專利名稱：保護電路以及電池組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及保護二次電池免受過度充電或避免過大的放電電流的保護電路以及電池組件。
背景技術：
圖12是表示背景技術所涉及的電池組件(Battery Packing)結構的電路圖。圖12所示的電池組件101，具有保護電路102和二次電池103。二次電池103是例如鋰離子(Lithium ION)二次電池，鋰聚合物(Lithium Polymer)二次電池，鎳氫(NickelHydrogen)二次電池，或是鎳鎘(Nickel Cadmium)二次電池等可以充電的二次電池。這樣的二次電池，如果過度充電或放電電流過大，就會導致循環(huán)(Cycle)壽命等特性的惡化、電池的膨脹和變形等情況發(fā)生。在此，電池組件101具有保護二次電池103免受過度充電和避免過大的放電電流的保護電路102(例如，日本專利公開公報特開平4-75430號)。
保護電路102具有外部連接端子104、105、FET(場效應管)106、107、基準電壓源108、109、比較器(Comparator)110、111、電阻112以及邏輯電路113。
外部連接端子104、105是連接用于為二次電池103充電的充電裝置，或連接通過二次電池103的放電電流被驅(qū)動的移動電話或數(shù)碼相機等移動器械、電動工具、機器人、電動自行車等的驅(qū)動用電源的連接端子。并且，外部連接端子104、二次電池103、FET106、FET107、外部連接端子105被串聯(lián)連接。
FET106的寄生二極管(Parasitic Diode)的陽極(Anode)位于二次電池103一側(cè)，F(xiàn)ET107的寄生二極管的陽極位于外部連接端子105一側(cè)。并且，F(xiàn)ET106在二次電池103的放電電流過大時被作為切斷放電電流的過電流保護用開關來使用，F(xiàn)ET107在二次電池103處于過充電時被作為切斷充電電流的過充電保護用開關來使用。
而且，二次電池103的正極端子輸入到比較器110的+端子，從基準電壓源108輸出的基準電壓Vref1輸入到比較器110的-端子，比較器110的輸出端子與邏輯電路113連接。作為基準電壓Vref1，設定有為檢測二次電池103的過充電的電壓。并且，在通過與外部連接端子104、105連接的圖中省略的充電裝置給二次電池103充電，二次電池103的端子電壓超過基準電壓Vref1時，比較器110將表示過充電的檢測信號輸出到邏輯電路113。
而且，F(xiàn)ET106和FET107的連接點，介于電阻112與比較器111的-端子連接，從基準電壓源109輸出的基準電壓Vref2被輸入到比較器111的+端子。據(jù)此，二次電池103的放電電流流經(jīng)FET106，由FET106的導通電阻產(chǎn)生的壓降通過電阻112輸入到比較器111的-端子。而且，基準電壓Vref2設定有例如相當于在不導致二次電池103的特性惡化的范圍內(nèi)的最大放電電流流經(jīng)FET106時，由FET106的導通電阻產(chǎn)生的壓降的電壓。
并且，當由于金屬片接觸外部連接端子104、105、或外部連接端子104、105連接的負荷設備出現(xiàn)故障等情況而發(fā)生短路，二次電池103的放電電流過大時，，比較器111能檢測出FET106中壓降的上升，并將表示放電電流過大的檢測信號輸出到邏輯電路113。
邏輯電路113，如果從比較器110輸出表示過充電的檢測信號，為了使二次電池103的充電停止而斷開(OFF)FET107，如果從比較器111輸出表示放電電流過大的檢測信號，為了使二次電池103的放電停止而斷開FET106。據(jù)此，保護電路102保護二次電池103免受過充電或過電流放電。
而且，作為保護二次電池免受過充電和過電流的放電的保護電路，已知有如圖13所示的電池組件121，即二次電池122和PTC元件(Positive Temperature Coefficient)123串聯(lián)連接，例如在與外部連接端子124、125連接的充電裝置126出現(xiàn)故障等情況下，由于過度充電二次電池122發(fā)熱或PTC元件123自身發(fā)熱而PTC元件123被加熱的話，PTC元件123就斷開從而切斷充電電流，進而保護二次電池122。
另外，已知的還有如圖14所示的電池組件131，即、使用當超過規(guī)定溫度就斷開的作為熱敏元件(Thermistor)的PTC(Positive Temperature Coefficient)元件的PTC元件132，將二次電池133和PTC元件132串聯(lián)連接，例如在與外部連接端子134、135連接的充電裝置136出現(xiàn)故障等情況下，由于過度充電二次電池133發(fā)熱或PTC元件132自身發(fā)熱而PTC元件132被加熱的話，PTC元件132就斷開從而切斷充電電流，進而保護二次電池133。
然而，在圖12所示保護電路102中，由于FET中含有寄生二極管，無法用一個FET來切斷電流的流動方向不同的放電電流和充電電流，因此需要具備切斷放電電流的FET106和切斷充電電流的FET107。而且，為檢測過充電需要具備基準電壓源108和比較器110，為檢測過大的放電電流需要具備基準電壓源109和比較器111以及電阻112，并且需要具備根據(jù)比較器110、111的輸出信號使2個FET106、107接通(ON)/斷開(OFF)的邏輯電路113，所以具有保護電路102的電路規(guī)模過大的不妥之處。
另外，在如圖13或圖14所示的通過將根據(jù)PTC元件等的溫度而動作的溫度開關與二次電池串聯(lián)連接以此來保護二次電池不受過充電的結構中，由于檢測過充電的精度低，例如在使用充電電壓的控制精度低劣的充電裝置對電池組件進行充電的情況下，如果用溫度不急劇上升的充電電流持續(xù)給二次電池充電，則有可能會出現(xiàn)溫度開關沒有任何動作而二次電池卻被過充電，從而導致二次電池的特性惡化、電池膨脹或變形等。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種保護電路和電池組件，用簡單的電路就能夠保護二次電池從而避免過度的充電或過大的放電電流。
本發(fā)明所提供的一種保護電路具有，用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子和，與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子和，設置在上述第一及第三連接端子之間，且在超出規(guī)定的溫度時斷開的PTC元件和，將上述PTC元件加熱的加熱器(Heater)和，在上述二次電池的電壓超過預先設定的基準電壓時，使上述加熱器發(fā)熱，從而使上述PTC元件斷開的過充電保護控制部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池，避免其放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及用于檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。并且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓時，通過過充電保護控制部使加熱器發(fā)熱，并通過加熱器對PTC元件進行加熱，從而使PTC元件斷開，以此切斷充電電流，所以能夠保護二次電池，避免二次電池過充電。而且，由于用一個PTC元件就能夠切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路。
本發(fā)明所提供的另一種保護電路，具有用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子和，與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子和，設置在上述第一及第三連接端子之間，且在超過規(guī)定的溫度時斷開的PTC元件和，連接在上述PTC元件和上述第一連接端子之間的過充電防止晶體管(Transistor)和，檢測上述二次電池的電壓是否超過基準電壓，且在上述二次電池的電壓超過基準電壓時斷開上述過充電防止晶體管的過充電檢測部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池以避免二次電池的放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及用于檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。而且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓時，過充電防止晶體管通過過充電保護控制部斷開，以此切斷流向二次電池的充電電流，所以能夠保護二次電池免受過充電。
本發(fā)明提供的又一個保護電路，具有用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子和，與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子和，串聯(lián)連接在上述第一及第三連接端子之間，且在超過規(guī)定的溫度時斷開的第一及第二PTC元件和，一端連接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之間，并將上述第一及第二PTC元件加熱的加熱器和，一端與上述加熱器的另一端連接、另一端與上述第二及第四連接端子連接的開關元件和，在上述二次電池的電壓超過規(guī)定的基準電壓時，使上述開關元件接通，在上述二次電池的電壓為上述基準電壓以下時，使上述開關元件斷開的過充電檢測部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池，避免其放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及用于檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。并且，由于在二次電池的電壓超過預先設定的基準電壓時，開關元件通過過充電檢測部接通，充電電流流過加熱器，第一及第二PTC元件通過加熱器的加熱斷開，切斷流向二次電池的充電電流使其變?yōu)檫^充電保護狀態(tài)，所以能夠保護二次電池免受過充電。
并且，由于通過第一及第二PTC元件能切斷放電電流和充電電流，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。再有，由于在第一及第二PTC元件之間連接了加熱器，在上述過充電保護動作中，來自充電器的、供給到二次電池的微弱的過充電電流流向加熱器一側(cè)，由于可通過加熱器進行放電，所以可以防止因過充電保護動作時的微弱的電流所引起的二次電池的過充電的進一步惡化。
而且，因為具有2個PTC元件，所以即使一個PTC元件損壞，也可以通過另一個PTC元件保護二次電池免受過充電以及避免放出過大的放電電流，所以能夠提高安全性及可靠性。
另外，本發(fā)明所提供的電池組件，具有二次電池和上述保護電路。
根據(jù)此結構，在實現(xiàn)電路簡化的同時，還可以提供能夠保護二次電池免受過充電以及避免放出過大的放電電流的電池組件。


圖1是表示本發(fā)明的第一實施例所涉及的電池組件的一個例子的立體分解圖。
圖2是表示圖1所示的電池組件的電結構的一個例子的電路圖。
圖3是表示PTC元件的溫度特性的圖表，縱軸表示元件電阻，橫軸表示元件溫度。
圖4是表示本發(fā)明的第二實施例所涉及的電池組件的電結構的一個例子的電路圖。
圖5是表示本發(fā)明的第三實施例所涉及的電池組件的電結構的一個例子的電路圖。
圖6是表示本發(fā)明的第四實施例所涉及的電池組件的電結構的一個例子的電路圖。
圖7表示保護電路的結構圖，(a)表示保護電路的布線圖(Wiring Pattern)，(b)表示沿7b-7b方向的剖視圖。
圖8表示保護電路的結構圖，(a)表示保護電路的俯視圖，(b)表示在保護電路的電路板的下側(cè)形成的布線圖。
圖9是表示本發(fā)明的第五實施例所涉及的電池組件的電結構的一個例子的電路圖。
圖10是2個PTC元件SW1、SW2的結構圖，(a)表示立體圖，(b)表示PTC元件SW1、SW2被安裝在保護電路中時的模式圖，(c)是(a)所示的PTC元件SW1、SW2的剖視圖的模式圖。
圖11是以往的PTC元件的結構圖。
圖12是表示背景技術所涉及的電池組件結構的電路圖。
圖13是表示背景技術所涉及的電池組件結構的電路圖。
圖14是表示背景技術所涉及的電池組件結構的電路圖。
具體實施例方式
以下，結合附圖對本發(fā)明所涉及的實施例進行說明。在以下說明中，各圖中標注相同符號的結構表示相同的結構，省略其具體說明。
(第一實施例)圖1是表示本發(fā)明的第一實施例所涉及的電池組件的一個例子的立體分解圖。圖1所示的電池組件1，具有有底的容器2、外部連接端子單元(Unit)3、在容器2和外部連接端子單元3之間插入的板狀隔板(Spacer)4。在容器2中裝有二次電池6，并被斂縫封口，在二次電池6上凸狀設置的正極端子61從容器2的開口端突出。而且，容器2由上面鍍鎳的鋼板構成，二次電池6的負極在容器2的內(nèi)部與容器2連接。
外部連接端子單元3具有例如由樹脂形成的殼體31，用于連接充電裝置或負荷設備的連接端子T1、T2被設置成露出于殼體31的上面。而且，與連接端子T2相連接的、例如由板狀的金屬構成的連接端子T4被設置成向與容器2連接的方向突出。
圖2是表示圖1所示的電池組件1的電結構的一個例子的電路圖。圖1所示的電池組件1，具有保護電路5和二次電池6。二次電池6是例如鋰離子二次電池、鋰聚合物二次電池、鎳氫二次電池、或是鎳鎘二次電池等可以充電的二次電池。保護電路5是保護二次電池6免于過充電或避免放出過大的放電電流的保護電路。
保護電路5被配設在外部連接端子單元3的內(nèi)部，具有連接端子T1(第一連接端子)、連接端子T2(第二連接端子)、連接端子T3(第三連接端子)、連接端子T4(第四連接端子)、PTC元件SW1、比較器CMP1、基準電壓源E1、電阻R1、晶體管Q1以及加熱器R2。連接端子T3及連接端子T4是分別與二次電池6的兩極連接的連接端子。
連接端子T1及連接端子T2是用于連接給二次電池6充電的圖中省略的充電裝置及/或通過二次電池6的放電電流被驅(qū)動的負荷設備的連接端子。負荷設備是例如移動電話、數(shù)碼相機、攝像機、便攜式個人電腦、電動工具等各種各樣由電池驅(qū)動的電氣設備。
PTC元件SW1是聚合物型的PTC熱敏元件(thermistor)(PTCPositiveTemperature Coefficient＝具有正溫度系數(shù)的熱敏元件)，是在元件溫度上升至某一溫度時其阻抗值急劇地變化的回復型熱敏開關(return-type heat-sensitive switch)。
圖3是表示PTC元件的溫度特性的圖表，縱軸表示電阻值，橫軸表示溫度。如圖3所示，可以看出在溫度低于125℃的區(qū)域，PTC元件的電阻的上升呈平穩(wěn)的變化，但是在溫度超過125℃左右的部分開始電阻值急劇上升。
在此，將圖表中的傾斜度急劇地變陡的轉(zhuǎn)折點的溫度稱為動作溫度Tsw1。PTC元件SW1，因過電流其內(nèi)部的溫度超過動作溫度Tsw1時，或因外部加熱其內(nèi)部的溫度超過動作溫度Tsw1時，就會斷開。作為動作溫度Tsw1，例如可以將其設定為不至于使二次電池6的特性惡化的溫度范圍內(nèi)的最高溫度。
加熱器R2，例如可采用正的溫度特性、即采用隨溫度的增減阻抗值也隨之增減的PTC熱敏元件。據(jù)此，如果在加熱器R2上輸入電壓，因加熱器R2自身發(fā)熱，加熱器R2的阻抗值增大，流經(jīng)加熱器R2的電流就會減少，其結果，加熱器R2的溫度最終恒定為最終到達溫度Th。最終到達溫度Th是超過PTC元件SW1的動作溫度Tsw1的溫度，可設定在不損壞二次電池6或保護電路5的溫度范圍內(nèi)。據(jù)此，能夠抑制由于加熱器R2的發(fā)熱損壞二次電池6或保護電路5的情況的發(fā)生。
連接端子T3與二次電池6的正極連接，二次電池6的負極與連接端子T4連接。而且，連接端子T1介于PTC元件SW1與比較器CMP1的電源供給端子連接，連接端子T2與比較器CMP1的接地端子連接，由二次電池6供給比較器CMP1的動作用電源電壓。
晶體管Q1是n溝道(Channel)場效應管，柵極(Gate)與比較器CMP1的輸出端子連接，漏極(Drain)與加熱器R2連接，源極(Source)與連接端子T2連接。
基準電壓源E1，是輸出作為用于檢測二次電池6過充電的判斷基準的基準電壓Vref1的電壓產(chǎn)生電路。據(jù)此，基準電壓Vref1被輸入到比較器CMP1的反相輸入端子(-端子)，連接端子T3、T4之間的端子電壓、即二次電池6的充電電壓Vc一旦超過基準電壓Vref1，通過比較器CMP1晶體管Q1的門電壓變?yōu)楦唠娢?High level)，晶體管Q1被接通，加熱器R2發(fā)熱。
而且，為了降低在充電電壓Vc與基準電壓Vref1相接近時的噪音的影響，比較器CMP1采用相對輸入電壓具有滯后(Hysteresis)的比較器。比較器CMP1的非反相輸入端子(+端子)，介于電阻R1與PTC元件SW1連接。
再有，比較器CMP1、電阻R1和基準電壓源E1，例如可以通過集成化構成集成電路IC1。此時，集成電路IC1及晶體管Q1相當于過充電保護控制部的一個例子。而且，比較器CMP1、電阻R1和基準電壓源E1相當于過充電檢測部的一個例子。
以下，對采用上述結構的保護電路5的動作進行說明。首先，對保護電路5的過充電保護動作進行說明。在PTC元件SW1接通的狀態(tài)下，連接端子T1、T2與圖中省略的充電裝置連接，連接端子T1、T2之間一旦被施加了來自充電裝置的充電電壓，介于PTC元件SW1和連接端子T3向二次電池6的基于充電電壓的充電則被進行。
充電電壓Vc正常時例如最大為4.2V，基準電壓源E1、作為基準電壓Vref1例如可設定為4.3V。
這樣，由于充電裝置出現(xiàn)故障或充電裝置的輸出電壓精度低等原因充電電壓Vc超過Vref1時，通過比較器CMP1晶體管Q1被接通，電流從連接端子T1流向加熱器R2，PTC元件SW1被加熱。并且，如果PTC元件SW1的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1就斷開切斷充電電流，從而保護二次電池6免于過充電。
其次，如果因PTC元件SW1斷開切斷充電電流，連接端子T3的電壓變成基準電壓Vref1以下，則通過比較器CMP1晶體管Q1被斷開，流向加熱器R2的電流變?yōu)榱?。并且，如果通過自然冷卻PTC元件SW1的溫度低于動作溫度Tsw1，PTC元件SW1就接通，從過充電保護狀態(tài)回復到正常狀態(tài)。
此時，因為是通過比較器CMP1來檢測過充電、通過加熱器R2對PTC元件SW1進行加熱，以此使PTC元件SW1斷開，所以與圖13或圖14所示的只通過與二次電池串聯(lián)連接的溫度開關來進行過充電保護的情況相比，可以提高過充電的檢測精度，能夠減少在過充電保護動作不動作的狀態(tài)下二次電池6被過充電、二次電池6的特性惡化、二次電池6膨脹或變形等情況的發(fā)生。
下面，說明在二次電池6的放電電流過大時，基于保護電路5的保護動作。首先，在PTC元件SW1接通的狀態(tài)下，由于例如有金屬片接觸到連接端子T1、T2、或者與連接端子T1、T2連接的圖中省略的移動電話等負荷設備出現(xiàn)故障等情況，連接端子T1、T2短路、或者連接端子T1、T2之間的阻抗值變?yōu)榈妥柚禃r，來自二次電池6的經(jīng)過PTC元件SW1的放電電流會增大，PTC元件SW1被自身加熱。
如果PTC元件SW1的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1則斷開，切斷二次電池6的放電電流，從而避免二次電池6放出過大的放電電流。
下面對在充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障時的情況進行說明。如果充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，充電器的電壓控制也不工作，則二次電池6就越過滿充電成為過度充電狀態(tài)。
然而，由于二次電池6被過充電，二次電池6本身的溫度上升，二次電池6和PTC元件SW1就會被熱結合，因此通過該溫度PTC元件SW1被加熱，一旦達到動作溫度Tsw1就變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，來自充電器的充電電流會被切斷。據(jù)此，保護電路5進行過充電保護動作。
根據(jù)第一實施例的電池組件1，因為來自二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值時，PTC元件通過自身發(fā)熱斷開從而切斷放電電流，所以能避免二次電池放出過大的放電電流。而且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓Vref1時，由于加熱器通過過充電保護控制部發(fā)熱，而PTC元件SW1通過加熱器被加熱、以此斷開并切斷充電電流，所以能夠保護二次電池免受過充電。而且，由于用一個PTC元件SW1就能夠切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路。并且，由于PTC元件SW1通過二次電池6被加熱，一旦達到動作溫度Tsw1就切斷充電器的充電電流，因此即使充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，也可以保護二次電池6不至于被過充電。
(第二實施例)其次，對本發(fā)明的第二實施例所涉及的電池組件進行說明。本發(fā)明的第二實施例的電池組件1a的外表與圖1所示的電池組件1相同。圖4是表示本發(fā)明的第二實施例的電池組件1a的電結構的一個例子的電路圖。圖4所示的電池組件1a與圖2所示的電池組件1相比，保護電路5的結構不同。即，在第一實施例的保護電路5中，將加熱器R2與PTC元件SW1的連接端子T1一側(cè)的端子相連接，而在第二實施例的保護電路5a中，將加熱器R2與PTC元件SW1的二次電池6一側(cè)的端子相連接是該實施例的特征所在。
下面對第二實施例的保護電路5a的動作進行說明。首先，對基于保護電路5a的過充電保護動作進行說明。在PTC元件SW1接通的狀態(tài)下，連接端子T1、T2與圖中省略的充電裝置連接，連接端子T1、T2之間一旦被施加了來自充電裝置的充電電壓，介于PTC元件SW1和連接端子T3向二次電池6的基于充電電壓的充電則被進行。
這樣，例如由于圖中省略的充電裝置出現(xiàn)故障或者充電裝置的輸出電壓精度低等原因，充電電壓Vc超過Vref1，則通過比較器CMP1晶體管Q1被接通，電流從連接端子T1，經(jīng)過PTC元件SW1流向加熱器R2，PTC元件SW1就被加熱。并且，當PTC元件SW1的溫度一旦達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1就斷開，從而切斷充電電流，使二次電池6處于免受過充電的過充電保護狀態(tài)。
PTC元件SW1在斷開狀態(tài)下盡管只是一點點但有電流的流動。然而，在第二實施例中，由于在PTC元件SW1的二次電池6一側(cè)的端子上連接有加熱器R2，因此，在過充電保護狀態(tài)下流過PTC元件SW1的微弱的電流，流向接通的晶體管Q1那一側(cè)。其結果，能更加確實地防止二次電池6的過充電。
其次，如果通過PTC元件SW1斷開以此切斷充電電流，連接端子T3的電壓變?yōu)榛鶞孰妷篤ref1以下，則通過比較器CMP1晶體管Q1被斷開，加熱器R2中所流過的電流幾乎為零。并且，如果通過自然冷卻PTC元件SW1的溫度小于動作溫度Tsw1，PTC元件SW1則接通從過充電保護狀態(tài)回復到正常狀態(tài)。
其次，說明來自二次電池6的放電電流過大時基于保護電路5a的保護動作。首先，在PTC元件SW1接通的狀態(tài)下，由于例如連接端子T1、T2有金屬片接觸、或與連接端子T1、T2連接的圖中省略的移動電話等負荷設備出現(xiàn)故障等情況，連接端子T1、T2短路，或者連接端子T1、T2之間的阻抗值變?yōu)榈妥柚禃r，來自二次電池6的放電電流會增大，PTC元件SW1被加熱。
一旦PTC元件SW1的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1則斷開以此切斷二次電池6的放電電流，從而避免二次電池6放出過大的放電電流。
根據(jù)如上所述的第二實施例的電池組件1a，由于將加熱器R2與PTC元件SW1的二次電池6一側(cè)的端子連接，因此，除了第一實施例的效果以外，還具有能更確實地防止二次電池6的過充電的效果。
(第三實施例)下面對本發(fā)明的第三實施例所涉及的電池組件進行說明。本發(fā)明的第三實施例的電池組件1b的外觀與圖1所示的電池組件1相同。圖5是表示本發(fā)明的第三實施例的電池組件1b的電結構的一個例子的電路圖。圖5所示的電池組件1b與圖2所示的電池組件1相比，保護電路5b的結構不同。即，圖5所示的保護電路5b，與保護電路5相比，去掉了加熱器R2，而將過充電防止晶體管FET1與PTC元件SW1連接，集成電路IC1中含有晶體管(開關型晶體管)Q1是該實施例的特征所在。
過充電防止晶體管FET1，是p溝道場效應管，柵極與晶體管Q1的漏極連接，漏極與PTC元件SW1連接，源極與連接端子T1連接。比較器CMP1的+端子連接有基準電壓源E1，另一端子介于電阻R1與PTC元件SW1連接。
下面對第三實施例的保護電路5b的動作進行說明。在正常狀態(tài)下，由于充電電壓Vc在基準電壓Vref1以下，因此，比較器CMP1使晶體管Q1的柵極端子為高電位，讓晶體管Q1接通。此時，由于過充電防止晶體管FET1為接通，二次電池6被施加有充電電壓Vc而進行充電。
例如由于圖中省略的充電裝置出現(xiàn)故障或充電裝置的輸出電壓精度低等原因，充電電壓Vc超過Vref1，則比較器CMP1使晶體管Q1的柵極電壓為低電位，讓晶體管Q1斷開。據(jù)此過充電防止晶體管FET1斷開從而切斷充電電流，保護二次電池6免受過充電。
再有，如果二次電池6的充電電壓Vc在基準電壓Vref1以下，則通過比較器CMP1，讓晶體管Q1及過充電防止晶體管FET1接通，從過充電保護狀態(tài)回復到正常狀態(tài)。
下面對來自二次電池6的放電電流過大時的基于保護電路5b的保護動作進行說明。首先，在PTC元件SW1接通的狀態(tài)下，由于例如連接端子T1、T2有金屬片接觸、與連接端子T1、T2連接的圖中省略的移動電話等負荷設備出現(xiàn)故障等情況，連接端子T1、T2短路，或者連接端子T1、T2之間的阻抗值變?yōu)榈妥柚禃r，來自二次電池6的放電電流會增大，PTC元件SW1會自身加熱。
然后，一旦PTC元件SW1的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1則斷開以此切斷二次電池6的放電電流，從而避免二次電池6放出過大的放電電流。
其次，對在充電過程中集成電路IC1、過充電防止晶體管FET1出現(xiàn)故障時的情況進行說明。如果在充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，充電器的電壓控制也不工作，則二次電池6就越過滿充電變?yōu)檫^充電狀態(tài)。
但是，如果二次電池6被過充電，二次電池6本身的溫度就會上升，由于此溫度PTC元件SW1也被加熱，一旦達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW1就斷開，以此切斷來自充電器的充電電流。據(jù)此，保護電路5進行過充電保護動作。
根據(jù)該第三實施例的電池組件1b，因為充電電壓Vc如果超過基準電壓Vref1，則晶體管Q1及過充電防止晶體管FET1就被斷開，所以能夠防止二次電池6的過充電。而且，如果放電電流變得過大，PTC元件SW1的溫度達到動作溫度Tsw1，則放電電流就被切斷，所以能夠防止二次電池6有過大的放電電流流過。而且，由于PTC元件SW1通過二次電池6被加熱，一旦達到動作溫度Tsw1就切斷充電器的充電電流，因此即使充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，也可以避免二次電池6過充電。
另外，在第三實施例中設置了晶體管Q1，但并不限定于此，省略掉晶體管Q1，用比較器CMP1直接控制過充電防止晶體管FET1的接通/斷開也可以。
(第四實施例)下面對本發(fā)明的第四實施例所涉及的電池組件進行說明。本發(fā)明的第四實施例的電池組件1c的外表與圖1所示的電池組件1相同。圖6是表示本發(fā)明的第四實施例的電池組件1c的電結構的一個例子的電路圖。圖6表示的電池組件1c，包括保護電路5c和二次電池6。二次電池6是例如鋰離子二次電池，鋰聚合物二次電池，鎳氫二次電池，或是鎳鎘二次電池等可以充電的二次電池。保護電路5c是保護二次電池6免于過充電或放出過大的放電電流的保護電路。
保護電路5c被配設在外部連接端子單元3的內(nèi)部，具有連接端子T1(第一連接端子)、連接端子T2(第二連接端子)、連接端子T3(第三連接端子)、連接端子T4(第四連接端子)、2個PTC元件SW2(第一PTC元件)、SW3(第二PTC元件)、比較器CMP1、基準電壓源E1、電阻R1、晶體管Q1以及加熱器R2。連接端子T3及連接端子T4是分別與二次電池6的兩極連接的連接端子。
PTC元件SW2、SW3與第一實施例PTC元件SW1相同，具有圖3所示的特性，它是聚合物型的PTC熱敏元件(PTCPositive Temperature Coefficient＝具有正溫度系數(shù)的熱敏元件)，當元件溫度高于某一溫度時其阻抗值急劇地變化的回復型熱敏開關。
圖6所示的加熱器R2連接在PTC元件SW2和PTC元件SW3之間，例如可采用正的溫度特性、即其阻抗值隨著溫度的增減而增減的PTC熱敏元件。據(jù)此，如果向加熱器R2施加電壓，由于加熱器R2自身發(fā)熱其阻抗值增大，流經(jīng)加熱器R2的電流會減少，其結果，加熱器R2的溫度最終恒定為最終到達溫度Th。最終到達溫度Th是超過PTC元件SW2、SW3的動作溫度Tsw1的溫度，其溫度被設定成不至于損壞二次電池6和保護電路5c的范圍內(nèi)的溫度。據(jù)此，能夠抑制由于加熱器R2的發(fā)熱而損壞二次電池6或保護電路5c的情況發(fā)生。
連接端子T3與二次電池6的正極連接，二次電池6的負極與連接端子T4連接。而且，連接端子T1介于PTC元件SW2、SW3與比較器CMP1的電源供給端子連接，連接端子T2與比較器CMP1的接地端子連接，由二次電池6供給比較器CMP1動作用的電源電壓。
另外，比較器CMP1、電阻R1和基準電壓源E1，例如可以通過集成化構成集成電路IC1。此時，集成電路IC1相當于過充電檢測部的一個例子，晶體管Q1相當于開關元件的一個例子，PTC元件SW2相當于第一PTC元件，PTC元件SW3相當于第二PTC元件。
下面對圖6所示的保護電路5c的結構進行說明。圖7及圖8是表示保護電路5c結構的圖，圖7(a)表示的是保護電路5c的布線圖，(b)表示的是從7b-7b方向的剖視圖。而且，圖8(a)表示的是保護電路5c的俯視圖，(b)表示的是在保護電路5c的電路板下側(cè)形成的布線圖。另外，在圖7(a)中，虛線表示的是零部件的安裝位置。
圖7(a)中所示的布線圖P1～P7印刷形成在電路板35的上面。而且，在電路板35的背面印刷形成有布線圖P8、P9。電路板35的上面被安裝在容器31的內(nèi)部，使其成為圖1所示外部連接端子單元3中的容器31的內(nèi)部下面31a。布線圖P1～P9，例如可采用由金屬微粒子構成的糊狀導電性布線材料在電路板35上印刷形成。
而且，在該布線圖P1～P7的上面固定有集成電路IC1及晶體管Q1。布線圖P8連接有用于把PTC元件SW1固定在電路板35上的固定部件(第一固定部件)34，布線圖P9連接有用于把PTC元件SW2固定在電路板35上的固定部件(第二固定部件)33。在固定部件34的左端，安裝有與二次電池6的正極連接的舌狀的連接端子T3。在電路板35的右側(cè)，形成有圓形的孔35a，在這個孔35a內(nèi)，安裝有圓盤狀的加熱器R2，且其下面與電路板35的背面相連。PTC元件SW2、SW3安裝在電路板35上，其上面的一部分與加熱器R2的下面相接。由此，加熱器R2的熱量可以傳向PTC元件SW2、SW3。
在加熱器R2的上面安裝有金屬板32。金屬板32的中心部位具有凹部，加熱器R2被此凹部和PTC元件SW2、SW3夾持，固定在孔35a內(nèi)。金屬板32的左右側(cè)分別與布線圖P3和布線圖P2連接。布線圖P9和布線圖P1通過圖中省略的通孔電氣連接，布線圖P1與圖1所示的連接端子T1電氣連接。
以下，用圖6對采用上述結構的保護電路5c的動作進行說明。首先，對基于保護電路5c的過充電保護動作進行說明。在PTC元件SW1接通狀態(tài)下，連接端子T1、T2與圖中省略的充電裝置連接，連接端子T1、T2之間一旦被施加了來自充電裝置的充電電壓，介于PTC元件SW1和連接端子T3向二次電池6的基于充電電壓的充電則被進行。
充電電壓Vc正常時假如最大是4.2V，基準電壓源E1、作為基準電壓Vref1例如可設定為4.3V。
因此，由于充電裝置出現(xiàn)故障或充電裝置的輸出電壓精度低等原因充電電壓Vc超過Vref1，則通過比較器CMP1晶體管Q1被接通，電流從連接端子T1經(jīng)過PTC元件SW2，流向加熱器R2，加熱器R2發(fā)熱，通過加熱器R2PTC元件SW2、SW3被加熱。并且，如果PTC元件SW2、SW3的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就斷開以此切斷充電電流，變?yōu)檫^充電保護狀態(tài)，保護二次電池6免受過充電。
其次，PTC元件SW2、SW3斷開，充電電流被切斷后，如果充電電壓Vc在基準電壓Vref1以下，則通過比較器CMP1晶體管Q1被斷開，流向加熱器R2的電流變?yōu)榱?。并且，通過自然冷卻PTC元件SW2、SW3的溫度小于動作溫度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就再次接通，從過充電保護狀態(tài)回復到正常狀態(tài)。
此時，由于通過比較器CMP1檢測出過充電，由加熱器R2對PTC元件SW2、SW3加熱使PTC元件SW2、SW3斷開，因此與如圖13和圖14所示的只通過和二次電池串聯(lián)連接的溫度開關進行過充電保護的情況相比，可以提高過充電的檢測精度，能夠減少在過充電保護動作不動作的狀態(tài)下，二次電池6被過充電、從而導致二次電池6的特性惡化、二次電池6的膨脹和變形等情況的發(fā)生。
其次，對在二次電池6的放電電流過大的情況下基于保護電路5c的保護動作進行說明。首先，在PTC元件SW2、SW3接通的狀態(tài)下，由于例如連接端子T1、T2接觸有金屬片、與連接端子T1、T2連接的圖中省略的移動電話等負荷設備出現(xiàn)故障等情況，連接端子T1、T2短路，或者連接端子T1、T2之間的阻抗值變成為低阻值時，從二次電池6，流經(jīng)PTC元件SW2、SW3的放電電流就增大，由于該放電電流而自身發(fā)熱，PTC元件SW2、SW3被加熱。
這樣，如果PTC元件SW2、SW3的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW2、SW3則斷開以此切斷二次電池6的放電電流，從而避免二次電池6放出過大的放電電流。
下面對充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障時的情況進行說明。如果在充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，充電器的電壓控制也不能工作，則二次電池6就越過滿充電成為過充電狀態(tài)。
然而如果二次電池6被過充電，二次電池6本身的溫度就會上升，二次電池6和PTC元件SW2、SW3就會熱結合，因此通過該溫度PTC元件SW2、SW3被加熱，達到動作溫度Tsw1就變?yōu)閿嚅_狀態(tài)，從而切斷來自充電器的充電電流。據(jù)此，保護電路5c進行過充電保護動作。
根據(jù)第四實施例的電池組件1c，因為來自二次電池6的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件SW2、SW3因自身的發(fā)熱被斷開從而切斷放電電流，所以能避免二次電池放出過大的放電電流。而且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓Vref1時，由于通過基于過充電檢測部加熱器R2發(fā)熱、基于加熱器R2PTC元件SW2、SW3被加熱、PTC元件SW2、SW3斷開從而切斷充電電流，所以能夠保護二次電池6免受過充電。而且，由于用2個PTC元件SW2、SW3就能夠切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路。并且，由于PTC元件SW2、SW3通過二次電池6加熱，一旦達到動作溫度Tsw1就切斷充電器的充電電流，因此即使在充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障，也可以避免二次電池6被過充電。
并且，由于用2個PTC元件SW2、SW3就能夠切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路5c。而且，由于在PTC元件SW2、SW3之間連接了加熱器R2，在上述過充電保護動作中，因為由充電器供給到二次電池6的微弱的過充電電流流向加熱器R2一側(cè)，通過加熱器R2放電，所以可以防止因在過充電保護動作時的微弱的電流的二次電池6的過充電程度的惡化。
并且，由于具有2個PTC元件SW2、SW3，即使一個PTC元件損壞，通過另一個PTC元件也能夠避免二次電池6過充電以及放出過大的放電電流，所以能夠提高其安全性及可靠性。
(第五實施例)下面對本發(fā)明的第五實施例所涉及的電池組件進行說明。本發(fā)明的第五實施例的電池組件1d的外表與圖1所示的電池組件1相同。圖9是表示本發(fā)明的第五實施例的電池組件1d的電結構的一個例子的電路圖。圖9所示的電池組件1d與圖6所示的電池組件1c相比，保護電路5d的結構不同。即、第五實施例的保護電路5d的特征是，將晶體管Q1包含在集成電路IC1中，通過集成電路IC1產(chǎn)生的熱量加熱PTC元件SW2、SW3。為此，去掉了第四實施例中的加熱器R2。
為了用集成電路IC1加熱PTC元件SW2、SW3，PTC元件SW2、SW3例如可以配設在集成電路IC1的封裝的上面。
圖10是2個PTC元件SW2、SW3的結構圖，(a)表示立體圖，(b)表示將PTC元件SW2、SW3安裝在保護電路5d中時的狀態(tài)的模式圖，(c)是(a)所示的PTC元件SW2、SW3的剖視模式圖。如圖10(a)及(b)所示，PTC元件SW2，、SW3包括負電極41；3個控制電極42a、42b、42c；正電極43a、43b以及低阻抗聚合物44。另外，在圖10(a)、(b)中，控制電極的個數(shù)為3個，正電極的個數(shù)為2個，但并不限定于此，控制電極的個數(shù)為4個以上，正電極的個數(shù)為3個以上也可以得到與圖10(a)、(b)同樣的效果。
負電極41、控制電極42a～42c、正電極43a、43b全都是平板狀的部件。正電極43a、43b的低阻抗聚合物44一側(cè)的截面面積比控制電極42a～42c的低阻抗聚合物44一側(cè)的截面面積大。
低阻抗聚合物44層疊在負電極41的上面。在低阻抗聚合物44的上面，從左側(cè)按照順序排列有控制電極42a、正電極43a、控制電極42b、正電極43b、控制電極42c。
如圖10(b)所示，負電極41與二次電池6的正極連接，控制電極42a、42b、42c與晶體管Q1連接，正電極43a、43b與連接端子T1連接。負電極41、低阻抗聚合物44、控制電極42a、正電極43a相當于PTC元件SW2，控制電極42b、正電極43b、控制電極42c相當于PTC元件SW3。另外，圖10(c)所示的箭頭表示電流的流動，箭頭的粗細表示電流的大小。
圖11是以往的PTC元件的結構圖。如圖11所示，以往的PTC元件的構成包括平板狀的控制電極55，在控制電極55的上面層疊的長方體形的高電阻聚合物54，在高電阻聚合物54的上面層疊的負電極51，在負電極51的上面層疊的低阻抗聚合物53，在低阻抗聚合物53的上面層疊的正電極52。負電極51與二次電池6連接，正電極52與第一連接端子T1連接，控制電極55與晶體管Q1連接。
圖11所示的以往的PTC元件，由于采用低阻抗聚合物53和高電阻聚合物54兩種聚合物層疊構成，所以零部件個數(shù)多，成本高。并且，由于使用高電阻聚合物54需要一定的厚度，小型化就變得困難。
另一方面，由于本實施例的PTC元件如圖10(c)所示控制電極42a～42c以及正電極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，由于控制電極42a、42b、42c的低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積比正電極43a、43b的低阻抗聚合物44一側(cè)的截面面積小，所以正電極43a、43b和控制電極42a、42b、42c之間的電阻比正電極43a、43b和負電極41之間的電阻大，其結果，在連接端子T1和二次電池6之間有大電流流過的同時，可以讓低阻抗聚合物44基于流過正電極43a、43b和控制電極42a、42b、42c之間的小電流低阻抗聚合物發(fā)熱，所以可以使PTC元件SW2、SW3高效率地工作。
以下對第五實施例的保護電路5d的動作進行說明。首先，對基于保護電路5d的過充電保護動作進行說明。在PTC元件SW2、SW3接通的狀態(tài)下，連接端子T1、T2與圖中省略的充電裝置連接，連接端子T1、T2之間一旦被施加了來自充電裝置的充電電壓，介于PTC元件SW1和連接端子T3向二次電池6的基于充電電壓的充電則被進行。
充電電壓Vc正常時假如最大是4.2V，基準電壓源E1作為基準電壓Vref1例如可設定為4.3V。
因此，由于充電裝置出現(xiàn)故障或充電裝置的輸出電壓精度低等原因充電電壓Vc超過Vref1，則通過比較器CMP1晶體管Q1接通，據(jù)此集成電路IC1發(fā)熱，通過此發(fā)熱PTC元件SW2、SW3被加熱。并且，如果PTC元件SW2、SW3的溫度達到動作溫度Tsw1，PTC元件SW2、SW3就斷開，從而充電電流被切斷變成過充電保護狀態(tài)，保護二次電池6免受過充電。
其次，通過PTC元件SW2、SW3的斷開，充電電流被切斷后，如果充電電壓Vc在基準電壓Vref1以下，則通過比較器CMP1晶體管Q1斷開，PTC元件SW2、SW3的基于集成電路IC1加熱被停止。然后，通過自然冷卻如果PTC元件SW2、SW3的溫度低于動作溫度Tsw1，則再次接通PTC元件SW2、SW3，從過充電保護狀態(tài)回復到正常狀態(tài)。
在二次電池6的放電電流過大時的保護電路5的保護動作，以及在充電過程中集成電路IC1出現(xiàn)故障時的保護電路5d的動作與第四實施例的動作相同，所以省略其說明。
根據(jù)如上所述的第五實施例的電池組件1d，除了可以實現(xiàn)與第四實施例的保護電路5c同樣的效果以外，由于還通過集成電路IC1來加熱PTC元件SW2、SW3，所以不需要加熱器R2，可以實現(xiàn)零部件個數(shù)的削減，電路的小型化以及電路的低成本化。另外，在第五實施例中，雖然將晶體管Q1包含在集成電路IC1中，但并不限定于此，與第四實施例相同，即使不將晶體管Q1包含在集成電路IC1中也可以。此時，在晶體管Q1的近旁配設PTC元件SW2、SW3，通過晶體管Q1接通時產(chǎn)生的熱量來加熱PTC元件SW2、SW3也可以。
本發(fā)明的總結1、本發(fā)明所提供的保護電路包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；被連接在二次電池的兩極的第三及第四連接端子；設置在上述第一及第三連接端子之間、且在超過規(guī)定的溫度時斷開(OFF)的PTC元件；將上述PTC元件加熱的加熱器；在上述二次電池的電壓超過預先設定的基準電壓時，使上述加熱器發(fā)熱，從而使上述PTC元件斷開的過充電保護控制部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池，以避免二次電池的放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。而且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓時，通過基于過充電保護控制部加熱器發(fā)熱、基于加熱器PTC元件被加熱，PTC元件斷開從而切斷充電電流，所以能夠保護二次電池免受過充電。而且，由于用一個PTC元件就能夠切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路。
2、上述加熱器優(yōu)選一端與上述第一連接端子連接，另一端與上述過充電保護控制部的輸出端子連接。
根據(jù)此結構，可以使加熱器確實地接通/斷開。
3、上述加熱器優(yōu)選一端與上述第三連接端子連接，另一端與上述過充電保護控制部的輸出端子連接。
根據(jù)此結構，由于加熱器的一端連接在第三連接端子，因此在PTC元件斷開狀態(tài)下流動的微弱的充電電流，經(jīng)過加熱器流到過充電保護控制部一側(cè)，所以可以防止此微弱的電流流向二次電池，能夠更確實地防止二次電池的過充電。
4、上述過充電保護控制部包括檢測上述二次電池的電壓是否超過上述基準電壓的過充電檢測部和，連接在上述過充電檢測部的輸出端子和上述加熱器之間的開關元件。其中，上述過充電檢測部優(yōu)選在上述二次電池的電壓超過上述基準電壓時，使上述開關元件接通；在上述二次電池的電壓為上述基準電壓以下時，使上述開關元件斷開。
根據(jù)此結構，由于采用開關元件對加熱器進行接通/斷開，所以能夠正確地防止二次電池的過充電。
5、上述過充電檢測部優(yōu)選為集成電路，上述開關元件優(yōu)選柵極與上述過充電檢測部的輸出端子連接的場效應管。
根據(jù)此結構，由于將過充電檢測部進行集成電路化的同時，作為開關元件采用了場效應管，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電路的小型化。
6、上述過充電檢測部優(yōu)選包括輸出端子與上述開關元件連接的比較器和，將上述基準電壓輸入到上述比較器的一側(cè)的輸入端子的基準電壓源和，連接在上述比較器的另一側(cè)的輸入端子與上述第三連接端子之間的電阻。
根據(jù)此結構，由于比較器將基準電壓和二次電池的電壓進行比較來控制開關元件的接通/斷開，所以能夠更正確地檢測出二次電池的過充電。
7、本發(fā)明提供的另一個保護電路包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或通過上述二次電池的放電電流被驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；連接在二次電池的兩極的第三及第四連接端子；設置在上述第一及第三連接端子之間、當超過規(guī)定的溫度時斷開的PTC元件；連接在上述PTC元件和上述第一連接端子之間的過充電防止晶體管；檢測上述二次電池的電壓是否超過基準電壓，且在上述二次電池的電壓超過基準電壓時斷開上述過充電防止晶體管的過充電檢測部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池，以避免二次電的放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。而且，當充電電壓超過預先設定的基準電壓時，過充電防止晶體管通過過充電保護控制部斷開，因此流向二次電池的充電電流被切斷，所以能夠保護二次電池免受過充電。
8、本發(fā)明提供的保護電路優(yōu)選還包括，在通過上述過充電檢測部檢測出二次電池的過充電時，將上述過充電防止晶體管斷開的開關型晶體管，并將上述開關型晶體管和上述過度充電檢測部做成集成電路。
根據(jù)此結構，由于通過開關型晶體管控制過充電防止晶體管的接通/斷開，在能夠精確地控制大額定電流的過充電防止晶體管的接通/斷開的同時，因為開關型晶體管可以采用小額定電流的晶體管，所以可以與過放電檢測電路合成為集成電路，能夠縮小電路規(guī)模。
9、本發(fā)明提供的又一個保護電路包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或通過上述二次電池的放電電流被驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；連接在二次電池的兩極的第三及第四連接端子；串聯(lián)連接在上述第一及第三連接端子之間，當超過規(guī)定的溫度時斷開的第一及第二PTC元件；一端連接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之間，將上述第一及第二PTC元件加熱的加熱器；一端與上述加熱器的另一端連接、另一端與上述第二及第四連接端子連接的開關元件；在上述二次電池的電壓超過規(guī)定的基準電壓時使上述開關元件接通，在上述二次電池的電壓在上述基準電壓以下時使上述開關元件斷開的過充電檢測部。
根據(jù)此結構，因為二次電池的放電電流如果超過規(guī)定的電流值，PTC元件則通過自身的發(fā)熱斷開，從而切斷放電電流，所以能保護二次電池，以避免二次電池的放電電流過大。因此，不需要如圖12所示的用于防止過放電的FET106、基準電壓源109以及檢測過大的放電電流的比較器111，能夠?qū)崿F(xiàn)電路的簡化。而且，由于在二次電池的電壓超過預先設定的基準電壓時，開關元件通過過充電檢測部接通，充電電流流過加熱器，第一及第二PTC元件通過加熱器的加熱斷開，切斷流向二次電池的充電電流，變?yōu)檫^充電保護狀態(tài)，因此能夠保護二次電池免受過充電。
并且，因為能夠通過第一及第二PTC元件切斷放電電流和充電電流，所以能夠簡化電路。再有，由于在第一及第二PTC元件之間連接了加熱器，在進行上述過充電保護動作時，由充電器供給到二次電池的微弱的過充電電流流向加熱器一側(cè)，通過加熱器放電，所以可以防止因過充電保護動作時的微弱的電流二次電池的過充電程度的惡化。
并且，因為具有2個PTC元件，即使一個PTC元件損壞，采用另一個PTC元件也能夠保護二次電池免受過充電以及放出過大的放電電流，所以能夠提高安全性及可靠性。
10、上述過充電檢測部優(yōu)選包括輸出端子與上述開關元件連接的比較器和，將上述基準電壓輸入到上述比較器的一側(cè)的輸入端子的基準電壓源和，連接在上述比較器的另一側(cè)的輸入端子和上述第三連接端子之間的電阻。
根據(jù)此結構，因為比較器將基準電壓和二次電池的電壓進行比較來控制開關元件的接通/斷開，所以能夠正確地檢測二次電池的過充電。
11、上述開關元件優(yōu)選柵極與上述過度充電檢測部的輸出端子連接的場效應管。
根據(jù)此結構，作為開關元件采用了場效應管，因此在進行過充電保護動作時，能夠更確實地斷開第一及第二PTC元件。
12、上述保護電路被安裝在電路板上，優(yōu)選上述加熱器被安裝在上述電路板的規(guī)定位置上所形成的孔內(nèi)，其下面與上述電路板的背面相連，上述第一及第二PTC元件被安裝在上述電路板的背面，上述第一及第二PTC元件的一部分分別與上述加熱器的下面相接，而且優(yōu)選包括安裝在上述電路板上面的、從電路板的上面一側(cè)向背面一側(cè)擠壓上述加熱器的金屬板；安裝在上述電路板背面的、從上述電路板的背面一側(cè)向上面一側(cè)擠壓上述第一PTC元件的第一固定部件；安裝在上述電路板背面、從上述電路板的背面一側(cè)向上面一側(cè)擠壓上述第二PTC元件的第二固定部件。
根據(jù)此結構，由于在電路板的規(guī)定位置上所形成的孔內(nèi)安裝加熱器，在加熱器的背面安裝第一及第二PTC元件，加熱器和第一PTC元件被金屬板和第一固定部件夾持，加熱器和第二PTC元件被金屬板和第二固定部件夾持，所以可以使第一及第二PTC元件與加熱器相接的同時，將加熱器、第一PTC元件、以及第二PTC元件穩(wěn)固地安裝在電路板上。
13、本發(fā)明提供的保護電路優(yōu)選上述開關元件和上述過充電檢測部由1個集成電路構成。
根據(jù)此結構，由于開關元件和過充電檢測部由1個集成電路構成，因此能夠?qū)崿F(xiàn)電路的小型化。
14、本發(fā)明提供的保護電路優(yōu)選上述開關元件通過接通時的消耗電力加熱上述第一及第二PTC元件，該開關元件構成上述加熱器。
根據(jù)此結構，因為利用開關元件接通時產(chǎn)生的熱量來加熱第一及第二PTC元件，所以不需要加熱器能夠?qū)崿F(xiàn)零部件件數(shù)的削減及電路的小型化。
15、上述第一及第二PTC元件優(yōu)選上述第一及第二PTC元件由平板狀的負電極、在上述負電極的上側(cè)層疊的低阻抗聚合物、在上述低阻抗聚合物的上側(cè)層疊的多個正電極、以及在上述低阻抗聚合物的上側(cè)層疊的、在上述多個正電極之間交替配設的多個控制電極構成梳狀，其中，上述正電極的上述低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積比上述控制電極的上述低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積大。
根據(jù)此結構，由于多個控制電極和多個正電極層疊在低阻抗聚合物的同一上面上，與圖11所示的以往的結構相比能夠?qū)崿F(xiàn)單元的薄型化。而且，在低阻抗聚合物的同一上面上排列多個控制電極的同時，在多個控制電極之間呈梳狀交替排列多個正電極，并且，由于正電極的低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積比控制電極的低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積大，因此，可以使正電極及負電極之間流過的電流較大的同時，通過在正電極及控制電極之間流過的小電流使低阻抗聚合物發(fā)熱，可以使第一及第二PTC元件高效地動作。并且，可以使第一及第二PTC元件一體形成。
16、本發(fā)明所提供的電池組件包括，二次電池和如上述1、7、9中任何一項所述的保護電路。
根據(jù)此結構，在實現(xiàn)電路簡化的同時，還可以提供能夠保護二次電池免受過充電以及避免放出過大的放電電流的電池組件。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)基于簡單的電路就能保護二次電池從而避免過度的充電或過大的放電電流的保護電路以及電池組件，可利用于移動設備和驅(qū)動用電源。
權利要求
1.一種保護電路，其特征在于包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子；設置在上述第一及第三連接端子之間、當超過規(guī)定的溫度時則斷開的PTC元件；加熱上述PTC元件的加熱器；在上述二次電池的電壓超過預先設定的基準電壓時，使上述加熱器發(fā)熱，從而使上述PTC元件斷開的過充電保護控制部。
2.根據(jù)權利要求1所述的保護電路，其特征在于上述加熱器，其一端與上述第一連接端子連接，另一端與上述過充電保護控制部的輸出端子連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的保護電路，其特征在于上述加熱器，其一端與上述第三連接端子連接，另一端與上述過充電保護控制部的輸出端子連接。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的保護電路，其特征在于上述過充電保護控制部包括，檢測上述二次電池的電壓是否超過上述基準電壓的過充電檢測部；和連接在上述過充電檢測部的輸出端子和上述加熱器之間的開關元件，其中，上述過充電檢測部，在上述二次電池的電壓超過上述基準電壓時，使上述開關元件接通，在上述二次電池的電壓為上述基準電壓以下時，使上述開關元件斷開。
5.根據(jù)權利要求4所述的保護電路，其特征在于上述過充電檢測部為集成電路，上述開關元件為其柵極與上述過充電檢測部的輸出端子連接的場效應管。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的保護電路，其特征在于，上述過充電檢測部包括輸出端子與上述開關元件連接的比較器；將上述基準電壓施加到上述比較器的一側(cè)的輸入端子的基準電壓源；連接在上述比較器的另一側(cè)的輸入端子與上述第三連接端子之間的電阻。
7.一種保護電路，其特征在于包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子；設置在上述第一及第三連接端子之間、當超過規(guī)定的溫度時則斷開的PTC元件；連接在上述PTC元件和上述第一連接端子之間的過充電防止晶體管；檢測上述二次電池的電壓是否超過基準電壓，在上述二次電池的電壓超過基準電壓時，讓上述過充電防止晶體管斷開的過充電檢測部。
8.根據(jù)權利要求7所述的保護電路，其特征在于還包括在通過上述過充電檢測部檢測出二次電池為過充電時，讓上述過充電防止晶體管斷開的開關晶體管，其中，上述開關晶體管和上述過充電檢測部為集成電路。
9.一種保護電路，其特征在于包括用于連接給二次電池充電的充電裝置及/或由來自上述二次電池的放電電流驅(qū)動的負荷設備的第一及第二連接端子；與二次電池的兩極連接的第三及第四連接端子；串聯(lián)連接在上述第一及第三連接端子之間、當超過規(guī)定的溫度時斷開的第一及第二PTC元件；一端連接在上述第一PTC元件和上述第二PTC元件之間，加熱上述第一及第二PTC元件的加熱器；一端與上述加熱器的另一端連接、另一端與上述第二及第四連接端子連接的開關元件；在上述二次電池的電壓超過規(guī)定的基準電壓時使上述開關元件接通，在上述二次電池的電壓在上述基準電壓以下時使上述開關元件斷開的過充電檢測部。
10.根據(jù)權利要求9所述的保護電路，其特征在于，上述過充電檢測部包括輸出端子與上述開關元件連接的比較器；將上述基準電壓施加到上述比較器的一側(cè)的輸入端子的基準電壓源；連接在上述比較器的另一側(cè)的輸入端子與上述第三連接端子之間的電阻。
11.根據(jù)權利要求9或10所述的保護電路，其特征在于上述開關元件為其柵極與上述過充電檢測部的輸出端子連接的場效應管。
12.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的保護電路，其特征在于上述保護電路被安裝在電路板上，上述加熱器被安裝在上述電路板的規(guī)定位置上所形成的孔內(nèi)，其下面與上述電路板的背面相連，上述第一及第二PTC元件被安裝在上述電路板的背面，且上述第一及第二PTC元件的一部分分別與上述加熱器的下面相接，上述保護電路還包括將上述加熱器從上述電路板的上面一側(cè)向背面一側(cè)擠壓地安裝在上述電路板的表面上的金屬板；將上述第一PTC元件從上述電路板的背面一側(cè)向上面一側(cè)擠壓地安裝在上述電路板的背面上的第一固定部件；將上述第二PTC元件從上述電路板的背面一側(cè)向上面一側(cè)擠壓地安裝在上述電路板背面的第二固定部件。
13.根據(jù)權利要求9至11中任一項所述的保護電路，其特征在于上述開關元件和上述過充電檢測部由1個集成電路構成。
14.根據(jù)權利要求9至13中任一項所述的保護電路，其特征在于上述開關元件通過接通時的消耗電力加熱上述第一及第二PTC元件，該開關元件構成上述加熱器。
15.根據(jù)權利要求9至14中任一項所述的保護電路，其特征在于上述第一及第二PTC元件由，平板狀的負電極、層疊在上述負電極的上側(cè)的低阻抗聚合物、層疊在上述低阻抗聚合物的上側(cè)的多個正電極、以及層疊在上述低阻抗聚合物的上側(cè)并在上述多個正電極之間交替配設的多個控制電極構成且呈梳狀，其中，上述正電極的上述低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積比上述控制電極的上述低阻抗聚合物一側(cè)的截面面積大。
16.一種電池組件，其特征在于包括二次電池；如權利要求1、7、9中任一項所述的保護電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種保護電路以及電池組件，采用簡單的電路保護二次電池免受過度充電或避免放出過大的放電電流。比較器(CMP1)通過比較二次電池(6)的充電電壓(Vc)和基準電壓(Vref1)來進行過充電檢測。如果通過比較器(CMP1)檢測出過充電，晶體管(Q1)就被接通(ON)，以此接通加熱器(R2)。PTC元件(SW1)通過加熱器加熱一旦達到規(guī)定的動作溫度(Tsw1)就斷開(OFF)，以此切斷充電電流。另一方面，如果二次電池(6)的放電電流過大，PTC元件(SW1)則通過該放電電流自身發(fā)熱一旦達到動作溫度(Tsw1)就斷開，以此切斷放電電流。
文檔編號H02H3/20GK101091297SQ20068000156
公開日2007年12月19日 申請日期2006年5月10日 優(yōu)先權日2005年5月10日
發(fā)明者森豬一郎 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社