專利名稱：電池組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池組。
背景技術(shù)：
通常，將電池組分為軟組(soft pack)和硬組(hard pack)，其中在軟組中，將保護電路安裝在電池上并提供在管子(tubing)中，而在硬組中，將保護電路安裝在電池并包含在硬盒中。此外，可以將僅令保護電路安裝在電池上的形式稱為核組(core pack)。然而，在下面將軟組、硬組和核組稱為電池組。另外，不在電場上安裝保護電路的形式稱為裸電池單元(bare cell)。
此外，將用于電池組的電池分為多邊形型電池、袋(pouch)型電池和圓柱形型電池。一個多邊形型或袋型電池可以用于諸如移動電話或個人數(shù)字助理(PDA)之類的很小的電子設(shè)備的電池組。將多個圓柱形型電池相互串聯(lián)和并聯(lián)來用于諸如筆記本之類的、需要大容量的電子設(shè)備的電池組。
諸如Ni-Cd電池、Ni-MH電池、Li-ion電池或Li-polymer電池之類的可充電電池可以用作電池組的電池。近來，已經(jīng)將具有相對高的能量密度和相對大容量并且相對輕的基于鋰的電池用作可充電電池。
存在當(dāng)基于鋰的電池被過度充電時的過熱和爆炸的可能性和/或當(dāng)基于鋰的電池被過度放電時的電池損傷的可能性。因此，如上所述，為了防止(或保護)基于鋰的電池被過度充電和/或過度放電，在電池上安裝保護電路。保護電路通過當(dāng)正在將電池過度充電和/或過度放電時和/或當(dāng)向電池施加過大電流和/或被外部短路時自動停止電池的充電和放電，以保護電池。
常規(guī)保護電路足以保護電池不遭受過度充電、過度放電和/或外部短路；然而，其不足以保護電池或電池組不遭受過度加熱。
當(dāng)電池組被過度充電和/或過度放電時該電池組通常被過度加熱，使得保護電路感測過度充電和/或過度放電電壓來攔截(和/或阻塞)放電和充電路徑。然而，當(dāng)保護電路不正常時，可能不能執(zhí)行這樣的功能。因此，當(dāng)保護電路不工作時，電池組的溫度可能上升到不受控制的程度。
當(dāng)電池的溫度持續(xù)升高時，電池內(nèi)的內(nèi)部壓力升高。經(jīng)升高的內(nèi)部壓力損傷電池，并且可能引起爆炸和/或火災(zāi)和/或可能傷害充電器和/或與電池組耦合的外部負載。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明實施例的方面涉及電池組，其中當(dāng)電池組的電池的溫度升高到等于或大于參考溫度時自動攔截電池組的充電和放電路徑，以改善電池組的穩(wěn)定性和可靠性。
本發(fā)明的實施例提供電池組，包括至少一個可充電電池；至少一個正溫度系數(shù)熱敏電阻(posistor)，其位于電池的一側(cè)，并且并聯(lián)到電池，并且具有在電池的溫度升高時升高的電阻值。第一開關(guān)，其具有連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端，并且配置來當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時被施加有驅(qū)動電壓；和第二開關(guān)，其連接到電池的充電和放電路徑，并且連接到第一開關(guān)來在第一開關(guān)操作時攔截充電和放電路徑。
在一個實施例中，電池包括從由Ni-Cd電池、Ni-MH電池、密封鉛酸電池(sealed up lead-acid battery)、Li-ion電池或Li-polymer電池組成的組中選擇出的電池，及其組合。
在一個實施例中，正溫度系數(shù)熱敏電阻包括正溫度系數(shù)熱變電阻，該電阻的電阻值根據(jù)電池的溫度的升高而升高。
在一個實施例中，參考電阻連接到電池和第二開關(guān)之間的充電和放電路徑，并且參考電阻連接在正溫度系數(shù)熱敏電阻和第一開關(guān)之間。這里，參考電阻的電阻值可以在1MΩ和10MΩ之間。
在一個實施例中，在0℃和30℃之間的溫度上，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在大約10Ω到大約900Ω之間，在30℃和150℃之間的溫度上，在900Ω到10MΩ之間。
在一個實施例中，第一開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管(FET)。
在一個實施例中，第一開關(guān)包括N溝道FET。
在一個實施例中，第二開關(guān)包括至少一個熔絲，其串聯(lián)到充電和放電路徑；和加熱電阻，其具有連接到熔絲的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
在一個實施例中，當(dāng)正在充電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，并且當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得充電電流沿電池組的組正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池組的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
在一個實施例中，當(dāng)正在放電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，并且當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得放電電流沿電池的正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
在一個實施例中，電池包括相互串聯(lián)的多個電池，正溫度系數(shù)熱敏電阻包括位于電池一側(cè)的多個正溫度系數(shù)熱敏電阻，并且多個正溫度系數(shù)熱敏電阻相互串聯(lián)。
在一個實施例中，第二開關(guān)包括相互串聯(lián)并串聯(lián)到充電和放電路徑的至少兩個熔絲；和加熱電阻，其具有在兩個熔絲之間連接的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
本發(fā)明的另一實施例提供電池組，包括至少一個可充電電池；至少一個正溫度系數(shù)熱敏電阻(posistor)，其位于電池的一側(cè)，并且并聯(lián)到電池，并且具有在電池的溫度升高時升高的電阻值；第一開關(guān)，其具有連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端，并且配置來當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值不低于與參考溫度對應(yīng)的值時接通；和第二開關(guān)，其連接到電池的充電和放電路徑以及第一開關(guān)來在第一開關(guān)接通時攔截充電和放電路徑。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的電池組中，當(dāng)電池的溫度由于過度充電、過度放電、過大電流或外部短路而升高時，由正溫度系數(shù)熱敏電阻感測該溫度升高，以產(chǎn)生驅(qū)動電壓，并且順序地操作第一開關(guān)和第二開關(guān)，使得第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
因此，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)電池組的溫度升高到大于(或等于)所允許的范圍時，自動攔截充電和放電路徑，使得可以改善電池組的穩(wěn)定性和可靠性。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于用于保護電池組的電路元件數(shù)降低(或最小化)，因此可以防止(或保護)電池組，使其不遭受過度充電，和/或具有過大電流，和/或外部短路。


附圖以及說明書圖解本發(fā)明的示例性實施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組的示意電路圖；圖2A和2B是圖解在圖1所示的電路圖中的充電和放電期間的保護操作的示意電路圖；圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池組的示意電路圖；和圖4A和4B是圖解在圖3所示的電路圖中的充電和放電期間的保護操作的示意電路圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，僅通過圖示的方式，顯示和描述本發(fā)明的特定示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以以各種不同方式修改所描述的實施例，在不背離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下。因此，將附圖和描述認為是說明性而非限制性的。此外，當(dāng)將元件稱為在另一元件“上”時，其可以直接在另一元件上，或者可以間接在另一元件上，其中在二者之間插入一個或多個中間元件。此外，當(dāng)將元件稱為“連接到”另一元件時，其可以直接連接到另一元件，或者間接連接到另一元件，其中在二者之間插入一個或多個中間元件。下面，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組的示意電路圖。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組100包括可充電電池110、位于電池110一側(cè)的正溫度系數(shù)熱敏電阻120、連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻120一端的第一開關(guān)130和連接到第一開關(guān)130一端的第二開關(guān)140。
在電池110中提供正電極端子B+，而第二開關(guān)140和組正電極端子P+通過充電和放電路徑L1連接到正電極B+。此外，在電池110中提供負電極端子B-，而組負電極端子P-通過充電和放電路徑L2連接到負電極端子B-。此外，參考電阻150連接在充電和放電路徑L1和正溫度系數(shù)熱敏電阻120之間，并且連接在充電和放電路徑L1和第一開關(guān)130之間。下面將更詳細地描述這樣的結(jié)構(gòu)。
電池110可以是普通可充電Ni-Cd、Ni-MH、密封鉛酸、Li-ion、Li-polymer或等效電池。然而，可充電電池110的種類不限于所描述的電池。
將正溫度系數(shù)熱敏電阻120放置在電池110附近或與其相連接，以便對電池110的溫度快速反應(yīng)。正溫度系數(shù)熱敏電阻120的一端連接到與負電極端子B-連接的充電和放電路徑L2，而正溫度系數(shù)熱敏電阻120的另一端連接到參考電阻150和第一開關(guān)130。正溫度系數(shù)熱敏電阻120可以是正溫度系數(shù)熱變電阻或等效物，其電阻值在電池110升高時升高。然而，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的種類不限于所描述的正溫度系數(shù)熱敏電阻。此外，在一個實施例中，在室溫上，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值可以在數(shù)十到數(shù)百Ω的范圍內(nèi)；然而，當(dāng)電池110的溫度升高時電阻值可以從數(shù)十Ω升高到數(shù)MΩ。在一個實施例中，在從0℃到30℃范圍內(nèi)的溫度上，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值在大約10Ω到900Ω的范圍內(nèi)；然而，在30℃和150℃之間的溫度上，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值可以升高到900Ω到10MΩ之間。另一方面，與正溫度系數(shù)熱敏電阻120、第一開關(guān)130以及連接到電池110的正電極端子B+的充電和放電路徑L1連接的參考電阻150的電阻值可以被設(shè)置為從1MΩ到10MΩ。然而，根據(jù)電池110的電壓和第一開關(guān)130的驅(qū)動電壓，正溫度系數(shù)熱敏電阻120和參考電阻150的電阻值可以改變。同樣，本發(fā)明不限于上述電阻值。
第一開關(guān)130連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻120和參考電阻150的一端。參考電阻150的一端連接到與電池110的負電極端子B-連接的充電和放電路徑L2。參考電阻150的另一端連接到第二開關(guān)140。雙級晶體管、場效應(yīng)晶體管(FET)或等效物可以用作第一開關(guān)130。然而，第一開關(guān)130的種類不限于以上。在附圖中，N溝道FET被用作第一開關(guān)130。更詳細地，第一開關(guān)130的柵極G連接到參考電阻150和正溫度系數(shù)熱敏電阻120。第一開關(guān)130的源級S連接到與電池110的負電極端子B-連接的充電和放電路徑L2。第一開關(guān)130的漏級D連接到第二開關(guān)140。寄生二極管或主體二極管(body diode)131連接在第一開關(guān)130(即，N溝道FET)的源級S和漏級D之間。
第二開關(guān)140串聯(lián)到與電池110的正電極端子B+連接的充電和放電路徑L1。也就是，第二開關(guān)140串聯(lián)在參考電阻150和組正電極端子P+之間。第二開關(guān)140可以由相互串聯(lián)的兩個熔絲141和142和連接在熔絲141和142之間的加熱電阻143組成。加熱電阻的一端連接到第一開關(guān)130。也就是，加熱電阻143的一端連接到N溝道FET的漏級D。
圖2A和2B是圖解在圖1所示的電路圖中的充電和放電期間的保護操作的示意電路圖。
圖2A圖解當(dāng)電池組100連接到充電器時，并且當(dāng)由于通過過度充電電壓或過度充電電流使電池110的溫度升高而截止(切斷)第二開關(guān)的狀態(tài)。
如上所述，當(dāng)過度充電電池110，使得電池110的溫度升高時，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的溫度也升高。
然后，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值從數(shù)十Ω升高到數(shù)MΩ。
因此，將程度上使第一開關(guān)130操作的電壓施加到連接在參考電阻150和正溫度系數(shù)熱敏電阻120之間的第一開關(guān)130。相反，當(dāng)電池110的溫度相對低時，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值低，并且不將程度上使第一開關(guān)130操作的電壓施加到第一開關(guān)130。
如上所述，當(dāng)將操作電壓施加到第一開關(guān)130時，第一開關(guān)130接通。在第一開關(guān)130是N溝道FET的情況下，當(dāng)將操作電壓施加到N溝道FET的柵極G時，該溝道被開路，并且電流過源級S和漏級D。
因此，充電電流流過電池組100的組正電極端子P+、第二開關(guān)140的一個熔絲141、第二開關(guān)140的加熱電阻143、第一開關(guān)130和電池組100組負電極端子P-。也就是，流過電池110的正電極端子B+的充電電流通過第二開關(guān)140和第一開關(guān)130。
因此，第二開關(guān)140的加熱電阻143產(chǎn)生熱，使得通過加熱電阻143的熱量將兩個熔絲141和142之一開路(或切斷)。在附圖中，右熔絲141被切斷?？梢允紫惹袛嘧笕劢z142。然而，在這種狀態(tài)下，由于來自充電器的電流連續(xù)地流過右熔絲141和加熱電阻143，結(jié)果，右熔絲141被切斷。
因此，攔截(或阻塞或切斷)在電池110的正電極端子B+和電池組的組正電極端子P+之間形成的充電和放電路徑L1，使得停止充電操作。因此，不再向電池110提供過度充電電壓和過度充電電流，使得保護電池110不遭受過度充電(或過度充電狀態(tài))，并且電池110的溫度不再上升。
此外，由于第二開關(guān)140的右熔絲141被切斷，因此由充電器產(chǎn)生的充電電流不再流動，使得保護充電器。
接下來，圖2B圖解當(dāng)電池組100連接到外部負載時，并且當(dāng)由于過度放電電壓、過度放電電流或外部短路使電池110的溫度升高而第二開關(guān)開路(或切斷)時的狀態(tài)。
如上所述，當(dāng)過度放電電池110，使得電池110的溫度升高時，正溫度系數(shù)熱敏電120的溫度也升高。
然后，正溫度系數(shù)熱敏電120的電阻值從數(shù)十Ω升高到數(shù)MΩ。
因此，將程度上使第一開關(guān)130操作的電壓施加到連接在參考電阻150和正溫度系數(shù)熱敏電阻120之間的第一開關(guān)130。相反，當(dāng)電池110的溫度相對低時，正溫度系數(shù)熱敏電阻120的電阻值低，并且不將程度上使第一開關(guān)130操作的電壓施加到第一開關(guān)130。
如上所述，當(dāng)將操作電壓施加到第一開關(guān)130時，第一開關(guān)130接通。也就是，在第一開關(guān)130是N溝道FET的情況下，當(dāng)將操作電壓施加到N溝道FET的柵極G時，該溝道被開路，并且電流過源級S和漏級D。
因此，放電電流流過電池110的正電極端子B+、第二開關(guān)140的一個熔絲142、第二開關(guān)140的加熱晶體管143、第一開關(guān)130和電池110的負電極端子B-。也就是，流過電池組100的組正電極端子P+的放電電流通過第二開關(guān)140和第一開關(guān)130。
因此，第二開關(guān)140的加熱電阻143產(chǎn)生熱，使得通過加熱電阻143的熱量將兩個熔絲141和142之一切斷。在附圖中，左熔絲142被切斷?？梢允紫惹袛嘤胰劢z141。然而，在這種狀態(tài)下，由于來自電池110的電流連續(xù)地流過左熔絲142和加熱電阻143，結(jié)果，左熔絲142被切斷。
因此，攔截形成在電池110的正電極端子B+和電池組100的組正電極端子P+之間的充電和放電路徑L1，使得停止放電操作。因此，停止從電池110的過度放電，使得保護電池110不遭受過度放電，并且電池110的溫度不再增加。
由于第二開關(guān)140的左熔絲142被切斷，因此電池110的放電電流不再流動，使得保護電池110。
圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池組的示意電路圖。
如圖3所示，除了在電池組200之內(nèi)的電池的數(shù)量和正溫度系數(shù)熱敏電阻的數(shù)量外，根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電池組200與上述電池組100類似(或基本上相同)。因此，將在下面更詳細地描述電池組100和電池組200之間的差別。
在圖3中，電池組200包括可以相互串聯(lián)的第一電池210a、第二電池210b和第三電池210c。電池的數(shù)量沒有限制，可以相互連接不多于3個或不少于3個電池。也就是，可以分別將更多的電池并聯(lián)到以上電池。
此外，可以分別將第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b和第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c放置在第一電池210a一側(cè)、第二電池210b一側(cè)和第三電池210c一側(cè)。第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b和第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c可以相互串聯(lián)。此外，第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a的一端連接到參考電阻250和第一開關(guān)230，而第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的一端連接到與第三電池210c的負電極端子B-連接的充電和放電路徑L2。
因此，根據(jù)圖3的實施例，當(dāng)由于過度充電或過度放電，第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c之一的溫度升高時，與第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c對應(yīng)的第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b或第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的之一的電阻值升高。
當(dāng)?shù)谝徽郎囟认禂?shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b或第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的之一的電阻值升高時，驅(qū)動第一開關(guān)230，使得與第一開關(guān)230一起驅(qū)動第二開關(guān)240，并且攔截或阻塞充電和放電路徑L1。
圖4A和4B是圖解在圖3所示的電路圖中的充電和放電期間的保護操作的示意電路圖。
圖4A圖解當(dāng)電池組200連接到充電器時，并且當(dāng)由于通過過度充電電壓和過度充電電流使第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c之一的溫度升高而使第二開關(guān)開路(或切斷)時的狀態(tài)。
如上所述，當(dāng)?shù)谝浑姵?10a、第二電池210b或第三電池210c被過度充電，使得電池的溫度升高時，與過度充電的電池對應(yīng)的第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b或第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c之一的溫度也升高。
然后，第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a到第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的組合電阻值從數(shù)十Ω升高到數(shù)MΩ。
因此，將程度上使第一開關(guān)230操作的電壓施加到連接在參考電阻250和第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a之間的第一開關(guān)230。相反，當(dāng)電池的溫度相對低時，第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b和第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的組合電阻值低，并且不將程度上使第一開關(guān)230操作的電壓施加到第一開關(guān)230。
如上所述，當(dāng)將操作電壓施加到第一開關(guān)230，第一開關(guān)230接通。也就是，在第一開關(guān)230是N溝道FET的情況下，當(dāng)將操作電壓施加到N溝道FET的柵極G時，該溝道被開路，并且電流過源級S和漏級D。
因此，充電電流流過電池組200的組正電極端子P+、第二開關(guān)240的一個熔絲241、第二開關(guān)204的加熱晶體管243、第二開關(guān)240和電池組200組負電極端子P-。也就是，流過第一電池210a的正電極端子B+的充電電流通過第二開關(guān)240和第一開關(guān)230。
因此，第二開關(guān)240的加熱電阻243產(chǎn)生熱，使得通過加熱電阻243的熱量將兩個熔絲241和242之一開路(或切斷)。在附圖中，右熔絲241被切斷。
因此，攔截在第一電池210a的正電極端子B+和電池組200的組正電極端子P+之間形成的充電和放電路徑L1，使得停止充電操作。因此，不再向第一電池210a(和/或第二電池210b、和/或第三電池210c)提供過度充電電壓和過度充電電流，使得保護第一電池210a(和/或第二電池210b、和/或第三電池210c)不遭受過度充電狀態(tài)，并且第一電池210a(和/或第二電池210b、和/或第三電池210c)的溫度不再上升。
此外，由于第二開關(guān)240的右熔絲241被切斷，因此由充電器產(chǎn)生的充電電流不再流動，使得保護充電器。
接下來，圖4B圖解當(dāng)電池組200連接到外部負載時，并且當(dāng)由于通過過度放電電壓、過度放電電流或外部短路使第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c之一的溫度升高(不低于(或等于或大于)參考溫度)而使第二開關(guān)開路(或切斷)時的狀態(tài)。
如上所述，當(dāng)過度放電第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c之一，使得第一電池210a、第二電池210b或第三電池210c之一的溫度升高時，與過度放電的電池對應(yīng)的第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b或第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c之一的溫度也升高。
然后，第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a到第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的組合電阻值從數(shù)十Ω升高到數(shù)MΩ。
因此，將程度上使第一開關(guān)230操作的電壓施加到連接在參考電阻250和第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a之間的第一開關(guān)230。相反，當(dāng)電池110的溫度相對低時，第一正溫度系數(shù)熱敏電阻220a、第二正溫度系數(shù)熱敏電阻220b和第三正溫度系數(shù)熱敏電阻220c的組合電阻值低，并且不將程度上使第一開關(guān)230操作的電壓施加到第一開關(guān)230。
如上所述，當(dāng)將操作電壓施加到第一開關(guān)230時，第一開關(guān)230接通。也就是，在第一開關(guān)230是N溝道FET的情況下，當(dāng)將操作電壓施加到N溝道FET的柵極G時，該溝道被開路，并且電流過源級S和漏級D。
因此，放電電流流過第一電池210a的正電極端子B+、第二開關(guān)240的一個熔絲242、第二開關(guān)240的加熱晶體管243、第二開關(guān)240和第三電池210c負電極端子B-。也就是，流過電池組200的組正電極端子P+的放電電流通過第二開關(guān)240和第一開關(guān)230。
因此，第二開關(guān)240的加熱電阻243產(chǎn)生熱，使得通過加熱電阻243的熱量將兩個熔絲241和242之一切斷。在附圖中，左熔絲242被切斷。
因此，攔截形成在第一電池210a的正電極端子B+和電池組200的組正電極端子P+之間的充電和放電路徑L1，使得停止放電操作。因此，取消(或阻塞)過度放電電壓、過度放電電流和外部短路，使得保護電池不遭受過度放電狀態(tài)，并且電池的溫度不再增加。
此外，第二開關(guān)240的左熔絲242被切斷，因此電池的放電電流不再流動，使得保護電池。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施例的電池組中，當(dāng)電池的溫度由于過度充電、過度放電、過大電流和/或外部短路而升高時，由正溫度系數(shù)熱敏電阻感測該溫度來產(chǎn)生驅(qū)動電壓，并且順序地操作第一開關(guān)和第二開關(guān)，使得將第二開關(guān)從充電和放電路徑中切斷(或開路或阻塞)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，當(dāng)電池組的溫度升高到等于或大于所允許的范圍時，自動攔截該充電和放電路徑，使得可以改善電池組的穩(wěn)定性和可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于用于保護電池組的電路元件的數(shù)量被最小化(減少)，因此可以防止電池組被過度充電、和/或被施加了過大電流和/或被外部短路的危險。
雖然結(jié)合特定示例性實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解本發(fā)明不限于所公開的實施例，但是，相反，意欲涵蓋包含在所附權(quán)利要求及其等效物的宗旨和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種電池組，包括至少一個可充電電池；至少一個正溫度系數(shù)熱敏電阻，其位于電池的一側(cè)，并且并聯(lián)到電池，并且具有在電池的溫度升高時升高的電阻值；第一開關(guān)，其具有連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端，并且配置來當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時被施加有驅(qū)動電壓；和第二開關(guān)，其連接到電池的充電和放電路徑，并且連接到第一開關(guān)來在第一開關(guān)操作時攔截充電和放電路徑。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中電池包括從由Ni-Cd電池、Ni-MH電池、密封鉛酸電池、Li-ion電池或Li-polymer電池組成的組中選擇出的電池，及其組合。
3.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中正溫度系數(shù)熱敏電阻包括正溫度系數(shù)熱變電阻，該電阻的電阻值根據(jù)電池的溫度的升高而升高。
4.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中參考電阻連接到電池和第二開關(guān)之間的充電和放電路徑，和其中參考電阻連接在正溫度系數(shù)熱敏電阻和第一開關(guān)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的電池組，其中參考電阻的電阻值在1MΩ和10MΩ之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中在0℃和30℃之間的溫度上，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在大約10Ω到大約900Ω的范圍內(nèi)，在30℃和150℃之間的溫度上，在900Ω到10MΩ之間。
7.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中第一開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管(FET)。
8.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中第一開關(guān)包括N溝道FET。
9.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中第二開關(guān)包括至少一個熔絲，其串聯(lián)到充電和放電路徑；和加熱電阻，其具有連接到熔絲的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
10.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中當(dāng)正在充電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，其中當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得充電電流沿電池組的組正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池組的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
11.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中當(dāng)正在放電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，其中當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得放電電流沿電池的正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
12.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中電池包括相互串聯(lián)的多個電池，其中正溫度系數(shù)熱敏電阻包括位于電池一側(cè)的多個正溫度系數(shù)熱敏電阻，和其中多個正溫度系數(shù)熱敏電阻相互串聯(lián)。
13.如權(quán)利要求1所述的電池組，其中第二開關(guān)包括相互串聯(lián)并串聯(lián)到充電和放電路徑的至少兩個熔絲；和加熱電阻，其具有在兩個熔絲之間連接的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
14.一種電池組，包括至少一個可充電電池；至少一個正溫度系數(shù)熱敏電阻，其位于電池的一側(cè)，并且并聯(lián)到電池，并且具有在電池的溫度升高時升高的電阻值；第一開關(guān)，其具有連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端，并且配置來當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值不低于與參考溫度對應(yīng)的值時接通；和第二開關(guān)，其連接到電池的充電和放電路徑以及第一開關(guān)來在第一開關(guān)接通時攔截充電和放電路徑。
15.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中參考電阻連接到電池和第二開關(guān)之間的充電和放電路徑，和其中參考電阻連接在正溫度系數(shù)熱敏電阻和第一開關(guān)之間。
16.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中，第二開關(guān)包括串聯(lián)到充電和放電路徑的至少一個熔絲；和加熱電阻，其具有連接到熔絲的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
17.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中，第二開關(guān)包括相互串聯(lián)并串聯(lián)到充電和放電路徑的至少兩個熔絲；和加熱電阻，其具有在兩個熔絲之間連接的一端和連接到第一開關(guān)的另一端。
18.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中當(dāng)正在充電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，其中當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得充電電流沿電池組的組正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池組的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
19.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中當(dāng)正在放電電池時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值在電池的溫度升高時升高，其中當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時，第一開關(guān)接通，使得放電電流沿電池的正電極、第二開關(guān)、第一開關(guān)和電池的負電極的路徑流過，并且第二開關(guān)切斷充電和放電路徑。
20.如權(quán)利要求14所述的電池組，其中電池包括相互串聯(lián)的多個電池，其中正溫度系數(shù)熱敏電阻包括位于電池一側(cè)的多個正溫度系數(shù)熱敏電阻，和其中多個正溫度系數(shù)熱敏電阻相互串聯(lián)。
全文摘要
電池組，適用于在電池的充電和/或放電期間當(dāng)電池的溫度升高到不低于參考溫度時自動攔截充電和放電，以改善穩(wěn)定性和可靠性。電池組包括至少一個可充電電池；至少一個正溫度系數(shù)熱敏電阻，其位于電池的一側(cè)，并且基本上同時并聯(lián)到電池，并且具有在電池的溫度升高時升高的電阻值；第一開關(guān)，其具有連接到正溫度系數(shù)熱敏電阻的一端，并且配置來當(dāng)正溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻值升高時被施加有驅(qū)動電壓；和第二開關(guān)，其連接到電池的充電和放電路徑，并且基本上同時連接到第一開關(guān)來在第一開關(guān)操作時攔截充電和放電路徑。
文檔編號H02J7/00GK101079542SQ200710107209
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者南光佑, 岡田哲也 申請人:三星Sdi株式會社