TW201208229A - Battery pack - Google Patents

Description

201208229 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關除了電池保護1C以外還具備控制 包的控制1C之電池包。 【先前技術】 說明以往的電池包。圖5是表示以往的電池包的 圖。 電池保護IC91是根據電池95的電壓來分別控 型FET93〜94。顯示電池95爲過放電狀態的過放 壓、顯示電池95爲過充電狀態的過充電電壓、及、 電池95在放電時爲過電流狀態的放電過電流會預先 定，一旦電池95的電壓形成過放電電壓以下，則放 制端子DO的電壓會被控制成低位準，N型FET93 (OFF)，來自電池95的放電停止。又，一旦電池95 壓形成過充電電壓以上，則充電控制端子CO的電壓 控制成低位準，N型FET94關閉（OFF)，往電池95的 停止。又，一旦電池95的放電電流形成放電過電 上，則放電控制端子DO的電壓會被控制成低位準， FET93關閉（OFF)，來自電池95的放電停止。控制 是在所定的時候控制電池保護IC9 1。 電池保護IC91具備與控制IC92通訊用的端子D 端子Aout。又，控制IC92具備與電池保護IC91通 的端子Dout及端子Ain。端子Din與端子Dout是 電池 方塊 制N 電電 顯不 被設 電控 關閉 的電 會被 充電 流以 N型 IC92 in及 訊用 被連 -5- 201208229 接，端子Aout與端子Ain是被連接（例如參照專利文獻 1)。 [先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1 ]特開2 0 0 3 - 1 1 1 2 8 4號公報 【發明內容】 (發明所欲解決的課題） 在此，被揭示於專利文獻1的技術是當控制IC92依 電池95的狀態來控制時，電池保護IC9 1會檢測出電池 95的狀態，根據檢測結果來將所定的訊號發送至控制 1C 92。亦即，如此的情況，在電池保護IC91 一定需要端 子 Aout »因此，該部分，電池保護IC91的端子數會變 多。 本發明是有鑑於上述課題，而提供一種可減少電池保 護1C的端子數之電池包。 (用以解決課題的手段） 本發明爲了解決上述課題，而提供一種電池包，係除 了電池保護1C以外還具備控制電池包的控制1C之電池 包，其特徵係具備： 第一及第二外部連接用端子： 電池； 放電控制FET及充電控制FET，其係串連設在前述 201208229 電池與前述第二外部連接用端子之間； 前述電池保護1C，其係藉由監視前述電池的電壓， 檢測出前述電池的電壓形成過放電電壓以下，使前述放電 控制FET關閉（OFF)，使關機（shut down)，且藉由監視前 述電池的電壓，檢測出前述電池的電壓形成過充電電壓以 上，使前述充電控制FET關閉（OFF); 前述控制1C，其係於所定的時候控制電池包，且具 備設於前述第二外部連接用端子的第二電壓監視端子，藉 由監視前述第二電壓監視端子的電壓，檢測出前述電池形 成過放電狀態，使關機。 [發明的效果] 本發明是當電池形成過放電狀態時，電池包的控制 1C是不監視電池保護1C的通訊用的端子的電壓，而監視 設於第二外部連接用端子的第二電壓監視端子的電壓，藉 此使關機（shut down)。因此，電池包的電池保護1C不需 要與控制1C通訊用的新的端子。 【實施方式】 以下，參照圖面來說明本實施形態的電池包。另外， 在此是以溫度開關1C作爲控制1C的代表例來進行説明。 當溫度形成異常溫度時，此溫度開關1C是經由電池保護 1C來控制電池包。 首先，說明有關本實施形態的電池包的構成。圖1是 201208229 表示本實施形態的電池包1 〇的方塊圖。圖2是表示電池 保護IC1 1的方塊圖。圖3是表示溫度開關1C 12的方塊 圖。 如圖1所示，電池包10是具備：電池保護1C 1 1、溫 度開關 IC12、N型 FET13〜14、電池 15、及電阻 16〜 17。又，電池包10具備外部連接用端子EB +及外部連接 用端子EB-。 如圖2所示，電池保護1C 11是具備：基準電壓產生 電路4 1〜43、過放電檢測比較器44、過充電檢測比較器 45、放電過電流檢測比較器46、及NOR電路47。又，電 池保護IC11是具備：電源端子、接地端子、充電控制端 子C Ο、放電控制端子D Ο、電壓監視端子VM 1、及控制 端子CI。 如圖3所示，溫度開關IC12是具備：溫度電壓產生 電路5 5、基準電壓產生電路5 1〜5 2、高溫檢測比較器 5 3、低溫檢測比較器5 4、及Ο R電路5 6。雖未圖示，但 實際溫度電壓產生電路55是藉由PNP雙極電晶體等所構 成。又’溫度開關IC12具備電源端子、接地端子、及輸 出端子DET。又，溫度開關iC12具備PMOS電晶體61、 開關62、電阻元件63、反相器（Inverter) 31〜32、及NOR 電路33。又，溫度開關IC12具備啓用（enable)端子ΕΝ、 及電壓監視端子VM2。PMOS電晶體61、開關62及電阻 元件63是構成比較器60»反相器31〜32及NOR電路33 是構成邏輯電路3 0。 -8 - 201208229 電池保護IC11的電源端子是被連接至電池15的正 端子、接地端子是被連接至電池1 5的負極端子、放電 制端子DO是被連接至N型FET13的閘極，充電控制 子CO是被連接至N型FET14的閘極，電壓監視端 VM 1是經由電阻1 6來連接至外部連接用端子EB -。溫 開關1C 1 2的電源端子是被連接至電池1 5的正極端子， 地端子是被連接至電池15的負極端子，輸出端子DET 被連接至電池保護1C 1 1的控制端子CI，電壓監視端 VM2是經由電阻17來連接至外部連接用端子EB-。 N型FET 1 3的源極及背閘極是被連接至電池1 5的 極端子，汲極是被連接至 N型 FET14的汲極。N FET14的源極及背閘極是被連接至外部連接用端子EB-外部連接用端子EB +是被連接至電池15的正極端子。 基準電壓產生電路4 1〜43、過放電檢測比較器44 過充電檢測比較器45及放電過電流檢測比較器46是設 電源端子與接地端子之間。過放電檢測比較器44的非 轉輸入端子是被連接至電源端子，反轉輸入端子是被連 至基準電壓產生電路41的輸出端子，輸出端子是被連 至NOR電路47的第一輸入端子。過充電檢測比較器 的非反轉輸入端子是被連接至基準電壓產生電路42的 出端子’反轉輸入端子是被連接至電源端子，輸出端子 被連接至充電控制端子CO。又，過充電檢測比較器45 藉由控制端子CI的電壓來控制。放電過電流檢測比較 46的非反轉輸入端子是被連接至基準電壓產生電路43 極 控 端 子 度 接 是 子 負 型 在 反 接 接 4 5 輸 是 是 器 的 -9 - 201208229 輸出端子，反轉輸入端子是被連接至電壓監視端子 VM1’輸出端子是被連接至NOR電路47的第二輸入端 子。NOR電路47的輸出端子是被連接至放電控制端子 DO。 基準電壓產生電路51〜52、高溫檢測比較器53、低 溫檢測比較器54及溫度電壓產生電路55是設在電源端子 與接地端子之間。高溫檢測比較器53的非反轉輸入端子 是被連接至基準電壓產生電路51的輸出端子，反轉輸入 端子是被連接至溫度電壓產生電路55的輸出端子。低溫 檢測比較器54的非反轉輸入端子是被連接至溫度電壓產 生電路55的輸出端子，反轉輸入端子是被連接至基準電 壓產生電路52的輸出端子。OR電路56的第一輸入端子 是被連接至高溫檢測比較器53的輸出端子，第二輸入端 子是被連接至低溫檢測比較器54的輸出端子，輸出端子 是被連接至輸出端子DET。 反相器31的輸入端子是被連接至啓用端子EN，輸出 端子是被連接至NOR電路33的第一輸入端子。反相器 32的輸入端子是被連接至PMOS電晶體61的汲極與開關 62的連接點，輸出端子是被連接至NOR電路33的第二 輸入端子。PMOS電晶體61的閘極是被連接至電壓監視 端子VM2，源極是被連接至電源端子。電阻元件63是設 在開關62與接地端子之間。啓用端子EN的啓用訊號enl 是在於控制開關62。NOR電路33的輸出端子的啓用訊號 en3是在於控制基準電壓產生電路5 1〜52、高溫檢測比較 -10- 201208229 器5 3、低溫檢測比較器5 4、溫度電壓產生電路5 5及 電路56。 電池保護1C 1 1是藉由監視電池1 5的電壓來檢測辻 池15的電壓形成過放電電壓以下，使放電控制用的N FET13關閉（OFF)，停止來自電池15的放電。此時，霄 保護IC1 1是使關機（shut down)。又，電池保護1C 1 1是 由監視電池15的電壓來檢測出電池15的電壓形成過充 電壓以上，使充電控制用的N型FET14關閉（OFF)，停 往電池1 5的充電。又，電池保護1C 1 1是藉由監視電壓 視端子VM 1的電壓來檢測出電池1 5的放電電流形成放 過電流以上，使放電控制用的N型FET13關閉（OFF)， 止來自電池1 5的放電。 一旦溫度形成高溫的異常溫度及/或低溫的異常 度，則溫度開關1C 1 2會經由電池保護1C 1 1來控制電池 10。並且，溫度開關IC12藉由監視電壓監視端子VM2 電壓來檢測出電池1 5形成過放電狀態，使關機。 其次，說明有關電池包10的動作。 [電池1 5爲過放電狀態時的動作] 在外部連接用端子EB +與外部連接用端子EB-之間 接負荷（未圖示）。基準電壓產生電路41是產生對應於 示電池15爲過放電狀態的過放電電壓之基準電 VREF1。過放電檢測比較器44是比較電池15的電壓的 壓電壓與基準電壓VREF 1，依據比較結果，使輸出電 OR 電 型 池 藉 電 止 監 電 停 溫 包 的 連 顯 壓 分 壓 -11 - 201208229 反轉。具體而言，一旦電池15的電壓的分壓電壓 準電壓VREF1以下，則過放電檢測比較器44的輸 會反轉而形成高位準。於是，放電控制端子DO的 成低位準，N型FET13關閉（OFF)，來自電池15的 止。並且，電池保護IC11會藉由使關機來防止電祀 消耗。 在此，N型FET13關閉（OFF)，來自電池15的 止。於是，藉由關閉（OFF)的N型FET13及負荷， 接用端子EB-的電壓是從接地電壓VSS附近成爲電 VDD附近。電壓監視端子VM2的電壓也從接地電丨 附近成爲電源電壓VDD附近，在圖3中，PMOS 6 1的閘極·源極間電壓比臨界値電壓更低，PMOS 61關閉（OFF)。此時，一旦啓用端子EN的啓用訊 備控制成高位準，則開關62開啓（ON)，啓用訊號 節點會藉由開關62及電阻或電流源的電阻元件63 (pull-down)，啓用訊號en2形成低位準。因此， 31的輸出電壓爲低位準，反相器32的輸出電壓 準，所以啓用訊號en3形成低位準。於是，基準電 電路5 1〜52 '高溫檢測比較器53、低溫檢測比較# 溫度電壓產生電路55及OR電路56，亦即溫度開| 是與電池保護1C11同樣，藉由使關機來防止電池1 耗。 另外，一旦啓用端子EN的啓用訊號enl從溫 IC12的外部來控制成低位準，開關62關閉（OFF) 形成基 出電壓 電壓形 放電停 ! 1 5的 放電停 外部連 源電壓 M VSS 電晶體 電晶體 號enl en2的 來按下 反相器 爲高位 壓產生 § 54 ^ M IC12 5的消 度開關 。又， -12- 201208229 —旦N型FET13〜14開啓（ON)，而電壓監視端子VM2 電壓爲接地電壓VSS附近，則因爲PMOS電晶體61開 (ON)，所以啓用訊號en2形成高位準。因此，反相器 的輸出電壓爲高位準，反相器32的輸出電壓爲低位準 所以啓用訊號en3形成低位準。於是，基準電壓產生電 5 1〜5 2、高溫檢測比較器5 3、低溫檢測比較器5 4、溫 電壓產生電路55及OR電路56，亦即溫度開關IC1 2是 由使關機來防止電池1 5的消耗。此時，由於開關62關 (OFF)，所以電流不會流動於PMOS電晶體61、開關 及電阻元件63的電流路徑，該部分電池1 5不會消耗。 [電池1 5爲過充電狀態時的動作] 在外部連接用端子EB +與外部連接用端子EB-之間 接充電器（未圖示）。基準電壓產生電路42是產生對應 顯示電池15爲過充電狀態的過充電電壓之基準電 VREF2。過充電檢測比較器45是比較電池15的電壓的 壓電壓與基準電壓VREF2，依據比較結果，使輸出電 反轉。具體而言，一旦電池15的電壓的分壓電壓形成 準電壓VREF2以上，則過充電檢測比較器45的輸出電 會反轉而形成低位準。於是，充電控制端子CO的電壓 成低位準，N型FET14關閉（OFF)，往電池15的充電 止。 [電池1 5在放電時爲過電流狀態時的動作] 的 啓 3 1 路 度 藉 閉 62 連 於 壓 分 壓 基 壓 形 停 -13- 201208229 在外部連接用端子EB +與外部連接用端子EB-之間連 接負荷（未圖示）。基準電壓產生電路43是產生對應於顯 示電池1 5在放電時爲過電流狀態的放電過電流之基準電 壓VREF3。電壓監視端子VM1的電壓是大槪根據流動於 N型FET13〜14的放電電流及N型FET13〜14的合計開 啓（ON)電阻來決定。放電過電流檢測比較器46是比較電 壓監視端子VM1的電壓與基準電壓VREF3，依據比較結 果，使輸出電壓反轉。具體而言，電池15的放電電流會 變多而形成過電流，電壓監視端子VM1的電壓會變高， 一旦電壓監視端子VM1的電壓形成基準電壓VREF3以 上，則放電過電流檢測比較器46的輸出電壓會反轉而形 成高位準。於是，放電控制端子D0的電壓形成低位準， N型FET13關閉（OFF)，來自電池15的放電停止。 [電池1 5爲通常狀態時的動作] 放電控制端子DO的電壓是形成高位準，N型FET13 開啓（ON)，來自電池15的放電會被進行。並且’充電控 制端子CO的電壓是形成高位準’ N型FET14開啓（ON) ’ 往電池1 5的充電會被進行。 [高溫時的動作] 溫度電壓產生電路55是產生根據溫度的溫度電壓 VTEMP。基準電壓產生電路51是產生對應於所應被檢測 出的高溫的異常溫度之基準踅壓VREF4。高溫檢測比較 -14- 201208229 器53是比較溫度電壓VTEMP與基準電壓VREF4，依據 比較結果，使輸出電壓反轉。具體而言，溫度電壓產生電 路55是具有一旦溫度變高則溫度電壓VTEMP會變低的特 性，隨溫度變高，溫度電壓VTEMP會變低，一旦溫度電 壓VTEMP形成基準電壓VREF4以下，則高溫檢測比較器 5 3的輸出電壓是形成高位準。亦即，一旦溫度形成高溫 的異常溫度以上，則高溫檢測比較器5 3的輸出電壓是形 成高位準。於是，輸出端子DET的電壓會形成高位準， 藉此充電控制端子C Ο的電壓是被控制成低位準，N型 FET14關閉（OFF)，往電池15的充電停止。 [低溫時的動作] 基準電壓產生電路52是產生對應於應被檢測出的低 溫的異常溫度之基準電壓VREF5。低溫檢測比較器54是 比較溫度電壓 VTEMP與基準電壓 VREF5，依據比較結 果，使輸出電壓反轉。一旦溫度形成低溫的異常溫度以 下，則低溫檢測比較器54的輸出電壓是形成高位準。於 是，輸出端子DET的電壓會形成高位準，藉此充電控制 端子C0的電壓會被控制成低位準，N型FET14關閉 (OFF)，往電池15的充電停止。 [通常的溫度時的動作] 輸出端子DET的電壓爲低位準，溫度開關IC12是不 控制充電控制端子C0的電壓 -15- 201208229 如此一來，當電池1 5形成過放電狀態時，電池4 的溫度開關1C 1 2是不監視電池保護IC 1 1的通訊用的 的電壓，而監視設於外部連接用端子EB-的電壓監視 VM2的電壓，藉此使關機（shut down)。因此，電池专 的電池保護1C 11是不需要與溫度開關1C 12通訊用的 端子。 又，一旦電池1 5形成過放電狀態，則電池保護 會使關機。又，溫度開關IC 12也是利用電壓監視 VM2來檢測出電池1 5形成過放電狀態，使關機。因 電池包1 0的消耗電流會變少。 又，一旦電池1 5形成過放電狀態，則外部連接 子EB-的電壓會從接地電壓VSS附近成爲電源電壓 附近，藉此PMOS電晶體61關閉（OFF)，啓用訊號er 節點會藉由開關62及電阻元件63來按下（pull-down) 用訊號en2形成低位準。因此，啓用訊號en2因外部 用端子EB-的電壓的雜訊成分而誤成爲低位準的情形 少。 另外，在圖1中，N型FET13〜14是設在外部連 端子EB-與電池1 5的負極端子之間，但如圖4所示， FET23〜24亦可設在外部連接用端子EB +與電池15 極端子之間。 又，溫度開關IC12的電腿監視端子VM2在圖1 經由電阻17來連接至外部連接用端子EB-，但雖 示，亦可連接至電池保護1C 11的電壓監視端子VM1 ^ 10 端子 端子 I 10 新的 1C 1 1 端子 此， 用端 VDD ι2的 ，啓 連接 會變 接用 P型 的正 中是 未圖 。於 -16- 201208229 是，不需要電阻17，電池包10的零件數會變少。 又，流動於電壓監視端子VM 1的電流不成問題時， 雖未圖示，電阻16亦可被刪除。 又，流動於電壓監視端子VM2的電流不成問題時， 雖未圖示，電阻17亦可被刪除。 又，雖未圖示，當電池包1〇的規格上，不需要放電 過電流檢測機能作爲電池包1 0的保護機能時，放電過電 流比較器46亦可被刪除。 又，控制端子CI的電壓在圖2中是控制過充電檢測 比較器45，但雖未圖示，亦可控制設在過充電檢測比較 器45的輸出端子與N型FET14的閘極之間的邏輯電路。 又，比較器60在圖3中是藉由PMOS電晶體61、開 關62及電阻元件63來構成，但雖未圖示，亦可藉由：產 生基準電壓的基準電壓產生電路、將電壓監視端子 VM2 的電壓予以分壓而輸出分壓電壓的分壓電路、及比較基準 電壓與分壓電壓的差動放大電路所構成。 又，邏輯電路30並非限於此，雖未圖示，可適當予 以電路設計。 又，雖未圖示，當電池包10的規格上，不需要啓用 端子EN及邏輯電路30時，啓用端子EN及邏輯電路30 亦可被刪除。 又，雖未圖示，當電池包1 〇的規格上，不需要低溫 檢測機能作爲電池包1 〇的保護機能時，低溫檢測比較器 5 4亦可被刪除。 -17- 201208229 又，如上述般，高溫檢測比較器53亦可被刪除》 並且，在溫度開關IC12中，根據PNP雙極電晶體 NPN雙極電晶體的溫度電壓VTEMP的溫度係數、高溫 測比較器53的非反轉輸入端子及反轉輸入端子的各個 接對象、低溫檢測比較器5 4的非反轉輸入端子及反轉 入端子的各個連接對象、及該等的比較器的後段的反轉 輯電路的有無是被適當電路設計，藉此一旦溫度開 1C 12檢測出異常溫度，則輸出端子DET的電壓會形成 位準或低位準。 又，溫度開關1C 12並非限於此，雖未圖示，亦可 具有比較器60及邏輯電路30的其他控制1C。此控制 是在所定的時候控制電池包1 0，當電池1 5形成過放電 態時，藉由監視設於外部連接用端子EB-的電壓監視端 VM2的電壓來使關機。 並且，在圖2是設有基準電壓產生電路41〜43, 電路會分別輸出基準電壓VREF1〜3，但雖未圖示，亦 設置1個的基準電壓產生電路，該電路會輸出基準電 VREF1〜3»圖3的基準電壓產生電路51〜52也是同樣 而且，在圖1是當溫度形成異常溫度時，溫度開 IC 1 2是經由電池保護IC 1 1來控制電池包1 〇。具體而言 溫度開關IC 1 2是經由電池保護IC 1 1來將N型F E T 1 4 制成關閉（OFF)。但，雖未圖示，當溫度形成異常溫 時，溫度開關IC12亦可藉由控制新的FET來將N FET14控制成關閉（OFF)。例如，此FET的閘極是設於 或 檢 連 輸 邏 關 局 爲 1C 狀 子 各 可 壓 〇 關 控 度 型 輸 -18- 201208229 出端子DET，源極是設於外部連接用端子EB-，汲極是設 於N型FET14的閘極。此時，一旦溫度形成異常溫度， 則輸出端子DET的電壓會形成高位準，此FET會開啓 (ON)，藉此 N 型 FET14 關閉（OFF)。 【圖式簡單說明】 圖1是表示本實施形態的電池包的方塊圖。 圖2是表示本實施形態的電池包的電池保護1C的方 塊圖。 圖3是表示本實施形態的電池包的溫度開關1C的方 塊圖。 圖4是表示本實施形態的電池包的其他例的方塊圖。 圖5是表示以往的電池包的方塊圖。 【主要元件符號說明】 I 0 :電池包 II :電池保護1C 12 :溫度開關1C 13、14: N 型 FET 1 5 :電池 1 6、1 7 :電阻 EB+、EB-:外部連接用端子 -19-

Claims (1)

1. 201208229 七、申請專利範圍 1·—種電池包，其特徵係具備： 第一及第二外部連接用端子； 電池； 放電控制FET及充電控制FET，其係串連設 電池與前述第二外部連接用端子之間： 電池保護1C，其係藉由監視前述電池的電壓 出前述電池的電壓形成過放電電壓以下，使前述放 FET關閉（OFF)，使關機（shut down)，且藉由監視 池的電壓，檢測出前述電池的電壓形成過充電電壓 使前述充電控制FET關閉（OFF); 控制1C，其係於所定的時候控制電池包，且 於前述第二外部連接用端子的第二電壓監視端子， 視前述第二電壓監視端子的電壓，檢測出前述電池 放電狀態，而使關機。 2.如申請專利範圍第1項之電池包，其中，前 保護1C係具備設於前述第二外部連接用端子的第 監視端子，藉由監視前述第一電壓監視端子的電壓 出前述電池的放電電流形成放電過電流以上’使前 控制FET關閉（OFF)。 3 ·如申請專利範圍第2項之電池包’其中’前 1C係具備：當前述電池的電壓形成過放電電壓以 檢測出前述第二電壓監視端子的電壓形成所定電壓 器。 在前述 ，檢測 電控制 前述電 以上， 具備設 藉由監 形成過 述電池 —電壓 ，檢測 述放電 述控制 下時， 之比較 -20- 201208229 4 ·如申請專利範圍第3項之電池包’其中’前述比較 器係具備：. MOS電晶體，其係當前述第二電壓監視端子的電壓 形成所定電壓時，關閉（OFF);及 電阻元件，其係串連至前述M0S電晶體。 5. 如申請專利範圍第3項之電池包’其中，前述比較 器係具備： 基準電壓產生電路，其係產生基準電壓； 分壓電路，其係將前述第二電壓監視端子的電壓予以 分壓，輸出分壓電壓； 差動放大電路，其係比較前述基準電壓與前述分壓電 壓。 6. 如申請專利範圍第1項之電池包，其中，前述第二 電壓監視端子係經由第二電阻來連接至前述第二外部連接 用端子。 7. 如申請專利範圍第2項之電池包，其中，前述第一 電壓監視端子係經由第一電阻來連接至前述第二外部連接 用端子，前述第二電壓監視端子係經由第二電阻來連接至 前述第二外部連接用端子。 8 ·如申請專利範圍第2項之電池包，其中，前述第一 電壓監視端子係經由第一電阻來連接至前述第二外部連接 用端子，且連接至前述第二電壓監視端子。 9 ·如申請專利範圍第1〜8項中任一項所記載之電池 包’其中’前述控制1C爲：當溫度形成高溫的異常溫度 -21 - 201208229 及/或低溫的異常溫度時，控制前述電池包的溫度開關 1C ° -22-