专利名称：电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池组，尤其涉及具有检测出二次电池的过充电、过放电、过 电流，并将设置在所述二次电池和负载或充电装置之间的配线上的开关元件关
断(OFF)的保护电路的电池组。 背景才支术
近年，作为二次电池，在数字照相机等便携式设备中装栽了锂离子电池。 锂离子电池应对过充电以及过放电的能力较差，因此以具有过充电以及过放电 的保护电路的电池组的形态来使用。
图6和图7表示现有的电池组的各例的框图。在图6中，与锂离子电池2 并联地连接了电阻R1和电容器C1的串连电路。锂离子电池2的正极与电池 组1的外部端子3相连，负极经由电流切断用的n沟道MOS (金属氧化物膜 半导体)晶体管M1、 M2与电池组1的外部端子4相连。
MOS晶体管Ml、 M2将漏极连接在一起，MOS晶体管Ml的源极与锂离 子电池2的负极相连，MOS晶体管M2的源极与外部端子4相连。另夕卜，MOS 晶体管M1、 M2分别在漏 源间等价地连接了体二极管D1、 D2。
保护IC (集成电路)5内置了过充电检测电路、过放电检测电路、过电流 检测电路。另外，保护IC5从锂离子电池2的正极通过电阻Rl被供给电源 Vdd,同时从锂离子电池2的负极被供给电源Vss来进行动作。
保护IC5，当通过过放电检测电路或过电流检测电路检测出过放电或过电 流时，使DOUT输出成为低电平(lowlevel),将MOS晶体管Ml截止，当通 过过充电检测电路检测出过充电时，使COUT成为低电平，将MOS晶体管 M2截止。
在图7中还在电池组1中设置了热敏电阻R3。热敏电阻R3的一端与电池 组1的端子6相连，另一端与外部端子4相连。在电池组1的端子6上，在充 电时从充电装置经由分压电阻施加了预定电压。热敏电阻R3的电阻值根据电池组1的温度而变化，由此，端子6的电压变化。充电装置4全测端子6的电压 来进行控制，以便在电池组1的温度超过预定值时停止充电。
此外，在专利文献l中记载了，将与温度保护元件(PTC元件)串连连接 的二极管以及与它们反向并联连接的二极管连接在二次电池上，以使在通常的 放电时，即使达到高温，温度保护元件(PTC元件)也不动作。专利文献1特开2004-152580号公报
图6所示的现有例没有与电池组的温度对应的保护功能。另外，图7所示 的现有例虽然具有与电池组的温度对应的保护功能，但是由于从充电装置经由 分压电阻施加预定电压，因此具有在充电装置的预定电压变化了的情况下或存 在充电装置的分压电阻的误差的情况下，无法准确地;险测出电池组的温度的问 题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够仅在连接了充电装 置时高精度地进行二次电池的温度保护的、并可以防止放电时的自身加热的电 池组。
在本发明的 一个实施方式中， 一种电池组，具有4企测出二次电池的过充电、 过放电、过电流，并将设置在所述二次电池(12)和负载或充电装置之间的配 线上的开关元件(M12)关断的保护电路(15),该电池组具有设置在所述 二次电池(12)的附近，与所述二次电池并联连接的、热^:电阻(R13)和电 阻(R14)的串连电路；以及温度异常检测单元(30),其在所述保护电路(15) 内，当通过所述热敏电阻(R13)检测出的所述二次电池的温度超过预定温度 时，将所述开关元件(M12)关断，然后，当所述二次电池和负载或充电装置 之间的配线的电压超过所述开关元件(M12)的体二极管(D12)的正向电压 降的阈值时，将所述开关元件(M12)接通。
优选的是，所述温度异常检测单元(30)具有将所述热敏电阻(R13) 和电阻(R14)的连接点的电压与所述预定温度所对应的基准电压进行比较的 第1比较器(31);将所述二次电池(12)和负载或充电装置之间的配线的电 压与所述开关元件(M12)的体二极管(D12)的正向电压降的阈值进行比较 的第2比较器(36);以及根据所述第1比较器(31)的输出信号，当所述二次电池的温度超过所述预定温度时被置位(set)，根据所述第2比较器(36)
的输出信号，当所述配线的电压超过所述阈值时被复位(reset)的触发器(33 )。 优选的是，所述热敏电阻(R13)是具有负的温度系数的NTC热敏电阻。 此外，上述括号内的参考符号是为了容易理解而附加的，仅是一个例子，
并不限定于图示的形态。
根据本发明，能够仅在连接了充电装置时高精度地进行二次电池的温度保
护，并可以防止放电时的自身加热。
图1是表示本发明的电池组的参考例的框图。
图2是NTC热敏电阻和PTC热敏电阻各自的温度 电阻特性图。
图3是本发明的电池组的一个实施方式的框图。
图4是温度异常检测电路的一个实施方式的电路结构图。
图5是图4的各部的信号时序图。
图6是现有的电池组的一例的框图。图7是现有的电池组的另一例的框图。
符号说明
10:电池组；12: 4里离子电池；13、 14、 32:外部端子；15:保护IC; 16:过充电检测电路；17:过放电检测电路；18:过电流检测电路；19:逻辑 电路；20、 32、 37:恒压源；21、 31、 36:比较器；22:不感应时间设定电路； 30:温度异常检测电路；31、 34、 41:反相器；33:触发器；35、 40: OR电 路；Cl:电容器；Mll、 M12: MOS晶体管;Rll、 R12、 R14:电阻；R13: 热敏电阻。
具体实施例方式
<参考例>
图1表示本发明的电池组的参考例的框图。该图中，与锂离子电池12并 联地连接了电阻Rll和电容器Cll的串联电路。锂离子电池12的正极通过配 线与电池组10的外部端子13相连，负极通过配线经由电流切断用的n沟道 MOS晶体管Mll、 M12与电池组10的外部端子14相连。
MOS晶体管Mll、 M12将漏极连接在一起，MOS晶体管Mil的源极与锂离子电池12的负极相连，MOS晶体管M12的源极与外部端子14相连。另 夕卜，MOS晶体管Mll、 M12分别在漏.源间等价地连接了体二极管Dll、 D12。
另夕卜，与锂离子电池12并联地连接了热敏电阻R13和电阻R14的串联电 路。上述热敏电阻R13在电池组10内被配置在锂离子电池12的附近，与锂 离子电池12热耦合。热敏电阻R13使用了具有负的温度系数的NTC( Negative Temperature Coefficient)热4丈电阻。
此外，在图2中表示具有负的温度系数的NTC热敏电阻和具有正的温度 系数的PTC (Positive Temperature Coefficient)热敏电阻各自的温度 电阻特 性。
保护IC15内置有过充电检测电路16、过放电检测电路17、过电流检测电 路18。另外，保护IC15从锂离子电池12的正极通过电阻R11向端子15a供 给电源Vdd，并且从锂离子电池12的负极向端子15c供给电源Vss来进行动 作。
过充电检测电路16根据端子15a、 15c的电压检测锂离子电池12的过充 电，将检测信号提供给逻辑电路19。过放电检测电路17根据端子15a、 15c 的电压检测锂离子电池12的过放电，将检测信号提供给逻辑电路19。过电流 检测电路18根据端子15c、 15f的电压检测流过电阻R12的电流过大的过电流， 将检测信号提供给逻辑电路19。
另外，保护IC15在端子15b上连接了热敏电阻R13和电阻R14的连接点 A,在端子15f上连接了电阻R12的一端，电阻R12的另一端与外部端子14 相连。另外，保护IC15将DOUT输出的端子15d连接在MOS晶体管Mll的 栅极上，将COUT输出的端子15e连接在MOS晶体管M12的栅极上。
在保护IC15中，端子15b与比较器21的同相输入端子相连。端子15c与 齐纳二极管等的恒压源20的负极相连，恒压源20的正极与比较器21的反相 输入端子相连。
热敏电阻R13是图2中具有负的温度系数的NTC热敏电阻，因此，随着 温度上升，电阻值降低，连接点A的电压上升。
比较器21具有迟滞特性(hysteresis )，将通过恒压源20产 的恒定电压 VI与连接点A的电压进行比较，当连接点A的电压高时输出高电平的信号。即，当热敏电阻R13的检测温度超过与恒定电压VI对应的预定温度(例如 70。C左右)时，比较器21输出高电平的高温检测信号。
比较器21输出的高温检测信号被提供给不感应时间设定电路22。当高温 检测信号的高电平期间超过预定值(例如0.5sec)时，不感应时间设定电路22
将高电平的高温检测信号提供给逻辑电路19。
向逻辑电路19供给过充电检测电路16、过放电检测电路17、过电流检测 电路18各自的4企测信号，并且向逻辑电路19供给不感应时间设定电路22输 出的高温检测信号。
逻辑电路19在通常的充电时或放电时，使端子15d、 15e —起成为高电平， 来导通晶体管Mll、 M12。另外，当从过充电检测电路16供给过充电检测信 号时，使端子15e的COUT输出成为低电平，截止M0S晶体管M12，当从过 放电检测电路17供给过放电检测信号时，使端子15d的DOUT输出成为低电 平，截止MOS晶体管ll，当从过电流检测电路18供给过电流检测信号时， 使端子15d的DOUT输出成为低电平，截止MOS晶体管Mll。
逻辑电路19，当高温检测信号成为高电平时，使端子15e的COUT输出 成为低电平，截止MOS晶体管M12。由此可以准确地检测出锂离子电池12 的温度，在锂离子电池12成为高温的情况下，可以停止充电来进行保护。
另外，热敏电阻R13使用了如图2所示电阻值相对于温度大体线性变化的 NTC热敏电阻，因此可以高精度地检测出温度，通过将热敏电阻R13在电池 组10内配置在锂离子电池12的附近，可以高精度地检测出锂离子电池12的 温度。此外，PTC热敏电阻当超过某温度时电阻值急剧地增加，西此无法高精 度地检测出温度。
使COUT输出成为低电平来截止MOS晶体管M12时，当在外部端子13、 14间连接了负载时(连接了负载的状态下的充电)，DOUT输出为高电平， M0S晶体管M11导通，因此MOS晶体管M12的体二极管D12导通，来自锂 离子电池12的放电电流流过连接在外部端子13、 14间的负载。
在这种情况下，假设体二极管D12的正向电压降为Vf、放电电流为Id， 则以Wd-Vfxld表示的功率Wd以热形式被放出。因此，电池组IO有可能 进一步被加热。以下说明的本实施方式防止该自身加热。<实施方式>
图3表示本发明的电池组的一个实施方式的框图。在该图中，对于和图1 相同的部分赋予相同符号。
在图3中，与锂离子电池12并联地连接了电阻R11和电容器Cll的串联 电路。锂离子电池12的正极与电池组10的外部端子13相连，负极经由电流 切断用的n沟道MOS晶体管Mll、 M12与电池组10的外部端子14相连。
MOS晶体管Mll、 M12将漏极连接在一起，MOS晶体管Mil的源极与 锂离子电池12的负极相连，MOS晶体管M12的源极与外部端子14相连。另 夕卜，MOS晶体管Mll、 M12分别在漏.源间等价地连接了体二极管Dll、 D12。
另外，与锂离子电池12并联地连接了热敏电阻Rl3和电阻R14的串联电 路。上述的热敏电阻R13，在电池组10内被配置在锂离子电池12的附近，与 锂离子电池12热耦合。热敏电阻R13使用了具有负的温度系数的NTC (Negative Temperature Coefficient)热敏电阻。
此外，图2表示具有负的温度系数的NTC热敏电阻和具有正的温度系数 的PTC (Positive Temperature Coefficient)热敏电阻各自的温度 电阻特性。
保护IC15内置有过充电检测电路16、过放电检测电路17、过电流检测电 路18。另外，保护IC15从锂离子电池12的正极通过电阻R11向端子15a供 给电源Vdd,并且从锂离子电池12的负极向端子15c供给电源Vss来进行动 作。
过充电检测电路16根据端子15a、 15b的电压4全测锂离子电池12的过充 电，将检测信号提供给逻辑电路19。过放电检测电路17根据端子15a、 15c 的电压检测锂离子电池12的过放电，将检测信号提供给逻辑电路19。过电流 检测电路18根据端子15c、15f的电压检测流过电阻R12的电流过大的过电流， 将检测信号提供给逻辑电路19。
另外，保护IC15在端子15b上连接了热敏电阻R13和电阻R14的连接点 A，在端子15f上连接了电阻R12的一端，电阻R12的另一端与外部端子14 相连。另外，保护IC15将DOUT输出的端子15d连接在MOS晶体管Mll的 栅极上，将COUT输出的端子15e连接在MOS晶体管M12的栅极上。
在保护IC15中，端子15b、 15c、 15f与温度异常检测电路30相连。图4表示温度异常检测电路30的一个实施方式的电路结构图。在该图中，端子15b 与比较器31的同相输入端子相连。端子15c与齐纳二极管等恒压源32的负极 相连，恒压源32的正极与比较器31的反相输入端子相连。热敏电阻R13是 具有图2所示的负的温度系数的NTC热敏电阻，因此，电阻值随着温度上升 而降低，连接点A的电压上升。
比较器31具有迟滞特性，将通过恒压源32产生的恒定电压VI与连接点 A的电压进行比较，当连接点A的电压高时输出高电平的信号。即，当热敏 电阻R13的检测温度超过与恒定电压VI对应的预定温度(例如7(TC左右) 时，比较器31输出高电平的高温检测信号。该高温检测信号被提供给触发器 (flip-flop) 33的置位端子(set端子)S,并且，通过反相器(inverter) 34反 相后被提供到OR电路34。
端子15f与比较器36的同相输入端子相连。端子15c与齐纳二极管等恒 压源37的负极相连，恒压源37的正极与比较器36的反相输入端子相连。
MOS晶体管M12导通时的端子15f的电压为0V，但当MOS晶体管M12 截止、体二极管D12导通时，端子15f的电压升高其正向电压降Vf(约0.7V) 的量。
比较器36将端子15f的电压与通过恒压源37产生的恒定电压V2 (例如 约0.4V)比较，检测出体二极管D12导通后，生成高电平的信号并提供给OR 电路34。当高温4企测信号成为低电平时、或者检测出体二极管D12导通时， OR电路34生成高电平的复位信号，然后提供给触发器33的复位端子(reset 端子)R。
触发器33在被供给高电平的高温检测信号时，在被提供给复位信号之前 的期间，输出高电平的温度异常检测信号，该信号提供给构成逻辑电路19的 一部分的OR电路40。
当过电流检测电路18检测出过电流时，对OR电路40提供高电平的过电 流检测信号，当过充电检测电路16检测出过充电时，对OR电路40提供高电 平的过充电检测信号，当被提供上述高电平的过电流检测信号或高电平的过充 电检测信号或高电平的温度异常信号时，OR电路40输出高电平的截止信号。 该高电平的截止信号，通过构成逻辑电路19的一部分的反相器41 ^L^相后，使端子15e的COUT输出成为低电平，截止MOS晶体管M12。
此外，逻辑电路19在通常的充电时或放电时，使端子15d、 15e—起成为
高电平，导通晶体管Mll、 M12。另外，当从过放电4企测电路17供给过放电
检测信号时，使端子15d的DOUT输出成为低电平，截止MOS晶体管Mll，
当从过电流检测电路18供给过电流检测信号时，使端子15d的DOUT输出成
为低电平，截止MOS晶体管Mll。
在此，在时刻tl在电池组10的外部端子13、 14上连才妻充电装置时，如
图5(B)所示，端子15e的COUT输出成为高电平，如图5(C)所示，进4亍
锂离子电池12的充电。
继续充电，热每丈电阻R13的温度如图5 (A)所示那样上升，并在时刻t2
超过预定温度时，比较器31输出高电平的高温检测信号，如图5(B)所示，
端子15e的COUT输出成为低电平。另外，端子15f的电压如图5 (D)所示
成为负的电压。
此后，在时刻t3在电池组10的外部端子13、 14上连接负载时，体二极 管12导通，如图5(C)所示，开始锂离子电池12的放电，热敏电阻R13的 温度暂时如图5 (A)所示那样上升。但是，端子15f的电压如图5 (D)所示 那样成为正的电压(约0.7V)，在时刻t4比较器36生成高电平的复位信号。
由此，如图5(B)所示，在时刻t4,端子15e的COUT输出成为高电平， 体二极管D12截止，防止自身加热，热敏电阻R13的温度如图5 (A)所示那 样慢慢下降。
另一方面，电池组10的外部端子13、 14分别不连接充电装置而连接了负 载时，提供给OR电路40的高温检测信号成为低电平，逻辑电路19使端子 15e的COUT输出成为高电平，将MOS晶体管M12导通。即，体二极管D12 截止，可以防止逸一步加热电池组IO的自身加热。
此外，在电池组IO的外部端子13、 14上分别一起连接了充电装置和负载 的情况下，从充电装置向负栽供电，因此，即使MOS晶体管M12截止，体二 极管D12也不导通。
权利要求
1.一种电池组，具有检测出二次电池的过充电、过放电、过电流，并将设置在所述二次电池和负载或充电装置之间的配线上的开关元件关断的保护电路，该电池组的特征在于，具有配置在所述二次电池的附近，与所述二次电池并联连接的、热敏电阻和电阻的串连电路；以及温度异常检测单元，其在所述保护电路内，当通过所述热敏电阻检测出的所述二次电池的温度超过预定温度时，将所述开关元件关断，然后，当所述二次电池和负载或充电装置之间的配线的电压超过所述开关元件的体二极管的正向电压降的阈值时，将所述开关元件接通。
2. 根据权利要求1所述的电池组，其特征在于， 所述温度异常检测单元具有将所述热敏电阻和电阻的连接点的电压与所述预定温度所对应的基准电 压进行比较的第1比较器；将所述二次电池和负载或充电装置之间的配线的电压与所述开关元件的 体二极管的正向电压降的阈值进行比较的第2比较器；以及根据所述第1比较器的输出信号，当所述二次电池的温度超过所述预定温 度时被置位，根据所述第2比较器的输出信号，当所述配线的电压超过所述阈 值时被复位的触发器。
3. 根据权利要求2所述的电池组，其特征在于， 所述热敏电阻是具有负的温度系数的NTC热敏电阻。
全文摘要
本发明的目的是提供能够仅在连接了充电装置时高精度地进行二次电池的温度保护的、并可以防止放电时的自身加热的电池组。该电池组，具有保护电路(15)，其检测出二次电池的过充电、过放电、过电流，并将设置在二次电池(12)和负载或充电装置之间的配线上的开关元件(M12)关断，所述电池组具有配置在二次电池的附近，与二次电池并联连接的、热敏电阻(R13)和电阻(R14)的串连电路；以及在保护电路内，当通过热敏电阻检测出的二次电池的温度超过预定温度时，将开关元件关断，然后，当二次电池和负载或充电装置之间的配线的电压超过开关元件的体二极管(D12)的正向电压降的阈值时，将开关元件接通的温度异常检测单元(30)。
文档编号H02H5/04GK101567555SQ20091000731
公开日2009年10月28日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月12日
发明者武田贵志, 竹下顺司 申请人:三美电机株式会社