二次电池的过放电防止电路及二次电池模块制造技术

防止在过放电状态下因关态泄漏电流导致的急速劣化。为了避免电池成为过放电状态，利用使用氧化物半导体的晶体管构成低泄漏电流的控制电路，从而保持二次电池的特性。另外，构成控制信号生成电路也一体化的系统。通过该系统结构，根据过放电检测后的电路工作使控制电路进入低功耗模式。此外，当从过放电状态恢复时，根据充电开始时的电压上升使控制电路进入通常工作模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池的过放电防止电路及二次电池模块
本专利技术的一个方式涉及一种物品、方法或者制造方法。另外，本专利技术涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或者组合物(compositionofmatter)。本专利技术的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、照明装置、电子设备或它们的制造方法。尤其是，涉及一种包括充电控制系统、充电控制方法及包括二次电池的电子设备。本专利技术的一个方式涉及一种车辆或设置在车辆的车辆电子设备。注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以及装置。例如，蓄电装置包括锂离子二次电池等蓄电池(也称为二次电池)、锂离子电容器、全固态电池及双电层电容器等。
技术介绍
近年来，对锂离子二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置的研究开发日益火热。尤其是，随着移动电话、智能手机、平板电脑及笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机、医疗设备、或者混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)、插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增。作为能够充电的能量供应源，锂离子二次电池成为现代信息化社会的必需品。当长时间不使用电动汽车时，制造商的注意事项之一是：建议应每三个月进行一次充电，如果在电池剩余电量为零的状态下放置两个星期则有可能导致电池损坏。过放电状态被认为是这些问题的主要原因。另外，在外出时智能手机、平板电脑等的电力不足的情况下，用来补充电力的便携式二次电池(也称为移动电源)也得到普及。作为便携式设备的设计，不能将电池拆卸而进行交换的一体型设计增加，因此产生了对移动电源的需求。智能手机、平板电脑或笔记本式计算机等除了主二次电池之外，还包括用来保持日期、时间信息的小型二次电池。此外，便携式信息终端等的二次电池通过保护电路监视控制以维持能够正常供应电压的状态。专利文献1公开了将氧化物半导体用于保护电路的控制的晶体管。[先行技术文献][专利文献][专利文献1]美国专利申请公开第2013/0265010号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题随着使用电动汽车或便携式信息终端等的二次电池，电容最终会减少并达到保护电路等所设定的电压下限。当达到电压下限时，将其视为过放电状态，而连接二次电池和便携式信息终端(除了二次电池)的部分的电源遮断开关被关闭。即使通过该电源遮断开关(晶体管等)关闭电流路径，由于开关不具有完全的绝缘性，所以会产生关态泄漏电流。尤其是在过放电状态下且关态泄漏电流高时，电池的电压会持续下降。如果持续该状态，电池的电压则有可能低于电压下限而电池急速劣化并失去作为二次电池的功能。另外，如果长时间放置剩余电量少的便携式信息终端，因相同的理由导致电池的电压低于电压下限，在尝试使用时，需要直到达到电压下限为止的充电期间和直到超过电压下限并且成为有剩余电量的状态为止进行充电的充电时间，在能够再次使用之前将上述充电期间和上述充电时间相加从而可推测需要长时间的充电时间。另外，当用来保持日期、时间信息的小型二次电池没有剩余电量并长时间放置时，所保持的日期数据或时间数据消失，因此在充电后需要重新进行日期、时间的设定。此外，一旦成为过放电状态的电池有时在充电后再次使用时变为容易成为过放电状态的电池并大幅度劣化。解决技术问题的手段为了避免电池成为过放电状态，利用使用氧化物半导体的晶体管构成低泄漏电流的控制电路，从而保持二次电池的特性。另外，构成控制信号生成电路也一体化的系统。通过该系统结构，根据过放电检测后的电路工作使控制电路进入低功耗模式。此外，当从过放电状态恢复时，根据充电开始时的电压上升使控制电路进入通常工作模式。本说明书所公开的专利技术结构为一种二次电池的过放电防止电路，包括与二次电池电连接的充电控制电路、二次电池和充电控制电路之间的遮断晶体管、其源极与连接二次电池和遮断晶体管的布线电连接的第一晶体管、与连接遮断晶体管和上述充电控制电路的布线连接的第二晶体管以及具有与第二晶体管的栅极连接的漏极或源极的第三晶体管。另外，在上述结构中，也可以是一种还包括反相器的过放电防止电路，其中反相器的输入与第二晶体管的漏极连接，并且反相器的输出与第一晶体管的栅极连接。注意，可以使用第二晶体管、第三晶体管及反相器进行充电检测。另外，在上述结构中，过放电防止电路所包括的充电检测电路可以驱动遮断晶体管并遮断第一晶体管和第二晶体管的电连接。此外，在上述结构中，至少第一晶体管的半导体层为氧化物半导体层。通过使用氧化物半导体层，可以使第一晶体管的泄漏电流为极低。就是说，由于可以利用第一晶体管长时间保持写入的数据，所以可以降低存储器单元的刷新频率。另外，可以省略存储器单元的刷新工作。另外，由于泄漏电流极低，可以在存储器单元保持模拟数据。另外，也可以称之为防止因二次电池的过放电导致充电性能劣化的电路。此外，可以将上述过放电防止电路和二次电池的组合称为二次电池模块，该结构也是本专利技术之一。该结构为一种二次电池模块，包括二次电池、与二次电池电连接的充电控制电路、二次电池和电控制电路之间的遮断晶体管、其源极与连接二次电池和遮断晶体管的布线电连接的第一晶体管、与连接遮断晶体管和充电控制电路的布线连接的第二晶体管以及具有与第二晶体管的栅极连接的漏极或源极的第三晶体管。另外，在上述结构中，也可以是一种还包括反相器的过放电防止电路，其中反相器的输入与第二晶体管的漏极连接，并且反相器的输出与第一晶体管的栅极连接。注意，可以使用第二晶体管、第三晶体管及反相器进行充电检测。另外，在上述结构中，过放电防止电路所包括的充电检测电路可以驱动遮断晶体管并遮断第一晶体管和第二晶体管的电连接。另外，有时将电池模块称为电池组。另外，也可以在多个二次电池各自设置过放电防止电路并将其组合从而构成一个电池组。另外，也可以在多个二次电池设置一个过放电防止电路从而构成一个电池组。此外，作为二次电池，不局限于锂离子二次电池，也可以将本专利技术有效地应用于镍氢二次电池、钠离子二次电池、锌空气电池及全固态二次电池等。专利技术效果由于包括使用氧化物半导体的晶体管的控制电路可以与用来进行低功耗控制的信号生成电路一体化，所以可以减少过放电检测后的系统整体的关态泄漏电流。此外，通过减少在关闭状态下的系统整体的泄漏电流量，可以长期维持蓄电状态并实现能够恢复正常充电的电池系统。附图说明图1是示出本专利技术的一个方式的电路图的一个例子。图2是示出本专利技术的一个方式的电路图的一个例子。图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G是说明存储器的电路结构例子的图。图4是说明半导体装置的结构例子的截面示意图。图5是说明半导体装置的结构例子的截面示意图。图6A、图6B、图6C是说明晶体管的结构例子的截面示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池的过放电防止电路，包括：/n与二次电池电连接的充电控制电路；/n所述二次电池和所述充电控制电路之间的遮断晶体管；/n其源极与连接所述二次电池和所述遮断晶体管的布线电连接的第一晶体管/n与连接所述遮断晶体管和所述充电控制电路的布线连接的第二晶体管；以及/n具有与所述第二晶体管的栅极连接的漏极或源极的第三晶体管。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 JP 2018-237087;20181221 JP 2018-2401001.一种二次电池的过放电防止电路，包括：
与二次电池电连接的充电控制电路；
所述二次电池和所述充电控制电路之间的遮断晶体管；
其源极与连接所述二次电池和所述遮断晶体管的布线电连接的第一晶体管
与连接所述遮断晶体管和所述充电控制电路的布线连接的第二晶体管；以及
具有与所述第二晶体管的栅极连接的漏极或源极的第三晶体管。


2.根据权利要求1所述的过放电防止电路，还包括反相器，
其中所述反相器的输入与所述第二晶体管的漏极连接，
并且所述反相器的输出与所述第一晶体管的栅极连接。


3.根据权利要求2所述的过放电防止电路，
其中使用所述第二晶体管、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：上妻宗广，池田隆之，
申请(专利权)人：株式会社半导体能源研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP