及的电池组件结构的电路图。
图13是表示背景技术所涉及的电池组件结构的电路图。
图14是表示背景技术所涉及的电池组件结构的电路图。
具体实施例方式
以下，结合附图对本发明所涉及的实施例进行说明。在以下说明中，各图中标注相同符号的结构表示相同的结构，省略其具体说明。
(第一实施例)图1是表示本发明的第一实施例所涉及的电池组件的一个例子的立体分解图。图1所示的电池组件1，具有有底的容器2、外部连接端子单元(Unit)3、在容器2和外部连接端子单元3之间插入的板状隔板(Spacer)4。在容器2中装有二次电池6，并被敛缝封口，在二次电池6上凸状设置的正极端子61从容器2的开口端突出。而且，容器2由上面镀镍的钢板构成，二次电池6的负极在容器2的内部与容器2连接。
外部连接端子单元3具有例如由树脂形成的壳体31，用于连接充电装置或负荷设备的连接端子T1、T2被设置成露出于壳体31的上面。而且，与连接端子T2相连接的、例如由板状的金属构成的连接端子T4被设置成向与容器2连接的方向突出。
图2是表示图1所示的电池组件1的电结构的一个例子的电路图。图1所示的电池组件1，具有保护电路5和二次电池6。二次电池6是例如锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、镍氢二次电池、或是镍镉二次电池等可以充电的二次电池。保护电路5是保护二次电池6免于过充电或避免放出过大的放电电流的保护电路。
保护电路5被配设在外部连接端子单元3的内部，具有连接端子T1(第一连接端子)、连接端子T2(第二连接端子)、连接端子T3(第三连接端子)、连接端子T4(第四连接端子)、PTC元件SW1、比较器CMP1、基准电压源E1、电阻R1、晶体管Q1以及加热器R2。连接端子T3及连接端子T4是分别与二次电池6的两极连接的连接端子。
连接端子T1及连接端子T2是用于连接给二次电池6充电的图中省略的充电装置及/或通过二次电池6的放电电流被驱动的负荷设备的连接端子。负荷设备是例如移动电话、数码相机、摄像机、便携式个人电脑、电动工具等各种各样由电池驱动的电气设备。
PTC元件SW1是聚合物型的PTC热敏元件(thermistor)(PTCPositiveTemperature Coefficient＝具有正温度系数的热敏元件)，是在元件温度上升至某一温度时其阻抗值急剧地变化的回复型热敏开关(return-type heat-sensitive switch)。
图3是表示PTC元件的温度特性的图表，纵轴表示电阻值，横轴表示温度。如图3所示，可以看出在温度低于125℃的区域，PTC元件的电阻的上升呈平稳的变化，但是在温度超过125℃左右的部分开始电阻值急剧上升。
在此，将图表中的倾斜度急剧地变陡的转折点的温度称为动作温度Tsw1。PTC元件SW1，因过电流其内部的温度超过动作温度Tsw1时，或因外部加热其内部的温度超过动作温度Tsw1时，就会断开。作为动作温度Tsw1，例如可以将其设定为不至于使二次电池6的特性恶化的温度范围内的最高温度。
加热器R2，例如可采用正的温度特性、即采用随温度的增减阻抗值也随之增减的PTC热敏元件。据此，如果在加热器R2上输入电压，因加热器R2自身发热，加热器R2的阻抗值增大，流经加热器R2的电流就会减少，其结果，加热器R2的温度最终恒定为最终到达温度Th。最终到达温度Th是超过PTC元件SW1的动作温度Tsw1的温度，可设定在不损坏二次电池6或保护电路5的温度范围内。据此，能够抑制由于加热器R2的发热损坏二次电池6或保护电路5的情况的发生。
连接端子T3与二次电池6的正极连接，二次电池6的负极与连接端子T4连接。而且，连接端子T1介于PTC元件SW1与比较器CMP1的电源供给端子连接，连接端子T2与比较器CMP1的接地端子连接，由二次电池6供给比较器CMP1的动作用电源电压。
晶体管Q1是n沟道(Channel)场效应管，栅极(Gate)与比较器CMP1的输出端子连接，漏极(Drain)与加热器R2连接，源极(Source)与连接端子T2连接。
基准电压源E1，是输出作为用于检测二次电池6过充电的判断基准的基准电压Vref1的电压产生电路。据此，基准电压Vref1被输入到比较器CMP1的反相输入端子(-端子)，连接端子T3、T4之间的端子电压、即二次电池6的充电电压Vc一旦超过基准电压Vref1，通过比较器CMP1晶体管Q1的门电压变为高电位(High level)，晶体管Q1被接通，加热器R2发热。
而且，为了降低在充电电压Vc与基准电压Vref1相接近时的噪音的影响，比较器CMP1采用相对输入电压具有滞后(Hysteresis)的比较器。比较器CMP1的非反相输入端子(+端子)，介于电阻R1与PTC元件SW1连接。
再有，比较器CMP1、电阻R1和基准电压源E1，例如可以通过集成化构成集成电路IC1。此时，集成电路IC1及晶体管Q1相当于过充电保护控制部的一个例子。而且，比较器CMP1、电阻R1和基准电压源E1相当于过充电检测部的一个例子。
以下，对采用上述结构的保护电路5的动作进行说明。首先，对保护电路5的过充电保护动作进行说明。在PTC元件SW1接通的状态下，连接端子T1、T2与图中省略的充电装置连接，连接端子T1、T2之间一旦被施加了来自充电装置的充电电压，介于PTC元件SW1和连接端子T3向二次电池6的基于充电电压的充电则被进行。
充电电压Vc正常时例如最大为4.2V，基准电压源E1、作为基准电压Vref1例如可设定为4.3V。
这样，由于充电装置出现故障或充电装置的输出电压精度低等原因充电电压Vc超过Vref1时，通过比较器CMP1晶体管Q1被接通，电流从连接端子T1流向加热器R2，PTC元件SW1被加热。并且，如果PTC元件SW1的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1就断开切断充电电流，从而保护二次电池6免于过充电。
其次，如果因PTC元件SW1断开切断充电电流，连接端子T3的电压变成基准电压Vref1以下，则通过比较器CMP1晶体管Q1被断开，流向加热器R2的电流变为零。并且，如果通过自然冷却PTC元件SW1的温度低于动作温度Tsw1，PTC元件SW1就接通，从过充电保护状态回复到正常状态。
此时，因为是通过比较器CMP1来检测过充电、通过加热器R2对PTC元件SW1进行加热，以此使PTC元件SW1断开，所以与图13或图14所示的只通过与二次电池串联连接的温度开关来进行过充电保护的情况相比，可以提高过充电的检测精度，能够减少在过充电保护动作不动作的状态下二次电池6被过充电、二次电池6的特性恶化、二次电池6膨胀或变形等情况的发生。
下面，说明在二次电池6的放电电流过大时，基于保护电路5的保护动作。首先，在PTC元件SW1接通的状态下，由于例如有金属片接触到连接端子T1、T2、或者与连接端子T1、T2连接的图中省略的移动电话等负荷设备出现故障等情况，连接端子T1、T2短路、或者连接端子T1、T2之间的阻抗值变为低阻值时，来自二次电池6的经过PTC元件SW1的放电电流会增大，PTC元件SW1被自身加热。
如果PTC元件SW1的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1则断开，切断二次电池6的放电电流，从而避免二次电池6放出过大的放电电流。
下面对在充电过程中集成电路IC1出现故障时的情况进行说明。如果充电过程中集成电路IC1出现故障，充电器的电压控制也不工作，则二次电池6就越过满充电成为过度充电状态。
然而，由于二次电池6被过充电，二次电池6本身的温度上升，二次电池6和PTC元件SW1就会被热结合，因此通过该温度PTC元件SW1被加热，一旦达到动作温度Tsw1就变为断开状态，来自充电器的充电电流会被切断。据此，保护电路5进行过充电保护动作。
根据第一实施例的电池组件1，因为来自二次电池的放电电流如果超过规定的电流值时，PTC元件通过自身发热断开从而切断放电电流，所以能避免二次电池放出过大的放电电流。而且，当充电电压超过预先设定的基准电压Vref1时，由于加热器通过过充电保护控制部发热，而PTC元件SW1通过加热器被加热、以此断开并切断充电电流，所以能够保护二次电池免受过充电。而且，由于用一个PTC元件SW1就能够切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路。并且，由于PTC元件SW1通过二次电池6被加热，一旦达到动作温度Tsw1就切断充电器的充电电流，因此即使充电过程中集成电路IC1出现故障，也可以保护二次电池6不至于被过充电。
(第二实施例)其次，对本发明的第二实施例所涉及的电池组件进行说明。本发明的第二实施例的电池组件1a的外表与图1所示的电池组件1相同。图4是表示本发明的第二实施例的电池组件1a的电结构的一个例子的电路图。图4所示的电池组件1a与图2所示的电池组件1相比，保护电路5的结构不同。即，在第一实施例的保护电路5中，将加热器R2与PTC元件SW1的连接端子T1一侧的端子相连接，而在第二实施例的保护电路5a中，将加热器R2与PTC元件SW1的二次电池6一侧的端子相连接是该实施例的特征所在。
下面对第二实施例的保护电路5a的动作进行说明。首先，对基于保护电路5a的过充电保护动作进行说明。在PTC元件SW1接通的状态下，连接端子T1、T2与图中省略的充电装置连接，连接端子T1、T2之间一旦被施加了来自充电装置的充电电压，介于PTC元件SW1和连接端子T3向二次电池6的基于充电电压的充电则被进行。
这样，例如由于图中省略的充电装置出现故障或者充电装置的输出电压精度低等原因，充电电压Vc超过Vref1，则通过比较器CMP1晶体管Q1被接通，电流从连接端子T1，经过PTC元件SW1流向加热器R2，PTC元件SW1就被加热。并且，当PTC元件SW1的温度一旦达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1就断开，从而切断充电电流，使二次电池6处于免受过充电的过充电保护状态。
PTC元件SW1在断开状态下尽管只是一点点但有电流的流动。然而，在第二实施例中，由于在PTC元件SW1的二次电池6一侧的端子上连接有加热器R2，因此，在过充电保护状态下流过PTC元件SW1的微弱的电流，流向接通的晶体管Q1那一侧。其结果，能更加确实地防止二次电池6的过充电。
其次，如果通过PTC元件SW1断开以此切断充电电流，连接端子T3的电压变为基准电压Vref1以下，则通过比较器CMP1晶体管Q1被断开，加热器R2中所流过的电流几乎为零。并且，如果通过自然冷却PTC元件SW1的温度小于动作温度Tsw1，PTC元件SW1则接通从过充电保护状态回复到正常状态。
其次，说明来自二次电池6的放电电流过大时基于保护电路5a的保护动作。首先，在PTC元件SW1接通的状态下，由于例如连接端子T1、T2有金属片接触、或与连接端子T1、T2连接的图中省略的移动电话等负荷设备出现故障等情况，连接端子T1、T2短路，或者连接端子T1、T2之间的阻抗值变为低阻值时，来自二次电池6的放电电流会增大，PTC元件SW1被加热。
一旦PTC元件SW1的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1则断开以此切断二次电池6的放电电流，从而避免二次电池6放出过大的放电电流。
根据如上所述的第二实施例的电池组件1a，由于将加热器R2与PTC元件SW1的二次电池6一侧的端子连接，因此，除了第一实施例的效果以外，还具有能更确实地防止二次电池6的过充电的效果。
(第三实施例)下面对本发明的第三实施例所涉及的电池组件进行说明。本发明的第三实施例的电池组件1b的外观与图1所示的电池组件1相同。图5是表示本发明的第三实施例的电池组件1b的电结构的一个例子的电路图。图5所示的电池组件1b与图2所示的电池组件1相比，保护电路5b的结构不同。即，图5所示的保护电路5b，与保护电路5相比，去掉了加热器R2，而将过充电防止晶体管FET1与PTC元件SW1连接，集成电路IC1中含有晶体管(开关型晶体管)Q1是该实施例的特征所在。
过充电防止晶体管FET1，是p沟道场效应管，栅极与晶体管Q1的漏极连接，漏极与PTC元件SW1连接，源极与连接端子T1连接。比较器CMP1的+端子连接有基准电压源E1，另一端子介于电阻R1与PTC元件SW1连接。
下面对第三实施例的保护电路5b的动作进行说明。在正常状态下，由于充电电压Vc在基准电压Vref1以下，因此，比较器CMP1使晶体管Q1的栅极端子为高电位，让晶体管Q1接通。此时，由于过充电防止晶体管FET1为接通，二次电池6被施加有充电电压Vc而进行充电。
例如由于图中省略的充电装置出现故障或充电装置的输出电压精度低等原因，充电电压Vc超过Vref1，则比较器CMP1使晶体管Q1的栅极电压为低电位，让晶体管Q1断开。据此过充电防止晶体管FET1断开从而切断充电电流，保护二次电池6免受过充电。
再有，如果二次电池6的充电电压Vc在基准电压Vref1以下，则通过比较器CMP1，让晶体管Q1及过充电防止晶体管FET1接通，从过充电保护状态回复到正常状态。
下面对来自二次电池6的放电电流过大时的基于保护电路5b的保护动作进行说明。首先，在PTC元件SW1接通的状态下，由于例如连接端子T1、T2有金属片接触、与连接端子T1、T2连接的图中省略的移动电话等负荷设备出现故障等情况，连接端子T1、T2短路，或者连接端子T1、T2之间的阻抗值变为低阻值时，来自二次电池6的放电电流会增大，PTC元件SW1会自身加热。
然后，一旦PTC元件SW1的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1则断开以此切断二次电池6的放电电流，从而避免二次电池6放出过大的放电电流。
其次，对在充电过程中集成电路IC1、过充电防止晶体管FET1出现故障时的情况进行说明。如果在充电过程中集成电路IC1出现故障，充电器的电压控制也不工作，则二次电池6就越过满充电变为过充电状态。
但是，如果二次电池6被过充电，二次电池6本身的温度就会上升，由于此温度PTC元件SW1也被加热，一旦达到动作温度Tsw1，PTC元件SW1就断开，以此切断来自充电器的充电电流。据此，保护电路5进行过充电保护动作。
根据该第三实施例的电池组件1b，因为充电电压Vc如果超过基准电压Vref1，则晶体管Q1及过充电防止晶体管FET1就被断开，所以能够防止二次电池6的过充电。而且，如果放电电流变得过大，PTC元件SW1的温度达到动作温度Tsw1，则放电电流就被切断，所以能够防止二次电池6有过大的放电电流流过。而且，由于PTC元件SW1通过二次电池6被加热，一旦达到动作温度Tsw1就切断充电器的充电电流，因此即使充电过程中集成电路IC1出现故障，也可以避免二次电池6过充电。
另外，在第三实施例中设置了晶体管Q1，但并不限定于此，省略掉晶体管Q1，用比较器CMP1直接控制过充电防止晶体管FET1的接通/断开也可以。
(第四实施例)下面对本发明的第四实施例所涉及的电池组件进行说明。本发明的第四实施例的电池组件1c的外表与图1所示的电池组件1相同。图6是表示本发明的第四实施例的电池组件1c的电结构的一个例子的电路图。图6表示的电池组件1c，包括保护电路5c和二次电池6。二次电池6是例如锂离子二次电池，锂聚合物二次电池，镍氢二次电池，或是镍镉二次电池等可以充电的二次电池。保护电路5c是保护二次电池6免于过充电或放出过大的放电电流的保护电路。
保护电路5c被配设在外部连接端子单元3的内部，具有连接端子T1(第一连接端子)、连接端子T2(第二连接端子)、连接端子T3(第三连接端子)、连接端子T4(第四连接端子)、2个PTC元件SW2(第一PTC元件)、SW3(第二PTC元件)、比较器CMP1、基准电压源E1、电阻R1、晶体管Q1以及加热器R2。连接端子T3及连接端子T4是分别与二次电池6的两极连接的连接端子。
PTC元件SW2、SW3与第一实施例PTC元件SW1相同，具有图3所示的特性，它是聚合物型的PTC热敏元件(PTCPositive Temperature Coefficient＝具有正温度系数的热敏元件)，当元件温度高于某一温度时其阻抗值急剧地变化的回复型热敏开关。
图6所示的加热器R2连接在PTC元件SW2和PTC元件SW3之间，例如可采用正的温度特性、即其阻抗值随着温度的增减而增减的PTC热敏元件。据此，如果向加热器R2施加电压，由于加热器R2自身发热其阻抗值增大，流经加热器R2的电流会减少，其结果，加热器R2的温度最终恒定为最终到达温度Th。最终到达温度Th是超过PTC元件SW2、SW3的动作温度Tsw1的温度，其温度被设定成不至于损坏二次电池6和保护电路5c的范围内的温度。据此，能够抑制由于加热器R2的发热而损坏二次电池6或保护电路5c的情况发生。
连接端子T3与二次电池6的正极连接，二次电池6的负极与连接端子T4连接。而且，连接端子T1介于PTC元件SW2、SW3与比较器CMP1的电源供给端子连接，连接端子T2与比较器CMP1的接地端子连接，由二次电池6供给比较器CMP1动作用的电源电压。
另外，比较器CMP1、电阻R1和基准电压源E1，例如可以通过集成化构成集成电路IC1。此时，集成电路IC1相当于过充电检测部的一个例子，晶体管Q1相当于开关元件的一个例子，PTC元件SW2相当于第一PTC元件，PTC元件SW3相当于第二PTC元件。
下面对图6所示的保护电路5c的结构进行说明。图7及图8是表示保护电路5c结构的图，图7(a)表示的是保护电路5c的布线图，(b)表示的是从7b-7b方向的剖视图。而且，图8(a)表示的是保护电路5c的俯视图，(b)表示的是在保护电路5c的电路板下侧形成的布线图。另外，在图7(a)中，虚线表示的是零部件的安装位置。
图7(a)中所示的布线图P1～P7印刷形成在电路板35的上面。而且，在电路板35的背面印刷形成有布线图P8、P9。电路板35的上面被安装在容器31的内部，使其成为图1所示外部连接端子单元3中的容器31的内部下面31a。布线图P1～P9，例如可采用由金属微粒子构成的糊状导电性布线材料在电路板35上印刷形成。
而且，在该布线图P1～P7的上面固定有集成电路IC1及晶体管Q1。布线图P8连接有用于把PTC元件SW1固定在电路板35上的固定部件(第一固定部件)34，布线图P9连接有用于把PTC元件SW2固定在电路板35上的固定部件(第二固定部件)33。在固定部件34的左端，安装有与二次电池6的正极连接的舌状的连接端子T3。在电路板35的右侧，形成有圆形的孔35a，在这个孔35a内，安装有圆盘状的加热器R2，且其下面与电路板35的背面相连。PTC元件SW2、SW3安装在电路板35上，其上面的一部分与加热器R2的下面相接。由此，加热器R2的热量可以传向PTC元件SW2、SW3。
在加热器R2的上面安装有金属板32。金属板32的中心部位具有凹部，加热器R2被此凹部和PTC元件SW2、SW3夹持，固定在孔35a内。金属板32的左右侧分别与布线图P3和布线图P2连接。布线图P9和布线图P1通过图中省略的通孔电气连接，布线图P1与图1所示的连接端子T1电气连接。
以下，用图6对采用上述结构的保护电路5c的动作进行说明。首先，对基于保护电路5c的过充电保护动作进行说明。在PTC元件SW1接通状态下，连接端子T1、T2与图中省略的充电装置连接，连接端子T1、T2之间一旦被施加了来自充电装置的充电电压，介于PTC元件SW1和连接端子T3向二次电池6的基于充电电压的充电则被进行。
充电电压Vc正常时假如最大是4.2V，基准电压源E1、作为基准电压Vref1例如可设定为4.3V。
因此，由于充电装置出现故障或充电装置的输出电压精度低等原因充电电压Vc超过Vref1，则通过比较器CMP1晶体管Q1被接通，电流从连接端子T1经过PTC元件SW2，流向加热器R2，加热器R2发热，通过加热器R2PTC元件SW2、SW3被加热。并且，如果PTC元件SW2、SW3的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就断开以此切断充电电流，变为过充电保护状态，保护二次电池6免受过充电。
其次，PTC元件SW2、SW3断开，充电电流被切断后，如果充电电压Vc在基准电压Vref1以下，则通过比较器CMP1晶体管Q1被断开，流向加热器R2的电流变为零。并且，通过自然冷却PTC元件SW2、SW3的温度小于动作温度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就再次接通，从过充电保护状态回复到正常状态。
此时，由于通过比较器CMP1检测出过充电，由加热器R2对PTC元件SW2、SW3加热使PTC元件SW2、SW3断开，因此与如图13和图14所示的只通过和二次电池串联连接的温度开关进行过充电保护的情况相比，可以提高过充电的检测精度，能够减少在过充电保护动作不动作的状态下，二次电池6被过充电、从而导致二次电池6的特性恶化、二次电池6的膨胀和变形等情况的发生。
其次，对在二次电池6的放电电流过大的情况下基于保护电路5c的保护动作进行说明。首先，在PTC元件SW2、SW3接通的状态下，由于例如连接端子T1、T2接触有金属片、与连接端子T1、T2连接的图中省略的移动电话等负荷设备出现故障等情况，连接端子T1、T2短路，或者连接端子T1、T2之间的阻抗值变成为低阻值时，从二次电池6，流经PTC元件SW2、SW3的放电电流就增大，由于该放电电流而自身发热，PTC元件SW2、SW3被加热。
这样，如果PTC元件SW2、SW3的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW2、SW3则断开以此切断二次电池6的放电电流，从而避免二次电池6放出过大的放电电流。
下面对充电过程中集成电路IC1出现故障时的情况进行说明。如果在充电过程中集成电路IC1出现故障，充电器的电压控制也不能工作，则二次电池6就越过满充电成为过充电状态。
然而如果二次电池6被过充电，二次电池6本身的温度就会上升，二次电池6和PTC元件SW2、SW3就会热结合，因此通过该温度PTC元件SW2、SW3被加热，达到动作温度Tsw1就变为断开状态，从而切断来自充电器的充电电流。据此，保护电路5c进行过充电保护动作。
根据第四实施例的电池组件1c，因为来自二次电池6的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件SW2、SW3因自身的发热被断开从而切断放电电流，所以能避免二次电池放出过大的放电电流。而且，当充电电压超过预先设定的基准电压Vref1时，由于通过基于过充电检测部加热器R2发热、基于加热器R2PTC元件SW2、SW3被加热、PTC元件SW2、SW3断开从而切断充电电流，所以能够保护二次电池6免受过充电。而且，由于用2个PTC元件SW2、SW3就能够切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路。并且，由于PTC元件SW2、SW3通过二次电池6加热，一旦达到动作温度Tsw1就切断充电器的充电电流，因此即使在充电过程中集成电路IC1出现故障，也可以避免二次电池6被过充电。
并且，由于用2个PTC元件SW2、SW3就能够切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路5c。而且，由于在PTC元件SW2、SW3之间连接了加热器R2，在上述过充电保护动作中，因为由充电器供给到二次电池6的微弱的过充电电流流向加热器R2一侧，通过加热器R2放电，所以可以防止因在过充电保护动作时的微弱的电流的二次电池6的过充电程度的恶化。
并且，由于具有2个PTC元件SW2、SW3，即使一个PTC元件损坏，通过另一个PTC元件也能够避免二次电池6过充电以及放出过大的放电电流，所以能够提高其安全性及可靠性。
(第五实施例)下面对本发明的第五实施例所涉及的电池组件进行说明。本发明的第五实施例的电池组件1d的外表与图1所示的电池组件1相同。图9是表示本发明的第五实施例的电池组件1d的电结构的一个例子的电路图。图9所示的电池组件1d与图6所示的电池组件1c相比，保护电路5d的结构不同。即、第五实施例的保护电路5d的特征是，将晶体管Q1包含在集成电路IC1中，通过集成电路IC1产生的热量加热PTC元件SW2、SW3。为此，去掉了第四实施例中的加热器R2。
为了用集成电路IC1加热PTC元件SW2、SW3，PTC元件SW2、SW3例如可以配设在集成电路IC1的封装的上面。
图10是2个PTC元件SW2、SW3的结构图，(a)表示立体图，(b)表示将PTC元件SW2、SW3安装在保护电路5d中时的状态的模式图，(c)是(a)所示的PTC元件SW2、SW3的剖视模式图。如图10(a)及(b)所示，PTC元件SW2，、SW3包括负电极41；3个控制电极42a、42b、42c；正电极43a、43b以及低阻抗聚合物44。另外，在图10(a)、(b)中，控制电极的个数为3个，正电极的个数为2个，但并不限定于此，控制电极的个数为4个以上，正电极的个数为3个以上也可以得到与图10(a)、(b)同样的效果。
负电极41、控制电极42a～42c、正电极43a、43b全都是平板状的部件。正电极43a、43b的低阻抗聚合物44一侧的截面面积比控制电极42a～42c的低阻抗聚合物44一侧的截面面积大。
低阻抗聚合物44层叠在负电极41的上面。在低阻抗聚合物44的上面，从左侧按照顺序排列有控制电极42a、正电极43a、控制电极42b、正电极43b、控制电极42c。
如图10(b)所示，负电极41与二次电池6的正极连接，控制电极42a、42b、42c与晶体管Q1连接，正电极43a、43b与连接端子T1连接。负电极41、低阻抗聚合物44、控制电极42a、正电极43a相当于PTC元件SW2，控制电极42b、正电极43b、控制电极42c相当于PTC元件SW3。另外，图10(c)所示的箭头表示电流的流动，箭头的粗细表示电流的大小。
图11是以往的PTC元件的结构图。如图11所示，以往的PTC元件的构成包括平板状的控制电极55，在控制电极55的上面层叠的长方体形的高电阻聚合物54，在高电阻聚合物54的上面层叠的负电极51，在负电极51的上面层叠的低阻抗聚合物53，在低阻抗聚合物53的上面层叠的正电极52。负电极51与二次电池6连接，正电极52与第一连接端子T1连接，控制电极55与晶体管Q1连接。
图11所示的以往的PTC元件，由于采用低阻抗聚合物53和高电阻聚合物54两种聚合物层叠构成，所以零部件个数多，成本高。并且，由于使用高电阻聚合物54需要一定的厚度，小型化就变得困难。
另一方面，由于本实施例的PTC元件如图10(c)所示控制电极42a～42c以及正电极43a、43b都在低阻抗聚合物的同一面上形成，所以可使PTC元件SW1、SW2的高度降低。并且，由于控制电极42a、42b、42c的低阻抗聚合物一侧的截面面积比正电极43a、43b的低阻抗聚合物44一侧的截面面积小，所以正电极43a、43b和控制电极42a、42b、42c之间的电阻比正电极43a、43b和负电极41之间的电阻大，其结果，在连接端子T1和二次电池6之间有大电流流过的同时，可以让低阻抗聚合物44基于流过正电极43a、43b和控制电极42a、42b、42c之间的小电流低阻抗聚合物发热，所以可以使PTC元件SW2、SW3高效率地工作。
以下对第五实施例的保护电路5d的动作进行说明。首先，对基于保护电路5d的过充电保护动作进行说明。在PTC元件SW2、SW3接通的状态下，连接端子T1、T2与图中省略的充电装置连接，连接端子T1、T2之间一旦被施加了来自充电装置的充电电压，介于PTC元件SW1和连接端子T3向二次电池6的基于充电电压的充电则被进行。
充电电压Vc正常时假如最大是4.2V，基准电压源E1作为基准电压Vref1例如可设定为4.3V。
因此，由于充电装置出现故障或充电装置的输出电压精度低等原因充电电压Vc超过Vref1，则通过比较器CMP1晶体管Q1接通，据此集成电路IC1发热，通过此发热PTC元件SW2、SW3被加热。并且，如果PTC元件SW2、SW3的温度达到动作温度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就断开，从而充电电流被切断变成过充电保护状态，保护二次电池6免受过充电。
其次，通过PTC元件SW2、SW3的断开，充电电流被切断后，如果充电电压Vc在基准电压Vref1以下，则通过比较器CMP1晶体管Q1断开，PTC元件SW2、SW3的基于集成电路IC1加热被停止。然后，通过自然冷却如果PTC元件SW2、SW3的温度低于动作温度Tsw1，则再次接通PTC元件SW2、SW3，从过充电保护状态回复到正常状态。
在二次电池6的放电电流过大时的保护电路5的保护动作，以及在充电过程中集成电路IC1出现故障时的保护电路5d的动作与第四实施例的动作相同，所以省略其说明。
根据如上所述的第五实施例的电池组件1d，除了可以实现与第四实施例的保护电路5c同样的效果以外，由于还通过集成电路IC1来加热PTC元件SW2、SW3，所以不需要加热器R2，可以实现零部件个数的削减，电路的小型化以及电路的低成本化。另外，在第五实施例中，虽然将晶体管Q1包含在集成电路IC1中，但并不限定于此，与第四实施例相同，即使不将晶体管Q1包含在集成电路IC1中也可以。此时，在晶体管Q1的近旁配设PTC元件SW2、SW3，通过晶体管Q1接通时产生的热量来加热PTC元件SW2、SW3也可以。
本发明的总结1、本发明所提供的保护电路包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；被连接在二次电池的两极的第三及第四连接端子；设置在上述第一及第三连接端子之间、且在超过规定的温度时断开(OFF)的PTC元件；将上述PTC元件加热的加热器；在上述二次电池的电压超过预先设定的基准电压时，使上述加热器发热，从而使上述PTC元件断开的过充电保护控制部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池，以避免二次电池的放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。而且，当充电电压超过预先设定的基准电压时，通过基于过充电保护控制部加热器发热、基于加热器PTC元件被加热，PTC元件断开从而切断充电电流，所以能够保护二次电池免受过充电。而且，由于用一个PTC元件就能够切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路。
2、上述加热器优选一端与上述第一连接端子连接，另一端与上述过充电保护控制部的输出端子连接。
根据此结构，可以使加热器确实地接通/断开。
3、上述加热器优选一端与上述第三连接端子连接，另一端与上述过充电保护控制部的输出端子连接。
根据此结构，由于加热器的一端连接在第三连接端子，因此在PTC元件断开状态下流动的微弱的充电电流，经过加热器流到过充电保护控制部一侧，所以可以防止此微弱的电流流向二次电池，能够更确实地防止二次电池的过充电。
4、上述过充电保护控制部包括检测上述二次电池的电压是否超过上述基准电压的过充电检测部和，连接在上述过充电检测部的输出端子和上述加热器之间的开关元件。其中，上述过充电检测部优选在上述二次电池的电压超过上述基准电压时，使上述开关元件接通；在上述二次电池的电压为上述基准电压以下时，使上述开关元件断开。
根据此结构，由于采用开关元件对加热器进行接通/断开，所以能够正确地防止二次电池的过充电。
5、上述过充电检测部优选为集成电路，上述开关元件优选栅极与上述过充电检测部的输出端子连接的场效应管。
根据此结构，由于将过充电检测部进行集成电路化的同时，作为开关元件采用了场效应管，因此能够实现电路的小型化。
6、上述过充电检测部优选包括输出端子与上述开关元件连接的比较器和，将上述基准电压输入到上述比较器的一侧的输入端子的基准电压源和，连接在上述比较器的另一侧的输入端子与上述第三连接端子之间的电阻。
根据此结构，由于比较器将基准电压和二次电池的电压进行比较来控制开关元件的接通/断开，所以能够更正确地检测出二次电池的过充电。
7、本发明提供的另一个保护电路包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或通过上述二次电池的放电电流被驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；连接在二次电池的两极的第三及第四连接端子；设置在上述第一及第三连接端子之间、当超过规定的温度时断开的PTC元件；连接在上述PTC元件和上述第一连接端子之间的过充电防止晶体管；检测上述二次电池的电压是否超过基准电压，且在上述二次电池的电压超过基准电压时断开上述过充电防止晶体管的过充电检测部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池，以避免二次电的放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。而且，当充电电压超过预先设定的基准电压时，过充电防止晶体管通过过充电保护控制部断开，因此流向二次电池的充电电流被切断，所以能够保护二次电池免受过充电。
8、本发明提供的保护电路优选还包括，在通过上述过充电检测部检测出二次电池的过充电时，将上述过充电防止晶体管断开的开关型晶体管，并将上述开关型晶体管和上述过度充电检测部做成集成电路。
根据此结构，由于通过开关型晶体管控制过充电防止晶体管的接通/断开，在能够精确地控制大额定电流的过充电防止晶体管的接通/断开的同时，因为开关型晶体管可以采用小额定电流的晶体管，所以可以与过放电检测电路合成为集成电路，能够缩小电路规模。
9、本发明提供的又一个保护电路包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或通过上述二次电池的放电电流被驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；连接在二次电池的两极的第三及第四连接端子；串联连接在上述第一及第三连接端子之间，当超过规定的温度时断开的第一及第二PTC元件；一端连接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之间，将上述第一及第二PTC元件加热的加热器；一端与上述加热器的另一端连接、另一端与上述第二及第四连接端子连接的开关元件；在上述二次电池的电压超过规定的基准电压时使上述开关元件接通，在上述二次电池的电压在上述基准电压以下时使上述开关元件断开的过充电检测部。
根据此结构，因为二次电池的放电电流如果超过规定的电流值，PTC元件则通过自身的发热断开，从而切断放电电流，所以能保护二次电池，以避免二次电池的放电电流过大。因此，不需要如图12所示的用于防止过放电的FET106、基准电压源109以及检测过大的放电电流的比较器111，能够实现电路的简化。而且，由于在二次电池的电压超过预先设定的基准电压时，开关元件通过过充电检测部接通，充电电流流过加热器，第一及第二PTC元件通过加热器的加热断开，切断流向二次电池的充电电流，变为过充电保护状态，因此能够保护二次电池免受过充电。
并且，因为能够通过第一及第二PTC元件切断放电电流和充电电流，所以能够简化电路。再有，由于在第一及第二PTC元件之间连接了加热器，在进行上述过充电保护动作时，由充电器供给到二次电池的微弱的过充电电流流向加热器一侧，通过加热器放电，所以可以防止因过充电保护动作时的微弱的电流二次电池的过充电程度的恶化。
并且，因为具有2个PTC元件，即使一个PTC元件损坏，采用另一个PTC元件也能够保护二次电池免受过充电以及放出过大的放电电流，所以能够提高安全性及可靠性。
10、上述过充电检测部优选包括输出端子与上述开关元件连接的比较器和，将上述基准电压输入到上述比较器的一侧的输入端子的基准电压源和，连接在上述比较器的另一侧的输入端子和上述第三连接端子之间的电阻。
根据此结构，因为比较器将基准电压和二次电池的电压进行比较来控制开关元件的接通/断开，所以能够正确地检测二次电池的过充电。
11、上述开关元件优选栅极与上述过度充电检测部的输出端子连接的场效应管。
根据此结构，作为开关元件采用了场效应管，因此在进行过充电保护动作时，能够更确实地断开第一及第二PTC元件。
12、上述保护电路被安装在电路板上，优选上述加热器被安装在上述电路板的规定位置上所形成的孔内，其下面与上述电路板的背面相连，上述第一及第二PTC元件被安装在上述电路板的背面，上述第一及第二PTC元件的一部分分别与上述加热器的下面相接，而且优选包括安装在上述电路板上面的、从电路板的上面一侧向背面一侧挤压上述加热器的金属板；安装在上述电路板背面的、从上述电路板的背面一侧向上面一侧挤压上述第一PTC元件的第一固定部件；安装在上述电路板背面、从上述电路板的背面一侧向上面一侧挤压上述第二PTC元件的第二固定部件。
根据此结构，由于在电路板的规定位置上所形成的孔内安装加热器，在加热器的背面安装第一及第二PTC元件，加热器和第一PTC元件被金属板和第一固定部件夹持，加热器和第二PTC元件被金属板和第二固定部件夹持，所以可以使第一及第二PTC元件与加热器相接的同时，将加热器、第一PTC元件、以及第二PTC元件稳固地安装在电路板上。
13、本发明提供的保护电路优选上述开关元件和上述过充电检测部由1个集成电路构成。
根据此结构，由于开关元件和过充电检测部由1个集成电路构成，因此能够实现电路的小型化。
14、本发明提供的保护电路优选上述开关元件通过接通时的消耗电力加热上述第一及第二PTC元件，该开关元件构成上述加热器。
根据此结构，因为利用开关元件接通时产生的热量来加热第一及第二PTC元件，所以不需要加热器能够实现零部件件数的削减及电路的小型化。
15、上述第一及第二PTC元件优选上述第一及第二PTC元件由平板状的负电极、在上述负电极的上侧层叠的低阻抗聚合物、在上述低阻抗聚合物的上侧层叠的多个正电极、以及在上述低阻抗聚合物的上侧层叠的、在上述多个正电极之间交替配设的多个控制电极构成梳状，其中，上述正电极的上述低阻抗聚合物一侧的截面面积比上述控制电极的上述低阻抗聚合物一侧的截面面积大。
根据此结构，由于多个控制电极和多个正电极层叠在低阻抗聚合物的同一上面上，与图11所示的以往的结构相比能够实现单元的薄型化。而且，在低阻抗聚合物的同一上面上排列多个控制电极的同时，在多个控制电极之间呈梳状交替排列多个正电极，并且，由于正电极的低阻抗聚合物一侧的截面面积比控制电极的低阻抗聚合物一侧的截面面积大，因此，可以使正电极及负电极之间流过的电流较大的同时，通过在正电极及控制电极之间流过的小电流使低阻抗聚合物发热，可以使第一及第二PTC元件高效地动作。并且，可以使第一及第二PTC元件一体形成。
16、本发明所提供的电池组件包括，二次电池和如上述1、7、9中任何一项所述的保护电路。
根据此结构，在实现电路简化的同时，还可以提供能够保护二次电池免受过充电以及避免放出过大的放电电流的电池组件。
产业上的利用可能性根据本发明，能够实现基于简单的电路就能保护二次电池从而避免过度的充电或过大的放电电流的保护电路以及电池组件，可利用于移动设备和驱动用电源。
权利要求
1.一种保护电路，其特征在于包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子；设置在上述第一及第三连接端子之间、当超过规定的温度时则断开的PTC元件；加热上述PTC元件的加热器；在上述二次电池的电压超过预先设定的基准电压时，使上述加热器发热，从而使上述PTC元件断开的过充电保护控制部。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于上述加热器，其一端与上述第一连接端子连接，另一端与上述过充电保护控制部的输出端子连接。
3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于上述加热器，其一端与上述第三连接端子连接，另一端与上述过充电保护控制部的输出端子连接。
4.根据权利要求2或3所述的保护电路，其特征在于上述过充电保护控制部包括，检测上述二次电池的电压是否超过上述基准电压的过充电检测部；和连接在上述过充电检测部的输出端子和上述加热器之间的开关元件，其中，上述过充电检测部，在上述二次电池的电压超过上述基准电压时，使上述开关元件接通，在上述二次电池的电压为上述基准电压以下时，使上述开关元件断开。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于上述过充电检测部为集成电路，上述开关元件为其栅极与上述过充电检测部的输出端子连接的场效应管。
6.根据权利要求4或5所述的保护电路，其特征在于，上述过充电检测部包括输出端子与上述开关元件连接的比较器；将上述基准电压施加到上述比较器的一侧的输入端子的基准电压源；连接在上述比较器的另一侧的输入端子与上述第三连接端子之间的电阻。
7.一种保护电路，其特征在于包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子；设置在上述第一及第三连接端子之间、当超过规定的温度时则断开的PTC元件；连接在上述PTC元件和上述第一连接端子之间的过充电防止晶体管；检测上述二次电池的电压是否超过基准电压，在上述二次电池的电压超过基准电压时，让上述过充电防止晶体管断开的过充电检测部。
8.根据权利要求7所述的保护电路，其特征在于还包括在通过上述过充电检测部检测出二次电池为过充电时，让上述过充电防止晶体管断开的开关晶体管，其中，上述开关晶体管和上述过充电检测部为集成电路。
9.一种保护电路，其特征在于包括用于连接给二次电池充电的充电装置及/或由来自上述二次电池的放电电流驱动的负荷设备的第一及第二连接端子；与二次电池的两极连接的第三及第四连接端子；串联连接在上述第一及第三连接端子之间、当超过规定的温度时断开的第一及第二PTC元件；一端连接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之间，加热上述第一及第二PTC元件的加热器；一端与上述加热器的另一端连接、另一端与上述第二及第四连接端子连接的开关元件；在上述二次电池的电压超过规定的基准电压时使上述开关元件接通，在上述二次电池的电压在上述基准电压以下时使上述开关元件断开的过充电检测部。
10.根据权利要求9所述的保护电路，其特征在于，上述过充电检测部包括输出端子与上述开关元件连接的比较器；将上述基准电压施加到上述比较器的一侧的输入端子的基准电压源；连接在上述比较器的另一侧的输入端子与上述第三连接端子之间的电阻。
11.根据权利要求9或10所述的保护电路，其特征在于上述开关元件为其栅极与上述过充电检测部的输出端子连接的场效应管。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的保护电路，其特征在于上述保护电路被安装在电路板上，上述加热器被安装在上述电路板的规定位置上所形成的孔内，其下面与上述电路板的背面相连，上述第一及第二PTC元件被安装在上述电路板的背面，且上述第一及第二PTC元件的一部分分别与上述加热器的下面相接，上述保护电路还包括将上述加热器从上述电路板的上面一侧向背面一侧挤压地安装在上述电路板的表面上的金属板；将上述第一PTC元件从上述电路板的背面一侧向上面一侧挤压地安装在上述电路板的背面上的第一固定部件；将上述第二PTC元件从上述电路板的背面一侧向上面一侧挤压地安装在上述电路板背面的第二固定部件。
13.根据权利要求9至11中任一项所述的保护电路，其特征在于上述开关元件和上述过充电检测部由1个集成电路构成。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的保护电路，其特征在于上述开关元件通过接通时的消耗电力加热上述第一及第二PTC元件，该开关元件构成上述加热器。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的保护电路，其特征在于上述第一及第二PTC元件由，平板状的负电极、层叠在上述负电极的上侧的低阻抗聚合物、层叠在上述低阻抗聚合物的上侧的多个正电极、以及层叠在上述低阻抗聚合物的上侧并在上述多个正电极之间交替配设的多个控制电极构成且呈梳状，其中，上述正电极的上述低阻抗聚合物一侧的截面面积比上述控制电极的上述低阻抗聚合物一侧的截面面积大。
16.一种电池组件，其特征在于包括二次电池；如权利要求1、7、9中任一项所述的保护电路。
全文摘要
本发明提供一种保护电路以及电池组件，采用简单的电路保护二次电池免受过度充电或避免放出过大的放电电流。比较器(CMP1)通过比较二次电池(6)的充电电压(Vc)和基准电压(Vref1)来进行过充电检测。如果通过比较器(CMP1)检测出过充电，晶体管(Q1)就被接通(ON)，以此接通加热器(R2)。PTC元件(SW1)通过加热器加热一旦达到规定的动作温度(Tsw1)就断开(OFF)，以此切断充电电流。另一方面，如果二次电池(6)的放电电流过大，PTC元件(SW1)则通过该放电电流自身发热一旦达到动作温度(Tsw1)就断开，以此切断放电电流。
文档编号H02H3/20GK101091297SQ20068000156
公开日2007年12月19日 申请日期2006年5月10日 优先权日2005年5月10日
发明者森猪一郎 申请人:松下电器产业株式会社