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CN100416906C - 电池组 - Google Patents

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CN100416906C
CN100416906C CNB200410094217XA CN200410094217A CN100416906C CN 100416906 C CN100416906 C CN 100416906C CN B200410094217X A CNB200410094217X A CN B200410094217XA CN 200410094217 A CN200410094217 A CN 200410094217A CN 100416906 C CN100416906 C CN 100416906C
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Abstract

保护电路，监测二次电池的电压，并当电压等于或大于额定电压范围内的较低的极限值时，将启动放电的信号输出到放电控制FET的栅极端子。当放电控制FET接收到该信号，其接通并且流过放电电流。在其它情况下，其关断放电电流。此外，当电压当电压等于或大于预定值时，将二次电池的电压信号或者更多从电压变换器施加到栅极端子。当电压等于或小于额定电压范围内的较高的极限值时，保护电路将启动充电的信号输出到充电控制FET的栅极端子。此外，当电压当电压等于或大于预定值时，将从电压变换器输出的电压施加到栅极端子。提供了一种电池组，其中将电池电压或者更多施加到栅极端子，且控制放电控制FET和充电控制FET，并将能量损失抑制到最小。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及二次电池如锂离子电池等的电池组。
背景技术
由于锂离子电池过度充电和过度放电的能力很弱，通常，其具有其中将单电池和保护电路一体化的电池组结构。保护电路起到防止过度充电、过度放电以及过电流三个作用。下面将简要说明这些保护作用。
现在将描述过度充电保护作用。当锂离子电池充电时，即使在超过全负荷状态之后电池电压会继续升高。这种过度充电状态能够引发危险。因此，有必要在恒定电流和恒定电压并在等于或者小于电池的额定值(例如4.2V)的控制电压下对电池充电。然而，由于充电器的故障或者使用了用于其它类型电池的充电器会有发生过度充电的危险。当电池过度充电并且电池电压等于或者大于一定值的时候，保护电路关断充电控制FET(场效应晶体管)，从而切断充电电流。这种作用就是过度充电保护电路。
参照图14到16将进一步说明过度充电保护作用。图14是表示锂离子电池组150的正常状态的示意图。锂离子电池组150具有两个单电池152和153、放电控制FET154以及充电控制FET155。用于控制的IC151在多个预定位置测量电压，根据测量的结果控制放电控制FET154以及充电控制FET155，并且关断预定方向上的电流。由通过信号线156从控制IC151发送的信号控制放电控制FET154。由通过信号线157从控制IC151发送的信号控制充电控制FET155。
锂离子电池组150连接到负载158以及充电器159。代表在放电控制FET154和充电控制FET155中流过的电流的方向的箭头(A和B)在图14的下部示出。也就是，当负载158被连接时，放电电流流过由箭头A所示的方向，以及当充电器159被连接时，充电电流流过由箭头B所示的方向。
图15是表示在前述过度充电保护电路动作的情况下锂离子电池组160的状态的示意图。用于控制的IC161例如检测单电池162或者单电池163的电压是等于或者大于4.3V±50mV并控制使得关断充电控制FET165(放电控制FET164打开)，从而切断充电电流。然而，在这种情况下，由于负载168的放电电流流过寄生二极管，所以仅抑制充电器169的充电。
现在将描述过度放电保护作用。当电池放电到额定放电终端电压或者更小并进入过度放电状态时，其中，例如电池电压等于或者小于2到1.5V，是电池失效的情况。当电池被放电并且电池电压等于或者小于一定电压值的时候，保护电流关断放电控制FET，从而切断放电电流。这种作用就是过度放电保护作用。
图16是表示在前述过度放电保护作用起作用的情况下的锂离子电池组170的状态的示意图。用于控制的IC171例如检测单电池172或者单电池173任一个的电压是否等于或者小于3.0V并进行控制使得关断放电控制FET174(充电控制FET175打开)，从而切断放电电流。然而，在这种情况下，由于充电器179的充电电流流过寄生二极管，所以只抑制负载178的放电。
现在将描述过电流保护作用。当电池的(+)和(-)端子短接，流过大电流，这样会有异常发热发生的危险。当流过一定值或者更大的放电电流的时候，保护电路关断放电控制FET，从而切断放电电流。这种作用就是过电流保护作用。
尽管省略了结合附图作出的关于过电流保护作用的说明，但是过电流保护作用从根本上和过度放电保护作用是相似的，并且受控以便当放电控制FET关断的时候打开充电控制FET。
如上所述，在二次电池比如锂离子电池等的电池组中，通过控制放电控制FET和充电控制FET来实现保护作用。通过将电池电压施加到每个FET的栅极端子来完成对那些FET的控制。在FET的漏极和源极之间的电阻(ON电阻)依赖于被施加到栅极端子上的电压。
在图17的曲线图中示出了这种关系。例如，当栅极电压等于3V时，在漏极和源极之间的电阻等于18.1mΩ，且当栅极电压等于10V时，在漏极和源极之间的电阻等于12.8mΩ。在电池组包括一个锂离子电池的情况下，通常电池电压从4.2V到3.0V变化。因此，FET的电阻从15.8mΩ到18.1mΩ变化。
目前，在JP-A-7-7864中已公开了一种电池组，其包括具有放电开关、电开关等的保护电路，并通过将二次电池和降压型电压变换器组合来输出预定的电压。
然而，没有这样一种方法，通过向放电控制FET和充电控制FET的栅极端子施加高电压信号来减少放电时FET或者充电时FET的电阻。因为存在当FET的电阻很大的时候，在大电流放电时由于FET的电压降增加等等这些问题，所以不是优选的。例如，当栅极电压等于3V时，在以2A放电时电压降等于36.2mV，当栅极电压等于4.2V时，等于31.6mV。如果栅极电压很高，电压损耗和能量损耗减少，从而采用这种电池组的本体持续时间可以得到延长。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电池组，其中通过施加电池电压或者更大的电压到栅极端子，以控制放电控制FET和充电控制FET并且将能量损耗抑制到最小。
根据本发明的一个方面，提供了一种电池组，其中具有二次电池，包括：一个或者多个电压变换器；用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的放电的放电控制FET；以及以这样一种方式进行控制的保护电路，所述方式为当二次电池的电压等于或大于二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到放电控制FET的栅极端子，其中电压变换器的输出端子连接到栅极端子。
根据本发明的另一个方面，提供了一种电池组，其中具有二次电池，包括：一个或者多个电压变换器；用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的放电的放电控制FET；用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的充电的充电控制FET；以及以这样一种方式进行控制的保护电路，所述方式为当二次电池的电压等于或大于二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到放电控制FET的栅极端子，并且当二次电池的电压等于或小于二次电池在额定电压范围内的较高的极限值时，将允许充电的信号输出到充电控制FET的栅极端子，其中电压变换器的输出端子连接到放电控制FET的栅极端子或者充电控制FET的栅极端子的至少一个上。
根据本发明的再一个方面，提供了一种电池组，其中具有二次电池，包括：一个或者多个电压变换器；用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的放电的放电控制FET；用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的充电的充电控制FET；用于比较电压变换器的输出电压和二次电池的电压并输出作为电压比较信号的比较结果的电压比较器；用于控制将二次电池的电压信号施加到放电控制FET的栅极端子的放电控制FET的第一开关；用于控制将电压变换器的输出电压信号施加到放电控制FET的栅极端子的放电控制FET的第二开关；用于控制将二次电池的电压信号施加到充电控制FET的栅极端子的充电控制FET的第一开关；用于控制将电压变换器的输出电压信号施加到充电控制FET的栅极端子的充电控制FET的第二开关；以及以这样一种方式进行控制的保护电路，所述方式为当二次电池的电压等于或大于二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到放电控制FET的栅极端子，并且当二次电池的电压等于或小于二次电池在额定电压范围内的较高的极限值时，将允许充电的信号输出到充电控制FET的栅极端子，其中保护电路接收来自电压比较器的电压比较信号并且控制放电控制FET的第一开关、放电控制FET的第二开关、充电控制FET的第一开关以及充电控制FET的第二开关每一个的开/闭，从而通过利用电压变换器的输出电压和二次电池的电压的较高的一个来输出信号以允许放电或者输出信号以允许充电。
根据本发明，提供了一种电池组，其中通过将等于或者大于电池电压的电压施加到放电控制FET和充电控制FET的栅极端子，同时保护以避免发生常规的过度放电和过度充电，并将放电和充电时的能量损耗抑制到最小值。
本发明的上述和其它目的和特征将通过下面参照附图的详细说明以及附加的权利要求书变得更加显而易见。
附图说明
图1是表示提供多个电压的电池组结构的方块图；
图2是表示如图1所示的电池组的内层的示意图；
图3是表示如图1所示的电池组的电路结构的示意图；
图4是表示如图3所示的电路结构的更具体的电路结构的示意图；
图5是表示根据发明的第一实施例的电池组的电路结构的示意图；
图6是表示根据发明的第二实施例的电池组的电路结构的示意图；
图7是表示根据发明的第三实施例的电池组的电路结构的示意图；
图8是表示根据发明的第四实施例的电池组的电路结构的示意图；
图9是更具体的表示图8的电路结构的示意图；
图10是表示根据发明的第五实施例的电池组的电路结构的示意图；
图11是更具体的表示图10的电路结构的示意图；
图12是表示根据发明的第六实施例的电池组的电路结构的示意图；
图13是表示根据发明的第七实施例的电池组的电路结构的示意图；
图14是表示锂离子电池组的正常状态的示意图；
图15是表示在过度充电保护功能起作用的情况下锂离子电池组的正常状态的示意图；
图16时表示在过度放电保护功能起作用的情况下锂离子电池组的正常状态的示意图；
图17是表示栅极电压与漏极和源极之间的电阻之间的关系的曲线图；
图18是用于说明应用了本发明的第八实施例的电池组结构的示意图；
图19是用于说明应用了本发明的第八实施例的热耦合的示意图；
图20是用于说明应用了本发明的第八实施例的电路图；
图21是用于说明应用了本发明的第九实施例的电池组结构的示意图；
图22是用于说明应用了本发明的第九实施例的另一个实例的电池组结构的示意图；
图23是用于说明应用了本发明的第十实施例的电池组结构的示意图；
图24是用于说明应用了本发明的第十实施例的热耦合的示意图；
图25是用于说明应用了本发明的第十实施例的电路图；
图26是用于说明应用了本发明的第十一实施例的电池组结构的示意图；
图27是用于说明应用了本发明的第十一实施例的热耦合的示意图；
图28是用于说明应用了本发明的第十一实施例的电路图；
图29是用于说明本发明中应用了粘接剂的特性曲线图；
图30是常规电池组的结构图；
图31是常规电池组的结构图；
图32是常规电池组的结构图；
图33是常规电池组的结构图；
图34是用于说明应用了本发明的电池组的轮廓的示意图；
图35是用于说明应用了本发明的一个实施例的电路实例的电路图；
图36是用于说明应用了本发明的另一个实施例的电路实例的电路图；
图37是用于说明应用了本发明的再一个实施例的电路实例的电路图；
图38A和38B是用于说明应用了本发明的第十二实施例的结构图；
图39A和39B是用于说明应用了本发明的第十三实施例的结构图；
图40是用于说明应用了本发明的第十四实施例的结构图；
图41是用于说明应用了本发明的第十四实施例的结构图；
图42A和42B是用于说明应用了本发明的第十五实施例的外部视图；
图43A和43B是用于说明应用了本发明的第十六实施例的外部视图；
图44是用于说明本发明中应用了填充物的特性曲线图。
具体实施方式
虽然在上述的发明中将等于或者大于电池电压的电压用作栅极电压，但是为此目的，优选在电池组内部设置等于或者大于电池电压的电压。因此，首先，将描述具有该作用的电池组。本发明由具有该作用的电池组来实现。
采用电池组的电子装置通常需要多种电源电压。例如，由于在便携式电话中存在着下列五种电源电压，需要电池组提供分别相应于它们的电压。
电压1：2.9到4.2V：用作天线无线电波发生器电源
电压2：3.0V：用作微型计算机电源
电压3：5.0V：用作数码相机CCD装置电源，驱动扬声器的电源
电压4：15V：用作液晶显示器的电源1
电压5：-10V：用作液晶显示器的电源2
现在将参照图1的方块图描述可以提供上述多个电压的电池组1。电池组1包括二次电池2和电压变换器以及保护电路3。电压变换器/保护电路3经电线4连接到二次电池2。
可将锂离子电池、锂聚合物电池、镍氢电池、镍-镉(Ni-Cd)电池、锂金属电池等之中的任一种作为二次电池2。例如，在锂离子电池的情况下，其构成为矩形电池并且整个二次电池2被包覆在铁制电池壳中。在锂聚合物电池的情况下，其由铝制层叠膜密封。该二次电池2也可以被将来研制出来的电池种类替代。
电池组1设置有经电线5连接到电压变换器/保护电路3的外接端子6、7和8。二次电池2和电压变换器/保护电路3安装在由例如塑料等材料制得的相对坚硬的壳体9内。外接端子经电线5连接到电压变换器/保护电路3，并通过该电线完成放电或者充电。
图2示出了图1所示的电池组1的内部布图。例如，将电压变换器/保护电路3中的电压变换器11安装在电路板10的正表面。将保护电路安装在和正表面相对的电路板10的表面上。临近电路板10放置二次电池2。和图2所示的结构不同，也可将电压变换器11放置在二次电池2中。
电压变换器11是形成其值不同于输入电压(电池电压)的稳定输出电压的电路。可以采用多种变换器的任一种作为电压变换器11。也就是，可以采用下述结构中的任一种：采用电容和开关元件的充电器泵(pump)系统的变换器；采用二极管、电感、电容以及开关元件的升压变换器(绛压变换器)；以及采用变压器和开关元件的转换调节器。此外，也可以使用采用压电式变压器的压电式变换器或者采用双极晶体管器件的串接调节器作为电压变换器11。由于已经研制了作为充电器泵系统的电压变换器或者开关调节器的呈大约4mm见方的很小的器件，因此电压变换器11可以相对容易的和保护电路一起安装在电池组1内。
图3是上面提到的电池组1的电路结构。二次电池2的阳极连接到外接端子6。二次电池2的负极和外接端子8经用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13连接。二次电池2的电池电压直接输出到外接端子6和8之间的电路。例如，二次电池2的电池电压设定为以2.3V到4.3V作为正常状态的电压值。将其值不同于二次电池2的电池电压的电压施加到外接端子6和7之间的电路。
例如，每个用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13由n-沟道型FET构建。分别的，寄生二极管14与用于放电电流的开关12并联，寄生二极管15与用于充电电流的开关13并联。用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13分别由来自保护电路16的放电控制信号17和充电控制信号18控制。
保护电路16具有通常的电路结构。用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13由保护电路16控制，并实现过度充电保护、过度放电保护以及过电流保护。如果电池在正常状态下，即电池电压在设定的电压范围内，并且放电控制信号17和充电控制信号18设定为“1”(这表示逻辑电平)并且接通用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13。因此，可以随意进行二次电池2到负载的放电以及由充电器到二次电池2的充电。
当电池电压低于设定的电压范围(例如2.5V或者更低)时，放电控制信号17设定为“0”(这表示逻辑电平)，并且关断用于放电电流的开关12，从而抑止了流出放电电流。之后，当连接充电器时，电池经寄生二极管14充电。
当电池电压高于设定的电压范围(例如4.3V或者更高)时，充电控制信号18设定为“0”，并且关断用于充电电流的开关13，从而抑止充电。经寄生二极管15进行到负载的放电。
此外，如果外接端子6和8之间的电路短路，就有可能流过过度放电电流且损坏FET(用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13)。因此，当放电电流达到预定的电流值的时候，放电控制信号17设定为“0”并关断用于放电电流的开关12，从而抑止流出放电电流。
图4是更具体的表示如图3所示的电路结构的电路图。图3中的用于放电电流的开关12和用于充电电流的开关13分别由n-沟道型FET21和22构建。将放电控制信号17经控制信号线19施加到放电控制FET(n-沟道型FET)21的栅极端子。将充电控制信号18经控制信号线20施加到充电控制FET(n-沟道型FET)22的栅极端子。
本发明中，如在前面的结构中所示，在电池组1中，所述电池组可以通过采用电压变换器11，通过将这种高电压输入到放电控制FET21和充电控制FET22的栅极端子，来提供高于二次电池2的电池电压的电压，可实现电池组的适当保护同时将二次电池2的能量损耗抑制到最小。
现在将参照附图5说明本发明的第一实施例。图5示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21(用于放电电流的开关)、充电控制FET22(用于充电电流的开关)以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。下文中假定相同或相似的结构部件由相同的参考标记表示。在该实施例中，设置了改进的保护电路30并且进一步的添加电阻31和32。电压变换器11是用于施加高于所施加的二次电池2电压的电压的升压型电压变换器。
在该实施例中，连接电压变换器11的输出端子和保护电路30的放电控制信号的输出端子的电阻器31和32的中点被连接到放电控制FET21的栅极端子。电阻器31连接到电压变换器11的输出端子。电阻器32连接到保护电路30的放电控制信号的输出端子。保护电路30的放电控制信号的输出端子连接到放电控制FET21的栅极端子。
在这个例子中，有如下的效果，通过采用两个廉价的电阻，放电控制FET21的栅极电压增加并且减少了FET的阻值。
例如，电压变换器11的输出电压设定为10.0V，电阻器31的电阻值设定为200kΩ，以及电阻器32的电阻值设定为100kΩ。用于转换场效应晶体管FET的连接/断开的栅极电压假定为1.4V并将电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V。例如，该最小电压是启动电压变换的电压。下面将描述每一状态的运行实例。
(1)正常状态
二次电池2的电压假定为3.6V。这是一个正常状态的值。在该情况下，放电控制FET21的栅极端子电压设定为5.7V(电压：3.6+(10-3.6)×1÷3→5.7V)。因此，由于电压变换器11的输出电压和FET漏极和源极间的阻值较小，所以放电控制FET21的栅极端子电压高于电池电压，。例如，正常状态表示二次电池的电压在额定电压范围内，并且，在锂离子电池的情形下，其在2.3V到4.3V的范围内。
然而，例如当二次电池2的电压低于3.0V时，电压变换器11的输出电压等于零(0V)，正如下文中所描述的。保护电路30监测二次电池2的电压。当其低于预定电压(本例中，3.0V)，保护电路30控制电压变换器11并通过关断电源等来停止变换操作。所以，可以抑止电压变换器11的电流消耗。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。这样保护电路30确定该状态是过度放电保护状态并将保护电路30放电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此外，由于电源电压降低，电压变换器11停止电压转换并不向外部输出任何电压，外部电源设定为零(0V)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池的电压升至2.3V或者更高。在这种情况下，保护电路30确定该状态为正常状态且将放电控制信号的输出端子电压转换为电池电压(2.3V或者更多)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为1.53V并且FET转换为连接状态(电压：2.3×2÷3→1.53V)。
如果电阻器31的阻值变为100kΩ，则放电控制FET21的栅极端子电压设定为1.15V并且FET不能转换为连接状态。由该状况，优选电阻器31的阻值大小为电阻器32的大约2倍。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续且二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至3.0V时，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为5.3V并且其阻值变小(电压：3+(10-3)×1÷3→5.3V)。
(5)过度充电状态
在超过额定电压的高电压下进一步继续充电之后，二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至4.3V。该情况下，保护电路30确定该状态是过电压充电状态并且将充电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此时，关断充电电流并且停止充电。此时放电控制FET21的栅极端子电压等于大约6V或者更多(电压：4.3+(10-4.3)×1÷3→6.2V)。因此，电路是流出放电电流的状态。
虽然仅将高于电池电压的电压提供给第一实施例中用于允许或者关断放电电流的开关(放电控制FET21)，但是也可以如实施例所示的向用于允许或者关断充电电流的开关(充电控制FET22)提供高电压，下文中将进行说明。也可以和第一实施例相反构造成使其仅仅向充电控制FET22提供高电压。
将参照附图6描述本发明的第二实施例。图6示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路40并且设置了二极管41和电阻器42。
在该实施例中，和图5中所示出的第一实施例相比将连接到电压变换器11的输出端子的电阻器变为二极管41。二极管41的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子连接到放电控制FET21的栅极端子。
保护电路40的放电控制信号的输出端子和放电控制FET21的栅极端子经电阻器42连接。根据该实施例，通过采用一个电阻器和一个二极管，放电控制FET21的栅极电压增加并且FET的阻值减小。由于FET的栅极电压可以比前面的第一实施例增加的多，所以得到FET阻值更大的减少的效果。
例如，电压变换器11的输出电压设定为10.0V，电阻器42的电阻值设定为100kΩ。用于转换场效应晶体管FET的连接/断开的栅极电压假定为1.4V并将电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V。例如，该最小电压是启动电压变换的电压。此外，前向电压降假定为0.6V。下面将描述每一状态的运行实例。
(1)正常状态
二次电池2的电压假定为3.6V。这是一个正常状态的值。在该情况下，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。因此，由于放电控制FET21的栅极端子电压高于电池电压，因此FET漏极和源极间的阻值变小。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。这样保护电路40确定该状态是过度放电保护状态并将放电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此外，由于电源电压降低，电压变换器11停止电压转换并不向外部输出任何电压，这样使得外部电源设定为零(0V)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至2.3V或者更高。在这种情况下，保护电路40确定该状态为正常状态且将放电控制信号的输出端子电压转换为电池电压(2.3V或者更多)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为2.3V并且FET转换为连接状态。由于二极管41不允许反方向电流流过，所以电压变换器11的输出电压零V和FET的栅极端子电压无关。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至3.0V，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V并且其阻值变小(电压：10-0.6→9.4V)。
(5)过度充电状态
在超过额定电压的高电压下进一步继续充电之后，二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至4.3V，保护电路40确定该状态是过电压充电状态并且将充电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此时，关断充电电流并且停止充电。此时放电控制FET21的栅极端子电压等于大约9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。因此，电路是流出放电电流的状态。
将参照附图7描述本发明的第三实施例。图7示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路50并且设置了二极管51和52以及电阻器53。
在该实施例中，和图6中所示出的第二实施例相比将连接到保护电路40的放电控制信号输出端子的电阻器变为二极管52。二极管51的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子连接到放电控制FET21的栅极端子。二极管52的阳极端子连接到保护电路50的放电控制信号的输出端子，且阴极端子连接到放电控制FET21的栅极端子。电阻器53的两端连接到放电控制FET21的栅极端子和源极端子。
根据该实施例，产生了这样的效果，即通过采用二个二极管，放电控制FET21的栅极电压增加并且减少了FET的阻值。由于在电池电压正常状态下从电压变换器11的输出端子流到保护电路50的放电控制信号输出端子的电流小于第二实施例中的电流，所以电流损耗很小。
例如，电阻器53的电阻值等于大约100kΩ到大约4.7MΩ。通常，优选将其设定为大约3.3MΩ。电压变换器11的输出电压设定为10.0V以及用于转换放电控制FET21的连接/断开的栅极电压假定为1.4V。电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V(该最小电压是开始电压变换时的电压)。二极管前向电压降假定为0.6V。将描述该情形下每一状态的运行实例。
(1)正常状态
在该情况下的运行和第二实施例中的正常状态相似。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。这样保护电路50确定该状态是过度放电保护状态并将保护电路50的放电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此外，由于电源电压降低，电压变换器11停止电压转换并不向外部输出任何电压，这样使得外部电源设定为零(0V)。此外，电阻器53释放放电控制FET21的栅极端子和源极端子之间的电压，从而使其为零(0V)。这样，FET的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至2.3V或者更高。在这种情况下，保护电路50确定该状态为正常状态且将保护电路50的放电控制信号的输出端子电压转换为电池电压(2.3V或者更多)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为1.7V并且FET转换为连接状态(电压：2.3-0.6→1.7V)。由于二极管51不允许电流反方向流过，所以电压变换器11的输出电压的0V和FET的栅极端子电压无关。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至3.0V，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V并且其阻值变小(电压：10-0.6→9.4V)。此时，没有电流经二极管51和52从电压变换器11的输出端子流到保护电路50的放电控制信号的输出端子。
(5)过度充电状态
在该情况下的运行和第二实施例中的正常状态相似。
现在将参照附图8描述本发明的第四实施例。图8示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路60并且添加了二极管61和64、电阻器63和66、用于放电控制FET的开关62以及用于充电控制FET的开关65。
该实施例具有这样的结构，其中将电压变换器11的输出端子电压提供给放电控制FET21的栅极端子和充电控制FET22的栅极端子两者。因此，在电池电压为正常状态时两个FET的总电阻值很小并且可以获得较高的放电效率。二极管61的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子经用于放电控制FET的开关62连接到放电控制FET21的栅极端子。二极管64的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子经用于充电控制FET的开关65连接到放电控制FET22的栅极端子。
保护电路60的放电控制电路信号的输出端子经电阻器63连接到放电控制FET21的栅极端子。保护电路60的充电控制电路信号的输出端子经电阻器66连接到充电控制FET22的栅极端子。在可能放电的情况下，保护电路60控制用于放电控制FET的开关62，从而进入连接状态。在可能充电的情况下，保护电路60控制用于充电控制FET的开关65，从而进入连接状态。
现在假定电压变换器11的输出电压等于10.0V，并且用于转换场效应晶体管FET的连接/断开的栅极电压等于1.4V。电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V(例如，该最小电压是启动电压变换的电压)并且二极管的前向电压降假定为0.6V。将描述该情况下每一状态的运行。
(1)正常状态
二次电池2的电压假定为3.6V。这是一个正常状态的值。用于放电控制FET的开关62为连接状态。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。相似地，充电控制FET22的栅极端子电压等于9.4V。因此，放电控制FET21的栅极端子电压高于电池电压，因此FET漏极和源极间的阻值变小。这就是充电控制FET22的实质。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。该情况下，保护电路60确定该状态是过度放电保护状态并将保护电路60的放电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此外，保护电路60将用于放电控制FET的开关62转换为开状态。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至2.3V或者更高。在这种情况下，保护电路60确定该状态为正常状态且将保护电路60的放电控制信号的输出端子电压转换为电池电压(2.3V或者更多)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为2.3V并且该FET转换为连接状态。用于放电控制FET的开关62和用于充电控制FET的开关65处于连接状态。由于二极管内不流动反方向电流，所以电压变换器11的输出电压零V和FET的栅极端子电压无关。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续和二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至3.0V，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。用于放电控制FET的开关62和用于充电控制FET的开关65处于连接状态。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V并且其阻值变小(电压：10-0.6→9.4V)。此外，充电控制FET22的栅极端子电压也设定为9.4V。
(5)过度充电状态
在超过额定电压的高电压下进一步继续充电之后，二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至4.3V。在这种情况下，保护电路60确定该状态是过电压充电状态并且将保护电路60的充电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。保护电路60传送预定的控制信号，并将用于充电控制FET的开关65转换为开状态。这样，充电控制FET22的栅极端子电压设定为零(0V)。此时，关断充电电流并且停止充电。在该情况下，放电控制FET21的栅极端子电压等于大约9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。电路是流出放电电流的状态。
图9的电路图是和图8完全等效的，并且更具体的示出了图8中的用于放电控制FET的开关62和用于充电控制FET的开关65。在图9的实例中，开关62和65的每一个都由一个n-沟道型FET、一个p-沟道型FET、一个电阻器以及两个二极管构建。
在如图9所示的电路结构中，以和图8的结构相似的方式，将电压变换器11的输出端子电压提供给放电控制FET21的栅极端子和充电控制FET22的栅极端子两者。二极管61的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子连接到用于放电控制FET的开关62的p-沟道型FET的源极端子。用于放电控制FET的开关62的p-沟道型FET的漏极端子连接到放电控制FET21的栅极端子。用于放电控制FET的开关62的电阻器的两端连接到p-沟道型FET的栅极端子和源极端子。
用于放电控制FET的开关62的n-沟道型FET的漏极端子连接到p-沟道型FET的栅极端子，且栅极端子连接到保护电路60的放电控制信号的输出端子。源极端子连接到二次电池2的负极端子。保护电路60的放电控制信号的输出端子经电阻器63连接到放电控制FET21的栅极端子。
二极管64的阳极端子连接到电压变换器11的输出端子，且阴极端子连接到用于充电控制FET的开关65的p-沟道型FET的源极端子。p-沟道型FET的漏极端子连接到充电控制FET22的栅极端子。用于充电控制FET的开关65的电阻器的两端连接到p-沟道型FET的漏极端子和源极端子。用于充电控制FET的开关65的n-沟道型FET的漏极端子连接到p-沟道型FET的栅极端子。n-沟道型FET的栅极端子连接到保护电路60的充电控制信号的输出端子。源极端子连接到二次电池2的负极端子。
保护电路60的充电控制信号的输出端子经电阻器66连接到充电控制FET22的栅极端子。
现在将参照附图10描述本发明的第五实施例。图10示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路70并且添加了二极管71、74、75和78、电阻器73、77、79和80、用于放电控制FET的开关72以及用于充电控制FET的开关76。
根据该实施例，将该输出电压从电压变换器11提供给放电控制FET21和充电控制FET22两者。因此，在电池电压为正常状态时两个FET的总电阻值很小并且可以获得较高的放电效率。
二极管71的阳极连接到电压变换器11的输出端子，且阴极经用于放电控制FET的开关72连接到放电控制FET21的栅极端子。二极管75的阳极连接到电压变换器11的输出端子，且阴极经用于充电控制FET的开关76连接到充电控制FET22的栅极端子。
保护电路70的放电控制信号的输出端子经二极管74和电阻器73连接到放电控制FET21的栅极端子。保护电路70的充电控制信号的输出端子经二极管78和电阻器77连接到充电控制FET22的栅极端子。在可能放电的情况下，保护电路70控制用于放电控制FET的开关72，从而其能够被连接。在可能充电的情况下，保护电路70控制用于充电控制FET的开关76，从而其能够被连接。
根据该实施例，电流消耗能够比第四实施例中减少的更多。该例中，在电池电压的正常状态下，从电压变换器11的输出端子经电阻器73流到保护电路70的放电控制信号的输出端子的电流减少。这是因为二极管74不允许电流以预定方向流入。
此外，从电压变换器11的输出端子经电阻器77流到保护电路70的充电控制信号的输出端子的电流减少。这是因为二极管78允许电路不以预定方向流入。
现在假定电压变换器11的输出电压等于10.0V，并且用于转换场效应晶体管FET的连接/断开的栅极电压等于1.4V。电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V(该最小电压是启动电压变换的电压)并且二极管的前向电压降设定为0.6V。将描述该情况下每一状态的运行。
(1)正常状态
二次电池2的电压假定为3.6V。这是一个正常状态的值。用于放电控制FET的开关72和用于充电控制FET的开关76为连接状态。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。保护电路70的放电控制信号的输出端子电压等于大约3.6V。由于存在二极管74，不将9.4V的放电控制FET21的栅极端子电压施加到保护电路70的放电控制信号的输出端子。因此，不会破坏保护电路70。
相似的，由于充电控制FET22的栅极端子电压等于9.4V，放电控制FET21的栅极端子电压高于电池电压。因此FET的漏极和源极间的阻值变小。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。在该情况下，保护电路70确定该状态是过度放电保护状态并将保护电路70的放电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。此外，保护电路70将用于放电控制FET的开关72转换为开状态。连接在放电控制FET21的栅极端子和源极端子之间的电阻器79起到使得将栅极电压设定为零(0V)的作用。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至2.3V或者更高。在这种情况下，保护电路70确定该状态为正常状态且将保护电路70的放电控制信号的输出端子电压转换为电池电压(2.3V或者更多)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为2.3V并且FET转换为连接状态。用于放电控制FET的开关72和用于充电控制FET的开关76处于连接状态。由于二极管内不流动反方向电流，所以电压变换器11的输出电压零V和FET的栅极端子电压无关。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续且二次电池2的放电电容增加和二次电池2的电压升至3.0V时，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。用于放电控制FET的开关72和用于充电控制FET的开关76处于连接状态。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为9.4V并且其阻值变小(电压：10-0.6→9.4V)。此外，充电控制FET22的栅极端子电压也设定为9.4V。
(5)过度充电状态
在超过额定电压的高电压下进一步继续充电之后，二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至4.3V。在这种情况下，保护电路70确定该状态是过电压充电状态并且将保护电路70的充电控制信号的输出端子电压转换为零(0V)。保护电路70传送预定的控制信号，并将用于充电控制FET的开关76转换为开状态。连接在充电控制FET22的栅极端子和源极端子之间的电阻器80起到使得将栅极电压设定为零(0V)的作用。这样，将充电控制FET22的栅极端子电压设定为零(0V)。此时，关断充电电流并且停止充电。在该情况下，放电控制FET21的栅极端子电压等于大约9.4V(电压：10-0.6→9.4V)。因此，电路是流出放电电流的状态。
图11的电路图是和图10完全等效的，并且更具体的示出了图10中的用于放电控制FET的开关72和用于充电控制FET的开关76。在图11的实例中，开关72和76的每一个都由一个n-沟道型FET、一个p-沟道型FET、一个电阻器以及两个二极管构建。
现在将参照附图12描述本发明的第六实施例。图12示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路90并且添加了电压比较器91、电阻器96和99、用于放电控制FET的开关92和93、用于充电控制FET的开关94和95以及电容97和98。
根据该实施例，将电压变换器11的输出电压和电池电压进行比较并将较高电压的端子连接到放电控制FET21的栅极端子和充电控制FET22的栅极端子。因此，在电池电压为正常状态时，总是将最大电压施加给放电控制FET21的栅极端子和充电控制FET22的栅极端子。电压比较器91比较电压变换器11的输出电压和二次电池2的电压并输出电压比较信号100至保护电路90。
在电池电压为正常状态并且允许流出放电电流的情况下，保护电路90将电压变换器11的输出电压和电池电压中较高的一个连接到放电控制FET21的栅极端子。另一方面，在电池电压为正常状态并且允许流出放电电流的情况下，保护电路90将电压变换器11的输出电压和电池电压中较高的一个连接到放电控制FET22的栅极端子。在电池电压为过度放电电压状态并且关断放电电流的情况下，保护电路90将放电控制FET21的栅极端子电压转换为零(0V)。在电池电压为过度充电电压状态并且关断充电电流的情况下，保护电路90将充电控制FET22的栅极端子电压转换为零(0V)。
该实施例中，电阻器96连接到放电控制FET21的栅极端子和源极端子，且电阻器99连接到充电控制FET22的栅极端子和源极端子。电容97连接到放电控制FET21的栅极端子和源极端子，且电容98连接到充电控制FET22的栅极端子和源极端子。提供电容97用于避免FET的栅极电压减少和用于短时间的FET断开操作，直到用于放电控制FET的开关92转换为关断之后用于放电控制FET的开关93转换为接通。
通过接通用于放电控制FET的开关92和用于放电控制FET的开关93两者，电压变换器11的输出端子电流释放进入二次电池2，从而使得电压变换器11的输出端子电压减少，且不可取。
提供电容98用于避免FET的栅极电压减少和用于短时间的FET断开操作，直到用于充电控制FET的开关95转换为关断之后用于放电控制FET的开关94转换为接通。
当电压变换器11的输出端子电压高于二次电池2的电压时，保护电路90将放电接通信号101转换为关断状态，之后将放电接通信号102转换为接通状态。此时，在用于放电控制FET的开关92转换为关断之后，用于放电控制FET的开关93转换为接通。电池组以这样的形式构成，当用于放电控制FET的开关92和用于放电控制FET的开关93的接通状态如上所述进行改变的时候，用于放电控制FET的开关92和用于放电控制FET的开关93两者都在短时间内设定为关断状态。通过这样的结构，可以避免电压变换器11的输出电流放电进入二次电池2，电压变换器11的输出电流增加，且电压变换器11的输出端子电压减少的情形。由于电容97连接到放电控制FET21的栅极端子和源极端子，可以避免放电控制FET21的栅极端子减少且FET断开的情况。
现在假定电压变换器11的输出电压等于10.0V，并且用于转换场效应晶体管FET的连接/断开的栅极电压等于1.4V。电压变换器11的电压变换最小电压设定为3.0V(该最小电压是启动电压变换的电压)。将描述该情况下每一状态的运行。
(1)正常状态
二次电池2的电压假定为3.6V。这是一个正常状态的值。电压比较器91的电压比较信号100接通并确定出电压变换器11的电压较高。保护电路90将放电接通信号102和充电接通信号104设定为接通状态。因此，用于放电控制FET的开关93和用于充电控制FET的开关95为连接状态。
用于放电控制FET的开关92和用于充电控制FET的开关94为开状态。在该情况下，放电控制FET21的栅极端子电压设定为10V。相似的，充电控制FET22的栅极端子电压等于10V。此时，由于放电控制FET21的栅极端子电压高于电池电压，所以FET漏极和源极间的阻值变小。这是充电控制FET22的实质。
(2)过度放电状态
当放电进度和二次电池2的放电电容减少时，二次电池2的电压降至2.3V或者更低。该情况下，保护电路90确定该状态是过度放电保护状态并将放电接通信号101转换为关断状态。此时，放电接通信号102已经是关断状态。因此，用于放电控制FET的开关92和用于放电控制FET的开关93两者是开状态。电阻器96将放电控制FET21的栅极端子和源极端子电压固定为零(0V)。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为零(0V)，从而关断放电电流。用于充电控制FET的开关94是连接状态且用于充电控制FET的开关95是开状态。因此，充电控制FET22的栅极端子电压等于大约2V并且不关断充电电流。
(3)过度放电恢复(最低电压的正常状态)
当从充电器到二次电池2的充电开始并且二次电池2的放电电容增加时，二次电池2的电压升至2.3V或者更高。这样，保护电路90确定该状态为正常状态且将放电接通信号101转换为接通状态。此时，放电接通信号102是关断状态。因此，放电控制FET21的栅极端子电压设定为2.3V或者更高，并且FET转换为连接状态。电压比较器91的电压比较信号100是关断并且可以确定二次电池2的电压较高。因此，设定用于放电控制FET的开关92和用于充电控制FET的开关94进入连接状态。
(4)电压变换器恢复状态(电压变换器可运行的最小电压的正常状态)
当充电进一步继续且二次电池2的放电电容增加和二次电池2的电压设定为3.0V时，电压变换器11启动电压变换并输出10V的电压至外部。电压比较器91的电压比较信号100为接通并且可以确定电压变换器11的电压较高。因此，保护电路90将放电接通信号101转换为关断状态，并且之后将放电接通信号102转换为接通状态。保护电路90进一步将充电接通信号103转换为关断状态并且之后将充电接通信号104转换为接通状态。这样，放电控制FET21的栅极端子电压设定为10V并且其阻值变小。此外，充电控制FET22的栅极端子电压也设定为10V。
(5)过度充电状态
在超过额定电压的高电压下进一步继续充电之后，二次电池2的放电电容增加并且二次电池2的电压升至4.3V。在这种情况下，保护电路90确定该状态是过电压充电状态并且将充电接通信号104转换为关断状态。充电接通信号103已经是关断状态。这样，充电控制FET22的栅极端子电压设定为零(0V)。此时，关断充电电流并且停止充电。放电控制FET21的栅极端子电压等于大约10V。
现在将参照附图13描述本发明的第七实施例。图13示出电池组的电路结构。二次电池2、外接端子6、7和8、电压变换器11、放电控制FET21、充电控制FET22以及寄生二极管14和15都和结合附图3和4所描述的完全相同。在该实施例中，设置了改进的保护电路110并且添加了电压比较器111、电阻器116、117、118和119、用于放电控制FET的开关112和113以及用于充电控制FET的开关114和115。
根据该实施例，如和附图12比较，去除了两个电容并添加了两个电阻器。电阻器118设置在电压变换器11的输出端子和用于放电控制FET的开关113之间。电阻器119设置在电压变换器11的输出端子和用于充电控制FET的开关115之间。
当电压变换器11的输出端子电压高于二次电池2的电压时，保护电路110将放电接通信号122转换为接通状态，且之后将放电接通信号121转换为关断状态。这样，在用于放电控制FET的开关113转换为接通状态之后，用于放电控制FET的开关112转换为关断状态。
如上所述，在用于放电控制FET的开关112和用于放电控制FET的开关113的接通状态交替的时候，用于放电控制FET的开关112和用于放电控制FET的开关113两者短时间接通。由这样的结构，可以避免放电控制FET21的栅极端子电压减少并且FET进入不连接状态的情形。当用于放电控制FET的开关112和用于放电控制FET的开关113两者处于接通状态时，由于存在电阻器118所以仅仅流出相当小的电流。因此，不再发生电压变换器11的输出端子电压减少的问题。
这是充电侧开关的实质。当电压变换器11的输出端子电压高于二次电池2的电压时，保护电路110将充电接通信号124转换为接通状态，且之后将充电接通信号123转换为关断状态。这样，在将充电控制FET的开关115转换为接通状态之后，将用于充电控制FET的开关114转换为关断状态。如上所述，在用于充电控制FET的开关114和用于充电控制FET的开关115交替之后，用于充电控制FET的开关114和用于充电控制FET的开关115两者短时间接通。通过这种结构，可以避免充电控制FET22的栅极端子电压减少和FET进入不连接状态的情况。当用于充电控制FET的开关114和用于充电控制FET的开关115两者都处于接通状态时，由于存在电阻器119则仅仅流出相当小的电流。
将具体描述根据本发明的电池组的效果。
(1)由于二次电池的保护电路的FET电阻减少而使本体的持续时间增加
电压变换器的输出电压假定为5.0V，由于其高于二次电池的电压4.2V，可以更多的减少FET的漏极端子和源极端子之间的阻值。当FET的漏极端子和源极端子之间的阻值很小时，当电池放电时由于FET电压降减少而使本体的持续时间增加。
(2)由于二次电池的保护电路的FET电阻减少而使成本下降
由于FET的栅极电压可以被设置的很高，可以选择其中漏极端子和源极端子之间的阻值相对较大的FET。因此，可以选择廉价或者更小的FET。
例如，将描述这样的情况，其中有必要最大放电电流很大大到4A并且FET的漏极端子和源极端子之间的阻值等于或者少于16mΩ。当FET电阻大于16mΩ时，FET产生热，FET的电阻增加，额外的电流减少，并且关断放电电流或者损坏FET。在不采用电压变换器的传统电路中，有必要选择其中栅极电压等于3.0V并且漏极端子和源极端子之间的阻值等于或者小于16mΩ的FET。
在采用电压变换器的本发明电路中，可以选择其中栅极电压等于5.0V并且FET的漏极端子和源极端子之间的阻值等于或者少于16mΩ的FET。FET的阻值与硅区面积成反比。因此，具有大的硅面积的FET的电阻低。具有大的硅面积的FET的制造成本高。由于FET的漏极端子和源极端子之间的阻值依赖于栅极电压，在本发明的电路中，即使采用具有相对小的硅区的FET也没有问题。因此，可以选择廉价FET。
(3)防止由于二次电池的保护电路的FET电阻减少引起的电池性能变劣并实现长寿命
在锂离子二次电池中，如果不将温度设定为40℃或者更高的高温，就可以避免电池性能的变劣并且可以实现长寿命。例如，有这样的情况，如果电池温度保持在50℃一个月，放电电容减少大约10％。因此，为了维持性能保持电池温度为30℃或者更低是很重要的。在该情况下，其中二次电池的保护电路的FET电阻很大，当大电流放电的时候FET产生的热增加。当FET产生的热很多时，电池变热并且电池温度升高。因此，如果二次电池的保护电路的FET电阻减少，即使当大电流放电时，有可能避免电池温度升高。也就是，在该电路中，由于FET的栅极电压保持在高态并且FET的电阻减少，因此电池几乎不会变劣。
(4)通过减少二次电池保护电路的FET电阻而增加充电时间
在FET的漏极端子和源极端子之间的电阻值很小的情况下，当电池充电时由于FET电压降减少并且施加到电池的电压增加。因此，完成充电需要较短的一段时间。
(5)通过将二次电池的保护电路的FET电阻设为常数而稳定过电流关断值
在电池电压等于或者大于3V并且等于或者小于4.3V之后，由于不考虑电池电压的将FET的栅极电压调节为例如5V这个值附近，将FET的漏极端子和源极端子之间的阻值设定为特定范围内的一预定值。尽管FET的漏极端子和源极端子之间的阻值依赖于温度，阻值的增长为大约10％(将25℃的情形和60℃的情形相比较)。在特定的情况下，其中当具有两个二次电池的保护电路并且FET的漏极端子和源极端子之间的电压等于或者大于设定电压时关断放电电流，所关断的过度放电电流值的范围减少。
例如，在下面的条件的情况下，所关断的过度放电电流值等于5.14A。
(A)FET的栅极电压等于大约5.0V(电压变换器的输出电压)。
(B)其栅极电压为5.0V的FET的漏极端子和源极端子之间的阻值等于14.6mΩ。
(C)当FET的漏极端子和源极端子之间的电压等于或者大于150mV时，二次电池的保护电路关断放电电流。
然而，在下面的条件的情况下，被关断的过度放电电流值等于4.14到4.75A。
(A)FET的栅极电压等于3.0到4.2V并且和电池电压相同。
(B)其栅极电压为3.0V的FET的漏极端子和源极端子之间的阻值等于18.1mΩ。
(C)其栅极电压为4.2V的FET的漏极端子和源极端子之间的阻值等于15.8mΩ。
(D)当FET的漏极端子和源极端子之间的电压等于或者大于150mV时，二次电池的保护电路关断放电电流。
因此，所关断的过度放电电流值更加稳定，且其精度比FET的栅极电压等于电压变换器的输出电压的情况要高。如果所关断的过度放电电流值范围很窄，有利于保护二次电池不变劣并且确保本体的负载电流。
现在将参照附图18描述本发明提供的电池组的第八实施例的结构。该电池组包括二次电池201、温度保护器件202以及电压变换器203。负(minus)(-)外接端子205、电压变换外接端子206、正(plus)(+)外接端子207设置于壳体204。温度保护器件202设置在二次电池201的正极性和正外接端子207之间。温度保护器件202和电压变换器203串联在二次电池201的正极性和电压变换外接端子206之间。负外接端子205从二次电池201的负极性引出。
如图18所示，将温度保护器件202接近彼此间具有一定间隙的二次电池201和电压变换器203两者设置。例如，将温度保护器件202和电压变换器203设置使得其物理地接触到二次电池201的外部壳体的表面。尽管未示出，温度保护器件202和电压变换器203也可以设置在金属膜的镀层部分(deposited portion)，例如，设置在二次电池201的末端部分的叠层膜上。
因此，如图19所示，在具有二次电池201、温度保护器件202以及电压变换器203的电池组中，温度保护器件202与二次电池201和电压变换器203两者热耦合。
可将锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、镍氢二次电池、镍-镉二次电池、锂金属二次电池等用作二次电池201。例如在锂离子二次电池的情况下，其构成为矩形电池并且整个二次电池201被覆以铁制电池壳。在锂聚合物二次电池的情况下，其由铝制的迭层膜密封。将来可能研制出的某种二次电池也可以类似的采用。
温度保护器件202具有检测二次电池201和电压变换器203两者的温度异常并保护它们的功能。如果二次电池201进入异常状态，并由于二次电池201被外界等因素物理性破坏而造成其升温，温度保护器件202将熔断，从而关断放电电流和充电电流。如果电压变换器203失效，例如电压变换器发生短路等异常并产生不正常发热，温度保护器件202熔断，从而关断放电电流和充电电流。
可将温度熔丝、PTC(正温度系数)热敏电阻、恒温器等用作温度保护器件202。温度熔丝由低熔点棒状金属制成。该低熔点金属在高温熔断。将焊剂淀积在低熔点的金属周围。二次电池的温度熔丝的熔断温度等于大约90℃，大约100℃，大约130℃等等。有用由松下电子元件有限公司制得的熔丝“EYP2MT092”作为这种温度熔丝的实例。
PTC热敏电阻具有这样的结构，其中导体比如石墨、金属粉末等和树脂混合，并且当温度升高时，树脂膨胀，导体的结合密度降低，并且阻值增加。例如，当PTC热敏电阻的温度从23℃升高到等于或者大于跳闸温度的130℃，阻值在高温时从20mΩ增加到大约1000倍的20Ω。PTC热敏电阻的阻值升高的跳闸温度等于大约100℃或者大约130℃。作为这种PTC热敏电阻的实例，有由Taiko Electronics Raychem有限公司制得的热敏电阻“VTP210S”。
恒温器由金属(双金属材料)层叠板构成，其是通过将两种金属和具有弹性性能的金属板贴附在一起制得。设置开关触片用于每一双金属和金属板。双金属和金属板的一个垂直操作，而另一个被固定。也可以有恒温器，其中设置开关触片，取决于恒温器的种类将其仅用于双金属或者金属板。通常，设置用于双金属的开关触片和设置用于金属板的开关触片彼此接触并且以如下方式工作，即当温度达到预定的温度时，双金属向相反的方向弯曲且开关触片进入开状态。当温度回到正常状态时，双金属和金属板的开关触片进入接触状态。作为这种恒温器的实例，有由Texas Instruments日本有限公司制得的恒温器“1MM”。
可以采用多种变换器的任何一种作为电压变换器203。例如，可以采用下列变换器中的任何一种：采用电容和开关元件作为充电器泵系统的变换器；采用二极管、电感、电容以及开关元件的升压变换器(降压变换器)；以及采用变压器和开关元件的开关调节器。此外，也可以使用采用压电式变压器的压电式调节器或者采用双极型晶体管器件的系列调节器作为电压变换器203。电压变换器203的厚度大约等于0.5到10mm，并且通常采用厚度大约为1mm的电压变换器。因此，电压变换器可以相对容易的构建在电池组内。尽管用于放电的电压变换器或者用于充电的电压变换器都可以用作电压变换器203，但是假定在该实例中的应用是用于放电的电压变换器。
有这样的情况，其中电压变换器203内包括FET(场效应晶体管)和电容。如果内部FET失效，有可能FET的漏极和源极之间的阻值增加并发生异常发热。同样如果发生电容电极的内部短路，有可能在电容内流过大电流并且发生异常发热。
可以在温度保护器件202和电压变换器203之间设置绝缘板。可以将塑料或者无纺布织物用作绝缘板的材料。可以给出聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯等作为塑料的实例。可以给出玻璃纤维等作为无纺布织物的实例。
第八实施例的电路实例在图20中示出。在二次电池201的正极性和正外接端子207之间设置温度保护器件202。负外接端子205从二次电池201的负极性引出。二次电池201的电池电压在负外接端子205和正外接端子207之间直接输出。例如，作为二次电池201的电池电压，范围从2.5到4.3V的电压被设定为适当状态的电压值，也就是，或者是过度放电或者过度充电状态的电压值。
将电压变换器203的一个电源端子经温度保护器件202连接到二次电池201的正极性，且将另一个电源端子连接到二次电池201的负极性。在下面的描述中，相似的，施加到电压变换器的电源端子的DC电压是电压变换器的输入DC电压。电压变换器203的输出端子引出作为电压变换外接端子206。在负外接端子205和电压变换外接端子206之间获得输出电压，该电压受电压变换器203控制从而是常数，并且其值不同于电池电压。
如上所述，由于温度保护器件202、二次电池201以及电压变换器203电连接，它们这样构成使得热可以传导到用于电连接的金属板或者电配线上。为了更加紧密的热耦合它们，希望增加金属板的横截面面积并减少它们之间的距离。尽管镍通常用作金属板的材料，但是也可以采用铜、铁、铁合金等。
在该实施例中，为了热耦合二次电池201、温度保护器件202以及电压变换器203，涂覆了具有高导热率的粘接剂，将在后面对其说明，并且还将二次电池201用作电压变换器203的散热器件。由于涂覆了具有高导热率的粘接剂，可以将温度保护器件202和二次电池201以及电压变换器203更加严密地热耦合，并且可以增强电压变换器203的能量变换效率。
通常，所涂覆的具有导热率的粘接剂含有少量的铝粉末，以便将它们热耦合。优选含有很细的金属粉末，以便提高导热率。此外，这种具有导热率的粘接剂的电阻值较高并且几乎和绝缘材料相同。
也可以在温度保护器件202和电压变换器203之间设置导热的凝胶状板，为的是将它们热耦合。通常，在导热的凝胶状板中含有少量的铝粉末，并希望含有很细的金属粉末，以便提高导热率。此外，这种导热的粘接剂的电阻值较高并且几乎和绝缘材料相同。由于凝胶状板变为这样的形态，从而掩盖(absorb)电子零件的凹痕和凸起部分并掩住缝隙，所以在温度保护器件202和其外围的零件之间的热耦合更牢固。
例如，可以采用由Toray Dow Corning Silicone有限公司制造的多种用于散热的硅树脂。表1示出了多种用于散热的硅树脂的分类和特征。那些多种用于散热的硅树脂是增强了通常的硅树脂的导热率并且改进了“散热性”，并且具有导热率很高的这种特征的硅树脂。通过将那些用于散热的硅树脂注入热源比如功率晶体管、热敏电阻等和电路板或者散热板之间的缝隙中，电子装置的散热性得到显著改进，从而使得所述装置的重量轻、薄、体积小得以实现。可以给出橡胶型、凝胶型和石油化合物型三种类型作为散热的硅树脂。
[表1]
Figure C20041009421700331
Figure C20041009421700341
详细地说，如果采用2-液热置型(2-liquid thermo-setting)(SE4445CVA/B)的用于散热的硅树脂凝胶是合适的。该硅树脂凝胶的导热率等于1.26W/m.k，是很优异的。由于硅树脂凝胶在电绝缘性能上是优异的，且具有高弹性，其具有可以应对各种各样的间隙等的特征。该硅树脂凝胶被注入模具，长时间加热并硬化，从而形成板状凝胶片。所形成的象硬物般的凝胶片属于具有卓越的粘接性、跟踪能力和贴附性的耐火型。
例如，有可能采用由Toray Dow Corning Silicone有限公司制造的快干/不锈硅树脂粘接剂(SE9184WHITE RTV)。该粘接剂是1-液型室温硬化型硅树脂粘接剂。该粘接剂具有这样的特征，即导热率很高其等于0.84W/m.k(2.0×10-3cal/cm.sec.℃)，体积电阻系数等于1.0×1015Ω.cm，其在散热性等方面是优异的。
例如，有可能采用由GE Toshiba Silicone有限公司制造的用于一般工业应用的耐火且半流动性粘接密封材料。该密封材料是1-组分肟型的液态硅树脂橡胶。仅仅从管子或者筒中挤出该密封材料，其在室温下硬化，并成为橡胶状弹性材料。因此，涂覆之后通过干燥密封材料，其可以固化。该密封材料具有这样的特征，即导热率很高其等于0.8W/m.k(1.9×10-3cal/cm.sec.℃)，体积电阻系数等于2.0×1015Ω.cm，其在散热性等方面是优异的。
例如，有可能采用由Gel Tech有限公司制造的λ凝胶(λGEL)。该λ凝胶是凝胶型，其掩住凹痕和凸起部分的缝隙并贴附它们。在接触表面上不形成空气层，且λ凝胶有电绝缘性能。该λ凝胶具有这样的特征，即导热率很高其等于1.8W/m.k，体积电阻系数等于3.4×1012Ω.cm，其在散热性等方面是优异的。
例如，有可能采用由Teraoka Seisakusho有限公司制造的导热双面胶带“7090号”。该导热双面胶带“7090号”具有这样的特征，即导热率很高其等于1.0×10-3cal/cm.sec.℃等。
如上述通过涂覆高导热率的粘接剂或者填充凝胶型填充剂，可以更加牢固的将温度保护器件202和电压变换器203以及二次电池201热耦合。
现在将参照附图21描述本发明所应用的电池组的第九实施例的结构。电池组包括二次电池201、温度保护器件202、电压变换器203以及电路板211。负外接端子205、电压变换外接端子206以及正外接端子207设置于壳体204。如上所述，第九实施例的电池组是通过将电路板211添加到第八实施例的结构中而构成。
将电压变换器203安装到电路板211上。正如参考标记212所示，在电路板211的末端部，设置在电路板211上的铜箔接线片(未示出)和电连接到温度保护器件202上的配线焊连。电压变换器203电连接到电路板211的铜箔接线片上。
如图21所示，将温度保护器件202接近彼此间具有一定间隙的二次电池201和电压变换器203两者设置。例如，将温度保护器件202和电压变换器203这样设置使得其物理地接触到二次电池201的外部壳体的表面。尽管未示出，温度保护器件202和电压变换器203也可以设置在金属膜的镀层部分，例如，设置在二次电池201的末端部分的叠层膜上。
因此，如图21所示，在具有二次电池201、温度保护器件202以及电压变换器203的电池组中，温度保护器件202与二次电池201和电压变换器203两者热耦合。
现在将参照附图22描述本发明所应用的电池组的第九实施例的另一实例的结构。根据图22的另一实例，当与上面提到的图21的结构相比较时，安装在电路板11上的电压变换器203设置在温度保护器件202侧。如图22所示，温度保护器件202和电压变换器203物理地彼此接触。因此，温度保护器件202和电压变换器203更牢固地热耦合。以和前面提到的图21相似的方式，如参考标记212所示，在电路板211的末端，将设置在电路板211上的铜箔接线片(未示出)和电连接到温度保护器件202上的配线焊连。电压变换器203电连接到电路板211的铜箔接线片上。
如图22所示，将温度保护器件202接近彼此间具有一定间隙的二次电池201和电压变换器203两者设置。例如，将温度保护器件202和电压变换器203这样设置使得其物理地接触到二次电池201的外部壳体的表面。尽管未示出，温度保护器件202和电压变换器203也可以设置在金属膜的镀层部分，例如，设置在二次电池201的末端部分的叠层膜上。
因此，如图22所示，在具有二次电池201、温度保护器件202以及电压变换器203的电池组中，温度保护器件202与二次电池201和电压变换器203两者热耦合。
现在将参照附图23描述本发明所应用的电池组的第十实施例的结构。电池组包括二次电池201、温度保护器件202、用于放电的电压变换器221以及用于充电的电压变换器222。负外接端子205、用于放电的外接端子223以及用于充电的外接端子224设置于壳体204。如上所述，第十实施例的电池组相较于第八实施例的结构通过采用用于放电和充电的两个电压变换器构造。
温度保护器件202和用于放电的电压变换器221串联连接在二次电池201的正极性和用于放电的外接端子223之间。温度保护器件202和用于充电的电压变换器222串联连接在二次电池的正极性和用于充电的外接端子224之间。从二次电池201的负极性引出负外接端子205。
如图23所示，将温度保护器件202接近彼此间具有一定间隙的二次电池201、用于放电的电压变换器221和用于充电的电压变换器222全体设置。例如，将温度保护器件202、用于放电的电压变换器221和用于充电的电压变换器222这样设置使得它们物理地接触到二次电池201的外部壳体的表面。尽管未示出，温度保护器件202、用于放电的电压变换器221和用于充电的电压变换器222也可以设置在金属膜的镀层部分，例如，设置在二次电池201的末端部分的叠层膜上。
因此，如图24所示，在具有二次电池201、温度保护器件202、用于放电的电压变换器221和用于充电的电压变换器222的电池组中，温度保护器件202与二次电池201、用于放电的电压变换器221和用于充电的电压变换器222全体热耦合。
图25示出了第十实施例的一个电路实例。用于放电的电压变换器221的一个电源端子经温度保护器件202连接到二次电池201的正极性，且另一端子连接到二次电池201的负极性。用于放电的电压变换器221的输出端子被引出作为用于放电的外接端子223。从二次电池201的负极性引出负外接端子205。在负外接端子205和用于放电的外接端子223之间得到由用于放电的电压变换器221控制从而成为常数并且其值不同于电池电压的输出电压。
在二次电池201的电池电压等于或者小于预定值的情况下，也就是，发生过度放电，可以通过停止用于放电的电压变换器221的工作来保护二次电池201而不发生过度放电。
用于充电的电压变换器222的输入端子连接到充电电压所施加到的用于充电的外接端子224，且另一电源端子连接到负外接端子205。用于充电的电压变换器222的另一电源端子也连接到二次电池201的负极性。用于充电的电压变换器222的输出端子经温度保护器件202连接到二次电池201的负极性。
在用于充电的电压变换器222中，从充电器(未示出)经负外接端子205和用于充电的外接端子224施加充电电压，且二次电池201根据所施加的充电电压被充电。
即使从充电器施加引起过度充电的电压和电流，由于可以由用于充电的电压变换器222将最适宜的电压和电流施加到二次电池201，二次电池201可以被保护免于过度充电。
如上所述，在图24所示的电路另一实例中，二次电池201可以由用于放电的电压变换器221保护而免于过度放电，且二次电池201可以由用于充电的电压变换器222保护而免于过度充电。因此，用于放电控制的FET和用于充电控制的FET可以省略。
为了将二次电池201、温度保护器件202、用于放电的电压变换器221以及用于充电的电压变换器222热耦合，可以涂覆具有高导热率的粘接剂。因此，用于放电的电压变换器221以及用于充电的电压变换器222所生成的热可以经二次电池201辐射。可以提高用于放电的电压变换器221以及用于充电的电压变换器222的能量变换效率。
现在将参照附图26描述本发明所应用的电池组的第十一个实施例的结构。电池组包括二次电池201、温度保护器件202、电压变换器203以及二次电池保护电路231。负外接端子205、电压变换外接端子206以及正外接端子207设置于壳体204。如上所述，第九实施例的电池组通过将二次电池保护电路231添加到第八实施例的结构中构造。
将二次电池保护电路231设置在二次电池201的负极性和负外接端子205之间。二次电池保护电路231经温度保护器件202连接到二次电池201的正极性，且进一步经温度保护器件202和电压变换器203连接到二次电池201的正极性。二次电池保护电路231具有：当二次电池201被过电压充电时将开关器件转换到开状态的功能(过电压充电保护功能)，也就是，避免二次电池被过电压充电，以及当二次电池201被过电压放电时将开关器件转换到开状态的功能(过电压放电保护功能)，也就是，避免二次电池201被过电压放电。
通常，此时可以给出FET作为用于二次电池保护电路231的开关器件。当FET失效时，有可能FET的漏极和源极之间的阻值增加且发生异常发热。
如图26所示，将温度保护器件202接近彼此间具有一定间隙的二次电池201、电压变换器203以及二次电池保护电路231全体设置。例如，将温度保护器件202、电压变换器203以及二次电池保护电路231这样设置使得它们物理地接触到二次电池201的外部壳体的表面。尽管未示出，温度保护器件202、电压变换器203以及二次电池保护电路231也可以设置在金属膜的镀层部分，例如，设置在二次电池201的末端部分的叠层膜上。
因此，如图27所示，在具有二次电池201、温度保护器件202、电压变换器203以及二次电池保护电路231的电池组中，温度保护器件202与二次电池201、电压变换器203以及二次电池保护电路231全部热耦合。
图28示出了第11实施例的一个电路实例。温度保护器件202以及二次电池保护电路231设置在二次电池201的正极性和正外接端子207之间。二次电池保护电路231设置在二次电池201的负极性和负外接端子205之间。将二次电池201的电池电压在负外接端子205和正外接端子207之间直接输出。例如，作为二次电池201的电池电压，从2.5到4.3V的范围内的电压被设定为合适状态下的电压值，也就是，过度放电或者过度充电状态的电压值。
电压变换器203的一个电源端子经温度保护器件202和二次电池保护电路231连接到二次电池201的正极性，且另一电源端子经二次电池保护电路231连接到二次电池201的负极性。电压变换器203的输出端子作为电压变换外接端子206而引出。在负外接端子205和电压变换外接端子206之间得到由电压变换器203控制从而成为常数并且其值不同于电池电压的输出电压。
例如，二次电池保护电路231包括保护电路232、FET233和235以及寄生二极管234和236。将保护电路232的一个电源端子经温度保护器件202连接到二次电池201的正极性，且另一电源端子连接到二次电池201的负极性。二次电池201的负极性和负外接端子205经用于放电电流的开关233和用于充电电流的开关235连接。
每个开关233和235例如由n-沟道型FET构成。寄生二极管234和236与开关233和235并联。开关233和235分别由保护电路232的放电控制信号237和充电控制信号238控制。
保护电路232具有通常的电路结构。开关233和235由保护电路232控制并被保护免于被实施过度充电、过度放电以及过电流。如果电池处于正常状态，即电池电压位于设定的电压范围，将放电控制信号237和充电控制信号238设定为“1”(这表示逻辑电平)且接通开关233和235。因此，由二次电池201到负载的放电和从充电器到二次电池201的充电可以自由进行。
当二次电池201的电池电压高于设定的电压范围，例如其等于或者大于4.3V，将充电控制信号238设为“0”且关断开关235，从而抑止充电。以这种方式，当二次电池201的电池电压异常高时，停止充电，从而避免二次电池201的损坏。经寄生二极管236对负载实施放电。
当二次电池201的电池电压低于设定的电压范围，例如其等于或者小于2.5V，将放电控制信号237设为“0”(这表示逻辑电平)且关断开关233，从而抑止流出放电电流。以这种方式，当二次电池201的电池电压低时，停止放电，从而避免二次电池201的损坏。通过之后连接充电器，经寄生二极管234实施充电。
此外，当负外接端子205和正外接端子207之间的电路短路时，有可能流出过度放电电流且FET失效。因此，当放电电流达到预定的电流值的时候，将放电控制信号237设为“0”并且关断开关233，从而抑止放电电流流出。
为了将二次电池201、温度保护器件202、电压变换器203以及二次电池保护电路231热耦合，可以涂覆具有高导热率的粘接剂。由于电压变换器203所生成的热可以由这种粘接剂经二次电池201辐射，可以提高电压变换器203的能量变换效率。
现在将描述用在该实施例中的粘接剂等。图29所示出的特性曲线分别图示出在用粘接剂涂覆壳体204和二次电池201之间的间隙并且在45℃的大气温度以5.8A的高负荷电流放电的情况下，所实现的温度曲线(a、b和c)，以及在电池组的正外接端子207和负外接端子205之间的电压的电压曲线(d)。
温度曲线(a)示出采用由索尼化学有限公司制造的粘接剂“SC901”时的温度变化。“SC901”是硅树脂粘接剂，其导热率等于0.84W/m.k(2.0×10-3cal/cm.sec.℃)，比重等于1.65，金属粉末(铝粉末)的量等于50wt％，粘合强度(抗张强度)等于2.9MPa并且干燥时体积不膨胀。二次电池201的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池201的温度等于大约57.6℃。
温度曲线(b)示出采用由Cemedine有限公司制造的粘接剂“Super X”时的温度变化。“Super X”是导热率等于0.2W/m.k(0.48×10-3cal/cm.sec.℃)的导热性极差的粘接剂。二次电池201的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池201的温度等于大约61.6℃。
温度曲线(c)示出采用其导热率等于0.4W/m.k(0.96×10-3cal/cm.sec.℃)的粘接剂时的温度变化。关于该粘接剂，金属粉末(铝粉末)的量等于20wt％，硅树脂的量等于80wt％，粘合强度等于或者大于2MPa并且干燥时体积不膨胀。二次电池201的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池201的温度等于大约60.2℃。
二次电池201在放电快结束时的温度依赖于上面提到的粘接剂的导热率的不同而不同。因此，该实施例中为了使得温度保护器件202和二次电池201以及电压变换器203更牢固的热耦合，例如，采用其导热率等于0.4W/m.k(0.96×10-3cal/cm.sec.℃)的粘接剂作为具有高导电率的粘接剂。
尽管在该实施例中从电池组输出的电压被设为两个不同的电压，但是也可以输出三个或者更多的不同的电压。该情况下，可以设置多个电压变换器，或者也可以从电压变换器输出多个不同的电压。
根据本发明的第八到第十一实施例，由于电压变换器的温度保护器件和按照惯例所需要的二次电池可以构造成为单个的元件，因此电池组可以被最小化并且可降低成本。
此外，根据本发明，由于电压变换器所产生的热经温度保护电路被辐射到二次电池，所以可以抑制电压变换器的温度升高。关于电磁变压器，由于较低温时电磁感应效率较高，通过抑制上面提到的温度，可以改进电压变换器的变换效率。由于可以将二次电池制成电压变换器的散热片，如今电压变换器所需要的散热器可以去除，且可以最小化电池组，并且降低成本。
下面将参照附图描述本发明的第12到第16实施例。首先，为了使得本发明的解释容易理解，将说明传统电池组的结构。图30示出常规电池组的实例。从二次电池301引出加电极302和减电极303。加电极302被电阻焊接到设置于电路板304上的金属板305上。类似的，减电极303被电阻焊接到设置于电路板304上的金属板306上。
将构成保护电路307以保护二次电池301免于过度充电或者过度放电的电子元件安装在电路板304上。例如，安装了IC(集成电路)、FET(场效应晶体管)、电容、电阻等。这些电子元件被焊接到电路板304上。在电路板304上设置正外接端子308和负外接端子309。例如电路板304是玻璃环氧板。
在上壳体311的两个位置上形成用于将正外接端子308和负外接端子309露出的凹槽部分312。上壳体311和下壳体313经超声焊接固连。上壳体311和下壳体313也可通过粘接剂或者双面胶带固连。上壳体311和下壳体313具有相同的深度并且由例如塑料材料制得。
图31示出由装配那些组件元件所得到的电池组的外视图。如图31所示，二次电池301被上壳体311和下壳体313密封且不露出。然而，将正外接端子308和负外接端子309从形成在上壳体311的两个位置上的凹槽部分312露出。
图32示出传统电池组的另一个实例。图32中所示出的电池组的上壳体316很浅而下壳体317很深。可以采用几乎为盘形的壳体作为上壳体316。
图33示出由采用上壳体316和下壳体317所装配的电池组的外视图。如图33所示，二次电池301被上壳体316和下壳体317密封且不露出。然而，将正外接端子308和负外接端子309从形成在上壳体316的两个位置上的凹槽部分312露出。
现在将参照附图34描述本发明所应用的电池组的外形。电池组321包括二次电池301和电压变换器322并且引出外接端子323、324和325。二次电池301的正极性和负极性连接到电压变换器322的输入侧。而电压变换器322的输出侧连接到外接端子323和324。
例如，可将锂离子二次电池、锂聚合物二次电池、镍氢二次电池、镍-镉二次电池、锂金属二次电池等用作二次电池301。例如，在锂离子二次电池的情况下，其构成为矩形电池并且整个二次电池301被包覆在铁制电池壳中。在锂聚合物二次电池的情况下，其由铝制层叠膜密封。也可以类似的用于将来研制出来的电池种类。
可以采用多种变换器的任一种作为电压变换器322。例如可以采用下述结构中的任一种：采用电容和开关元件的充电器泵系统(pump system)的变换器；采用二极管、电感、电容以及开关元件的升压变换器(绛压变换器)；以及采用变压器和开关元件的转换调节器。此外，也可以使用采用压电式变压器的压电式变换器或者采用双极晶体管器件的系列调节器作为电压变换器322。
在该实施例中，如下文中将说明的，利用具有高导热率的粘接剂将电压变换器322固定到二次电池301的外部安装表面上。将二次电池301用作电压变换器322的散热片。
图35示出该实施例中电路的一个实例。将二次电池301的正极性和外接端子325连接，且将负极性和外接端子323连接。将二次电池301的电池电压在外接端子325和323之间直接输出。例如，作为二次电池301的电池电压，将从2.5到4.3V范围内的电压设定为合适状态下的电压值，也就是，过度放电或者过度充电状态的电压值。
将电压变换器322的一个电源端子连接到二次电池301的正极性，且另一个端子连接到二次电池301的负极性。类似的，在下面的描述中，施加到电压变换器的电源端子的DC电压是电压变换器的输入DC电压。从电压变换器322的输出端子引出外接端子324。将由电压变换器322控制而成为常数且其值不同于电池电压的输出电压在外接端子224和323之间引出。
用高导热率的粘接剂涂覆二次电池301和电压变换器322，从而将其热耦合。由于二次电池通过这种粘接剂和电压变换器热耦合，其可用作散热板且可将电压变换器最小化。
现在将参照附图36描述该实施例中电路的另一个实例。将二次电池301的正极性连接到用于放电的电压变换器326的一个电源端子，且将负极性连接到电压变换器326的另一个电源端子。将二次电池301的负极性连接到外接端子323。将输出不同的输出电压的外接端子327和328从电压变换器326引出。
在二次电池301的电池电压等于或者小于预定值，也就是发生过度放电的情况下，可通过停止电压变换器326的工作来保护二次电池301免于过度放电。
将用于充电的电压变换器329的一个输入端子连接到充电电源所施加到的外接端子330上，且将另一个电源端子连接到外接端子323。用于充电的电压变换器329的另一个电源端子连接到二次电池301的负极性。用于充电的电压变换器329的输出端子连接到二次电池301的正极性。
在用于充电的电压变换器329中，从充电器(未示出)经外接端子323和330施加充电电压，且依照所施加的充电电压对二次电池301充电。
即使从充电器施加可以引起过度充电的电压和电流，由于可将最适宜的电压和电流由用于充电的电压变换器329施加到二次电池301，可以保护二次电池301免于过度充电。
如上所述，在图36所示电路的又一实例中，可通过电压变换器326保护二次电池301免于过度放电，且可通过用于充电的电压变换器329保护二次电池301免于过度充电。因此，可以省略用于放电控制的FET和用于充电控制的FET。
图37示出了实施例中的电路再一个实例的结构。通过将用于充电的保护电路和用于放电的保护电路施加到图35的电路而构成图37的电路。二次电池301的正极性和外接端子325连接，且负极性和外接端子323经用于放电电流的开关332和用于充电电流的开关334连接。将二次电池301的电池电压在外接端子325和323之间直接输出。例如，作为二次电池301的电池电压，将从2.5到4.3V范围内的电压设为合适状态下的电压值，也就是，过度放电或者过度充电状态的电压值。
例如，将每个开关332和334由n-沟道型FET构造。寄生二极管333和335和开关332与334并联连接。由保护电路331的放电控制信号336和充电控制信号337分别控制开关332和334。
保护电路331具有通常的电路结构。开关332和334由保护电路331控制，并实现过度充电保护、过度放电保护以及过电流保护。如果电池在正常状态下，即电池电压在设定的电压范围内，并且放电控制信号336和充电控制信号337设定为“1”(这表示逻辑电平)并且接通开关332和334。因此，可以随意进行二次电池301到负载的放电以及由充电器到二次电池301的充电。
当电池电压低于设定的电压范围时，将放电控制信号336设定为“0”(这表示逻辑电平)，并且关断开关332，从而抑止了流出放电电流。之后，当连接充电器时，电池经寄生二极管333充电。
当电池电压高于设定的电压范围时，将充电控制信号337设定为“0”，并且关断开关334，从而抑止充电。经寄生二极管335实施到负载的放电。
此外，如果外接端子325和323之间的电路短路，就有可能流过过度放电电流且损坏FET。因此，当放电电流达到预定的电流值的时候，将放电控制信号336设定为“0”并关断开关332，从而抑止流出放电电流。
将电压变换器322的一个电源端子连接到二次电池301的正极性，且将另一个电源端子经开关332和334连接到二次电池301的负极性。引出电压变换器322的输出端子作为电压变换外接端子324。在外接端子324和323之间获得输出电压，该电压受电压变换器322控制从而是常数，并且其值不同于电池电压。
现在将描述将如上所述的比如电压变换器322等电路部分与二次电池301热耦合的结构的几个实例。图38A和38B示出了本发明的第十二实施例。图38A示出电池组的平面图且图38B示出电池组的侧视图。将正外接端子341(外接端子325)、电压变换外接端子342(外接端子324)以及负外接端子343(外接端子323)经焊接连接到例如电路板304上。将电压变换器322设置在电路板304和二次电池301之间。
电池组这样构成，即将电压变换器322与如上所述的二次电池301的外部安装表面接触。用具有高导热率的粘接剂涂覆二次电池301的外部安装表面与电压变换器322之间的间隙。此外，如果必要也可用具有高导热率的填充剂填充在二次电池301、电路板304以及电压变换器322和它们周围的壳体之中的间隙。
图39A和39B示出了本发明的第十三实施例。图39A示出电池组的平面图且图39B示出电池组的侧视图。二次电池301和电路板304经正外接端子346和负外接端子347连接。
电池组这样构成，即将在其上安装有电压变换器322的电路板304与二次电池301的外部安装表面接触。用具有高导热率的粘接剂涂覆二次电池301与电路板304之间的间隙。此外，如果必要也可用具有高导热率的填充剂填充在二次电池301、电路板304以及电压变换器322和它们周围的壳体之中的间隙。
图40和41示出了本发明的第十四实施例，其中将本发明应用在如图37所示的电路实例中。用于构成保护电路的电子元件351，例如FET、电容、电阻、电压变换器、节流圈等被安装到如图40所示的电路板304上，所述保护电路用于保护二次电池301免受过度充电和过度放电。安装在电路板304上的电压变换器是电压变换器322。
已经研制出大约4mm见方的很小的电压变换器作为充电器泵系统或者开关调节器的电压变换器。电压变换器322可以作为电子元件351之一被相对容易地设置在电池组内。将这些电子元件351焊接到电路板304上。将正外接端子352、电压变换外接端子353以及负外接端子354设置在电路板304上。
在上壳体355的三个位置上形成用于将正外接端子352(外接端子325)、电压变换外接端子353(外接端子324)和负外接端子354(外接端子323)露出的凹槽部分356。上壳体355浅而下壳体357深。可以应用一几乎是板型的壳体作为上壳体355。上壳体355和下壳体357经超声焊接固连。上壳体355和下壳体357也可通过粘接剂或者双面胶带固定。上壳体355和下壳体357由例如塑料的材料制得。
图41示出由装配这些组件元件所得到的电池组的外视图。如图41所示，二次电池301被上壳体355和下壳体357密封且不露出。然而，将正外接端子352、电压变换外接端子353和负外接端子354从形成在上壳体355的三个位置上的凹槽部分356露出。如上所述，二次电池301和电压变换器322被封装在通用的壳体中。
根据第十四实施例的电池组，当组装时用具有高导热率的填充剂填充的时候，由于下壳体357深，填充剂几乎不会溢出到外面。如果下壳体313如图30和31所示般窄，就会有一旦组装涂覆大量的填充剂时，填充剂溢出到壳体的外部且破坏外观的缺陷。然而，如果下壳体357如图40和41所示般深，则可以避免这种缺陷。
由于通过将具有高导热率的填充剂注入到如上所述的上壳体355和下壳体357之间的内部(间隙)，来将二次电池301、电路板304、杉壳体355以及下壳体357固定，所以可以制造足以抗击振动的电池组。此外，由于在靠近电路板304的部分涂覆有大量的高导热率的粘接剂，可以更牢固地将电压变换器322和二次电池301热耦合。
尽管没有示出，也可以将用于散热的间隙、切口等形成在上壳体355和下壳体357上。
由于将高导热率的树脂密封到如上所述的电池组中，所以壳体和元件可以一体化。因此，可以增强抗撞击和跌落的能力，并且可以实现比常规的电池组抗撞击能力强的电池组。此外，由于可能避免外部物质从外界进入，可以避免电池组内的电路短接。由于可以避免流出有机电解质，也就是避免电池漏液，有可能避免有机电解质粘附到电路板上。结果，可以避免产生燃烧和冒烟。
图42A和42B示出了本发明的第十五实施例的外部视图。图42A示出二次电池301等的平面图且图42B示出二次电池301等的侧视图。如图42A和42B所示，将电压变换器322、电压检测电路、半导体开关等设置在电路板304的一个表面上。将正外接端子352、电压变换外接端子353、负外接端子354以及金属板305和306设置在电路板304的另一个表面上。将从二次电池301引出的加电极302和减电极303连接到金属板305和306上。
将电压变换器322等安放在设置于二次电池301的端部上的梯台部分361。换句话说，梯台部分361有这样的尺寸，即可以安放设置于电路板304一个表面上的电压变换器322等。梯台部分361是金属膜的淀积部分，例如设置在二次电池301的末端上的层叠膜。为了将二次电池301和电压变换器322更牢固地热耦合，将高导热率的粘接剂涂覆在梯台部分361和电压变换器322之间。
如果必要也可用具有高导热率的填充剂填充在二次电池301、电路板304以及电压变换器322和它们周围的壳体之中的间隙。
图43A和43B示出了本发明的第十六实施例的外部视图。图43A示出二次电池301等的平面图且图43B示出二次电池301等的侧视图。在图43A中，省略了接头363和364。如图43A和43B所示，将电压变换器322、电压检测电路、半导体开关等设置在电路板304的一个表面上。将正外接端子352、电压变换外接端子353、负外接端子354等设置在电路板304的另一个表面上。
将电压变换器322等安放在设置于二次电池301的端部上的梯台部分361。换句话说，梯台部分361有这样的尺寸，即可以安放设置于电路板304一个表面上的电压变换器322等。梯台部分361是金属膜的淀积部分，例如设置在二次电池301的末端上的层叠膜。为了将二次电池301和电压变换器322更牢固地热耦合，将高导热率的粘接剂涂覆在梯台部分361和电压变换器322之间。
将设置于电路板304的另一个表面上的金属板305(未示出)和二次电池301的负极性经接头363连接。例如，将接头363施以电阻焊接、点焊等以连接到金属板305和二次电池301的负极性。相似地，将设置于电路板304的另一个表面上的金属板305(未示出)和二次电池301的负极性经接头364连接。例如，将接头364施以电阻焊接、点焊等以连接到金属板305和二次电池301的负极性。
如果必要也可用具有高导热率的填充剂填充在二次电池301、电路板304以及电压变换器322和它们周围的壳体之中的间隙。
现在将描述用在该实施例中的粘接剂和填充剂。图44所示出的特性曲线分别图示出在用粘接剂涂覆壳体和二次电池301之间的间隙并且在作为电池组环境温度的45℃的大气温度以5.8A的高负荷电流放电的情况下，二次电池301的温度曲线(a、b和c)，以及在电池组的正外接端子352和负外接端子354之间的电压的电压曲线(d)。
温度曲线(a)示出采用由索尼化学有限公司制造的粘接剂“SC901”时的温度变化。“SC901”是硅树脂粘接剂，其导热率等于0.84W/m.k(2.0×10-3cal/cm.sec.℃)，比重等于1.65，金属粉末(铝粉末)的量等于50wt％，粘合强度(抗张强度)等于2.9MPa并且干燥时体积不膨胀。二次电池301的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池301的温度等于大约57.6℃。
温度曲线(b)示出采用由Cemedine有限公司制造的粘接剂“Super X”时的温度变化。“Super X”是导热率等于0.2W/m.k(0.48×10-3cal/cm.sec.℃)的导热性极差的粘接剂。二次电池301的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池301的温度等于大约61.6℃。
温度曲线(c)示出采用其导热率等于0.4W/m.k(0.96×10-3cal/cm.sec.℃)的粘接剂时的温度变化。关于该粘接剂，金属粉末(铝粉末)的量等于20wt％，硅树脂的量等于80wt％，粘合强度等于或者大于2MPa并且干燥时体积不膨胀。二次电池301的温度随时间而升高，且放电快结束时二次电池301的温度等于大约60.2℃。
二次电池301在放电快结束时的温度依赖于上面提到的粘接剂的导热率的不同而不同。因此，该实施例中为了使得电压变换器322和二次电池301更牢固的热耦合，例如，采用其导热率等于0.4W/m.k(0.96×10-3cal/cm.sec.℃)的粘接剂作为具有高导电率的粘接剂。
下面将示出应用在该实施例中的粘接剂和填充剂的几个实例。首先，可以提到的是由Toray Dow Corning硅树脂有限公司制造的“SE4445CVA/B”用作2-液热置型(2-liquid thermo-setting type)的用于散热的硅树脂凝胶的实例。该“SE4445CVA/B”是通过将其注入模具，长时间加热并硬化的方法制造的板状凝胶片。所形成的象硬物般的凝胶片属于具有卓越的粘接性、跟踪能力和贴附性的耐火型。其导热率等于或者大于1.26W/m.k，且该凝胶片在电绝缘性能上也是优异的。因此，其可以应对各种各样的间隙(间隔)。
可以给出由Toray Dow Corning Silicone有限公司制造的“SE9184 WHITERTV”作为1-组分(component)室温硬化型硅树脂粘接剂的实例。关于该粘接剂，其导热率高达0.84W/m.k(2.0×10-3cal/cm.sec.℃)，且其在散热性方面也是优异的。体积电阻系数等于1.0×1015Ω.cm，且其在电绝缘性方面也是优异的。
可以给出由GE Toshiba Silicone有限公司制造的“TSE3843-W”作为1-组分肟型的液态硅树脂橡胶的实例。在将“TSE3843-W”涂覆并干燥之后，其可以固化。导热率高达0.8W/m.k(1.9×10-3cal/cm.sec.℃)，且其在散热性上也是优异的。体积电阻系数等于2.0×1015Ω.cm，且其在电绝缘性方面也是优异的。仅仅从管子中挤出该硅树脂橡胶，其在室温下硬化，并成为橡胶状弹性材料。
可以给出由Gel Tech有限公司制造的λ凝胶(λGEL)作为凝胶型板的实例。关于该λ凝胶，导热率高达1.8W/m.k，且其在散热性上也是优异的。体积电阻系数等于3.4×1012Ω.cm，且其在电绝缘性方面也是优异的。由于其出于凝胶状，其掩住凹痕和凸起部分的缝隙并贴附它们。在接触表面上不形成空气层。
可以给出由Toray Dow Corning Silicone有限公司制造的“SE4486”作为粘接剂的实例。“SE4486”的导热率高达1.59W/m.k(3.8×10-3cal/cm.sec.℃)。
例如，可以给出由Teraoka Seisakusho有限公司制造的导热双面胶带“7090号”作为双面胶带的实例。该导热双面胶带“7090号”的导热率等于1.0×10-3cal/cm.sec.℃。
通过应用如上所述的高导热率的粘接剂，可以更加牢固的将电压变换器203和设置在电路板304上的二次电池301热耦合。
尽管在该实施例中从电池组输出的电压被设为两个不同的电压，但是也可以输出三个或者更多的不同的电压。该情况下，可以设置多个不同的电压变换器，并且也可以从一个电压变换器输出多个不同的电压。
根据本发明的第十二到第十六实施例，通过将二次电池和电压变换器热耦合，可以抑制电压变换器发热。由于二次电池可以如上所述用作电压变换器的散热片，电压变换器可以最小化。由于将电压变换器产生的热传给二次电池，可以改进二次电池的低温度特性。
此外，根据本发明，通过将二次电池和电压变换器热耦合，在电子装置中所需要的电压变换器可以被最小化。因此，即使将其设置在电池组中，可以实现其尺寸几乎等于常规电池组的电池组。由于在常规电池组中所需的电压检测电路、半导体开关等可以不必被制造，可以降低成本。
因为在不脱离本发明的精神和范围的条件下可以得到本发明的许多显而易见的不同的实施例，所以有必要理解发明不是被限定在特定的实施例中，而是如权利要求所定义。

Claims (14)

1. 一种电池组，其中具有二次电池，包括：
一个或者多个电压变换器；
一放电控制FET，用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断所述二次电池的放电；以及
一保护电路，用于以这样一种方式进行控制，所述方式为当所述二次电池的电压等于或大于所述二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到所述放电控制FET的栅极端子，
其中所述电压变换器的输出端子连接到所述栅极端子。
2. 如权利要求1所述的电池组，其中在等于或者大于所述的较低的极限值的预定范围内，被施加到所述输出端子的输出电压高于所述二次电池的电池电压。
3. 一种电池组，其中具有二次电池，包括：
一个或者多个电压变换器；
一放电控制FET，用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断所述二次电池的放电；
一充电控制FET，用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断所述二次电池的充电；以及
一保护电路，用于以这样一种方式进行控制，所述方式为当二次电池的电压等于或大于所述二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到所述放电控制FET的栅极端子，并且当二次电池的电压等于或小于所述二次电池在额定电压范围内的较高的极限值时，将允许充电的信号输出到所述充电控制FET的栅极端子，
其中所述电压变换器的输出端子连接到所述放电控制FET的栅极端子或者所述充电控制FET的栅极端子的至少一个上。
4. 如权利要求3所述的电池组，其中在将所述放电控制FET的栅极端子连接到所述电压变换器的输出端子上时，在等于或者大于所述的较低的极限值的预定范围内，被施加到所述输出端子的输出电压高于所述二次电池的电池电压。
5. 如权利要求3所述的电池组，其中在将所述充电控制FET的栅极端子连接到所述电压变换器的输出端子上时，在等于或者小于所述的较高的极限值的预定范围内，被施加到所述输出端子的输出电压高于所述二次电池的电池电压。
6. 如权利要求1所述的电池组，其中
一第一电阻连接在所述电压变换器的输出端子和所述放电控制FET的栅极端子之间，以及
一第二电阻连接在输出该信号的所述保护电路的输出端子和所述放电控制FET的栅极端子之间。
7. 如权利要求1所述的电池组，其中
一电阻连接在输出所述信号的所述保护电路的输出端子和所述放电控制FET的栅极端子之间，以及
一二极管的阳极连接到所述电压变换器的输出端子和该二极管的阴极连接到所述放电控制FET的栅极端子。
8. 如权利要求1所述的电池组，其中
一第一二极管的阳极连接到所述保护电路的输出端子和该二极管的阴极连接到所述放电控制FET的栅极端子，
一第二二极管的阳极连接到所述电压变换器的输出端子和该二极管的阴极连接到所述放电控制FET的栅极端子，以及
一电阻连接在所述放电控制FET的栅极端子和所述放电控制FET的源极端子之间。
9. 如权利要求3所述的电池组，进一步包括：
一开关，用于连接在所述电压变换器的输出端子和所述放电控制FET的栅极端子之间的放电控制FET，以及
一开关，用于连接在所述电压变换器的输出端子和所述充电控制FET的栅极端子之间的充电控制FET，
以及其中
一第一电阻连接在从其输出允许所述放电的信号的所述保护电路的输出端子和所述放电控制FET的栅极端子之间，
一第一二极管的阳极连接到所述电压变换器的输出端子，
所述第一二极管的阴极连接到用于放电控制FET的所述开关的一个端子，
一第二电阻连接到从其输出允许所述充电的信号的所述保护电路的输出端子和所述充电控制FET的栅极端子之间，
一第二二极管的阳极连接到所述电压变换器的输出端子，以及
所述第二二极管的阴极连接到用于充电控制FET的所述开关的一个端子。
10. 如权利要求9所述的电池组，其中
用于放电控制FET的所述开关包括第一n-沟道型FET、第一p-沟道型FET以及第三电阻，
用于充电控制FET的所述开关包括第二n-沟道型FET、第二p-沟道型FET以及第四电阻，
所述第一二极管的阴极连接到用于放电控制FET的所述开关的所述第一p-沟道型FET的源极端子，
所述放电控制FET的栅极端子连接到用于放电控制FET的所述开关的所述第一p-沟道型FET的漏极端子，
所述第三电阻的两个端部端子分别连接到用于放电控制FET的所述开关的所述第一p-沟道型FET的源极端子和栅极端子，
用于放电控制FET的所述开关的所述第一p-沟道型FET的栅极端子连接到用于放电控制FET的所述开关的所述第一n-沟道型FET的漏极端子，
用于放电控制FET的所述开关的所述第一n-沟道型FET的栅极端子连接到从其输出允许所述放电的信号的所述保护电路的输出端子，
用于放电控制FET的所述开关的所述第一n-沟道型FET的源极端子连接到所述二次电池的负端子，
所述第二二极管的阴极连接到用于充电控制FET的所述开关的所述第二p-沟道型FET的源极端子，
所述放电控制FET的栅极端子连接到用于充电控制FET的所述开关的所述第二p-沟道型FET的漏极端子，
所述第四电阻的两个端部端子分别连接到用于充电控制FET的所述开关的所述第二p-沟道型FET的源极端子和栅极端子，
用于充电控制FET的所述开关的所述第二p-沟道型FET的栅极端子连接到用于充电控制FET的所述开关的所述第二n-沟道型FET的漏极端子，
用于充电控制FET的所述开关的所述第二n-沟道型FET的栅极端子连接到从其输出允许所述充电的信号的所述保护电路的输出端子，
用于充电控制FET的所述开关的所述第二n-沟道型FET的源极端子连接到所述二次电池的负端子。
11. 如权利要求9所述的电池组，其中
一第三二极管的阴极连接到所述第一电阻的一个端子，
所述第三二极管的阳极连接到从其输出允许所述放电的信号的所述保护电路的输出端子，
一第四二极管的阴极连接到所述第二电阻的一个端子，
所述第四二极管的阳极连接到从其输出允许所述充电的信号的所述保护电路的输出端子，
一第三电阻的两个端部端子分别连接到所述放电控制FET的栅极端子和源极端子，以及
一第四电阻的两个端部端子分别连接到所述充电控制FET的栅极端子和源极端子。
12. 一种电池组，其中具有二次电池，包括：
一个或者多个电压变换器；
一放电控制FET，用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的放电；
一充电控制FET，用于根据施加于栅极端子的信号允许或者关断二次电池的充电；
一电压比较器，用于比较所述电压变换器的输出电压和所述二次电池的电压并输出该比较结果作为电压比较信号；
一用于放电控制FET的第一开关，用于控制将所述二次电池的电压信号施加到所述放电控制FET的栅极端子；
一用于放电控制FET的第二开关，用于控制将所述电压变换器的输出电压信号施加到所述放电控制FET的栅极端子；
用于充电控制FET的第一开关，用于控制将所述二次电池的电压信号施加到所述充电控制FET的栅极端子；
用于充电控制FET的第二开关，用于控制将所述电压变换器的输出电压信号施加到所述充电控制FET的栅极端子；以及
一保护电路，用于以这样一种方式进行控制，所述方式为当所述二次电池的电压等于或大于所述二次电池在额定电压范围内的较低的极限值时，将允许放电的信号输出到所述放电控制FET的栅极端子，并且当所述二次电池的电压等于或小于所述二次电池在额定电压范围内的较高的极限值时，将允许充电的信号输出到所述充电控制FET的栅极端子，
其中所述保护电路接收来自所述电压比较器的电压比较信号并且控制放电控制FET的所述第一开关、放电控制FET的所述第二开关、充电控制FET的所述第一开关以及充电控制FET的所述第二开关每一个的开/闭，从而通过利用所述电压变换器的输出电压和所述二次电池的电压的较高的一个来输出允许放电的信号或者允许充电的信号。
13. 如权利要求12所述的电池组，其中
第一电阻的两个端部端子分别连接到所述放电控制FET的栅极端子和源极端子，
第一电容器的两个端部端子分别连接到所述放电控制FET的栅极端子和源极端子，
第二电阻的两个端部端子分别连接到所述充电控制FET的栅极端子和源极端子，以及
第二电容器的两个端部端子分别连接到所述充电控制FET的栅极端子和源极端子。
14. 如权利要求12所述的电池组，其中
第一电阻设置在用于放电控制FET的所述第二开关和所述电压比较器的输出端子之间，
第二电阻设置在用于充电控制FET的所述第二开关和所述电压比较器的输出端子之间，
第三电阻的两个端部端子分别连接到所述放电控制FET的栅极端子和源极端子，以及
第四电阻的两个端部端子分别连接到所述充电控制FET的栅极端子和源极端子。
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