CN101728841A

CN101728841A - 电池盒

Info

Publication number: CN101728841A
Application number: CN200810169639A
Authority: CN
Inventors: 武田贵志
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2008-10-13
Filing date: 2008-10-13
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2028-10-13
Also published as: CN101728841B

Abstract

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的电池盒。电池盒(10A)在与锂离子电池(12)并联连接的热敏电阻(R13)和电阻(R14)的串联电路中，在电阻(R14)与负极电源(Vss)之间连接有MOS晶体管(M13)，当检测到锂离子电池12的过放电时，关闭MOS晶体管(M11)和MOS晶体管(M13)。

Description

电池盒

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。

MOS晶体管M1、M2的漏极相连，MOS晶体管M1的源极连接于锂离子电池2的负极，MOS晶体管M2的源极连接于外部端子4。并且，各MOS晶体管M1、M2分别在漏极和源极之间等价地连接体二极管D1、D2。

保护IC(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DOUT的输出为低(low)，以断开MOS晶体管M1的连接；当通过过充电检测电路检测出过充电时，使COUT的输出为低(low)，以断开MOS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号记载了以下内容，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，包含通过检测二次电池(12)的过充电、过放电、过电流而控制第一及第二开关元件(M11、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充电装置之间的配线上，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热敏电阻(R13)与电阻(R14)的串联电路；设置在所述保护电路(15A)的比较电路(21)，用于比较所述热敏电阻(R13)与电阻(R14)的连接点的电压和对应于预定温度的基准电压；设置在所述电阻(R14)与所述二次电池(12)的负极之间的第三开关元件(M13)；当检测到所述二次电池(12)的过放电时，所述保护电路(15A)通过关闭所述第一开关元件(M11)和所述三开关元件(M13)，可以高精度地进行对二次电池的温度保护。

所述第一至第三开关元件(M11、M12、M13)可以为n沟道MOS晶体管。

所述热敏电阻(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。

附图说明

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为比较电路，22为不感应时间设定电路，M11、M12、M13为MOS晶体管，R11、R12、R23为电阻，R13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R11和电容器C11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M11、M12，由线路连接于电池盒10的外部端子14。

MOS晶体管M11、M12的漏极相连，MOS晶体管M11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使用具有负温度系数的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R11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DOUT输出端子15d连接于MOS晶体管M11的栅极，将COUT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V1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V1的预定温度(例如，70℃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0.5sec)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COUT的输出为低(low)，以断开MOS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DOUT的输出为低(low)，以断开MOS晶体管M11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DOUT的输出为低(low)，以断开MOS晶体管M11的连接。

当高温检测信号为高时，逻辑电路19使端子15e的COUT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R13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。

但是，在电池盒10中，由于构成进行温度检测的温度检测电路的热敏电阻R13与电阻R14的串联电路并联连接于锂离子电池12，因此由锂离子电池12、热敏电阻R13、电阻R14形成一个闭合电路。

因此，在电池盒10中，即使检测到过放电而断开MOS晶体管M11的连接，锂离子电池12也会在该闭合电路放电。因此，即使处于过放电状态，电池盒10可能产生由锂离子电池12进一步放电的情况。下面说明在检测出过放电之后，防止进一步放电的内容。

(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所具有的保护IC15A，在参考例中说明的具有各端子的保护IC的基础上还具有端子15g。并且，保护IC15A具有连接于端子15g与端子c之间的作为开关元件的MOS晶体管M13。MOS晶体管M13的栅极接收从逻辑电路19输出的输出信号。本实施例的MOS晶体管M13采用了与MOS晶体管M11、M12相同的n沟道MOS晶体管。

在本实施例中，电阻R14的一端连接于A，另一端连接于端子15g，电阻R14通过MOS晶体管M13连接于锂离子电池12的负极。因此，在本实施例中，由锂离子电池12、热敏电阻R13、电阻R14、MOS晶体管M13构成闭合电路。

在本实施例中，当从过放电电路17接收到过放电检测信号时，逻辑电路19使端子15d的DOUT输出为低，以断开MOS晶体管M11的连接，使从锂离子电池12向负载的放电停止。逻辑电路19将供应到端子15d的低信号供应到MOS晶体管M13的栅极，关闭MOS晶体管M13来断开连接。在本实施例中，MOS晶体管M11与MOS晶体管M13最好同时被断开。

当MOS晶体管M13被断开连接时，在电池盒10A中，由锂离子电池12、热敏电阻R13、电阻R14、MOS晶体管M13构成的闭合电路被断开，从而使从锂离子电池12向闭合电路的放电停止。因此，可以在电池盒10A中使过放电之后的锂离子电池12的放电停止。

如上所述，根据本实施例的电池盒10a，即使具有构成温度检测电路的热敏电阻R13与电阻R14的串联电路，通过在该串联电路与锂离子电池12的负极之间设置MOS晶体管M13，也可以使过放电之后的进一步的放电停止。因此，根据本实施例的电池盒10A，可以高精度地进行锂离子电池12的温度保护，并可以使检测到过放电之后的锂离子电池12的放电停止。

在本实施例中，MOS晶体管M13设置在保护IC15A内，但并不限定于此，MOS晶体管M13也可以设置在保护IC15A的外部，只要设置在能断开由热敏电阻R13、电阻R14、锂离子电池12构成的闭合电路的位置即可。

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。

Claims

1.一种电池盒，包含通过检测二次电池的过充电、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充电装置之间的配线上，所述电池盒的特征在于，具有

设置在所述二次电池的附近并与所述二次电池并联连接的热敏电阻与电阻的串联电路；

设置在所述保护电路的比较电路，用于比较所述热敏电阻与电阻的连接点的电压和对应于预定温度的基准电压；

设置在所述电阻与所述二次电池的负极之间的第三开关元件；

当检测到所述二次电池的过放电时，所述保护电路关闭所述第一开关元件和所述三开关元件。

2.根据权利要求1所述的电池盒，其特征在于，所述第一至第三开关元件为n沟道MOS晶体管。

3.根据权利要求1或2所述的电池盒，其特征在于，所述热敏电阻为具有负温度系数的NTC热敏电阻。