專利名稱：電池保護(hù)模塊及電池保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池保護(hù)模塊及電池保護(hù)系統(tǒng)，尤其涉及在電路基板上搭載了具有保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路芯片；以及設(shè)置在電池和負(fù)荷之間、并利用保護(hù)電路芯片的保護(hù)功能從負(fù)荷中切斷電池的晶體管芯片而構(gòu)成的電池保護(hù)模塊及電池保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
便攜電話等的便攜機(jī)器搭載有作為其電源的可充電的電池組件。電池組件可由充電器進(jìn)行充電。
此時(shí)，搭載在電池組件中的鋰離子電池因過充電、過放電、過電流、短路等的異常狀態(tài)充放電特性等的性能大幅度劣化，所以在電池組件中搭載有用于保護(hù)內(nèi)置電池以使其免于處在過充電、過放電、過電流、短路等的異常狀態(tài)的電池保護(hù)模塊。
圖7是現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊的剖視圖，圖8表示現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊的方框構(gòu)成圖。
現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊500是將由電池保護(hù)IC芯片511及晶體管IC芯片512以及電阻R11、R12、電容器C11構(gòu)成的芯片部件513焊接在印刷配線板514上而構(gòu)成的。電池保護(hù)模塊500構(gòu)成如下在形成于印刷配線板514上的端子515、516上連接電池，在端子517、518上連接負(fù)荷。
此時(shí)，電池保護(hù)IC芯片511具有過充電保護(hù)功能、過放電保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能、以及短路保護(hù)功能。過充電保護(hù)功能是從電阻R11和電容器C11的連接點(diǎn)電壓中檢測(cè)電池電壓，在成為過充電狀態(tài)時(shí)，斷開內(nèi)裝在晶體管IC芯片512中的一個(gè)晶體管Q32。
過放電保護(hù)功能是從電阻R11和電容器C11的連接點(diǎn)電壓中檢測(cè)電池電壓，在成為過放電狀態(tài)時(shí)，斷開內(nèi)裝在晶體管IC芯片512中的另一個(gè)晶體管Q31。
過電流保護(hù)功能以及短路保護(hù)功能是檢測(cè)由流動(dòng)于電阻R12中的電流而產(chǎn)生于電阻R12中的電壓，檢測(cè)電池的過電流狀態(tài)及短路狀態(tài)，并斷開晶體管Q31。
內(nèi)裝在晶體管IC芯片512中的兩個(gè)晶體管Q31、Q32由場效應(yīng)晶體管構(gòu)成，并以串聯(lián)源、漏電極(ドライン一ソ一ス)的方式連接在端子516和端子518之間。此時(shí)，由于晶體管Q31必須阻止放電電流，所以寄生二極管以與從端子516向端子518的方向相反的方向的方式連接。另外，由于晶體管Q32阻止充電電流，所以寄生二極管以與從端子518向端子516的方向相反的方向的方式連接。
通過以上結(jié)構(gòu)，電池保護(hù)模塊500保護(hù)了電池使其免于處在過充電、過放電、過電流、以及短路狀態(tài)。
另一方面，在使用低容量電池的小型便攜機(jī)器中，有時(shí)在機(jī)器側(cè)搭載充電控制IC等，很多時(shí)候不需要在電池組件一側(cè)的全保護(hù)。在進(jìn)行全保護(hù)時(shí)，如圖8所示，需要在電池和負(fù)荷之間串聯(lián)連接過放電防止用晶體管Q31和過充電防止用晶體管Q32這兩個(gè)晶體管。
但是，期望便攜機(jī)器小型化的同時(shí)電池組件也小型化，但由于現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊是在印刷配線板上焊接電池保護(hù)IC芯片及晶體管IC芯片而構(gòu)成的，所以很難小型化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題提出的，目的是提供一種可小型化的電池保護(hù)模塊及電池保護(hù)系統(tǒng)。
方案1的發(fā)明，在電路基板114上搭載了至少具有保護(hù)電池311以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路111，以及設(shè)置在電池311和負(fù)荷411之間并利用保護(hù)電路111的保護(hù)功能被開閉，進(jìn)而從負(fù)荷411中切斷電池311的開閉元件112而構(gòu)成電池保護(hù)模塊中，其特征在于，保護(hù)電路111及開閉元件112均由裸芯片構(gòu)成，保護(hù)電路111所使用的保護(hù)功能被限制，開閉元件112由一個(gè)元件Q11構(gòu)成，該一個(gè)元件Q11利用由保護(hù)電路使用的保護(hù)功能被開閉。
方案2的發(fā)明在方案1的基礎(chǔ)上，其特征在于，保護(hù)電路111其所使用的保護(hù)功能被限制為保護(hù)電池以使其免于處在過放電狀態(tài)的過放電保護(hù)功能；保護(hù)電池以使其免于處在過電流狀態(tài)的過電流保護(hù)功能；以及保護(hù)電池以使其免于處在短路狀態(tài)的短路保護(hù)功能。
方案3的發(fā)明在方案1的基礎(chǔ)上，其特征在于，開閉元件112由一個(gè)場效應(yīng)晶體管Q11構(gòu)成。
另外，方案4的發(fā)明是一種電池保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)電池311以使其免于處在異常狀態(tài)，其特征在于，具有控制向電池充電的充電控制機(jī)構(gòu)421；具有保護(hù)電池311以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)機(jī)構(gòu)100，通過充電控制機(jī)構(gòu)421及保護(hù)機(jī)構(gòu)100協(xié)作而保護(hù)電池311以使其免于處在異常狀態(tài)。
方案5的發(fā)明在方案4的基礎(chǔ)上，其特征在于，保護(hù)機(jī)構(gòu)100具有保護(hù)電池311以使其免于處在過放電狀態(tài)的過放電保護(hù)功能；保護(hù)電池以使其免于處在過電流狀態(tài)的過電流保護(hù)功能；以及保護(hù)電池以使其免于處在短路狀態(tài)的短路保護(hù)功能，充電控制機(jī)構(gòu)具有保護(hù)電池以使其免于處在過充電狀態(tài)的過充電保護(hù)功能。
根據(jù)本發(fā)明，在電路基板上搭載了至少具有保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路，以及設(shè)置在電池和負(fù)荷之間并利用保護(hù)電路的保護(hù)功能被開閉，從負(fù)荷中切斷電池的開閉元件而構(gòu)成的電池保護(hù)模塊中，其中，保護(hù)電路及開閉元件均由裸芯片構(gòu)成，限制由保護(hù)電路使用的保護(hù)機(jī)能受到限制，且開閉元件由一個(gè)元件構(gòu)成，該元件利用由保護(hù)電路所使用的保護(hù)功能而被開閉，所以可大幅削減保護(hù)電路及開閉元件的搭載空間，這樣一來，可以將模塊整體小型化。
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
圖4是保護(hù)電路芯片111的方框構(gòu)成圖。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的適用例的分解立體圖。
圖6是使用了電池組件300的便攜機(jī)器系統(tǒng)的方框構(gòu)成圖。
圖7是現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊的剖視圖。
圖8是現(xiàn)有的電池保護(hù)模塊的方框構(gòu)成圖。
圖中100-電池保護(hù)模塊，111-保護(hù)電路芯片，112-晶體管芯片，113-芯片部件，114-電路基板，115-模塊樹脂，116～119-端子，211-過放電檢測(cè)電路，212-過電流檢測(cè)電路，213-短路檢測(cè)電路，214-控制電路，221～224-端子，300-電池組件，311-電池，312-殼體，313-蓋，321、322-端子部件，400-便攜機(jī)器系統(tǒng)，411-裝置主體，412AC-適配器，413-交流電源，421-充電控制IC，422-電源電路，423-主體電路，424～427-端子，Q21、Q21-晶體管，R1、R2-電阻，C1-電容器。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的立體圖，圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方框構(gòu)成圖。
本實(shí)施例的電池保護(hù)模塊100例如是搭載在電池組件等上，并保護(hù)內(nèi)裝在電池組件中的電池以使其免于處在異常狀態(tài)的電路模塊，做成所謂的COB(chip on board)的結(jié)構(gòu)。電池保護(hù)模塊100由保護(hù)電路芯片111、晶體管芯片112、芯片部件113、電路基板114、模塊樹脂部115及端子部116～119構(gòu)成。
保護(hù)電路芯片111檢測(cè)電池的過放電、短路，并斷開設(shè)置在電池和負(fù)荷之間的晶體管112，保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)。保護(hù)電路芯片111和晶體管芯片112都是由裸芯片構(gòu)成，粘結(jié)在電路基板114上。保護(hù)電路芯片111直接引線結(jié)合在電路基板114的導(dǎo)電圖形上，與電路基板114電連接。
電路基板114由環(huán)氧樹脂或陶瓷構(gòu)成，形成有金、銅、鋁等的導(dǎo)電圖形。
保護(hù)電路芯片111相比一般的電池保護(hù)IC所使用保護(hù)功能，例如，其所使用的保護(hù)功能被限制為保護(hù)電池使其免于處在過放電狀態(tài)的過放電保護(hù)功能；保護(hù)電池使其免于處在過電流狀態(tài)的過電流保護(hù)功能；以及保護(hù)電池使其免于處在短路狀態(tài)的短路保護(hù)功能。
另外，晶體管芯片112做成僅搭載一個(gè)場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)。再有，一般的晶體管IC芯片搭載兩個(gè)晶體管。
本實(shí)施例的晶體管芯片112被裸芯片化，構(gòu)成僅搭載一個(gè)晶體管Q11的結(jié)構(gòu)，并將晶體管芯片112做成相比一般的晶體管IC大幅度小型化。
模塊樹脂部115通過密封電路基板114的保護(hù)電路芯片111及晶體管芯片112以及芯片部件113而形成。
圖4是保護(hù)電路芯片111的方框結(jié)構(gòu)圖。
保護(hù)電路芯片111由過放電檢測(cè)電路211、過電流檢測(cè)電路212、短路檢測(cè)電路213及控制電路214構(gòu)成。
端子221通過形成于電路基板114上的導(dǎo)電圖形而與電阻R1和電容器C1的連接點(diǎn)連接。端子222通過形成于電路基板114上的導(dǎo)電圖形，并借助于電阻R2與端子119連接。端子223通過形成于電路基板114上的導(dǎo)電圖形而與晶體管芯片112的晶體管Q11開口(gate)連接。
過放電檢測(cè)電路211通過檢測(cè)端子116的電壓，進(jìn)而檢測(cè)被連接在端子116和端子117之間的電池的過放電狀態(tài)，再生成過放電檢測(cè)信號(hào)。過放電檢測(cè)信號(hào)被供給至控制電路214。
過電流檢測(cè)電路212檢測(cè)通過電阻R2流入端子222中的電流，進(jìn)而檢測(cè)被連接在端子116和端子117之間的電池的過電流狀態(tài)，再生成過電流檢測(cè)信號(hào)。過電流檢測(cè)信號(hào)被供給至控制電路214。
短路檢測(cè)電路213檢測(cè)通過電阻R2流入端子222中的電流，進(jìn)而檢測(cè)被連接在端子118和端子119之間的電池的短路狀態(tài)，再生成過短路檢測(cè)信號(hào)。短路檢測(cè)信號(hào)被供給至控制電路214。
控制電路214對(duì)應(yīng)來自過放電檢測(cè)電路211的過放檢測(cè)信號(hào)及來自過電流檢測(cè)電路212的過電流檢測(cè)信號(hào)以及來自短路檢測(cè)電路213的短路檢測(cè)信號(hào)中的任一個(gè)，從端子223輸出斷開構(gòu)成晶體管芯片112的晶體管Q11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。通過斷開晶體管Q11，使電池處在從連接在端子118和端子119之間的負(fù)荷中斷開的狀態(tài)。
根據(jù)本實(shí)施例，通過將保護(hù)電路芯片111及晶體管芯片112作為裸芯片搭載在電路基板114上，并且限制保護(hù)電路芯片111的保護(hù)功能的同時(shí)，與其相符地用一個(gè)晶體管Q11構(gòu)成搭載在晶體管芯片112上的晶體管，從而可使電路基板114小型化，可使電池保護(hù)模塊100的整體形狀小型化。另外，與搭載了IC芯片等情況相比，可使形狀變薄。
另外，由于保護(hù)電路芯片111及晶體管芯片112是裸芯片，所以比IC芯片化的結(jié)構(gòu)更廉價(jià)。再有，由于在晶體管芯片112上僅搭載一個(gè)晶體管Q11，所以可構(gòu)成比晶體管IC芯片廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例的電池保護(hù)模塊100，由于可比現(xiàn)有制品大幅小型化且薄型化，所以提高被搭載的電池組件等形狀的自由度成為可能。
圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的應(yīng)用例的分解立體圖。
該應(yīng)用例表示在電池組件300中應(yīng)用了本實(shí)施例的電池保護(hù)模塊100的例子。
該應(yīng)用例的電池組件300由電池保護(hù)模塊100、電池311、殼體312、及蓋313構(gòu)成。電池保護(hù)模塊100，其端子部件321的一端焊接在端子116上。端子部件321被彎曲，另一端焊接在電池311的正端子上。
另外，電池保護(hù)模塊100，其端子部件322的一端焊接在端子117上。端子部件321被彎曲，另一端焊接在電池311的負(fù)端子上。
焊接有電池保護(hù)模塊100的電池311容納在殼體312內(nèi)，殼體312的開口面由蓋313封閉。
此時(shí)，電池保護(hù)模塊100的端子118、119從殼體312的開口部331、332露出在外部，可與外部電路連接。
圖6表示使用了電池組件300的便攜機(jī)器系統(tǒng)的方框構(gòu)成圖。
該應(yīng)用例的便攜機(jī)器系統(tǒng)400成為由電池組件300驅(qū)動(dòng)裝置主體411的結(jié)構(gòu)。
裝置主體411由充電控制IC421、電源電路422、主體電路423及晶體管Q21構(gòu)成，在端子424、425上連接有AC適配器412，在端子426、427上連接有電池組件300。AC適配器412將從交流電源413供給的交流電源變換為直流電源再供給端子424、425。
端子424通過晶體管Q21與端子426連接，端子425與充電控制IC421及電源電路422連接。端子426、427與電池組件300的端子118、119連接。
電池組件300在從AC適配器412向端子424、425供給直流電源時(shí)進(jìn)行充電，在不從AC適配器412向端子424、425供給直流電源時(shí)，向電源電路422供給直流電源。
此時(shí)，由充電控制IC421控制晶體管Q21，以控制為內(nèi)裝在電池組件300中的電池311不處于過充電狀態(tài)或過放電狀態(tài)。
因此，電池組件300的電池311即便不由電池保護(hù)模塊100進(jìn)行過充電保護(hù)，也可由內(nèi)裝在裝置主體411內(nèi)的充電控制IC421的過充電保護(hù)功能進(jìn)行保護(hù)以防止其處在過充電中。這樣，在該應(yīng)用例的便攜機(jī)器系統(tǒng)400中，通過電池保護(hù)模塊100及充電控制IC421的協(xié)作，保護(hù)電池311以使其免于處在過放電、過充電、短路等的異常狀態(tài)。
再有，電源電路422由來自AC適配器412的直流電源或來自電池組件300的直流電源生成驅(qū)動(dòng)主體電路423的電源，再供給主體電路423。主體電路423由從電源電路422供給的電源來驅(qū)動(dòng)，發(fā)揮裝置的各種功能。
再有，本實(shí)施例的電池保護(hù)模塊100可去除過充電保護(hù)回路及過充電保護(hù)用晶體管，僅使過放電保護(hù)電路211、過電流保護(hù)電路212、短路保護(hù)電路213以及過放電保護(hù)用晶體管Q11起作用，使過放電保護(hù)功能、過電流保護(hù)功能以及短路保護(hù)功能發(fā)揮作用，但也可以去除過放電保護(hù)電路211、過電流保護(hù)電路212、短路保護(hù)電路213以及過放電保護(hù)用晶體管Q11，而使過充電保護(hù)電路及過充電保護(hù)用晶體管起作用，僅使過充電保護(hù)功能發(fā)揮作用。
另外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，在不脫離技術(shù)方案范圍的精神及公開范圍的情況下可以進(jìn)行種種修改以及變更。
權(quán)利要求
1.一種電池保護(hù)模塊，在電路基板上搭載了至少具有保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路；以及設(shè)置在上述電池和負(fù)荷之間并利用上述保護(hù)電路的保護(hù)功能被開閉，進(jìn)而從上述負(fù)荷中切斷上述電池的開閉元件而構(gòu)成，其特征在于，上述保護(hù)電路及上述開閉元件均由裸芯片構(gòu)成，上述保護(hù)電路所使用的保護(hù)功能被限制，上述開閉元件由一個(gè)元件構(gòu)成，該一個(gè)元件利用由上述保護(hù)電路所使用的保護(hù)功能被開閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)模塊，其特征在于，上述保護(hù)電路所使用的保護(hù)功能被限制為保護(hù)上述電池以使其免于處在過放電狀態(tài)的過放電保護(hù)功能；保護(hù)上述電池以使其免于處在過電流狀態(tài)的過電流保護(hù)功能；以及，保護(hù)上述電池以使其免于處在短路狀態(tài)的短路保護(hù)功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池保護(hù)模塊，其特征在于，上述開閉元件由一個(gè)場效應(yīng)晶體管構(gòu)成。
4.一種電池保護(hù)系統(tǒng)，保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)，其特征在于，具有控制向上述電池充電的充電控制機(jī)構(gòu)；以及，具有保護(hù)上述電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)機(jī)構(gòu)，由上述充電控制機(jī)構(gòu)及上述保護(hù)機(jī)構(gòu)協(xié)作保護(hù)上述電池以使其免于處在異常狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，上述保護(hù)機(jī)構(gòu)具有保護(hù)上述電池以使其免于處在過放電狀態(tài)的過放電保護(hù)功能；保護(hù)上述電池以使其免于處在過電流狀態(tài)的過電流保護(hù)功能；以及，保護(hù)上述電池以使其免于處在短路狀態(tài)的短路保護(hù)功能，上述充電控制機(jī)構(gòu)具有保護(hù)上述電池以使其免于處在過充電狀態(tài)的過充電保護(hù)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及在電路基板上搭載了具有保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路芯片，以及設(shè)置在電池和負(fù)荷之間、并通過保護(hù)電路芯片的保護(hù)功能從負(fù)荷中切斷電池的晶體管芯片而構(gòu)成的電池保護(hù)模塊，目的在于提供可小型化的電池保護(hù)模塊及電池保護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明在電路基板上搭載了至少具有保護(hù)電池以使其免于處在異常狀態(tài)的保護(hù)功能的保護(hù)電路，以及設(shè)置在電池和負(fù)荷之間并由保護(hù)電路的保護(hù)功能被開閉，進(jìn)而從負(fù)荷中切斷電池的開閉元件而構(gòu)成的電池保護(hù)模塊中，其特征在于，保護(hù)電路及開閉元件均由裸芯片構(gòu)成，保護(hù)電路所使用的保護(hù)功能被限制，開閉元件由一個(gè)元件構(gòu)成，該一個(gè)元件構(gòu)成利用由保護(hù)電路使用的保護(hù)功能被開閉。
文檔編號(hào)H02H7/18GK101047312SQ20071000826
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者中川哲, 石崎芳宜, 明石貴和 申請(qǐng)人:三美電機(jī)株式會(huì)社