特許 7165781 電池加熱システムの制御方法、電池管理モジュール、モータコントローラ及び記録媒体

(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】2022-10-26

(45)【発行日】2022-11-04

(54)【発明の名称】電池加熱システムの制御方法、電池管理モジュール、モータコントローラ及び記録媒体

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/633 20140101AFI20221027BHJP

   H01M 10/615 20140101ALI20221027BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20221027BHJP

   H01M 10/667 20140101ALI20221027BHJP

   B60L 58/25 20190101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

H01M10/633

H01M10/615

H01M10/625

H01M10/667

B60L58/25

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021087481

(22)【出願日】2021-05-25

(62)【分割の表示】P 2019234397の分割

【原出願日】2019-12-25

(65)【公開番号】P2021153055

(43)【公開日】2021-09-30

【審査請求日】2021-05-25

(31)【優先権主張番号】201811640742.5

(32)【優先日】2018-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】322005415

【氏名又は名称】寧徳時代潤智軟件科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ａｍｐｅｒｅｘ Ｒｕｎｚｈｉ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

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

(74)【代理人】

【識別番号】100082876

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100086807

【弁理士】

【氏名又は名称】柿本 恭成

(74)【代理人】

【識別番号】100178906

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 充和

(72)【発明者】

【氏名】左 希▲陽▼

(72)【発明者】

【氏名】但 志敏

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼ ▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】侯 ▲貽▼真

(72)【発明者】

【氏名】李 国▲偉▼

(72)【発明者】

【氏名】▲呉▼ ▲興▼▲遠▼

(72)【発明者】

【氏名】李 ▲艶▼茹

【審査官】赤穂 嘉紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０７２９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４５３８７０１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３５６０３０４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／６０－１０／６６７

Ｂ６０Ｌ １／００－３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００－１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００－５８／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池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、電池パックの温度と、前記電池パックの残存電力量ＳＯＣを取得することと、
前記電池パックの前記温度が予め設定された温度閾値より低く、且つ前記電池パックの前記残存電力量ＳＯＣが予め設定されたＳＯＣ閾値より高い時、前記電池管理モジュールが電池加熱要求を車両用コントローラに送信し、前記車両用コントローラにより車両が静置状態にあり且つモータが作動していないと判定された場合、前記電池加熱要求に応じて電池加熱指令を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が電池加熱指令を受信した後、通信確立要求を前記車両用コントローラに送信し、前記車両用コントローラが前記通信確立要求に応じて前記モータコントローラと前記電池管理モジュールとの間の通信権限を解放して、前記電池管理モジュールと前記モータコントローラとはハンドシェイク通信を行うことと、
前記電池管理モジュールが、第１のスイッチ及び第２のスイッチの両方が閉じられるように制御し、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの両方が閉じられた後、スイッチ閉成情報を前記モータコントローラに送信して前記電池パックを加熱すること、とを含み、
前記スイッチ閉成情報が前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチの閉成情報を含み、前記第１のスイッチが電池パックの正極に接続され、前記第２のスイッチが前記電池パックの負極に接続され、スイッチアセンブリが前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続される、ことを特徴とする電池加熱システムの制御方法。

【請求項2】

前記電池管理モジュールが、前記電池パックの加熱過程において、前記電池パックの状態パラメータに基づいて、所望の周波数及び所望のデューティ比を取得して前記モータコントローラに送信し、前記モータコントローラが前記スイッチアセンブリに前記所望の周波数及び前記所望のデューティ比を有する駆動信号を供給させる、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項3】

前記電池パックの負極と前記第２のスイッチとの間に電流センサが配置され、前記電池管理モジュールが、前記電池パックの加熱過程において、前記電池パックの温度、前記電池パックの電圧、前記電池パックのＳＯＣ、前記電流センサによって取得された加熱電流及び前記スイッチアセンブリの温度のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電池加熱システムが正常作動モードになっているかどうかを判断することと、
前記電池加熱システムが正常作動モードになっていないと、異常状態情報を前記モータコントローラに送信すること、とを含むことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項4】

前記モータコントローラが、前記異常状態情報を受信すると、前記スイッチアセンブリをオフ状態に制御すると共に、第１のスイッチアセンブリ状態情報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が、前記第１のスイッチアセンブリ状態情報を受信すると、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフにすること、とを含むことを特徴とする請求項３に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項5】

前記電池管理モジュールが、前記電池パックの加熱過程において、前記電池パックの温度が予め設定された加熱温度に達したと判定した場合、加熱停止指令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が、前記加熱停止指令に応じて前記スイッチアセンブリをオフ状態に制御すると共に、第３のスイッチアセンブリ状態情報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が、前記第３のスイッチアセンブリ状態情報を受信すると、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチをオフにすることとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項6】

前記電池管理モジュールは、加熱作動モードが終了されたことを判定した後、通信機構を遮断し、通信遮断情報を前記車両用コントローラに報知する、ことを特徴とする請求項５に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項7】

電池加熱システムの制御方法であって、
モータコントローラは、車両用コントローラから送信された電池加熱指令を受信し、前記車両用コントローラが電池管理モジュールから電池加熱要求を受信すると共に車両が静置状態にあり且つモータが作動していないと判定された場合、前記電池加熱指令が送信されることと、
前記モータコントローラが通信確立要求を前記車両用コントローラに送信し、前記車両用コントローラが前記通信確立要求に応じて前記モータコントローラと前記電池管理モジュールとの間の通信権限を解放することと、
前記モータコントローラと前記電池管理モジュールとの間の通信権限が解放された後、前記電池管理モジュールと前記モータコントローラとはハンドシェイク通信を行うことと、
前記モータコントローラが前記電池管理モジュールから送信されたスイッチ閉成情報を受信した後、スイッチアセンブリを制御して電池パックを加熱し、前記スイッチ閉成情報が第１のスイッチ及び第２のスイッチの閉成情報を含み、前記第１のスイッチが電池パックの正極に接続され、前記第２のスイッチが前記電池パックの負極に接続され、スイッチアセンブリが前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間に接続される、ことを特徴とする電池加熱システムの制御方法。

【請求項8】

前記モータコントローラが、前記スイッチアセンブリを制御して、前記電池パックを加熱することは、
前記モータコントローラが、前記スイッチアセンブリに駆動信号を供給することで、前記スイッチアセンブリが周期的にオン状態とオフ状態になるように制御し、前記電池パックの加熱を実現することを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項9】

前記電池パックの加熱過程において、前記モータコントローラが前記電池管理モジュールから送信された所望の周波数及び所望のデューティ比を受信することと、
前記モータコントローラが前記スイッチアセンブリに前記所望の周波数及び前記所望のデューティ比を有する駆動信号を供給させることと、を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項10】

前記モータコントローラが、前記電池管理モジュールから送信された異常状態情報を受信することと、
前記モータコントローラが、前記異常状態情報に応じて前記スイッチアセンブリをオフ状態に制御すると共に、前記電池管理モジュールが第１のスイッチと第２のスイッチをオフさせるための第１のスイッチアセンブリ状態情報を前記電池管理モジュールに送信することと、とを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項11】

前記モータコントローラが前記スイッチアセンブリの温度に基づいて前記システムが正常作動モードになっているかを判断することと、
前記システムが正常作動モードになっていないと判定すると、前記モータコントローラにより前記スイッチアセンブリをオフ状態に制御すると共に、前記電池管理モジュールが第１のスイッチと第２のスイッチをオフさせるための第２のスイッチアセンブリ状態情報を前記電池管理モジュールに送信することと、を更に含む、ことを特徴とする請求項７に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項12】

前記モータコントローラが、前記電池管理モジュールから送信された加熱停止指令を受信することと、
前記モータコントローラが、前記加熱停止指令に応じて前記スイッチアセンブリをオフ状態に制御すると共に、前記電池管理モジュールが第１のスイッチと第２のスイッチをオフさせるための第３のスイッチアセンブリ状態情報を前記電池管理モジュールに送信することと、を更に含む、ことを特徴とする請求項７に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項13】

前記モータコントローラは、加熱作動モードが終了されたことを判定した後、通信機構を遮断し、通信遮断情報を前記車両用コントローラに報知する、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池加熱システムの制御方法。

【請求項14】

プロセッサと、前記プロセッサに接続されたメモリとを備えた電池管理モジュールであって、
前記メモリにプログラムが記憶され、前記プロセッサにより前記プログラムを実行することで請求項１～６のいずれか一項に記載の方法を行うことを特徴とする電池管理モジュール。

【請求項15】

プロセッサと、前記プロセッサに接続されたメモリとを備えたモータコントローラであって、
前記メモリにプログラムが記憶され、前記プロセッサにより前記プログラムを実行することで請求項７～１３のいずれか一項に記載の方法を行うことを特徴とするモータコントローラ。

【請求項16】

コンピュータに実行されることで請求項１～６のいずれか一項に記載の方法を行うプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。

【請求項17】

コンピュータに実行されることで請求項７～１３のいずれか一項に記載の方法を行うプログラムが記録されたことを特徴とする記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電池の分野に関し、特に、電池加熱システム及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウム電池は、エネルギー密度が高く、循環充放電が可能であり、安全で環境に優しいなどの一連の利点を有し、現在、新エネルギー自動車、消費電子とエネルギー貯蔵システムに広く応用されている。特に、新エネルギー自動車分野では、世界の各国家が電気自動車産業の発展を積極的に支援している。しかし、リチウム電池の低温環境での使用はある程度制限され、低温環境ではリチウム電池の放電容量は著しく低下し、同時に低温環境ではリチウム電池は充電できないため、動力リチウム電池を加熱する必要がある。

【0003】

現在、車載動力リチウム電池は、外部加熱によって加熱することができる。外部加熱方法は、主に空気加熱、液体加熱、相変化材料加熱、熱抵抗加熱などの加熱方法を含む。これらの外部加熱方法で使用される材料は、通常、電池パック内に封入されている。また、これらの外部加熱方法は、専用の熱循環容器を使用し、熱伝導性物質を間接的に加熱することにより、特定の構造物を介して動力リチウム電池に熱を伝導する。このような外部熱伝導による加熱方式は、加熱効率が低く、コストが高い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の実施形態は、コストを低減しつつ、電池パックの加熱効率を向上させる電池加熱システム及びその制御方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、電池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、電池パックの温度と、電池パックの残存電力量ＳＯＣを取得することと、電池パックの温度が予め設定された温度閾値より低く、且つ電池パックの残存電力量ＳＯＣが予め設定されたＳＯＣ閾値より高い時、電池管理モジュールが電池加熱要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラにより車両が静置状態にあり且つモータが作動していないと判定された場合、電池加熱要求に応じて電池加熱指令をモータコントローラに送信することと、モータコントローラが電池加熱指令を受信した後、通信確立要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラが通信確立要求に応じてモータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限を解放して、電池管理モジュールとモータコントローラとはハンドシェイク通信を行うことと、電池管理モジュールが、第１のスイッチ及び第２のスイッチの両方が閉じられるように制御し、第１のスイッチ及び第２のスイッチの両方が閉じられた後、スイッチ閉成情報をモータコントローラに送信して電池パックを加熱すること、とを含み、スイッチ閉成情報が第１のスイッチ及び第２のスイッチの閉成情報を含み、第１のスイッチが電池パックの正極に接続され、第２のスイッチが電池パックの負極に接続され、スイッチアセンブリが第１のスイッチと第２のスイッチとの間に接続される、電池加熱システムの制御方法が提供される。

【0006】

本発明の他の態様によれば、電池加熱システムの制御方法であって、モータコントローラは、車両用コントローラから送信された電池加熱指令を受信し、車両用コントローラが電池管理モジュールから電池加熱要求を受信すると共に車両が静置状態にあり且つモータが作動していないと判定された場合、電池加熱指令が送信されることと、モータコントローラが通信確立要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラが通信確立要求に応じてモータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限を解放することと、モータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限が解放された後、電池管理モジュールとモータコントローラとはハンドシェイク通信を行うことと、モータコントローラが電池管理モジュールから送信されたスイッチ閉成情報を受信した後、スイッチアセンブリを制御して電池パックを加熱し、スイッチ閉成情報が第１のスイッチ及び第２のスイッチの閉成情報を含み、第１のスイッチが電池パックの正極に接続され、第２のスイッチが電池パックの負極に接続され、スイッチアセンブリが第１のスイッチと第２のスイッチとの間に接続される、電池加熱システムの制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の実施形態に係る電池加熱システム及びその制御方法によれば、第１のスイッチ、第２のスイッチ、スイッチアセンブリ及びメインコントローラを同一の筐体内に集積することにより、構造が簡単でコストを低減することができる。コストを低減した上で、メインコントローラによる第１のスイッチ、第２のスイッチ及びスイッチアセンブリの制御により、電池パックが配置されている高電圧回路に持続的な交流励磁電流を発生させることができ、電池パックに交流励磁電流が流れ続けるため、電池パックの内部抵抗が発熱され内部から電池が加熱され、加熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

以下、本発明の実施形態の技術案をより明確に説明するために、本発明の実施形態で必要とされる図面を簡単に説明するが、当業者にとっては、創造的な労力を要することなく、これらの図面から他の図面も得ることができる。

【図1】本発明の一実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。

【図2】本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。

【図3】本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。

【図4】本発明の実施形態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】本発明の他の実施形態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】

【0009】

以下、本発明の各技術案の特徴及び例示的な実施形態を詳細に説明する。本発明の目的、技術案及び利点をより明確化するために、図面及び実施形態を参照して本発明を更に詳細に説明する。本明細書に記載された具体的な実施形態は、単に本発明を説明するように構成され、本発明を限定するように構成されていないことを理解されたい。当業者であれば、本発明は、これらの特定の詳細の一部を必要とせずに実施することができる。以下の実施形態の説明は、単に、本発明の実施形態を示すことによって、本発明のより良い理解を提供するためのものである。

【0010】

なお、本明細書において、第１及び第２等の関係用語は、１つの実体又は作動を他の実体又は作動と区別するために使用され、これらの実体または作動の間にどのような実際的な関係または順序が存在することを必ずしも要求したり示唆したりするものではない。さらに、用語「備える」、「含む」、またはその他の変形は、非排他的な包含を含むことを意図しており、一連の要素を含むプロセス、方法、物品、または装置がこれらの要素だけでなく、さらに、明示的に列挙されていない他の要素、またはこのようなプロセス、方法、物品または装置に固有の要素も含むことを意図している。特に制限がないかぎり、語句「……を含む」によって定義される要素は、その要素を含むプロセス、方法、物品または装置に、さらに別の同じ要素が存在することを排除するものではない。

【0011】

図１は、本発明の一実施形態に係る電池加熱システムを示す。図１に示すように、電池加熱システムは、電池パックＥを加熱するものであり、電池パックＥの正極に接続された第１のスイッチＫ１と、電池パックＥの負極に接続された第２のスイッチＫ２と、第１のスイッチＫ１と第２のスイッチＫ２との間に接続されたスイッチアセンブリＫ３と、スイッチアセンブリＫ３に接続されたモータＭと、メインコントローラＰとを備えている。
第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチアセンブリＫ３、及びメインコントローラＰは、同一の筐体内に集積されている。

【0012】

メインコントローラＰは、電池パックＥの状態パラメータに基づいて、電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判定し、加熱する必要があると、電池加熱要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラにより車両が静置状態であり且つモータＭが作動していないと判定された場合、電池加熱要求に応じてメインコントローラＰに電池加熱指令を送信する。

【0013】

メインコントローラＰは、電池加熱指令に応じて、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、及びスイッチアセンブリＫ３を制御して、電池パックＥを加熱する。
いくつかの例では、メインコントローラＰは、電池パックＥの状態パラメータを取得するために電池パックＥに接続されており、この接続関係は図示されていない。メインコントローラＰは、また、スイッチアセンブリＫ３がオフ状態にあるかオン状態にあるかを制御するために、スイッチアセンブリＫ３に接続されており、この接続関係は図示されていない。

【0014】

いくつかの例では、メインコントローラＰは、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の開閉を制御するために、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２にも接続されており、この接続関係は図示されていない。

【0015】

本発明の実施形態に係る電池加熱システムは、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチアセンブリＫ３及びメインコントローラＰを同一の筐体内に集積することにより、構造が簡単であり、コストが低減される。コストを低減した上で、メインコントローラＰによる第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２及びスイッチアセンブリＫ３の制御により、電池パックＥが配置されている高電圧回路には持続的な交流励磁電流が発生し、電池パックＥに交流励磁電流が流れ続けるため、電池パックＥの内部抵抗が発熱され内部から電池が加熱され、加熱効率を向上させることができる。

【0016】

図２は、本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムを示す。図２は、図１のスイッチアセンブリＫ３及びモータＭの具体的な構成を示している。
一例として、第１のスイッチＫ１は、電池パックＥの正極に接続されたメイン正極スイッチＶ＋であり、第２のスイッチＫ２は、電池パックＥの負極に接続されたメイン負極スイッチＶ－である。

【0017】

スイッチアセンブリＫ３は、並列に接続された第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、及び第３相ブリッジアームを含む。第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームは、それぞれ上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとを有し、各上部ブリッジアームにはスイッチユニットが設けられ、各下部ブリッジアームにもスイッチユニットが設けられている。

【0018】

例えば、図２に示すように、第１相ブリッジアームはＵ相ブリッジアームであり、第２相ブリッジアームはＶ相ブリッジアームであり、第３相ブリッジアームはＷ相ブリッジアームである。ここで、Ｕ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチユニットは第１のスイッチユニットＶ１であり、Ｕ相ブリッジアームの下部ブリッジアームには第２のスイッチユニットＶ２が設けられている。Ｖ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチユニットは第３スイッチユニットＶ３であり、Ｖ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットは第４スイッチユニットＶ４である。Ｗ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチユニットは第５スイッチユニットＶ５であり、Ｗ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットは第６スイッチユニットＶ６である。

【0019】

いくつかの例では、スイッチユニットは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（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－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）等のパワースイッチデバイスの１種または２種以上を含むことができる。ここで、スイッチユニットにおける各ＩＧＢＴデバイスとＭＯＳＦＥＴデバイス等の組み合わせ方式及び接続方式は限定するものではない。上記パワースイッチデバイスの材料の種類も限定されず、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）または他の材料から製造されたパワースイッチデバイスを使用することができる。

【0020】

ここで、各スイッチユニットは、何れも対応する寄生ダイオードを有する。ここで、第１のスイッチユニットＶ１、第２のスイッチユニットＶ２、第３のスイッチユニットＶ３、第４のスイッチユニットＶ４、第５のスイッチユニットＶ５及び第６のスイッチユニットＶ６がそれぞれ対応する寄生ダイオードは、寄生ダイオードＶＤ１、寄生ダイオードＶＤ２、寄生ダイオードＶＤ３、寄生ダイオードＶＤ４、寄生ダイオードＶＤ５及び寄生ダイオードＶＤ６である。

【0021】

一例として、各スイッチユニットのダイオードは、通常のパワーシリコン（Ｓｉ）ダイオードであってもよく、ＳｉＣダイオードであってもよく、本発明の実施形態は、寄生ダイオードの材料タイプを限定するものではない。

【0022】

本発明の実施形態では、モータＭの第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、それぞれ、第１相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、第２相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点及び第３相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点に接続されている。

【0023】

一例として、図２を参照すると、モータＭの固定子は、３相固定子インダクタンス、即ち、固定子インダクタンスＬ１、固定子インダクタンスＬ３、及び固定子インダクタンスＬ５と等価である。各相固定子インダクタンスは一つの相ブリッジアームに接続されている。固定子インダクタンスは、エネルギー蓄積とエネルギー放出の機能を有する。ここで、固定子インダクタンスＬ１の一端と、固定子インダクタンスＬ３の一端と、固定子インダクタンスＬ５の一端とは、一方の共通端に接続されている。

【0024】

固定子インダクタンスＬ１の非共通端は第１相入力端であり、固定子インダクタンスＬ３の非共通端は第２相入力端であり、固定子インダクタンスＬ５の非共通端は第３相入力端である。
なお、モータＭの第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、入力端として電流を入力してもよく、出力端として電流を出力してもよい。

【0025】

いくつかの例では、メイン正極スイッチＶ＋、メイン負極スイッチＶ－及び第１のスイッチユニットＶ１、第２のスイッチユニットＶ２、第３のスイッチユニットＶ３、第４のスイッチユニットＶ４、第５スイッチユニットＶ５及び第６スイッチユニットＶ６は、ＳｉまたはＳｉＣウエハによってモジュール全体にパッケージングされ、上述した筐体内に配置されてもよい。
なお、メインコントローラＰは、スイッチアセンブリＫ３の各スイッチユニットに接続されており、この接続関係は図２には示されていない。

【0026】

いくつかの例では、メインコントローラＰは、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットに駆動信号を供給して、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットの周期的なオン／オフを制御する。
駆動信号は、具体的にはパルス信号であってもよい。さらに、駆動信号は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）信号であってもよい。

【0027】

いくつかの例では、駆動信号のうちの高レベルはスイッチユニットをオンにするように駆動し、駆動信号のうちの低レベルはスイッチユニットをオフにするように駆動する。駆動信号は、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットの周期的なオン／オフを制御することができる。

【0028】

ここで、対象上部ブリッジアームスイッチユニットは、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、第３相ブリッジアームのいずれかの上部ブリッジアームのスイッチユニットであり、対象下部ブリッジアームスイッチユニットは、対象上部ブリッジアームスイッチユニットが位置するブリッジアームを除く少なくとも一つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットである。

【0029】

なお、駆動信号により駆動されていないスイッチユニット（即ち、対象上部ブリッジアームスイッチユニットと対象下部ブリッジアームスイッチユニット以外のスイッチユニット）は、いずれもオフになっている。
例えば、対象上部ブリッジアームスイッチユニットが第１のスイッチユニットＶ１である場合、対象下部ブリッジアームスイッチユニットは、第４スイッチユニットＶ４及び／又は第６スイッチユニットＶ６である。類推により、ここでは一つ一つ列挙しない。

【0030】

なお、周期的なオンとオフの各周期における対象上部ブリッジアームスイッチユニットと、対象下部ブリッジアームスイッチユニットとは、同一であってもよく、異なっていてもよいが、ここでは限定されるものではない。例えば、各周期で駆動信号は、第１のスイッチユニットＶ１及び第４のスイッチユニットＶ４がオン／オフになるように駆動される。また、例えば、第１の周期において、駆動信号は、第１のスイッチユニットＶ１及び第４のスイッチユニットＶ４がオン／オフになるように駆動する。第２の周期において、駆動信号は、第３のスイッチユニットＶ３及び第２のスイッチユニットＶ２がオン／オフになるように駆動する。第３の周期において、駆動信号は、第１のスイッチユニットＶ１、第４のスイッチユニットＶ４及び第６のスイッチユニットＶ６がオン／オフになるように駆動する。即ち、異なる周期において、駆動信号によって駆動される対象上部ブリッジアームスイッチユニットと、対象下部ブリッジアームスイッチユニットは異なっていてもよい。

【0031】

駆動信号は、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットが周期的にオン／オフになるように駆動することで、電池パックＥ、メイン正極スイッチＶ＋、対象上部ブリッジアームスイッチユニット、モータＭ、対象下部ブリッジアームスイッチユニット、メイン負極スイッチＶ－により形成された回路内に交流電流を発生させる。具体的には、交流正弦波電流を発生させることができる。即ち、電池パックＥは、充電と放電とを交互に行う。電池パックＥが充電と放電とを交互に行う過程で、電池パックＥは熱を発生し、即ち電池パックＥは内部から熱を発生する。これにより、電池パックＥの加熱が実現される。

【0032】

なお、電池加熱システムは、電気機器に搭載可能である。例えば、電池加熱システムは、電気自動車に搭載される。車両が走行ブレーキ等の作動状態にあるとき、メインコントローラＰは、３相電圧型インバータ回路におけるＶ１～Ｖ６のうちの６つのスイッチユニットを順次交互にオンにして負荷モータＭに交流する正弦波電流を発生させ、モータＭを駆動して正常に作動させる。モータＭ及びスイッチアセンブリＫ３は共に作動状態であり、メインコントローラＰは、スイッチアセンブリＫ３内の各ブリッジアーム内のスイッチユニットを制御することができない。

【0033】

そこで、本発明の実施形態では、メインコントローラＰは、モータＭ及びスイッチアセンブリＫ３の両方が非作動状態、即ち車両が静置状態にあると判定したときに、再びスイッチアセンブリＫ３に駆動信号を送信することができる。

【0034】

いくつかの実施形態では、メインコントローラＰは、電池パックＥの状態を決定するパラメータに基づいて電池パックＥを加熱する必要があると判定すると、電池加熱要求を車両用コントローラに送信する。ここで、メインコントローラＰは、電池パックＥの状態パラメータを取得するために電池パックＥに接続されている。

【0035】

いくつかの例では、温度センサ及び残存電力量（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）取得ユニットを電池パックＥ内に設けることができる。メインコントローラＰは、温度センサ及びＳＯＣ取得ユニットから電池パックＥの温度及び電池パックＥのＳＯＣを取得する。ここで、電池パックＥの温度は、具体的には、電池パックＥの筐体の温度であってもよいし、電池パックＥの内部空間における空気の温度であってもよいし、電池パックＥ内のいずれかの電池パックＥや電池ユニットの温度であってもよいし、電池パックＥ内の全ての電池パックＥや電池ユニットの温度の平均値などであってもよいが、これに限定されるものではない。

【0036】

メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が第１の予め設定された条件を満たし、且つ、電池パックＥのＳＯＣが第２の予め設定された条件を満たす場合、電池加熱要求を車両用コントローラに送信する。
なお、第１の予め設定された条件は、電池パックの温度が、予め設定された電池パックＥが正常に作動可能な最低温度閾値より低くてもよく、電池パックの温度が、予め設定された電池パックＥが正常に作動可能な温度範囲に属さなくてもよい。第２の予め設定された条件は、電池パックのＳＯＣの予め設定された最低ＳＯＣ閾値であってもよく、電池パックの温度が予め設定されたＳＯＣの数値範囲に属さなくてもよい。第１の予め設定された条件及び第２の予め設定された条件は、作業シーンや作業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。

【0037】

具体的な例として、メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が第１の予め設定された温度閾値よりも低く、且つ、電池パックＥのＳＯＣが予め設定されたＳＯＣ閾値よりも高い場合、電池パックＥを加熱する必要があると判定する。

【0038】

車両用コントローラは、電池加熱要求を受信すると、電池パックＥが配置されている車両が静置状態にあるか否か、スイッチアセンブリＫ３及びモータＭが作動しているか否かを判断する。車両用コントローラは、車両が静置状態にあり、且つスイッチアセンブリＫ３及びモータＭのいずれも作動していないと判定した場合、メインコントローラＰに電池加熱指令を送信する。メインコントローラＰは、電池加熱指令を受信すると、メイン正極スイッチＶ＋とメイン負極スイッチＶ－とがオンになるように制御し、スイッチアセンブリＫ３に駆動信号を供給して、スイッチアセンブリＫ３を周期的にオン状態／オフ状態に制御し、電池加熱システムに交流電流を発生させ、電池パックＥの加熱を実現する。

【0039】

ここで、メインコントローラＰは、メイン正極スイッチＶ＋とメイン負極スイッチＶ－の両方が閉じられるように制御した後、スイッチアセンブリＫ３に駆動信号を供給する。一例として、メインコントローラＰは、第２のスイッチＫ２を閉じてから、次にメイン正極スイッチＶ＋が閉じるように制御してもよい。

【0040】

図２において、電池パックＥとメイン正極スイッチＶ＋との間の抵抗は、電池パックＥの等価内部抵抗Ｒｘである。電池パックＥの内部抵抗は、温度が低いと抵抗値が大きくなる。例えば、-２５℃での動力リチウム電池の内部抵抗は、２５℃での動力リチウム電池の内部抵抗の５～１５倍である。電池パックＥが充電と放電を交互に行う過程では、発生する熱がより大きくなり、加熱速度がより速くなる。

【0041】

いくつかの例では、図２を参照すると、図２の各スイッチユニットは何れもパワースイッチデバイスを含む。第１のスイッチユニットＶ１は第１のパワースイッチデバイスＳ１を含み、第２のスイッチユニットＶ２は第２パワースイッチデバイスＳ２を含み、第３スイッチユニットＶ３は第３パワースイッチデバイスＳ３を含み、第４のスイッチユニットＶ４は第４のパワースイッチデバイスＳ４を含み、第５のスイッチユニットＶ５は第５のパワースイッチデバイスＳ５を含み、第６のスイッチユニットＶ６は第６のパワースイッチデバイスＳ６を含む。ここで、第１のパワースイッチデバイスＳ１の寄生ダイオードはＶＤ１であり、第２のパワースイッチデバイスＳ２の寄生ダイオードはＶＤ２であり、第３のパワースイッチデバイスＳ３の寄生ダイオードはＶＤ３であり、第４のパワースイッチデバイスＳ４の寄生ダイオードはＶＤ４であり、第５のパワースイッチデバイスＳ５の寄生ダイオードはＶＤ５であり、第６のパワースイッチデバイスＳ６の寄生ダイオードはＶＤ６である。

【0042】

上部ブリッジアームのスイッチユニットの寄生ダイオードのアノードは、上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点に接続されており、上部ブリッジアームのスイッチユニットの寄生ダイオードのカソードは、上部ブリッジアームとメイン正極スイッチＶ＋とが接続された一端に接続されている。下部ブリッジアームのスイッチユニットの寄生ダイオードのアノードは、下部ブリッジアームとメイン負極スイッチＶ－とが接続された一端に接続されており、上部ブリッジアームのスイッチユニットの寄生ダイオードのカソードは、上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点に接続されている。

【0043】

本発明のいくつかの実施形態では、電池加熱システムは、スイッチアセンブリＫ３と並列に接続された容量Ｃをさらに含み、容量Ｃは例えば直流支持（Ｄｃ－ｌｉｎｋ）容量である。ここで、支持容量は、第１相ブリッジアームと並列に接続されており、同様に、支持容量は、第２相ブリッジアームと第３相ブリッジアームの両方と並列に接続されている。支持容量の一端は、第１相ブリッジアームとメイン正極スイッチＶ＋とが接続された一端に接続されており、支持容量の他端は、第１相ブリッジアームとメイン負極スイッチＶ－とが接続された一端に接続されている。Ｄｃ－ｌｉｎｋ容量は、スイッチアセンブリＫ３におけるスイッチユニットの状態切替時に発生する電圧オーバーシュートや瞬時過電圧が３相フルブリッジインバータ回路におけるスイッチユニットに与える影響を回避し、直流母線の電圧を安定させ、電圧変動を許容範囲内に保つためのものである。

【0044】

本発明の実施形態では、メイン正極スイッチＶ＋、メイン負極スイッチＶ－、スイッチアセンブリＫ３、メインコントローラＰ及び容量を同一筐体に集積することで、ハーネスの数とハーネスの長さを減少させ、ハーネスの寄生パラメータをより良く最適化することができる。一例として、Ｄｃ－ｌｉｎｋ容量に対する設計パラメータ要件を減らすことができる。

【0045】

本発明のいくつかの実施形態では、図２を参照すると、電池加熱システムは、電池パックＥの加熱電流を取得するために、電池パックＥの負極とメイン負極スイッチＶ－との間に配置された電流センサをさらに含む。メインコントローラＰは、電流センサにより加熱された加熱電流を用いて、電池加熱システムが正常作動モードであるか否かを判断することができる。一例として、電池パックＥの加熱電流が予め設定された電流閾値に達した場合、電池加熱システムは正常作動モードではなく、即ち異常作動モードであると見なすことができる。

【0046】

本発明のいくつかの実施形態では、図２を参照すると、電池加熱システムは、電池パックＥの負極とメイン正極スイッチＶ＋との間に配置されたヒューズモジュールＩをさらに含む。一例として、ヒューズモジュールＩは手動保守スイッチ（Ｍａｎｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ，ＭＳＤ）である。具体的な一例として、電池加熱システムが異常作動モードである場合、ＭＳＤにより高電圧回路を迅速に遮断することができ、電池パックＥの安全性が確保される。

【0047】

別の例として、ヒューズモジュールＩはヒューズであってもよく、電池パックＥの加熱電流が当該ヒューズに対応する閾値に達すると、ヒューズが速やかに溶断して回路が遮断され、電池加熱の安全性が向上される。

【0048】

図２に示すように、メインコントローラＰから対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットに駆動信号を供給すると、駆動信号によって対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットがオンになるように駆動され、電池パックＥの放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＥ→ヒューズモジュールＩ→メイン正極スイッチＶ＋→対象上部ブリッジアームスイッチユニット→対象上部ブリッジアームスイッチユニットに対応する固定子インダクタンス→対象下部ブリッジアームスイッチユニットに対応する固定子インダクタンス→対象下部ブリッジアームスイッチユニット→メイン負極スイッチＶ－→電流センサ→電池パックＥである。

【0049】

駆動信号により対象上部ブリッジアームスイッチユニットと対象下部ブリッジアームスイッチユニットがオフになるように駆動されると、固定子インダクタンスがエネルギー蓄積機能を有しているため、固定子インダクタンスが放電し、電池パックＥの充電回路が形成される。電流方向は、対象上部ブリッジアームスイッチユニットに対応する固定子インダクタンス→対象上部ブリッジアームスイッチユニットの寄生ダイオード→メイン正極スイッチＶ＋→ヒューズモジュールＩ→電池パックＥ→電流センサ→メイン負極スイッチＶ－→対象下部ブリッジアームスイッチユニットの寄生ダイオード→対象下部ブリッジアームスイッチユニットに対応する固定子インダクタンスである。

【0050】

いくつかの例では、駆動信号の周波数は、１００Ｈｚ～１０００００Ｈｚの範囲である。駆動信号の周波数は、スイッチユニットのスイッチ周波数である。駆動信号のデューティ比の範囲は５％～５０％である。駆動信号のデューティ比は、スイッチユニットのオン期間とオフ期間との合計に対するスイッチユニットのオン期間の割合である。
対象上部ブリッジアームスイッチユニットと対象下部ブリッジアームスイッチユニットの選択の違いにより、交流電流が伝送される回路も異なる。

【0051】

次に、図２に示す電池加熱システムを例にして、電池加熱システムにおいて発生する交流電流の伝送回路及び電流方向について説明する。
第１の態様では、対象上部ブリッジアームスイッチユニットは、第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチユニットを含み、対象下部ブリッジアームスイッチユニットは、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットを含む。

【0052】

第１の態様では、メインコントローラＰが第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信する駆動信号により、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオンになるように駆動される。電池パックＥが放電され、電池パックＥの放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＥ→ヒューズモジュールＩ→メイン正極スイッチＶ＋→第１パワースイッチデバイスＳ１→固定子インダクタンスＬ１→固定子インダクタンスＬ３→第４パワースイッチデバイスＳ４→メイン負極スイッチＶ－→電流センサ→電池パックＥである。

【0053】

メインコントローラＰが第１パワースイッチデバイスＳ１及び第４パワースイッチデバイスＳ４に送信した駆動信号により、第１パワースイッチデバイスＳ１及び第４パワースイッチデバイスＳ４がオフになるように駆動され、固定子インダクタンスＬ１及び固定子インダクタンスＬ３が放電され、電池パックＥが充電され、電池パックＥの充電回路が形成される。電流方向は、固定子インダクタンスＬ１→固定子インダクタンスＬ３→第３パワースイッチデバイスＳ３の寄生ダイオードＶＤ３→メイン正極スイッチＶ＋→ヒューズモジュールＩ→電池パックＥ→電流センサ→メイン負極スイッチＶ－→第２パワースイッチデバイスＳ２の寄生ダイオードＶＤ２である。

【0054】

第２の態様では、対象上部ブリッジアームスイッチユニットは、第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチユニットを含み、対象下部ブリッジアームスイッチユニットは、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットと、第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチユニットとを含む。

【0055】

第２の態様では、メインコントローラＰが第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信した駆動信号により、第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４と第６のパワースイッチデバイスＳ６がオンになるように駆動される。電池パックＥが放電され、電池パックＥの放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＥ→ヒューズモジュールＩ→メイン正極スイッチＶ＋→第１パワースイッチデバイスＳ１→固定子インダクタンスＬ１→固定子インダクタンスＬ２及び固定子インダクタンスＬ３→第４パワースイッチデバイスＳ４及び第６パワースイッチデバイスＳ６→メイン負極スイッチＶ－→電流センサ→電池パックＥである。固定子インダクタンスＬ２は、固定子インダクタンスＬ３と並列に接続された後、固定子インダクタンスＬ１と直列に接続されている。

【0056】

メインコントローラＰが第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信する駆動信号により、第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４パワースイッチデバイスＳ４及び第６パワースイッチデバイスＳ６がオフになるように駆動される。ステータインダクタンスＬ１、ステータインダクタＬ２及びステータインダクタンスＬ３が放電され、電池パックＥが充電され、電池パックＥの充電回路が形成される。電流方向は、固定子インダクタンスＬ１→固定子インダクタンスＬ２及び固定子インダクタンスＬ３→第３パワースイッチデバイスＳ３の寄生ダイオードＶＤ３及び第５パワースイッチデバイスＳ５の寄生ダイオードＶＤ５→メイン正極スイッチＶ＋→ヒューズモジュールＩ→電池パックＥ→電流センサ→メイン負極スイッチＶ－→第２パワースイッチデバイスＳ２の寄生ダイオードＶＤ２である。

【0057】

類推によって、異なる対象上部ブリッジアームスイッチユニットと対象下部ブリッジアームスイッチユニットを選択することによって複数の加熱方式を形成することができるが、ここでは列挙されない。パワースイッチデバイス間の制御タイミングの変更を制御することにより、電池パックＥの急速な充放電を実現し、電池パックＥを加熱する。なお、上記のいずれの加熱方式において、非対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び非対象下部ブリッジアームスイッチユニットはいずれもオフ状態にあることを留意されたい。

【0058】

本発明の実施形態では、駆動信号のスイッチアセンブリＫ３内の各スイッチユニットへの駆動により生成される交流電流の大きさは、駆動信号の周波数及びデューティ比に依存する。交流電流の大きさが大きいほど、電池パックＥから発生する熱が多くなる。電池パックＥの温度が上昇するにつれて、電池パックＥのインピーダンスは徐に減少するため、電池パックＥに流れる加熱電流は徐に増加する。メインコントローラＰは、加熱電流が大きくなったことを検知すると、回路中の加熱電流が過大となって回路中のデバイスが焼損することを防止するとともに、電池パックＥの加熱レートを安定させるために、電池パックを加熱する過程で、メインコントローラＰは、電池パックＥの状態パラメータに基づいて、所望の周波数及びデューティ比を導出し、スイッチデバイスＫ３に所望の周波数及び所望のデューティ比を有する駆動信号を供給することができる。

【0059】

いくつかの特定の例では、メインコントローラＰは、取得された電池パックＥの状態パラメータ及び比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ－ｉｎｔｅｇｒａｌ－ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ、ＰＩＤ）アルゴリズムに基づいて、駆動信号の所望のデューティ比及び所望の周波数を得ることができる。メインコントローラＰは、駆動信号の元の周波数と元のデューティ比を上記所望の周波数と所望のデューティ比に調整した後、所望の周波数及び所望のデューティ比を有する駆動信号を利用して、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットのオン期間及びオフ期間を制御することにより、リアルタイムで加熱電流の大きさを制御する。具体的には、メインコントローラＰは、ＰＩＤ制御アルゴリズムを利用して、駆動信号の周波数を動的に増加させ、及び／又は駆動信号のデューティ比を減少させて、加熱電流を制御することができる。なお、電池パックＥの状態パラメータは、加熱電流、温度、ＳＯＣ、電圧等のパラメータのいずれであってもよい。

【0060】

いくつかの例では、メインコントローラＰは、電池パックの加熱中に、予め設定された電池パックの状態パラメータとデューティ比との対応関係、予め設定された電池パックの状態パラメータと周波数との対応関係、及び取得された電池パックＥの現在の状態パラメータを利用して、現在の状態パラメータに対応する所望のデューティ比と所望の周波数とを取得し、それにより、加熱中に電池パックＥの状態パラメータに対応する所望の周波数と所望のデューティ比とを動的に調べることを実現する。ここで、予め設定された電池パックの状態パラメータとデューティ比との対応関係は、少なくとも１つの状態パラメータとデューティ比との対応関係であってもよく、予め設定された電池パックの状態パラメータと周波数との対応関係は、少なくとも１つの状態パラメータとデューティ比との対応関係であってもよい。

【0061】

本発明のいくつかの実施形態では、電池加熱システムは、図示されていない水冷サブシステムをさらに含む。ここで、モータＭは、自体により生成された熱を水冷サブシステムを介して電池パックＥに伝達する。及び／または、スイッチアセンブリＫ３は、自体により生成された熱を水冷サブシステムを介して電池パックＥに伝達する。

【0062】

一例として、モータＭ及びスイッチアセンブリＫ３が正常作動状態にあるとき、モータＭの周囲及びスイッチアセンブリＫ３の周囲に熱が生成される。水冷サブシステムは、モータＭの温度と電池パックＥの温度とを取得し、モータＭの温度と電池パックＥの温度との差が第２の予め設定された温度閾値を超えているか否かを判断する。モータＭの温度と電池パックＥの温度との差が第２の予め設定された温度閾値を超えると、水冷サブシステムはバルブを開き、モータＭで発生した熱を電池パックＥに伝達して、外部から電池パックＥを加熱する。なお、モータＭの温度は、モータＭの周囲の環境温度であってもよい。

【0063】

一例として、水冷サブシステムは、スイッチアセンブリＫ３の温度と電池パックＥの温度とを取得し、スイッチアセンブリＫ３の温度と電池パックＥの温度との差が第３の予め設定された温度閾値を超えているか否かを判断する。スイッチアセンブリＫ３の温度と電池パックＥの温度との差が第３の予め設定された温度閾値を超えると、水冷サブシステムはバルブを開き、スイッチアセンブリＫ３で発生した熱を電池パックＥに伝達し、外部から電池パックＥを加熱する。ここで、スイッチアセンブリＫ３によって生成される熱は、スイッチアセンブリＫ３内の少なくとも１つのスイッチユニットによって生成された熱であってもよい。なお、スイッチアセンブリＫ３の温度は、スイッチアセンブリＫ３の周囲の環境温度、スイッチアセンブリＫ３内の全てのスイッチユニットの環境温度の平均値、又はあるスイッチユニットの環境温度等であってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0064】

いくつかの例では、モータＭの温度と電池パックＥの温度との差が第２の予め設定された温度閾値を超え、且つスイッチアセンブリＫ３の温度と電池パックＥの温度との差が第３の予め設定された温度閾値を超えた場合、モータＭ及びスイッチアセンブリＫ３の両方は、水冷サブシステムを介して熱を電池パックＥに伝達して、外部から電池パックＥを加熱することができる。
水冷サブシステムにより電池パックＥの外部加熱を実現し、前記内部加熱と合わせて電池パックＥを総合的に加熱することにより、電池パックＥの加熱効率をさらに向上させることができる。

【0065】

引き続き図２を参照すると、本発明のいくつかの実施形態では、メインコントローラＰは、電池管理モジュールＰ１０及びモータコントローラＰ２０を含む。ここで、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの状態パラメータを取得するために、電池パックＥに接続されている（この接続関係は図示せず）。モータコントローラＰ２０は、各スイッチユニットに駆動信号を供給して各スイッチユニットのオン／オフを制御するために、各スイッチユニットに接続されている。

【0066】

ここで、電池管理モジュールＰ１０は、取得した電池パックＥの状態パラメータに基づいて、電池パックＥを加熱する必要がある否かを判定し、加熱する必要があると、車両用コントローラに電池加熱要求を送信する。車両用コントローラは、車両が静置状態にあり、且つモータＭが作動していないと判定した場合、電池加熱要求に応じてモータコントローラＰ２０に電池加熱指令を送信する。

【0067】

なお、電池管理モジュールＰ１０が電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判定する方法は、上述したメインコントローラＰが電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判定する方法と同様であるため、説明を省略する。

【0068】

モータコントローラＰ２０は、電池加熱指令を受信すると、電池管理モジュールＰ１０と通信を確立する。更に、電池管理モジュールＰ１０は、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の両方が閉じられるように制御し、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の両方が閉じられた後、モータコントローラＰ２０にスイッチ閉成情報を送信する。
また、モータコントローラＰ２０は、スイッチ閉成情報を受信した後、スイッチアセンブリＫ３を制御して電池パックＥを加熱する。ここで、スイッチ閉成情報は、第１のスイッチＫ１の閉成情報と、第２のスイッチＫ２の閉成情報を含む。

【0069】

いくつかの例では、モータコントローラＰ２０は、スイッチアセンブリＫ３を周期的にオンまたはオフにするために、スイッチアセンブリＫ３内のスイッチユニットに駆動信号を供給する。これにより、電池パックＥが配置された高電圧回路に常時交流励磁電流が発生し、交流励磁電流が電池パックＥに連続的に流れることにより、電池パックＥの内部抵抗が発熱して内部から電池が加熱され、加熱効率が向上する。

【0070】

図２を参照すると、モータコントローラＰ２０は、スイッチユニットのオン／オフを制御するために各スイッチユニットに接続されており、この接続関係は図示されていない。モータコントローラＰ２０は、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットに駆動信号を供給して、対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットの周期的なオン／オフを制御する。

【0071】

モータＭによる対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットの周期的なオン／オフの制御方法は、上述したメインコントローラＰによる対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットの周期的なオン／オフの制御方法と同様であるため、その詳細は、上述した実施形態を参照することができる。

【0072】

車両が静置されている時には、電池管理モジュールＰ１０とモータコントローラＰ２０の協働により、高電圧回路に交流励磁電流を生成させて電池パックＥに流し、電池パックＥを内部から加熱することができる。

【0073】

電池管理モジュールＰ１０及びモータコントローラＰ２０を使用して電池パックＥを加熱する過程で、同様に、電池管理モジュールＰ１０は、電流センサにより取得された電流及びＰＩＤアルゴリズムに基づいて、所望のデューティ比及び所望の周波数を得て、所望のデューティ比及び所望の周波数をモータコントローラＰ２０に送信する。モータコントローラＰ２０は、所望のデューティ比及び所望の周波数を得た後、駆動信号の元の周波数及び元のデューティ比を所望の周波数及び所望のデューティ比に調整した後、モータコントローラＰ２０は、所望の周波数及び所望のデューティ比を有する駆動信号を利用してスイッチデバイスＫ３を制御することにより、リアルタイムで加熱電流の大きさを制御する。

【0074】

本発明の実施形態では、電池管理システムとモータコントローラＰ２０は別に設計してもよいし、集中的に設計してもよく、両者間の通信方式は様々に選択することができる。たとえば、一般的に使われるコントローラエリアネットワーク（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＡＮ）システムや車載イーサネット（登録商標）システムである。

【0075】

本発明のいくつかの実施形態では、図３に示すように、電池パックＥと、第１のスイッチＫ１と、第２のスイッチＫ２と、スイッチアセンブリＫ３と、メインコントローラＰとは、例えば電池パック内などの同一の筐体に集積されていてもよい。電池パックＥ、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２、スイッチアセンブリＫ３、及びメインコントローラＰを集積することにより、構造が簡単になるだけでなく、製造が容易になり、コストが低減される。

【0076】

次に、電池加熱システムの制御方法について、図４及び図２を参照して詳細に説明する。図４は、本発明のいくつかの実施形態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。当該方法は、以下のステップを含む。

【0077】

Ｓ４１０では、メインコントローラＰは、電池パックＥの状態パラメータに基づいて、電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判定し、加熱する必要があると、電池加熱要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラＰにより車両が静置状態にあり且つモータＭが作動していないと判定された場合、電池加熱要求に応じて電池加熱指令をメインコントローラＰに送信する。

【0078】

Ｓ４２０では、メインコントローラＰは、電池加熱指令に応じて、第１のスイッチＫ１、第２のスイッチＫ２及びスイッチアセンブリＫ３を制御して、電池パックＥを加熱する。

【0079】

ステップＳ４１０において、メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が第１の予め設定された条件を満たし、且つ電池パックＥのＳＯＣが第２の予め設定された条件を満たすと判定した場合、電池パックＥを加熱する必要があると判定する。

【0080】

ステップＳ４２０において、メインコントローラＰは、電池加熱指令に応じて第１のスイッチＫ１と第２のスイッチＫ２の両方が閉じられるように制御すると共に、スイッチアセンブリＫ３に駆動信号を供給することで、スイッチアセンブリＫ３が周期的にオン状態とオフ状態になるように制御し、電池パックＥの加熱を実現する。

【0081】

メインコントローラＰは、第１の加熱指令を受信すると、第１のスイッチＫ１と第２のスイッチＫ２が共に閉じられるように制御した上で、予め設定された制御ポリシーに従ってスイッチアセンブリＫ３に駆動信号を送信し、スイッチアセンブリＫ３の駆動制御を行う。
なお、ステップＳ４１０及びステップＳ４２０のその他に関連する説明は、上述した実施形態の説明を参照することができるため、ここでは説明を省略する。

【0082】

本発明のいくつかの実施形態では、メインコントローラＰは、電池パックＥの加熱中に、電池パックＥの温度、電池パックＥの電圧、電池パックＥのＳＯＣをリアルタイムで取得すると共に、電流センサによって取得された加熱電流及び温度センサによって取得されたスイッチアセンブリＫ３の温度を取得する。
なお、スイッチアセンブリＫ３の温度は、スイッチアセンブリＫ３近傍の指定された位置の環境温度であってもよいし、いずれかのスイッチユニット近傍の環境温度であってもよいし、６つのスイッチユニットの環境温度の平均値であってもよいが、これらに限定されるものではない。

【0083】

そして、メインコントローラＰは、リアルタイムで取得された電池パックＥの温度、電池パックＥの電圧、電池パックＥのＳＯＣ、電流センサによって取得された加熱電流及びスイッチアセンブリＫ３の温度のうちの少なくとも１つに基づいて、電池加熱システムが正常作動モードにあるかどうかをリアルタイムで判断する。

【0084】

一例として、メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が予め設定された温度閾値より高い状況、電池パックＥの電圧が予め設定された電圧閾値より低い状況、電池パックＥのＳＯＣが予め設定されたＳＯＣ閾値より高い状況、加熱電流が予め設定された電流閾値より高い状況、スイッチアセンブリＫ３の温度が予め設定された温度閾値より高い状況のうちの１つの状況又は複数の状況を満たす場合、電池加熱システムが異常作動モードになっていると判定する。

【0085】

一例として、上記５つのパラメータのうちの１つに基づいて電池加熱システムが正常作動モードになっているか否かを判断するとき、当該パラメータが対応する予め設定された閾値に達していない場合、メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていると判定する。当該パラメータが対応する予め設定された閾値に達した場合、メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていないと判定する。

【0086】

上記５つのパラメータのうちの２つ又は２つ以上のパラメータに基づいて電池加熱システムが正常作動モードになっている否かを判断する場合、１つ又は複数のパラメータが当該パラメータに対応する予め設定された閾値に達した場合、メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていないと判定する。全てのパラメータがそれぞれ対応する閾値に達していない場合、メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていると判定する。

【0087】

本発明の実施形態では、メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていないと判定すると、スイッチアセンブリＫ３への駆動信号の送信を停止、即ち、スイッチアセンブリＫ３をオフ状態に制御する。そして、電池パックＥの安全性を確保するために、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２をオフにし、電池加熱システムに異常が発生したことを車両用コントローラに通知する。ここで、メインコントローラＰは、スイッチアセンブリＫ３への駆動信号の送信を停止する。即ち、メインコントローラＰは、スイッチアセンブリＫ３内の全てのスイッチがオフになるように制御する。

【0088】

メインコントローラＰは、電池加熱システムが正常作動モードになっていると判定すると、電池パックＥの温度が予め設定された加熱温度に達しているか否かを判断する。
メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が予め設定された加熱温度に達したと判定すると、スイッチアセンブリＫ３をオフ状態に制御する。同時に、メインコントローラＰは、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２をオフにし、加熱回路を遮断する。メインコントローラＰは、加熱完了の情報を車両用コントローラに送信する。メインコントローラＰは、電池パックＥの温度が予め設定された加熱温度に達していないと判定すると、電池パックＥを加熱するために、駆動信号を出力し続ける。

【0089】

メインコントローラＰと車両用コントローラを組み合わせることにより、電池パックＥの急速加熱を実現すると共に、車両用コントローラが電池加熱プロセスを把握することができる。

【0090】

本発明のいくつかの実施形態では、メインコントローラＰは、電池管理モジュールＰ１０及びモータコントローラＰ２０（図２参照）を含み、この場合、ステップＳ４１０において、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの状態パラメータに基づいて、電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判定し、加熱する必要があると、電池加熱要求を車両用コントローラに送信し、車両用コントローラにより車両が静置状態にあり且つモータＭが作動していないと判定された場合、電池加熱要求に応じて電池加熱指令をモータコントローラＰ２０に送信する。

【0091】

具体的には、図５を参照すると、電池管理モジュールＰ１０は、車両が静置状態にあるときに、現在の電池パックＥの温度と残存電力量ＳＯＣとを取得し、現在の電池パックＥの温度と残存電力量ＳＯＣに基づいて電池パックＥの加熱が必要であるか否かを判断する。

【0092】

電池パックＥの現在の温度が予め設定された温度閾値より低く、且つ電池パックＥの現在のＳＯＣが予め設定されたＳＯＣ閾値より高い場合、電池加熱要求が車両用コントローラにアップロードされる。電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥを加熱する必要がないと判定した場合、電池加熱要求が車両用コントローラにアップロードされない。

【0093】

車両用コントローラは、車両の現在の状態を検出し、モータＭが作動しておらず、且つ車両が静置状態にあると判定すると、電池加熱指令をモータコントローラＰ２０に送信する。

【0094】

ステップＳ４２０において、モータコントローラＰ２０は、電池加熱指令を受信すると、電池管理モジュールＰ１０と通信を確立する。電池管理モジュールＰ１０は、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の両方が閉じられるように制御し、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の両方が閉じられた後、スイッチ閉成情報をモータコントローラＰ２０に送信する。また、モータコントローラＰ２０は、スイッチ閉成情報を受信した後、スイッチアセンブリＫ３を制御して電池パックＥを加熱する。

【0095】

一例として、引き続き図５を参照すると、モータコントローラＰ２０は、電池加熱指令を受信すると、電池管理モジュールＰ１０と直接通信を確立する通信確立要求を車両用コントローラに送信し、これにより、車両用コントローラが通信確立要求に応じてモータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ１０との間の通信権限を解放する。
車両用コントローラが確認した後、モータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ１０との間の通信チャネルを開放する。

【0096】

車両用コントローラがモータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ１０との間の通信チャネルを開放した後、モータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ１０とはまずハンドシェイク通信を行い、双方が正常な通信が可能であることを判定する。

【0097】

いくつかの実施形態では、図５を参照すると、モータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ１０との間で正常な通信が行われた後、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの状態パラメータを再取得し、再び電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判断する。具体的な判断方法は、初めて電池パックＥを加熱する必要があるか否かを判断する場合と同様であるため、ここではその説明を省略する。

【0098】

電池管理モジュールＰ１０は、再度、電池パックＥを加熱する必要があることを確認したとき、モータコントローラＰ２０に加熱指令を送信する。モータコントローラＰ２０は加熱指令を解析した後、再びモータＭとスイッチアセンブリＫ３の作動状態を確認する。

【0099】

モータコントローラＰ２０は、モータＭ及びスイッチユニットＫ３が非作動状態になっていないと判定すると、モータＭの作動状態を電池管理モジュールＰ１０に送信する。その後、電池管理モジュールＰ１０は、モータＭの作動状態情報を受信すると、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２の両方が閉じされるように駆動する。

【0100】

電池管理モジュールＰ１０は、スイッチ閉成情報をモータコントローラＰ２０に報知し、モータコントローラＰ２０に、電池パックＥを加熱するために対象上部ブリッジアームスイッチユニット及び対象下部ブリッジアームスイッチユニットに駆動信号を送信することができることを通知する。
モータコントローラＰ２０は、スイッチ閉成情報を受信すると、設定された制御ポリシーに従ってスイッチアセンブリＫ３に駆動信号を送信し、スイッチアセンブリＫ３の駆動動作制御を行う。

【0101】

電池パックＥの加熱過程において、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの温度、電池パックＥの電圧値、電池パックＥのＳＯＣをリアルタイムで取得すると共に、電池センサにより取得された電池加熱電流を取得し、これらの４つのパラメータのうちの少なくとも１つに基づいて、電池加熱システムが正常作動モードにあるか否かを判断する。電池管理モジュールＰ１０が電池加熱システムが正常作動モードにあるか否かを判断する方法は、上述したメインコントローラＰが電池加熱システムが正常作動モードにあるか否かを判断する方法と同様であるため、説明を省略する。

【0102】

一例として、図５を参照すると、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの温度、電池パックＥのＳＯＣ、及び電池加熱電流に基づいて、各パラメータが正常であるか否か、即ち、各パラメータが対応する閾値に達しているか否かを判断する。電池管理モジュールＰ１０は、電池加熱システムが正常作動モードになっていないと判定すると、異常状態情報をモータコントローラＰ２０に送信する。電池管理モジュールＰ１０は、最も優先順位の高い異常状態情報をモータコントローラＰ２０に報知する。

【0103】

モータコントローラＰ２０は、異常状態情報を受信すると、スイッチアセンブリＫ３がオフ状態になるように制御する。即ち、モータコントローラＰ２０は、スイッチアセンブリＫ３への駆動信号の送信を停止し、第１のスイッチアセンブリ状態情報を電池管理モジュールＰ１０に送信する。第１のスイッチアセンブリ状態情報は、スイッチアセンブリＫ３内の全てのスイッチユニットのオフ状態情報を含む。即ち、モータコントローラＰ２０は、スイッチユニットの状態情報を報知する必要がある。

【0104】

電池管理モジュールＰ１０は、第１のスイッチアセンブリ状態情報を受信すると、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２をオフにし、加熱回路を完全に遮断する。
本発明のいくつかの実施形態では、モータコントローラＰ２０は、スイッチアセンブリＫ３の温度に基づいて、電池加熱システムが正常作動モードになっているかどうかを判断してもよい。具体的な判断方法は、メインコントローラＰがスイッチアセンブリＫ３の温度に基づいて電池加熱システムが正常作動モードになっているか否かを判断する方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。

【0105】

モータコントローラＰ２０は、電池加熱システムが正常作動モードになっていないと判定すると、スイッチアセンブリＫ３がオフ状態になるように制御し、第２のスイッチアセンブリ状態情報を電池管理モジュールＰ１０に送信する。

【0106】

電池管理モジュールＰ１０は、第２のスイッチアセンブリ状態情報を受信すると、第１のスイッチＫ１と第２のスイッチＫ２をオフにし、加熱回路を完全に遮断する。ここで、第２のスイッチアセンブリ状態情報は、スイッチアセンブリＫ３内の全てのスイッチユニットのオフ状態情報を含む。

【0107】

本発明の実施形態では、電池パックＥの加熱中に、電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの現在の温度が予め設定された加熱温度に達したか否かをリアルタイムで判断する必要がある。電池管理モジュールＰ１０は、電池パックＥの温度が予め設定された加熱温度に達したと判定すると、加熱停止指令をモータコントローラＰ２０に送信する。モータコントローラＰ２０は、加熱停止指令に応じてスイッチアセンブリＫ３がオフ状態になるように制御し、第３のスイッチアセンブリ状態情報を電池管理モジュールＰ１０に送信する。電池管理モジュールＰ１０は、第３のスイッチアセンブリ状態情報を受信すると、第１のスイッチＫ１及び第２のスイッチＫ２をオフにする。第３のスイッチアセンブリ状態情報は、スイッチアセンブリＫ３内の全てのスイッチユニットのオフ状態情報を含む。

【0108】

一例として、図５を参照すると、電池管理モジュールＰ１０は、現在の電池パックＥの温度が設定された温度閾値を満たしたと判断すると、モータコントローラＰ２０に加熱停止指令を報知する。モータコントローラＰ２０は、加熱停止指令を解析した後、スイッチアセンブリＫ３内のスイッチユニットがオフになるように駆動し、スイッチユニットの現在の状態を電池管理モジュールＰ１０に供給する。電池管理モジュールＰ１０は、第１のスイッチＫ１と第２のスイッチＫ２をオフにする。電池管理モジュールＰ１０とモータコントローラＰ２０は、加熱作動モードが終了されたことを判定した後、通信機構を遮断し、通信遮断情報をそれぞれ車両用コントローラに報知する。

【0109】

なお、本明細書において、各実施形態は、段階的に記載されており、各実施形態は、互いに同一または類似の部分を参照して記載されていればよく、他の実施形態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。制御方法の実施形態については、電池加熱システムの実施形態の説明を参照されたい。本発明は、上述の文章に記載され且つ図に示した特定のステップ及び構造に限定されるものではない。当業者は、本発明の精神を理解した上で、様な変更、修正、及び追加、またはステップ間の順序の変更を行うことができる。また、簡略化のため、既知の方法技術の詳細な説明は省略する。

【0110】

当業者は、上記の実施形態はすべて例示的なものであり、限定されるものではないことを理解すべきである。異なる実施形態で現れた異なる技術的特徴を組み合わせて、有益な効果を得ることができる。当業者は、図面、明細書、及び特許請求の範囲を検討した上で、開示された実施形態の他の変形例を理解し、実施することができることを理解すべきである。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の装置又はステップを排除するものではない。不定冠詞「一つ」は複数を排除しない。用語「第１」、「第２」は、任意の特定の順序を示すためのものではなく、名称を示すために使用される。特許請求の範囲におけるいかなる符号も、保護範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。特許請求の範囲に記載された複数の部分の機能は、単一のハードウェアまたはソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。いくつかの技術的特徴が異なる従属請求項に記載されていることは、有益な効果を得るためにこれらの技術的特徴を組み合わせることができないことを意味していない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】