CN1965457B - 电池组件的保护电路及电池组件 - Google Patents

Abstract

设置遮断流过电池单元(31)的放电电流的第一开关元件(34a)和遮断充电电流的第二开关元件(34b)，在保护控制电路(33)的栅极控制端子(Dout)、(Cout)和开关元件(34a)、(34b)的至少一方的栅极之间***正特性热敏电阻(Rcpb)，在其开关元件的栅极与源极之间连接电阻(R1b)。正特性热敏电阻(Rcpb)与第一/第二开关元件(34a)、(34b)或电池单元(31)热结合。由此在开关元件(34a)、(34b)或电池单元(31)的异常过热状态下通过正特性热敏电阻(Rcpb)的电阻值上升而开关元件(34b)成为遮断状态，进行保护功能。

Description

电池组件的保护电路及电池组件

技术领域

本发明涉及从过电流或异常过热保护具有二次电池的保护电路，详细而言，涉及使用正特性热敏电阻及开关元件的电池组件的保护电路及电池组件。

背景技术

以往在作为移动电话等的电源而使用的电池组件中，要求使针对过电流或过热等的保护机构双重化。作为一般的方法，在专利文献1中示出了其构成。

图11示出了该专利文献1的电池组件保护电路的例子。图11中，在电池单元131，其充放电路径上设置第一/第二开关元件134a、134b，并且设置控制它们的保护控制电路133。另外，在电池单元131的附近相对其充放电路径串联连接了由正特性热敏电阻构成的保护元件132。假设开关元件134a、134b异常过热，发生热紊乱或故障时，即使在保护控制电路133中检测异常，也不能遮断开关元件134a、134b，因此保护功能有可能无法工作，但是即使在这种情况下，也通过上述保护元件132的作用而能确保针对过电流或电池组件的过热的保护功能。

专利文献2示出了作为构成上述保护元件132的正特性热敏电阻使用聚合物PTC元件的情况。

另外，专利文献3中公开了：在保护控制电路设置第一、第二信号输入端子，在第一或第二信号输入端子施加规定的信号之际控制开关元件，遮断电流路径的方法。在此，在输入表示第一信号输入端子中流过异常电流的信号之时，控制开关元件，遮断电流路径。除此之外，作为上述规定的信号，将表示电池组件整体的温度的信号被输入到第二信号输入端子之时也能遮断电流路径。即，专利文献3中记载的电池组件的保护电路中，公开了检测电池组件整体的温度上升，使用保护控制电路的保护功能，在异常温度之时遮断电流路径的构成。

专利文献1：特开2000-152516号公报

专利文献2：特开2002-8608号公报

专利文献3：特开2004-120849号公报

但是，作为所述保护元件132使用的聚合物PTC元件的整体的重量重，体积也大，且为引线型(lead type)，因此存在将这些组入到电池组件之际需要基于人工的软钎焊或溶接工作，制造成本高的问题。另外，即使作为保护元件132使用温度保险丝，也与聚合物PTC元件的情况相同地，整体的重量重，体积大，且元件为引线型，因此制造成本高。并且存在通过异常温度而断线之后不能再次使用的问题。进一步，对于过充电，在电池单元过热，保护元件作用之前不能发挥保护功能，因此存在不能保护开关元件134a、134b的异常过热本身的问题。因此有可能产生基于异常过热的电池组件的外装树脂盒的变形或融化等。

在专利文献1中为了解决该问题，提出了：代替上述保护元件132设置基于FET的第三开关元件，利用设在电池组件内的负特性热敏电阻或正特性热敏电阻的对温度的电阻值变化，控制上述第三开关元件的方案。由此即使在保护控制电路133不工作的情况下，也能从充放电时的过电流保护电池组件。

但是上述第三开关元件对电池单元的充放电电流路径串联***，因此即需要高价的功率FET，存在招致成本的上升。另外，通过设置该第三开关元件，从而存在基于异常过热的热紊乱或故障的主要原因增加的问题。

另一方面，专利文献3中记载的电池组件的保护电路中，电阻成分没有与电流路径串联地***。但是在专利文献3中记载的保护电路中，在检测电池组件整体的温度上升，成为异常温度之际，通过保护控制电路控制开关元件，遮断电流路径。从而不能检测出电池电阻内的局部的温度上升。现实中，通过过电流最初成为高温状态的是开关元件。从而即使仅有开关元件成为过热状态，作为电池组件整体有时还达不到发挥保护功能的程度的高温状态。此时，开关元件产生热紊乱。因此开关元件热紊乱之后，电池组件整体的温度变为高温，即使通过保护控制电路控制开关元件，有可能无法控制。即在专利文献3中记载的保护电路中，由于不能检测局部的过热而保护电路，因此不能发挥充分的保护功能。另外，相反地若将保护开始温度设定得较低，则对于实际上不是问题的程度的过热也有可能发挥保护功能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无需将聚合物PTC元件等的保护元件与电池单元的充放电路径串联地设置，并且无需设置由正特性或负特性的热敏电阻控制的第三开关元件，而使针对过电流或过热的保护机构双重化的电池组件的保护电路及具备它的电池组件。

另外，本发明的目的在于，提供一种消除上述的以往技术的缺陷，无需与电流路径串联地***电阻成分，从而不会招致损失的增大，并且即使在产生局部的异常过热的情况下，也能可靠地保护电池组件的保护电路。

为了解决上述问题，该发明的电池组件的保护电路及电池组件如下构成。

(1)本发明的电池组件的保护电路，具备：第一开关元件，其关断时用于遮断从电池单元流过的放电电流；第二开关元件，其关断时用于遮断流向所述电池单元的充电电流；和保护控制电路，检测所述电池单元的电压、电流的异常状态，且控制所述第一以及第二开关元件，在所述异常状态时保护所述电池单元；所述保护电路设置有开关元件控制电路，与所述第一开关元件、第二开关元件及所述电池单元的至少一个热结合，***在所述第一及第二开关元件的至少一方的控制信号路径中，且含有2个以上的正特性热敏电阻；通过所述第一开关元件、第二开关元件或所述电池单元的过热时的所述正特性热敏电阻的电阻值增加，而遮断在所述控制信号路径中***有所述开关元件控制电路的第一或第二开关元件；所述开关元件控制电路含有被串联连接的多个所述正特性热敏电阻，该多个正特性热敏电阻的每一个分别与所述第一开关元件、第二开关元件及所述电池组件中的至少2个热结合。

(2)所述开关元件控制电路仅***在所述第二开关元件的控制信号路径中。

(3)所述第一开关元件及第二开关元件为FET，所述保护控制电路为具备控制所述FET的栅极的栅极控制端子的集成电路。

(4)所述开关元件控制电路由电阻和所述2个以上的正特性热敏电阻构成，所述电阻将与所述开关元件控制电路连接的所述FET的栅极与源极间相连，所述2个以上的正特性热敏电阻被***在所述保护电路的栅极控制端子与和所述开关元件控制电路连接的所述FET的栅极之间。

(5)所述开关元件控制电路由控制用FET和所述2个以上的正特性热敏电阻构成，所述控制用FET的漏极及源极分别与所述开关元件控制电路相连的所述FET的栅极与源极连接，所述2个以上的正特性热敏电阻连接在该控制用FET的栅极与源极间。

(6)本发明的电池组件的保护电路，具备：至少一个开关元件，其与电池的正极或负极串联连接，并具有控制端子，在异常时该开关元件成为断开状态，遮断充放电时的电流路径；和保护控制电路，其与所述至少一个开关元件的所述控制端子连接，以便在异常电流流过所述电流路径之际，使所述至少一个开关元件成为断开状态；所述保护控制电路具备信号输入端子，输入表示所述异常电流以外的异常状态的信号；对该信号输入端子输入表示所述异常电流以外的异常状态的信号之际，该保护控制电路使所述至少一个开关元件成为断开状态，所述保护电路还具备第一正特性热敏电阻，与所述至少一个开关元件热结合；基于与该第一正特性热敏电阻热结合的开关元件的异常过热的所述第一正特性热敏电阻的电阻值变化所对应的信号作为表示所述异常状态的信号被输入到所述信号输入端子中。

(7)还具备：至少一个第二正特性热敏电阻，与所述至少一个开关元件以外的发热部分热结合；将与所述开关元件热结合的第一正特性热敏电阻和所述至少一个第二正特性热敏电阻串联连接。

(8)所述发热部分为电池，使所述第二正特性热敏电阻与该电池热结合。

(9)与所述开关元件热结合的第一正特性热敏电阻的电阻温度特性、和与所述发热部分热结合的第二正特性热敏电阻的电阻温度特性不同。

(10)本发明的电池组件，由上述的任一个构成的电池组件的保护电路、和由此而保护的电池单元构成。

(1)开关元件控制电路***在第一及第二开关元件的至少一方的控制信号路径中，且含有正特性热敏电阻，因此即未设置在电池单元的充放电路径中，能使用流过微弱电流的小型的芯片元件，能降低制造成本。另外，无需使用***在电池单元的充放电电流路径中的第三开关元件，因此能实现小型低成本化。

并且，通过第一开关元件、第二开关元件或电池单元的过热时的所述正特性热敏电阻的电阻值增加而遮断第一或第二开关元件，因此即使所述保护控制电路不发挥功能，也能通过该开关元件控制电路和第一或第二开关元件及所述正特性热敏电阻而发挥保护功能，能确保保护机构的双重化。

在开关元件控制电路中设置被串联连接的多个正特性热敏电阻，使该多个正特性热敏电阻与第一开关元件、第二开关元件及电池单元中的至少两个分别热结合，从而能使正特性热敏电阻分别强烈地与开关元件或电池单元热结合，能提高过热保护的响应性。并且仅仅串联连接多个正特性热敏电阻，因此电路规模大体上不会增大。

(2)将所述正特性热敏电阻仅设置在第二开关元件的控制信号路径中，而能进行异常时过电流流过的倾向高的充电时的保护。即以少的部件数大幅地确保可靠性。

(3)第一开关元件及第二开关元件为FET，保护控制电路为具备控制FET的栅极的栅极控制端子的集成电路，而抑制第一/第二开关元件中的电压下降，另外实现整体的小型轻量化。

(4)所述开关元件控制电路由连接所述FET的栅极与源极间的电阻、和***在保护电路的栅极控制端子和所述FET的栅极之间的一个以上的正特性热敏电阻构成，从而仅追加正特性热敏电阻和电阻，就能构成开关元件控制电路，整体地实现小型化/轻量化/低成本化，且使保护机构双重化。

(5)所述开关控制电路由在所述FET的栅极与源极间分别连接了漏极及源极的控制用FET、和连接了该控制用FET的栅极与源极间的所述一个以上的正特性热敏电阻构成，异常时能降低控制用FET的栅极/漏极间电压，能可靠地进行控制用FET的遮断。

(6)另外，本发明的电池组件的保护电路中，异常电流时为断开状态，从而具备：遮断电流路径的至少一个开关元件；异常电流流过之际使至少一个开关元件为断开状态地与开关元件连接的保护控制电路，因此异常电流时，通过保护控制电路动作为至少一个开关元件遮断电流路径。并且保护控制电路中，设置有输入表示异常电流以外的异常状态的信号的信号输入端子，对该信号输入端子输入表示异常电流以外的异常状态的信号之际，至少一个开关元件成为断开状态，遮断电流路径。

并且第一正特性热敏电阻与至少一个开关元件热结合，该开关元件成为过热状态之时，第一正特性热敏电阻的电阻值变化所对应的信号被输入到所述信号输入端子中。即不仅是上述异常电流流过的情况，而且在至少一个开关元件成为异常过热状态的情况下，也通过保护控制电路来控制开关元件，遮断电流路径。

从而，检测开关元件本身的过热，通过保护控制电路控制开关元件，遮断电流路径。从而，达到电池组件全体的过热之前，能迅速地保护电池组件。

进一步在本发明中，上述第一正特性热敏电阻与至少一个开关元件热结合，但是该第一正特性热敏电阻未***到电池的充放电之际的电流路径，因此很难招致使用正特性热敏电阻而引起的损失的增大。

从而根据本发明，能提供低损失且保护性能良好的电池组件的保护电路。

(7)开关元件设置多个，第一正特性热敏电阻与各开关元件热结合，多个第一正特性热敏电阻被电串联连接时，正特性热敏电阻中电阻温度特性急剧，因此被串联连接的多个正特性热敏电阻的哪一个中检测异常温度而电阻变高，则由该串联连接的正特性热敏电阻构成的电路整体的电阻值大大增加。因此仅仅进测该串联电路的电阻的变化，即使在多个开关元件的任意个中产生异常过热之时，也能可靠地保护电池组件。

此外，也能考虑使用NTC热敏电阻的方法，但是NTC热敏电阻的情况下，相对温度变化的电阻值的变化缓慢，因此假设将其串联连接的电路，串联电阻值的变化较小，异常过热的检测比较困难。因此例如将各NTC热敏电阻的电阻值的变化分别由比较器与规定的值进行比较，进一步需要设置得到各比较器的逻辑和而输入到保护IC中那样的电路。从而电路构成变得复杂，很难实现小型化。

(8)进一步具备与所述至少一个开关元件以外的发热部分热结合的至少一个第二正特性热敏电阻，与开关元件热结合的第一正特性热敏电阻、和至少一个第二正特性热敏电阻串联连接之时，不仅检测开关元件的异常过热而能保护电池组件，且与第二正特性热敏电阻热结合的发热部分的异常过热之时，也能保护电池组件。

(9)所述发热部分未电池，第二正特性热敏电阻与该电池热结合之时，电池本身的异常过热之时，能保护电池组件。

(10)与所述开关元件热结合的第一正特性热敏电阻的电阻温度特性、和与发热部分热结合的第二正特性热敏电阻的电阻温度特性不同之时，根据开关元件的异常时的发热量及其他发热部分的异常时的发热量，能选择第一正特性热敏电阻及第二正特性热敏电阻的电阻温度特性。从而，从而能进一步可靠且迅速地进行异常过热时的保护动作。

(11)通过具备含有上述的功能的电池组件的保护电路和电池单元，从而能作为小型/轻量/低成本且可靠性高的电池组件。

附图说明

图1是表示第1实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成的电路图；

图2是表示第2实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成的电路图；

图3是表示第3实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成的电路图；

图4是表示第4实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成的电路图；

图5是表示第5实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成的电路图；

图6是用于说明本发明的第6实施方式的电池组件的保护电路的电路图；

图7(a)是表示第6实施方式中使用的正特性热敏电阻的电阻温度特性的图，图7(b)是表示基于图6的连接点P的电压Vp的温度的变化的图；

图8是表示第6实施方式的电池组件的保护电路的变形例的电路图；

图9是表示第6实施方式的电池组件的保护电路的另一变形例的电路图；

图10是用于说明本发明的第7实施方式的电池组件的保护电路的电路图；

图11是表示以往的电池组件的保护电路的构成的电路图。

31-电池单元；33-保护控制电路；34a-第一开关元件；34b-第二开关元件；35-开关元件控制电路；36-开关元件；40-电池组件；51-电池组件；52-电池单元；53、54-端子；55-开关元件(第一开关元件)；56-开关元件(第二开关元件)；57-保护控制电路；57a-第一信号输入端子；57b-第二信号输入端子；57c、57d-端子；58-连接点；59-电阻；60-正特性热敏电阻；60A-正特性热敏电阻；61-连接点；62-电阻；63-连接点；66-连接点；67-电阻；71-电池组件；72-正特性热敏电阻；Rcp-陶瓷正特性热敏电阻；Cout、Dout-栅极控制端子。

具体实施方式

基于图1说明第一实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成。

图1是具备电池组件的保护电路的电池组件的电路图。与电池单元31的充放电路径串联地设置第一开关元件34a和第二开关元件34b。保护控制电路33的接地端子Vss与电池单元31的负极连接，且Vdd经由电阻R2与电池单元31的正极连接。另外，在Vdd和Vss之间连接噪声信号去除用的电容器C1。另外，在保护控制电路33的V-端子和电池组件40的负(-)端子之间连接电阻R3。

第一/第二开关元件34a、34b分别由FET构成。保护控制电路33由半导体集成电路构成，具备针对第一/第二开关元件34a、34b的栅极控制端子Dout、Cout。Dout与第一开关元件34a的栅极连接。并且在一方的栅极控制端子Cout和第二开关元件34b的栅极之间串联连接了陶瓷正特性热敏电阻Rcpb。另外，在第二开关元件34b的栅极和源极之间连接了电阻R1。由电阻R1b和陶瓷正特性热敏电阻Rcpb构成开关元件控制电路35b。

保护控制电路33，将Vdd-Vss间的电压作为电源动作，通过Vss和V-端子之间的电位差检测出充电电流及放电电流，并且在检测充电时的过电流之际，将Cout端子作成低电平，遮断第二开关元件34b。另外，在检测放电时的过电流之际，将Dout作成低电平，遮断第一开关元件34a。

图1所示的电路的动作如下。

通常时，将保护控制电路33的栅极控制端子Cout、Dout都作成高电平，将第一/第二开关元件34a、34b都作成ON状态。由此通常的充放电变为可能。

充电电流变大，保护控制电路33的Vss和V-端子之间的电位差超过规定的阈值，因此保护控制电路33使Cout端子成为低电平。由此，开关元件34b成为遮断状态，防止其过电流。另外，放电电流变大，保护控制电路33的Vss和V-端子之间的电位差超过规定的阈值，因此保护控制电路33使Dout端子成为低电平。由此开关元件34a成为遮断状态，防止其过电流。

另一方面，与保护控制电路33的动作独立，产生一些异常，充电电流成为过电流状态，第一开关元件34a或第二开关元件34b成为过热状态，当与它热结合的陶瓷正特性热敏电阻Rcpb上升至超过其居里(curie)点的温度为止，则其电阻值急剧变高。其结果，第二开关元件34b的栅极与源极间电压降低，34b成为遮断状态。由此，流过电池单元31的电流被遮断，避免上述异常状态。

图1中，作成电阻R1b为500kΩ，陶瓷正特性热敏电阻Rcpb为R25(25度时的电阻值)＝47kΩ，居里温度100度，1.0×0.5×0.5mm尺寸的面安装型。并且在第一/第二开关元件34a、34b的两方热结合地配置在基板上。

由此，第一/第二开关元件34a、34b达到产生热紊乱或故障的温度之前，遮断其通电，因此从永久的破坏能保护电池单元31及第一/第二开关元件34a、34b。

此外，图1所示的例子中，使陶瓷正特性热敏电阻Rcpb热结合在第一/第二开关元件34a、34b的两方，但是也可以将其仅热结合在一方的开关元件。此时第一/第二开关元件34a、34b都通过充电时或放电时的过电流发热，因此得到与上述的情况相同的效果。

另外，陶瓷正特性热敏电阻Rcpb也可以与第一/第二开关元件34a、34b一起热结合于电池单元31。由此，检测基于充电时或放电时的过电流的电池单元31的发热，能进行保护。

接着基于图2说明第2实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成。

图1所示的例子中使用了单一的陶瓷正特性热敏电阻，但是该第2实施方式中，使用了不同的部位上分别热结合的多个陶瓷正特性热敏电阻。即，在保护控制电路33的栅极控制端子Cout和第2开关元件34b的栅极之间***电池单元用正特性热敏电阻Rcp1和开关元件用陶瓷正特性热敏电阻Rcp2的串联电路。并且，在第2开关元件34b的栅极/漏极之间连接了电阻R1b。通过该电阻R1b和两个陶瓷正特性热敏电阻Rcp1、Rcp2构成开关元件控制电路35b。其他构成与图1示出的构成相同。

图2中，电池单元用陶瓷正特性热敏电阻Rcp1与电池单元31热结合。开关元件用陶瓷正特性热敏电阻Rcp2分别与第一/第二开关元件34a、34b热结合。由此通过使用多个陶瓷正特性热敏电阻，而可以将电池单元31的发热部和第一/第二开关元件34a、34b配置在位置离开的部位上，增加构造设计上的自由度。另外，该第一/第二开关元件中，只要其中的一个超过居里点，也能发挥保护作用，因此使发挥保护作用的温度相互不同，能使与过热部的对象和温度相对应的保护动作最佳化。

在此注意的一点是，分别热结合的上述两个热敏电阻的每一个是陶瓷正特性热敏电阻。陶瓷正特性热敏电阻的电阻值上升相对温度上升的比例非常大，因此仅仅单纯地串联连接就能构成电路。即，能满足串联连接的陶瓷正特性热敏电阻的任一个超过居里点之时能发挥保护作用的OR(逻辑和)条件。即使使用负特性热敏电阻而构成进行这样的保护动作的电路是不可能的。负特性热敏电阻中，相对温度变化的电阻值变化率比陶瓷正特性热敏电阻非常小，因此假设串联连接了两个负特性热敏电阻，其两个负特性热敏电阻的温度变化仅仅作为两个负特性热敏电阻的合成电阻值的变化而表现，根据该合成电阻值的变化而同时进行两点的热检测，且一方的温度超过规定的上限之时进行保护动作是完全不可能的。

接着，基于图3说明第3实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成。

图1或图2示出的例子中，在第二开关元件34b的控制信号路径上设置了开关元件控制电路35b，但是在该第3实施方式中，在第一开关元件34a的控制信号路径中也设置了开关元件控制电路35a。即，在第一开关元件34a的栅极和保护控制电路33的栅极控制端子Dout之间***与第一开关元件34a热结合的陶瓷正特性热敏电阻Rcpa，另外，在开关元件34a的栅极和源极之间连接了电阻R1a。通过该电阻R1a和陶瓷正特性热敏电阻Rcpa构成开关元件控制电路35a。其他构成与图2示出的构成相同。

根据该构成，随着基于放电时的过电流的第一开关元件34a的过热而陶瓷正特性热敏电阻Rcpa的电阻值上升。由此将第一开关元件34a作成遮断状态，从上述过电流能进行保护。对于充电时的保护动作与第2实施方式的情况相同。

接着基于图4说明第4实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成。

第1～第3实施方式中，由陶瓷正特性热敏电阻和电阻构成开关元件控制电路，但是在该第4实施方式中，在第一/第二开关元件34a、34b两方的控制西你好路径上设置开关元件控制电路35a、35b。在开关元件控制电路内还设置了其他的开关元件36a、36b。开关元件36a、36b是用于分别控制开关元件34a、34b的控制用FET。

开关元件控制电路35b在开关元件34b的栅极与源极之间连接开关元件36b的漏极/源极，在开关元件34b的栅极和保护控制电路33的栅极控制端子Cout之间连接电阻R5b，在栅极控制端子Cout和开关元件36b的栅极之间连接电阻R4b，在开关元件36b的栅极/漏极之间连接了陶瓷正特性热敏电阻Rcpb。

同样，开关元件控制电路35a在开关元件34a的栅极与源极之间连接开关元件36a的漏极/源极，在开关元件34a的栅极和保护控制电路33的栅极控制端子Dout之间连接电阻R5a，在栅极控制端子Dout和开关元件36a的栅极之间连接电阻R4a，在开关元件36a的栅极与源极之间连接了陶瓷正特性热敏电阻Rcpa。

陶瓷正特性热敏电阻Rcpa与开关元件34a热连接。另外，陶瓷正特性热敏电阻Rcpb与开关元件34b热结合。

图4示出的电路的动作如下。

通常时，将保护控制电路33的栅极控制端子Cout、Dout都作成高电平，将第一/第二开关元件34a、34b都作成ON状态。由此通常的充放电变为可能。

充电电流变大，保护控制电路33的Vss和V-端子之间的电位差超过规定的阈值，因此保护控制电路33使Cout端子成为低电平。由此，开关元件34b成为遮断状态，防止其过电流。另外，放电电流变大，保护控制电路33的Vss和V-端子之间的电位差超过规定的阈值，因此保护控制电路33使Dout端子成为低电平。由此开关元件34a成为遮断状态，防止其过电流。

另一方面，与保护控制电路33的动作独立，产生一些异常，充电电流成为过电流状态，第二开关元件34b成为过热状态，当与它热结合的陶瓷正特性热敏电阻Rcpb上升至超过其居里点的温度为止，则其电阻值急剧变高。由此开关元件36b的栅极/漏极间电压上升，变为ON。其结果，第二开关元件34b的栅极与源极间电压降低，开关元件34b成为遮断状态。由此，流过电池单元31的电流被遮断，避免上述异常状态。

同样，放电电流成为过电流状态，第一开关元件34a成为过热状态，当与它热结合的陶瓷正特性热敏电阻Rcpa上升至超过其居里点的温度为止，则其电阻值急剧变高。由此开关元件36a的栅极/漏极间电压上升，变为ON。其结果，第二开关元件34a的栅极与源极间电压降低，开关元件34b成为遮断状态。由此，流过电池单元31的电流被遮断，避免上述异常状态。

此外，通过在开关元件控制电路中设置控制用FET即开关元件36a、36b，而在异常时进一步使开关元件34a、34b的栅极与源极间电压降低，更可靠地进行开关元件34a、34b的遮断。

接着基于图5说明第5实施方式的电池组件的保护电路及电池组件的构成。

与图4所示的例子不同的是，由两个陶瓷正特性热敏电阻的串联电路构成陶瓷正特性热敏电阻部分，使其中一方与第一/第二开关元件34a/34b热结合，使另一方与电池组件31热结合。

由于是这样的构成，电池单元31成为过热状态，若陶瓷正特性热敏电阻Rcp1a达到超过居里点的温度，则开关元件36a为ON，开关元件34a成为遮断状态，从过热保护电池单元31。同样若陶瓷正特性热敏电阻Rcp1b达到超过居里点的温度，则开关元件36b为ON，开关元件34b成为遮断状态，从过热保护电池单元31。但是即使开关元件34a、34b和电池单元31的哪一个事先成为过热状态，也能发挥保护功能。其他动作与第4实施方式的情况相同。

由此，将陶瓷正特性热敏电阻分为与第一及第二开关元件34a、34b的至少一个热结合的开关元件用陶瓷正特性热敏电阻Rcp2a、Rcp2b、和与电池单元31热结合的电池单元用陶瓷正特性热敏电阻Rcp1a、Rcp1b，并且将其两个陶瓷正特性热敏电阻电串联连接，从而开关元件用陶瓷正特性热敏电阻Rcp2a、Rcp2b与开关元件34a、34b强烈地热结合，电池单元用陶瓷正特性热敏电阻Rcp1a、Rcpib与电池单元31强烈地热结合，能提高过热保护的响应性。但是在电路中，仅仅将上述两个陶瓷正特性热敏电阻串联连接，因此电路规模大体上不会增大。

图6是用于说明本发明的第6实施方式的电池组件的保护电路的电路图。电池组件51具有电池单元52和用于保护电池单元52的图示的保护电路。

电池单元52的正极与第一端子53连接，负极与第二端子54连接。连接电池单元52、端子53、54的路径构成充放电之际电流流过的电流路径。

本实施方式的保护电路中，在上述电流路径上作为异常时遮断电流路径地使其动作的、至少一个开关元件，设置有由FET构成的第一/第二开关元件55、56。即，在电池单元52的负极和端子54之间串联连接有第一开关元件55及第二开关元件56。具体而言，开关元件55的源极电极与电池单元52的负极连接，开关元件55的漏极电极与开关元件56的漏极电极连接，开关元件56的源极电极与端子54连接。

另一方面，开关元件55、56的栅极电极分别与由保护用IC构成的保护控制电路57连接。保护控制电路57将使开关元件55、56接通状态或断开状态的信号施加到开关元件55、56的栅极电极，实现基于开关元件55、56的电流路径遮断动作。

另外，保护控制电路具有第一、第二输入端子57a、57b。第一输入端子57a与电池单元52的正极和端子53之间的连接点58连接，在连接点58和输入端子57a之间连接了电阻59。另外，在保护控制电路57的第二信号输入端子57b连接了正特性热敏电阻60的一端。该正特性热敏电阻60是本发明的第一正特性热敏电阻。正特性热敏电阻60的另一端连接在第二开关元件56的源极电极和端子54之间的连接点61上。即正特性热敏电阻60连接在信号输入端子57b和开关元件56的源极电极之间，换句而言，特征性热敏电阻60未与电池单元52的充放电时的电流路径串联地被***。此外，正特性热敏电阻60与第二开关元件56热结合。

与正特性热敏电阻60的信号输入端子57b连接的一侧的端部上串联地连接了电阻62。电阻62的另一端连接在电池单元52的正极和端子53之间的连接点63上。

从而，电阻62和正特性热敏电阻60相互被串联连接，电池单元52的正极及负极之间被并联连接。

此外，保护控制电路57的端子57c经由连接点66与电池单元52的负极连接。另外，保护保护控制电路57的端子57d经由电阻67与端子54连接。

本实施方式的电池组件的保护电路中，电池组件52的充放电之时，异常电流流过之际，保护控制电路57使开关元件55、56的至少一方成为断开状态。其结果，遮断电流路径，得到电池组件51的保护。

另外，本实施方式中，例如开关元件56先行异常过热，成为高温状态之时，电池组件51整体未达到过热状态之时，正特性热敏电阻60与开关元件56热结合，因此正特性热敏电阻60的电阻值急剧上升。即如图7(a)所示，若正特性热敏电阻中温度上升，则电阻值急剧上升。从而，正特性热敏电阻60和电阻62之间的连接点P中的电压Vp，如图7(b)所示，随着温度上升而急剧上升。从而，施加在保护控制电路57的信号输入端子57b中的电压急剧上升，保护控制电路57赋予使开关元件55、56为断开状态的电信号。

即，本实施方式中，不仅在异常电流流过电流路径时，而且在开关元件56异常过热之时，能保护电池组件51。从而，电池组件整体达到异常过热之前，检测开关元件56的异常过热，能进行保护。从而高负荷状态继续之时等中，开关元件56热紊乱或故障之前，能使开关元件56为断开状态。并且正特性热敏电阻未***在电流路径上，因此损失很难增大。

图8是表示上述实施方式的电池组件的保护电路的变形例的电路图。图6示出的电池组件51中，一个正特性热敏电阻60与一个开关元件56热结合，但是如图8所示，也可以将正特性热敏电阻60热结合在第一、第二开关元件55、56的双方。此时，仅在多个开关元件55、56中的任一个中，产生异常过热状态之时，或双方的开关元件55、56中产生异常过热状态之时，能可靠地保护电池组件。

图9是表示上述实施方式的电池组件的保护电路的另一变形例的电路图。图9示出的电池组件的保护电路中，作为第一热敏电阻相互串联连接了两个正特性热敏电阻60、60A。并且正特性热敏电阻60A与开关元件55热结合，另一方的正特性60与第6实施方式相同地与开关元件56热结合。

图9示出的保护电路中，开关元件56异常过热之时正特性热敏电阻60的电阻值急剧上升，实现保护。并且开关元件55异常过热之时，正特性热敏电阻60A的电阻值急剧上升，能实现保护。由此，在多个开关元件上分别配置热结合后的多个正特性热敏电阻，将该多个正特性热敏电阻串联连接。此时，在正特性热敏电阻中电阻温度特性急剧，因此串联连接的多个正特性热敏电阻的哪一个中也能检测异常温度，电阻变高，则由串联连接的正特性热敏电阻构成的全体的电阻值大大增加。因此仅仅检测该串联电路的电阻的变化，多个开关元件的任意个中产生异常过热时，也能可靠地保护电池组件。

图10是表示本发明的第7实施方式的电池组件的电路构成的电路图。第7实施方式的电池组件71中，与第6实施方式相同地，正特性热敏电阻60与开关元件56热结合。并且本实施方式中，正特性热敏电阻60串联连接有正特性热敏电阻72。并且第二正特性热敏电阻72与电池单元52热结合。对于其他点，第7实施方式的保护电路与第6实施方式的保护电路相同，因此对于相同的部分附加相同的参照编号，省略详细的说明。

图10示出的保护电路中，第二正特性热敏电阻72与电池单元52热结合。从而电池单元52本身异常过热之时，正特性热敏电阻72的电阻值急剧上升，电压Vp急剧上升。从而即使在电池单元52异常过热之时，保护控制电路57也能使开关元件55、56成为断开状态，遮断电流路径，实现保护。

由此，本发明的电池组件的保护电路中，不仅具备与至少一个开关元件热结合的第一正特性热敏电阻，还具备与电池单元52等的其他发热部分热结合的第二正特性热敏电阻72，并且将它们串联连接。此时，检测与第二正特性热敏电阻热结合的发热部分的异常过热，能实现电池组件的保护。

另外，将第一正特性热敏电阻60和第二正特性热敏电阻并用之时，两者的电阻温度特性也可以相同，也可以不同。并且开关元件的过热状态和其他发热部分的过热状态不同，因此优选希望选择正特性热敏电阻60、72的电阻温度特性，以具有与开关元件或各发热部分相对应的电阻温度特性。从而，优选为第一正特性热敏电阻60的电阻温度特性和第二正特性热敏电阻温度特性不同。

此外，上述的第6、第7实施方式及变形例中，作为开关元件使用了两个开关元件55、56，但是作为遮断电流路径而实现保护的元件的开关元件并不局限于开关元件。另外，也可以只使用一个开关元件，也可以使用三个以上的开关元件。

Claims (6)

1.一种电池组件的保护电路，具备：第一开关元件，其关断时用于遮断从电池单元流过的放电电流；第二开关元件，其关断时用于遮断流向所述电池单元的充电电流；和保护控制电路，检测所述电池单元的电压、电流的异常状态，且控制所述第一以及第二开关元件，在所述异常状态时保护所述电池单元；

所述保护电路设置有开关元件控制电路，与所述第一开关元件、第二开关元件及所述电池单元的至少一个热结合，***在所述第一及第二开关元件的至少一方的控制信号路径中，且含有2个以上的正特性热敏电阻；

通过所述第一开关元件、第二开关元件或所述电池单元的过热时的所述正特性热敏电阻的电阻值增加，而遮断在所述控制信号路径中***有所述开关元件控制电路的第一或第二开关元件；

所述开关元件控制电路含有被串联连接的多个所述正特性热敏电阻，该多个正特性热敏电阻的每一个分别与所述第一开关元件、第二开关元件及所述电池组件中的至少2个热结合。

2.根据权利要求1所述的电池组件的保护电路，其特征在于，

所述开关元件控制电路仅***在所述第二开关元件的控制信号路径中。

3.根据权利要求1或2所述的电池组件的保护电路，其特征在于，

所述第一开关元件及第二开关元件为FET，所述保护控制电路为具备控制所述FET的栅极的栅极控制端子的集成电路。

4.根据权利要求3所述的电池组件的保护电路，其特征在于，

所述开关元件控制电路由电阻和所述2个以上的正特性热敏电阻构成，所述电阻将与所述开关元件控制电路连接的所述FET的栅极与源极间相连，所述2个以上的正特性热敏电阻被***在所述保护电路的栅极控制端子与和所述开关元件控制电路连接的所述FET的栅极之间。

5.根据权利要求3所述的电池组件的保护电路，其特征在于，

所述开关元件控制电路由控制用FET和所述2个以上的正特性热敏电阻构成，所述控制用FET的漏极及源极分别与所述开关元件控制电路相连的所述FET的栅极与源极连接，所述2个以上的正特性热敏电阻连接在该控制用FET的栅极与源极间。

6.一种电池组件，具备：权利要求1～5中的任一项所述的电池组件的保护电路；和电池单元。

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