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(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】2024-06-28
(54)【発明の名称】電池パック及び自動車
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20240621BHJP
H02J 7/02 20160101ALI20240621BHJP
B60L 58/18 20190101ALI20240621BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 302C
H02J7/00 P
H02J7/00 H
H02J7/02 J
B60L58/18
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023572716
(86)(22)【出願日】2022-07-06
(85)【翻訳文提出日】2023-12-18
(86)【国際出願番号】 CN2022104103
(87)【国際公開番号】W WO2023050963
(87)【国際公開日】2023-04-06
(31)【優先権主張番号】202111159489.3
(32)【優先日】2021-09-30
(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】510177809
【氏名又は名称】ビーワイディー カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100169904
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 康司
(74)【代理人】
【識別番号】100132698
【弁理士】
【氏名又は名称】川分 康博
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼柯
(72)【発明者】
【氏名】鄂从吉
(72)【発明者】
【氏名】郭姿珠
(72)【発明者】
【氏名】潘▲儀▼
(72)【発明者】
【氏名】▲魯▼志佩
【テーマコード（参考）】
5G503
5H125
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503AA07
5G503BA04
5G503BB01
5G503CA01
5G503DA07
5G503DA08
5G503FA06
5G503GB06
5G503GD04
5H125AA01
5H125AC12
5H125BC05
5H125BC30
5H125EE22
5H125EE23
5H125EE25
5H125EE27
(57)【要約】
異なる動作状況にある自動車（１）に必要な電気エネルギーを提供する電池パック（１００）及び自動車（１）を開示する。電池パック（１００）は、タスクマネージャ（２０）、第１電池ユニット（１１）及び第２電池ユニット（１２）を含む。第１電池ユニット（１１）と第２電池ユニット（１２）は、タスクマネージャ（２０）の制御下で、負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応して、必要な電気エネルギーを提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電池ユニット（１１）及び第２電池ユニット（１２）を含む電池パック（１００）であって、前記第１電池ユニット（１１）は、第１電力範囲の電気エネルギーを出力し、
前記第２電池ユニット（１２）は、第２電力範囲の電気エネルギーを出力し、
前記第２電力範囲が前記第１電力範囲よりも高く、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、タスクマネージャ（２０）によって制御されて、負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応して、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする電池パック（１００）。
【請求項2】
前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、前記タスクマネージャ（２０）の電池管理システムに適応するように、電気的に接続されており、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック（１００）。
【請求項3】
タスクバス（１３）をさらに含み、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、前記タスクバス（１３）に並列接続され、前記タスクバス（１３）は、前記タスクマネージャ（２０）から制御命令を受信し、かつ、前記制御命令を前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に伝送し、前記第１電池ユニット（１１）又は前記第２電池ユニット（１２）は、前記制御命令を受信してから起動されて前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力し、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池パック（１００）。
【請求項4】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニット（１１）は、前記制御命令を受信してから起動されて、前記負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項３に記載の電池パック（１００）。
【請求項5】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記第１電池ユニット（１１）は、前記制御命令を受信してからオフにされて、電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニット（１２）は、起動されて現在の負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の電池パック（１００）。
【請求項6】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、いずれも前記制御命令を受信してから起動されて、共に前記負荷に電気エネルギーを提供し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい、ことを特徴とする請求項３～５のいずれか一項に記載の電池パック（１００）。
【請求項7】
前記第１電池ユニット（１１）は、少なくとも１つのサブマスタパックを含み、前記サブマスタパックは、少なくとも１つの第１セル（１１Ａ）を含み、前記第１セル（１１Ａ）は、第１エネルギー密度及び第１電力密度を有し、前記第２電池ユニット（１２）は、少なくとも１つのサブスレーブパックを含み、前記サブスレーブパックは、少なくとも１つの第２セル（１１Ａ）を含み、前記第２セル（１２Ａ）は、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有し、
前記第１エネルギー密度は、第２エネルギー密度よりも大きく、第１電力密度は、第２電力密度よりも小さい、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の電池パック（１００）。
【請求項8】
前記第１電力範囲は、１０～２０ＫＷであり、前記第２電力範囲は、５０～１００ＫＷであり、或いは、前記第１エネルギー範囲は、５０～１００ＫＷｈであり、前記第２エネルギー範囲は、１０～３０ＫＷｈである、ことを特徴とする請求項７に記載の電池パック（１００）。
【請求項9】
前記第２電池ユニット（１２）の第２セルの容量は、前記第１電池ユニット（１１）の第１セルの容量の３０％であり、前記第２電池ユニット（１２）のパワーウェイトレシオは、前記第１電池ユニット（１１）のパワーウェイトレシオの１．５倍である、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の電池パック（１００）。
【請求項10】
負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応するように電池パック（１００）の第１電池ユニット（１１）と第２電池ユニット（１２）を制御し、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を制御する、ことを特徴とするタスクマネージャ（２０）。
【請求項11】
前記タスクマネージャ（２０）は、電池管理システムを含み、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に電気的に接続され、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御する、ことを特徴とする請求項１０に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項12】
前記タスクマネージャ（２０）は、タスクバス（１３）を経由して前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に制御命令を送信し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）又は前記第２電池ユニット（１２）を制御して起動させて、前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力させ、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項13】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）を起動して負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項１２に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項14】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）をオフにして電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニット（１２）を起動して現在の負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項15】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を起動して、共に前記負荷に電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を制御し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい、ことを特徴とする請求項１２～１４のいずれか一項に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項16】
請求項１～９のいずれか一項に記載の電池パック（１００）、又は請求項１０～１５のいずれか一項に記載のタスクマネージャ（２０）を含む、ことを特徴とする自動車（１）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願の相互参照)
本願は、出願番号が２０２１１１１５９４８９．３で、出願日が２０２１年９月３０日である中国特許出願に基づいて提出され、かつその優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
本願は、出願番号が２０２１１１１５９４８９．３で、出願日が２０２１年９月３０日である中国特許出願に基づいて提出され、かつその優先権を主張するものであり、その全ての内容は参照により本願に組み込まれるものとする。
【0002】
本願は、電源の分野に関し、特に、動力駆動装置に適用される電池パック及び自動車に関する。
【背景技術】
【0003】
関連技術では、現在、電気自動車に用いられている組電池は、一般的に、数十～数百個の単セルが直列接続したものであり、電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）、熱管理システムなどと組み合わせて電気自動車に動力を提供するが、電気自動車に必要な組電池の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力は、異なる動作状況で明らかに異なるため、同じタイプ及び仕様の電池を直列接続した組電池は、電気自動車の異なる電力への要求を迅速かつ正確に満たすことができず、さらに、電気自動車の性能を完全に利用することができない。
【発明の概要】
【0004】
上記従来技術の欠点に鑑み、本願の実施例は、自動車の異なる動作状況に対応して、異なる電力範囲を迅速かつ正確に出力できる電池パック、及び前述の電池パックを含む自動車を提供する。
【0005】
電池パックは、第１電池ユニット及び第２電池ユニットを含み、前記第１電池ユニットは、第１電力範囲の電気エネルギーを出力し、前記第２電池ユニットは、第２電力範囲の電気エネルギーを出力し、前記第２電力範囲が前記第１電力範囲よりも高く、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、タスクマネージャによって制御されて、負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応して、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供するのに適している。
【0006】
前記タスクマネージャの制御下で、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの電気エネルギー出力は、正確に制御され、現在の負荷の電力要求に基づいて、前記タスクマネージャは、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの電気エネルギー出力を迅速かつ柔軟に制御して、現在の負荷の電力要求を満たすことができる。
【0007】
いくつかの実施例において、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、前記タスクマネージャの電池管理システムに電気的に接続されるのに適しており、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御する。
【0008】
前記電池管理システムは、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの電力量及び動作状態を効果的かつリアルタイムに監視することができ、電力量及び動作状態に基づいて、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御して、良好な出力状態を保持して電気エネルギーを連続して出力することができる。
【0009】
いくつかの実施例において、前記電池パックは、タスクバスをさらに含み、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、前記タスクバスに並列接続され、前記タスクバスは、前記タスクマネージャの制御命令を受信し、かつ前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットに伝送し、前記第１電池ユニット又は前記第２電池ユニットは、前記制御命令を受信してから起動されて前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力するのに適しており、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する。
【0010】
前記タスクマネージャは、前記タスクバスにより前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットに電気的に接続されることにより、前記タスクマネージャの制御命令は、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットに迅速に伝達することができ、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの応答時間を効果的に短縮し、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットは、非常に速い速度で現在の負荷に必要な電気エネルギーを提供することができる。
【0011】
いくつかの実施例において、前記第１電池ユニットの電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニットは、前記制御命令を受信してから起動されて、前記負荷に電気エネルギーを提供するのに適している。
【0012】
いくつかの実施例において、前記第１電池ユニットの電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記第１電池ユニットは、前記制御命令を受信してからオフにされて、電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニットは、起動されて現在の負荷に電気エネルギーを提供する。
【0013】
いくつかの実施例において、前記第１電池ユニットの電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、いずれも前記制御命令を受信してから起動されて、共に、前記負荷に電気エネルギーを提供し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい。
【0014】
第１電池ユニットと第２電池ユニットが互いに連携して異なる給電モードを形成し、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、厳密な電気エネルギー出力制御を有し、電力量閾値を設定することにより、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、異なる電気エネルギー出力の組み合わせを実現し、前記タスクマネージャの制御下で、異なる負荷に対して効率的に連携することができる。
【0015】
いくつかの実施例において、前記第１電池ユニットは、少なくとも１つのサブマスタパックを含み、前記サブマスタパックは、少なくとも１つの第１セルを含み、前記第１セルは、第１エネルギー密度及び第１電力密度を有する。前記第２電池ユニットは、少なくとも１つのサブスレーブパックを含み、前記スレーブパックは、少なくとも１つの第２セルを含み、前記第２セルは、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有する。前記第１エネルギー密度は、第２エネルギー密度よりも大きく、第１電力密度は、第２電力密度よりも小さい。
【0016】
第２電池ユニットに含まれるサブスレーブパックの第２セルは、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有し、第２電力密度は、第１電池ユニットの第１セルの第１電力密度よりも大きいため、第２電池ユニットの体積は、第１電池ユニットの体積よりも小さく、第１電池ユニットと第２電池ユニットの合理的な空間レイアウトにより、電池パックの体積を効果的に小さくすることができるため、自動車の内部レイアウトに基づいて、適応的に調整して自動車の内部空間を節約しやすい。
【0017】
いくつかの実施例において、前記第１電力範囲は、１０～２０ＫＷであり、前記第２電力範囲は、５０～１００ＫＷであり、或いは、前記第１エネルギー範囲は、５０～１００ＫＷｈであり、前記第２エネルギー範囲は、１０～３０ＫＷｈである。
【0018】
いくつかの実施例において、前記第２電池ユニットの第２セルの容量は、前記第１電池ユニットの第１セルの容量の３０％であり、前記第２電池ユニットのパワーウェイトレシオは、前記第１電池ユニットのパワーウェイトレシオの１．５倍である。
【0019】
前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットのセルの構成及びパラメータを設定することにより、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットは、効果的に電気エネルギー出力の組み合わせを形成することができ、異なる負荷、異なる電力要求に対して、前記タスクマネージャは、前記第１電池ユニット及び前記第２電池ユニットの電気エネルギー出力状態を正確に制御することができる。また、正確なパラメータ設定により、電池パックの生産消費を正確に計算し、電池パックの生産コストを合理的に削減することができる。
【0020】
いくつかの実施例において、本願に係るタスクマネージャは、負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応するように電池パックの第１電池ユニットと第２電池ユニットを制御し、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットを制御する。
【0021】
いくつかの実施例において、前記タスクマネージャは、電池管理システムを含み、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットに電気的に接続され、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットの入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御するのに適している。
【0022】
いくつかの実施例において、前記タスクマネージャは、タスクバスにより前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットに制御命令を送信し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット又は前記第２電池ユニットを制御して起動させて、前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力させるのに適しており、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する。
【0023】
いくつかの実施例において、前記タスクマネージャは、前記第１電池ユニットの電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニットを起動して負荷に電気エネルギーを提供する。
【0024】
いくつかの実施例において、前記タスクマネージャは、前記第１電池ユニットの電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニットをオフにして電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニットを起動して現在の負荷に電気エネルギーを提供する。
【0025】
いくつかの実施例において、前記タスクマネージャは、前記第１電池ユニットの電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットを起動して、共に前記負荷に電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニットと前記第２電池ユニットを制御し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい。
【0026】
いくつかの実施例において、本願に係る自動車は、前述の電池パック又は前述のタスクマネージャを含む。従来技術に比べて、本願に係る電池パックは、第１電池ユニット又は第２電池ユニットを選択的に起動して異なる電力範囲の電気エネルギーを提供することにより、自動車の現在の動作状況に対して、異なる電力範囲の電気エネルギーを迅速かつ正確に提供し、同じタイプ及び仕様の組電池が異なる電力の電気エネルギーを出力する場合に切り替えが遅延することを防止し、自動車が異なる動作状況に正確に適応することを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
本願の実施例における技術手段をより明確に説明するために、以下、実施例の記載に必要な図面を簡単に説明し、明らかに、以下の記載における図面は、本願のいくつかの実施例であり、当業者であれば、創造的な労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
【0028】
【発明を実施するための形態】
【0029】
本願の理解を容易にするために、以下、関連する図面を参照して本願をより全面的に説明する。図面には、本願の好ましい実施形態が示されている。しかしながら、本願は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載された実施形態に限定されるものではない。逆に、これらの実施形態を提供する目的は、本願の開示内容に対する理解をより完全かつ全面的にすることである。
【0030】
以下の各実施例の説明は、添付した図面を参照し、本願の実施され得る実施例を例示するために用いられる。本明細書で「第１」、「第２」などの部材に付けられた番号は、説明される対象を区別するためのものに過ぎず、何ら順序又は技術的な意味を有するものではない。なお、本願で言及される「接続」、「連結」とは、特別な説明がない限り、いずれも直接的な接続（連結）及び間接的な接続（連結）を含む。本願で言及される方向用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」、「側面」などは、添付した図面に基づく方向に過ぎないため、使用される方向用語は、本願をより容易かつより明確に説明し理解するためのものであり、対象としている装置又は部品が特定の方向性を有し、特定の方向において構築及び操作するべきことを示すもの又は暗示するものではなく、したがって、本願を限定するものであると理解してはならない。
【0031】
なお、本願の説明において、別に明確な規定と限定がない限り、用語「取付」、「連結」、「接続」は、広義に理解されるべきであり、例えば、固定接続、着脱可能な接続又は一体的な接続であってもよく、機械的接続であってもよく、直接的な連結、中間媒体を介した連結であってもよく、２つの部品の間の連通であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて本願における上記用語の具体的な意味を理解することができる。なお、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面における用語「第１」、「第２」などは、異なる対象を区別するためのものであり、特定の順序を説明するためのものではない。
【0032】
また、本願で使用される用語「含む」、「含んでもよい」、「含有する」又は「含有してもよい」は、開示された対応する機能、操作、部品などの存在を示し、他の１つ以上のより多くの機能、操作、部品などを限定するものではない。また、用語「含む」又は「含有する」は、明細書に開示された対応する特徴、数、ステップ、操作、要素、部材又はそれらの組み合わせが存在することを示し、１つ以上の他の特徴、数、ステップ、操作、要素、部材又はそれらの組み合わせの存在又は追加を排除するものではなく、排他的な含有をカバーすることを意図する。また、本願の実施形態を説明する場合、使用される「されてもよい」は、本願の１つ以上の実施形態を示す。そして、用語「例示的」は、例示を示すか又は例を挙げて説明することを意図する。
【0033】
別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本願の当業者が通常理解する意味と同じである。本明細書において、本願の明細書で使用される用語は、具体的な実施形態を記述する目的のためのものに過ぎず、本願を限定するためのものではない。
【0034】
電気自動車の動力システムにおいて、電気自動車に用いられているエネルギー貯蔵電池は、通常、複数の単セルが直列接続されてなり、各セルの重量エネルギー密度、体積エネルギー密度、電力密度が同じであるか又は類似する。そして、電池管理システム（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）、熱管理システムなどと組み合わせて電気自動車に動力を提供する。電気自動車に必要な、組電池によって提供される電源電力は、異なる動作状況で明らかに異なり、例えば、電気自動車が安定して走行する場合、必要な電力が１０～２０ＫＷであり、加速、減速及び制動エネルギー回収の場合、常に５０～数百キロワットの電力を要する。
【0035】
電気自動車の組電池に対して、研究によると、電気自動車に必要な電源電力が異なる動作状況で異なり、同じタイプのセルを直列接続した組電池が明らかに１種類の電源電力のみしか提供できないため、組電池によって提供される電源電力は、電気自動車の要求と完全かつ正確に一致できず、それにより、電気自動車の性能を完全に利用できないとともに、同じタイプのセルを直列接続した組電池は、大きな空間を占有することを発見した。
【0036】
本願は、異なるエネルギー密度のセルを組み合わせた組電池を電気自動車の動力源として提供することにより、自動車の異なる動作状況における電力要求を効果的に満たすことができ、そして、組電池内部の各電池パック間の空間構造の設計を、自動車の内部空間に基づいて適応的に調整することができ、従来の電池パックが大きな空間を占めるという問題を効果的に解決することができる。
【0037】
図１は、本願の一実施例における自動車の概略ブロック図である。図１に示すように、自動車１は、電池パック１００、車両コントローラ２００及びモータ３００を含む。電池パック１００は、車両コントローラ２００及びモータ３００に電気的に接続され、モータ３００に駆動電気エネルギーを提供する。車両コントローラ２００は、電池パック１００、モータ３００及び自動車１の他の各機能モジュールの関連信号を収集し、そして、収集した信号に基づいて、自動車がモータ３００の駆動により良好な動作状態になるようにモータ３００及び電池パック１００の動作状態を適応的に調整する。モータ３００は、電池パック１００の制御下で、対応する動力駆動操作を実行することにより、自動車１が異なる走行状態又は制動状態にある。
【0038】
例示的な実施例において、モータ３００は、誘導モータ、永久磁石同期モータ、スイッチトリラクタンスモータ及び電気自動車に用いられる他のモータであってもよく、本願には、限定されない。
【0039】
図１に示すように、電池パック１００は、電池ユニット１０及びタスクマネージャ２０を含む。上記電池ユニット１０は、エネルギー貯蔵動力装置であり、自動車１の各機能モジュール又は部材の正常動作に必要な電気エネルギーを提供する。タスクマネージャ２０は、電池ユニット１０、車両コントローラ２００及びモータ３００に電気的に接続され、信号のやり取りと伝送を実行し、電池ユニット１０の充電状態、電圧、電流、温度などを検出し、対応する計算、判断及び処理を行った後、タスクマネージャ２０は、電池ユニット１０の充放電を制御する制御命令を出力するとともに、車両コントローラ２００と連携して共にモータ３００の動作状態を制御する。
【0040】
車両コントローラ２００は、タスクマネージャ２０及びモータ３００の関連パラメータを収集し、対応する計算、判断を行った後、タスクマネージャ２０に対して、対応する操作命令を出す。タスクマネージャ２０は、命令を受信した後に電池ユニット１０の動作状態を制御し、車両コントローラ２００と連携してモータ３００の動作を制御する。電池ユニット１０の動作状態は、電池ユニット１０の充電状態、電圧の大きさ、電流の大きさ、温度の高低などを含む。
【0041】
図２は、図１に示す電池パック１００の平面レイアウト構成を示す概略図である。図２に示すように、第１電池ユニット１１には、自動車の必要に応じてＮ個のサブマスタパックが設けられてもよく、Ｎ個のサブマスタパックの電力密度とエネルギー密度は、必要に応じて完全に同じであるか又は一定の差があるように設定されてもよく、本願には、限定されない。第２電池ユニット１２には、必要に応じてＭ個のサブスレーブパックが設けられてもよく、Ｍ個のサブスレーブパックの電力密度とエネルギー密度は、必要に応じて完全に同じであるか又は一定の差があるように設定されてもよく、本願は、限定されない。Ｎ、Ｍは、１以上の整数である。
【0042】
電池ユニット１０は、第１電池ユニット１１、第２電池ユニット１２及びタスクバス１３を含む。本実施例において、Ｎが２であり、Ｍが４である場合、第１電池ユニット１１は、第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２を含み、第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２は、いずれも１つの第１セル１１Ａを含み、第１セル１１Ａは、第１エネルギー密度及び第１電力密度を有し、第１エネルギー密度は、第１エネルギー範囲にあり、第１電力密度は、第１電力範囲にある。
【0043】
理解及び説明を容易にするために、Ｘ軸方向を第１方向とし、Ｙ軸方向を第２方向として座標系を作成し、第１方向Ｘが第２方向Ｙに垂直である。第１サブマスタパック１１１と第２サブマスタパック１１２は、第１方向Ｘに沿って所定の距離をあけて並設される。第１電池ユニット１１は、負荷としての自動車１が安定して走行するときに、モータ３００に持続的な電気エネルギーを提供する。
【0044】
第２電池ユニット１２は、第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４を含む。第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４は、いずれも３つの第２セル１２Ａを含み、いずれも３つの第２セル１２Ａが直列接続されたものである。第２セル１２Ａは、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有し、第２エネルギー密度は、第２エネルギー範囲にあり、第２電力密度は、第２電力範囲にある。
【0045】
第１サブスレーブパック１２１と第２サブスレーブパック１２２は、第１方向Ｘに沿って所定の距離をあけて並設され、第２方向Ｙに沿って第１電池ユニット１１の一側に設けられ、第３サブスレーブパック１２３と第４サブスレーブパック１２４は、第１方向Ｘに沿って所定の距離をあけて並設され、第２方向Ｙに沿って第１電池ユニット１１の他側に設けられる。
【0046】
換言すれば、第１サブスレーブパック１２１と第２サブスレーブパック１２２は、第２方向に沿って、それぞれ一方のサブマスタパックの外側に隣接して設けられ、第３サブスレーブパック１２３と第４サブスレーブパック１２４は、第２方向に沿って、それぞれ他方のサブマスタパックの外側に隣接して設けられる。第２電池ユニット１２は、自動車１が加速、減速及び制動などの状態にあるときにモータ３００に瞬間的な高電力の電気エネルギー出力を提供する。第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックは、タスクバス１３に並列接続される。
【0047】
代替的には、本願の他の実施例において、第１電池ユニット１１のサブマスタパックの数、サブマスタパックの第１セル１１Ａの数、第２電池ユニット１２のサブスレーブパックの数、及びサブスレーブパックの第２セル１２Ａの数を、自動車１の実際の必要に応じて調整することができ、これに限定されず、第２セルの容量は、第１セルの容量の３０％である。
【0048】
第１電力範囲は、１０～２０ＫＷであり、第２電力範囲は、５０～１００ＫＷであり、第１エネルギー範囲は、５０～１００ＫＷｈであり、第２エネルギー範囲は、１０～３０ＫＷｈであり、第１セル１１Ａ及び第２セル１２Ａは、第１、第２電力範囲及び第１、第２エネルギー範囲がいずれも前述の数値範囲にあるように設定されてもよく、第１、第２電力範囲のみが対応する数値範囲にあるように設定されてもよく、第１、第２エネルギー範囲のみが対応する数値範囲にあるように設定されてもよく、自動車１の実際の必要に応じて設定されてもよく、本願は、限定されない。
【0049】
さらに、第２エネルギー範囲は、第１エネルギー範囲の約３０％であり、すなわち、第２電池ユニット１２のエネルギー密度は、第１電池ユニット１１のエネルギー密度の約３０％であり、エネルギー密度が単位体積あたりに含まれるエネルギーである。第１電力密度は、５～１０Ｃの５秒放電能力であり、第２電力密度は、１０Ｃ（充放電電流／定格容量）以上の５秒放電能力であり、すなわち、第１電池ユニット１１は、５～１０Ｃの５秒放電能力を有し、第２電池ユニット１２は、１０Ｃ以上の５秒放電能力を有する。
【0050】
第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２のセルの構成及びパラメータを設定することにより、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２は、効果的に電気エネルギー出力の組み合わせを形成することができ、異なる負荷、異なる電力要求に対して、タスクマネージャ２０は、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の電気エネルギー出力状態を正確に制御することができる。また、正確なパラメータ設定により、電池パックの生産消費を正確に計算し、電池パックの生産コストを合理的に削減することができる。
【0051】
第２電池ユニット１２の少なくとも２つのサブスレーブパックは、第２電力範囲内の異なる電力の電気エネルギーを出力することにより、異なるサブスレーブパックは、組み合わせて、自動車１の加速、減速及び制動など、瞬間的な出力電力が大きい動作状況に対応して、正確かつ迅速に切り替えて異なる電力の電気エネルギーを出力することができる。例えば、第１サブスレーブパック１２１と第２サブスレーブパック１２２は、共に連携して加速動作状況に必要な第２電力範囲の電力の電気エネルギーを出力し、第３サブスレーブパック１２３は、減速動作状況に必要な第２電力範囲の電力の電気エネルギーを出力し、第４サブスレーブパック１２４は、制動動作状況に必要な第２電力範囲の電力の電気エネルギーを出力する。
【0052】
代替的には、本願の他の実施例において、第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４は、実際の必要に応じて様々に組み合わせて、第２電力範囲内の瞬間的な電力が大きい電気エネルギーを出力することができ、前述の例に限定されない。
【0053】
例示的な実施例において、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２のセルの材料は、自動車１の必要に応じて、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛結晶電池及び空気亜鉛電池であってもよく、本願の実施例には、限定されない。
【0054】
例示的な実施例において、第１電池ユニット１１は、高いエネルギー密度を有するため、自動車１に高い航続力を提供することができる。第２電池ユニット１２は、高い電力密度を有し、自動車１が制動、加速などの動作状況にあるときに瞬間的な高電力出力を提供する。電池ユニット１０のうちの、第１電池ユニット１１の高いエネルギー密度と第２電池ユニット１２の高い電力密度とを組み合わせることにより、自動車１が加速、制動及び安定走行などの異なる動作状況にあるときに、モータ３００に電気エネルギーを提供し、対応する電力要求を満たすことができる。これにより、上記電池パック１００は、エネルギー密度及び電力密度が異なるサブパックにより異なる電力の電気エネルギーを出力することにより、自動車１の異なる動作状況における動力及び電源電力の要求を満たすことができる。
【0055】
例示的な実施例において、第１電池ユニット１１の５Ｃレート特性は、７０％よりも小さく、第２電池ユニット１２の５Ｃレート特性は、７０％よりも大きく、第１電池ユニット１１の電力密度と第２電池ユニットの電力密度とは、一定の比例関係を有する。いくつかの実施例において、第２電池ユニット１２の平均パワーウェイトレシオは、第１電池ユニット１１の平均パワーウェイトレシオの１．５倍である。上記パワーウェイトレシオは、モータ３００の最大電力と自動車１の総重量の比であり、単位がＷ／ｋｇである。上記平均パワーウェイトレシオは、以下のように求められる。室温で、１００％充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）の電池を１Ｃの電流で３０分間放電した後、所定の最大放電電流で１０秒放電して、１０秒放電パワーウェイトレシオを得てから、３０分間静置した後、所定の最大充電電流で１０秒充電して、１０秒充電パワーウェイトレシオを得て、１０秒放電パワーウェイトレシオと１０秒充電パワーウェイトレシオとの平均値を求めると、平均パワーウェイトレシオを得る。
【0056】
代替的には、本願の他の実施例において、Ｎが１であり、Ｍが２である場合、すなわち、第１電池ユニット１１が１つのサブマスタパックを含み、第２電池ユニット１２が２つのサブスレーブパックを含む電池パック１０において、第１電池ユニット１１のサブマスタパックは、６０ＫＷｈのエネルギー密度を用いて、０．５～１Ｃの充放電能力の上限、すなわち、電力範囲を有する。第２電池ユニット１２のサブスレーブパックは、それぞれ３０ＫＷｈの３Ｃの充放電能力の上限を有するサブスレーブパック、及び１０ＫＷｈの１０Ｃの充放電能力の上限を有するサブスレーブパックである。電池パック１０の総電力量は、１００ＫＷｈであり、連続出力電力は、６０＊１＋３０＊３＋１０＊１０＝２５０ＫＷであり、同じセル材料で構成された電池パックの連続電力の上限を超えるため、本願に係る電池パック１００は、自動車１が高い航続力を有することを保証するとともに、自動車１の瞬間的な高電力の電気エネルギーの出力要求を満たし、すなわち、自動車１の異なる動作状況における電力要求を柔軟に満たすことができる。
【0057】
例示的な実施例において、電池ユニット１０の充電時間は、単一のエネルギーパラメータを有する電池パックに比べてはるかに短く、電池ユニット１０は、６分間内で、１０ＫＷｈ＋３０％＊３０ＫＷｈ＋１０％＊６０ＫＷｈ＝２５ＫＷｈの電力量を充電できるが、単一のエネルギーパラメータを有し、１．５Ｃの急速充電能力を有する１００ＫＷｈの電池パックでは、０．１５＊１００ＫＷｈ＝１５ＫＷｈのみの電力量を充電できる。したがって、本願の電池パック１００は、従来の電池パックに比べてより速く瞬間充電できるという能力を有する。
【0058】
さらに、図１及び図２に示すように、本実施例において、タスクマネージャ２０は、具体的には、ＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２及び電子制御装置２３を含む。ＤＣコンバータ２１は、タスクバス１３に電気的に接続され、第１電池ユニット１１、第２電池ユニット１２から出力された高電圧直流を低電圧直流へ変換して車両低電圧電子機器に供給する。
【0059】
ＢＭＳ２２は、電池ユニット１０及び車両コントローラ２００に電気的に接続されて、信号伝送を実現し、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックの充電状態、温度、電圧などのパラメータをリアルタイムに検出し、そして、ＢＭＳ２２は、検出したパラメータを計算し、判断し処理し、処理結果を車両コントローラ２００に送信する。ＢＭＳ２２は、処理結果に基づいて、対応する自己保護動作、例えば、過充電保護、過放電保護、過温度保護などを実行するように第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２を制御する。ＢＭＳ２２は、ＤＣコンバータ２１及びタスクバス１３により第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックに対して選択的な充電及び放電を行って、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の電力量を割り当てる。
【0060】
電子制御装置２３が電池ユニット１０、ＢＭＳ２２、車両コントローラ２００及びモータ３００に電気的に接続されて信号伝送を実現し、車両コントローラ２００の命令信号及びＢＭＳ２２から伝送された電池検出信号を受信し、受信した信号を処理することにより、電池ユニット１０のモータ３００への放電電力を制御して、上記モータ３００の動作の制御を実現する。
【0061】
例示的な実施例において、ＤＣコンバータ２１は、双方向に流れるように電流を制御できる双方向ＤＣコンバータであり、タスクバス１３は、第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４とに電気的に接続されるため、ＤＣコンバータ２１は、タスクバス１３により第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４とによって入出力される電気エネルギーを正確に制御することができる。
【0062】
例示的な実施例において、自動車１が加速、減速及び制動などの瞬間的な出力電力が大きいタスクモードにあるときに、タスクマネージャ２０は、自動車１の様々なタスクモードにおける電力要求に基づいて、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の具体的な給電方式を制御することができる。例示的な実施例において、電池パック１００は、自動車１に電気エネルギーを提供する場合、タスクマネージャ２０の制御下で、少なくとも以下の３種類の給電方式を有する。
【0063】
給電方式１、第１電池ユニット１１の電力量が第１閾値よりも大きく、自動車１が等速低電力で動作する場合、その電力要求範囲は、１０～２０ＫＷである。このとき、タスクマネージャ２０は、タスクバス１３により制御命令を出力し、該制御命令は、第１電池ユニット１１を起動して現在の負荷としてのモータ３００などの電気エネルギー駆動モジュールに電気エネルギーを提供するためだけに用いられる。本実施例において、第１閾値は、第１電池ユニット１１の総電力量の７０％であるように設定されてもよく、もちろん、第１閾値は、実際の必要に応じて、例えば、総電力量の６０％～９５％に調整されてもよく、ここでは、限定しない。
【0064】
給電方式２、第１電池ユニット１１の電力量が第２閾値よりも小さく、自動車１が低電力で動作する場合、その電力要求範囲は、１０～２０ＫＷであり、このとき、タスクマネージャ２０は、タスクバス１３により制御命令を出力し、該制御命令は、第１電池ユニット１１をオフにして電気エネルギーの出力を停止するとともに、第２電池ユニット１２を起動することにより、第２電池ユニット１２が、現在の負荷としてのモータ３００などの電気エネルギー駆動モジュールに電気エネルギーを提供する。本実施例において、第２閾値は、第１電池ユニット１１の総電力量の２０％であるように設定されてもよく、もちろん、第２閾値は、実際の必要に応じて、例えば、総電力量の１０％～３０％に調整されてもよく、ここでは、限定しない。
【0065】
給電方式３、第１電池ユニット１１の電力量が第１閾値よりも小さく、第２閾値よりも大きく、すなわち、第１電池ユニットの残存電力量が２０％～７０％にあり、自動車１が高電力動作状態にある場合、その電力要求範囲は、５０～１００ＫＷであり、このとき、第１電池ユニット１１が単独で現在の動作状況の高電力要求を満たすことができず、タスクマネージャ２０は、タスクバス１３により制御命令を出力し、該制御命令は、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の両方を起動することにより、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の両方が、現在の負荷としてのモータ３００などの電気エネルギー駆動モジュールに電気エネルギーを提供して、現在の自動車１のモータなどの負荷の高電力要求を満たす。
【0066】
さらに、タスクマネージャ２０は、自動車１の様々なタスクモードにおける電力要求に基づいて、それぞれ第２電力範囲の異なる電力の電気エネルギーを出力するように第２電池ユニット１２の各サブスレーブパックを制御することができる。例えば、自動車１が加速タスクモードにあるときに、タスクマネージャ２０は、制御命令を出力し、該制御命令は、第１サブスレーブパック１２１及び第２サブスレーブパック１２２を起動して、対応する電力の電気エネルギーをモータ３００に出力することにより、加速タスクモードにある自動車１に電気エネルギーを提供し、すなわち、自動車１の加速に必要な瞬間的な高電力の電気エネルギーは、完全に第１サブスレーブパック１２１及び第２サブスレーブパック１２２から出力され、他のサブパックが関与しない。
【0067】
タスクマネージャ２０は、制御命令を出力し、該制御命令は、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４を起動して、減速及び制動のタスクモードにある自動車１に電気エネルギーを提供することができ、すなわち、自動車１の減速及び制動に必要な高電力出力は、完全に第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４に依存し、他のサブパックが関与しない。具体的なタスクモードにおける各サブパックの電気エネルギー出力の割り当て方法は、自動車１の電力要求に基づいて決定することができ、本願は、限定されない。
【0068】
例示的な実施例において、タスクマネージャ２０は、さらに、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパック間の接続を導通するか又は遮断する機能と、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパック間の相互充放電の自動均等化機能と、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックの出力電流を動的かつ迅速（応答時間＜１ｓ）に切り替え、調整する機能と、加速、動力回収、安定走行などの具体的な動作状況に基づいて、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックの負荷、入力電流、及び出力電流を動的に調整する機能と、充電時に、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の各サブパックの充電順序を制御し、一定の割合で異なるサブパックに補充するように電流を制御する機能と、のうちの１つ以上の機能を実行する。
【0069】
本実施例において、図１及び図２に示すように、車両コントローラ２００は、ＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２及び電子制御装置２３に電気的に接続されて信号伝送を実現し、ＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２、電子制御装置２３及び自動車の他の各部材の信号を収集してから、総合的に計算し、判断し、ＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２及び電子制御装置２３に対して、対応する命令を出す。ＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２及び電子制御装置２３の制御と、電池ユニット１０の充電、放電の制御とにより、モータ３００の動作動力を調整することにより、自動車１が良好な動作状態になるようにＤＣコンバータ２１、ＢＭＳ２２、電子制御装置２３及び自動車１の他の部材は、連携して自動車１の動作状況を調整する。
【0070】
タスクマネージャ２０の制御下で、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の電気エネルギー出力は、正確に制御され、現在の負荷の電力要求に基づいて、タスクマネージャ２０は、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の電気エネルギー出力を迅速かつ柔軟に制御して、現在の負荷の電力要求を満たすことができる。
【0071】
電池管理システム２０は、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の電力量及び動作状態を効果的かつリアルタイムに監視することができ、電力量及び動作状態に基づいて、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御して、良好な出力状態を保持して電気エネルギーを連続して出力することができる。
【0072】
タスクマネージャ２０は、タスクバス１３により第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２に電気的に接続されることにより、タスクマネージャ２０の制御命令は、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２に迅速に伝達することができ、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の応答時間を効果的に短縮し、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２は、非常に速い速度で現在の負荷に必要な電気エネルギーを提供することができる。
【0073】
第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２が互いに連携して異なる給電モードを形成し、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２は、適切な電気エネルギー出力制御を有し、電力量閾値を設定することにより、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２は、異なる電気エネルギー出力の組み合わせを実現し、タスクマネージャ２０の制御下で、異なる自動車１の負荷に対して効率的に連携することができる。
【0074】
電池ユニット１０において、第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２の配置位置は、電力密度の高い電池パックの配置位置がモータ３００に近接し、電力密度の低いサブパックの配置位置が、電力密度の高い電池パックよりもモータ３００から離れるというルールに従う。本実施例において、第１電池ユニット１１とモータ３００とは、第１距離Ｄ１をあけて配置され、第２電池ユニット１２とモータ３００とは、第２距離Ｄ２をあけて配置され、Ｄ１がＤ２よりも大きいため、第２電池ユニット１２の配置位置が第１電池ユニット１１よりもモータ３００に近接し、第２電池ユニット１２からモータ３００までの電流伝送経路がより短い。
【0075】
【0076】
ステップＳ１０１では、自動車１の動作状況検出を行い、現在の動作状況を出力する。検出された自動車１の動作状況には、ユーザによって入力された命令、及びセンサなどの検出装置の自律的検出を含む。ユーザによって入力された命令は、関連する、制動ブレーキ、加速、エココンのオンオフなどの操作命令を含む。
【0077】
ステップＳ１０２では、タスクマネージャは、現在の動作状況に基づいて、制御命令を出力する。いくつかの実施例において、タスクマネージャ２０は、自動車１の現在の動作状況を受信した後、ＢＭＳ２２が動作状況を処理し判断し、その後に処理結果をタスクマネージャ２０内部のＤＣコンバータ２１及び電子制御装置２３に送信し、ＤＣコンバータ２１は、処理結果に基づいて、電池ユニット１０から出力された高電圧直流を低電圧直流へ変換して車両の低電圧電子機器に供給し、電子制御装置２３は、命令に基づいてモータ３００の動作を制御する。
【0078】
ステップＳ１０３では、タスクバス１３は、上記制御命令を電池パック１０に伝送し、タスクマネージャ２０は、上記制御命令を出した後、タスクバス１３により制御命令を電池パック１００の電池ユニット１０の第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２に伝送する。
【0079】
ステップＳ１０４では、電池ユニット１０は、上記制御命令に基づいて、第１電池ユニット１１又は第２電池ユニット１２を選択して電気エネルギーを入出力する。いくつかの実施例において、電池ユニット１０の第１電池ユニット１１又は第２電池ユニット１２は、上記制御命令によって起動され、ＤＣコンバータ２１と連携して、対応する電力の電気エネルギーの入力又は出力を実行する。
【0080】
ステップＳ１０５では、モータ３００は、電池ユニット１０によって提供された電気エネルギーに基づいて、対応する動力出力を実行し、モータ３００は、制御命令に基づいてタスクマネージャ２０の電子制御装置２３と連携する電池ユニット１０の対応する電力の電気エネルギーの出力により駆動されて動作する。
【0081】
図１～図３に示すように、電池パック１００において、自動車１の現在の動作状況を正確に識別することにより、ＢＭＳ２２は、ＤＣコンバータ２１及びタスクバス１３により、第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４との電流入出力状態を正確に制御することができ、すなわち、現在の動作状況に基づいて、第１電池ユニット１１又は第２電池ユニット１２を正確に選択して起動して異なる電力範囲の電気エネルギーを提供するとともに、電池パック１０が自動均等化、自己加熱などの機能を実現することができる。そして、自動車１の現在の高電力の動作状況を識別することにより、組み合わせるように第２電池ユニットの異なるサブスレーブパックを正確に制御して、自動車１の現在の異なる高電力の電気エネルギー出力要求を満たすことができる。また、ＢＭＳ２２は、第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４との充電状態、電流、電圧、温度などをリアルタイムに監視し、電子制御装置２３及び車両コントローラ２００とリアルタイムに信号通信し、信号の形態で電池ユニット１０の状態を電子制御装置２３及び車両コントローラ２００に伝送することができる。
【0082】
さらに、電子制御装置２３は、ＢＭＳ２２から伝送された信号を受信した後、分析し判断してから、モータ３００に対して、対応する制御を行う。車両コントローラ２００は、ＢＭＳ２２、電子制御装置２３及び自動車１の他の部材の関連パラメータ信号を収集した後、総合的に計算し、判断し、処理し、ＢＭＳ２２、電子制御装置２３及び自動車１の他の部材に対して、対応する調整制御命令を出すことにより、自動車１が良好な状態で動作する。
【0083】
例示的な実施例において、上記電池パック１００は、バッテリー式電気自動車だけでなく、ハイブリッド車に用いられてもよく、バッテリー式電気自動車に用いられる電池パックの構成は、図２に示す構成であってもよく、ハイブリッド車に用いられる電池パックは、構成が適応的に調整されてもよいが、内部の制御原理が変わらない。
【0084】
図４は、本願の実施例２における電池パック１００’の平面概略構成図であり、図４に示すように、図２に示す電池ユニット１０と類似し、電池ユニット１０’の第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２のレイアウト方式のみで相違する。
【0085】
本実施例において、Ｎが２であり、Ｍが２である場合、第１電池ユニット１１は、第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２を含み、第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２はそれぞれ、１つの第１セル１１Ａを含み、第１セル１１Ａは、第１エネルギー密度及び第１電力密度を有し、第１エネルギー密度は、第１エネルギー範囲にあり、第１電力密度は、第１電力範囲にある。Ｘ軸方向を第１方向として、Ｙ軸方向を第２方向として、第１サブマスタパック１１１と第２サブマスタパック１１２は、第２方向に沿って電池ユニット１０の中部位置に隣接して並設される。
【0086】
第２電池ユニット１２は、第１サブスレーブパック１２１及び第２サブスレーブパック１２２を含み、第１サブスレーブパック１２１と第２サブスレーブパック１２２は、いずれも２つの第２セル１２Ａを含み、いずれも２つの第２セル１２Ａが直列接続されたものであり、第２セル１２Ａは、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有し、第２エネルギー密度は、第２エネルギー範囲にあり、第２電力密度は、第２電力範囲にある。第１サブスレーブパック１２１と第２サブスレーブパック１２２は、第２方向に沿って、第１電池ユニット１１と所定の距離をあけて第１電池ユニットの両側に並設される。換言すれば、２つのサブスレーブパックは、第２方向に沿って、それぞれ２つのサブマスタパックの外側に隣接して設けられ、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２は、タスクバス１３に並列接続される。
【0087】
ハイブリッド式自動車１は、燃料が不足するか又は電源エネルギー供給モードに切り替えられる場合、電池ユニット１０’がモータ３００に十分な電気エネルギーを提供し、自動車のエネルギーを節約し、自動車の正常走行を保証する。電池ユニット１０’の第１電池ユニット１１、第２電池ユニット１２の具体的な動作原理及び方式は、図１～２に示す電池ユニット１０の動作方式と同じであり、本実施例は、説明を省略する。
【0088】
例示的な実施例において、本願で設計された電池ユニット１０は、少数種類のセルを組み合わせて構成され、組み合わせ配列方式は、空間レイアウトに基づいて適応的に調整することができ、電池パックの空間占有率を大幅に低下させることができ、また、本願の電池パックのセルは、数十種類の製品型番を必要とせず、少数種類の製品型番だけで大部分の電池パックのエネルギー及び電力の要求を満たすことができ、セル製造の生産ラインの連続生産能力を顕著に向上させ、生産コストを削減する。
【0089】
なお、本願の適用は、上記例に限定されず、当業者であれば、上記説明に基づいて改善又は変更を行うことができ、これら全ての改善及び変更は、いずれも本願に添付された請求項の保護範囲に属するべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１電池ユニット（１１）及び第２電池ユニット（１２）を含む電池パック（１００）であって、前記第１電池ユニット（１１）は、第１電力範囲の電気エネルギーを出力し、
前記第２電池ユニット（１２）は、第２電力範囲の電気エネルギーを出力し、
前記第２電力範囲が前記第１電力範囲よりも高く、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、タスクマネージャ（２０）によって制御されて、負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応して、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする電池パック（１００）。
【請求項2】
前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、前記タスクマネージャ（２０）の電池管理システムに適応するように、電気的に接続されており、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック（１００）。
【請求項3】
タスクバス（１３）をさらに含み、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、前記タスクバス（１３）に並列接続され、前記タスクバス（１３）は、前記タスクマネージャ（２０）から制御命令を受信し、かつ、前記制御命令を前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に伝送し、前記第１電池ユニット（１１）又は前記第２電池ユニット（１２）は、前記制御命令を受信してから起動されて前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力し、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する、ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック（１００）。
【請求項4】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニット（１１）は、前記制御命令を受信してから起動されて、前記負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項３に記載の電池パック（１００）。
【請求項5】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記第１電池ユニット（１１）は、前記制御命令を受信してからオフにされて、電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニット（１２）は、起動されて現在の負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項３に記載の電池パック（１００）。
【請求項6】
前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）は、いずれも前記制御命令を受信してから起動されて、共に前記負荷に電気エネルギーを提供し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい、ことを特徴とする請求項３に記載の電池パック（１００）。
【請求項7】
前記第１電池ユニット（１１）は、少なくとも１つのサブマスタパックを含み、前記サブマスタパックは、少なくとも１つの第１セル（１１Ａ）を含み、前記第１セル（１１Ａ）は、第１エネルギー密度及び第１電力密度を有し、前記第２電池ユニット（１２）は、少なくとも１つのサブスレーブパックを含み、前記サブスレーブパックは、少なくとも１つの第２セル（１１Ａ）を含み、前記第２セル（１２Ａ）は、第２エネルギー密度及び第２電力密度を有し、
前記第１エネルギー密度は、第２エネルギー密度よりも大きく、第１電力密度は、第２電力密度よりも小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の電池パック（１００）。
【請求項8】
前記第１電力範囲は、１０～２０ＫＷであり、前記第２電力範囲は、５０～１００ＫＷであり、或いは、前記第１エネルギー範囲は、５０～１００ＫＷｈであり、前記第２エネルギー範囲は、１０～３０ＫＷｈである、ことを特徴とする請求項７に記載の電池パック（１００）。
【請求項9】
前記第２電池ユニット（１２）の第２セルの容量は、前記第１電池ユニット（１１）の第１セルの容量の３０％であり、前記第２電池ユニット（１２）のパワーウェイトレシオは、前記第１電池ユニット（１１）のパワーウェイトレシオの１．５倍である、ことを特徴とする請求項７に記載の電池パック（１００）。
【請求項10】
負荷の異なる動作状態にそれぞれ対応するように電池パック（１００）の第１電池ユニット（１１）と第２電池ユニット（１２）を制御し、前記負荷に必要な電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を制御する、ことを特徴とするタスクマネージャ（２０）。
【請求項11】
前記タスクマネージャ（２０）は、電池管理システムを含み、前記電池管理システムは、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に電気的に接続され、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の状態パラメータを検出し、前記状態パラメータに基づいて、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御する、ことを特徴とする請求項１０に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項12】
前記タスクマネージャ（２０）は、タスクバス（１３）を経由して前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）に制御命令を送信し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）又は前記第２電池ユニット（１２）を制御して起動させて、前記第１電力範囲又は前記第２電力範囲の電気エネルギーを出力させ、前記制御命令は、前記負荷の異なる動作状態に対応する、ことを特徴とする請求項１０に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項13】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）を起動して負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項１２に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項14】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第２閾値よりも小さい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）をオフにして電気エネルギーの出力を停止するとともに、前記第２電池ユニット（１２）を起動して現在の負荷に電気エネルギーを提供する、ことを特徴とする請求項１２に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項15】
前記タスクマネージャ（２０）は、前記第１電池ユニット（１１）の電力量が第１閾値よりも小さく、かつ第２閾値よりも大きい場合、前記制御命令を出力し、前記制御命令により、前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を起動して、共に前記負荷に電気エネルギーを提供するように前記第１電池ユニット（１１）と前記第２電池ユニット（１２）を制御し、前記第１閾値は、前記第２閾値よりも大きい、ことを特徴とする請求項１２に記載のタスクマネージャ（２０）。
【請求項16】
請求項１～９のいずれか一項に記載の電池パック（１００）、又は請求項１０～１５のいずれか一項に記載のタスクマネージャ（２０）を含む、ことを特徴とする自動車（１）。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0056】
代替的には、本願の他の実施例において、Ｎが１であり、Ｍが２である場合、すなわち、第１電池ユニット１１が１つのサブマスタパックを含み、第２電池ユニット１２が２つのサブスレーブパックを含む電池パック１００において、第１電池ユニット１１のサブマスタパックは、６０ＫＷｈのエネルギー密度を用いて、０．５～１Ｃの充放電能力の上限、すなわち、電力範囲を有する。第２電池ユニット１２のサブスレーブパックは、それぞれ３０ＫＷｈの３Ｃの充放電能力の上限を有するサブスレーブパック、及び１０ＫＷｈの１０Ｃの充放電能力の上限を有するサブスレーブパックである。電池パック１００の総電力量は、１００ＫＷｈであり、連続出力電力は、６０＊１＋３０＊３＋１０＊１０＝２５０ＫＷであり、同じセル材料で構成された電池パックの連続電力の上限を超えるため、本願に係る電池パック１００は、自動車１が高い航続力を有することを保証するとともに、自動車１の瞬間的な高電力の電気エネルギーの出力要求を満たし、すなわち、自動車１の異なる動作状況における電力要求を柔軟に満たすことができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0071】
電池管理システムは、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の電力量及び動作状態を効果的かつリアルタイムに監視することができ、電力量及び動作状態に基づいて、第１電池ユニット１１と第２電池ユニット１２の入力電気エネルギー、出力電気エネルギーの電力範囲を制御して、良好な出力状態を保持して電気エネルギーを連続して出力することができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0078】
ステップＳ１０３では、タスクバス１３は、上記制御命令を電池パック１００に伝送し、タスクマネージャ２０は、上記制御命令を出した後、タスクバス１３により制御命令を電池パック１００の電池ユニット１０の第１電池ユニット１１及び第２電池ユニット１２に伝送する。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0081】
図１～図３に示すように、電池パック１００において、自動車１の現在の動作状況を正確に識別することにより、ＢＭＳ２２は、ＤＣコンバータ２１及びタスクバス１３により、第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４との電流入出力状態を正確に制御することができ、すなわち、現在の動作状況に基づいて、第１電池ユニット１１又は第２電池ユニット１２を正確に選択して起動して異なる電力範囲の電気エネルギーを提供するとともに、電池パック１００が自動均等化、自己加熱などの機能を実現することができる。そして、自動車１の現在の高電力の動作状況を識別することにより、組み合わせるように第２電池ユニットの異なるサブスレーブパックを正確に制御して、自動車１の現在の異なる高電力の電気エネルギー出力要求を満たすことができる。また、ＢＭＳ２２は、第１電池ユニット１１の第１サブマスタパック１１１及び第２サブマスタパック１１２と、第２電池ユニット１２の第１サブスレーブパック１２１、第２サブスレーブパック１２２、第３サブスレーブパック１２３及び第４サブスレーブパック１２４との充電状態、電流、電圧、温度などをリアルタイムに監視し、電子制御装置２３及び車両コントローラ２００とリアルタイムに信号通信し、信号の形態で電池ユニット１０の状態を電子制御装置２３及び車両コントローラ２００に伝送することができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】
【国際調査報告】