特許 6999725 電池パック加熱システム及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-24

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】電池パック加熱システム及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20220111BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20220111BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20220111BHJP

   H01M 10/637 20140101ALI20220111BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20220111BHJP

   H02J 7/04 20060101ALI20220111BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20220111BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20220111BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 53/66 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 58/12 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 58/25 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20220111BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/637

H01M10/651

H02J7/04 L

H02J7/10 L

H02J7/00 P

B60L50/60

B60L53/14

B60L53/66

B60L58/12

B60L58/25

B60L58/27

B60L9/18 J

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2020048833

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021002513

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2020-03-19

(31)【優先権主張番号】201910547455.8

(32)【優先日】2019-06-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】513196256

【氏名又は名称】寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２，Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｏａｄ，Ｚｈａｎｇｗａｎ Ｔｏｗｎ，Ｊｉａｏｃｈｅｎｇ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｎｉｎｇｄｅ Ｃｉｔｙ，Ｆｕｊｉａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ３５２１００

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】左希陽

(72)【発明者】

【氏名】但志敏

(72)【発明者】

【氏名】鄭雄

(72)【発明者】

【氏名】李宝

(72)【発明者】

【氏名】王天聡

【審査官】早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８９９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８４９９１７（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】中国特許第１０５７６２４３４（ＣＮ，Ｂ）

【文献】特表２０１３－５１８５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１００４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０９７５４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ１０／６０－１０／６６７

Ｈ０１Ｍ１０／４２－１０／４８

Ｈ０２Ｊ７／００－７／１２

Ｈ０２Ｊ７／３４－７／３６

Ｂ６０Ｌ１／００－３／１２

Ｂ６０Ｌ５／００－５／４２

Ｂ６０Ｌ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ１５／００－５８／４０

Ｂ６０Ｍ１／００－７／００

Ｂ６０Ｒ１６／００－１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池パック加熱システムであって、
電池パックの正極に接続されたメイン正極スイッチと、前記電池パックの負極に接続されたメイン負極スイッチと、前記メイン正極スイッチ及び前記メイン負極スイッチに接続されたインバータと、前記インバータに接続された外部ポートと、前記インバータに接続されたモータと、補助充電分岐回路制御モジュールと、車両全体コントローラと、モータコントローラと、電池管理モジュールとを備え、
前記インバータは、複数のスイッチモジュールを含み、
前記外部ポートは、電力供給源を含む補助充電分岐回路に接続され、
前記電池管理モジュールは、前記電池パックの状態パラメータを取得し、且つ前記電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、前記車両全体コントローラ及び前記補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信し、前記状態パラメータは温度と充電状態を含み、前記予め設定された低温低電力条件は前記温度が加熱温度閾値未満であり、且つ前記充電状態が加熱充電状態要求閾値未満であることを含むように構成されていて、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が導通されるように制御することで、前記電力供給源が前記外部ポートを介して前記電池パック及び／又は前記モータにエネルギーを伝達するように構成されていて、
前記車両全体コントローラは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記モータコントローラに第２の制御信号を送信して、モータコントローラに前記インバータにおけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させ、且つ、前記電池管理モジュールに第３の制御信号を送信して、電池管理モジュールに前記メイン正極スイッチのオン・オフを制御させることで、前記電池パックと前記モータとの間で相互にエネルギーを伝達させて、前記電池パックを加熱するように構成されている
ことを特徴とする電池パック加熱システム。

【請求項2】

前記モータコントローラは、前記第２の制御信号に応答して、前記インバータにおける一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信して、前記一部のスイッチモジュールを周期的にオン・オフさせるように駆動することで、前記モータが前記電力供給源から伝達されたエネルギーを受けたり、前記モータが前記電池パックから伝達されたエネルギーを受けたり、前記モータがエネルギーを前記電池パックに伝達したりさせるように構成され、
前記電池管理モジュールは、前記第３の制御信号に応答して、前記メイン正極スイッチに第２の駆動信号を送信して、前記メイン正極スイッチを周期的にオン・オフするように駆動することで、前記電池パックが前記電力供給源から伝達されたエネルギーを受けたり、前記電池パックが前記モータから伝達されたエネルギーを受けたり、前記電池パックが前記モータにエネルギーを伝達したりさせるように構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項3】

前記インバータは、並列に接続された第１相アームと、第２相アームと、第３相アームとを備え、前記第１相アーム、前記第２相アーム、及び前記第３相アームはいずれも上アームと下アームを有し、且つ前記上アームにスイッチモジュールが設置され、前記下アームにスイッチモジュールが設置されており、
前記第１の駆動信号に応答してオンされるスイッチモジュールは、対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュールとを含み、前記対象上アームスイッチモジュールは、前記第１相アーム、前記第２相アーム、前記第３相アームにおけるいずれかのアームの上アームのスイッチモジュールであり、前記対象下アームスイッチモジュールは、前記対象上アームスイッチモジュールが位置しているアームを除く少なくとも一つのアームの下アームのスイッチモジュールであり、
前記スイッチモジュールは、ダイオードを有し、
前記上アームの前記スイッチモジュールにおいて、前記ダイオードのアノードは、前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されて、前記ダイオードのカソードは、前記上アームと前記メイン正極スイッチとの間に位置していて、
前記下アームの前記スイッチモジュールにおいて、前記ダイオードのアノードは前記下アームと前記メイン負極スイッチとの間に位置していて、前記ダイオードのカソードは、前記上アームと前記下アームとの接続点に接続されて、
前記モータの第１相入力端子、第２相入力端子及び第３相入力端子は、それぞれ、前記第１相アームにおける上アームと下アームとの接続点、前記第２相アームにおける上アームと下アームとの接続点、及び前記第３相アームにおける上アームと下アームとの接続点に接続されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項4】

前記インバータに並列に接続された支持コンデンサをさらに備え、
前記支持コンデンサは、
前記第２の駆動信号は前記メイン正極スイッチをオンさせるように駆動した場合、前記第１の駆動信号は前記一部のスイッチモジュールをオフさせるように駆動することで、前記電池パックが前記支持コンデンサにエネルギーを伝達したり、前記電池パックが前記モータから伝達されたエネルギーを受けたりさせ、
第１の駆動信号は一部のスイッチモジュールをオンさせるように駆動した場合、第２の駆動信号は前記メイン正極スイッチをオフさせるように駆動することで、前記モータが前記支持コンデンサから伝達されるエネルギーを受け取るように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項5】

前記メイン正極スイッチに並列に接続されたプリチャージ分岐回路をさらに備え、前記プリチャージ分岐回路は、プリチャージスイッチとプリチャージ抵抗とを含み、
前記電池管理モジュールは、前記プリチャージスイッチに第３の駆動信号を送信して、プリチャージスイッチをオンさせるように制御することで、プリチャージを行うように構成されている
ことを特徴とする請求項４に記載の電池パック加熱システム。

【請求項6】

前記電力供給源の電圧は、前記電池パックの現在の電圧より高いように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項7】

前記補助充電分岐回路をさらに有し、前記補助充電分岐回路は、更に補助スイッチモジュールをさらに含み、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記補助スイッチモジュールに前記第１の制御信号を送信して、前記補助スイッチモジュールをオンさせるように制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項8】

前記電池管理モジュールは、前記電池パックの温度が前記加熱温度閾値未満であり、且つ、前記電池パックの充電状態が前記加熱充電状態要求閾値以上である場合に、前記補助充電分岐回路制御モジュールに低温加熱要求コマンドを送信するように構成されていて、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記低温加熱要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第４の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が遮断されるように制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項9】

前記電池管理モジュールは、前記電池パックの温度が前記加熱温度閾値以上であり、且つ、前記電池パックの充電状態が前記加熱充電状態要求閾値以上である場合に、前記車両全体コントローラ及び前記補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ加熱停止要求コマンドを送信するように構成されていて、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記加熱停止要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第５の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路とが遮断されるように制御するように構成されていて、
前記車両全体コントローラは、前記加熱停止要求コマンドに応答して、前記モータコントローラに第６の制御信号を送信し、前記電池管理モジュールに第７の制御信号を送信するように構成されていて、
前記モータコントローラは、前記第６の制御信号に応答して、前記インバータにおける一部のスイッチモジュールへの第１の駆動信号の送信を停止するように構成されていて、
前記電池管理モジュールは、前記第７の制御信号に応答して、前記メイン正極スイッチへの第２の駆動信号の送信を停止するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項10】

前記電池管理モジュールは、取得した前記電池パックの状態パラメータを前記車両全体コントローラに送信するように構成されていて、
前記車両全体コントローラは、受信した前記電池パックの状態パラメータを前記モータコントローラに送信するように構成されていて、
前記モータコントローラは、所望の昇温速度及び受信した前記電池パックの状態パラメータに基づいて、第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第１の所望の周波数及び前記第１の所望のデューティ比に調整するように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項11】

前記電池管理モジュールは、取得した前記電池パックの充電状態を前記車両全体コントローラに送信するように構成されていて、
前記車両全体コントローラは、受信した前記電池パックの充電状態を前記モータコントローラに送信するように構成されていて、
前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ所望のモータパラメータ、前記モータパラメータ、及び受信した前記電池パックの充電状態に基づいて、第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第２の所望の周波数及び前記第２の所望のデューティ比に調整するように構成されていて、
前記モータパラメータは、母線電流又は前記モータの相電流を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項12】

前記電池管理モジュールは、所望の昇温速度及び取得した前記電池パックの状態パラメータに基づいて、第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第３の所望の周波数及び前記第３の所望のデューティ比に調整するように構成されていて、
前記状態パラメータは、充電状態及び温度を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項13】

前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ前記モータパラメータを前記車両全体コントローラに送信するように構成されていて、
前記モータパラメータは母線電流又は前記モータの相電流を含み、
前記車両全体コントローラは、受信した前記モータパラメータを前記電池管理モジュールに送信するように構成されていて、
前記電池管理モジュールは、所望のモータパラメータ、取得した前記電池パックの充電状態、及び受信した前記モータパラメータに基づいて、第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第４の所望の周波数及び前記第４の所望のデューティ比に調整するように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電池パック加熱システム。

【請求項14】

前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ前記モータパラメータを前記車両全体コントローラに送信するように構成されていて、
前記モータパラメータは母線電流又は前記モータの相電流を含み、
前記車両全体コントローラは、受信した前記モータパラメータを前記電池管理モジュールに送信するように構成されていて、
前記電池管理モジュールは、前記電池パックの現在の温度、前記電池パックの所望の温度、前記モータパラメータ、及び所望のモータパラメータに基づいて、前記電池パックの予測加熱時間を取得し、且つ前記予測加熱時間を含む時間長さ情報を前記車両全体コントローラに送信するように構成されていて、
前記車両全体コントローラは、前記時間長さ情報を受信し、且つ予測加熱時間を提示するための提示メッセージを送信するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項15】

前記加熱温度閾値は－５０℃以上且つ５℃以下であり、
前記加熱充電状態要求閾値は５％以上且つ１００％未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック加熱システム。

【請求項16】

請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の電池パック加熱システムに適用される電池パック加熱システムの制御方法であって、
前記電池管理モジュールが、前記電池パックの状態パラメータを取得し、且つ前記電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、前記車両全体コントローラ及び前記補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信し、前記状態パラメータは温度と充電状態を含み、前記予め設定された低温低電力条件は前記温度が加熱温度閾値未満であり、且つ前記充電状態が加熱充電状態要求閾値未満であることを含むことと、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が導通されるように制御することで、前記電力供給源が前記外部ポートを介して前記電池パック及び／又は前記モータにエネルギーを伝達することと、
前記車両全体コントローラは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記モータコントローラに第２の制御信号を送信して、モータコントローラに前記インバータにおけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させ、且つ、前記電池管理モジュールに第３の制御信号を送信して、電池管理モジュールに前記メイン正極スイッチのオン・オフを制御させることで、前記電池パックと前記モータとの間で相互にエネルギーを伝達させて、前記電池パックを加熱することと
ことを含むことを特徴とする電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項17】

前記モータコントローラは、前記第２の制御信号に応答して、前記インバータにおける一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信して、前記一部のスイッチモジュールを周期的にオン・オフさせるように駆動することで、前記モータが前記電力供給源から伝達されたエネルギーを受けたり、前記モータが前記電池パックから伝達されたエネルギーを受けたり、前記モータがエネルギーを前記電池パックに伝達したりさせることと、
前記電池管理モジュールは、前記第３の制御信号に応答して、前記メイン正極スイッチに第２の駆動信号を送信して、前記メイン正極スイッチを周期的にオン・オフするように駆動することで、前記電池パックが前記電力供給源からから伝達されたエネルギーを受けたり、前記電池パックが前記モータから伝達されたエネルギーを受けたり、前記電池パックが前記モータにエネルギーを伝達したりさせることと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項18】

前記電池パック加熱システムが、前記インバータに並列に接続された支持コンデンサをさらに備え、
前記第２の駆動信号は前記メイン正極スイッチをオンさせるように駆動した場合、前記第１の駆動信号は前記一部のスイッチモジュールをオフさせるように駆動することで、前記電池パックが前記支持コンデンサにエネルギーを伝達したり、前記電池パックが前記モータから伝達されたエネルギーを受けたりさせ、
前記第１の駆動信号は前記一部のスイッチモジュールをオンさせるように駆動した場合、第２の駆動信号は前記メイン正極スイッチをオフさせるように駆動することで、前記モータが前記支持コンデンサから伝達されるエネルギーを受け取るようにする
を特徴とする請求項１７に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項19】

前記電池パック加熱システムは、前記メイン正極スイッチに並列に接続されたプリチャージ分岐回路をさらに備え、前記プリチャージ分岐回路は、プリチャージスイッチとプリチャージ抵抗とを含み、
前記電池パック加熱システムの制御方法は、
前記電池管理モジュールは、前記プリチャージスイッチに第３の駆動信号を送信して、プリチャージスイッチをオンさせるように制御することで、プリチャージを行うこと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項20】

前記電力供給源の電圧は、前記電池パックの現在の電圧より高い
ことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項21】

前記電池パック加熱システムは、前記補助充電分岐回路をさらに有し、前記補助充電分岐回路は、更に補助スイッチモジュールをさらに含み、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が導通されるように制御することは、
前記補助充電分岐回路制御モジュールが前記低温低電力加熱要求コマンドに応答して、前記補助スイッチモジュールに前記第１の制御信号を送信して、前記補助スイッチモジュールをオンさせるように制御することを含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項22】

前記電池管理モジュールが、前記電池パックの温度が前記加熱温度閾値未満であり、且つ、前記電池パックの充電状態が前記加熱充電状態要求閾値以上である場合に、前記補助充電分岐回路制御モジュールに低温加熱要求コマンドを送信することと、
前記補助充電分岐回路制御モジュールが、前記低温加熱要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に前記第４の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が遮断されるように制御することと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項23】

前記電池管理モジュールは、前記電池パックの温度が前記加熱温度閾値以上であり、且つ、前記電池パックの充電状態が前記加熱充電状態要求閾値以上である場合に、前記車両全体コントローラ及び前記補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ加熱停止要求コマンドを送信することと、
前記補助充電分岐回路制御モジュールは、前記加熱停止要求コマンドに応答して、前記補助充電分岐回路に第５の制御信号を送信して、前記電池パック加熱システムと前記補助充電分岐回路との間が遮断されるように制御することと、
前記車両全体コントローラは、前記加熱停止要求コマンドに応答して、前記モータコントローラに第６の制御信号を送信し、前記電池管理モジュールに第７の制御信号を送信することと、
前記モータコントローラは、前記第６の制御信号に応答して、前記インバータにおける一部のスイッチモジュールへの第１の駆動信号の送信を停止することと、
前記電池管理モジュールは、前記第７の制御信号に応答して、前記メイン正極スイッチへの第２の駆動信号の送信を停止することと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項24】

前記電池管理モジュールは、取得した前記電池パックの状態パラメータを前記車両全体コントローラに送信して、前記状態パラメータは充電状態及び温度を含んでいることと、
前記車両全体コントローラは、受信した前記電池パックの状態パラメータを前記モータコントローラに送信することと、
前記モータコントローラは、所望の昇温速度及び受信した前記電池パックの状態パラメータに基づいて、第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第１の所望の周波数及び前記第１の所望のデューティ比に調整することと
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項25】

前記電池管理モジュールは、取得した前記電池パックの充電状態を前記車両全体コントローラに送信することと、
前記車両全体コントローラは、受信した前記電池パックの充電状態を前記モータコントローラに送信することと、
前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ所望のモータパラメータ、前記モータパラメータ、及び受信した前記電池パックの充電状態に基づいて、第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第２の所望の周波数及び前記第２の所望のデューティ比に調整し、前記モータパラメータは、母線電流又は前記モータの相電流を含んでいることと、
ことをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項26】

前記電池管理モジュールは、所望の昇温速度及び取得した前記電池パックの状態パラメータに基づいて、第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第３の所望の周波数及び前記第３の所望のデューティ比に調整することをさらに含み、
前記状態パラメータは、充電状態及び温度を含む
ことを特徴とする請求項１７に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項27】

前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ前記モータパラメータを前記車両全体コントローラに送信し、前記モータパラメータは母線電流又は前記モータの相電流を含んでいることと、
前記車両全体コントローラは、受信した前記モータパラメータを前記電池管理モジュールに送信することと、
前記電池管理モジュールは、所望のモータパラメータ、取得した前記電池パックの充電状態、及び受信した前記モータパラメータに基づいて、第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比を算出し、且つ前記第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第４の所望の周波数及び前記第４の所望のデューティ比に調整することと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項28】

前記モータコントローラは、モータパラメータを取得し、且つ前記モータパラメータを前記車両全体コントローラに送信して、前記モータパラメータは母線電流又は前記モータの相電流を含んでいることと、
前記車両全体コントローラは、受信した前記モータパラメータを前記電池管理モジュールに送信することと、
前記電池管理モジュールは、前記電池パックの現在の温度、前記電池パックの所望の温度、前記モータパラメータ、及び所望のモータパラメータに基づいて、前記電池パックの予測加熱時間を取得することと、
前記電池管理モジュールは、前記予測加熱時間を含む時間長さ情報を前記車両全体コントローラに送信することと、
前記車両全体コントローラは、前記時間長さ情報を受信し、且つ予測加熱時間を提示するための提示メッセージを送信することと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【請求項29】

前記加熱温度閾値は－５０℃以上且つ５℃以下であり、
前記加熱充電状態要求閾値は５％以上且つ１００％未満である
ことを特徴とする請求項１６に記載の電池パック加熱システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電池技術分野に属し、特に、電池パック加熱システム及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

新エネルギーの発展に伴い、動力として新エネルギーを採用する分野が増えている。電池は、エネルギー密度が高く、循環充電が可能で、安全で環境に優しいなどの利点があるため、新エネルギー自動車、消費電子、エネルギー貯蔵システムなどの分野に広く用いられている。
しかし、低温環境下での電池の使用は一定の制限がある。具体的には、低温環境下での電池の放電容量が著しく低下することや、低温環境下での電池が充電できなくなることがある。このため、電池を正常に使用できるためには、低温環境下での電池を加熱する必要がある。
現在では、電池に専用の熱循環容器を配置することにより、熱循環容器における熱伝導物質を間接的に加熱することにより、電池に熱量を伝導し、電池の加熱を実現することができる。しかし、この加熱方式は非常に長い時間がかかり、加熱効率が低い。

【発明の概要】

【0003】

本発明の実施例は電池パック加熱システム及びその制御方法を提供し、電池パックに対する加熱効率を向上させることができる。

【0004】

第１の様態によると、本発明の実施例は、電池パックの正極に接続されたメイン正極スイッチと、電池パックの負極に接続されたメイン負極スイッチと、メイン正極スイッチ及びメイン負極スイッチに接続されたインバータと、インバータに接続された外部ポートと、インバータに接続されたモータと、補助充電分岐回路制御モジュールと、車両全体コントローラと、モータコントローラと、電池管理モジュールとを備え、インバータは、複数のスイッチモジュールを含み、外部ポートは、電力供給源を含む補助充電分岐回路に接続され、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、且つ電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、車両全体コントローラ及び補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信するように構成されていて、補助充電分岐回路制御モジュールは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路との間が導通されるように制御することで、電力供給源が外部ポートを介して電池パック及び／又はモータにエネルギーを伝達するように構成されていて、車両全体コントローラは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、モータコントローラに第２の制御信号を送信して、モータコントローラにインバータにおけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させ、且つ記電池管理モジュールに第３の制御信号を送信して、電池管理モジュールに前記メイン正極スイッチのオン・オフを制御させることで、電池パックと前記モータとの間で相互にエネルギーを伝達させて、電池パックを加熱するように構成されている電池パック加熱システムを提供する。

【0005】

第２の様態によると、本発明の実施例は、第１の態様の電池パック加熱システムに適用される電池パック加熱システムの制御方法であって、電池管理モジュールが、電池パックの状態パラメータを取得し、且つ電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、車両全体コントローラ及び補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信することと、補助充電分岐回路制御モジュールは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路との間が導通されるように制御することで、電力供給源が外部ポートを介して電池パック及び／又はモータにエネルギーを伝達することと、車両全体コントローラは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、モータコントローラに第２の制御信号を送信して、モータコントローラにインバータにおけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させ、且つ、電池管理モジュールに第３の制御信号を送信して、電池管理モジュールに前記メイン正極スイッチのオン・オフを制御させることで、前記電池パックと前記モータとの間で相互にエネルギーを伝達させて、電池パックを加熱することとを含む電池パック加熱システムの制御方法を提供する。

【0006】

本発明の実施例は電池パック加熱システム及びその制御方法を提供し、電池管理モジュールは電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合に、車両全体コントローラと補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送り、低温低電力加熱モードに入ることを要求する。電池管理モジュールが補助充電分岐回路制御モジュールを制御し、車両全体コントローラが電池管理モジュールとモータコントローラを制御することにより、補助充電分岐回路、メイン正極スイッチ、及びインバータのスイッチモジュールを制御し、補助充電分岐回路内の電力供給源は、電池パック及び／又はモータにエネルギーを伝達して、電池パック及びモータが電池パックの加熱をサポートための十分なエネルギーを有するようにする。電池パックとモータとの間で相互にエネルギーを伝達し、電池パックの充放電のサイクルを形成し、電池パックが位置している回路に電流を発生させる。交流電流は連続的に電池パックを通過することができ、電池パックの内部抵抗を発熱させ、それによって低電力の場合にも電池パックの均一、高効率の自己加熱を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本発明は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明からよりよく理解される。ここで、同一又は類似の参照番号は、同一又は類似の特徴を示す。

【図1】本発明の一実施例に係る電池パック加熱システムの概略構成図である。

【図2】本発明の他の実施例に係る電池パック加熱システムの概略構成図である。

【図3】本発明の実施例に係る電池パック加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の他の実施例に係る電池パック加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。

【図5】本発明のさらに他の実施例に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の各態様の特徴及び例示的な実施例を詳細に説明する。以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が提示されている。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細の一部を必要とせずに実施され得ることは、当業者には明らかである。以下の実施例の説明は、単に、本発明の実施例を示すことで、本発明をより良く理解させるためのものである。本発明は、以下に記載される特定の構成及びアルゴリズムに限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱しない限り、要素、部材及びアルゴリズムの変形、置換及び改良を含む。本発明に対する不必要な曖昧性を回避するために、公知の構造及び技術は、添付の図面及び以下の説明において示されていない。

【0009】

本発明の実施例は電池パック加熱システム及びその制御方法を提供し、温度が低く且つ電池パックの充電状態が低い条件で、電池パックを加熱する場合に適用することができる。本発明の実施例に係る電池パック加熱システム及び当該電池パック加熱システムの制御方法によれば、電池パックの温度を、電池パックが正常に使用できる温度まで上昇させることができる。ここで、電池パックは、少なくとも１つの電池モジュール又は少なくとも１つの電池セルを含むことができるが、これらに限定されるものではない。電池パックは、電気自動車に用いられ、モータに給電して、電気自動車の動力源とすることができる。電池パックは、電気自動車の他の電気機器に電力を供給することもでき、これに限定されるものではない。

【0010】

本発明の実施例では、電池パック加熱システムを制御することにより、電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、補助充電分岐回路における電力を供給する電力供給源は、電池パックを加熱するのに必要な電池パックとモータとの間で相互に伝達されるエネルギーの少なくとも一部を電池パック及び／又はモータに供給することができる。即ち、補助充電分岐回路における電力供給源から供給されるエネルギーと、電池パック及びモータにおける固有のエネルギーとの合計は、電池パックの加熱をサポートするのに十分である。これにより、低温低電力条件での電池パックの充電を実現し、充電効率を向上させる。

【0011】

図１は、本発明の一実施例に係る電池パック加熱システムの概略構成図である。図１に示すように、当該電池パック加熱システムは、電池パックＰ１の正極に接続されたメイン正極スイッチＫ１と、電池パックＰ１の負極に接続されたメイン負極スイッチＫ２と、メイン正極スイッチＫ１及びメイン負極スイッチＫ２に接続されたインバータＰ２と、インバータＰ２に接続された外部ポートＧ１とＧ２、インバータＰ２に接続されたモータＰ３と、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８と、車両全体コントローラＰ５（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＶＣＵ）、モータコントローラＰ７（Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）と、電池管理モジュールＰ６とを含む。電池管理モジュールＰ６は、具体的には、電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）であってもよい。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、具体的には、回路制御ユニット（ＣｉｒｃｕｉｔＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ、ＣＣＵ）であってもよい。

【0012】

いくつかの例では、電池パックＰ１とメイン正極スイッチＫ１との間にヒューズモジュールを設けてもよいし、電池パック内の複数の接続されている電池セルの間にヒューズモジュールを設けてもよいが、これらに限定されていない。いくつかの例では、ヒューズモジュールは手動サービスディスコネクト（Ｍａｎｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ，ＭＳＤ）であってもよい。

【0013】

ここで、インバータＰ２は、複数のスイッチモジュールを含む。

【0014】

いくつかの例では、図１に示すように、インバータＰ２は、並列に接続された第１相アームと、第２相アームと、第３相アームとを含む。第１相アーム、第２相アーム及び第３相アームは、それぞれ、上アーム及び下アームを有する。上アームにはスイッチモジュールが設置され、下アームにはスイッチモジュールが設置されている。即ち、第１相アームがＵ相アームであり、Ｕ相アームの上アームのスイッチモジュールが第１のスイッチモジュールであり、Ｕ相アームの下アームのスイッチモジュールが第４のスイッチモジュールである。第２相アームはＶ相アームであり、Ｖ相アームの上アームのスイッチモジュールが第２のスイッチモジュールであり、Ｖ相アームの下アームのスイッチモジュールが第５のスイッチモジュールである。第３相アームはＷ相アームであり、Ｗ相アームの上アームのスイッチモジュールが第３のスイッチモジュールであり、Ｗ相アームの下アームのスイッチモジュールが第６のスイッチモジュールである。

【0015】

いくつかの例では、スイッチモジュールは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）チップ、ＩＧＢＴモジュール、金属-酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）などのパワースイッチ素子の一種又は二種以上を含むことができる。ここで、スイッチモジュールにおける各ＩＧＢＴ素子とＭＯＳＦＥＴ素子などの組み合わせ方式及び接続方式は限定されていない。また、上述したパワースイッチ素子の材料の種類も限定されず、例えば、炭化ケイ素（即ち、ＳｉＣ）又は他の材料から製造されたパワースイッチ素子を使用することができる。

【0016】

具体的には、スイッチモジュールはダイオードを有する。上アームのスイッチモジュールの場合、ダイオードのアノードは、上アームと下アームとの接続点に接続され、ダイオードのカソードは、上アームとメイン正極スイッチＫ１との間に位置する。下アームのスイッチモジュールの場合、ダイオードのアノードは下アームとメイン負極スイッチＫ２との間に位置し、ダイオードのカソードは上アームと下アームとの接続点に接続される。

【0017】

いくつかの例では、スイッチモジュールは、パワースイッチ素子を含む。上記パワースイッチ素子が有するダイオードは、具体的には、寄生ダイオードであってもよいし、特別に設けられたダイオードであってもよい。ダイオードの材料の種類も限定されず、例えば、シリコン（即ち、Ｓｉ）、炭化ケイ素（即ち、ＳｉＣ）、又は他の材料から製造されたダイオードを使用することができる。

【0018】

インバータＰ２は、モータＰ３に接続される。いくつかの例では、図１に示すように、モータＰ３の第１相入力端子、第２相入力端子、及び第３相入力端子は、それぞれ、第１相アームにおける上アームと下アームとの接続点、第２相アームにおける上アームと下アームとの接続点と、第３相アームにおける上アームと下アームとの接続点とに接続される。

【0019】

例えば、図１に示すように、モータＰ３の固定子を、３相の固定子インダクタンスと抵抗とに等価する。固定子インダクタンスは、エネルギー蓄積機能を有する。各相固定子インダクタンス及び抵抗は、１相アームに接続される。３相の固定子インダクタンスをそれぞれ第１の固定子インダクタンスＬ１、第２の固定子インダクタンスＬ２及び第３の固定子インダクタンスＬ３とする。第１の固定子インダクタンスＬ１に対応して接続されているのは第１の抵抗Ｒ１であり、第２の固定子インダクタンスＬ２に対応して接続されているのは第２の抵抗Ｒ２であり、第３の固定子インダクタンスＬ３に対応して接続されているのは第３の抵抗Ｒ３である。第１相入力端は、第１の固定子インダクタンスＬ１に対応する入力端である。第２相入力端は、第２の固定子インダクタンスＬ２に対応する入力端である。第３相入力端は、第３の固定子インダクタンスＬ３に対応する入力端である。なお、モータＰ３の第１相入力端子、第２相入力端子及び第３相入力端子は、電流を入力する入力端子としてもよいし、電流を出力する出力端子としてもよい。

【0020】

具体的には、第１の固定子インダクタンスＬ１の一端が第１相入力端となり、第１の固定子インダクタンスＬ１の他端が第２の固定子インダクタンスＬ２の他端と第３の固定子インダクタンスＬ３の他端に接続されている。第２の固定子インダクタンスＬ２の一端は、第２相入力端となる。第３の固定子インダクタンスＬ３の一端は、第３相入力端となる。

【0021】

外部ポートＧ１及びＧ２は、補助充電分岐回路Ｐ４に接続する可能である。この補助充電分岐回路Ｐ４は、電力供給源Ｐ４１を含む。例えば、外部ポートＧ１及びＧ２は、高電圧充電ポートであってもよい。いくつかの例では、電力供給源Ｐ４１は、電圧が調整可能な電圧源であってもよい。

【0022】

電池管理モジュールＰ６は、電池パックＰ１の状態パラメータを取得するためのものであり、電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、低温低電力加熱要求コマンドを、車両全体コントローラＰ５と補助充電分岐回路制御モジュールＰ８にそれぞれ送信する。電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、電池パックＰ１の状態パラメータが電池パックＰ１の正常動作をサポートするには不十分であることを示す。低温低電力加熱要求コマンドは、電池パック加熱システムが低温低電力加熱モードに入ることを指示するように構成されている。

【0023】

いくつかの例では、状態パラメータは、温度及び充電状態を含む。予め設定された低温低電力条件は、温度が加熱温度閾値未満であり、充電状態が加熱充電状態要求閾値未満であることを含む。状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、電池パックＰ１の温度が電池パックＰ１の正常な動作をサポートするには不十分であり、且つ電池パックＰ１の充電状態が電池パックＰ１の加熱をサポートするには不十分であることを示す。

【0024】

ここでの電池パックＰ１の温度は、具体的には、電池パックＰ１の筐体の温度であってもよいし、電池パックＰ１の内部空間における空気の温度であってもよいし、複数の電池パックＰ１におけるいずれかの電池パックＰ１又は電池パックＰ１におけるいずれかの電池セルの温度であってもよい。電池パックＰ１内の全ての電池セルの温度の平均値等であってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0025】

加熱温度閾値は、電池パックＰ１が正常に動作できる最低必要温度、即ち、電池パック加熱システムが加熱する必要がある温度の閾値であってもよい。加熱温度閾値は、動作場合及び動作ニーズに応じて設定することができるが、ここでは限定されない。例えば、加熱温度閾値は、閾値範囲［－５０℃、５℃］のいずれかの値とすることができる。電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値を下回ると、電池パックＰ１が正常に動作せず、加熱する必要がある。

【0026】

加熱充電状態要求閾値は、電池パックＰ１を今回加熱するのに消費される充電状態、即ち電池パック加熱システムが電池パックＰ１を加熱するために必要な充電状態の閾値としてもよい。加熱充電状態要求閾値は、動作場合や動作ニーズに応じて予め設定されていてもよいし、電池管理モジュールＰ６が電池パックＰ１の現在温度から推定して得てもよいが、ここでは限定しない。例えば、加熱充電状態要求閾値は、閾値範囲［５％、１００％）のいずれかの値としてもよい。電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値を下回り、且つ電池パックＰ１の充電状態が加熱充電状態要求閾値を下回れば、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１が電池パックＰ１を加熱するためのエネルギーの少なくとも一部を供給する必要がある。

【0027】

補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、低温低電力加熱要求コマンドに応答して補助充電分岐回路Ｐ４に第１の制御信号を送信し、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路Ｐ４との導通を制御し、電力供給源Ｐ４１から外部ポートＧ１、Ｇ２を介して電池パックＰ１及び／又はモータＰ３に電力を供給させるように構成されている。

【0028】

車両全体コントローラＰ５は、モータコントローラＰ７に第２の制御信号を送信し、モータコントローラＰ７にインバータＰ２におけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させるように構成されている。

【0029】

車両全体コントローラＰ５は、電池管理モジュールＰ６に第３の制御信号を送信し、電池管理モジュールＰ６にメイン正極スイッチＫ１のオン・オフを制御させるように構成されている。

【0030】

車両全体コントローラＰ５は第２の制御信号、第３の制御信号を送信することで、一方で、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８が送信する第１の制御信号と協働して、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１が外部ポートＧ１及びＧ２を介して電池パックＰ１及び／又はモータＰ３にエネルギーを伝達するようにさせる。即ち、電池パックＰ１に、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１から伝達されるエネルギーを受けさせる、及び／又は、モータＰ３に、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１から伝達されるエネルギーを受けさせる。一方、第２の制御信号と第３の制御信号とが協働して、電池パックＰ１とモータＰ３との間で相互にエネルギーを伝達することで、電池パックＰ１を加熱するようにさせる。即ち、電池パックＰ１からモータＰ３へエネルギーが伝達され、再びモータＰ３から電池パックＰ１へエネルギーが伝達され、電池パックＰ１の充放電する複数回のサイクルが形成され、複数回に循環することで、電池パックＰ１がある回路に交流電流を発生する。

【0031】

いくつかの例では、車両全体コントローラＰ５は、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、車載計器が、低温低電力加熱要求コマンドを許可するか否かをユーザに選択させる提示メッセージを発するように制御してもよい。低温低電力加熱要求コマンドを許可する旨の入力操作を受信すると、後続のプロセスにおいて、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は第１の制御信号を再送信し、車両全体コントローラＰ５は第２の制御信号と第３の制御信号などを再送信する。

【0032】

なお、電池管理モジュールＰ６が電池パックＰ１の状態パラメータを取得し、電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たすか否かを判断する前に、車両全体のパワーオンセルフテストを行うようにしてもよい。車両全体のパワーオンセルフテストが正常であれば、電池管理モジュールＰ６の電池パックＰ１の状態パラメータと予め設定された低温低電力条件との判断を行う。具体的には、車両全体コントローラＰ５は、ユーザがキーを利用して自動車を起動すると、トリガーパワーオン信号を受信することで、パワーオンされる。車両全体コントローラＰ５はセルフテストが正常であるかどうかを確認し、正常でなければ車両全体の故障情報を報告する。電池管理モジュールＰ６は、電池管理モジュールＰ６及び電池パックＰ１が故障を発生したか否かを検出し、故障を発生すれば、車両全体コントローラＰ５に電池管理故障情報を送信してもよい。そして、電池管理モジュールＰ６の電池パックＰ１の状態パラメータと予め設定された低温低電力条件との判断は行われない。車両全体コントローラＰ５は電池管理障害情報を受信し、且つ報告する。同様に、モータコントローラＰ７も検出を行う可能である。モータコントローラＰ７は車両が走行状態にあることを検出すると、車両全体コントローラＰ５に通知メッセージを送信し、車両全体コントローラＰ５は、電池パックＰ１の状態パラメータと予め設定された低温低電力条件との判断を行わないように、電池管理モジュールＰ６を制御する。即ち、電池管理モジュールＰ６、電池パックＰ１、車両全体コントローラＰ５、モータコントローラＰ７及びモータＰ３がいずれも正常状態にある際にのみ、電池管理モジュールＰ６の電池パックＰ１の状態パラメータと予め設定された低温低電力状態との判断及びそれ以降の動作が行われる。

【0033】

本発明の実施例では、電池管理モジュールＰ６は電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たすと特定すると、車両全体コントローラＰ５と補助充電分岐回路制御モジュールＰ８にそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信して、低温低電力加熱モードに入ることを要求する。電池管理モジュールＰ６が補助充電分岐回路制御モジュールＰ８を制御し、車両全体コントローラＰ５が電池管理モジュールＰ６とモータコントローラＰ７を制御することにより、補助充電分岐回路Ｐ４、メイン正極スイッチＫ１、及びインバータＰ２内のスイッチモジュールを制御し、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１から電池及び／又はモータＰ３にエネルギーを伝達させ、電池パックＰ１の加熱をサポートするのに十分なエネルギーを電池パックＰ１及びモータＰ３に具備させることができる。電池パックＰ１とモータＰ３との間で相互にエネルギーが伝達され、電池パックＰ１の充電―放電のサイクルが形成され、電池パックＰ１がある回路に電流を発生する。電池パックＰ１に交流電流を連続的に流すことができ、電池パックＰ１の内部抵抗を発熱させ、低電力の場合でも電池パックＰ１に対する均一で高効率な自己加熱を実現することができる。

【0034】

図２は、本発明の他の実施例に係る電池加熱システムの概略構成図である。図２に示すように、電池加熱システムは、支持コンデンサＣ１と、プリチャージ分岐回路Ｐ９と、補助充電分岐回路Ｐ４とをさらに含む。前記補助充電分岐回路Ｐ４は、補助スイッチモジュールをさらに含むことができる。

【0035】

説明の便宜上、本発明の実施例では、図２に示す各デバイスを例として説明する。第１のスイッチモジュールは第１のパワースイッチ素子Ｓ１を含み、第２のスイッチモジュールは第２のパワースイッチ素子Ｓ２を含み、第３のスイッチモジュールは第３のパワースイッチ素子Ｓ３を含み、第４のスイッチモジュールは第４のパワースイッチ素子Ｓ４を含み、第５のスイッチモジュールは、第５のパワースイッチ素子Ｓ５を含み、第６のスイッチモジュールは、第６のパワースイッチ素子Ｓ６を含む。ここで、第１のパワースイッチ素子Ｓ１のダイオードはＶＤ１であり、第２のパワースイッチ素子Ｓ２のダイオードはＶＤ２であり、第３のパワースイッチ素子Ｓ３のダイオードはＶＤ３であり、第４のパワースイッチ素子Ｓ４のダイオードはＶＤ４であり、第５のパワースイッチ素子Ｓ５のダイオードはＶＤ５であり、第６のパワースイッチ素子Ｓ６のダイオードはＶＤ６である。

【0036】

補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は低温低電力加熱要求コマンドに応答して補助スイッチモジュールに第１の制御信号を送信して、補助スイッチモジュールがオンされるように制御する。即ち、補助スイッチモジュールは、第１の制御信号に応答してオンされる。補助充電分岐回路Ｐ４の補助スイッチモジュールは、具体的にはスイッチ素子Ｋ３である。スイッチ素子Ｋ３は、第１の制御信号に応答してオンされる。

【0037】

プリチャージ分岐回路Ｐ９は、メイン正極スイッチＫ１と並列に接続されている。プリチャージ分岐回路Ｐ９は、プリチャージスイッチＫ４及びプリチャージ抵抗を含むことができる。

【0038】

また、電池管理モジュールＰ６は、プリチャージスイッチＫ４に第３の駆動信号を送信することで、プリチャージスイッチＫ４がオンすることを制御してプリチャージを行う。なお、プリチャージスイッチＫ４がオンし、メイン正極スイッチＫ１がオフし、メイン負極スイッチＫ２がオンし、電池パックＰ１、プリチャージ分岐回路Ｐ９、支持コンデンサＣ１、メイン負極スイッチＫ２が回路を形成することで、プリチャージが実現される。

【0039】

電池管理モジュールＰ６は、プリチャージ完了を検出すると、プリチャージスイッチＫ４への第３の駆動信号の送信を停止し、プリチャージスイッチＫ４がオフすることを制御してプリチャージを終了する。

【0040】

次に、低温低電力加熱モードに入った場合、電池パック加熱システムにおける各部の機能及び具体的な動作について説明する。

【0041】

具体的には、モータコントローラＰ７は、第２の制御信号に応答して、インバータＰ２内の一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信して、一部のスイッチモジュールを周期的にオン・オフさせ、モータＰ３に電力供給源Ｐ４１からの電力を受信させたり、モータＰ３に電池パックＰ１からの電力を受信させたり、電池パックＰ１にモータＰ３からの電力を受信させたりする。

【0042】

そのうち、第１の駆動信号に応答してオンされるスイッチモジュールは対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュールとを含み、対象上アームスイッチモジュールは第１相アーム、第２相アーム、第３相アームのいずれか一つのアームの上アームのスイッチモジュールであって、対象下アームスイッチモジュールは、対象上アームスイッチモジュールが位置しているアーム以外の少なくとも一つのアームの下アームのスイッチモジュールである。具体的には、スイッチモジュールがオンされると、スイッチモジュール内のパワースイッチ素子がオンされる。スイッチモジュールがオフされると、スイッチモジュール内のパワースイッチ素子がオフされる。

【0043】

なお、第１の駆動信号による駆動を受けていないスイッチモジュールは全てオフとなる。即ち、対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュール以外のスイッチモジュールは、いずれもオフとなる。

【0044】

例えば、図２に示すように、対象上アームスイッチモジュールが第１のスイッチモジュールである場合、対象下アームスイッチモジュールは、第５のスイッチモジュール及び／又は第６のスイッチモジュールである。対象上アームスイッチモジュールが第２のスイッチモジュールである場合、対象下アームスイッチモジュールは、第４のスイッチモジュール及び／又は第６のスイッチモジュールである。対象上アームスイッチモジュールが第３のスイッチモジュールである場合、対象下アームスイッチモジュールは、第４のスイッチモジュール及び／又は第５のスイッチモジュールである。

【0045】

電池管理モジュールＰ６は、第３の制御信号に応答して、第２の駆動信号をメイン正極スイッチＫ１に送信して、メイン正極スイッチＫ１のオン・オフを周期的に駆動し、電池パックＰ１に電力供給源Ｐ４１からの電力を受信させたり、電池パックＰ１にモータＰ３からのエネルギーを受信させたり、電池パックＰ１にモータＰ３へエネルギーを伝達させたりする。

【0046】

いくつかの実施例では、電池管理モジュールＰ６は、低温低電力加熱要求コマンドを補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に送信する。車両全体コントローラＰ５は、電池管理モジュールＰ６に第３の制御信号を送信する。

【0047】

なお、電力供給源Ｐ４１の電圧は、電池パックＰ１の現在の電圧よりも高い。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、低温低電力加熱要求に応答して、補助スイッチモジュールに第１の制御信号を送信することができる。補助スイッチモジュールは、第１の制御信号に応答してオンされる。

【0048】

電池管理モジュールＰ６は、第３の制御信号に応答して、メイン正極スイッチＫ１に第２の駆動信号を送信する。メイン正極スイッチＫ１は、第２の駆動信号に応答して、周期的にオン・オフされる。メイン正極スイッチＫ１が周期的にオン・オフする過程で、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１のエネルギーがスイッチ素子Ｋ３を介して電池パックＰ１に伝達され、電池パックＰ１への充電に相当する。なお、補助充電分岐回路Ｐ４の供給電力供給源Ｐ４１がスイッチ素子Ｋ３、外部ポートＧ１、Ｇ２を介して電池パックＰ１へエネルギーを伝達することは、１回で行ってもよいし、複数回で行ってよいが、ここでは限定されない。その目的は、電池パックＰ１のエネルギーが電池パックＰ１の自己加熱をサポートできるようにすることである。

【0049】

電池管理モジュールＰ６は、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に、補助充電分岐回路Ｐ４における補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を送信する。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、当該信号に応答して、補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を補助スイッチモジュールに送信し、補助スイッチモジュールがオフする。車両全体コントローラＰ５は、モータコントローラＰ７に第２の制御信号を送信する。モータコントローラＰ７は、第２の制御信号に応答して、インバータＰ２の一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信する。インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールは、第１の駆動信号に応答して周期的にオン・オフされる。

【0050】

例えば、対象上アームスイッチモジュールは第１のスイッチモジュールであり、対象下アームスイッチモジュールは第５のスイッチモジュールである。第１の駆動信号に応答して、第１のスイッチモジュール及び第５のスイッチモジュールを周期的にオン・オフにすることができる。具体的には、第１のパワースイッチ素子Ｓ１と第５のパワースイッチ素子Ｓ５がオンされると、電池パックＰ１が放電することに相当し、電流方向は、電池パックＰ１→メイン正極スイッチＫ１→第１のパワースイッチ素子Ｓ１→第１の固定子インダクタンスＬ１→第１の抵抗Ｒ１→第２の抵抗Ｒ２→第２の固定子インダクタンスＬ２→第５のパワースイッチ素子Ｓ５→メイン負極スイッチＫ２→電池パックＰ１である。第１のパワースイッチ素子Ｓ１と第５のパワースイッチ素子Ｓ５がオフされると、電池パックＰ１が充電することに相当し、電流方向は、第１の固定子インダクタンスＬ１→第１の抵抗Ｒ１→第２の抵抗Ｒ２→第２の固定子インダクタンスＬ２→第２のパワースイッチ素子Ｓ２のダイオードＶＤ２→メイン正極スイッチＫ１→電池パックＰ１→メイン負極スイッチＫ２→第４のパワースイッチ素子Ｓ４のダイオードＶＤ４→第１の固定子インダクタンスＬ１である。

【0051】

対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュールの選択は上記の例に限定されるものではなく、対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュールの選択が異なると、形成される電池パックＰ１の放電回路と充電回路も異なるが、ここでは限定されていない。

【0052】

なお、いくつかの例では、メイン正極スイッチＫ１と、対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールとは同時にオンするのではなく、支持コンデンサＣ１を介して電池パックＰ１のエネルギーをモータＰ３に伝達することで、電池パックＰ１の充電及び放電を実現することができる。

【0053】

第２の駆動信号はメイン正極スイッチＫ１をオンさせるように駆動すると、第１の駆動信号は一部のスイッチモジュール（即ち、対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュール）をオフさせるように駆動する。モータＰ３に蓄積されたエネルギーが電池パックＰ１に蓄積されたエネルギーより低い場合、電池パックＰ１は、支持コンデンサＣ１にエネルギーを伝達する。モータＰ３に蓄積されたエネルギーが電池パックＰ１に蓄積されたエネルギーより高い場合、電池パックＰ１は、モータＰ３から伝達されるエネルギーを受け取る。

【0054】

第１の駆動信号は一部のスイッチモジュール（即ち、対象上アームスイッチモジュールと対象下アームスイッチモジュール）をオンさせるように駆動する場合、第２の駆動信号はメイン正極スイッチＫ１をオフさせるように駆動する。モータＰ３は、支持コンデンサＣ１から伝達されるエネルギーを受け取る。支持コンデンサＣ１のエネルギーは、電池パックＰ１から得たものである。

【0055】

以上のような電池パックＰ１の放電過程と充電過程を繰り返すことで、電池パックＰ１の自己加熱を実現する。

【0056】

別の実施例では、電池管理モジュールＰ６が補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に低温低電力加熱要求コマンドを送信し、車両全体コントローラＰ５がモータコントローラＰ７に第２の制御信号を送信する。

【0057】

電力供給源Ｐ４１の電圧は、電池パックＰ１の現在の電圧より高い。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助スイッチモジュールに第１の制御信号を送信する。補助スイッチモジュールは、第１の制御信号に応答してオンする。

【0058】

モータコントローラＰ７は、第２の制御信号に応答して、インバータＰ２の一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信する。インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールは、第１の駆動信号に応答して周期的にオン・オフする。インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールがオンする過程で、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１のエネルギーがスイッチ素子Ｋ３を介してモータＰ３に伝達され、モータＰ３を充電することに相当する。なお、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１がスイッチ素子Ｋ３、外部ポートＧ１、Ｇ２を介してモータＰ３へエネルギーを伝達することは、１回あるいは複数回で行ってもよいが、ここでは限定されない。その目的は、電池パックＰ１のエネルギー及びモータＰ３のエネルギーが電池パックＰ１への自己加熱をサポートできるようにすることである。

【0059】

電池管理モジュールＰ６は、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に、補助充電分岐回路Ｐ４における補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を送信する。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、当該信号に応答して、補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を補助スイッチモジュールに送信し、補助スイッチモジュールがオフされる。車両全体コントローラＰ５は、電池管理モジュールＰ６に第３の制御信号を送信する。電池管理モジュールＰ６は、第３の制御信号に応答して、メイン正極スイッチＫ１に第２の駆動信号を送信する。メイン正極スイッチＫ１は、第２の駆動信号に応答して、周期的にオン・オフする。

【0060】

メイン正極スイッチＫ１が周期的にオン・オフされ、インバータＰ２内の対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールが周期的にオン・オフされると、電池パックＰ１のエネルギーが支持コンデンサＣ１を介してモータＰ３に伝達され、モータＰ３は、エネルギーを電池パックＰ１に伝達することができる。電池パックＰ１とモータＰ３との間のエネルギーの相互伝達については、上述の実施例を参照することができるため、ここではその説明を省略する。

【0061】

さらに別の実施例では、電池管理モジュールＰ６は、低温低電力加熱要求コマンドを補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に送信する。車両全体コントローラＰ５は、モータコントローラＰ７に第２の制御信号を送信し、電池管理モジュールＰ６に第３の制御信号を送信する。

【0062】

電力供給源Ｐ４１の電圧は、電池パックＰ１の現在の電圧より高い。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助スイッチモジュールに第１の制御信号を送信する。補助スイッチモジュールは、第１の制御信号に応答してオンする。

【0063】

モータコントローラＰ７は、第２の制御信号に応答して、インバータＰ２の一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信する。インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールは、第１の駆動信号に応答して、周期的にオン・オフする。インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールがオンする過程で、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１のエネルギーがスイッチ素子Ｋ３、外部ポートＧ１、Ｇ２を介してモータＰ３に伝達され、モータＰ３への充電に相当する。

【0064】

電池管理モジュールＰ６は、第３の制御信号に応答して、メイン正極スイッチＫ１に第２の駆動信号を送信する。メイン正極スイッチＫ１は、第２の駆動信号に応答して周期的にオン・オフする。メイン正極スイッチＫ１が周期的にオン、オフする過程で、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１のエネルギーがスイッチ素子Ｋ３、外部ポートＧ１、Ｇ２を介して電池パックＰ１に伝達され、電池パックＰ１への充電に相当する。

【0065】

なお、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１がスイッチ素子Ｋ３、外部ポートＧ１、Ｇ２を介して電池パックＰ１及びモータＰ３へエネルギーを伝達することは、１回で行ってもよいし、複数回で行ってもよいが、ここでは限定されない。その目的は、電池パックＰ１のエネルギー及びモータＰ３のエネルギーが電池パックＰ１の自己加熱をサポートできるようにする。

【0066】

電池管理モジュールＰ６は、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に、補助充電分岐回路Ｐ４における補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を送信する。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、当該信号に応答して、補助スイッチモジュールのオフ制御を指示する信号を補助スイッチモジュールに送信し、補助スイッチモジュールがオフされる。

【0067】

インバータＰ２における対象上アームスイッチモジュール及び対象下アームスイッチモジュールは、第１の駆動信号に応答して周期的にオン・オフする。メイン正極スイッチＫ１は、第２の駆動信号に応答して周期的にオン・オフする。電池パックＰ１のエネルギーは、支持コンデンサＣ１を介してモータＰ３に伝達され、モータＰ３は、エネルギーを電池パックＰ１に伝達することができる。電池パックＰ１とモータＰ３との間のエネルギーの相互伝達については、上述の実施例を参照することができ、ここでは省略する。

【0068】

なお、車両全体コントローラＰ５、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８、電池管理モジュールＰ６及びモータコントローラＰ７が相互に協働して、補助スイッチモジュール、インバータＰ２内のスイッチモジュール及びメイン正極スイッチＫ１のオン・オフを制御して、電池パックＰ１への自己加熱を実現する。ここで、電池パックＰ１への自己加熱を実現する態様は、上記の実施例に限定されるものではない。

【0069】

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ６は、取得した電池パックＰ１の状態パラメータを車両全体コントローラＰ５に送信するように構成されている。ここで、電池パックＰ１の状態パラメータは、充電状態及び温度を含む。

【0070】

また、車両全体コントローラＰ５は、受信した電池パックＰ１０の状態パラメータをモータコントローラＰ７に送信する。

【0071】

また、モータコントローラＰ７は、所望の昇温速度と受信した電池パックＰ１の状態パラメータに基づいて、第１の所望の周波数と第１の所望のデューティ比とを算出し、第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比に調整することに用いられる。

【0072】

モータコントローラＰ７は、電池パックＰ１の温度に基づいて、電池パックＰ１の昇温速度を得ることができる。所望の昇温速度は、予期する昇温速度であり、具体的な動作場合及び動作ニーズに応じて設定され得るので、これに限定されるものではない。第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比に調整することにより、電池パックＰ１に対する加熱速度を調整することができる。第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比を計算するプロセスはリアルタイムで行われ、第１の駆動信号の周波数及びデューティ比をリアルタイムで調整することができる。

【0073】

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ６は、取得した電池パックＰ１の充電状態を車両全体コントローラＰ５に送信するように構成されている。

【0074】

車両全体コントローラＰ５は、受信した電池パックＰ１の充電状態をモータコントローラＰ７に送信するように構成されている。

【0075】

また、モータコントローラＰ７は、モータパラメータを取得し、所望のモータパラメータ、モータパラメータ及び受信した電池パックの充電状態に基づいて、第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比を算出し、第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比に調整するように構成されている。

【0076】

ここで、モータパラメータは、母線電流又はモータＰ３の相電流を含む。母線電流は、具体的には、メイン正極スイッチＫ１を流れる電流であってもよい。モータＰ３の相電流は、具体的には、モータＰ３の三相入力端子に流入する電流又はモータＰ３の三相入力端子から流出する電流であってもよい。所望のモータパラメータは、所望の母線電流又はモータＰ３の所望の相電流を含み、所望のモータパラメータは、予期するモータパラメータであり、具体的な動作場合及び動作ニーズに応じて設定することができるが、ここで限定されていない。

【0077】

第１駆動信号の周波数及びデューティ比を第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比に調整することにより、電池パックＰ１に対する加熱速度を調整することができる。第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比を計算するプロセスはリアルタイムで行われ、第１の駆動信号の周波数及びデューティ比をリアルタイムで調整することができる。

【0078】

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ６は、所望の昇温速度及び取得された電池パックＰ１の状態パラメータに基づいて、第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比を算出し、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比に調整するように構成されている。

【0079】

ここで、電池パックＰ１の状態パラメータは、電池パックの充電状態及び電池パックの温度を含む。電池管理モジュールＰ６は、電池パックの温度に基づいて、電池パックの昇温速度を得ることができる。所望の昇温速度は、予期する昇温速度であり、具体的な動作場合及び動作ニーズに応じて設定することができるが、ここで限定されていない。第２駆動信号の周波数及びデューティ比を第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比に調整することにより、電池パックＰ１に対する加熱速度を調整することができる。第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比を計算するプロセスはリアルタイムで行われ、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比をリアルタイムで調整することができる。

【0080】

いくつかの例では、モータコントローラＰ７は、モータパラメータを取得し、モータパラメータを車両全体コントローラに送信するように構成されている。モータパラメータは、母線電流又はモータの相電流を含む。母線電流又はモータの相電流は、上述の実施例の関連する説明を参照するので、ここでは説明を省略する。

【0081】

車両全体コントローラＰ５は、受信したモータパラメータを電池管理モジュールＰ６に送信するように構成されている。

【0082】

また、電池管理モジュールＰ６は、所望のモータパラメータと、取得した電池パックＰ１の充電状態と、受信したモータパラメータとに基づいて、第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比を算出し、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比に調整するように構成されている。従って、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を制御することにより、メイン正極スイッチＫ１のスイッチ周波数及びオン・オフ時間を調整して、母線電流の有効値を調整することで、電池パック加熱システムの自己加熱過程を調整する。所望のモータパラメータの関連説明は、上述の実施例の関連内容を参照することができるため、ここでは説明を省略する。

【0083】

第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比を計算するプロセスは、リアルタイムで行われ、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比をリアルタイムで調整することができる。

【0084】

いくつかの例では、モータコントローラＰ７は、モータパラメータを取得し、モータパラメータを車両全体コントローラＰ５に送信するように構成されている。ここで、モータパラメータは、母線電流又はモータの相電流を含む。

【0085】

車両全体コントローラＰ５は、受信したモータパラメータを電池管理モジュールＰ６に送信するように構成されている。

【0086】

また、電池管理モジュールＰ６は、電池パックＰ１の現在の温度と、電池パックＰ１の所望の温度と、モータパラメータと、所望のモータパラメータとに基づいて、電池パックＰ１の予測加熱時間を求めるように構成されている。電池パックＰ１の所望の温度は、具体的な動作場合や動作ニーズに応じて設定することができるが、ここでは限定されていない。所望のモータパラメータの説明は、上述の実施例の関連内容を参照することができるため、ここでは説明を省略する。

【0087】

また、電池管理モジュールＰ６は、予測加熱時間を含む時間長さ情報を車載コントローラＰ５に送信するように構成されている。具体的に得られる予測加熱時間は、ここでは限定されなく、例えば、１分から４０分までの間のいずれの値であってもよい。

【0088】

車両全体コントローラＰ５は、時間長さ情報を受信し、予測加熱時間を提示するための提示メッセージを送信するように構成されている。提示メッセージは、具体的には車載計器に表示される画像情報として実現されてもよいし、スピーカや車載計器から出力される音声情報として実現されてもよく、ここでは限定されない。

【0089】

上述の低温低電力加熱モードに加えて、電池パック加熱システムは、低温加熱モードに入ることも、又は加熱モードを止めることもできる。

【0090】

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ６は、電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値未満であり、且つ電池パックＰ１の充電状態が加熱充電状態要求閾値以上である場合に、補助充電分岐回路制御モジュールＰ８に低温加熱要求コマンドを送信する。低温加熱要求コマンドは、電池パック加熱システムが低温加熱モードに入ることを要求することを指示するために用いられる。

【0091】

電池パックＰ１の充電状態が加熱充電状態要求閾値以上であるため、電池パックＰ１のエネルギーが電池パックＰ１の自己加熱をサポートするのに十分であることを示す。したがって、補助充電分岐回路Ｐ４の電力供給源Ｐ４１からさらにエネルギーを供給する必要がない。補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は低温加熱要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路Ｐ４に第４の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路Ｐ４との間の遮断を制御する。

【0092】

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ６は、電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値以上であり、且つ電池パックＰ１の充電状態が加熱充電状態要求閾値以上である場合に、車両全体コントローラＰ５及び補助充電分岐回路制御モジュールＰ８にそれぞれ加熱停止要求コマンドを送信する。加熱停止要求コマンドは、電池パック加熱システムが加熱停止モードに入ることを要求することを指示するためのコマンドである。

【0093】

補助充電分岐回路制御モジュールＰ８は、加熱停止要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路Ｐ４に第５の制御信号を送信し、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路Ｐ４との間の遮断を制御する。

【0094】

車両全体コントローラＰ５は、加熱停止要求コマンドに応答して、モータコントローラＰ７に第６の制御信号を送信し、電池管理モジュールＰ６に第７の制御信号を送信するように構成されている。

【0095】

モータコントローラＰ７は、第６の制御信号に応答して、インバータＰ２における一部のスイッチモジュールへの第１の駆動信号の送信を停止するように構成されている。インバータＰ２のスイッチモジュールはオフされる。

【0096】

電池管理モジュールＰ６は、第７の制御信号に応答して、メイン正極スイッチＫ１への第２の駆動信号の送信を停止するように構成されている。メイン正極スイッチＫ１はオフされる。

【0097】

電池パック加熱システムが電池パックＰ１を加熱する過程において、モータコントローラＰ７は、インバータＰ２におけるスイッチモジュール、モータＰ３の固定子などの位置の温度、母線電流、モータＰ３の相電流又はその他のパラメータを監視することもでき、監視によって得られたパラメータを車両全体コントローラＰ５にアップロードする。車両全体コントローラＰ５は、監視によって得られたパラメータに基づいて、電池パック加熱システムを調整することができる。

【0098】

電池管理モジュールＰ６は、電池パックＰ１の温度、充電状態、絶縁抵抗などのパラメータを監視し、検出されたパラメータを車両全体コントローラＰ５にアップロードすることもできる。車両全体コントローラＰ５は、監視によって得られたパラメータに基づいて、電池パック加熱システムを調整することができる。

【0099】

電池パック加熱システムに対する調整は、具体的には、電池パック加熱システム全体の電池パックＰ１に対する加熱を停止すること、又は、スイッチモジュールを駆動する第１の駆動信号を調整してスイッチモジュールのスイッチ周波数及びオン・オフのデューティ比を調整すること、又は、メイン正極スイッチＫ１を駆動する第２の駆動信号を調整してメイン正極スイッチＫ１のスイッチ周波数及びオン・オフのデューティ比を調整することを含んでもよい。

【0100】

本発明の実施例は、上記実施例の電池パック加熱システムに対応して、電池パック加熱システムの制御方法も提供する。図３は、本発明の実施例に係る電池パック加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。図３に示すように、電池パック加熱システムの制御方法は、ステップＳ１０１～ステップＳ１０３を含むことができる。

【0101】

ステップＳ１０１において、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たす場合、車両全体コントローラ及び補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信する。

【0102】

いくつかの例では、状態パラメータは、温度及び充電状態を含み、予め設定された低温低電力条件は、温度が加熱温度閾値未満であり、且つ充電状態が加熱充電状態要求閾値未満であることを含む。例えば、加熱温度閾値は、－５０℃以上且つ５℃以下である。加熱充電状態要求閾値は、５％以上且つ１００％未満である。

【0103】

ステップＳ１０２において、補助充電分岐回路制御モジュールは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路に第１の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路との導通を制御することで、電力供給源が外部インターフェースを介して電池パック及び／又はモータにエネルギーを伝達するようにさせる。

【0104】

ステップＳ１０３において、車両全体コントローラは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、モータコントローラに第２の制御信号を送信して、モータコントローラにインバータにおけるスイッチモジュールのオン・オフを制御させ、且つ電池管理モジュールへ第３の制御信号を送信して、電池管理モジュールにメイン正極スイッチのオン・オフを制御させることで、電池パックとモータとの間に相互にエネルギーを伝達させて、電池パックを加熱する。

【0105】

本発明の実施例において、電池管理モジュールは電池パックの状態パラメータが予め設定された低温低電力条件を満たすと、車両全体コントローラ及び補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ低温低電力加熱要求コマンドを送信して、低温低電力加熱モードに入ることを要求する。電池管理モジュールが補助充電分岐回路制御モジュールを制御し、車両全体コントローラが電池管理モジュールとモータコントローラを制御することにより、補助充電分岐回路、メイン正極スイッチ及びインバータにおけるスイッチモジュールが制御されて、補助充電分岐回路における電力供給源が電池パック及び／又はモータにエネルギーを伝達して、電池パック及びモータが電池パックの加熱をサポートするための十分なエネルギーを有するようにする。電池パックとモータとの間で相互にエネルギーを伝達し、電池パックの充電と放電のサイクルを形成し、電池パックがある回路に電流を発生させる。交流電流は連続的に電池パックを通過することができ、電池パックの内部抵抗を発熱させることにより、低電力の場合にも電池パックに対する均一且つ高効率の自己加熱を実現することができる。

【0106】

図４は、図１及び図２に示す電池パック加熱システムに対応する、本発明の他の実施例に係る電池パック加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。図４が図３と異なる点は、図４に示す電池パック加熱システムの制御方法がステップＳ１０４～ステップＳ１０７をさらに含む点である。

【0107】

ステップＳ１０４において、電池管理モジュールは、プリチャージスイッチに第３の駆動信号を送信して、プリチャージスイッチをオンさせるように制御して、プリチャージを行う。

【0108】

ここで、電池加熱システムは、プリチャージスイッチ及びプリチャージ抵抗を含む、メイン正極スイッチと並列に接続されているプリチャージ分岐回路をさらに含む。

【0109】

ステップＳ１０５において、補助充電分岐回路制御モジュールは、低温低電力加熱要求コマンドに応答して、補助スイッチモジュールに第１の制御信号を送信して、補助スイッチモジュールをオンさせるように制御する。

【0110】

ここで、補助充電分岐回路は、補助スイッチモジュールをさらに含む。電力供給源の電圧は、電池パックの現在の電圧より高い。

【0111】

ステップＳ１０６において、モータコントローラは、第２の制御信号に応答して、インバータにおける一部のスイッチモジュールに第１の駆動信号を送信して、一部のスイッチモジュールを周期的にオン・オフさせるように駆動することで、モータに電力供給源からのエネルギーを受けさせたり、モータに電池パックからのエネルギーを受けさせたり、モータコントローラに電池パックへエネルギーを伝達させたりする。

【0112】

ステップＳ１０７において、電池管理モジュールは、第３の制御信号に応答して、第２の駆動信号をメイン正極スイッチに送信して、メイン正極スイッチを周期的にオン・オフさせるように駆動することで、電池パックに電力供給源からのエネルギーを受けさせたり、電池パックにモータからのエネルギーを受けさせたり、電池パックにモータへエネルギーを伝達させたりする。

【0113】

いくつかの例では、電池パック加熱システムは、インバータと並列に接続された支持コンデンサをさらに含む。第２の駆動信号はメイン正極スイッチをオンさせるように駆動する場合、第１の駆動信号は一部のスイッチモジュールをオフさせるように駆動することで、電池パックから支持コンデンサにエネルギーを伝達させたり、電池パックにモータから伝達されたエネルギーを受けさせたりする。第１の駆動信号は一部のスイッチモジュールをオンさせるように駆動する場合、第２の駆動信号はメイン正極スイッチをオフさせるように駆動することで、モータが支持コンデンサから伝達されたエネルギーを受けるようにする。

【0114】

図５は、本発明のさらに別の実施例に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。図５が図３と異なる点は、図５に示す電池パック加熱システムの制御方法がステップＳ１０８～ステップＳ１１４をさらに含む点である。

【0115】

ステップＳ１０８において、電池管理モジュールは、電池パックの温度が加熱温度閾値未満であり、且つ、電池パックの充電状態が加熱充電状態要求閾値以上であると特定する場合、補助充電分岐回路制御モジュールに低温加熱要求コマンドを送信する。

【0116】

ステップＳ１０９において、補助充電分岐回路制御モジュールは、低温加熱要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路に第４の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路との間の遮断を制御する。

【0117】

ステップＳ１１０において、電池管理モジュールは、電池パックの温度が加熱温度閾値以上であり、且つ、電池パックの充電状態が加熱充電状態要求閾値以上であることを確認すると、車両全体コントローラ及び補助充電分岐回路制御モジュールにそれぞれ加熱停止要求コマンドを送信する。

【0118】

ステップＳ１１１において、補助充電分岐回路制御モジュールは、加熱停止要求コマンドに応答して、補助充電分岐回路に第５の制御信号を送信して、電池パック加熱システムと補助充電分岐回路との間の遮断を制御する。

【0119】

ステップＳ１１２において、車両全体コントローラは、加熱停止要求コマンドに応答して、モータコントローラに第６の制御信号を送信して、電池管理モジュールに第７の制御信号を送信する。

【0120】

ステップＳ１１３において、モータコントローラは、第６の制御信号に応答して、インバータにおける一部のスイッチモジュールへの第１の駆動信号の送信を停止する。

【0121】

ステップＳ１１４において、電池管理モジュールは、第７の制御信号に応答して、メイン正極スイッチへの第２の駆動信号の送信を停止する。

【0122】

いくつかの例では、モータコントローラは、第１の駆動信号を調整することで、インバータのスイッチモジュールのスイッチ周波数及びオン・オフ時間長さを調整して、電池加熱システムの電池を加熱するための充電及び放電する電流を調整することができる。

【0123】

例えば、電池管理モジュールは、取得した電池パックの状態パラメータを車両全体コントローラに送信する。状態パラメータは、充電状態及び温度を含む。車両全体コントローラは、受信した電池パックの状態パラメータをモータコントローラに送信する。モータコントローラは、所望の昇温速度と、受信した電池パックの状態パラメータとに基づいて、第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比を算出し、第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を、第１の所望の周波数及び第１の所望のデューティ比に調整する。

【0124】

また、例えば、前記電池管理モジュールは、取得した前記電池パックの充電状態を前記車両全体コントローラに送信する。前記車両全体コントローラは、受信した前記電池パックの充電状態を前記モータコントローラに送信する。前記モータコントローラはモータパラメータを取得し、所望のモータパラメータ、前記モータパラメータ及び受信した前記電池パックの充電状態に基づいて、第２の所望の周波数及び第２の所望のデューティ比を算出し、前記第１の駆動信号の周波数及びデューティ比を前記第２の所望の周波数及び前記第２の所望のデューティ比に調整する。前記モータパラメータは、母線電流又は前記モータの相電流を含む。

【0125】

いくつかの例では、電池管理モジュールは、第２の駆動信号を調整することで、メイン正極スイッチのスイッチ周波数及びオン・オフ時間長さを調整して、電池パック加熱システムによる電池への加熱を調整することができる。

【0126】

例えば、電池管理モジュールは、所望の昇温速度及び取得した電池パックの状態パラメータに基づいて、第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比を算出し、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を第３の所望の周波数及び第３の所望のデューティ比に調整する。状態パラメータは、充電状態及び温度を含む。

【0127】

また、例えば、モータコントローラは、モータパラメータを取得し、モータパラメータを車両全体コントローラに送信する。モータパラメータは、母線電流又はモータの相電流を含む。車両全体コントローラは、受信したモータパラメータを電池管理モジュールに送信する。電池管理モジュールは、所望のモータパラメータ、取得した電池パックの充電状態、及び受信したモータパラメータに基づいて、第４の所望の周波数と第４の所望のデューティ比とを算出し、第２の駆動信号の周波数及びデューティ比を第４の所望の周波数及び第４の所望のデューティ比に調整する。

【0128】

いくつかの例では、モータコントローラは、母線電流又はモータの相電流を含むモータパラメータを取得し、モータパラメータを車両全体コントローラに送信する。車両全体コントローラは、受信したモータパラメータを電池管理モジュールに送信する。電池管理モジュールは、電池パックの現在の温度、電池パックの所望の温度、モータパラメータ、及び所望のモータパラメータに基づいて、電池パックの予測加熱時間を得る。電池管理モジュールは、予測加熱時間を含む時間長さ情報を車両全体コントローラに送信する。車両全体コントローラは、時間長さ情報を受信し、予測加熱時間を提示するための提示メッセージを送信して、ユーザに予測加熱時間を提示する。

【0129】

本発明の実施例における電池パック加熱システムの制御方法についての説明は、上述した実施例における電池パック加熱システムに対する説明を参照することができるので、ここではその説明を省略する。

【0130】

なお、本明細書において、各実施例は、累加する形態で記載されており、各実施例において同一又は類似の部分はお互いに参照することができ、各実施例は、他の実施例との相違点を中心に記載されていることは言うまでもない。装置の実施例については、方法の実施例の関連説明を参照することができる。本発明の実施例は、上記のように記載し且つ図に示した特定のステップ及び構成に限定されるものではない。当業者は、本発明の実施例の精神を理解した上で、様な変更、補正及び追加、又はステップ間の順番変更を行うことができる。なお、簡略化のため、既知の方法技術の詳細な説明は省略した。

【0131】

当業者は、上記の実施例は、いずれも例示的なものであり、限定的なものではないことを理解すべきである。異なる実施例に現れる異なる技術的特徴を組み合わせて、有益な効果を達成することができる。当業者は、図面、明細書、特許請求の範囲を検討したうえ、開示された実施例の他の変更された実施例を理解し且つ実現できる。特許請求の範囲において、用語「含む」とは、他の手段又はステップを除外せず、不定冠詞「一つ」は、複数を排除せず、用語「第１」、「第２」は、名称を表すものであり、特定の順番を示すものと理解してはならない。請求項における参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。請求項に現れる複数の部分の機能は、単一のハードウェア又はソフトウェアモジュールによって実装できる。特定の機能が異なる従属請求項に記載されていることは、このような技術的特徴を組み合わせて有益な効果が得られないことを意味しない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】