CN1320693C - 用于便携式电子设备的电池组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于便携式电子设备的可再充电电池组件，包括连接到充电/放电电路的电池，包括用于安装在高电流路径上设置的部件的第一基底和用于安装控制电池充电/放电用外围电路的第二基底。因此，在低电流路径上的热敏感部件能够与在高电流路径上的部件产生的热量热隔离。

Description

用于便携式电子设备的电池组件
技术领域
本发明涉及用于便携式电子设备的电池组件。具体而言，本发明涉及隔开高电流部件并且降低由高电流部件产生热量的影响的电池组件。
背景技术
随着便携式电子设备例如便携式电话、笔记本电脑、可携式摄像机、个人数字助理(PDA)等的发展，对可再充电二次电池进行了经常性的研究。已研制出的各种类型的二次电池包括Ni-Cd电池、铅电池、镍金属氢化物(NiMH)电池、锂离子电池、锂聚合物电池、锂金属电池、锌空气电池，等。
二次电池可以与充电器/放电器电路结合以形成电池组件。电池组件采用外端子用以充电/放电。常规电池组件具有在位于高电流路径上的充电器/放电器电路中的部件。位于高电流路径上的部件发出热量，热量严重影响充电器/放电器电路的外围集成电路芯片，会引起电池组件失效或破坏稳定性，降低电池组件的能效。
发明内容
本发明提供一种用于便携式电子设备的电池组件，该电池组件将位于高电流路径上的电池组件部件与充电器/放电器电路的其它部件隔开，由此降低电流引起的热量对其它电路部件的影响。
根据本发明的实施例，提供电池组件，该组件包括可利用外部电源充电的电池。电池组件可包括正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子，该正负端子用于连接外部电源以便给电池充电，还用于把电池的能量提供到外部负载。根据优选实施例，本发明包括用于安装设置在高电流路径上的部件的第一基底和用于安装控制电池充电/放电的外围电路的第二基底，第二基底与第一基底隔开使其上安装的部件不受到第一基底产生的热量影响的距离。
在电池组件中，将设置在高电流路径上的部件安装在第一基底上，将用于控制电池的充电/放电的外围电路安装在第二基底上，由此防止由高电流产生的热量对包括集成电路的外围电路的影响。因此，本发明消除了在构成电池组件的控制器电路中热量的严重影响。
附图的简单说明
附图，结合在说明书中并构成说明书的一部分，与说明书中的文字部分一起描述本发明的实施例，用于说明本发明的原理：
图1是根据本发明实施例的用于电池组件的基底的截面图；
图2是表示在图1中所示的电池组件中的电流流动的示图；
图3是根据本发明的特定实施例的电池组件的示意图；
图4是根据本发明的另一实施例的电池组件的示意图；
图5是根据本发明的特定实施例的电池组件的第一基底的平面图。
具体实施方式
在下面详细的描述中，根据展示由完成本发明的发明人所设想的最佳实施方式的特定优选实施例，表示并描述本发明。正如本领域的那些普通技术人员所认识的那样，对本发明可以进行各种显而易见的修改，所有这些均不超出本发明的范围。因此，实际上来说，附图和说明书仅为说明性的，而并非限制性的。
参考图1，根据本发明的实施例描述电池组件。电池组件包括第一基底1，它与第二基底2隔开一定距离。在第一基底1上安装在经受高电流流动的电池组件的充电/放电路径上设置的部件，例如线圈、熔丝、电容器以及开关用晶体管。如图1中所示，外部连接器3和电池组件的线圈4安装在第一基底1上。外部连接器具有正(+)端子和负(-)端子。在充电过程中，上述端子用于将电池组件连接到电源，在放电过程中用于将电池组件连接到便携式电子设备。为了清楚起见，在图1中并没有示出所有经受高电流流动的电路部件。在优选实施例中，优选经受高电流的所有电路部件都安装在第一基底1上。
不经受高电流流动的充电/放电电路部件，即低电流流动部件，例如集成电路芯片6、7、8被安装在第二基底上。通过把经受高电流流动的部件安装在第一基底上并且把电路的低电流流动部件安装在第二基底上，高电流流动部件的有效地与电路的其它部件热隔离。第一基底和第二基底应当彼此隔开一定距离，这样由第一基底上的部件产生的热量就不会显著影响第二基底上的部件。在第一基底1和第二基底2之间的确切距离并没有严格限制，只要该距离足以降低由第一基底上的部件产生的热量对安装在第二基底上的部件的影响。
在第一基底上1上的部件和在第二基底2上的部件通过一个或多个层间连接器彼此进行电信号传输。如图1所示，第一层间连接器5和第二层间连接器9设置在第一基底1和第二基底2之间，提供在第一基底1上的部件和在第二基底2上的部件之间的通信。
图2示出了对于图1中所示的电池组件的高电流流动。传感器电阻器31安装在第一基底1上。高电流流动包括在电池的正(+)端子和电池组件的正(+)端子之间的高电流流动I，在电池的负(-)端子和电池组件的负(-)端子之间的高电流流动II。在图2中，第一基底1的右侧连接电池的负(-)端子，第一基底1的左侧连接电池的正(+)端子。电池组件的正(+)端子形成在外部连接器3的左侧，电池组件的负(-)端子形成在外部连接器3的右侧。因此，两条高电流流动I和II彼此分隔开，能够减少在它们之间的干扰。
参考图3，展示了根据本发明实施例的电池组件。电池组件包括电池和外围电路。图3中所示的电池包括两个并联连接的单元电池，各单元电池由四个串联的电池构成，即，以4S2P的形式。电池组件的外围电路包括顺次地连接在电池组件的正(+)端子和电池的正(+)端子之间的充电FET FET2、线圈L、放电FET FET3以及熔丝F。辅助放电FET FET1与充电FET FET2和线圈L并联连接。第一电容器C1连接在电池组件的正(+)端子和充电FETFET2之间的节点，第二电容器C2连接在线圈L和放电FET FET3之间的节点，第三电容器C3连接在放电FET FET3和熔丝F之间的节点。传感器电阻器Rs连接在电池的负(-)端子和电池组件的负(-)端子之间。电池组件还可以包括过充电保护电路10，用于检测电池是否超过了电池的预定电池电压而过充电。电池组件还可以包括测试电路30和信号线40，用于将来自充电保护电路10和传感器电阻器Rs输出的电池充电状态传送到外部。在优选实施例中，电池组件进一步包括充电/放电控制和保护电路20，该电路20通过打接通/断开闭基于电池的预定单元电池的电压和传感器电阻器Rs的输出的各FETsFET1、FET2和FET3来控制电池的充电/放电。
如上所述，高电流流向在电池组件的正(+)端子和电池的正(+)端子之间的路径上设置的部件，高电流还流向在电池组件的负(-)端子和电池的负(-)端子之间的路径上设置的传感器电阻器Rs。在这些路径上设置的部件安装在图1所示的第一基底1上。在图3中的过充电保护电路10、充电/放电控制和保护电路20、测试电路30以及信号线40优选设置在图1所示的第二基底2上。利用此结构，高电流部件与利用低电流工作的部件隔开，这样由高电流产生的热量很难影响过充电保护电路10、充电/放电控制和保护电路20以及测试电路30。
图4示出了用于本发明实施例的电路图。参考图4简要地描述本发明电池组件的工作方式。
充电/放电控制和保护电路20产生用于根据传感器电阻器Rs的输出和电池的预定单元电池的电压接通/断开晶体管FET1、FET2和FET3的信号G1、G2和G3。信号G1、G2、G3提供到相应FETs的栅极。
在充电过程中，两个FETs(FET2和FET3)都必须处于“导通”状态，这是因为电流从电池组件的正(+)端子流向电池的正(+)端子。在充电过程中的电流路径起始于电池组件的正(+)端子，经过晶体管FET2、线圈L、晶体管FET3和熔丝F，终止于电池的正(+)端子。
在放电过程中，所有的三个FETs(FET1、FET2和FET3)都必须处于“导通”状态，这是因为电流从电池的正(+)端子流向电池组件的正(+)端子。在放电过程中有两条电流路径。一条起始于电池的正(+)端子，经过熔丝F、晶体管FET3、线圈L和晶体管FET2，终止于电池组件的正(+)端子。另一条起始于电池的正(+)端子，经过熔丝F、晶体管FET3和晶体管FET1，终止于电池组件的正(+)端子。
过充电保护电路10检测电池的预定单元电池电压，当由电压检测到电池过充电时，断开熔丝F的两端。测试电路30利用过充电保护电路10和传感器电阻器Rs的输出检测电池的充电状态，并通过信号线将检测到的充电状态传送到外部。充电/放电控制和保护电路20产生信号G1、G2和G3，用于利用电池的预定单元电池的电压和传感器电阻器Rs的输出来控制FET元件FET1、FET2和FET3的接通/断开状态。
现在参考图5，描述根据本发明的电池组件的第一基底的平面图。
如上所述，将位于高电流路径上的部件安装在电池组件的第一基底上。也就是说，将在电池组件的正(+)端子和电池的正(+)端子之间的路径上的部件和在电池组件的负(-)端子和电池的负(-)端子之间的路径上的部件安装在电池组件的第一基底上。
在图5中，第一基底包括：包括电池组件的正(+)和负(-)端子的外部端子51，辅助放电FET 52，充电FET 53，线圈54，放电FET 55，熔丝56，电容器57和电容器58，以及传感器电阻器59。图5示出了在电池组件的充电过程中的电流路径。箭头I代表在电池组件的负(-)端子和电池的负(-)端子之间的电流路径。箭头II表示在放电过程中在电池的正(+)端子和电池组件的正(+)端子之间的电流路径。箭头III表示在电池组件的正(+)端子到电池的正(+)端子之间的电流路径。
如上所述，本发明借助双(即，第一和第二)基底的方式将在高电流路径上设置的电池组件的部件与其它部件隔离开，由此防止由高电流产生的热量对这些部件的影响，例如损坏在电池组件中的集成电路或者性能降低。
在结合目前被认为是最有实践性的优选实施例来描述本发明的同时，应理解本发明并不限于这些已公开的实施例，本发明还应涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和等同结构。

Claims (13)

1.一种电池组件，包括：
具有正(+)电池端子和负(-)电池端子的电池，其中可利用外部电源对电池进行充电；
用于连接到外部电源的正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子，用于给电池充电，以及用于把电池的能量提供到外部负载；
第一基底，用于安装在正(+)电池端子和正(+)电池组件端子之间或者在负(-)电池端子和负(-)电池组件端子之间的高电流路径上设置的部件；以及
第二基底，与第一基底隔开使其上安装的部件不受到所述第一基底产生的热量影响的距离，用于安装外围电路，外围电路用于控制电池充电/放电，其中在第一基底上的部件与在第二基底上的部件进行电信号连接。
2.根据权利要求1的电池组件，其中第一基底包括具有正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子的外部端子。
3.根据权利要求1的电池组件，进一步包括：
在第一和第二基底之间形成的至少一个连接器，用于在两个基底之间进行电信号连接。
4.根据权利要求1的电池组件，其中安装在第一基底上的部件包括在电池组件的正(+)端子和电池的正(+)端子之间设置的充电/放电晶体管、线圈、熔丝、以及在电池组件的负(-)端子和电池的负(-)端子之间设置的传感器电阻器。
5.根据权利要求4的电池组件，其中安装在第二基底上的部件包括：用于根据电池的预定单元电池电压确定电池是否过充电的过充电保护电路；用于测试电池的充电状态并将结果传送到外部的测试电路和信号线；以及用于根据电池的预定单元电池电位和传感器电阻器的输出控制晶体管的接通/断开状态的充/放电控制和保护电路。
6.一种电池组件，包括：
电池；以及
与电池电连接的充/放电电路，其中充/放电电路包括：
第一基底，用于安装在高电流路径上设置的部件；
第二基底，用于安装低电流流动部件，其中第二基底与第一基底隔开一定距离，使其足以减少由安装在第一基底上的部件产生的热量对低电流流动部件的影响；以及
在第一基底和第二基底之间的层间连接器，用于在安装在第一基底上的部件和安装在第二基底上的部件之间提供电信号传输。
7.根据权利要求6的电池组件，其中低电流流动部件包括用于控制电池的充电/放电的外围电路。
8.根据权利要求6的电池组件，其中充电/放电电路包括用于把电池组件连接到外部电源的正(+)端子和负(-)端子，以便给电池充电，以及把电池的能量供应到外部负载。
9.根据权利要求6的电池组件，其中电池从由Ni-Cd电池、铅电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池、锂聚合物电池、锂金属电池以及锌空气电池构成的组中选出。
10.一种用于可充电电池的充电/放电电路，包括：
第一基底，用于安装在高电流路径上设置的部件；
第二基底，用于安装低电流流动部件，其中第二基底与第一基底隔开一定距离，使其足以减少由安装在第一基底上的部件产生的热量对低电流流动部件的影响；以及
在第一基底和第二基底之间的层间连接器，用于在安装在第一基底上的部件和安装在第二基底上的部件之间提供电信号连接。
11.根据权利要求10的充电/放电电路，其中第一基底进一步包括用于连接到外部电源的正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子，以便给电池充电，以及把电池的能量供应到外部负载。
12.根据权利要求10的充电/放电电路，其中第一基底进一步包括正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子，其中第一基底进一步包括设置在正(+)电池组件端子和负(-)电池组件端子之间的高电流路径上的部件。
13.根据权利要求10的充电/放电电路，其中第一基底进一步包括正(+)电池组件端子和正(+)电池端子，其中第一基底进一步包括设置在负(-)电池端子和负(-)电池组件端子之间的高电流路径上的部件。
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