專利名稱：燃料儀電路以及電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料儀(fuel gauge)電路以及電池組，特別涉及檢測電池的余量的燃料儀電路以及搭載了燃料儀電路的電池組。
背景技術(shù)：
近年來，使用鋰離子電池的電池組被搭載在數(shù)字攝像機等便攜設備中。鋰離子電池一般難以根據(jù)其電壓檢測電池余量。因此，采用如下方法通過微型計算機等檢測鋰離子電池的充放電電流，對檢測出的充放電電流進行累計，由此檢測電池余量。此時，鋰離子電池在從便攜設備拆除時也消耗電流，因此，對鋰離子電池的充放電電流進行累計來檢測電池余量的燃料儀IC (半導體集成電路)與具有穩(wěn)壓器功能的保護IC 一起被搭載在印刷基板上，與鋰離子電池一起被收納在外殼中，由此作為電池組(battery packet)來提供。圖4是表示電池組的一例的外觀的立體圖，圖5是表示現(xiàn)有的電池組的電路部的一例的平面圖。在圖4中，在矩形的鋰離子電池1的上表面上固定了印刷基板2。如圖5所示，檢測電池余量的燃料儀IC3和具有穩(wěn)壓器功能的保護IC4被固定在印刷基板2的中央部。另外，在印刷基板2的端部設置了正負的電源端子5、6和通信端子7。電源端子5、6經(jīng)由印刷基板2的通孔與鋰離子電池1的正負電極連接，該電源端子5、6與便攜設備(未圖示)的正負電源端子連接。另外，通信端子7與便攜設備的通信端子連接，在燃料儀IC3和便攜設備之間進行電池余量等信息的收發(fā)。此外，在專利文獻1中記載了設置有保護鋰離子電池的保護電路和控制鋰離子電池的充放電的充放電電路的電路模塊。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2008-103219號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題為了對燃料儀IC3以及保護IC4供給來自鋰離子電池1的工作電流，印刷基板2的正負電源端子5、6經(jīng)由通孔分別與燃料儀IC3以及保護IC4的正負電源端子連接。另外， 在燃料儀IC3和保護IC4中需要設置用于監(jiān)視鋰離子電池1的電源電壓(端子5的電壓) 的配線。如圖5所示，在現(xiàn)有的電池組中，為了在燃料儀IC3和保護IC4中監(jiān)視電源電壓， 在印刷基板2上設置了配線8。通過該配線8將印刷基板2上的電源端子5、燃料儀IC3的電源電壓監(jiān)視用端子和保護IC4的電源電壓監(jiān)視用端子連接。這樣，通過在印刷基板2上設置沿X方向延伸的配線8，將電源端子5、燃料儀IC3 的電源電壓監(jiān)視用端子和保護IC4的電源電壓監(jiān)視用端子連接，因此，在現(xiàn)有的電池組中，印刷基板2的寬度(Y方向的尺寸)增大。在對鋰離子電池1進行薄型化(縮小Y方向尺寸)時，在現(xiàn)有的電池組中存在難以應對的問題。本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的發(fā)明，其目的在于提供可以縮小基板的尺寸、可以應對電池的薄型化的燃料儀電路以及電池組。用于解決課題的手段為了解決上述問題，本發(fā)明的燃料儀電路，與保護電池的充放電的保護電路一起配置在基板上，檢測所述電池的余量，其特征在于，具有電壓監(jiān)視端子，其設置在與所述基板的正的電源端子相對的一邊，與所述基板的正的電源端子連接，并且與電路內(nèi)部的電壓傳感器連接；電壓通過端子，其設置在與所述基板的正的電源端子相對的一邊相反側(cè)的、與所述保護電路相對的一邊，與所述保護電路的電壓監(jiān)視端子連接；以及配線，其在電路內(nèi)部在所述燃料儀電路的電壓監(jiān)視端子和所述電壓通過端子間進行連接。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的燃料儀電路以及電池組，可以縮小基板的尺寸，應對電池的薄形化。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電池組的電路部的平面圖。圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的燃料儀電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的保護電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖4是表示電池組的一例的外觀的立體圖。圖5是表示現(xiàn)有的電池組的電路部的一例的平面圖。
具體實施例方式以下，參照

用于實施本發(fā)明的方式?！措姵亟M的電路部〉圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的電池組的電路部的平面圖。圖1所示的印刷基板20被固定在圖4所示的矩形的鋰離子電池1的上表面上來使用。如圖1所示，檢測電池余量的燃料儀IC30和具有穩(wěn)壓器功能的保護IC40被配置在印刷基板20的中央部，構(gòu)成了 COB (Chip On Board)結(jié)構(gòu)的電路部。另外，在印刷基板20 的端部設置了正負電源端子21、22和通信端子23。電源端子21、22經(jīng)由印刷基板20的通孔(TH)分別與鋰離子電池1的正負電極連接，該電源端子21、22與便攜設備的正負電源端子連接。另外，通信端子23與便攜設備的通信端子連接。在與電源端子21相對的燃料儀IC30的一邊設置了端子TI T5，在與保護IC40 相對的、燃料儀IC30的相反側(cè)的一邊設置了端子T6 T10。端子Tl是電壓監(jiān)視端子，端子 Tl經(jīng)由電阻Rll與印刷基板20的電源端子21連接。另外，端子Tl在燃料儀IC30內(nèi)與電壓傳感器31連接，并且通過配線(例如金屬配線)32與端子T6連接。端子T2是正的電源端子，經(jīng)由印刷基板20的通孔25a、25b與保護IC40的端子 T22連接，經(jīng)由保護IC40向燃料儀IC30供給工作電流。端子T3、T4是電流監(jiān)視用端子，與燃料儀IC30內(nèi)的電流傳感器連接。端子T5是負的電源端子，經(jīng)由印刷基板20的通孔25c、25d、25e與保護IC40的負的電源端子T16以及印刷基板20的電源端子22連接。端子T6是電壓通過端子，連接了配線32，并且例如通過接合線(bonding wire)等配線^a與互相相對的保護IC40的端子Tll連接。端子T7、T8、T9分別是通信端子，例如通過接合線等配線沈以沈(3、26(1與互相相對的保護扣40的相對的端子112、113、114連接。 燃料儀IC30和保護IC40使用配線^bJ6c、26d相互進行信號通信。例如配線26b用于收發(fā)指示停止放電的信號，配線^c用于收發(fā)指示停止充電的信號，配線26b用于收發(fā)控制信號(使能enable)。端子TlO是便攜設備間通信端子，與燃料儀IC30內(nèi)的通信部33連接，并且例如通過接合線等配線26e與互相相對的保護IC40的相對的端子T15連接。保護IC40在與燃料儀IC30相對的一邊設置了端子Tll T16，在與其相反的一側(cè)的與通信端子23相對的一邊設置了端子T17 T22。端子Tll是電壓監(jiān)視端子，通過配線 26a與互相相對的燃料儀IC30的端子T6連接。端子T12、T13、T14分別是通信端子，通過配線^bJ6c、26d與互相相對的燃料儀 IC30的相對的端子T7、T8、T9連接。端子T15是便攜設備間通信端子，通過配線26e與互相相對的燃料儀IC30的端子 TlO連接，并且與保護IC40內(nèi)的電平移位電路(L/S)41連接。電平移位電路41對來自燃料儀IC30的通信信號進行電平移位(降壓)后，提供給作為便攜設備間通信端子的端子T21。端子T21與印刷基板20的通信端子23連接。此外，在端子T21上設置了靜電破壞防止用的保護元件。端子T16是負的電源端子，經(jīng)由印刷基板20的通孔25d、2k與印刷基板20的電源端子22連接。端子T17是正的電源端子，經(jīng)由印刷基板20的通孔25f、25g以及電阻R12(R11 > >R12)與正的電源端子T21連接。另外，端子T17在保護IC40內(nèi)與穩(wěn)壓器(REG)42連接。端子T18是短路檢測用端子，與圖1中未示出的電阻(305)連接。端子T19、T20 分別是放電控制用、充電控制用的控制端子，與圖1中未示出的放電控制用、充電控制用的 MOS晶體管(M1UM12)的柵極連接。從穩(wěn)壓器42輸出的穩(wěn)定的電源電壓，從作為正的電源端子的端子T22經(jīng)由印刷基板20的通孔2恥、2如被提供給燃料儀IC30的端子T2。〈燃料儀電路〉圖2是表示本發(fā)明的一個實施方式的燃料儀電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2作為表示本實施方式的燃料儀IC的電路結(jié)構(gòu)的圖，未準確表示各構(gòu)成部分彼此的位置關(guān)系。圖2所示的燃料儀IC200相當于圖1所示的燃料儀IC30。概略而言，燃料儀IC200由數(shù)字部210和模擬部250構(gòu)成。在數(shù)字部210 內(nèi)設置了 CPU211、R0M212、RAM213、EEPR0M214、中斷控制部 215、總線控制部216、通信部217、串行通信部218、計時器部219、上電復位部220、寄存器221、測試端口狀態(tài)設定電路222、測試控制電路223、濾波器電路四0。CPU211、R0M212、RAM213、 EEPR0M214、中斷控制部215、總線控制部216、通信部217、串行通信部218、計時器部219以及寄存器221通過內(nèi)部總線相互連接。
CPU211執(zhí)行在R0M212中存儲的程序來對燃料儀IC200整體進行控制，執(zhí)行累計電池的充放電電流來計算電池余量的處理等。此時，RAM213作為作業(yè)區(qū)域來使用。在 EEPR0M214中存儲修整(trimming)信息等。中斷控制部215從燃料儀IC200的各部被提供中斷請求，根據(jù)各中斷請求的優(yōu)先度來發(fā)生中斷，并通知給CPU211?？偩€控制部216進行判別由哪個電路部優(yōu)先使用內(nèi)部總線的協(xié)調(diào)控制，以使各電路部間不產(chǎn)生競爭。通信部217經(jīng)由端口 230、231、232與保護IC304之間進行通信。串行通信部218 經(jīng)由端口 233與保護IC304連接，經(jīng)由保護IC304與便攜設備之間進行通信。在圖2中，保護IC304相當于圖1的保護IC40，端口 230、231、232分別相當于圖1 的端子1738、19，并且，串行通信部218、端口 233分別相當于圖1的通信部33、端子T10。計時器部219對系統(tǒng)時鐘進行計數(shù)，其計數(shù)值被CPU211參照。上電復位部220檢測出提供給經(jīng)由濾波器電路四0連接的端口 235的電源電壓Vdd上升后，產(chǎn)生復位信號，提供給燃料儀IC200的各部。向寄存器221轉(zhuǎn)發(fā)來自EEPR0M214的信息。測試端口狀態(tài)設定電路222根據(jù)在寄存器221中保持的信息將測試端口 237、238和測試控制電路223之間短路，并且將與測試端口 237、238連接的測試控制電路223的輸入設定為預定的電平。測試控制電路223，當被提供測試端口 237、238的輸入時，根據(jù)該輸入使內(nèi)部電路的狀態(tài)變化，燃料儀IC200的內(nèi)部電路的測試成為可能。在模擬部250內(nèi)設置了 振蕩電路251、晶體振蕩電路252、選擇控制電路253、分頻器254、電壓傳感器255、溫度傳感器256、電流傳感器257、多工器258、Δ - Σ調(diào)制器259。振蕩電路251是具有PLL的振蕩器，輸出數(shù)MHz的頻率的振蕩信號。晶體振蕩電路252在端口 271、272上外接晶體振子來進行振蕩，輸出數(shù)MHz的頻率的振蕩信號。晶體振蕩電路252的振蕩頻率相對于振蕩電路251的振蕩頻率為高精度。選擇控制電路253根據(jù)從端口 273供給的選擇信號，選擇振蕩電路251和晶體振蕩電路252的某一方輸出的振蕩頻率信號，作為系統(tǒng)時鐘來提供給燃料儀IC200的各部，同時提供給分頻器254。另外，選擇控制電路253生成了復位信號RST和控制信號CNT。然而， 選擇控制電路253，在未從端口 273提供選擇信號時，選擇例如由振蕩電路251輸出的振蕩頻率信號。分頻器2Μ對系統(tǒng)時鐘進行分頻來生成各種時鐘，提供給燃料儀IC200的各部。電壓傳感器255檢測在端口 274上外接的電池301的電源電壓，將模擬的檢測電壓提供給多工器258。溫度傳感器256檢測燃料儀IC200的環(huán)境溫度，將模擬的檢測溫度提供給多工器258。在端口 276、277上連接了電流檢測用的電阻303的兩端，電流傳感器257根據(jù)端口 276、277各自的電位差來檢測流過電阻303的電流，將模擬的檢測電流提供給多工器 258。在圖2中，電壓傳感器255、端口 274分別相當于圖1的電壓傳感器31、端子Tl，端口 276、277分別相當于圖1的端子Τ3、Τ4。多工器258依次選擇模擬的檢測電壓、模擬的檢測溫度、模擬的檢測電流，提供給 Δ- Σ調(diào)制器259。Δ- Σ調(diào)制器259通過對各檢測值進行Δ- Σ變換，經(jīng)由內(nèi)部總線將脈沖密度調(diào)制數(shù)據(jù)提供給CPU211。CPU211進行數(shù)字濾波處理，將檢測電壓、檢測溫度、檢測電流分別進行數(shù)字化。另外，CPU211通過對電池的充放電電流進行累計，計算電池余量。此時，檢測溫度被用于溫度補償。上述的燃料儀IC200與電池301、電流檢測用的電阻303、保護IC304、電阻305以及開關(guān)306 —起被收納在外殼310中，構(gòu)成了電池組300。此外，圖2的保護IC304相當于圖1的保護IC40。在電池組300的端子311上連接電池301的正電極以及保護IC304的電源輸入端子，將保護IC304的電源輸出端子連接在燃料儀IC200的電源電壓Vdd的端口 235上。端子312經(jīng)由電阻305與保護IC304的接地端子連接，并且經(jīng)由開關(guān)306連接在電流檢測用的電阻303與端口 277的連接點上。保護IC304對端子311、312間的電壓進行穩(wěn)定化，并且當該電壓超出預定范圍時切斷開關(guān)306來進行保護。另外，電流檢測用的電阻303與端口 276的連接點，被連接在燃料儀IC200的電源電壓Vss的端口 236上。在電池組300的端子313上連接了保護IC304的端口。此外，圖 2的端子311、312、313分別相當于圖1的電源端子21、22、通信端子23。〈保護電路〉圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的保護電路的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3所示的保護 IC400相當于圖1所示的保護IC40。如圖3所示，在保護IC400中設置了端口 401 403、 端口 405 408、端口 410 414。圖3的端口 401相當于圖1的便攜設備間通信端子T15，與電平移位電路415的一個輸入輸出端子連接。圖3的電平移位電路415相當于圖1的電平移位電路41，電平移位電路415的另一輸入輸出端子與相當于圖1的便攜設備間通信端子T21的端口 411連接。 此外，在端口 411上設置了靜電破壞防止用的保護元件。圖3的端口 402相當于圖1的正的電源端子T17，與穩(wěn)壓器416連接。穩(wěn)壓器416 將從端口 402供給的電源電壓進行穩(wěn)定化后提供給保護IC400的各部。另外，為了將穩(wěn)定的電源電壓提供給燃料儀IC30，穩(wěn)壓器416的輸出端子與相當于圖1的正的電源端子T22 的端口 410連接。圖3的端口 403相當于圖1的電壓監(jiān)視端子Tll，與保護IC400內(nèi)的過充電檢測電路421和過放電檢測電路422連接。圖3的端口 405相當于圖1的負的電源端子T16。圖3的端口 406、407分別相當于圖1的放電控制用的控制端子T19、充電控制用的控制端子T20，分別與外接的MOS晶體管M11、M12的柵極連接。圖3的端口 408相當于圖1的短路檢測用端子T18，與外接的電阻R20連接。此外，圖3的MOS晶體管M11、M12相當于圖2的開關(guān)306，圖3的電阻R20相當于圖2的電阻 305。圖3的端口 412、413、414分別相當于圖1的通信端子T12、T13、T14，與保護IC400 內(nèi)的通信電路417連接。通信電路417與圖2的通信部217之間進行通信。保護IC400內(nèi)置有過充電檢測電路421、過放電檢測電路422、充電過電流檢測電路423、放電過電流檢測電路424、短路檢測電路604。過充電檢測電路421根據(jù)端口 403的電壓檢測鋰離子電池1的過充電，將檢測信號提供給振蕩器4 、邏輯電路4 。過放電檢測電路422根據(jù)端口 403的電壓檢測鋰離子電池1的過放電，將檢測信號提供給振蕩器426、邏輯電路430。 充電過電流檢測電路423根據(jù)端口 408的電壓檢測流過MOS晶體管Ml 1、M0S晶體管M12的電流變得過大的過電流，將檢測信號提供給振蕩器426、邏輯電路428。放電過電流檢測電路似4根據(jù)端口 408的電壓檢測流過MOS晶體管Ml 1、M0S晶體管M12的電流變得過大的過電流，將檢測信號提供給振蕩器426、邏輯電路430。短路檢測電路604根據(jù)端口 408的電壓檢測端口 402、408間的短路，將檢測信號從延遲電路431提供給邏輯電路430。計數(shù)器電路427從振蕩器4 被提供時鐘信號并進行計數(shù)，計數(shù)器電路427輸出的信號被提供給邏輯電路428、430。在此，在充電時(M0S晶體管M11、M12導通)，當過充電檢測電路421或充電過電流檢測電路423輸出檢測信號時，振蕩器4 振蕩并輸出時鐘信號，在計數(shù)器電路427中對時鐘信號計數(shù)到預定值的時刻，向邏輯電路4 提供高電平輸出ο邏輯電路4 在被提供了上述檢測信號后，當被提供計數(shù)器電路427的高電平輸出時，為了停止充電而將提供給MOS晶體管M12的柵極的控制信號設為低電平，通過電平移位電路4 進行使該控制信號降低預定值的電平移位后，從端口 407提供給MOS晶體管M12 的柵極。由此，鋰離子電池1的充電停止。此外，對于端口 405進行該電平移位，以使在端口 408上連接了一端的電阻R20的另一端的電位降低。另外，在放電時(M0S晶體管Mil、M12導通)，當過放電檢測電路422或放電過電流檢測電路4M輸出檢測信號時，振蕩器4 振蕩并輸出時鐘信號，在計數(shù)器電路427中對時鐘信號計數(shù)了預定值的時刻，向邏輯電路430提供高電平輸出。邏輯電路430在被提供上述檢測信號后，當被提供計數(shù)器電路427的高電平輸出時，為了停止放電而將提供給MOS 晶體管Mll的柵極的控制信號設為低電平，將該控制信號從端口 406提供給MOS晶體管Mll 的柵極。此外，短路檢測電路604的檢測信號，在延遲電路431中與基于計數(shù)器電路427的延遲同樣地被延遲后被提供給邏輯電路430，邏輯電路430為了停止放電而將提供給MOS晶體管Mll的柵極的控制信號設為低電平，將該控制信號從端口 406提供給MOS晶體管Mll 的柵極。由此，鋰離子電池1的放電停止。邏輯電路428、430與通信電路417連接，邏輯電路似8、430輸出的充電停止或放電停止信號從通信電路417被提供給燃料儀IC200的通信部217。另外，反之，有時從燃料儀IC200的通信部217經(jīng)由通信電路417向邏輯電路似8、430提供充電停止或放電停止信號。根據(jù)上述實施方式，在燃料儀IC30內(nèi)，在電壓監(jiān)視端子Tl和電壓通過端子T6之間通過配線32進行了連接，因此，在印刷基板20上不需要設置沿X方向延伸的配線，可以減小印刷基板20的寬度尺寸(Y方向的尺寸)，可以應對鋰離子電池1的薄型化。另外，將燃料儀IC30的通信端子T7、T8、T9和保護IC40的通信端子Τ12、Τ13、Τ14 分別設置在燃料儀IC30以及保護IC40的相對的各邊上，使通信端子Τ7、Τ8、Τ9和通信端子 112、113、114分別相對，因此，可以使在通信端子17、18、19和通信端子Τ12、Τ13、Τ14之間分別連接的配線的配線長度達到最短。同樣，將燃料儀IC30的便攜設備間通信端子TlO和保護IC40的便攜設備間通信端子T15分別設置在燃料儀IC30以及保護IC40的相對的各邊上，使便攜設備間通信端子TlO和便攜設備間通信端子T15相對，因此，可以使在便攜設備間通信端子TlO和便攜設備間通信端子T15間連接的配線^e的配線長度達到最短。另外，通過在保護IC40內(nèi)設置電平移位電路41，可以在信號電壓不同的燃料儀 IC30和便攜設備間進行雙向通信。而且，通過在保護IC40的便攜設備間通信端子T21上設置靜電破壞防止用的保護元件，可以防止燃料儀IC30的靜電破壞。以上，詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本發(fā)明不受上述實施例限制。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對上述實施例進行各種變形以及替換。本國際申請主張基于2009年1月14日申請的日本專利申請2009-006161號的優(yōu)先權(quán)，在本國際申請中引用日本專利申請2009-006161號的全部內(nèi)容。符號的說明
20印刷基板
21、22電源端子
23通信端子
25a 25g通孔
26a 26e配線
30燃料儀IC
31電壓傳感器
32配線
33通信部
40保護IC
41電平移位電路
Tl T22端子
權(quán)利要求
1.一種燃料儀電路，其與保護電池的充放電的保護電路一起配置在基板上，檢測所述電池的余量，其特征在于，具有電壓監(jiān)視端子，其設置在與所述基板的正的電源端子相對的一邊，與所述基板的正的電源端子連接，并且與電路內(nèi)部的電壓傳感器連接；電壓通過端子，其設置在與所述基板的正的電源端子相對的一邊相反側(cè)的、與所述保護電路相對的一邊，與所述保護電路的電壓監(jiān)視端子連接；以及配線，其在電路內(nèi)部在所述燃料儀電路的電壓監(jiān)視端子和所述電壓通過端子間進行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料儀電路，其特征在于，所述燃料儀電路具有通信端子，其設置在與所述保護電路相對的一邊，與所述保護電路的通信端子連接來進行雙向通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料儀電路，其特征在于，所述燃料儀電路具有便攜設備間通信端子，其設置在與所述保護電路相對的一邊，與所述保護電路的便攜設備間通信端子連接，經(jīng)由所述保護電路，在所述電路內(nèi)部的通信部與搭載了所述電池的便攜設備的通信部之間進行雙向通信。
4.一種電池組，其在電池的一個面上配置了基板，該基板具有保護所述電池的充放電的保護電路和檢測所述電池的余量的權(quán)利要求3所述的燃料儀電路，所述電池組的特征在于，所述保護電路具有電平移位電路，其進行在所述燃料儀電路的通信部和所述便攜設備的通信部之間收發(fā)的通信信號的電平移位。
全文摘要
與保護電池(1)的充放電的保護電路(40)一起配置在基板(20)上，檢測電池的余量的燃料儀電路，特征在于具有電壓監(jiān)視端子(T1)，其設置在與基板的正的電源端子(21)相對的一邊，與基板的正的電源端子(21)連接，并且與電路內(nèi)部的電壓傳感器(31)連接；電壓通過端子(T6)，其設置在與基板的正的電源端子(21)相對的一邊相反側(cè)的、與保護電路相對的一邊，與保護電路的電壓監(jiān)視端子(T11)連接；以及配線(32)，其在電路內(nèi)部在燃料儀電路的電壓監(jiān)視端子(T1)和電壓通過端子(T11)間進行連接。
文檔編號H01L21/60GK102282717SQ20108000453
公開日2011年12月14日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者板垣孝俊, 池內(nèi)亮, 阿部真喜男 申請人:三美電機株式會社