专利名称：电池保护模块及电池保护系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池保护模块及电池保护系统，尤其涉及在电路基板上搭载了具有保护电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路芯片；以及设置在电池和负荷之间、并利用保护电路芯片的保护功能从负荷中切断电池的晶体管芯片而构成的电池保护模块及电池保护系统。
背景技术：
便携电话等的便携机器搭载有作为其电源的可充电的电池组件。电池组件可由充电器进行充电。
此时，搭载在电池组件中的锂离子电池因过充电、过放电、过电流、短路等的异常状态充放电特性等的性能大幅度劣化，所以在电池组件中搭载有用于保护内置电池以使其免于处在过充电、过放电、过电流、短路等的异常状态的电池保护模块。
图7是现有的电池保护模块的剖视图，图8表示现有的电池保护模块的方框构成图。
现有的电池保护模块500是将由电池保护IC芯片511及晶体管IC芯片512以及电阻R11、R12、电容器C11构成的芯片部件513焊接在印刷配线板514上而构成的。电池保护模块500构成如下在形成于印刷配线板514上的端子515、516上连接电池，在端子517、518上连接负荷。
此时，电池保护IC芯片511具有过充电保护功能、过放电保护功能、过电流保护功能、以及短路保护功能。过充电保护功能是从电阻R11和电容器C11的连接点电压中检测电池电压，在成为过充电状态时，断开内装在晶体管IC芯片512中的一个晶体管Q32。
过放电保护功能是从电阻R11和电容器C11的连接点电压中检测电池电压，在成为过放电状态时，断开内装在晶体管IC芯片512中的另一个晶体管Q31。
过电流保护功能以及短路保护功能是检测由流动于电阻R12中的电流而产生于电阻R12中的电压，检测电池的过电流状态及短路状态，并断开晶体管Q31。
内装在晶体管IC芯片512中的两个晶体管Q31、Q32由场效应晶体管构成，并以串联源、漏电极(ドライン一ソ一ス)的方式连接在端子516和端子518之间。此时，由于晶体管Q31必须阻止放电电流，所以寄生二极管以与从端子516向端子518的方向相反的方向的方式连接。另外，由于晶体管Q32阻止充电电流，所以寄生二极管以与从端子518向端子516的方向相反的方向的方式连接。
通过以上结构，电池保护模块500保护了电池使其免于处在过充电、过放电、过电流、以及短路状态。
另一方面，在使用低容量电池的小型便携机器中，有时在机器侧搭载充电控制IC等，很多时候不需要在电池组件一侧的全保护。在进行全保护时，如图8所示，需要在电池和负荷之间串联连接过放电防止用晶体管Q31和过充电防止用晶体管Q32这两个晶体管。
但是，期望便携机器小型化的同时电池组件也小型化，但由于现有的电池保护模块是在印刷配线板上焊接电池保护IC芯片及晶体管IC芯片而构成的，所以很难小型化。
发明内容
本发明是鉴于上述问题提出的，目的是提供一种可小型化的电池保护模块及电池保护系统。
方案1的发明，在电路基板114上搭载了至少具有保护电池311以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路111，以及设置在电池311和负荷411之间并利用保护电路111的保护功能被开闭，进而从负荷411中切断电池311的开闭元件112而构成电池保护模块中，其特征在于，保护电路111及开闭元件112均由裸芯片构成，保护电路111所使用的保护功能被限制，开闭元件112由一个元件Q11构成，该一个元件Q11利用由保护电路使用的保护功能被开闭。
方案2的发明在方案1的基础上，其特征在于，保护电路111其所使用的保护功能被限制为保护电池以使其免于处在过放电状态的过放电保护功能；保护电池以使其免于处在过电流状态的过电流保护功能；以及保护电池以使其免于处在短路状态的短路保护功能。
方案3的发明在方案1的基础上，其特征在于，开闭元件112由一个场效应晶体管Q11构成。
另外，方案4的发明是一种电池保护系统，保护电池311以使其免于处在异常状态，其特征在于，具有控制向电池充电的充电控制机构421；具有保护电池311以使其免于处在异常状态的保护功能的保护机构100，通过充电控制机构421及保护机构100协作而保护电池311以使其免于处在异常状态。
方案5的发明在方案4的基础上，其特征在于，保护机构100具有保护电池311以使其免于处在过放电状态的过放电保护功能；保护电池以使其免于处在过电流状态的过电流保护功能；以及保护电池以使其免于处在短路状态的短路保护功能，充电控制机构具有保护电池以使其免于处在过充电状态的过充电保护功能。
根据本发明，在电路基板上搭载了至少具有保护电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路，以及设置在电池和负荷之间并利用保护电路的保护功能被开闭，从负荷中切断电池的开闭元件而构成的电池保护模块中，其中，保护电路及开闭元件均由裸芯片构成，限制由保护电路使用的保护机能受到限制，且开闭元件由一个元件构成，该元件利用由保护电路所使用的保护功能而被开闭，所以可大幅削减保护电路及开闭元件的搭载空间，这样一来，可以将模块整体小型化。
图1是本发明的一个实施例的立体图。
图2是本发明的一个实施例的侧视图。
图3是本发明的一个实施例的方框构成图。
图4是保护电路芯片111的方框构成图。
图5是本发明的一个实施例的适用例的分解立体图。
图6是使用了电池组件300的便携机器系统的方框构成图。
图7是现有的电池保护模块的剖视图。
图8是现有的电池保护模块的方框构成图。
图中100-电池保护模块，111-保护电路芯片，112-晶体管芯片，113-芯片部件，114-电路基板，115-模块树脂，116～119-端子，211-过放电检测电路，212-过电流检测电路，213-短路检测电路，214-控制电路，221～224-端子，300-电池组件，311-电池，312-壳体，313-盖，321、322-端子部件，400-便携机器系统，411-装置主体，412AC-适配器，413-交流电源，421-充电控制IC，422-电源电路，423-主体电路，424～427-端子，Q21、Q21-晶体管，R1、R2-电阻，C1-电容器。
具体实施例方式
图1是本发明的一个实施例的立体图，图2是本发明的一个实施例的侧视图，图3是本发明的一个实施例的方框构成图。
本实施例的电池保护模块100例如是搭载在电池组件等上，并保护内装在电池组件中的电池以使其免于处在异常状态的电路模块，做成所谓的COB(chip on board)的结构。电池保护模块100由保护电路芯片111、晶体管芯片112、芯片部件113、电路基板114、模块树脂部115及端子部116～119构成。
保护电路芯片111检测电池的过放电、短路，并断开设置在电池和负荷之间的晶体管112，保护电池以使其免于处在异常状态。保护电路芯片111和晶体管芯片112都是由裸芯片构成，粘结在电路基板114上。保护电路芯片111直接引线结合在电路基板114的导电图形上，与电路基板114电连接。
电路基板114由环氧树脂或陶瓷构成，形成有金、铜、铝等的导电图形。
保护电路芯片111相比一般的电池保护IC所使用保护功能，例如，其所使用的保护功能被限制为保护电池使其免于处在过放电状态的过放电保护功能；保护电池使其免于处在过电流状态的过电流保护功能；以及保护电池使其免于处在短路状态的短路保护功能。
另外，晶体管芯片112做成仅搭载一个场效应晶体管的结构。再有，一般的晶体管IC芯片搭载两个晶体管。
本实施例的晶体管芯片112被裸芯片化，构成仅搭载一个晶体管Q11的结构，并将晶体管芯片112做成相比一般的晶体管IC大幅度小型化。
模块树脂部115通过密封电路基板114的保护电路芯片111及晶体管芯片112以及芯片部件113而形成。
图4是保护电路芯片111的方框结构图。
保护电路芯片111由过放电检测电路211、过电流检测电路212、短路检测电路213及控制电路214构成。
端子221通过形成于电路基板114上的导电图形而与电阻R1和电容器C1的连接点连接。端子222通过形成于电路基板114上的导电图形，并借助于电阻R2与端子119连接。端子223通过形成于电路基板114上的导电图形而与晶体管芯片112的晶体管Q11开口(gate)连接。
过放电检测电路211通过检测端子116的电压，进而检测被连接在端子116和端子117之间的电池的过放电状态，再生成过放电检测信号。过放电检测信号被供给至控制电路214。
过电流检测电路212检测通过电阻R2流入端子222中的电流，进而检测被连接在端子116和端子117之间的电池的过电流状态，再生成过电流检测信号。过电流检测信号被供给至控制电路214。
短路检测电路213检测通过电阻R2流入端子222中的电流，进而检测被连接在端子118和端子119之间的电池的短路状态，再生成过短路检测信号。短路检测信号被供给至控制电路214。
控制电路214对应来自过放电检测电路211的过放检测信号及来自过电流检测电路212的过电流检测信号以及来自短路检测电路213的短路检测信号中的任一个，从端子223输出断开构成晶体管芯片112的晶体管Q11的驱动信号。通过断开晶体管Q11，使电池处在从连接在端子118和端子119之间的负荷中断开的状态。
根据本实施例，通过将保护电路芯片111及晶体管芯片112作为裸芯片搭载在电路基板114上，并且限制保护电路芯片111的保护功能的同时，与其相符地用一个晶体管Q11构成搭载在晶体管芯片112上的晶体管，从而可使电路基板114小型化，可使电池保护模块100的整体形状小型化。另外，与搭载了IC芯片等情况相比，可使形状变薄。
另外，由于保护电路芯片111及晶体管芯片112是裸芯片，所以比IC芯片化的结构更廉价。再有，由于在晶体管芯片112上仅搭载一个晶体管Q11，所以可构成比晶体管IC芯片廉价的结构。
这样，根据本实施例的电池保护模块100，由于可比现有制品大幅小型化且薄型化，所以提高被搭载的电池组件等形状的自由度成为可能。
图5是本发明的一个实施例的应用例的分解立体图。
该应用例表示在电池组件300中应用了本实施例的电池保护模块100的例子。
该应用例的电池组件300由电池保护模块100、电池311、壳体312、及盖313构成。电池保护模块100，其端子部件321的一端焊接在端子116上。端子部件321被弯曲，另一端焊接在电池311的正端子上。
另外，电池保护模块100，其端子部件322的一端焊接在端子117上。端子部件321被弯曲，另一端焊接在电池311的负端子上。
焊接有电池保护模块100的电池311容纳在壳体312内，壳体312的开口面由盖313封闭。
此时，电池保护模块100的端子118、119从壳体312的开口部331、332露出在外部，可与外部电路连接。
图6表示使用了电池组件300的便携机器系统的方框构成图。
该应用例的便携机器系统400成为由电池组件300驱动装置主体411的结构。
装置主体411由充电控制IC421、电源电路422、主体电路423及晶体管Q21构成，在端子424、425上连接有AC适配器412，在端子426、427上连接有电池组件300。AC适配器412将从交流电源413供给的交流电源变换为直流电源再供给端子424、425。
端子424通过晶体管Q21与端子426连接，端子425与充电控制IC421及电源电路422连接。端子426、427与电池组件300的端子118、119连接。
电池组件300在从AC适配器412向端子424、425供给直流电源时进行充电，在不从AC适配器412向端子424、425供给直流电源时，向电源电路422供给直流电源。
此时，由充电控制IC421控制晶体管Q21，以控制为内装在电池组件300中的电池311不处于过充电状态或过放电状态。
因此，电池组件300的电池311即便不由电池保护模块100进行过充电保护，也可由内装在装置主体411内的充电控制IC421的过充电保护功能进行保护以防止其处在过充电中。这样，在该应用例的便携机器系统400中，通过电池保护模块100及充电控制IC421的协作，保护电池311以使其免于处在过放电、过充电、短路等的异常状态。
再有，电源电路422由来自AC适配器412的直流电源或来自电池组件300的直流电源生成驱动主体电路423的电源，再供给主体电路423。主体电路423由从电源电路422供给的电源来驱动，发挥装置的各种功能。
再有，本实施例的电池保护模块100可去除过充电保护回路及过充电保护用晶体管，仅使过放电保护电路211、过电流保护电路212、短路保护电路213以及过放电保护用晶体管Q11起作用，使过放电保护功能、过电流保护功能以及短路保护功能发挥作用，但也可以去除过放电保护电路211、过电流保护电路212、短路保护电路213以及过放电保护用晶体管Q11，而使过充电保护电路及过充电保护用晶体管起作用，仅使过充电保护功能发挥作用。
另外，本发明不限于上述实施例，在不脱离技术方案范围的精神及公开范围的情况下可以进行种种修改以及变更。
权利要求
1.一种电池保护模块，在电路基板上搭载了至少具有保护电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路；以及设置在上述电池和负荷之间并利用上述保护电路的保护功能被开闭，进而从上述负荷中切断上述电池的开闭元件而构成，其特征在于，上述保护电路及上述开闭元件均由裸芯片构成，上述保护电路所使用的保护功能被限制，上述开闭元件由一个元件构成，该一个元件利用由上述保护电路所使用的保护功能被开闭。
2.根据权利要求1所述的电池保护模块，其特征在于，上述保护电路所使用的保护功能被限制为保护上述电池以使其免于处在过放电状态的过放电保护功能；保护上述电池以使其免于处在过电流状态的过电流保护功能；以及，保护上述电池以使其免于处在短路状态的短路保护功能。
3.根据权利要求1所述的电池保护模块，其特征在于，上述开闭元件由一个场效应晶体管构成。
4.一种电池保护系统，保护电池以使其免于处在异常状态，其特征在于，具有控制向上述电池充电的充电控制机构；以及，具有保护上述电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护机构，由上述充电控制机构及上述保护机构协作保护上述电池以使其免于处在异常状态。
5.根据权利要求4所述的电池保护系统，其特征在于，上述保护机构具有保护上述电池以使其免于处在过放电状态的过放电保护功能；保护上述电池以使其免于处在过电流状态的过电流保护功能；以及，保护上述电池以使其免于处在短路状态的短路保护功能，上述充电控制机构具有保护上述电池以使其免于处在过充电状态的过充电保护功能。
全文摘要
本发明涉及在电路基板上搭载了具有保护电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路芯片，以及设置在电池和负荷之间、并通过保护电路芯片的保护功能从负荷中切断电池的晶体管芯片而构成的电池保护模块，目的在于提供可小型化的电池保护模块及电池保护系统。本发明在电路基板上搭载了至少具有保护电池以使其免于处在异常状态的保护功能的保护电路，以及设置在电池和负荷之间并由保护电路的保护功能被开闭，进而从负荷中切断电池的开闭元件而构成的电池保护模块中，其特征在于，保护电路及开闭元件均由裸芯片构成，保护电路所使用的保护功能被限制，开闭元件由一个元件构成，该一个元件构成利用由保护电路使用的保护功能被开闭。
文档编号H02H7/18GK101047312SQ20071000826
公开日2007年10月3日 申请日期2007年1月26日 优先权日2006年3月31日
发明者中川哲, 石崎芳宜, 明石贵和 申请人:三美电机株式会社