(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-28
(54)【発明の名称】電池加熱システム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20220121BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20220121BHJP
H01M 10/615 20140101ALI20220121BHJP
H01M 10/651 20140101ALI20220121BHJP
H01M 10/667 20140101ALI20220121BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20220121BHJP
H01M 10/633 20140101ALI20220121BHJP
H01M 10/6571 20140101ALI20220121BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 M
H02J7/00 P
H02J7/00 S
H02J7/00 A
H01M10/615
H01M10/651
H01M10/667
H01M10/625
H01M10/633
H01M10/6571
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021531835
(86)(22)【出願日】2019-01-22
(85)【翻訳文提出日】2021-06-04
(86)【国際出願番号】 CN2019072663
(87)【国際公開番号】W WO2020133615
(87)【国際公開日】2020-07-02
(31)【優先権主張番号】201822274044.X
(32)【優先日】2018-12-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】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】李艷茹
【テーマコード（参考）】
5G503
5H031
5H770
【Ｆターム（参考）】
5G503AA07
5G503BA02
5G503BB01
5G503CB13
5G503CC02
5G503FA06
5G503FA14
5G503GA19
5G503GB06
5G503GD04
5H031CC09
5H031HH01
5H031KK03
5H770AA01
5H770BA01
5H770CA06
5H770DA03
5H770DA10
5H770DA41
5H770EA01
5H770HA02W
5H770HA06W
5H770HA06X
5H770JA10X
5H770JA17W
5H770KA05X
5H770LA04W
5H770LA04X
5H770LB07
5H770LB09
(57)【要約】
本願は、電池加熱システムを提供し、電池電力分野に関する。当該電池加熱システムは、主正極スイッチ、主負極スイッチ、インバータ、モータ、及び電池管理モジュールを含み、インバータは、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み、上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームにはいずれにもスイッチモジュールが設けられ、スイッチモジュールにスイッチモジュールを保護するためのバッファモジュールが並列に接続されており、インバータにおけるモータコントローラは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を提供して、三相ブリッジアームのうちのいずれかのブリッジアームの上部ブリッジアームと、目標上部ブリッジアームのスイッチモジュールが位置するブリッジアーム以外の少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールと、を周期的にオンオフ制御する。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電池加熱システムであって、電池パックに接続されたスイッチアセンブリと、前記スイッチアセンブリ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モータと、を含み、
前記インバータは、並列に接続された第１相ブリッジアームと第２相ブリッジアームと第３相ブリッジアームとを含み、前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム及び前記第３相ブリッジアームはいずれも上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームを有し、前記上部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられ、前記下部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられており、前記スイッチモジュールには前記スイッチモジュールを保護するためのバッファモジュールが並列に接続されており、
前記モータの第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、それぞれ、前記第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、前記第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、及び前記第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おり、
前記インバータは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、前記目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを周期的にオンオフ制御して交流電流を発生させるためのモータコントローラをさらに含み、前記目標上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム、前記第３相ブリッジアームのいずれかのブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、前記目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが位置するブリッジアーム以外の少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールである、
ことを特徴とする電池加熱システム。
【請求項2】
前記インバータは、前記第１相ブリッジアームに並列に接続されたサポートコンデンサをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項3】
前記スイッチアセンブリと前記インバータとの間に位置するＺソースネットワーク回路をさらに含み、前記Ｚソースネットワーク回路は、前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム、前記第３相ブリッジアームのいずれかのブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールとが同時にオンになると、前記インバータと前記電池パックが位置する回路とを遮断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項4】
前記Ｚソースネットワーク回路は、第１ダイオード、第１インダクタ、第１コンデンサ、第２インダクタ及び第２コンデンサを含み、前記第１ダイオードのアノードは、前記電池パックの正極に接続され、前記第１ダイオードのカソードは、前記第１インダクタの一端及び前記第１コンデンサの一端に接続され、
前記第１インダクタの他端は、前記第２コンデンサの一端及び前記インバータに接続され、
前記第１コンデンサの他端は、前記第２インダクタの他端及び前記インバータに接続され、
前記第２インダクタの一端は、前記電池パックの負極及び第２コンデンサの他端に接続され、前記第２インダクタの他端は、前記インバータに接続され、
前記第２コンデンサの一端は、前記インバータに接続されている、
ことを特徴とする請求項３に記載の電池加熱システム。
【請求項5】
前記スイッチモジュールは、ダイオードを有し、前記上部ブリッジアームのスイッチモジュールは、前記ダイオードのアノードが前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続され、前記ダイオードのカソードが前記上部ブリッジアームと前記電池パックの正極との間に位置し、
前記下部ブリッジアームのスイッチモジュールは、前記ダイオードのアノードが前記下部ブリッジアームと前記電池パックの負極との間に位置し、前記ダイオードのカソードが前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジ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１に記載の電池加熱システム。
【請求項6】
前記バッファモジュールは、第１抵抗及び第３コンデンサを含み、前記上部ブリッジアームのスイッチモジュールに並列に接続された前記バッファモジュールは、前記第１抵抗の一端が前記上部ブリッジアームのスイッチモジュールと前記電池パックの正極との間に位置し、前記第１抵抗の他端が前記第３コンデンサの一端に接続され、前記第３コンデンサの他端が前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続されており、
前記下部ブリッジアームのスイッチモジュールに並列に接続された前記バッファモジュールは、前記第１抵抗の一端が前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続され、前記第１抵抗の他端が前記第３コンデンサの一端に接続され、前記第３コンデンサの他端が前記下部ブリッジアームのスイッチモジュールと前記電池パックの負極との間に位置する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項7】
前記第１抵抗の抵抗値は、０．１Ωから２０Ωの範囲であり、前記第３コンデンサの容量は、０．１μＦから１５μＦの範囲である、
ことを特徴とする請求項６に記載の電池加熱システム。
【請求項8】
前記バッファモジュールは、第２抵抗、第４コンデンサ及び第２ダイオードを含み、前記上部ブリッジアームのスイッチモジュールに並列に接続された前記バッファモジュールは、前記第２抵抗の一端が前記上部ブリッジアームのスイッチモジュールと前記電池パックの正極との間に位置し、前記第２抵抗の他端が前記第４コンデンサの一端に接続され、前記第４コンデンサの他端が前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続され、前記第２ダイオードのアノードが第２抵抗の一端に接続され、前記第２ダイオードのカソードが第２抵抗の他端に接続されており、
前記下部ブリッジアームのスイッチモジュールに並列に接続された前記バッファモジュールは、前記第２抵抗の一端が前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続され、前記第２抵抗の他端が前記第４コンデンサの一端に接続され、前記第４コンデンサの他端が前記下部ブリッジアームのスイッチモジュールと前記電池パックの負極との間に位置し、前記第２ダイオードのアノードが前記第２抵抗の一端に接続され、前記第２ダイオードのカソードが第２抵抗の他端に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項9】
前記第２抵抗の抵抗値は、０．１Ωから２０Ωの範囲であり、前記第４コンデンサの容量は、０．１μＦから１５μＦの範囲である、
ことを特徴とする請求項８に記載の電池加熱システム。
【請求項10】
前記スイッチアセンブリは、前記電池パックの正極に接続された主正極スイッチ及び／又は前記電池パックの負極に接続された主負極スイッチを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項11】
前記電池パックの正極と前記スイッチアセンブリとの間に設けられたヒューズモジュールをさらに含み、前記ヒューズモジュールは、前記電池パックと前記電池加熱システムとの接続を遮断するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項12】
前記電池パックの負極と前記スイッチアセンブリとの間に設けられた電流センサをさらに含み、前記電流センサは、電流を収集するのに用いられる、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項13】
前記モータコントローラに制御信号を送信して、前記モータコントローラの駆動信号の出力を制御する電池管理モジュールをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
【請求項14】
前記電池管理モジュールからの通信要求に応答して、前記電池管理モジュールと前記モータコントローラとの間の通信権を開放する車両制御ユニットをさらに含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電池電力分野に属し、特に、電池加熱システムに関する。
【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。エネルギー密度が高く、循環充電が可能であり、安全で環境に優しいなどの利点があるため、電池は新エネルギー自動車、家庭用電気機器、エネルギー貯蔵システムなどの分野で広く利用されている。
【0003】
しかしながら、低温環境下での電池の使用は一定の制限を受けている。具体的には、低温環境下では電池の放電容量が大きく低下することや、低温環境下では電池が充電できなくなることが考えられる。従って、電池を正常に使用するためには、低温環境下で電池を加熱する必要がある。
【0004】
現在、電池に専用の熱循環容器を設け、熱循環容器中の熱伝導物質を間接的に加熱することで、電池に熱を伝導して、電池の加熱を実現することができる。しかしながら、この加熱方式には時間がかかり、加熱効率が低い。
【発明の概要】
【0005】
本発明の実施例は、電池パックの加熱効率を向上させ、且つ、電池加熱システムの安全性を強化することができる電池加熱システムを提供する。
【0006】
本発明は、電池加熱システムを提供し、それは、電池パックに接続されたスイッチアセンブリと、スイッチアセンブリに接続されたインバータと、インバータに接続されたモータと、を含み、インバータは、並列に接続された第１相ブリッジアームと第２相ブリッジアームと第３相ブリッジアームとを含み、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いずれも上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームを有し、上部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられ、下部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられており、スイッチモジュールにはスイッチモジュールを保護するためのバッファモジュールが並列に接続されており、モータの第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おり、インバータは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを周期的にオンオフ制御して交流電流を発生させるためのモータコントローラをさらに含み、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールは、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ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが位置するブリッジアーム以外の少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールである。
【0007】
本発明は、電池加熱システムを提供し、電池加熱システムにおけるモータコントローラは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールと目標下部ブリッジアームスイッチモジュールとを周期的にオンオフ制御する。電池パック、主正極スイッチ、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータ、目標下部ブリッジアームスイッチモジュール、主負極スイッチで形成される回路に交流電流を発生させ、即ち、電池パックの充放電が交互に行わられる。電池パックの充放電を交互に行う過程では、電池パックに内部抵抗が存在するため、熱量が発生され、即ち、電池パックが内部から発熱され、これにより、電池パックの加熱効率が向上される。電池パックの加熱効率を向上させた上で、バッファモジュールが電気エネルギーを吸収できるため、電池加熱システムで発生する交流電流の急変（例えば、ピーク電圧の発生など）による電池加熱システムへの損害を回避し、電池加熱システムの安全性を強化する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を以下のように説明するが、当該説明により、本発明をよりよく理解することができ、同じ又は類似した符号は、同じ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加熱システムの概略構成図である。
【図2】本発明の他の一実施例に係る電池加熱システムの概略構成図である。
【図3】本発明の一実施例に係るバッファモジュールの概略構成図である。
【図4】本発明の他の一実施例に係るバッファモジュールの概略構成図である。
【図5】本発明のさらに他の一実施例に係る電池加熱システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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、多くの特定の詳細が提示される。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細のいくつかを必要とせずに実施することができることは、当業者にとって自明である。以下の実施例の説明は、本発明の例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に過ぎない。本発明は、以下に提案するいかなる具体的な構成及びアルゴリズムに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限り、要素、部品及びアルゴリズムのいかなる修正、置き換え及び改善をカバーするものである。図面及び以下の説明では、本発明に不要な曖昧性が生じないように、周知の構造及び技術は示されていない。
【0010】
本発明の実施例は、電池パックの温度が低い条件で、電池パックを加熱して電池パックの温度を上昇させて、電池パックを正常に使用できる温度にすることに適用できる電池加熱システムを提供する。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、電気自動車に応用でき、モーターに電力を供給するためのものであり、電気自動車の動力源とされる。電池パックは、さらに、車内エアコン、車載プレーヤーなどの電気自動車内の他の電気機器に電力を供給することができる。本発明の実施例において、電池加熱システムの制御により、電池パックが位置する回路に交流電流を発生させる。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、これにより電池パックの均一で高効率な加熱を実現する。
【0011】
図１は、本発明の一実施例における電池加熱システムの概略構成図である。図１に示すように、当該電池加熱システムは、電池パックＰ１に接続されたスイッチアセンブリと、スイッチアセンブリに接続されたインバータＰ２と、インバータＰ２に接続されたモータＰ３と、を備えている。
【0012】
スイッチアセンブリは、電池パックＰ１と電池加熱システムとの回路をオンオフするのに使用される。いくつかの例では、スイッチアセンブリは、電池パックＰ１の正極に接続された主正極スイッチＫ１を含んでもよい。或いは、スイッチアセンブリは、電池パックＰ１の負極に接続された主負極スイッチＫ２を含むことができる。或いは、スイッチアセンブリは、電池パックＰ１の正極に接続された主正極スイッチＫ１と、電池パックＰ１の負極に接続された主負極スイッチＫ２と、を含む。図１に示すように、スイッチアセンブリは、電池パックＰ１の正極に接続された主正極スイッチＫ１と、電池パックＰ１の負極に接続された主負極スイッチＫ２と、を含む。主正極スイッチＫ１及び主負極スイッチＫ２は、具体的にはリレーとされてもい。
【0013】
インバータＰ２は、並列に接続された第１相ブリッジアームと第２相ブリッジアームと第３相ブリッジアームとを含む。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及び下部ブリッジアームを有する。また、上部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられ、下部ブリッジアームにはスイッチモジュールが設けられている。
【0014】
スイッチモジュールにはバッファモジュールＰ２７が並列に接続されており、バッファモジュールＰ２７が電気エネルギーを吸収するため、電池加熱システムでスパイク電圧によるスイッチモジュールの焼損が現れることを防止できる。バッファモジュールＰ２７が電気エネルギーを吸収できるため、スイッチモジュールの電圧変化が緩やかであることを保証して、急変を避けることができ、これによってスイッチモジュールを保護する。
【0015】
例えば、図１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。Ｕ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールは、第１スイッチモジュールＰ２１であり、Ｕ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールは、第２スイッチモジュールＰ２２である。Ｖ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールは、第３スイッチモジュールＰ２３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モジュールは、第４スイッチモジュールＰ２４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モジュールは、第５スイッチモジュールＰ２５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モジュールは、第６スイッチモジュールＰ２６である。
【0016】
いくつかの例では、スイッチモジュールは、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）、Ｓｉ－ＭＯＳチューブウェーハ（Ｓｉはシリコンである）、ＳｉＣ－ＭＯＳチューブウェーハ（ＳｉＣは炭化珪素である）、パワーＭＯＳチューブ、ＳｉＣパワーＭＯＳチューブなどのパワースイッチング素子のうちの１種類又は複数種類を含んでもよい。ここで、スイッチモジュールにおける各ＩＧＢＴデバイスとＭＯＳＦＥＴデバイスなどとの組み合わせ方式や接続方式は限定されるものではない。上記パワースイッチング素子の材料の種類も限定されるものではなく、例えば、炭化珪素（即ち、ＳｉＣ）やその他の材料からなるパワースイッチング素子を利用してもよい。なお、上記パワースイッチング素子は、ダイオードを有し、具体的には、寄生ダイオードや、意図的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利用してもよい。
【0017】
モータＰ３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、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る。
【0018】
例えば、図１に示すように、モータＰ３の固定子を三相固定子インダクタとして等価化する。固定子インダクタは、エネルギー貯蔵機能を有する。各相の固定子インダクタは、１相のブリッジアームに接続される。３相の固定子インダクタは、それぞれ、第１固定子インダクタＬ１、第２固定子インダクタＬ２及び第３固定子インダクタＬ３とされる。第１相入力端は、第１固定子インダクタＬ１に対応する入力端である。第２相入力端は、第２固定子インダクタＬ２に対応する入力端である。第３相入力端は、第３固定子インダクタ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、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いし、出力端として電流を出力してもよい。
【0019】
具体的には、第１固定子インダクタＬ１の一端が第１相入力端となり、第１固定子インダクタＬ１の他端が第２固定子インダクタＬ２の他端及び第３固定子インダクタＬ３の他端に接続されている。第２固定子インダクタＬ２の一端が第２相入力端となる。第３固定子インダクタＬ３の一端が第３相入力端となる。
【0020】
インバータＰ２は、さらに、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールと目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを周期的にオンオフ制御して、交流電流を発生させるモータコントローラＰ２０を含む。
【0021】
なお、モータコントローラＰ２０は、インバータＰ２の各スイッチモジュールに接続されている。例えば、モータコントローラＰ２０は、図１における第１スイッチモジュールＰ２１の制御端、第２スイッチモジュールＰ２２の制御端、第３スイッチモジュールＰ２３の制御端、第４スイッチモジュールＰ２４の制御端、第５スイッチモジュールＰ２５の制御端及び第６スイッチモジュールＰ２６の制御端にそれぞれ接続されており、各スイッチモジュールに駆動信号を送信することができる。この接続関係は、図１には示されていない。
【0022】
駆動信号は、具体的に、パルス信号としてもよい。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。いくつかの例では、駆動信号の高レベルはスイッチモジュールをオンにし、駆動信号の低レベルはスイッチモジュールをオフにする。駆動信号は、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを周期的にオンオフ制御することができる。
【0023】
ここで、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールは、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ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールである。目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが位置するブリッジアーム以外の少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールである。
【0024】
なお、駆動信号の駆動を受信していないスイッチモジュール（即ち、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュール以外のスイッチモジュール）はいずれもオフである。
【0025】
例えば、図１に示すように、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが第１スイッチモジュールＰ２１である場合、目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第４スイッチモジュールＰ２４及び／又は第６スイッチモジュールＰ２６である。目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが第３スイッチモジュールＰ２３である場合、目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２スイッチモジュールＰ２２及び／又は第６スイッチモジュールＰ２６である。目標上部ブリッジアームスイッチモジュールが第５スイッチモジュールＰ２５である場合、目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２スイッチモジュールＰ２２及び／又は第４スイッチモジュールＰ２４である。
【0026】
なお、周期的にオンオフされる各周期における目標上部ブリッジアームスイッチモジュール、目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、同一であっても異なっていてもよく、ここでは限定しない。例えば、各周期における駆動信号は、いずれも、第１スイッチモジュールＰ２１及び第４スイッチモジュールＰ２４のオンオフを駆動する。また、例えば、一番目の周期において、駆動信号は、第１スイッチモジュールＰ２１及び第４スイッチモジュールＰ２４のオンオフを駆動し、二番目の周期において、駆動信号は、第３スイッチモジュールＰ２３及び第２スイッチモジュールＰ２２のオンオフを駆動し、三番目の周期において、駆動信号は、第１スイッチモジュールＰ２１、第４スイッチモジュールＰ２４及び第６スイッチモジュールＰ２６のオンオフを駆動する。即ち、異なる周期において、駆動信号によって駆動される目標上部ブリッジアームスイッチモジュールと目標下部ブリッジアームスイッチモジュールは、異なっていてもよい。
【0027】
駆動信号が目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを駆動して周期的にオンオフすることにより、電池パックＰ１、主正極スイッチＫ１、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータＰ３、目標下部ブリッジアームスイッチモジュール、主負極スイッチＫ２で形成される回路に交流電流を発生させる。具体的には、交番正弦波電流を生成することができる。即ち、電池パックＰ１は、充放電を交互に行っている。電池パックＰ１の充放電が交互に行われる過程で、電池パックＰ１が発熱し、即ち、電池パックＰ１が内部から発熱する。そのため、電池パックＰ１の加熱が実現される。
【0028】
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、スイッチモジュールのスイッチング周波数である。駆動信号のデューティ比は、５％～５０％の範囲である。駆動信号のデューティ比は、スイッチモジュールのオン時間とオフ時間との合計に対するオン時間の割合である。
【0029】
図１において、電池パックＰ１と主正極スイッチＫ１との間の抵抗は、電池パックＰ１の等価内部抵抗Ｒｘである。電池パックＰ１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℃でのパワーリチウム電池の内部抵抗は、２５℃でのパワーリチウム電池の内部抵抗の５～１５倍である。電池パックＰ１が充放電を交互に行う過程では、発生する熱量がより大きく、加熱速度がより速い。電池パックＰ１の内部にヒューズを設けて、電池パックＰ１の安全な使用を保証することもできる。
【0030】
いくつかの例では、主正極スイッチＫ１及び主負極スイッチＫ２は、高圧ボックス内に封入されてもよい。
【0031】
本発明の実施例では、電池加熱システムにおけるモータコントローラＰ２０は、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールと目標下部ブリッジアームスイッチモジュールとを周期的にオンオフ制御する。電池パックＰ１、主正極スイッチＫ１、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータＰ３、目標下部ブリッジアームスイッチモジュール、主負極スイッチＫ２で形成される回路に交流電流を発生させ、即ち、電池パックＰ１は、充放電を交互に行っている。電池パックＰ１の充放電を交互に行う過程では、電池パックＰ１に内部抵抗が存在するため、熱量が発生し、即ち、電池パックＰ１が内部から発熱するため、電池パックＰ１の加熱効率が向上する。電池パックＰ１の加熱効率を向上させた上で、バッファモジュールＰ２７が電気エネルギーを吸収して、スイッチモジュールを保護するため、電池加熱システムで発生される交流電流の急変（例えば、ピーク電圧の発生など）による電池加熱システムへの損害を回避し、電池加熱システムの安全性を強化する。
【0032】
また、本発明の実施例における熱量は、電池パックＰ１に交流電流が流れることにより発生され、電池パックＰ１の内部の発熱が均一化されているため、電池パックＰ１の加熱効率がさらに向上される。また、インバータＰ２及びモータＰ３の構造を変更しないため、構造改造費用が余分に発生することもない。
【0033】
以下では、各スイッチモジュールが１つのパワースイッチング素子を備える例を説明する。図２は、本発明の他の一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は、スイッチモジュールがパワースイッチング素子を含む点で、図１と異なる。インバータＰ２は、さらに、サポートコンデンサを含む。電池加熱システムは、さらに、電池パックＰ１の正極と主正極スイッチＫ１との間に設けられたヒューズモジュールＰ４、及び電池パックＰ１の負極と主負極スイッチＫ２との間に設けられた電流センサＰ５を備える。
【0034】
説明を容易にするために、スイッチモジュールにおけるパワースイッチング素子が有するダイオードを図２に示す。上部ブリッジアームのスイッチモジュールにおいて、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、ダイオードのカソードは、上部ブリッジアームと電池パックＰ１の正極との間に位置する。下部ブリッジアームのスイッチモジュールにおいて、ダイオードのアノードは、下部ブリッジアームと電池パックＰ１の負極との間に位置し、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る。例えば、図２に示すように、上部ブリッジアームのスイッチモジュールのダイオードのカソードは、上部ブリッジアームにおける主正極スイッチＫ１に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モジュールのダイオードのアノードは、下部ブリッジアームにおける主負極スイッチＫ２に接続された一端に接続されている。
【0035】
図２に示すように、第１スイッチモジュールＰ２１は第１パワースイッチング素子Ｓ１を含み、第２スイッチモジュールＰ２２は第２パワースイッチング素子Ｓ２を含み、第３スイッチモジュールＰ２３は第３パワースイッチング素子Ｓ３を含み、第４スイッチモジュールＰ２４は第４パワースイッチング素子Ｓ４を含み、第５スイッチモジュールＰ２５は第５パワースイッチング素子Ｓ５を含み、第６スイッチモジュールＰ２６は第６パワースイッチング素子Ｓ６を含む。ここで、第１パワースイッチング素子Ｓ１のダイオードはＶＤ１であり、第２パワースイッチング素子Ｓ２のダイオードはＶＤ２であり、第３パワースイッチング素子Ｓ３のダイオードはＶＤ３であり、第４パワースイッチング素子Ｓ４のダイオードはＶＤ４であり、第５パワースイッチング素子Ｓ５のダイオードはＶＤ５であり、第６パワースイッチング素子Ｓ６のダイオードはＶＤ６である。
【0036】
駆動信号により目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールが駆動されてオンになると、電池パックＰ１の放電回路が形成され、電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ４→主正極スイッチＫ１→目標上部ブリッジアームスイッチモジュール→目標上部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタ→目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタ→目標下部ブリッジアームスイッチモジュール→主負極スイッチＫ２→電流センサＰ５→電池パックＰ１になる。
【0037】
例えば、モータコントローラＰ２０により第１パワースイッチング素子Ｓ１及び第４パワースイッチング素子Ｓ４に送信される駆動信号は、第１パワースイッチング素子Ｓ１及び第４パワースイッチング素子Ｓ４を駆動してオンにする。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ４→主正極スイッチＫ１→第１パワースイッチング素子Ｓ１→第１固定子インダクタＬ１→第２固定子インダクタＬ２→第４パワースイッチング素子Ｓ４→主負極スイッチＫ２→電流センサＰ５→電池パックＰ１になる。
【0038】
また、例えば、モータコントローラＰ２０により第１パワースイッチング素子Ｓ１、第４パワースイッチング素子Ｓ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６に送信される駆動信号は、第１パワースイッチング素子Ｓ１、第４パワースイッチング素子Ｓ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６を駆動してオンにする。電池パックＰ１が放電されて、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ４→主正極スイッチＫ１→第１パワースイッチング素子Ｓ１→第１固定子インダクタＬ１→第２固定子インダクタＬ２及び第３固定子インダクタＬ３→第４パワースイッチング素子Ｓ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６→主負極スイッチＫ２→電流センサＰ５→電池パックＰ１になる。即ち、第２固定子インダクタＬ２と第３固定子インダクタＬ３とが並列に接続された後、さらに、第１固定子インダクタＬ１に直列に接続される。
【0039】
駆動信号は、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールを駆動してオフにし、固定子インダクタがエネルギー貯蔵機能を有するため、固定子インダクタが放電すると、電池パックＰ１の充電回路が形成され、電流方向は、目標上部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタ→目標上部ブリッジアームスイッチモジュールのダイオード→主正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ４→電池パックＰ１→電流センサＰ５→主負極スイッチＫ２→目標下部ブリッジアームスイッチモジュールのダイオード→目標下部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタになる。
【0040】
例えば、モータコントローラＰ２０により第１パワースイッチング素子Ｓ１及び第４パワースイッチング素子Ｓ４に送信される駆動信号は、第１パワースイッチング素子Ｓ１及び第４パワースイッチング素子Ｓ４を駆動してオフにする。第１固定子インダクタ及び第２固定子インダクタは、放電して、電池パックＰ１を充電して、電池パックＰ１の充電回路を形成する。電流方向は、第１固定子インダクタＬ１→第１パワースイッチング素子Ｓ１のダイオードＶＤ１→主正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ４→電池パックＰ１→電流センサＰ５→主負極スイッチＫ２→第４パワースイッチング素子Ｓ４のダイオードＶＤ４→第２固定子インダクタＬ２になる。
【0041】
また、例えば、モータコントローラＰ２０により第１パワースイッチング素子Ｓ１、第４パワースイッチング素子Ｓ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６に送信される駆動信号は、第１パワースイッチング素子Ｓ１、第４パワースイッチング素子Ｓ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６を駆動してオフにする。第１固定子インダクタＬ１、第２固定子インダクタＬ２及び第３固定子インダクタＬ３は放電して、電池パックＰ１を充電して、電池パックＰ１の充電回路を形成する。電流方向は、第１固定子インダクタＬ１→第１パワースイッチング素子Ｓ１のダイオードＶＤ１→主正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ４→電池パックＰ１→電流センサＰ５→主負極スイッチＫ２→第４パワースイッチング素子Ｓ４のダイオードＶＤ４及び第６パワースイッチング素子Ｓ６のダイオードＶＤ６→第２固定子インダクタＬ２及び第３固定子インダクタＬ３になる。
【0042】
サポートコンデンサＣａは、第１相ブリッジアームに並列に接続されており、同様に、サポートコンデンサＣａは、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームのいずれとも並列接続の関係である。サポートコンデンサＣａの一端は、第１相ブリッジアームにおける主正極スイッチＫ１に接続された一端に接続されており、サポートコンデンサＣａの他端は、第１相ブリッジアームにおける主負極スイッチＫ２に接続された一端に接続されている。
【0043】
電池加熱システムが加熱している過程では、スイッチモジュール内のパワースイッチング素子のオン／オフ状態が絶えず切り替わるので、発生される電流は絶えず変化する。発生された変流電流は電池パックＰ１を通過し続けるが、電池パックＰ１には一定の電圧降下が存在し、リップル電圧の発生につながる。サポートコンデンサＣａは、母線電圧の平滑化や、電池パックＰ１のリップル電圧の低減に利用でき、電池加熱システムの安定性を保つことができる。
【0044】
電池加熱システムの回路には浮遊インダクタンスが存在し、浮遊インダクタンスは、スイッチモジュール中のパワースイッチング素子がオフになる際に、非常に高いスパイク電圧を発生し、パワースイッチング素子を焼損する可能性がある。サポートコンデンサＣａは、本来の電池パックＰ１からパワースイッチング素子への浮遊インダクタンスを２つの部分に分ける。サポートコンデンサＣａの存在下でパワースイッチング素子がオフになる際にスパイク電圧を発生させる浮遊インダクタンスは、サポートコンデンサＣａからパワースイッチング素子までのワイヤハーネスの長さに対応する浮遊インダクタンスのみである。即ち、サポートコンデンサＣａは、ワイヤハーネスの浮遊インダクタンスを低減するのにも用いられる。
【0045】
【0046】
上部ブリッジアームのスイッチモジュールが並列に接続されたバッファモジュールＰ２７において、第１抵抗Ｒ１の一端は、上部ブリッジアームのスイッチモジュールと電池パックＰ１の正極との間に位置し、第１抵抗Ｒ１の他端は、第３コンデンサＣ３の一端に接続され、第３コンデンサＣ３の他端は、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。例えば、上部ブリッジアームのスイッチモジュールが第１スイッチモジュールＰ２１でる場合、第１抵抗Ｒ１の一端は、第１パワースイッチング素子Ｓ１における主正極スイッチＫ１に接続された一端に接続されおり、第３コンデンサＣ３の他端は、Ｕ相ブリッジアームの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。
【0047】
下部ブリッジアームのスイッチモジュールに並列に接続されたバッファモジュールＰ２７において、第１抵抗Ｒ１の一端は、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、第１抵抗Ｒ１の他端は、第３コンデンサＣ３の一端に接続され、第３コンデンサＣ３の他端は、下部ブリッジアームのスイッチモジュールと電池パックＰ１の負極との間に位置している。例えば、下部ブリッジアームのスイッチモジュールが第２スイッチモジュールＰ２２である場合、第１抵抗Ｒ１の一端は、Ｕ相ブリッジアームの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、第３コンデンサＣ３の他端は、第２パワースイッチング素子Ｓ２における主負極スイッチＫ２に接続された一端に接続されている。
【0048】
さらに、第１抵抗Ｒ１の抵抗値は、０．１Ω～２０Ωの範囲である。第３コンデンサＣ３の容量は、０．１μＦ～１５μＦの範囲である。
【0049】
他のいくつかの例では、図４は、本発明の実施例に係る他のバッファモジュールＰ２７の概略構成図である。図４に示すように、バッファモジュールＰ２７は、第２抵抗Ｒ２と、第４コンデンサＣ４と、第２ダイオードＤ２と、を含む。
【0050】
上部ブリッジアームのスイッチモジュールが並列に接続されたバッファモジュールＰ２７において、第２抵抗Ｒ２の一端は、上部ブリッジアームのスイッチモジュールと電池パックＰ１の正極との間に位置し、第２抵抗Ｒ２の他端は、第４コンデンサＣ４の一端に接続され、第４コンデンサＣ４の他端は、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、第２ダイオードＤ２のアノードは、第２抵抗Ｒ２の一端に接続され、第２ダイオードＤ２のカソードは、第２抵抗Ｒ２の他端に接続されている。例えば、上部ブリッジアームのスイッチモジュールが第１スイッチモジュールＰ２１である場合、第２抵抗Ｒ２の一端は、第１パワースイッチング素子Ｓ１における主正極スイッチＫ１に接続された一端に接続されており、第４コンデンサＣ４の他端は、Ｕ相ブリッジアームの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。
【0051】
下部ブリッジアームのスイッチモジュールが並列に接続されたバッファモジュールＰ２７において、第２抵抗Ｒ２の一端は、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、第２抵抗Ｒ２の他端は、第４コンデンサＣ４の一端に接続され、第４コンデンサＣ４の他端がは、下部ブリッジアームのスイッチモジュールと電池パックＰ１の負極との間に位置し、第２ダイオードＤ２のアノードは、第２抵抗Ｒ２の一端に接続され、第２ダイオードＤ２のカソードは、第２抵抗Ｒ２の他端に接続されている。例えば、下部ブリッジアームのスイッチモジュールが第２スイッチモジュールＰ２２である場合、第２抵抗Ｒ２の一端は、Ｕ相ブリッジアームの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、第４コンデンサＣ４の他端は、第２パワースイッチング素子Ｓ２における主負極スイッチＫ２に接続された一端に接続されている。
【0052】
さらに、第２抵抗Ｒ２の抵抗値は、０．１Ω～２０Ωの範囲である。第４コンデンサＣ４の容量は、０．１μＦ～１５μＦの範囲である。第２ダイオードＤ２は、ショットキーダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｄｉｏｄｅ）又はＳｉＣダイオードなどであってもよい。
【0053】
電池加熱システムにおけるワイヤハーネス上の浮遊インダクタンスにより、スパイク電圧が生じる可能性がある。本発明の実施例において、スイッチモジュールにおけるパワースイッチング素子がオフになった場合、上記実施例におけるバッファモジュールＰ２７は、パワースイッチング素子短時間で電流通路を提供することができ、パワースイッチング素子のオフは、バッファモジュールＰ２７におけるコンデンサ（第３コンデンサＣ３又は第４コンデンサＣ４）が完全に充放電された後にのみ有効となる。
【0054】
電圧が高すぎてパワースイッチング素子が焼損しないようにする。スイッチモジュールにおけるパワースイッチング素子がオンになった場合、上記実施例におけるバッファモジュールＰ２７のコンデンサ（第３コンデンサＣ３又は第４コンデンサＣ４）は、パワースイッチング素子電気エネルギーを吸収し、抵抗（第１抵抗Ｒ１又は第２抵抗Ｒ２）は、コンデンサに蓄えられたエネルギーを消費し、パワースイッチング素子の両端の電圧を母線電圧に上昇するまで緩やかに上昇させることにより、電圧が瞬時に上昇して、パワースイッチング素子を焼損することを回避することができ、そのため、スイッチモジュール内のパワースイッチング素子を保護でき、電池加熱システムの安全性を高めることができる。
【0055】
なお、パワースイッチング素子の最小オン時間は、バッファモジュールＰ２７の時定数によって決定される。バッファモジュールＰ２７の時定数は、τ＝ＲＣであり、Ｒは、バッファモジュールＰ２７における抵抗（第１抵抗Ｒ１又は第２抵抗Ｒ２）の抵抗値であり、Ｃは、バッファモジュールＰ２７におけるコンデンサ（第３コンデンサＣ３又は第４コンデンサＣ４）の容量値である。
【0056】
いくつかの例では、電池加熱システムは、さらに、電池パックＰ１の正極とスイッチアセンブリとの間に配置されたヒューズモジュールＰ４を含む。スイッチアセンブリが主正極スイッチＫ１を含む場合、或いは、スイッチアセンブリが主正極スイッチＫ１及び主負極スイッチＫ２を含む場合、ヒューズモジュールＰ４は、電池パックＰ１の正極と主正極スイッチＫ１との間に配置される。スイッチアセンブリが主負極スイッチＫ２を含む場合、ヒューズモジュールＰ４は、電池パックＰ１の正極とインバータＰ２との間に配置される。
【0057】
ヒューズモジュールＰ４は、電池パックＰ１と電池加熱システムとの接続を遮断するのに使用される。いくつかの例では、ヒューズモジュールＰ４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。
【0058】
電池加熱システムは、さらに、電池パックＰ１の負極とスイッチアセンブリとの間に配置された電流センサＰ５を含む。スイッチアセンブリが主負極スイッチＫ２を含む場合、或いは、スイッチアセンブリが主正極スイッチＫ１及び主負極スイッチＫ２を含む場合、ヒューズモジュールＰ４は、電池パックＰ１の負極と主負極スイッチＫ２との間に配置される。スイッチアセンブリが主正極スイッチＫ１を含む場合、ヒューズモジュールＰ４は、電池パックＰ１の負極とインバータＰ２との間に配置される。
【0059】
電流センサＰ５は、電流を収集するのに用いられる。
【0060】
いくつかの例では、電池加熱システムは、さらに、電池管理モジュール（図２には示されていない）を含む。電池管理モジュールは、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信して、モータコントローラＰ２０の駆動信号の出力を制御するのに用いられる。いくつかの例では、電池管理モジュールは、主正極スイッチＫ１、主負極スイッチＫ２と共に高圧ボックス内に封入されてもよい。
【0061】
いくつかの例では、電池管理モジュールは、電池パックＰ１の温度及び荷電状態を収集し、収集された電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値よりも低く、且つ、荷電状態が加熱許容荷電状態閾値よりも高い場合、電池管理モジュールは、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信して、モータコントローラＰ２０の駆動信号の出力を制御してもよい。
【0062】
いくつかの例では、電池管理モジュールは、電池パックＰ１の状態パラメータを収集し、状態パラメータがパラメータ安全範囲を超えると、モータコントローラＰ２０に停止信号を送信して、駆動信号の出力を停止するように電池コントローラを制御する。モータコントローラＰ２０は、出力される駆動信号の周波数及びデューティ比を所望周波数及び所望デューティ比に調整し、目標上部ブリッジアームスイッチモジュール及び目標下部ブリッジアームスイッチモジュールのオン時間及びオフ時間を制御する。
【0063】
いくつかの例では、電池管理モジュールは、電池パックＰ１の温度が予想温度閾値に達したと確定すると、モータコントローラＰ２０に停止信号を送信する。モータコントローラＰ２０は、停止信号を受信して、駆動信号の出力を停止する。
【0064】
いくつかの例では、電池管理モジュールは、収集された状態パラメータに基づいて、駆動信号の所望周波数及び所望デューティ比を計算し、駆動信号の所望周波数及び所望デューティ比をモータコントローラＰ２０に送信する。
【0065】
いくつかの例では、モータコントローラＰ２０は、スイッチモジュールの温度を収集し、スイッチモジュールの温度がスイッチ温度安全閾値を超えると、駆動信号の出力を停止する。
【0066】
上記電流センサＰ５は、電流パラメータを電池管理モジュールにアップロードして、電池管理モジュールが分析演算を行うようにしてもよい。電池管理モジュールは、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信する前に、電流センサＰ５をウェイクアップしてもよい。
【0067】
いくつかの例では、電池加熱システムは、さらに、車両制御ユニット（図２には示されていない）を含み、車両制御ユニットは、示された電池管理モジュールの通信要求に応答して、電池管理モジュールとモータコントローラＰ２０との間の通信権を開放するのに用いられる。電池管理モジュールとモータコントローラＰ２０との間のハンドシェイク通信によって、電池管理モジュールとモータコントローラＰ２０との間で通信接続を構築する。
【0068】
図５は、本発明のさらに他の一実施例に係る電池加熱システムの概略構成図である。図５は、図５に示す電池加熱システムがサポートコンデンサを含まない点で、図３と異なる。図５に示す電池加熱システムは、さらに、Ｚソースネットワーク回路を含む。
【0069】
ここで、Ｚソースネットワーク回路は、スイッチアセンブリとインバータＰ２との間に配置されている。Ｚソースネットワーク回路は、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ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールとが同時にオンになると、インバータＰ２と電池パックＰ１が存在する回路とを遮断するのに用いられる。
【0070】
同一ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールとが同時にオンになると、電池加熱システムでは大電流が発生し、スイッチモジュールのパワースイッチング素子が焼損する。本発明の実施例において、Ｚソースネットワーク回路は、同一ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールとが同時にオンになった場合、インバータＰ２と電池パックＰ１が存在する回路とを遮断することができ、即ち、電池加熱システムの回路が遮断され、そのため、スイッチモジュール内のパワースイッチング素子の焼損を回避でき、電池加熱システムの安全性を向上させることができる。
【0071】
いくつかの例では、図５に示すように、Ｚソースネットワーク回路は、第１ダイオードＤ１と、第１インダクタＬａと、第１コンデンサＣ１と、第２インダクタＬｂと、第２コンデンサＣ２と、を含む。
【0072】
ここで、第１ダイオードＤ１のアノードは、電池パックＰ１の正極に接続され、第１ダイオードＤ１のカソードは、第１インダクタＬａの一端及び第１コンデンサＣ１の一端に接続されている。第１インダクタＬａの他端は、第２コンデンサＣ２の一端及びインバータＰ２に接続されている。第１コンデンサＣ１の他端は、第２インダクタＬｂの他端及びインバータＰ２に接続されている。第２インダクタＬｂの一端は、電池パックＰ１の負極及び第２コンデンサＣ２の他端に接続され、第２インダクタＬｂの他端は、インバータＰ２に接続されている。第２コンデンサＣ２の一端は、インバータＰ２に接続されている。
【0073】
以下、図５のＵ相ブリッジアームを例として説明するが、第１インダクタＬａ及び第２インダクタＬｂは、いずれも、電気エネルギーを電磁エネルギーに変換して第１インダクタＬａ及び第２インダクタＬｂに蓄えることができる。Ｕ相ブリッジアームにおける第１パワースイッチング素子Ｓ１と第２パワースイッチング素子Ｓ２とが同時にオンになると、第１インダクタＬａと第１コンデンサＣ１とが並列に接続され、第１インダクタＬａには第１コンデンサＣ１を介して電流が流れ続ける。第１インダクタＬａ、第１パワースイッチング素子Ｓ１、第２パワースイッチング素子Ｓ２及び第１コンデンサＣ１は、回路を形成する。第１インダクタＬａがエネルギーを放出し、第１コンデンサＣ１の右側両端の電圧が上昇する。第１コンデンサＣ１の左側両端の電圧は、電池パックＰ１の電圧である。第１コンデンサＣ１の右側両端の電圧が第１コンデンサＣ１の左側両端の電圧よりも高くなると、第１ダイオードＤ１がオフになり、電池パックＰ１とインバータＰ２との間の通路が遮断される。同様に、Ｕ相ブリッジアームにおける第１パワースイッチング素子Ｓ１と第２パワースイッチング素子Ｓ２とが同時にオンになると、第２インダクタＬｂと第２コンデンサＣ２とが並列に接続され、第２インダクタＬｂには第２コンデンサＣ２を介して電流が流れ続ける。第２インダクタＬｂ、第１パワースイッチング素子Ｓ１、第２パワースイッチング素子Ｓ２及び第２コンデンサＣ２は、回路を形成する。第２インダクタＬｂがエネルギーを放出し、第２コンデンサＣ２の右側両端の電圧が上昇する。第２コンデンサＣ２の左側両端の電圧は、電池パックＰ１の電圧である。第２コンデンサＣ２の右側両端の電圧が第２コンデンサＣ２の左側両端の電圧よりも高くなると、第２ダイオードＤ２がオフになり、電池パックＰ１とインバータＰ２との間の通路が遮断される。従って、第１パワースイッチング素子Ｓ１及び第２パワースイッチング素子Ｓ２の焼損を防止することができる。
【0074】
Ｕ相ブリッジアームにおける第１パワースイッチング素子Ｓ１と第２パワースイッチング素子Ｓ２とが同時にオンにしていない場合、第１ダイオードＤ１がオンになる。第１コンデンサＣ１は、電池パックＰ１、第１コンデンサＣ１、第２インダクタＬｂで形成される回路によって充電される。第２コンデンサＣ２は、電池パックＰ１、第２コンデンサＣ２、第１インダクタＬａで形成される回路によって充電される。第１インダクタＬａ及び第２インダクタＬｂは、Ｚソースネットワーク回路以後の負荷にエネルギーを供給する。
【0075】
なお、本明細書における各実施例は段階的に記載されているが、各実施例の間では同一又は類似した部分を相互に参照することができ、各実施例は、他の実施例と異なる点を中心に説明した。なお、本発明は、前述且つ図示の特定の構成に限定されるものではない。当業者は、本発明の要旨を理解した後、様々な変更、修正、及び追加を行うことができる。
【0076】
前述の実施例はいずれも例示的であって制限的なものではないことは、当業者であれば理解すべきである。様々な実施例に見られる様々な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。当業者であれば、図面、明細書、及び特許請求の範囲を検討した上で、開示された実施例の他の変形例を理解且つ実施できることは理解すべきである。特許請求の範囲において、「含む」、「備える」、「有する」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く、不定冠詞「１つ」は、複数を排除するものではなく、「第１」、「第２」という用語は、任意の特定の順序を表すものではなく、名称を示すものである。特許請求の範囲における任意の符号は、いずれも、保護の範囲を限定するものとして解釈されてはいけない。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又はソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。異なる従属クレームに特定の技術的特徴が現れることは、これらの技術的特徴の組み合わせが有益な効果を取得できないことを意味するものではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】