专利名称：电池盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池盒，尤其涉及具有通过检测二次电池的过充电、过放电、过电
流来关闭设置在二次电池与负荷或二次电池与充电装置之间的开关元件的保护电路的电 池盒。
背景技术：
近些年，锂离子电池作为二次电池而搭载在数码相机等便携式设备中。由于锂离 子电池难以承受过充电及过放电，因此以具有过充电及过放电保护电路的电池盒的形式来 投入使用。 图4及图5表示现有的电池盒的各例子的框图。在图4中，电阻R1和电容器C1 的串联电路并联连接于锂离子电池2。锂离子电池2的正极连接于电池盒1的外部端子3， 负极通过电流截断用的n沟道MOS(金属氧化膜半导体)晶体管M1、M2，连接于电池盒1的 外部端子4。 M0S晶体管Ml 、M2的漏极相连，M0S晶体管Ml的源极连接于锂离子电池2的负极， M0S晶体管M2的源极连接于外部端子4。并且，各M0S晶体管Ml、 M2分别在漏极和源极之 间等价地连接体二极管Dl、 D2。 保护]:C(集成电路)5中内置过充电检测电路、过放电检测电路、过电流检测电路。 保护IC5由锂离子电池2的正极通过电阻R1接通电源Vdd，并由锂离子电池2的负极接通 电源Vss来工作。 当保护IC5通过过放电检测电路或过电流检测电路检测到过放电或过电流时，使 D()UT的输出为低(low),以断开M()S晶体管Ml的连接；当通过过充电检测电路检测出过充 电时，使C0UT的输出为低(low),以断开M0S晶体管M2的连接。 在图5中，在电池盒1中进一步设置热敏电阻R3。热敏电阻R3的一端连接于电池盒 1的端子6,另一端连接于外部端子4。在充电时，电池盒1的端子6从充电装置通过分压电阻 受到一定的电压。由于热敏电阻R3的电阻值会根据电池盒1的温度而产生变化，因此端子6的 电压会变化。充电装置检测端子6的电压，当电池盒1的温度超过预定值时，停止充电。
在此，日本专利公开2004-152580号记载了以F内容，在二次电池连接与温度保 护元件(PTC元件)串联连接的二极管和与这些元件反向并联连接的二极管，从而在通常的 放电中即使达到高温，也不让温度保护元件(PTC元件)工作。 图4中示出的现有例子没有对电池盒温度的保护功能。而图5中示出的现有例子， 虽然具有对电池盒的温度保护功能，但由于电池盒从充电装置通过分压电阻接通有一定的 电压，因此当充电装置的预定电压发生变化或充电装置的分压电阻有误差时,难以正确地 检测出电池盒的温度，并难以进行正确的停止充电的控制。
发明内容
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，其目的在于提供一种可以高精度地进行二次电池的温度保护、可以防止放电时自我加热、而且可以进行恰当的停止充电的控 制的电池盒。 本发明为了解决上述目的，采用了如下结构。 本发明的电池盒，包含连接于充电装置的正负电源端子(31、32)和所述电压检 测用端子的第一至第三外部端子(13、14、TH)，当电压检测用端子(33)的电压低于预定电 压时，所述充电装置停止充电；连接于所述第一外部端子和第三外部端子之间的二次电池 (12);通过检测所述二次电池的过充电、过放电、过电流而控制第一及第二开关元件(Mll、 M12)的开/关的保护电路(15A)，所述第一及第二开关元件(M11、M12)设置在所述二次电 池与负载或所述二次电池与所述充电装置之间的配线；设置在所述第二外部端子(14)与 所述第三外部端子(TH)之间的第一热敏电阻(R23);其中，电池盒(10A)具有设置在所述 二次电池(12)的附近并与所述二次电池并联连接的第二热敏电阻(R13)与电阻(R14)的 串联电路,连接于所述第二外部端子(14)与所述第三外部端子(TH)之间的第三开关元件 (M13)，当由所述第二热敏电阻(R13)检测到所述二次电池(12)的温度超过预定温度的情 况时，所述保护电路(15A)开通所述第三开关元件(M13)，通过使所述第二外部端子(14)和 所述第三外部端子(TH)之间短路,高精度地进行二次电池的温度保护，防止放电时的自我 加热，而且可以进行恰当的停止充电的控制。
所述第三开关元件(M13)可以为M0S晶体管。 所述第一及第二热敏电阻(R23、 R13)可以为具有负温度系数的NTC热敏电阻。
需要说明的是，所述括号内的参照符号只是为了便于理解而添加的一个例子，并 非限定于图示内容。
图1为本发明的电池盒的参考例子的框图。 图2为分别表示NTC热敏电阻和PTC热敏电阻的温度、电阻特性的图。
图3为本发明的电池盒的-一个实施例的框图。
图4为现有的电池盒的一个例子的框图。
图5为现有的电池盒的另一个例子的框图。
主要符号说明 10、10A为电池盒，12为锂离子电池，13、 14为TH外部端子，15、15A为保护IC， 16 为过充电检测电路，17为过放电检测电路，18为过电流检测电路，19为逻辑电路，20为稳压 源，21、38为比较电路，22为不感应时间设定电路，30为充电装置，31、32、33为端子，34为基 准电压，36为电流源，39为充电控制电路，M11、M12、M13掘)为M()S晶体管，:Rll、 R12、 R35 为电阻，R13、R23为热敏电阻。
本发明的最佳实施方式
(参考例) 图1为本发明的电池盒的参考例的框图。在图中，电阻Rll和电容器Cll的串联 电路并联连接于锂离子电池12。锂离子电池12的正极通过线路连接于电池盒10的外部端 子13，负极通过电流截断用的n沟道MOS晶体管Mll、 M12，由线路连接于电池盒10的外部 端子14。
M0S晶体管Ml 1 、 M12的漏极相连，MOS晶体管Ml 1的源极连接于锂离子电池12的 负极，MOS晶体管M12的源极连接于外部端子14。并且，各MOS晶体管M11、M12分别在漏极 和源极之间等价地连接体二极管D11 、 D12 。 热敏电阻R13和电阻R14的串联电路并联连接于锂离子电池12。上述热敏电阻
R13在电池盒中配设在锂离子电池12的附近，并与锂离子电池12热结合。热敏电阻R13使
用具有负iil度系数的NTC(NegativeTemperature Coefficient.)热敏电阻。 在图2中分别示出具有负温度系数的NTC热敏电阻和具有正温度系数的
PTC (Positive Temperature Coefficient)热敏电阻的温度、电阻特性。 保护IC(集成电路)15中内置过充电检测电路16、过放电检测电路17、过电流检
测电路18。保护IC15由锂离子电池12的正极通过电阻Rll接通电源Vdd至端子15a，并
由锂离子电池12的负极接通电源Vss至端子15c来工作。 过充电检测电路16从端子15a、15c的电压检测出锂离子电池12的过充电，并将 检测信号提供给逻辑电路19。过放电检测电路17从端子15a、15c的电压检测出锂离子电 池12的过放电，并将检测信号提供给逻辑电路19。过电流检测电路18从端子15c、15f的 电压检测出流入电阻R12的电流为过大的过电流，并将检测信号提供给逻辑电路19。
保护IC15在端子15b连接热敏电阻R13和电阻R14的连接点A，在端子15f连接 电阻R12的-一端，电阻R12的另一端连接外部端子14。保护IC15将D0UT输出端子15d连 接于MOS晶体管Mil的栅极，将C0UT输出端子15e连接于MOS晶体管M12的栅极。
在保护IC15中，端子15b连接于比较电路21的非反向输入端。端子15c连接于 稳压二极管(Zener diode)等稳压源20的负极，稳压源20的正极连接于比较电路21的反 向输入端。 如图2所示，由于热敏电阻R13是具有负温度系数的NTC热敏电阻，因此随着温度 的上升使电阻值变低，导致连接点A的电压上升。 比较电路21具有滞后特性，通过比较在稳压源20产生的恒电压VI和连接点A的 电压，在连接点A的电压高时,输出高信号。即，当热敏电阻R13的检测温度超过对应于恒 电压VI的预定温度(例如，7(TC左右)时，比较电路21输出高信号作为高温检测信号。
比较电路21所输出的高温检测信号被供应到不感应时间设定电路22。当高温检 测信号的高信号维持时间超过预定值(例如().5sec)时，不感应时间设定电路22将高的高 温检测信号供应给逻辑电路19。 逻辑电路19分别接收过充电检测电路16、过放电检测电路17、过电流检测电路18 的检测信号，同时还接收不感应时间设定电路22所输出的高温检测信号。
当逻辑电路19通过过充电检测电路16检测到过充电检测信号时，使端子15e的 C0UT的输出为低(low),以断开M0S晶体管M12的连接；当逻辑电路19通过过放电检测电 路17检测到过放电检测信号时，使端子15d的D0UT的输出为低(low)，以断开MOS晶体管 Mil的连接；当逻辑电路19通过过电流检测电路18检测到过电流检测信号时，使端子15d 的:[)()UT的输出为低(low)，以断开MOS晶体管Ml 1的连接。 当高温检测信号为高时，逻辑电路19使端子15e的C0UT的输出为低，以断开MOS 晶体管M12的连接。据此，可以正确地检测出锂离子电池12的温度，并且当锂离子电池12 达到高温时，可以停止充电来保护电池。
由于热敏电阻Rl3使用NTC热敏电阻，而NTC热敏电阻如图2所示，电阻值相对于 温度是接近线性变化的，因此可以高精度地检测出温度。并且，由于在电池盒10中，热敏电 阻R13配设在锂离子电池12的附近，因此可以高精度地检测出锂离子电池12的温度。在 此，由于PTC热敏电阻的电阻值在超过某一温度时急剧增加，因此不能高精度地检测温度。
当使COUT的输出为低而断开MOS晶体管M12的连接的时候在外部端子13、14之 间连接有负载时，由于DOUT的输出为高而开通了 MOS晶体管Mll，因此MOS晶体管M12的 体二极管D12被开通，使锂离子电池12的放电电流流入到连接于外部端子13、 14之间的负 载。 此时，如果将体二极管D12的正向电压降标为Vf ，将放电电流标为Id，则表现为Wd =Vf X Id的功率Wd，以热量的形式被释放。因此，电池盒10可能进一步被加热。F面的实 施例就是说明防止这种自我加热并进行恰当的停止充电的控制的内容。
(实施例) 图3为表示本发明的电池盒的一个实施例的框图。在图中，与图1相同的部分标 记相同的符号。 本实施例的电池盒10A是连接于具有三个端子的充电装置30进行充电的电池盒。 在下面说明本实施例的电池盒IOA之前，说明充电装置30。 充电装置30包含分别连接于电池盒10A的外部端子13、外部端子14、后述的外部 端子TH的端子31、端子32、端子33。端子31为正电源端子,端子32为负电源端子。端子 33为用于检测端子32与端子33之间的电压的电压检测用端子。并且，充电装置30包含 基准电压34、电阻R35、电流源36、二极管D37、比较电路38、充电控制电路39、 MOS晶体管 M40。 比较电路38的一侧输入端输入基准电压34被电阻R35以及端子32与端子33之 间的电阻进行分压的电压，即输入端子32与端子33之间的电压。比较电路38的另一个输 入端输入根据电流源36和二极管D37产生的恒电压VT。当端子32与端子33之间的电压 小于或等于所述电压VT时，比较电路38的输出变化。比较电路38的输出输入到充电控制 电路39。 充电控制电路39例如根据充电电流或充电电压，对M()S晶体管M40进行开/关控 制。本实施例中，当具有连接于端子32与端子33之间的热敏电阻的电池盒被连接时，通过 检测电池盒的温度上升情况，停止对电池盒的充电。在本实施例中，热敏电阻的电阻值降低 导致端子32与端子33之间的电压小于或等于预定电压VT时,充电控制电路39将不会运 行，并使附)S晶体管40关闭，以停止向电池盒充电。 具体来讲,例如当端子32与端子33之间的电压小于或等于预定电压VT时，比较 电路38的输出为低。充电控制电路39基于比较电路38的输出，切换运行/不运行。当比 较电路38的输出为低时，充电控制电路39处于不运行状态，并关闭M0S晶体管M40。 g卩，当 端子32与端子33之间的电压小于或等于预定电压VT时,充电控制电路39关闭M()S晶体 管M40,停止对电池盒进行充电。在此，在本实施例中，以p沟道的MOS晶体管作为MOS晶体 管M40。也可以用恒电流源来代替基准电压34。 下面说明本实施例的电池盒IOA。本实施例的电池盒10A进行在电池盒10A达到高温时，停止向充电装置30进行充电的控制。 本实施例的电池盒10A是，在参考例中说明的电池盒10中设置第三外部端子TH、 并联连接于外部端子TH与外部端子14之间的热敏电阻R23、M0S晶体管M13而构成的。
本实施例的保护I:C15A具有从不感应时间设定电路22输出信号的输出端子Tout, 输出端子Tout连接于M0S晶体管M13的栅极。当热敏电阻R13的检测温度超过预定温度 而从不感应时间设定电路22输出高的高温检测信号时，输出端子Tout.的高信号输入到栅 极而开通M0S晶体管M13。在此，M0S晶体管M13为n沟道M0S晶体管。
下面说明本实施例的电池盒l()A连接于充电装置30时的情况。
电池盒10A的外部端子13、14、 TH分别连接于充电装置30的端子31、端子32、端 子33。 当电池盒10A与充电装置30连接时，充电装置30的端子32及端子33之间的电压 为基准电压34被电阻R35和热敏电阻R23进行分压的电压。在本实施例中，热敏电阻R23 值被设定为当电池盒10A连接于充电装置30时，使端子32及端子33之间的电压高于预定 电压VT的值。本实施例的热敏电阻R23为NTC热敏电阻。在充电装置30中，当电池盒10A 的温度上升而导致热敏电阻R23的电阻值下降时，基准电压34被电阻R35和热敏电阻R23 分压的电压(端子32及端子33之间的电压)会降低。当热敏电阻R23的电阻值下降到使 该分压值小于或等于预定电压VT时，充电装置30停止向电池盒10A的充电。
当在电池盒10A连接到充电装置30的状态下，从不感应时间设定电路22输出高 的高温检测信号时，从保护IC15A的输出端子Tout输出的高信号输入到M0S晶体管M13的 栅极，使附)S晶体管M13开通。当M()S晶体管M13开通时，电池盒l()A的外部端子14及外 部端子TH之间短路，端子32及端子33之间的电压变为小于或等于预定电压VT。在充电装 置30中，当端子32及端子33之间的电压小于或等于预定电压VT时，比较电路38的输出 发生变化，充电控制电路39关闭M0S晶体管M40,停止向电池盒10A充电。
如上所述，本实施例的电池盒10A具有M()S晶体管M13,从而在热敏电阻R13的检 测温度超过预定温度时，可以使外部端子14及外部端子TH之间的电压小于或等于预定电 压VT。因此，电池盒10A可以通过对电池盒10A的温度控制，停止从充电装置30到电池盒 10A的充电。 据此，根据电池盒l()A，即使充电装置30的预定电压VT发生变化或充电装置30的 分压电阻有误差，也能通过充电装置30检测出电池盒10A达到高温的情况,并能准确地停 止从充电装置30的充电。 由于本实施例的电池盒10A根据M0S晶体管M13进行停止充电的控制，因此无需
为了停止从充电装置30的充电而关闭M()S晶体管M12。因此，即使从不感应时间设定电路
22输出高温检测信号，逻辑电路29也使端子15e的C0UT的输出为高，以开通M0S晶体管
M12。据此，体二极管D12不会被接通，从而可以防止电池盒10A发生自我发热。 据此,根据本实施例的电池盒10A,不仅可以防止自我发热,而且能恰当地进行停
止充电的控制。 上面基于实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例中示出的 内容。在不超过本发明思想的情况下，可以进行各种变更，可以根据应用状态进行适当的变 化。
权利要求
一种电池盒，包含连接于充电装置的正负电源端子和电压检测用端子的第一至第三外部端子，当所述电压检测用端子的电压低于预定电压时，所述充电装置停止充电，连接于所述第一外部端子和第三外部端子之间的二次电池，通过检测所述二次电池的过充电、过放电、过电流而控制第一及第二开关元件的开/关的保护电路，所述第一及第二开关元件设置在所述二次电池与负载或所述二次电池与所述充电装置之间的配线上，设置在所述第二外部端子与所述第三外部端子之间的第一热敏电阻，所述电池盒的特征在于，具有第二热敏电阻与电阻的串联电路，所述第二热敏电阻设置在所述二次电池的附近并与所述二次电池并联连接，连接于所述第二外部端子与所述第三外部端子之间的第三开关元件，当由所述第二热敏电阻检测到所述二次电池的温度超过预定温度的情况时，所述保护电路开通所述第三开关元件，使所述第二外部端子和所述第三外部端子之间短路。
2. 根据权利要求1所述的电池盒，其特征在于，所述第三开关元件为M0S晶体管。
3. 根据权利要求1或2所述的电池盒,其特征在于，所述第一及第二热敏电阻为具有负 温度系数的NTC热敏电阻。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可以高精度地进行二次电池的温度保护、可以防止放电时自我加热、而且可以进行恰当的停止充电的控制的电池盒。当由热敏电阻(R13)检测到锂离子二次电池(12)的温度超过预定温度时，电池盒(10A)开通MOS晶体管(M13)，使连接于充电装置(30)的端子(32)和端子(33)的外部端子(14)和外部端子(TH)之间的电压小于或等于预定电压，从而停止由充电装置(30)的充电。
文档编号H02J7/00GK101728842SQ20081016964
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月13日 优先权日2008年10月13日
发明者武田贵志, 竹下顺司 申请人:三美电机株式会社