CN105470925A - 二次电池保护电路及电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实现除了锂离子二次电池处于过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而提供低功耗且安全的二次电池保护电路及电池装置。二次电池的二次电池保护电路设置具有与过充电检测电路的检测电压阈值相同或低于该检测电压阈值的第2检测电路，在二次电池的电压不足所述第2检测电路的检测电压阈值的情况下，减小过充电检测装置的消耗电力。

Description

二次电池保护电路及电池装置
技术领域
本发明涉及利用在基板上设置发热电阻器和熔丝元件的保护元件或控制开关来防止电池组的过充电和过电流的二次电池保护电路及电池装置。
背景技术
随着便携电话、笔记本电脑等移动电子设备的普及，锂离子二次电池的市场同时得到扩大。在这些移动电子设备中，作为电源，通常使用串联连接一个至复数个锂离子二次电池的电池组。在这样的电池组中，如果锂离子二次电池在充电时处于过充电，就有可能出现起火、冒烟，为了防止此情况而设置二次电池保护电路。
该二次电池保护电路保护锂离子二次电池免受过电流和过充电两者的破坏。二次电池保护电路由在基板上设置发热电阻器和熔丝元件的保护元件、检测过充电的过充电检测装置、和使电流流过保护元件的控制开关构成。该二次电池保护电路在过电流时熔断熔丝元件，保护二次电池免受过电流破坏。在过充电时过充电检测装置检测二次电池的过充电，使控制开关导通。而且，使电流流过发热电阻器，以产生的热熔断熔丝元件，从而保护二次电池免受过充电破坏。
另外，也有以多个控制开关构成二次电池保护电路的充放电控制的情况。除了二次电池保护电路和充电控制开关、放电控制开关之外，还用过充电检测装置和充电控制开关来进行锂离子二次电池的保护。
过充电检测装置监视锂离子二次电池的电压并仅在过充电检测时动作即可。因此，在过充电检测装置内设置备用电路，在其他二次电池保护电路成为过放电状态或放电过电流状态的情况下使得消耗电流减小，从而以低功耗实现锂离子二次电池的过充电保护（例如，参照专利文献1）。
专利文献1：日本特开2012－65392号公报。
发明内容
在现有技术中，在过充电检测装置内设置备用电路，在成为过放电状态或放电过电流状态的情况下使得消耗电流减小。因此，当其他二次电池保护电路未处于过放电状态或放电过电流状态时，过充电检测电路进行动作，消耗电力。过充电检测电路只要在锂离子二次电池成为过充电时动作即可，但是存在除此以外的通常动作时消耗电力这一课题。
本发明为解决以上那样的课题而设计，目的在于实现除了锂离子二次电池处于过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而提供低功耗且安全的二次电池保护电路及电池装置。
为了解决现有的课题，在本发明中设置具有与过充电检测电路的检测电压阈值相同或在其附近比该检测电压阈值低的检测电压阈值的第2检测电路，在二次电池的电压不足第2检测电路的检测电压阈值的情况下，使过充电检测电路及其他的电路处于不消耗电力的状态。
依据本发明的二次电池保护电路，除了锂离子二次电池处于过充电时以外，能够减小过充电检测装置的消耗电流，因此能够提供低功耗且安全的二次电池保护电路及电池装置。
附图说明
图1是第一实施方式的电池装置的电路图。
图2是第二实施方式的电池装置的电路图。
图3是第三实施方式的电池装置的电路图。
图4是第四实施方式的电池装置的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实施方式进行说明。
＜第一实施方式＞
图1是第一实施方式的电池装置的电路图。
第一实施方式的电池装置由二次电池11和二次电池保护电路12构成。二次电池保护电路12由电阻13、电容14、过充电检测装置15、Nch控制开关16、保护元件17、外部端子18、19构成。保护元件17在基板上设有发热电阻器和熔丝元件，熔丝元件因发热电阻器通电发热而熔断。
过充电检测装置15由正极电源端子20、负极电源端子21、输出端子22、过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路27、开关28、29、30构成。
二次电池11的正极与保护元件17的熔丝元件、电阻13的一个端子连接，负极与电容14的一个端子、负极电源端子21、Nch控制开关16的源极及背栅极、外部端子19连接。保护元件17的熔丝元件的另一个端子与外部端子18连接。正极电源端子20与电阻13和电容14的另一个端子连接。输出端子22与Nch控制开关16的栅极连接，Nch控制开关16的漏极与保护元件17的发热电阻器连接。另外，过充电检测装置15的内部，在正极电源端子20与负极电源端子21之间有过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路27，但是过充电检测电路24、振荡电路26、输出电路27分别经由开关与正极电源端子20连接。此外，开关也可以设在负极电源端子21侧。
接着，对第一实施方式的电池装置的动作进行说明。
当二次电池11的电压为由过充电检测电路24设定的过充电检测电压以下时，输出电路27输出负极电源端子电位，使Nch控制开关16截止。在该情况下，如果在外部端子18、19连接负载或充电器，就能使电流流过，处于能够充放电的状态。
第2检测电路23的检测电压为过充电检测电压以下，尽量设定为较高的电压。
在二次电池11的电压较高且为第2检测电路23的检测电压以上的情况下，使开关28、29、30导通，启动过充电检测电路24、振荡电路29、输出电路27。进而二次电池11的电压上升，且大于过充电检测电压时，过充电检测电路24输出检测信号，从过充电检测装置15的输出端子22输出正极电源端子电位，使Nch控制开关16导通。而且，使电流流过保护元件17的发热电阻器，以产生的热熔断保护元件17的熔丝元件，从而保护二次电池11免受过充电破坏。
在第2检测电路23未检测到设定电压的情况下，控制电路25使开关28、29、30截止。在该状态的情况下，使得从输出端子22输出负极电源端子电位。通过这样能够在使用二次电池11的大多状况下，减小过充电检测装置15的功耗。
如以上那样，实现除了在锂离子二次电池成为过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而能够提供低功耗且安全的二次电池保护电路及电池装置。
＜第二实施方式＞
图2是第二实施方式的电池装置的电路图。
第二实施方式的电池装置由二次电池11和二次电池保护电路12构成。二次电池保护电路12由电阻13、电容14、过充电检测装置31、Pch控制开关32、保护元件17、外部端子18、19构成。保护元件17在基板上设有发热电阻器和熔丝元件，熔丝元件因发热电阻器通电发热而熔断。
过充电检测装置31由正极电源端子20、负极电源端子21、输出端子22、过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路33、开关28、29、30构成。
二次电池11的负极与保护元件17的熔丝元件和电阻13的一个端子连接，正极与电容14的一个端子、正极电源端子20、Pch控制开关32的源极及背栅极、外部端子18连接。保护元件17的熔丝元件的另一个端子与外部端子19连接。负极电源端子21与电阻13和电容14的另一个端子连接。输出端子22与Pch控制开关32的栅极连接，Pch控制开关32的漏极向保护元件17的发热电阻器连接。另外，过充电检测装置31的内部，在正极电源端子20与负极电源端子21之间有过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路33，但是过充电检测电路24、振荡电路26、输出电路33分别经由开关与正极电源端子20连接。此外，开关也可以设在负极电源端子21侧。
接着，对第二实施方式的电池装置的动作进行说明。
当二次电池11的电压为由过充电检测电路24设定的过充电检测电压以下时，输出电路33输出正极电源端子电位，使Pch控制开关32截止。在该情况下，如果在外部端子18、19连接负载或充电器，就能使电流流过，处于能够充放电的状态。
第2检测电路23的检测电压为过充电检测电压以下，尽量设定为较高的电压。
在二次电池11的电压较高且为第2检测电路23的检测电压以上的情况下，使开关28、29、30导通，启动过充电检测电路24、振荡电路29、输出电路33。进而二次电池11的电压上升，并大于过充电检测电压时，过充电检测电路24输出检测信号，从过充电检测装置31的输出端子22输出负极电源端子电位，使Pch控制开关32导通。而且，使电流流过保护元件17的发热电阻器，以产生的热熔断保护元件17的熔丝元件，从而保护二次电池11免受过充电破坏。
在第2检测电路23未检测到设定电压的情况下，控制电路25使开关28、29、30截止。在该状态的情况下，使得从输出端子22输出正极电源端子电位。通过这样能够在使用二次电池11的大多状况下，减小过充电检测装置31的功耗。
如以上那样，实现除了在锂离子二次电池成为过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而提供低功耗且安全的二次电池保护电路及电池装置。
＜第三实施方式＞
图3是第3实施方式的电池装置的电路图。
第3实施方式的电池装置由二次电池11和二次电池保护电路39构成。二次电池保护电路39由电阻13、电容14、过充电检测装置34、Nch充电控制开关38、外部端子18、19构成。
过充电检测装置34由正极电源端子20、负极电源端子21、外部端子电压输入端子36、输出端子35、过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路37、开关28、29、30构成。
二次电池11的正极与电阻13的一个端子、外部端子18连接，负极与电容14的一个端子、负极电源端子21、Nch充电控制开关38的漏极连接。Nch充电控制开关38的源极及背栅极与外部端子电压输入端子36、外部端子19连接。正极电源端子20与电阻13、电容14的连接点连接，输出端子35与Nch充电控制开关38的栅极连接。另外，过充电检测装置34的内部，在正极电源端子20与负极电源端子21之间有过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26。输出电路37在正极电源端子20与负极电源端子21之间动作，还与外部端子电压输入端子36连接。过充电检测电路24、振荡电路26以及输出电路37的正极电源分别经由开关与正极电源端子20连接。此外，开关也可以设在负极电源端子21侧。
接着，对第3实施方式的电池装置的动作进行说明。
当二次电池11为由过充电检测电路24设定的过充电检测电压以下时，输出电路37输出正极电源端子电位，使Nch充电控制开关38导通。在该情况下，如果在外部端子18、19连接负载或充电器，就能使电流流过，处于能够充放电的状态。
第2检测电路23的检测电压为过充电检测电压以下，尽量设定为较高的电压。
在二次电池11的电压较高且为第2检测电路23的检测电压以上的情况下，使开关28、29、30导通，启动过充电检测电路24、振荡电路29、输出电路37。进而二次电池11的电压上升，并大于过充电检测电压时，过充电检测电路24输出检测信号，从过充电检测装置34的输出端子35输出外部端子电压输入端子电位，使Nch充电控制开关38截止。而且，截断充电电流路径，从而保护二次电池11免受过充电破坏。
在第2检测电路23未检测到设定电压的情况下，控制电路25使开关28、29、30截止。在该状态的情况下，使得从输出端子35输出正极电源端子电位。通过这样能够在使用二次电池11的大多状况下，减小过充电检测装置34的功耗。
如以上那样，实现除了在锂离子二次电池成为过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而能够提供低功耗且安全的充电控制装置及电池装置。
＜第四实施方式＞
图4是第四实施方式的电池装置的电路图。
第4实施方式的电池装置由二次电池11和二次电池保护电路39构成。二次电池保护电路39由电阻13、电容14、过充电检测装置40、Pch充电控制开关44、外部端子18、19构成。
过充电检测装置40由正极电源端子20、负极电源端子21、外部端子电压输入端子42、输出端子41、过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26、输出电路43、开关28、29、30构成。
二次电池11的负极与电阻13的一个端子和外部端子19连接，正极与电容14的一个端子、正极电源端子20、Pch充电控制开关44的漏极连接。Pch充电控制开关44的源极及背栅极与外部端子电压输入端子42和外部端子18连接。负极电源端子21与电阻13和电容14的另一个端子连接。输出端子41与Pch充电控制开关44的栅极连接。另外，过充电检测装置40的内部，在正极电源端子20与负极电源端子21之间有过充电检测电路24、第2检测电路23、控制电路25、振荡电路26。输出电路43在正极电源端子20与负极电源端子21之间动作，并与外部端子电压输入端子42连接。过充电检测电路24、振荡电路26、输出电路43的正极电源分别经由开关与正极电源端子20连接。此外，开关也可以设在负极电源端子21侧。
接着，对第4实施方式的电池装置的动作进行说明。
当二次电池11为由过充电检测电路24设定的过充电检测电压以下时，输出电路43输出负极电源端子电位，使Pch充电控制开关44导通。在该情况下，如果在外部端子18、19连接负载或充电器，就能使电流流过，处于能够充放电的状态。
第2检测电路23的检测电压为过充电检测电压以下，尽量设定为较高的电压。
在二次电池11的电压较高且为第2检测电路23的检测电压以上的情况下，使开关28、29、30导通，启动过充电检测电路24、振荡电路29、输出电路43。进而二次电池11的电压上升，并大于过充电检测电压时，过充电检测电路24输出检测信号，从过充电检测装置40的输出端子41输出外部端子电压输入端子电位，使Pch充电控制开关44截止。而且，截断充电电流路径，从而保护二次电池11免受过充电破坏。
在第2检测电路23未检测到设定电压的情况下，控制电路25使开关28、29、30截止。在该状态的情况下，使得从输出端子41输出负极电源端子电位。通过这样能够在使用二次电池11的大多状况下，减小过充电检测装置34的功耗。
如以上那样，实现除了在锂离子二次电池成为过充电时以外，能够处于减小过充电检测装置的消耗电流的状态的过充电检测装置，从而能够提供低功耗且安全的充电控制装置及电池装置。
标号说明
11二次电池；
12、39二次电池保护电路；
15、31、34、40过充电检测装置；
16、32控制开关；
17保护元件；
23第2检测电路；
24过充电检测电路；
25控制电路；
26振荡电路；
27、33、37、44输出电路；
38、44充电控制开关。

Claims (4)

1.一种二次电池保护电路，其特征在于，
所述二次电池保护电路具有：过充电检测装置，具有过充电检测电路，并探测二次电池的过充电；以及充电截断元件，在探测到所述过充电的情况下截断对所述二次电池的充电，
所述过充电检测装置具备第2检测电路，
所述第2检测电路的检测电压阈值与所述过充电检测电路的检测电压阈值相同或在所述过充电检测电路的检测电压阈值以下的附近，
在所述二次电池的电压小于所述第2检测电路的检测电压阈值的情况下，减小所述过充电检测装置的消耗电流。
2.如权利要求1所述的二次电池保护电路，其特征在于，
所述充电截断元件由熔丝元件、发热电阻器和控制开关构成，
在探测到所述过充电的情况下，所述控制开关通过使电流流过所述发热电阻器而熔断所述熔丝元件，从而截断对所述二次电池的充电。
3.如权利要求1所述的二次电池保护电路，其特征在于，
所述充电截断元件为FET，在探测到所述过充电的情况下，所述FET截止，从而截断对所述二次电池的充电。
4.一种电池装置，其特征在于，包括：
二次电池；以及
权利要求1至权利要求3的任一项所述的二次电池保护电路。
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