特許 7307156 電気化学装置、電気機器、電気自動車及び給電制御方法

(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】2023-07-03

(45)【発行日】2023-07-11

(54)【発明の名称】電気化学装置、電気機器、電気自動車及び給電制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20230704BHJP

   B60L 9/18 20060101ALI20230704BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20230704BHJP

   B60L 58/10 20190101ALI20230704BHJP

   H02H 7/00 20060101ALI20230704BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20230704BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 309R

B60L9/18 J

B60L50/60

B60L58/10

H02H7/00 K

H02H7/18

H02J1/00 304H

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021517617

(86)(22)【出願日】2021-02-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-28

(86)【国際出願番号】 CN2021078231

(87)【国際公開番号】W WO2022001143

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2021-03-29

(31)【優先権主張番号】202010612162.6

(32)【優先日】2020-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520124888

【氏名又は名称】東莞新能安科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｐｏｗｅｒａｍｐ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１ Ｘｉｎｇｈｕｉ Ｒｏａｄ， Ｓｏｎｇｓｈａｎ Ｌａｋｅ Ｐａｒｋ， Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｃｉｔｙ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， ５２３０００， Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】周 軍

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５０９０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１８３４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３８９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８９５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７９７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５３８８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２５４４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００ － １／１６

Ｈ０２Ｈ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１０ － ７／２０

Ｂ６０Ｌ １／００ － ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ － １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ － １５／４２

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

Ｂ６０Ｌ ５８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機器に電力を供給するために使用される電気化学装置であって、
電池セット、給電主回路、予備充電回路及び制御モジュールを備え、
前記給電主回路は、前記電池セットと電気的に接続され、
前記予備充電回路は、第１スイッチと、前記第１スイッチに電気的に接続されるサーマルエレメントとを含み、前記サーマルエレメントのインピーダンスは、温度の上昇に伴って高くなり、
前記第１スイッチは、前記制御モジュール及び前記給電主回路に電気的に接続され、
前記制御モジュールは、前記給電主回路の遮断を制御するように構成され、また、前記制御モジュールは、前記第１スイッチをオンにして前記予備充電回路を導通するように制御し、
前記制御モジュールは、予備充電回路が予め設定された条件に達した場合に、前記第１スイッチがオフするように制御して前記予備充電回路を遮断し、
前記予備充電回路は、温度制御スイッチをさらに備え、
前記サーマルエレメントは、前記温度制御スイッチにさらに接続され、前記第１スイッチが失効していることを判断すると、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントの温度が所定の閾値を超えたことを検出すると、切れることを特徴とする電気化学装置。

【請求項2】

前記予め設定された条件は、プリチャージ電流値が予め設定された閾値よりも大きいことを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項3】

前記第１スイッチが失効すると、前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、かつ、前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大し、前記サーマルエレメントが前記プリチャージ電流を制限するために用いられることを特徴とする請求項２に記載の電気化学装置。

【請求項4】

予め定められた条件は、プリチャージ時間が予め定められた時間よりも大きいことを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項5】

前記予備充電回路と前記制御モジュールとの間に電気的に接続され、前記予備充電回路のプリチャージ電流を検出し、且つ検出したプリチャージ電流を前記制御モジュールにフィードバックする電流検出回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項6】

前記温度制御スイッチは、サーマルエレメントと前記第１スイッチとの間に電気的に接続され、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントに近接して配置されて、前記サーマルエレメントの温度を感知するために用いられることを特徴とする請求項５に記載の電気化学装置。

【請求項7】

前記第１スイッチは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第２端が前記温度制御スイッチに電気的に接続され、第３端が前記電流検出回路に電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電気化学装置。

【請求項8】

前記給電主回路は、第２スイッチ及び第３スイッチを含み、
前記第２スイッチでは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第２端が前記第３スイッチの第２端に電気的に接続され、第３端が前記第１スイッチの第３端に電気的に接続され、
前記第３スイッチでは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第３端が負荷の一端に電気的に接続されることを特徴とする請求項７に記載の電気化学装置。

【請求項9】

第１端が前記電池セットの正極に電気的に接続され、第２端が前記給電主回路の入力端子に電気的に接続されるヒューズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項10】

前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項11】

前記電気化学装置は、電池パックであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。

【請求項12】

電気機器に電力を供給するために使用される電気化学装置であって、
電池セット、給電主回路、予備充電回路及び制御モジュールを備え、
前記給電主回路は、前記電池セットと電気的に接続され、前記予備充電回路は、第１スイッチと、前記第１スイッチに電気的に接続されるサーマルエレメントとを含み、前記サーマルエレメントのインピーダンスは、温度の上昇に伴って高くなり、
前記第１スイッチは、前記制御モジュール及び前記給電主回路に電気的に接続され、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに電気的に接続され、
前記予備充電回路は、温度制御スイッチをさらに備え、
前記サーマルエレメントは、前記温度制御スイッチにさらに接続され、前記第１スイッチが失効していることを判断すると、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントの温度が所定の閾値を超えたことを検出すると、切れることを特徴とする電気化学装置。

【請求項13】

前記サーマルエレメントは、セラミック正温度係数サーミスタ素子であることを特徴とする請求項１２に記載の電気化学装置。

【請求項14】

前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに直列に接続されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の電気化学装置。

【請求項15】

第１スイッチがオンするように制御して、サーマルエレメントを含む予備充電回路を導通させ、前記予備充電回路により、電気機器を予備充電するステップと、
予備充電回路が予め設定された条件に達した場合に、前記第１スイッチがオフするように制御して、前記予備充電回路を遮断するステップと、を備え、
ここで、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに電気的に接続され、且つ温度の上昇に伴ってインピーダンスが高くなり、
前記予備充電回路は、温度制御スイッチをさらに備え、
前記サーマルエレメントは、前記温度制御スイッチにさらに接続され、前記第１スイッチが失効していることを判断すると、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントの温度が所定の閾値を超えたことを検出すると、切れることを特徴とする電気化学装置の給電制御方法。

【請求項16】

前記予め設定された条件は、プリチャージ電流値が予め設定された閾値よりも大きいことを含むことを特徴とする請求項１５に記載の電気化学装置の給電制御方法。

【請求項17】

前記予め設定された条件は、プリチャージ時間が予め設定された時間よりも大きいことを含むことを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の電気化学装置の給電制御方法。

【請求項18】

前記電気化学装置は、電池セット、給電主回路及び制御モジュールを備え、
前記給電主回路は、前記電池セットと電気的に接続され、
前記第１スイッチは、制御モジュール及び前記給電主回路に電気的に接続され、
予備充電回路が予め設定された条件に達した場合には、前記給電主回路がオフ状態を維持するように制御することを特徴とする請求項１７に記載の電気化学装置の給電制御方法。

【請求項19】

前記第１スイッチが失効状態になると、前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、且つ前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大して前記プリチャージ電流を制限することを特徴とする請求項１５乃至請求項１８の何れか一項に記載の電気化学装置の給電制御方法。

【請求項20】

前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、且つ前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大すると、前記第１スイッチが失効したと決定されることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８の何れか一項に記載の電気化学装置の給電制御方法。

【請求項21】

請求項１～１１又は請求項１２～１４の何れか一項に記載の電気化学装置に電気的に接続され、前記電気化学装置により電力が供給されることを特徴とする電気機器。

【請求項22】

前記電気機器には、負荷が設けられており、前記予備充電回路の出力端子は、前記負荷の入力端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の電気機器。

【請求項23】

請求項１～１１又は請求項１２～１４の何れか一項に記載の前記電気化学装置に電気的に接続され、且つ前記電気化学装置により電力が供給されることを特徴とする電気自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、電気化学装置、電気機器、電気自動車及び電気化学装置の給電制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車のコントローラの内部には大きなコンデンサーがあり、もし予備充電回路がないなら、全車を電気的に充電する時、コンデンサーには電荷が無く、又は残留電圧しかない場合がある。給電電池をコンデンサーの両端に直接に接続することは、瞬間的な短絡に相当し、電池や他の高電圧部品を損害するおそれがある。このため、予備充電回路の役割は、電源投入時の大電流の衝撃を避け、これにより電池や高圧装置を保護することである。

【0003】

従来技術では、通常、予備放電抵抗及び制御スイッチを用いてプリチャージの機能を実現する。しかし、予備放電抵抗は、一定時間の過負荷電力を受けると深刻に発熱することがある。回路が外部に短絡されると、予備放電抵抗の発熱がより深刻になる。予備放電抵抗の動作の信頼性を保証するためには、通常、大出力抵抗を用いる必要があり、これにより、多くの空間を占有し、小型化電池構造の空間への搭載ができず、適用が十分に制限され、特に、制御スイッチが失効した場合に予備放電抵抗が持続的に昇温することを招くので、部品の発煙や焼損、さらには電池の発爆を引き起こす恐れがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これに鑑みて、集積度が高く、消費電力コストが低く、信頼性が高いなどの利点を有し、予備放電抵抗の発熱による電池の爆発という安全問題を回避するとともに、ユーザの使用体験を向上させることのできる電気化学装置、電気機器、電気自動車、及び電気化学装置の給電制御方法を提供することが必要であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願の一実施態様に係る電気化学装置は、電気機器に電力を供給するために使用され、且つ電池セット、給電主回路、予備充電回路及び制御モジュールを備え、前記給電主回路は、電池セットと電気的に接続され、前記予備充電回路は、第１スイッチと、前記第１スイッチに電気的に接続されるサーマルエレメントとを含み、前記サーマルエレメントのインピーダンスは、温度の上昇に伴って高くなり、前記第１スイッチは、前記制御モジュール及び前記給電主回路に電気的に接続され、前記制御モジュールは、前記給電主回路の遮断を制御するように構成され、また、前記制御モジュールは、前記第１スイッチを切って前記予備充電回路をオンするように制御し、前記制御モジュールは、予備充電回路が予め設定された条件に達した場合に、前記第１スイッチがオフするように制御して前記予備充電回路を遮断する。

【0006】

本願の幾つかの態様によれば、予め設定された条件は、プリチャージ電流値が予め設定された閾値よりも大きいことを含む。

【0007】

本願の幾つかの態様によれば、前記第１スイッチが失効すると、前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、かつ、前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大し、前記サーマルエレメントが前記プリチャージ電流を制限するために用いられる。

【0008】

本願の幾つかの態様によれば、前記予備充電回路は、温度制御スイッチをさらに備え、前記サーマルエレメントは、温度制御スイッチにさらに接続され、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントの温度が所定の閾値を超えたことを検出すると、切れる。

【0009】

本願の幾つかの実施形態によれば、予備充電回路が予め設定された条件に達していない場合、制御モジュールは前記給電主回路が導通するように制御する。

【0010】

本願の幾つかの態様によれば、予め定められた条件は、予め定められた時間よりも、プリチャージ時間が大きいことを含む。

【0011】

本願の幾つかの態様によれば、前記電気化学装置は、前記予備充電回路と前記制御モジュールとの間に電気的に接続され、前記予備充電回路のプリチャージ電流を検出し、且つ検出したプリチャージ電流を前記制御モジュールにフィードバックする電流検出回路をさらに備える。

【0012】

本願の幾つかの態様によれば、前記温度制御スイッチは、サーマルエレメントと前記第１スイッチとの間に電気的に接続され、前記温度制御スイッチは、前記サーマルエレメントに近接して配置されて、前記サーマルエレメントの温度を感知するために用いられる。

【0013】

本願の幾つかの態様によれば、前記第１スイッチは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第２端が前記温度制御スイッチに電気的に接続され、第２端が前記電流検出回路に電気的に接続されている。

【0014】

本願の幾つかの態様によれば、前記給電主回路は、第２スイッチ及び第３スイッチを含み、前記第２スイッチでは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第２端が前記第３スイッチの第２端に電気的に接続され、第３端が前記第１スイッチの第３端に電気的に接続され、
前記第３スイッチでは、第１端が前記制御モジュールに電気的に接続され、第３端が負荷の一端に電気的に接続される。

【0015】

本願の幾つかの態様に係る電気化学装置は、第１端が前記電池セットの正極に電気的に接続され、第２端が前記給電主回路の入力端子に電気的に接続されるヒューズをさらに含む。

【0016】

本願の幾つかの態様によれば、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに直列に接続されている。

【0017】

本願の幾つかの態様によれば、前記電気化学装置は、電池パックである。

【0018】

また、本発明の一実施形態が開示した電気化学装置は、電気機器に電力を供給するために使用され、且つ電池セット、給電主回路、予備充電回路及び制御モジュールを備え、
前記給電主回路は、電池セットと電気的に接続され、前記予備充電回路は、第１スイッチと、前記第１スイッチに電気的に接続されるサーマルエレメントとを含み、前記サーマルエレメントのインピーダンスは、温度の上昇に伴って高くなり、
前記第１スイッチは、前記制御モジュール及び前記給電主回路に電気的に接続され、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに電気的に接続される。

【0019】

本願の幾つかの態様によれば、前記サーマルエレメントは、セラミック正温度係数サーミスタ素子である。

【0020】

本願の幾つかの態様によれば、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに直列に接続されている。

【0021】

また、本願の一実施形態に係る電気化学装置の給電制御方法は、第１スイッチがオフするように制御して、サーマルエレメントを含む予備充電回路を導通させ、前記予備充電回路により、電気機器を予備充電するステップと、
予備充電回路が予め設定された条件に達した場合に、前記第１スイッチがオフするように制御して前記予備充電回路を遮断するステップと、を備え、ここで、前記サーマルエレメントは、前記第１スイッチに電気的に接続され、温度の上昇に伴ってインピーダンスが高くなる。

【0022】

本願の幾つかの態様によれば、前記予め設定された条件は、プリチャージ電流値が予め設定された閾値よりも大きいことを含む。

【0023】

本願の幾つかの態様によれば、前記予め設定された条件は、プリチャージ時間が予め設定された時間よりも大きいことを含む。

【0024】

本願の幾つかの態様によれば、予備充電回路が予め設定された条件に達した場合に、前記主回路がオフ状態を維持するように制御する。

【0025】

本願の幾つかの態様によれば、予備充電回路が予め設定された条件に達していない場合には、前記主回路がオン状態を維持するように制御する。

【0026】

本願の幾つかの態様によれば、予備充電回路が予め設定された条件に達していない場合には、前記第１スイッチがオフするように制御する。

【0027】

本願の幾つかの態様によれば、予備充電回路が予め設定された条件に達していない場合には、前記第１スイッチがオンするように制御する。

【0028】

本願の幾つかの態様によれば、前記第１スイッチが失効状態になると、前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、且つ前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大して前記プリチャージ電流を制限する。

【0029】

本願の幾つかの態様によれば、前記サーマルエレメントの温度が上昇し続け、且つ前記サーマルエレメント自体のインピーダンスが増大すると、前記第１スイッチが失効したと決定される。

【0030】

また、本発明の一実施形態は、上記の電気化学装置と電気的に接続された電気機器を開示し、前記電気化学装置は、前記電気機器に電力を供給するために用いられる。

【0031】

本願の一実施形態に係る上述した内容に基づく電気機器は、負荷を備え、前記予備充電路の出力端子は、前記負荷の入力端子に電気的に接続されている。

【0032】

また、本願の一実施形態は、電気自動車を開示し、前記電気自動車は、上述したような電気化学装置に電気的に接続され、前記電気化学装置は、前記電気自動車に電力を供給するために用いられる。

【発明の効果】

【0033】

本願の実施形態による電気化学装置、電気機器、電気自動車、及び給電制御方法は、予備充電回路により電気機器のコンデンサーを充電し、且つ一部の小電力負荷に給電し、主回路のスイッチを直接にオンすることに起因して、電気機器の充電瞬間に、過電流保護により正常に動作できないという問題を解決し、サーマル回路及び電流検出回路において温度制御スイッチを直列接続して、予備放電回路への多重制御及び検出を行なうことで、回路接続態様を変えることなく、予備放電回路による電気機器における小電力回路モジュールへの給電機能を実現し、かつ、過負荷や予備充電回路の制御失効により普通の純抵抗式予備充電回路がもたらす安全リスクを回避した。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本願の一実施形態に係る電気化学装置の模式図である。

【図2】本願の他の実施形態に係る電気化学装置の模式図である。

【図3】本願の第１実施形態による電気化学装置の回路図である。

【図4】本願の第２実施形態による電気化学装置の回路図である。

【図5】本願の第１実施形態による給電制御方法のフローチャートである。

【図6】本願の第２実施形態による給電制御方法のフローチャートである。

【0035】

以下の具体的な実施形態では、上記の図面に関連して本発明をさらに説明する。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、本願実施例における図面を合わせて、本願実施例における技術案を明確且つ全体的に説明するが、ここで述べる実施例は、あらゆる実施例ではなく、本願の一部の実施例に過ぎないことは明らかである。

【0037】

図１及び図２に示すように、本願の実施形態に係る電気化学装置１００は、電気機器２００に電気的に接続されて、電気機器２００に電力を供給する。本願の実施形態における前記電気化学装置１００は、電池装置であってもよく、前記電気機器２００は、電気自動車であってもよい、と理解できる。

【0038】

本願の実施形態において、前記電気化学装置１００は、電池セット１０と、予備充電回路２０と、給電主回路３０と、制御モジュール４０と、を備える。

【0039】

前記電池セット１０の出力端子はヒューズ５０の入力端子に電気的に接続され、前記ヒューズ５０の出力端子は前記給電主回路３０の入力端子に電気的に接続され、前記給電主回路３０の出力端子は前記電気機器２００に電気的に接続されている。

【0040】

前記予備充電回路２０の入力端子は、前記電池セット１０の出力端子に電気的に接続され、前記予備充電回路２０の出力端子は、前記電気機器２００に電気的に接続されている。

【0041】

前記制御モジュール４０は、前記予備充電回路２０及び前記給電主回路３０に電気的に接続されて、前記給電主回路３０及び前記予備充電回路２０の導通／遮断を制御する。

【0042】

具体的には、本願の実施形態では、前記予備充電回路２０は、前記制御モジュール４０及び前記給電主回路３０に直列に接続された第１スイッチＱ１を含む。前記予備充電回路２０は、前記第１スイッチＱ１に直列に接続されたサーマルエレメントＦ１をさらに含む。

【0043】

前記制御モジュール４０は、前記第１スイッチＱ１がオンように制御して前記予備充電回路２０を導通することにより、前記予備充電回路２０によって電気機器２００を予備充電する。前記電気機器２００へのプリチャージが予め設定された条件に達した場合に、前記制御モジュール４０は、前記第１スイッチＱ１がオフするように制御して前記予備充電回路２０を遮断することにより、前記給電主回路３０を介して前記電気機器２００に給電する。

【0044】

本願の実施形態において、前記電気機器２００の入力端子には負荷２１０が設けられていてもよい。前記給電主回路３０の出力端子は前記負荷２１０の入力端子に電気的に接続され、前記予備充電回路２０の出力端子は前記負荷２１０の入力端子に電気的に接続されている。具体的には、前記制御モジュール４０は、前記負荷２１０へのプリチャージが予め設定された時間に達した後に、前記第１スイッチＱ１がオフするように制御して前記予備充電回路２０を遮断する。前記制御モジュール４０は、前記負荷２１０へのプリチャージ電流値が予め設定された電流値より大きい場合には、前記第１スイッチＱ１がオフするように制御して前記予備充電回路２０を遮断する。

【0045】

なお、本願の実施形態において、前記電気化学装置１００は、電流検出回路６０を含んでもよい。前記電流検出回路６０は、前記予備充電回路２０と前記制御モジュール４０とに電気的に接続され、前記予備充電回路２０のプリチャージ電流を検出し、且つ検出したプリチャージ電流を前記制御モジュール４０にリアルタイムにフィードバックする。これにより、前記制御モジュール４０は、前記電流検出回路６０がフィードバックするプリチャージ電流に基づいて予備充電回路２０及び前記給電主回路３０を制御することができる。

【0046】

具体的には、前記制御モジュール４０は、前記プリチャージ電流値が予め設定された電流値より大きい場合には、前記第１スイッチＱ１がオフするように制御することにより、前記予備充電回路２０を遮断する。例えば、前記電気機器２００に短絡等の異常事態が発生する場合、このとき、前記予備充電回路２０のプリチャージ電流が予め設定された電流値よりも大きくなる。これにより、前記制御モジュール４０は、前記第１スイッチＱ１に制御信号を出力して、前記予備充電回路２０が遮断するように前記第１スイッチをオフにする。

【0047】

図３に示すように、図３は本願の第１実施形態による電気化学装置１００と電気機器２００とが接続されている回路図である。

【0048】

本願の実施形態では、前記予備充電回路２０は、第１スイッチＱ１及びサーマルエレメントＦ１を含む。前記給電主回路３０は、第２スイッチＱ２、第３スイッチＱ３、及び第１抵抗Ｒ１を含む。

【0049】

前記第１スイッチＱ１の第１端は、前記制御モジュール４０の第１ピン１に電気的に接続され、前記第１スイッチＱ１の第２端は、前記サーマルエレメントＦ１の第１端に電気的に接続され、前記第１スイッチＱ１の第３端は、前記電流検出回路６０及び前記第１抵抗Ｒ１の第２端に電気的に接続され、前記第１抵抗Ｒ１の第１端は、前記電池セット１０の負極Ｂ－に電気的に接続され、前記電池セット１０の正極Ｂ＋は、前記ヒューズ５０の入力端子に電気的に接続され、前記ヒューズ５０の出力端子は、前記負荷２１０の入力端子及び前記給電主回路３０の入力端子に電気的に接続されている。

【0050】

前記電流検出回路６０は、前記第１抵抗Ｒ１の第１端及び第２端に電気的に接続され、前記電流検出回路６０は、前記制御モジュール４０の第３ピン３にも電気的に接続される。これにより、前記電流検出回路は、前記第１抵抗Ｒ１の両端の電圧を検出することにより、前記予備充電回路のプリチャージ電流を取得し、且つ取得したプリチャージ電流を前記制御モジュール４０にフィードバックすることができる。

【0051】

前記第２スイッチＱ２では、第１端が前記制御モジュール４０の第２ピン２に電気的に接続され、第２端が前記第３スイッチＱ３の第２端に電気的に接続され、第３端が前記第１スイッチＱ１の第３端及び前記第１抵抗Ｒ１の第２端に電気的に接続される。前記第３スイッチＱ３では、第１端が前記制御モジュールの第４ピン４に電気的に接続され、第３端が前記負荷２１０の一端に電気的に接続される。

【0052】

前記電気機器２００は、電極コントローラと、電圧変換モジュール２２０と、第４スイッチＳ１と、第５スイッチＳ２と、第６スイッチＳ３と、第１コンデンサーＣ１と、第２抵抗Ｒ２と、第１電力素子Ｌ１と、第２電力素子Ｌ２と、を備えている。

【0053】

前記第１コンデンサーＣ１の第１端、第２抵抗Ｒ２の第１端、及び第４スイッチＳ１の第１端は、いずれも前記ヒューズ５０の出力端子に電気的に接続され、前記電圧変換モジュール２２０は、前記第４スイッチＳ１の第１端と前記第５スイッチＳ２の第１端との間に電気的に接続され、前記電圧変換モジュール２２０は、前記第３スイッチＱ３の第３端に電気的に接続されている。前記第１コンデンサーＣ１の第２端、第２抵抗Ｒ２の第２端、及びモータコントローラの第２端は、前記第３スイッチＱ３の第３端に電気的に接続され、前記第４スイッチＳ１の第２端は、前記モータコントローラの第１端に電気的に接続され、前記第１電力素子Ｌ１は、前記第５スイッチＳ２の第２端と前記第３スイッチＱ３の第３端との間に電気的に接続され、前記第６スイッチＳ３は、前記第２電力素子Ｌ２の第１端と前記電圧変換モジュール２２０との間に電気的に接続され、前記第２電力素子Ｌ２の第２端は、前記第３スイッチＱ３の第３端に電気的に接続されている。

【0054】

本願の実施形態では、前記第１スイッチＱ１、前記第２スイッチＱ２及び前記第３スイッチＱ３は、いずれもＮ型電界効果トランジスタであってもよい。前記第１スイッチＱ１、前記第２スイッチＱ２及び前記第３スイッチＱ３の第１端は、いずれも前記Ｎ型電界効果トランジスタのゲートに対応し、前記第１スイッチＱ１、前記第２スイッチＱ２及び前記第３スイッチＱ３の第２端は、前記Ｎ型電界効果トランジスタのドレインに対応し、前記第１スイッチＱ１、前記第２スイッチＱ２及び前記第３スイッチＱ３の第３端は、前記Ｎ型電界効果トランジスタのソースに対応している。

【0055】

本願の実施形態では、前記サーマルエレメントＦ１は、セラミック正温度係数（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ＣＰＴＣ）サーミスタ素子である。即ち、前記ＣＰＴＣ素子のインピーダンスは、温度の上昇に伴って高くなることが可能である。

【0056】

図４に示すように、図４は本願の第２実施形態による電気化学装置１００と電気機器２００とが接続されている回路図である。

【0057】

本願の第２実施形態における電気化学装置１００は、第１実施形態における電気化学装置１００と以下の点で相違している。

【0058】

本願の第２実施形態における予備充電回路２０は、温度制御スイッチＴ１をさらに含み、本実施形態における前記温度制御スイッチＴ１は、前記第１スイッチＱ１の第２端と前記サーマルエレメントＦ１との間に電気的に接続されている。

【0059】

前記温度制御スイッチＴ１は、前記サーマルエレメントＦ１に近接して設けられる。前記温度制御スイッチＴ１は、前記サーマルエレメントＦ１の温度を感知し、且つ前記サーマルエレメントＦ１の温度値が予め設定された温度値より大きいときには前記予備充電回路２０を遮断する。

【0060】

以下、本願の電気機器２００の動作原理を図４に示す回路で説明する。

【0061】

使用する場合、前記制御モジュール４０の電源を入れると、前記制御モジュール４０の第１ピン１は、第１信号を前記第１スイッチＱ１に出力して、前記第１スイッチをオンにする。このとき、第２スイッチＱ２及び第３スイッチＱ３は、いずれもオフにされる。即ち、前記予備充電回路２０は、電気機器における負荷に対してプリチャージを開始する。前記制御モジュール４０は、一定時間のプリチャージを経て、前記第２スイッチＱ２及び前記第３スイッチの状態を制御することにより、前記給電主回路を制御して前記電気機器２００に給電する。

【0062】

プリチャージの過程において、前記電気機器２００に異常（例えば、短絡）が発生した場合、前記電流検出回路６０は、プリチャージ電流が電流の閾値を超えたことを検出し、前記制御モジュール４０の第１ピン１は、前記第１スイッチＱ１に第２信号を出力して、前記Ｑ１をオフにして前記予備充電回路２０を遮断することにより、プリチャージ動作を終了する。しかしながら、前記第１スイッチＱ１が失効し、即ち、前記第１スイッチＱ１がオフできないときに、前記サーマルエレメントＦ１と前記温度制御スイッチＴ１との協働は、第１スイッチが失効することによる結果を予防することができる。即ち、このとき、前記サーマルエレメントＦ１はインピーダンス特性によって温度が上昇し、キュリー温度点まで温度が上昇すると、前記サーマルエレメントＦ１のインピーダンスが増大し、オームの法則によって回路電流が制限される。しかし、このときのサーマルエレメントは、前記プリチャージ電流を完全に遮断することができず、前記温度制御スイッチＴ１は、前記サーモエレメントＦ１の温度をリアルタイムに感知する。前記サーマルエレメントＦ１の温度が予め設定された温度値より大きいときに、即ち、前記サーマルエレメントＦ１の温度がキュリー温度点に達したときに、前記温度制御スイッチＴ１はオフとなり、さらに前記予備充電回路２０を遮断して、プリチャージ動作を終了する。

【0063】

これにより、本願発明は、電力消費コストが低く、信頼性が高いなどの利点を有し、予備放電抵抗の発熱による電池の爆発という安全問題を回避できるとともに、ユーザの使用体験度を向上させることもできる。

【0064】

前記サーマルエレメントの過電流が自動的にハイインピーダンス状態に遷移し、過電流状態を取り去り、本体温度が低下した後に元のインピーダンスの特性を復帰できるため、外部に継続的にプリチャージ電流が必要な場合、サーマルエレメントのインピーダンスを選択して電力と整合することにより、外部への給電能力を確保しつつ、外部負荷短絡状態を保護する役割も果たす。通常の同等電力の予備充電回路に比べて、本願の技術提案は、取付スペースが小さく、且つ集積度が高い。

【0065】

図５に示すように、本願の給電制御方法のフローチャートは、以下のステップを備える。

【0066】

ステップＳ４１では、第１スイッチがオンするように制御して前記予備充電回路を導通させ、且つ前記予備充電回路によって電気機器を予備充電する。

【0067】

ステップＳ４２では、前記予備充電回路のプリチャージ電流値が予め設定された電流値より大きいか否かを判断し、「はい」であればステップＳ４５に進み、そうでなければステップＳ４３に進む。

【0068】

前記予備充電回路のプリチャージ電流が予め設定された電流よりも小さい若しくは等しい場合、即ち前記予備充電回路は、前記電気機器に正常的に予備充電することができる。

【0069】

ステップＳ４３では、プリチャージ時間が予め設定された時間に達したか否かを判断し、「はい」であればステップＳ４４に進み、そうでなければステップＳ４２に戻る。

【0070】

ステップＳ４４では、給電主回路における第２スイッチ及び第３スイッチの状態を制御して、前記給電主回路が電気機器に給電するように制御する。

【0071】

前記電気機器に対するプリチャージ時間が予め設定された時間に達した場合、即ち前記電気機器のプリチャージ動作が完了する。

【0072】

ステップＳ４５では、第１スイッチがオフするように制御して、前記予備充電回路を遮断する。

【0073】

前記予備充電回路のプリチャージ電流が前記予め設定された電流よりも大きい場合、即ち前記電気機器には異常が発生した場合、前記第１スイッチがオフするように制御して前記予備充電回路を遮断し、さらにプリチャージを終了する必要がある。

【0074】

これにより、本願の電気化学装置の給電制御方法によれば、正常的に給電する前に、素子に対してより小さい電流で予め充電でき、まっすぐ充電する際にコンデンサーによる瞬間的な短絡を引き起こして、電池及び他の素子が破損することを回避することができる。

【0075】

図６に示すように、図６は一例示的な実施形態によるもう１つの電気化学装置の給電制御方法のフローチャートである。図５に示した方法と異なる点は、図６に示す方法は、第１スイッチが失効した場合の給電方法をさらに提供したことである。図６に示す給電制御方法は、以下のステップを備える。

【0076】

ステップＳ５１では、第１スイッチがオンするように制御して、予備充電回路を導通させ、且つ前記予備充電回路によって電気機器を予備充電する。

【0077】

ステップＳ５２では、前記予備充電回路のプリチャージ電流値が予め設定された電流値より大きいか否かを判断し、「はい」であればステップＳ５５に進み、そうでなければステップＳ５３に進む。

【0078】

ステップＳ５３では、プリチャージ時間が予め設定された時間に達したか否かを判断し、「はい」であればステップＳ５４に進み、そうでなければステップＳ５２に戻る。

【0079】

ステップＳ５４では、給電主回路における第２スイッチ及び第３スイッチの状態を制御して、前記給電主回路が電気機器に給電するように制御する。

【0080】

ステップＳ５５では、前記第１スイッチがオフするように制御する。

【0081】

本願の実施形態では、前記電気機器に異常が発生し、即ち、前記プリチャージ電流値が予め設定された電流値より大きい場合には、前記制御モジュールは、前記第１スイッチに信号を出力して、前記第１スイッチがオフするように制御する。

【0082】

ステップＳ５６では、第１スイッチが失効したか否かを判断し、前記第１スイッチが失効したと、ステップＳ５７に進み、そうでなければステップＳ５１０に進む。

【0083】

ステップＳ５７では、プリチャージ電流を制限するために、サーマルエレメントの温度が上昇する。

【0084】

ステップＳ５８では、温度制御スイッチは、サーマルエレメントの温度をリアルタイムに感知する。

【0085】

ステップＳ５９では、温度制御スイッチがオフであるか否かを判断し、オフであれば、ステップＳ５１０に進み、そうでなければステップＳ５８に戻る。

【0086】

本願の実施形態では、サーマルエレメントの温度が所定の温度値より高いときに、即ち、前記サーマルエレメントの温度値がキュリー温度点まで達したときに、前記温度制御スイッチは自動的にオフになる。前記サーマルエレメントの温度が所定の温度値を下回った場合、前記温度制御スイッチがオフせず、即ち、前記温度制御スイッチがサーマルエレメントの温度を継続的に感知する。

【0087】

ステップＳ５１０では、前記温度制御スイッチがオフにされる場合には、前記予備充電回路を遮断し、プリチャージ動作を終了する。

【0088】

サーマルエレメントによる予備充電回路及び給電主回路を用いて、大電力プリチャージ抵抗の予備充電回路に代えて、取付過程でＢＭＳの小型化を実現し、プリチャージ及び小電力給電機能を機能的に実現するとともに、予備放電抵抗の発熱による電池爆発の問題を回避できるようにする。

【0089】

当業者は、以上の実施形態は、本願の技術提案を説明するのみに用いられ、本願を制限するものではなく、本願の実質的精神範囲内である限り、以上の実施形態を適当に修正する又は均等に置換することで得られたものも、本願の保護範囲内に属されると理解するべきである。

【符号の説明】

【0090】

１００ 電気化学装置
２００ 電気機器
１０ 電池セット
２０ 予備充電回路
３０ 給電主回路
４０ 制御モジュール
５０ ヒューズ
６０ 電流検出回路
２１０ 負荷
２２０ 電圧変換モジュール
Ｑ１ 第１スイッチ
Ｑ２ 第２スイッチ
Ｑ３ 第３スイッチ
Ｓ１ 第４スイッチ
Ｓ２ 第５スイッチ
Ｓ３ 第６スイッチ
Ｆ１ サーマルエレメント
Ｔ１ 温度制御スイッチ
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗
Ｃ１ 第１コンデンサー
Ｌ１ 第１電力素子
Ｌ２ 第２電力素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】