JP2010534054A - バッテリ充電 - Google Patents

Abstract

電気自動車に設置される再充電可能なバッテリパックであって、再充電可能なバッテリパックは電源供給装置に連結され、電源供給装置は、バッテリパックにおいて充電動作を実施するための充電電圧を提供するように動作可能である、再充電可能なバッテリパックと、再充電可能なバッテリパックを通って循環される流体を加熱するための発熱体と、再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧をラインソース電圧と比較するためのコンパレータ回路であって、バッテリ電圧をラインソース電圧と比較するように、およびバッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であるときに出力信号を提供するように動作可能である、コンパレータ回路と、コンパレータの出力信号を受信するように、およびラインソース電圧を電源供給装置に連結するように、およびコンパレータが出力信号を提供していない場合に発熱体を迂回するように連結される、制御回路とを含む、装置。

Description

電気自動車は、概して、いくつかの装置、通常、エネルギーを貯蔵し、使用される１つ以上のシステムに電力を提供するために、少なくとも部分的に、電気自動車を推進もしくは加速するために、または自動車のある運動に必要なエネルギーを提供するために動作可能なバッテリを有する自動車を含む。電気自動車の使用またはいくつかの他の形態のエネルギー消失のいずれかによって貯蔵エネルギーが消費されると、貯蔵エネルギーのレベルを補充するために、貯蔵エネルギーの源を再充電する必要がある。

以下の説明では、本明細書の一部を成し、例として実行されてもよい特定の実施形態が示される添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実行することを可能にすることに十分詳細に記載されており、他の実施形態が使用されてもよく、本発明の範囲から逸脱することなく、構造的、論理的、および電気的に変更されてもよいことを理解されたい。したがって、例示的な実施形態の以下の説明は、限定された意味で解釈されるものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

電気自動車（ＥＶ）は、自動車に電気エネルギーを提供するように設計された、１つ以上の貯蔵エネルギーの供給源を有する自動車であって、電気エネルギーは、少なくとも一部が自動車の運動を推進するために使用される、いくらかのエネルギーを提供するために使用される自動車を含む。電気自動車は、乗客を運ぶために、品物を輸送するために、または特殊な作業能力を提供するために設計された自動車を含み得る。例えば、電気自動車は、乗用車、トラック、ボート等のレジャー用のウォータークラフトを含む。さらに、電気自動車は、貨物を持ち上げ、移動するために使用されるフォークトラック等の特殊自動車、荷物等の貨物を飛行機に積み込む、およびそれから降ろすために使用される、可動式コンベヤベルト自動車等の物体を移動するためのコンベヤベルトを組み込む自動車、ならびに地下採掘作業等の典型的にガソリン、ディーゼル、またはプロパンを動力源とする機器からの排気煙が人員に危険を与え得る領域で使用される特殊機器を含む。種々の場合において、電気自動車は、車およびトラックの両方を含む、認可された自動車として公共道路上で操作されるように設計および意図される。

概して、電気自動車は、いくつかの形態の装置、またはエネルギーを貯蔵することができ、自動車に電力を提供するように動作可能である装置を含む。電力は、自動車の運動を推進するために、少なくとも一部が、エネルギーを提供するために使用され得る。いくつかの場合では、電力は、自動車を推進することを含む自動車の運動のすべてに必要とされるエネルギーを提供するために使用される。多くの場合、貯蔵エネルギーの供給源は、再充電可能なバッテリパックである。種々の実施形態では、再充電可能なバッテリパックは、再充電可能なバッテリパックを提供するために電気的に連結される、複数の別個の再充電可能なバッテリ電池を含む。

図１は、本主題の種々の実施形態のための自動車システムを示す。 図２Ａは、本主題の種々の実施形態による、バッテリパック２５２のための充電システム２００の機能ブロック図を示す。 図２Ｂは、本主題の種々の実施形態による、充電回路を示す。 図２Ｃは、本主題の種々の実施形態による、充電回路を示す。 図３は、本主題の種々の実施形態による、充電ステーションを示す。 図４Ａは、本主題の種々の実施形態による、電圧波形を含むグラフを示す。 図４Ｂは、本主題の種々の実施形態による、充電動作中のバッテリパックの電圧レベルのグラフ４５０を示す。 図５は、本主題の種々の実施形態による、１つ以上の方法の工程図を示す。 図６Ａは、本主題の種々の実施形態による、電圧レベルの概概略図を示す。 図６Ｂは、本主題の種々の実施形態による、電圧レベルの概略図を示す。

図１は、本主題の種々の実施形態による、自動車システム１００を示す。種々の実施形態において、自動車１０２は電気自動車であり、自動車推進バッテリ１０４と、バッテリエネルギーを回転運動等の機械的運動に変換するための少なくとも１つの推進モータ１０６とを含む。本主題は、自動車推進バッテリ１０４が、エネルギー貯蓄システム（「ＥＳＳ」）のサブ構成要素である実施例を含む。ＥＳＳは、安全装置構成要素、冷却構成要素、加熱構成要素、整流器等を含む、種々の実施例における自動車推進バッテリとの間のエネルギー伝達に関連する、種々の構成要素を含む。本発明者らは、自動車推進バッテリ１０４および付属構成要素の他の構成が可能であることから、ＥＳＳおよび本主題のいくつかの実施例は、本明細書に開示される構成に限定されると見なされるべきではないことを考慮している。

バッテリは、種々の実施例においてリチウムイオン電池を含む。いくつかの実施例では、バッテリは、並列および／または直列に連結された複数のリチウムイオン電池を含む。いくつかの実施例は、円筒形リチウムイオン電池を含む。いくつかの実施例では、ＥＳＳは、１８６５０バッテリ基準に適合する１つ以上の電池を含むが、本主題はそれに限定されない。いくつかの実施例は、相互接続された約２９８１個の電池を含む。自動車推進バッテリ１０４は、いくつかの実施例では、約３９０ボルトを提供する。

さらに、エネルギー変換器１０８が図示される。エネルギー変換器１０８は、自動車推進バッテリ１０４からのエネルギーを、少なくとも１つの推進モータ１０６によって使用可能なエネルギーに変換するシステムの一部である。場合によっては、エネルギーの流れは、少なくとも１つの推進モータ１０６から自動車推進バッテリ１０４までである。そのようなものとして、いくつかの実施例では、自動車推進バッテリ１０４は、エネルギー変換器１０８にエネルギーを伝達し、エネルギー変換器１０８は、該エネルギーを電気自動車を推進するために少なくとも１つの推進モータ１０６によって使用可能なエネルギーに変換する。さらなる実施例では、少なくとも１つの推進モータ１０６は、エネルギー変換器１０８に伝達されるエネルギーを生成する。これらの実施例では、エネルギー変換器１０８は、該エネルギーを自動車推進バッテリ１０４に貯蔵することができるエネルギーに変換する。いくつかの実施例では、エネルギー変換器１０８は、トランジスタを含む。いくつかの実施例は、１つ以上の電界効果トランジスタを含む。いくつかの実施例は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタを含む。いくつかの実施例は、１つ以上の絶縁ゲートバイポーラトランジスタを含む。そのようなものとして、種々の実施例では、エネルギー変換器１０８は、自動車推進バッテリ１０４からの直流（「ＤＣ」）電力信号を受信し、自動車推進モータ１０６に電力供給するための三相交流（「ＡＣ」）信号を出力するように構成されるスイッチバンクを含む。いくつかの実施例では、エネルギー変換器１０８は、自動車推進モータ１０６からの三相出力を、自動車推進バッテリ１０４内に貯蔵されるＤＣ電力に変換するように構成される。エネルギー変換器１０８のいくつかの実施例は、自動車推進バッテリ１０４からのエネルギーを、自動車推進モータ１０６以外の電気負荷によって使用可能なエネルギーに変換する。これらの実施例のいくつかは、エネルギーを約３９０ボルトから１４ボルトに切り替える。

推進モータ１０６は、種々の実施例では三相交流（「ＡＣ」）推進モータである。いくつかの実施例は、複数のそのようなモータを含む。いくつかの実施例では、本主題は、トランスミッション１１０を選択的に含むことができる。いくつかの実施例は、２スピードトランスミッションを含むが、他の実施例も考慮される。油圧、電気、または電気油圧クラッチ作動を有するような、マニュアルクラッチトランスミッションが考慮される。いくつかの実施例は、シフトの間、第１のギアに連結される一方のクラッチから、第２のギアに連結されるもう一方のクラッチに段階的に移動するデュアルクラッチシステムを採用する。種々の実施例では、回転運動は、トランスミッション１１０から１つ以上の車軸１１２を介して車輪１１３に伝達される。

自動車推進バッテリ１０４およびエネルギー変換器１０８のうちの１つ以上に対する制御を提供する自動車管理システム１１４は、選択的に提供される。いくつかの実施例では、自動車管理システムは、安全装置システム（衝突センサ等）を監視する自動車システムに連結される。いくつかの実施例では、自動車管理システムは、１つ以上のドライバ入力（口語的にスロットルと称される、アクセル等だが、本主題は実際のスロットルを有する実施例に限定されない）に連結される。種々の実施形態では、自動車管理システムは、自動車推進バッテリ１０４およびエネルギー変換器１０８のうちの１つ以上への電力供給を制御するように構成される。

種々の実施例では、充電ステーション１１８は、エネルギーを自動車推進バッテリ１０４に伝達するために提供される。いくつかの実施例では、充電ステーションは、単相１１０ＶのＡＣ電源からの電力を、自動車推進バッテリ１０４によって貯蔵可能な電力に変換する。さらなる実施例では、充電ステーションは、２２０ＶのＡＣ電源からの電力を、自動車推進バッテリ１０４によって貯蔵可能な電力に変換する。本主題は、外部電源からのエネルギーを自動車１０２によって使用可能なエネルギーに変換するための変換器が、自動車１０２の外側に位置する実施例に限定されず、他の実施例も考慮される。

種々の実施形態では、自動車システム１００は、フロントガラス１３０および乗客室１３２を含む。乗客室１３２は、１つ以上の乗客シート１３４を含む。種々の実施形態では、乗客に安全および快適特徴を提供するために（図１には示されていない）、自動車システム１００の乗客室１３２内にヒータ／換気／空調（ＨＶＡＣ）システム１２０が含まれている。種々の実施形態では、ＨＶＡＣシステム１２０は、加熱または冷却された空気を乗客室１３２に循環させるように動作可能なファン１２２および空気ダクト１２４を含む。種々の実施形態では、ＨＶＡＣシステム１２０は、発熱体１２６に電力が提供される時に、ＨＶＡＣシステム１２０内の空気を加熱するように動作可能な電気抵抗発熱体を含む。加熱された空気は、乗客室１３２に熱を提供するため、およびフロントガラス１３０の除霜または曇り除去等の安全機能を提供するために、ファン１２２によって循環させることができる。

種々の実施形態では、自動車システム１００は、自動車ディスプレイシステム（ＶＤＳ）１４０を含む。ＶＤＳ１４０は、バッテリ充電を含む、推進バッテリ１０４の状態に関連する情報を含む、自動車システム１００に関する視覚情報を表示するように動作可能である。種々の実施形態では、ＶＤＳ１４０は、自動車システム１００に１つ以上の入力を行うことを可能にする。入力は、押しボタンを含む、ＶＤＳ１４０への入力を可能にするように動作可能な、ＶＤＳ１４０に関連付けられたいずれかの装置によって行うことができる。種々の実施形態では、ＶＤＳ１４０に連結されるディスプレイ画面は、ＶＤＳ１４０に入力を行うことを可能にするタッチ画面である。種々の実施形態では、ＶＤＳ１４０は、推進バッテリ１０４の１つ以上の次回の充電動作に関連する、自動車システム１００に含まれる推進バッテリ１０４の充電レベルを選択するため、または現在進行中の充電動作への入力を可能にする。

種々の実施形態では、１つ以上の一式の電気抵抗発熱体１３６は、一式の発熱体１３６に電力が提供される時に、乗客に暖められたシートを提供する。種々の実施形態では、本明細書にさらに説明されるように、発熱体１２６もしくは発熱体１３６のいずれか、または両方は、自動車推進バッテリ１０４で充電動作を実施する時に、充電回路の一部として分圧器として使用される。

図２Ａは、本主題の種々の実施形態による、バッテリパック２５２の充電システム２００の機能ブロックを示す。種々の実施形態では、充電システム２００は、充電器ステーション２１０に連結される電気自動車２５０を含む。電気自動車２５０は、いずれかの特定の種類の電気自動車に限定されない。種々の実施形態では、電気自動車２５０は、図１に関して説明されるような自動車１０２を含む。充電器ステーション２１０は、いずれかの特定の種類の充電器ステーションに限定されない。種々の実施形態では、充電器ステーション２１０は、図３に関して説明される充電器ステーション３００である。

再び図２Ａを参照すると、充電器ステーション２１０は、接続２１４によってラインソース２１２に連結され、接続２２０によって電気自動車２５０に連結される、充電器２１６を含む。電気自動車２５０は、バッテリパック２５２および加熱／冷却システム２７０に連結される電気自動車管理（ＥＶＭ）システム２６０を含む。加熱／冷却システム２７０は、本明細書にさらに説明されるように、バッテリパック２５２の加熱および冷却を提供するために、バッテリパック２５２に機械的に連結される。加熱／冷却システム２７０は、本明細書にさらに説明されるように、ＥＶＭシステム２６０に電気的に連結される。

種々の実施形態では、ＥＶＭシステム２６０は、駆動モータ２８６に連結されるモータ制御回路２８０を含む。種々の実施形態では、モータ制御回路２８０は、バッテリパック２５２によって提供される電力を使用して、駆動モータ２８６に提供される電力を調整および制御するように動作可能である。種々の実施形態では、駆動モータ２８６は、電気自動車２５０を推進するように動作可能である。種々の実施形態では、モータ制御回路２８０および駆動モータ２８６は、電気自動車２５０が充電器ステーション２１０から物理的に切断されている時にのみ動作可能である。

種々の実施形態では、充電器ステーション２１０は、接続２２０によって電気自動車２５０に着脱可能に連結される。「着脱可能に連結される」とは、物理的に接続及び切断されるように動作可能であり、したがって、充電器ステーション２１０を電気自動車２５０に接続するように、およびそれから切断するように動作可能である、接続２２０を指す。電気自動車２５０に物理的に接続されている時に、充電器ステーション２１０は、１つ以上の相互接続２３０から１つ以上の相互接続２４０上で、電気自動車２５０に電力を提供するように動作可能であり、相互接続２４０は、電気自動車２５０の一部である。種々の実施形態では、接続２２０は、電気自動車２５０内の接地接続２４４に連結される、接地接続２３４を含む。種々の実施形態では、接続２２０は、相互接続２４２に連結され、かつ充電器ステーション２１０内の充電器制御回路２２６に連結される、信号相互接続２３２を含み、信号相互接続２３２および相互接続２４２は、充電器ステーション２１０と電気自動車２５０との間で前後に伝送される信号を通信ならびに制御可能にするように動作可能である。相互接続２３０、２４０、２３２、２４２、２３４、および２４４は、いずれかの特定の種類の接続に限定されず、種々の実施形態では、充電器ステーション２１０と電気自動車２５０との間でいずれかの方向、または両方向に伝送される信号を通信および制御可能にするように動作可能な物理導体、多心ケーブル、バスライン、伝送ライン、および無線接続のいずれかの組み合わせを含む。種々の実施形態では、接続２２０は、充電器制御回路２２６を電気自動車２５０と連結する、ＣＡＮバス等の自動車標準バスを含む。

接続２２０は、いずれかの特定の種類の接続に限定されない。種々の実施形態では、接続２２０は、充電器ステーション２１０の一部であるコネクタ２３６と、電気自動車２５０の一部であるコネクタ２４６とを含む。コネクタ２３６および２４６は、これらの相互接続が接続２２０内で提供されるため、相互接続２３０と２４０との間、および相互接続２３２と２４２との間、ならびに接地接続２３４と２４４との間が接続されるように、着脱可能に接続可能である。種々の実施形態では、コネクタ２３６および２４６は、いくつかの既知の標準型コネクタと一致するように設計された標準ＰＡＳコネクタ（ｐｉｎ ａｎｄ ｓｌｅｅｖｅ ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）である。

種々の実施形態では、コネクタ２３６は、コネクタ２４６に連結するように動作可能な特別設計コネクタであり、コネクタ２４６は、コネクタ２３６に適合する設計を有するコネクタにのみ連結可能にすることを目的とする、特別かつ特有の設計である。

種々の実施形態では、接続２２０は、バッテリパック２５２の充電を可能にするために、充電器ステーション２１０を電気自動車２５０と連結するように動作可能であり、電気自動車２５０を充電器ステーション２１０から離れた領域に移動可能にするため、および充電器ステーション２１０とのいかなる物理接続からも解放可能にするために、充電器ステーション２１０を電気自動車２５０から物理的に切断可能にするように動作可能である。

種々の実施形態では、充電器２１６は、充電器制御回路２２６に連結される、１つ以上のひずみセンサ２１７を含む。種々の実施形態では、ひずみセンサ２１７は、接続２２０上の引張力等の接続２２０上のひずみのレベルを検出するように、および接続２２０上にひずみが存在すると示す信号を充電器制御回路２２６に提供するように、（またはいくつかの実施形態では、接続２２０上にひずみが存在しないと示す信号を提供することを停止するように）動作可能である。種々の実施形態では、充電器制御回路２２６は、ひずみセンサ２１７からの信号に応じて、接続２２０から電力を除去するように、または種々の実施形態では、フェイルセーフモードの動作において見られるように、ひずみセンサ２１７の信号を受信していないことを受けて、電力を除去するように動作可能である。種々の実施形態では、充電器２１６は、ケーブルひずみ障害状態をもたらす過量のひずみを接続２２０が受信したと示す視覚指示を含むが、これに限定されない、充電システム２００に関連する種々の状態を視覚的に示すように動作可能である、複数の指示器２２７Ａ〜２２７Ｎを含む。

種々の実施形態では、コネクタ２３６および２４６は、電力が存在し、かつ相互接続２３０および２４０によって接続２２０に印加される場合に、コネクタ２３６および２４６が物理的に切断されることを防止するように動作可能である、機械的、電気的、または電気／機械的検出機構２３５を含む。

種々の実施形態では、ラインソース２１２は、充電器２１６に連結され、バッテリパック２５２の充電動作を含む動作のために、充電器２１６に電力を提供するように動作可能である。ラインソース２１２は、いずれかの特定の電圧または種類の電力を提供することのみに限定されない。種々の実施形態では、ラインソース２１２は、単相電力を提供する。種々の実施形態では、ラインソース２１２は、「ワイ」および「デルタ」配列を含むが、これらに限定されない三相電力を含むが、これに限定されない多相電力を提供する。種々の実施形態では、ラインソース２１２は、接地レベルを基準とする電力を提供する。ラインソース２１２は、特定の電圧レベルに限定されない。種々の実施形態では、ラインソース２１２は、電力事業社によって提供される商用電力供給電圧レベルのうちの１つの電圧レベルを提供する。種々の実施形態では、ラインソース２１２は、単相、２２０ボルトの交流電流（ＡＣ）電源を提供する。ラインソース２１２、接続２１４、充電器２１６、および接続２２０は、充電器ステーション２１０によるラインソース２１２からのバッテリパック２５２の再充電を伴う動作を含む、充電器ステーション２１０および電気自動車２５０の動作に使用される電圧および電流レベルを伝導するために適切に寸法化および構成された導体を有する。

充電器２１６の種々の実施形態は、充電器２１６によってラインソース２１２から電気自動車２５０に供給される電力を制御するために、１つ以上の装置２１８を含む。種々の実施形態では、装置２１８は、充電器２１６から接続２２０に提供される最大電流を制限するために、１つ以上の装置２２１を含む。種々の実施形態では、装置２２１は、ヒューズである。種々の実施形態では、装置２２１は、回路遮断器を含む。種々の実施形態では、装置２２１は、回路遮断器と併せて地絡遮断回路を含み、地絡遮断回路は、地絡が検出される場合に回路遮断器を切るように動作可能である。

種々の実施形態では、充電器２１６は、スイッチング回路２１９を含む。スイッチング回路２１９は、電気自動車２５０からのラインソース２１２から提供される電力を接続および切断するように動作可能である。種々の実施形態では、スイッチング回路２１９は、機械式リレーを含む。種々の実施形態では、スイッチング回路２１９は、固体リレーまたは他の固体スイッチング装置を含む。種々の実施形態では、充電器制御回路２２６は、スイッチング回路２１９に連結され、スイッチング回路２１９の開閉を制御するように動作可能である。種々の実施形態では、充電器制御回路２２６は、スイッチング回路２１９にラインソース２１２を接続２２０に連結させる信号を提供し、信号が存在しない時に、スイッチング回路２１９は、ラインソース２１２を接続２２０から切断するように動作可能である。種々の実施形態では、充電器制御回路２２６は、ひずみセンサ２１７の状態が接続２２０上のひずみのレベルがある所与のレベルを超えると示す時に、または接続２２０上のひずみに対する安全な状態を示す、ひずみセンサ２１７からの信号が充電器制御回路２２６で受信されていない時に、スイッチング回路２１９にラインソース２１２を接続２２０から切断させる。

種々の実施形態では、充電器２１６は、手動スイッチ２２４を含む。種々の実施形態では、手動スイッチ２２４は、スイッチング回路２１９に連結され、手動スイッチ２２４の作動によってラインソース２１２を接続２２０に接続可能にするように、およびそれから切断可能にするように動作可能である。種々の実施形態では、手動スイッチ２２４の「オフ」位置への作動は、充電器制御回路２２６からのいかなる信号にも関わらず、ラインソース２１２を接続２２０から切断する。種々の実施形態では、ラインソース２１２を接続２２０に電気的に連結させるために、手動スイッチ２２４は、「オン」位置に作動されなければならない。種々の実施形態では、ラインソース２１２を接続２２０に電気的に連結させるために、手動スイッチ２２４は、「オン」位置になければならず、また、充電器制御回路２２６からの制御信号も提供されなければならない。種々の実施形態では、手動スイッチ２２４は、南京錠等であるが、これに限定されない固定装置（図２Ａに図示せず）を使用して、手動スイッチ２２４を「オフ」位置に固定できるようにする、「オフ」位置を含む。

接続２２０は、ラインソース２１２からの電力をＥＶＭシステム２６０に連結するように動作可能である。ＥＶＭシステム２６０は、バッテリパック２５２において充電動作を実施するために、接続２２０によって受信される電力をバッテリパック２５２に連結するように動作可能である。種々の実施形態では、ＥＶＭシステム２６０は、ラインソース２１２から電力を受信し、充電制御回路２６２を使用して、電源供給装置２６１、バッテリパック２５２を再充電するのに使用するために動作可能な電圧源からの出力として提供するように電源供給装置２６１を操作する。充電制御回路２６２によるラインソース２１２からの電力の操作は、いずれかの特定の種類の操作に限定されず、接続２２０によってラインソース２１２から電源供給装置２６１に提供される、いずれかの電力の電流制御、相数の変更、ＡＣ電力の整流、電力のフィルタリング、および位相間の位相関係の変化を提供する、電圧レベルの操作を含み得る。充電制御回路は、いずれかの特定の充電器トポロジに限定されない。充電器制御回路２６２は、ブースト、バック、およびフライバック充電器トポロジを含むが、これらに限定されない、本明細書に説明される充電動作を実施するように動作可能ないかなる充電トポロジも含み得る。

種々の実施形態では、電源供給装置２６１は、バッテリパック２５２の充電動作のための電圧源を提供するように、および電気自動車２５０内の電力を必要とする他の機能に使用するための１つ以上の異なる電圧の電力の１つ以上の他の供給源を提供するように動作可能である。種々の実施形態では、電源供給装置２６１は、図２Ａに示されるように、センサ２５１および２７６等のセンサに電力を供給するため、ならびに制御２７５およびポンプ２７４等の制御回路ならびに装置を含む、１つ以上の装置に電力を供給するための電力を提供する。

種々の実施形態では、バッテリパック２５２は、複数のバッテリ電池２５５を含む。種々の実施形態では、バッテリ電池２５５の部分群は、ともに電気的に連結されてバッテリ電池のブリックを形成し、１つ以上のブリックは、ともに電気的に連結されてバッテリ電池のシートを形成する。種々の実施形態では、バッテリパック２５２は、複数のシートを含む。バッテリパック２５２内では、複数のバッテリ電池は、バッテリ電池２５５のそれぞれの第１の接触子のそれぞれが、バッテリパック２５２の第１の出力接触子２５３に電気的に連結され、バッテリ電池２５５のそれぞれの第２の接触子のそれぞれが、バッテリパック２５２の第２の出力接触子２５４に電気的に連結されるように連結される。個々のバッテリ電池２５５は、バッテリパック２５２の所望の出力電圧および所望の電流要求に応じて、バッテリパック２５２内で、直列および並列接続の種々の組み合わせで連結することができる。

種々の実施形態では、バッテリパック２５２は、加熱／冷却システム２７０に機械的に連結される。種々の実施形態では、加熱／冷却システム２７０は、バッテリパック２５２内の温度を制御するために、バッテリパック２５２を通って循環される流体を加熱および冷却するように動作可能である。種々の実施形態では、バッテリパック２５２は、複数のバッテリ電池２５５の１つ以上と熱接触している、管２９９のネットワークを含む。種々の実施形態では、管２９９は、バッテリパック２５２内の複数のバッテリ電池２５５のそれぞれと熱接触している。管２９９は、バッテリ電池２５５と管２９９との間での熱伝達を可能にする、金属等の材料から形成される。流体が管２９９を通って循環させられる時に、流体は、管２９９内を循環する流体の温度に応じて、複数のバッテリ電池２５５に熱を伝導するように、またはそれから熱を奪うように動作可能である。流体は、いずれかの特定の種類の流体に限定されず、管２９９を通って循環するように、およびバッテリ電池２５５に熱を伝達するように、ならびにそれから熱を奪うように動作可能な、いかなる種類の流体も含み得る。種々の実施形態では、流体は、低凍結温度を有し、流体は、典型的な自動車ラジエータにおいて不凍剤として使用されるものと類似する、水およびグリコール混合物で構成される。

種々の実施形態では、加熱／冷却システム２７０は、多量の流体を保持するためのリザーバであって、チューブ２７１および２７２によって、バッテリパック２５２内の１つ以上の管２９９のネットワークに連結される、リザーバ２７３を含む。種々の実施形態では、加熱／冷却システム２７０は、ポンプ２７４によってチューブ２７１、２７２、および管２９９を通って循環される流体を加熱するように動作可能なヒータ２７７を含む。ヒータ２７７は、いずれかの特定の種類のヒータに限定されない。種々の実施形態では、ヒータ２７７は、電気的接続２９５および２９６によってヒータ２７７に電気エネルギーが提供される時に、熱を生成するように動作可能な抵抗型発熱体である。ヒータ２７７は、いずれかの特定の位置に位置するように限定されない。ヒータ２７７は、管２９９を通って循環されている加熱／冷却システム２７０内の流体をヒータ２７７が加熱することを可能にする、いかなる位置にも位置し得る。種々の実施形態では、ヒータ２７７は、リザーバ２７３内に位置する。種々の実施形態では、ヒータ２７７は、チューブ２７１、２７２、および管２９９のうちの１つのライン内に位置する。

種々の実施形態では、加熱／冷却システム２７０は、リザーバ２７３内の流体の温度を冷却するため、および管２９９を通して流体を循環させるための冷却システム２７８を含む。冷却システム２７８は、いずれかの特定の種類の冷却システムに限定されず、いくつかの実施形態では、コンプレッサと、流体を冷却するための別個の冷蔵システムとを含む。

種々の実施形態では、加熱／冷却システムは、センサ２７６を含む。センサ２７６は、リザーバ２７３内の流体の温度、または流体がバッテリパック２５２に、もしくはそれから循環される時の流体温度、および流体がバッテリパック２５２を通って循環される時の流体の流速もしくは流量を含む、加熱／冷却システム２７０に関連する１つ以上のパラメータを感知するように動作可能である。種々の実施形態では、センサ２７６の１つ以上は、ヒータ２７７の温度を感知するように動作可能である。いくつかの実施形態では、センサは、ヒータ２７７の温度を含む出力信号をＥＶＭシステム２６０に提供するように動作可能である。ヒータ２７７の温度がＥＶＭシステム２６０に提供される種々の実施形態では、ＥＶＭシステム２６０は、ヒータ２７７の温度が所与の温度を超える場合に、ヒータ２７７から電力を切断するように動作可能である。

種々の実施形態では、バッテリパック２５２の充電は、バッテリパック２５２が所与の温度範囲内である時にのみ可能である。種々の実施形態では、バッテリパック２５２が、バッテリパック２５２での充電動作の許容温度として指定された温度範囲内でない時に、充電制御回路２６２は、バッテリパック２５２の温度を、バッテリパック２５２の充電動作を開始または継続するのに許容可能である温度に調節するために、加熱／冷却システム２７０にバッテリパック２５２内の管２９９を通る流体を加熱または冷却させるための制御信号を制御２７５に提供するように動作可能である。

種々の実施形態では、バッテリパック２５２内のセンサ２５１は、バッテリパック２５２内の温度を測定するために使用される。種々の実施形態では、センサ２５１は、バッテリパック２５２で充電動作を開始できるかどうか、または充電動作が既に進行中の場合は継続できるかどうかを決定する、バッテリパック２５２内の他の状態を感知するように動作可能である。種々の実施形態では、センサ２５１は、バッテリパック２５２内の湿度のレベル、およびバッテリパック２５２内またはその周辺の周囲空気の露点を測定する。種々の実施形態では、充電動作が開始される前もしくは充電動作中に、感知された温度、湿度、および露点に基づいて、バッテリパック２５２内の温度、および場合によっては湿度を変化させるために、加熱／冷却システム２７０を動作させる決定が行われる。場合によっては、バッテリパック２５２内の結露をもたらし得る、充電動作に対するバッテリ電池２５５内の熱応答は、充電動作前もしくは中に、または充電動作前および中の両方で、加熱／冷却システム２７０にバッテリパック２５２内の温度を調節させる。

種々の実施形態では、センサ２５１は、バッテリパック２５２内の煙の存在を検出するように動作可能な煙検出器を含む。種々の実施形態では、バッテリパック２５２内で煙が検出されると、ラインソース２１２からバッテリパック２５２に充電電圧を提供している、いかなる電圧源も切断することによって、充電制御回路２６２にバッテリパック２５２の充電動作を終了させるように動作可能な信号が充電制御回路２６２に提供される。種々の実施形態では、センサ２５１もしくは２７６からの１つ以上の信号、またはこれらのセンサからの信号の組み合わせは、障害状態を設定するため、またはシステム２００内の種々の指標に状態を提供するために使用される。例として、煙の検出を示すセンサ２５１からの信号は、充電ステーション３１０に伝送されてもよく、結果として指示器２２７Ａ〜２２７Ｎのうちの１つが、煙検出障害を視覚的に示す。種々の実施形態では、接続２２０の相互接続２４２および２４２によって状態信号が提供される。

種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、接続２２０によってラインソース２１２から提供される電圧レベルを決定するように動作可能である。種々の実施形態では、決定された電圧レベルは、ラインソース２１２から電力を提供する正弦電圧波形のピーク間電圧である。種々の実施形態では、決定された電圧レベルは、ラインソース２１２から電力を提供する正弦電圧波形のピーク電圧である。例として、約２２０ボルトの公称電圧を有する単相交流電流を含むラインソースでは、電源は、約３１１ボルトのピーク間電圧、およびピーク間電圧の半分または約１５５ボルトのピーク電圧を有し得る。ラインソース２１２から提供される、決定された電圧レベルに基づいて、コンパレータ回路は、ライン電圧オフセット値を決定する。ライン電圧オフセット値は、ラインソースから決定された電圧レベルにオフセット値を加えることによって、ラインソース２１２から決定された電圧レベルより高い、またはそれより低い値のいずれかにすることができる。オフセット値は、負の値、正の値、またはゼロであってもよい。オフセット値が負である場合では、オフセット値をラインソースから決定された電圧レベルに加えることによって、ラインソースから決定された電圧レベル未満であるライン電圧オフセット値がもたらされる。オフセット値が正である場合では、オフセット値をラインソースから決定された電圧レベルに加えることによって、ラインソースから決定された電圧値を越えるライン電圧オフセット値がもたらされる。オフセット値がゼロである場合では、オフセット値をラインソースから決定された電圧レベルに加えることによって、ラインソースから決定された電圧値と同一であるライン電圧オフセット値がもたらされる。

図６Ａは、概略図７５０、７５１、および７５２を示す。概略図７５０、７５１、および７５２のそれぞれは、ラインソース７０４から決定された電圧レベルとライン電圧オフセット値７０６との比較を図示する。概略図７５０では、オフセット値７０８は負であり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベル未満であるライン電圧オフセット値７０６をもたらす。概略図７５１では、オフセット値７０８は正であり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベルを超えるライン電圧オフセット値７０６をもたらす。概略図７５２では、オフセット値７０８はゼロであり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベルと等しいライン電圧オフセット値７０６をもたらす。

種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、バッテリパック２５２内のバッテリ電池２５５によって提供される場合に、バッテリパック２５２の第１の接触子２５３と第２の接触子２５４との間に存在する電圧レベルを決定するように動作可能である。種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、コンパレータ回路２６３を含む。コンパレータ回路２６３は、ラインソース２１２から決定された電圧レベルとバッテリパック２５２の接触子２５３と２５４との間に提供される電圧レベルを比較するように、ならびに接触子２５３および２５４での電圧レベルがライン電圧オフセット値の計算された値未満である場合に出力信号を提供するように動作可能である。再び図６Ａを参照すると、概略図７５０、７５１、および７５２のそれぞれでは、矢印７１０は、計算されたライン電圧オフセット値７０６未満である、接触子２５３と２５４との間の電圧レベルの値を示し、矢印７１２は、計算されたライン電圧オフセット値７０６と等しい、またはそれを超える、接触子２５３と２５４との間の電圧レベルの値を示す。バッテリパック２５２の充電動作の開始を受けて、矢印７１０によって示される範囲内である、接触子２５３と２５４との間のいずれかの電圧レベルでは、コンパレータ回路２６３は、充電が開始される時に、発熱体が充電回路に含まれると示す出力信号を提供するように動作可能である。種々の実施形態では、本明細書に説明されるように、発熱体は、充電回路内で発熱体が迂回されるとコンパレータ回路２６３が決定するまで、充電回路内にあり続ける。

種々の実施形態では、発熱体が充電回路に含まれる充電動作中に、コンパレータ回路２６３は、ラインソース２１２から決定された電圧レベルとバッテリパック２５２の接触子２５３と２５４との間に提供される電圧レベルとを比較するように、ならびに接触子２５３および２５４での電圧レベルが迂回閾値電圧オフセット値の計算された値未満である場合に出力信号を提供するように動作可能である。

図６Ｂは、概略図７６０、７６１、および７６２を示す。概略図７６０、７６１、および７６２のそれぞれは、ラインソース７０４から決定された電圧レベルとライン電圧オフセット値７０６の比較、および迂回閾値を示す、計算された電圧レベル８０６を図示する。概略図７６０では、オフセット値７０８は負であり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベル未満であるライン電圧オフセット値７０６をもたらす。迂回閾値８０６は、値８０８をライン電圧オフセット値７０６に加えることによって計算される。概略図７６１では、オフセット値７０８は正であり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベルを超えるライン電圧オフセット値７０６をもたらす。迂回閾値８０６は、値８０８をライン電圧オフセット値７０６に加えることによって計算される。概略図７６２では、オフセット値７０８はゼロであり、電圧レベル７０４に加えられる時に、ラインソース７０４から決定された電圧レベルと等しいライン電圧オフセット値７０６をもたらす。迂回閾値８０６は、値８０８をライン電圧オフセット値７０６に加えることによって計算される。

再び図６Ｂを参照すると、概略図７６０、７６１、および７６２のそれぞれでは、矢印８１０は、迂回閾値８０６未満である、接触子２５３と２５４との間の電圧レベルの値を示し、矢印８１２は、迂回閾値８０６と等しいか、またはそれを超える接触子２５３と２５４との間の電圧レベルの値を示す。発熱体を含む充電動作中に、接触子２５３と２５４との間の監視された電圧レベルが矢印８１０の値の範囲内であり続ける時に、発熱体は、充電回路内にあり続ける。矢印８２０によって示される接触子２５３と２５４との間のいかなる電圧レベルでも、発熱体は、充電回路内において迂回される。発熱体が充電回路内に含まれ、かつ接触子２５３と２５４との間の電圧レベルが矢印８１０によって示される範囲から最大で迂回閾値８０６まで増加する場合には、充電制御回路２６２は、矢印８１２によって示されるように、および本明細書にさらに説明されるように、発熱体を迂回するように、および発熱体が迂回された状態でバッテリパック２５２の充電を継続するように動作可能である。

第１の電圧レベルのライン電圧オフセット値を提供することによって、バッテリパック電圧がライン電圧オフセット値未満である時に充電回路内に発熱体が含まれ、第２のライン電圧オフセット値より高い電圧レベルの迂回閾値を提供することによって、迂回閾値は、発熱体が充電回路から除去されるレベルとなり、充電回路は、充電回路から除去することができる、充電作業の開始を受けて充電回路に含まれる発熱体をいつ使用するかを制御するためのヒステリシス幅を含む。

バッテリパック２５２の充電動作が開始されると、矢印７１０によって示される範囲内である接触子２５３と２５４との間のいかなる電圧レベルでも、コンパレータ回路２６３は、充電が開始される時に充電回路に発熱体が含まれることを示す出力信号を提供するように動作可能である。種々の実施形態では、本明細書に説明されるように、発熱体は、充電回路内で発熱体が迂回されるとコンパレータ回路２６３が決定するまで、充電回路内にあり続ける。

概略図７６０、７６１、および７６２のそれぞれでは、迂回閾値は、ライン電圧オフセット値より値範囲８０８だけ高い。値範囲８０８は、ヒステリシス幅を示す。

動作中に、充電制御回路２６２は、コンパレータ回路２６３から出力信号を受信し、バッテリパック２５２の充電動作において使用される充電回路の分圧器として発熱体を含むために、スイッチング回路２６４を構成するように動作可能である。充電回路内に直列に発熱体を有することによって、充電電圧を提供する電源供給装置の入力に提供されるライン電圧を降下するか、または電源供給装置によって発熱体にわたるバッテリパックに提供される充電電圧を降下するかのいずれかによって、バッテリパック２５２に印加される電圧を低減するための分圧器回路が提供される。発熱体を含む分圧器回路は、ラインソース２１２の決定された電圧レベルとバッテリパック２５２に存在する接触子電圧レベルとの間の差が所定の差閾値電圧レベルを超える時に、充電制御回路２６２がバッテリパック２５２に提供される充電電流を適切に制御できるようにする。

種々の実施形態では、充電回路で使用される発熱体は、ヒータ２７７である。種々の実施形態では、発熱体は、充電動作において分圧器回路に使用されるように動作可能である、いずれかの電気抵抗伝導パスである。種々の実施形態では、発熱体は、電気自動車２５０の乗客室に循環される空気流を加熱するために使用される発熱体である。種々の実施形態では、発熱体は、電気自動車２５０のフロントガラスの霜を取るための熱を提供するために使用される抵抗体を使用する。種々の実施形態では、抵抗発熱体が充電動作において直列回路で使用される時はいつでも発熱体を通過した空気を循環させるために、電気ファンが使用される。種々の実施形態では、使用される発熱体は、電気自動車２５０の乗客シートを暖めるために使用される抵抗発熱体の１つ以上である。

種々の実施形態では、スイッチング回路２６４は、接触子２５３および２５４に電圧源を提供するように動作可能であり、接触子２５３および２５４と直列に連結され、充電制御回路２６２によって提供される電圧源全体に連結されるヒータ２７７を含む。また、スイッチング回路２６４は、ヒータ２７７を迂回するように、およびヒータ２７７を含むことなく充電制御回路２６２によって提供される電圧源を接触子２５３および２５４に連結するように動作可能である。ヒータ２７７がバッテリパック２５２の接触子と直列に含まれる時に、ヒータ２７７は、分圧器回路にバッテリパック２５２を提供し、電圧源によって提供される電圧の一部は、ヒータ２７７にわたって降下し、電圧源によって提供される電圧の残りは、バッテリパック２５２内のバッテリ電池２５５を充電するために、接触子２５３と２５４との間に印加される。ヒータ２７７が迂回される時に、バッテリパック２５２内のバッテリ電池２５５を充電するのに使用するために、接続２９２、および２９３におけるいかなる損失も差し引いた全電圧が、接触子２５３および２５４に印加される。

図２Ｂは、本主題の種々の実施形態による、充電回路２９０を示す。

図２Ａに示される構成要素に対応する構成要素を示すために、図２Ｂにおいて、同一の参照番号が使用される。図２Ｂは、スイッチング回路２６４と、電源供給装置２６１と、バッテリパック２５２とを含む。電源供給装置２６１の第１の出力は、接続２９２によってバッテリパック２５２の接触子２５３に連結され、電源供給装置２６１の第２の出力は、接続２９３によってバッテリパック２５２の接触子２５４に連結される。電源供給装置２６１は、バッテリパック２５２を充電するのに使用するために、その第１および第２の出力に電圧源を提供するように動作可能である。電源供給装置２６１は、接続２４０Ｃおよび２４０Ｄによって電力を受信し、バッテリパック２５２を充電するための電圧源を提供するために受信した電力を使用するように動作可能である。接続２４０Ｃおよび２４０Ｄは、スイッチング回路２６４によって、それぞれ接続２４０Ａおよび２４０Ｂに連結される。

種々の実施形態では、相互接続２４０Ａおよび２４０Ｂは、接続２２０の相互接続２４０に連結し、ラインソース２１２（図２Ａに示される）からの電力をスイッチング回路２６４に提供する。スイッチング回路２６４は、接続２４０Ａおよび２４０Ｂで電源供給装置２６１に提供される電力を接続または切断するように、および接続２４０Ａ、２４０Ｂと電源供給装置２６１との間の連結にヒータ２７７を含むか、または含まないように動作可能である。図２Ｂに示されるように、接続２４０Ａは、スイッチ２６５Ａに連結され、接続２４０Ｂは、スイッチ２６５Ｂに連結される。スイッチ２６５Ｂは、接続２４０Ｄに直接連結され、スイッチ２６５Ｂが閉じている時に、接続２４０Ｂは、接続２４０Ｄに電気的に連結される。スイッチ２６５Ａは、スイッチ２６６Ａおよびスイッチ２６７の両方に連結される、ノード２６８に連結される。スイッチ２６７は、スイッチ２６６Ｂおよび接続２４０Ｃの両方に連結される、ノード２６９に連結される。閉じている時に、スイッチ２６７は、スイッチ２６５Ａを接続２４０Ｃに電気的に連結する。

スイッチ２６６Ａは、接続２９５に連結され、スイッチ２６６Ｂは、接続２９６に連結される。ヒータ２７７は、接続２９５によって、スイッチ２９７、およびヒータ２７７の一方の端部の接続２９８、ならびにヒータ２７７の第２の端部の接続２９６によって、スイッチング回路２６４に連結される。図２Ｂの発熱体は、図２Ａのヒータ２７７に限定されず、充電回路２９０に分圧器を提供するように動作可能ないずれかの発熱体を含み得る。充電制御回路２６２は、スイッチング回路２６４に連結され、スイッチング回路２６４に含まれるスイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂ、２６６Ａおよび２６６Ｂ、ならびに２６７のそれぞれを制御するように動作可能である。

充電制御回路２６２は、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂを開いているか、または閉じているかに制御するように動作可能である。種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、接続２４０Ａおよび２４０Ｂ上に提供される電力を電源供給装置２６１に接続するように、またはそれから切断するように、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂをともに動作させる。さらに、充電制御回路２６２は、ヒータ２７７を充電回路２９０に含むために、またはヒータ２７７を迂回して、ヒータ２７７を含むことなく接続２４０Ａおよび２４０Ｂを電源供給装置２６１に連結するために、種々の組み合わせおよび異なる時間で、スイッチ２６６Ａ、２６６Ｂ、および２６７を開いているか、または閉じているかに制御するように動作可能である。

ヒータ２７７が充電回路に含まれる種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、スイッチ２６６Ａおよび２６６Ｂの両方を閉じ、スイッチ２６７を開くように動作する。これらの状態では、ノード２６８は、スイッチ２６６Ａによって接続２９５に連結され、ノード２６９は、スイッチ２６６Ｂによってノード２６９に連結される。本構成では、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂが閉じている時に、ヒータ２７７は、接続２４０Ａおよび２４０Ｂで提供される電力に対して電源供給装置２６１と直列に連結され、電源供給装置２６１の入力に提供される電力の分圧器回路を形成する。

充電回路内で発熱体が迂回された状態でバッテリパック２５２の充電が行われる時に、充電制御回路２６２は、スイッチ２６６Ａおよび２６６Ｂの両方を開き、スイッチ２６７を閉じるように動作する。これらの状態では、ノード２６８は、スイッチ２６６Ａによって接続２９５に連結されず、ノード２６９は、スイッチ２６６Ｂによって接続２９６に連結されない。代わりに、ノード２６８は、スイッチ２６７によってノード２６９に連結される。本構成では、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂが閉じている時に、ヒータ２７７が迂回され、接続２４０Ａは、スイッチ２６５Ａによって接続２４０Ｃに直接連結される。発熱体が迂回される本構成では、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂが閉じている時に、接続２４０Ａおよび２４０Ｂに提供されるものとほぼ同一の電圧が電源供給装置２６１に提供される。

種々の実施形態では、充電回路内に連結されるヒータ２７７を含む充電動作が進行中であり、かつヒータ２７７を迂回するように決定される時に、スイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂは、バッテリパック２５２から電源供給装置２６１を切断するために、最初にこれらのスイッチを開くように作動され、次いでスイッチ２６６Ａ、２６６Ｂ、および２６７は、スイッチ２６６Ａおよび２６６Ｂを開き、スイッチ２６７を閉じることによって、ヒータ２７７を迂回するように構成される。いったんスイッチ２６６Ａ、２６６Ｂ、および２６７がヒータ２７７を迂回するように設定されると、今、充電回路内でヒータ２７７が迂回された状態で、電源供給装置２６１をバッテリパック２５２に再接続するために、次いでスイッチ２６５Ａおよび２６５Ｂが閉じられる。

充電制御回路２６２は、本明細書に説明されるように、コンパレータ回路２６３によって提供される出力信号に基づき、充電回路内にヒータ２７７を含むように、またはそれを迂回するように動作可能である。電源供給装置２６１に供給されているライン電圧と直列にヒータ２７７を提供することによって、電源供給装置２６１の入力に印加される入力電圧レベルは、接続２４０Ａおよび２４０Ｂ上に存在する電圧レベルより減少され、したがって電源供給装置２６１は、バッテリパック２５２の充電に適切な電流調整を維持できるようになる。種々の実施形態では、バッテリパック２５２の電圧レベルが充電プロセスを通して増加すると、ヒータ２７７によって提供される分圧器が不要となり、ヒータ２７７は迂回され、コネクタ２４０Ａおよび２４０Ｂ上に存在する電圧レベルを電源供給装置２６１の入力に提供できるようになる。種々の実施形態では、充電制御回路２６３は、ヒータ２７７を通って流れる電流を制御することによって、ヒータ２７７にわたる電圧を調整するように動作可能である。種々の実施形態では、ヒータ２７７にわたる電圧降下は、電源供給装置２６１に提供されているラインソースの電圧の約半分である。種々の実施形態では、ラインソース電力から交流電力が提供され、かつヒータが充電回路に含まれている時に、充電器制御回路は、交流電力の１つ以上のサイクルの間、充電回路に電圧を印加するように、および交流電力の１つ以上のサイクルの間、交流電力を充電回路２６２から切断するように動作可能であり、ヒータ２７７の温度を調整するために、このパターンを複数回繰り返す。ラインソース電力として直流電力が提供され、かつヒータ２７７が充電回路に含まれる実施形態では、充電器制御回路２６２は、ヒータ２７７の温度を調整するために、直流電力をオンおよびオフに切り替えるように動作可能である。

種々の実施形態では、ヒータ２７７は、スイッチ２９７によって、センサ２５６によって、またはスイッチ２９７およびセンサ２５６の両方の組み合わせによって、過熱状態から保護される。種々の実施形態では、スイッチ２９７は、バイメタル式スイッチ等であるが、これに限定されない、スイッチの温度に応じて開閉されるスイッチである。種々の実施形態では、スイッチ２９７は、ヒータ２７７が特定の温度未満である時に閉じたままであり、したがってヒータ２７７を接続２９５および２９６に連結し、ヒータ２７７で所与の温度を超える時に開くように動作可能である。スイッチ２９７を開くことによって、ヒータ２７７を通る経路を有するものからのいかなる電力も切断され、したがってヒータ２７７での過熱状態を防止するように動作可能である。種々の実施形態では、センサ２５６は、ヒータ２７７で温度を感知するように、および接続２５７によってヒータ２７７の温度に関連する温度信号を充電制御回路２６２に提供するように動作可能である。種々の実施形態では、充電制御回路２６２は、センサ２５６からの温度信号に基づき、スイッチ２９７を開くように、したがってヒータ２７７を通る電気経路を有するものからのいかなる電力も切断するように動作可能である。種々の実施形態では、充電動作中にスイッチ２９７が開かれる時に、充電制御回路２６２は、接続２４０Ｃおよび２４０Ｄによって電源供給装置２６１に電流が提供されていないことを検出するように、および充電障害状態信号を生成するように動作可能である。

図２Ｂに示されるようなスイッチの構成は、制限することを意図せず、本明細書に説明されるスイッチング機能に対応するために、スイッチング回路２６４に使用することができるスイッチの考えられる一配列を示すことを目的とする。本明細書に説明されるスイッチング機能を実施するために、図２Ｂに図示されるものとは異なる数のスイッチを有する配列を含む、スイッチの他の配列が使用できることを理解されたい。スイッチ２６５Ａ、２６５Ｂ、２６６Ａ、２６６Ｂ、および２６７、または本明細書に説明されるスイッチング機能を実施するためにスイッチング回路２６４に含まれるいずれかのスイッチは、いずれかの特定の種類のスイッチに限定されない。本明細書に説明されるスイッチング機能を提供する、機械式リレー、固体リレー、およびスイッチングトランジスタ等の固体装置を含むが、これらに限定されない、いずれかの種類のスイッチが、いずれかの組み合わせで、種々の実施形態に使用されてもよい。

図２Ｃは、本主題の種々の実施形態による、充電回路２９０Ａを示す。図２Ａに示される構成要素に対応する構成要素を示すために、図２Ｂにおいて、同一の参照番号が使用される。図２Ｃは、スイッチング回路２６４によってバッテリパック２５２に連結される電源供給装置２６１を含む。充電回路２９０Ａの種々の実施形態は、スイッチ回路２６４およびヒータ２７７が分圧器回路を形成するように連結され、電源供給装置２６１からの出力として出力電圧が提供されることを除き、図２Ｂに関して前述されるようにスイッチング回路２６４を動作させる。図２Ｃでは、ヒータ２７７が充電回路２９０Ａに電気的に連結される時に、電源供給装置２６１からの出力電圧は、ヒータ２７７とバッテリパック２５２との間で分配される。充電回路２９０Ａ内でヒータ２７７が迂回される時に、電源供給装置２６１からの電圧出力は、バッテリパック２５２に印加される。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、バッテリパック２５２で充電動作が実施されている間、ヒータ２７７をバッテリパック２５２と直列に含むことによって、ヒータ２７７にわたる電圧、およびそれを通る電流の量に基づき、いくらかの熱が生成される。種々の実施形態では、加熱／冷却システム２７０は、ヒータ２７７およびバッテリパック２５２の両方を制御し、それらの過熱を防止するように機能する。種々の実施形態では、センサ２７６は、ヒータ２７７の温度、もしくは加熱／冷却システム内を循環する流体の温度、または両方を監視し、冷却が必要であるかどうかを判定する。種々の実施形態では、制御２７５は、ヒータ２７７が充電回路に含まれる時に、流体循環をオンにする。ヒータ２７７の温度または加熱／冷却システム２７０内の流体の温度が所定のレベルを超える場合に、加熱／冷却システム２７０は、過熱を防止するために流体を冷却するように動作可能である。種々の実施形態では、制御２７５は、ヒータ２７７の温度または加熱／冷却システム内を循環する流体の温度を、バッテリの再充電に許容可能であると見なされるレベル未満に維持できないことを示すために、接続２９４上で充電制御回路２６２に信号を提供するように、およびヒータ２７７を充電回路から除去するように動作可能である。そのような場合では、ヒータ２７７によって提供される電圧の降下がなくバッテリパック２５２の充電を実施することができない場合に、バッテリパック２５２での温度が変化して充電動作を開始できるようになるまで、充電動作は停止される。

種々の実施形態では、バッテリパック２５２内のセンサ２５１は、バッテリパック２５２内の１つ以上の状態を監視し、接続２９１によってＥＶＭシステム２６０に出力信号を提供する。種々の実施形態では、センサ２５１の１つ以上は、バッテリパック２５２内の１つ以上の温度を示す信号を提供する。種々の実施形態では、ＥＶＭシステム２６０は、バッテリパック２５２の１つ以上の部分内の温度が、充電動作に適切であるとみなされるレベルを超えることを判定する。そのような場合では、バッテリパックを充電するために使用されている回路にヒータ２７７が含まれている場合に、ヒータ２７７は、充電回路から除去される。ヒータ２７７を充電回路内に含むことなくバッテリパック２５２の充電動作を実施できると充電制御回路が判定する場合にのみ、バッテリパックで充電動作が継続される。種々の実施形態では、代替発熱体を使用することができ、ヒータ２７７を充電回路から除去することができ、バッテリパック２５２をさらに加熱することなく再充電動作を継続するために、ＨＶＡＣシステムに関連する発熱体等の本明細書に説明される異なる発熱体が充電回路に連結される。

種々の実施形態では、ＥＶＭシステム２６０は、制御された電流でバッテリパック２５２の充電を実施するために、制御されたレベルの電流で電圧を充電回路２９０と第１の接触子２５３と第２の接触子２５４との間に提供するために、１つ以上の電流制御機構を含む。

図３は、本主題の種々の実施形態による、充電器ステーション３００を示す。充電器ステーション３００はいずれかの特定の種類の充電ステーションに限定されない。種々の実施形態では、充電器ステーション３００は、図２Ａに示される充電器ステーション２１０である。充電器ステーション３００は、接続３１０によってラインソース３０１に連結される筐体３０２を含む。種々の実施形態では、接続３１０は、電気導体のための導管を含み、電気導体は、ラインソース３０１からの電力を筐体３０２に連結する。種々の実施形態では、筐体３０２は、建造物の壁または他の表面上に取り付けられるように、および筐体３０２の背面の開口部３１２によって接続３１０に連結するように動作可能である。

種々の実施形態では、充電器ステーション３００は、筐体３０２内に電力および制御回路３０４と、筐体３０２から延在し、コネクタ３５３で終端するケーブル３５２を含む接続とを含む。充電器ステーション３００は、コネクタ３５３に含まれる複数の接触子３５５に電力を連結するために、電力および制御回路３０４によってラインソース３０１から受信される入電力をケーブル３５２に連結するように動作可能である。電力および制御回路３０４は、ラインソース３０１から受信される電力を、ケーブル３５２およびコネクタ３５３に接続するように、ならびにそれらから切断するように動作可能である。種々の実施形態では、筐体３０２は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３０８を含む表面３２０を含む。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３０８は、ラインソース３０１からの電力のケーブル３５２への連結を制御するように動作可能である。種々の実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３０８が「オフ」位置の時に、ラインソース３０１からの電力のケーブル３５２への経路は、物理的に切断される。種々の実施形態では、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ３０８が「オン」位置の時に、充電器ステーション３００内のすべての他の状態が該連結を可能にする場合にのみ、ラインソース３０１からケーブル３５２に電力が連結される。

種々の実施形態では、筐体３０２は、表面３２０に取り付けられる、回路遮断器３０６等の保護装置を含む。回路遮断器３０６は、回路遮断器３０６がＯＦＦ位置の時にラインソース３０１とケーブル３５２との間の電気経路を遮断するように、および回路遮断器がＯＮ位置の時にラインソース３０１とケーブル３５２との間の電気経路を再接続するように動作可能である。

種々の実施形態では、ケーブル３５２は、接触子３５５に連結され、電力を搬送するために使用される１つ以上の導体に加え、ケーブル３５２上で電力および制御回路３０４との間で通信および制御信号を搬送するための１つ以上の別個の導体を含む。種々の実施形態では、追加導体は、電力および制御回路３０４で受信される、ならびにそれらから提供される通信および制御信号を搬送する。種々の実施形態では、通信および制御信号は、表面３２０上に含まれる１つ以上の指示器３２２、３２４、３２６、３２８、および３３０の状態を判定するために使用される。種々の実施形態では、指示器３２２、３２４、３２６、３２８、および２３０は、指示器ランプまたは発光ダイオード等であるが、これらに限定されない、視覚指示器である。指示器３２２、３２４、３２６、３２８、および３３０によって示される情報の種類は、いずれかの特定の種類の情報に限定されず、種々の実施形態では、「使用可能」、「地絡」、「煙検出」、「ケーブルひずみ」、および「充電障害」指示の１つ以上を含む。種々の実施形態では、充電器ステーション３００は、情報を示すために、スピーカまたは警報器等であるが、これらに限定されない、１つ以上の音声出力を提供するように動作可能な音声出力装置３３２を含む。種々の実施形態では、リセットスイッチ３４０が表面３２０上に含まれる。種々の実施形態では、リセットスイッチ３４０は、例えばリセットスイッチを障害位置に作動させることによって地絡が発生していると示す指示を提供するように、およびリセットスイッチ３４０を作動させることによって地絡をリセット可能にするように動作可能な回路遮断回路である。種々の実施形態では、リセットスイッチ３４０は、ケーブル３５２からのラインソース３０１から提供されるいかなる電力も除去する障害状態を作り出すために、障害入力を電力および制御回路３０４に提供する。

種々の実施形態では、充電器ステーション３００は、充電動作中に、ケーブル３５２およびコネクタ３５３が、充電ステーションが連結するように設計された電気自動車に物理的に連結されていない時に、物理保持コネクタ３５３に場所を提供するために、コネクタ３５３を保有するように動作可能なホルスター３５７を含む。

種々の実施形態では、ケーブル３５２は、コードグリップ等の装置３５０を通って筐体３０２から抜け出し、装置３５０は、筐体３０２のいずれかの縁部による切断または穿刺損傷からケーブル３５２を保護し、ケーブル３５２に付与される引張力または屈曲力に対するひずみ緩和をケーブル３５２に提供する。種々の実施形態では、張線器３５１は、ケーブル３５２全体に含まれ、装置３５０に取り付けられる。張線器３５１は、ケーブル３５２に物理的保護を提供するように、およびケーブル３５２に付与される引張力または屈曲力に対するさらなる保護を提供するように動作可能である。種々の実施形態では、センサ３５６は、筐体３０２内に含まれる。センサ３５６は、ケーブル３５２に付与されている物理的ひずみのレベルを感知するように、および電力および制御回路３０４に信号を提供するように動作可能であり、信号は、ケーブル３５２上のひずみのレベルに関連する情報を含む。種々の実施形態では、ケーブル３５２上にそのような感知された物理的ひずみに基づき、電力および制御回路３０４は、ラインソース３０１をケーブル３５２と連結している電気経路を切断するように動作可能である。この特徴は、物理的ひずみの結果としてケーブル３５２が損傷している可能性がある状態で、ケーブル３５２に電力が印加されるのを防止することを助長する、安全特徴である。

種々の実施形態では、コネクタ３５３は、１つ以上の連結機構３５４を含む。連結機構３５４は、コネクタ３５３が連結することが意図されたいずれかの嵌合コネクタ（図３に図示せず）にコネクタ３５３を機械的にラッチするための機構を提供する。種々の実施形態では、連結機構３５４は、ケーブル３５２を単に引っ張ることによってコネクタ３５３が嵌合コネクタから物理的に切断されることを防止し、コネクタ３５３を嵌合コネクタから外すために、連結機構３５４にある種類の作動を実施することを必要とする。種々の実施形態では、連結機構３５４は、電力が接触子３５５に提供されていない場合に、作動させることができず、連結機構３５４を作動させ、コネクタ３５３を嵌合コネクタから切断するために、少なくとも接触子３５５から電力を除去することを必要とする。

図４Ａは、本主題の種々の実施形態による、電圧波形４１０および電圧波形４３０を含む、グラフ４００を示す。種々の実施形態では、電圧波形４１０は、図２のラインソース２１２等のラインソース、または図３のラインソース３０１から受信される電力の電圧波形である。種々の実施形態では、電圧波形４１０は、ヒータが充電回路に含まれていない時に、動作を実行するために使用される電源供給装置２６１等の電源供給装置に提供される電圧波形であり、波形４３０は、ヒータが充電回路に含まれる時に、充電動作において使用される電源供給装置に提供される電圧波形である。種々の実施形態では、波形４３０は、発熱体を使用して形成される分圧器回路と、充電動作中に充電電圧を提供するために使用される電源供給装置とに電圧波形４１０を印加することによって、電圧波形４１０から得られる。

再び図４Ａを参照すると、グラフ４００は、電圧を示す縦軸４０２と、時間を示す横軸とを含む。電圧波形４１０は、経時的な電圧の変化を示す。電圧波形４３０は、経時的な電圧の異なる変化を示す。種々の実施形態では、電圧波形４１０は、周期４１８を有する正弦波形である。周期は、正弦波形が１サイクル（３６０度）を完了する時間周期を指す。種々の実施形態では、周期４１８は、商用電源で提供される電圧波形の周波数の逆数に等しい。種々の実施形態では、周期４１８は、６０ヘルツの周波数を有する電圧波形を示す時間周期である。種々の実施形態では、周期４１８は、電圧波形４１０が得られる商用電力を提供する存在物によって適用される力率補正（ＰＦＣ）に基づき、波形４１０のいずれかの特定の部分で変化する。種々の実施形態では、波形４１０は、ピーク間電圧レベル４１２を含む。種々の実施形態では、波形４１０は、線４２０によって示される所与の電圧レベルに対する電圧レベルを含む。種々の実施形態では、線４２０は、接地に対してゼロボルトの電圧レベルを示し、波形４１０は、線４２０によって示される電圧レベルの上下で振動する。電圧４１４によって示される電圧は、波形２１０のピーク電圧と称される。種々の実施形態では、線４２２は、波形４１０によって示され、多くの場合、ピーク電圧４１４の自乗平均（ＲＭＳ）値として表される正弦波電圧に等価な直流（ＤＣ）値を示す。線４２２での電圧の値は、電圧波形の公称電圧レベルと称される場合がある。電圧レベル４１４は、線４２２での電圧レベルと電圧波形４１０のピーク電圧レベルとの間で異なる値となるように決定される。線４２２での電圧の値は、電圧レベル４１４の値を２の平方根で除算することによって決定される。種々の実施形態では、線４２２でのピーク間電圧４１２、ピーク電圧４１４、および公称電圧のうちのいずれか１つは、充電動作中に発熱体が使用される充電回路に含まれるべきかどうかを判定するために、コンパレータ回路に提供されるラインソースの決定された電圧レベルとして使用されてもよい。種々の実施形態では、所与の波形４１０の場合、ピーク間、ピーク、または公称電圧レベルのうちのどれがラインソースの決定された電圧レベルとして使用されるかに応じて、所定の差閾値の異なる値がバッテリパック電圧と比較される。

種々の実施形態では、波形４３０は、波形４１０と同一の周期４１８、同一の位相を有し、波形４１０と同一の電圧線４２２を参照するが、より小さな振幅を有し、電圧波形４３０のピーク間電圧４３２は、波形４１０のピーク間電圧４１２未満であり、電圧波形４３０のピーク電圧４３４は、波形４１０のピーク電圧４１２未満である。種々の実施形態では、電圧波形４３０は、充電回路の電気経路内にヒータを含む充電回路に電圧波形４１０を提供することによって生成され、ヒータは、バッテリパックを充電するのに使用される電源供給装置への入力で、波形４３０を提供するための分圧器としての役割をする。種々の実施形態では、電圧波形４１０および４３０は、バッテリパックを再充電するのに使用される電源供給装置に別々の時点で提供される入力電力の電圧波形を示す。電圧波形４１０は、ヒータが充電回路内で迂回される時に電源供給装置に提供される電力の電圧波形を示し、電圧波形４３０は、ヒータが充電回路に電気的に連結される時に電源供給装置に提供される電力の電圧波形を示す。

振幅が減少した電圧波形を電源供給装置に提供することによって、電源供給装置は、本明細書に説明されるように、バッテリパック電圧レベルが低く、かつバッテリパック電圧と充電回路に使用されるラインソースのピーク間電圧との間の差が、ライン電圧オフセット値等の所定の値を超える時に、バッテリパックを充電するために使用される電流を適切に制御することができる。

図４Ｂは、本主題の種々の実施形態による、充電動作中のバッテリパックの電圧レベルのグラフ４５０を示す。グラフ４５０は、再充電可能なバッテリパックの電圧レベルを示す縦軸４５２と、時間を示す横軸４５４とを含む。種々の実施形態では、グラフ４５０に示される電圧レベルは、図１のバッテリパック１０４の電圧レベルである。種々の実施形態では、グラフ４５０に示される電圧レベルは、図２Ａのバッテリパック２５２の電圧レベルである。

再び図４Ｂを参照すると、期間４６０中、バッテリパックにおいて電圧レベル４８０が存在する。時間４７０において、バッテリパックの充電動作が開始される。時間４７０において、電圧レベル４８０は、線４９８によって示され、かつ、バッテリパックの充電に使用される電力のラインソースに対して決定された電圧レベルを示す、ライン電圧オフセット値と比較される。電圧４８０がライン電圧オフセット値未満であるので、バッテリパックの充電は、ラインソースと直列の発熱体および充電動作において充電電圧を生成する電源供給装置への一組の電力入力の使用を含む、時間４７０で開始されるであろう。

期間４６２中、充電動作は、ラインソースと直列に発熱体を連結することを含み、バッテリパックに存在する電圧レベルは、上向きの傾斜４８２によって示されるように、電圧レベル４８０から電圧レベル４８１まで増加する。時間４７２において、バッテリパックに存在する電圧は、線４９８のライン電圧オフセット値に基づいて計算された迂回閾値である、電圧レベル４８１に達する。

時間４７２と時間４７４との間の期間４６４中、バッテリパックの充電は、発熱体が迂回されるように切り替えられ、ラインソースは、発熱体をラインソースと直列に有することなく、電源供給装置の電力入力に直接連結される。

発熱体の迂回は、時間４７２において開始し、時間４７４において終了する、期間４６４中起こる。時間４７４において、バッテリパックの充電は、発熱体が充電回路内で迂回された状態で継続する。期間４６６は、発熱体が迂回された状態で充電動作が継続し、傾斜４８６によって示されるように、時間４７８で、バッテリパックを最終充電電圧４８８まで充電する、期間を含む。充電動作は、時間４７８で終了する。時間４７８後のある時点で、バッテリパックは電圧レベル４８８のままである。

ヒステリシス幅４９２は、計算されたライン電圧オフセット値を示す電圧レベル４９８で開始し、電圧オフセット値に基づいて計算された迂回閾値を示す電圧レベル４８１まで延在する電圧範囲を含む。ヒステリシス幅４９２は、充電動作の開始が充電回路内でヒータを使用することを含む、バッテリパックでの電圧レベルと、充電動作がヒータを迂回して充電するように切り替える充電動作における電圧レベルとの値の差を示す。

グラフ４５０に図示される期間は、比例している必要はなく、また、必ずしも同一の縮尺ではない。期間４６０は、充電動作を開始する前のいずれかの期間を示す。期間４６２は、いずれかの特定の期間に限定されない。種々の実施形態では、期間４６２は、２〜３時間の期間である。期間４６４は、いずれかの特定の期間に限定されない。いくつかの実施形態では、期間４６４は、約５秒間である。いくつかの実施形態では、期間４６４は、１秒間未満である。いくつかの実施形態では、期間４６４は、１５０ミリ秒未満である。

期間４６６は、いずれかの特定の期間に限定されない。種々の実施形態では、期間４６６は、２〜４時間である。いくつかの実施形態では、期間４６６は、４時間を超える。いくつかの実施形態では、期間４６６は、２時間未満である。

期間４６６は、バッテリパックに電圧レベル４８８が存在する時に、時間４７８において終了する。電圧レベル４８８は、いずれかの特定の電圧レベルに限定されない。種々の実施形態では、電圧レベル４８８は、特定の充電レベルに関連する所定の電圧レベルである。種々の実施形態では、電圧レベル４８８は、バッテリパックが約８０％の充電レベルに充電される時にバッテリパック上に存在するバッテリ電圧レベルを示す。種々の実施形態では、８０％の充電レベルは、バッテリパック上に存在し、約４０５ボルトＤＣのバッテリパックによって提供されるバッテリ電圧を示す。

種々の実施形態では、電圧レベル４８８は、バッテリが約１００％の充電レベルに充電される時にバッテリパックに存在するバッテリ電圧レベルを示す。種々の実施形態では、１００％の充電レベルは、バッテリパック上に存在し、約４１０〜４１２ボルトＤＣの範囲のバッテリパックによって提供される電圧レベルを示す。

種々の実施形態では、充電動作がバッテリパックを充電する最終電圧レベルは、充電回路内に発熱体を使用することなく充電動作中にバッテリパックを充電することができる電圧レベル未満である。例として、バッテリパックが保管されている時に、またはバッテリパックが設置される自動車がある程度の長期間にわたって動作されない時に、バッテリパックの最終充電電圧として、バッテリパックの低レベル充電が望ましい場合がある。そのような場合では、充電動作の終わりのバッテリパックの目標電圧レベルは、バッテリパックの５０％の充電レベルを示す電圧レベル等の低電圧レベルが望まれ得る。より低い充電レベルは、保管充電レベルと称され得る。

種々の実施形態では、保管充電レベルは、ラインソース電圧に対して決定された電圧と保管充電レベルまで充電されているバッテリパックに対する最終充電レベルとの間の差が所定の差電圧レベルを常に超える、いずれかのボルトレベル未満である電圧レベルであってもよい。そのような場合では、バッテリパックの保管充電電圧レベルまでのいかなる充電も、充電回路内に発熱体を含むことによって行われる。これは、時間４７０と４７９との間の期間としてグラフ４５０に図示され、充電回路内に発熱体を含むことを含む充電動作は、時間４７０で開始される。時間４７９では、バッテリパックでの電圧レベルは、保管充電電圧レベルに達するが、電圧レベルは、電圧レベル４８１に達していない。グラフ４５０に図示されるように、バッテリパックを保管充電電圧レベルに充電する時に、充電動作は、時間４７９で終了し、全充電動作は、期間４６４で示されるように、発熱体を迂回するためのスイッチング動作を行うことなく、発熱体が充電回路内に含まれた状態で実施される。

図５は、本主題の種々の実施形態による、１つ以上の方法の工程図５００を示す。

ブロック５１０において、方法５００は、再充電可能なバッテリパックでの充電動作が実施されることを決定するステップを含む。種々の実施形態では、再充電可能なバッテリパックでの充電動作が実施されることを決定するステップは、再充電可能なバッテリパックが、複数の所定のバッテリ充電レベルのうちの１つまで充電されることを決定するステップを含む。

ブロック５２０において、方法５００は、差信号の値を決定するために、供給電圧を再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧と比較するステップを含む。種々の実施形態では、供給電圧をバッテリ電圧と比較するステップは、比較された供給電圧とバッテリ電圧との間の差が所定の差閾値を超える場合に出力信号を提供するステップを含む。

ブロック５３０において、方法５００は、供給電圧から充電電圧を生成するステップを含む。種々の実施形態では、供給電圧から充電電圧を生成するステップは、供給電圧が正弦電圧波形を有する交流電流電源であるステップを含む。

ブロック５４０において、方法５００は、充電電圧を再充電可能なバッテリパックに連結することによって、再充電可能なバッテリパックの充電を開始するステップを含む。種々の実施形態では、ブロック５４０は、比較された供給電圧とバッテリ電圧との間の差が所定の電圧レベルを超える場合にブロック５５０を含み、比較された供給電圧とバッテリ電圧との間の差が所定の電圧レベルを超えない場合にブロック５６０を含む。種々の実施形態では、再充電可能なバッテリパックの充電を開始するステップは、発熱体が電圧源と再充電可能なバッテリパックとの間に連結される時と、発熱体が迂回される時の両方の充電中に提供される電流を制御するステップを含む。

ブロック５５０において、方法５００は、差信号の値が所定の電圧レベルを超える時に、充電電圧と再充電可能なバッテリパックとの間に発熱体を連結するステップを含む、充電電圧を再充電可能なバッテリパックに連結するステップを含む。

ブロック５６０において、方法５００は、再充電可能なバッテリパックを充電し、かつ充電電圧と再充電可能なバッテリパックとの間に発熱体を有する間、差信号を決定するために供給電圧をバッテリ電圧と比較するステップと、差信号が所定の迂回閾値レベル未満である時に発熱体を迂回して充電を継続するステップとを含む。

ブロック５７０において、方法５００は、差信号の値が所定の電圧値を超えない時に発熱体を迂回するステップを含み、発熱体は、再充電可能なバッテリパックを通って循環させられる流体を加熱するように動作可能である。

ブロック５８０において、方法５００は、発熱体が充電電圧と再充電可能なバッテリパックとの間に連結されている間、充電中に流体を再充電可能なバッテリパックを通して循環させるステップを含む。種々の実施形態では、ブロック５７０は、再充電可能なバッテリパックの温度を監視するステップと、監視された温度が所定の温度レベルを超える時に再充電バッテリパックを通って循環させられる流体を冷却するステップとをさらに含む。

ブロック５９０において、方法５００は、バッテリパックの電圧が所定の電圧充電レベルに達する時に、再充電可能なバッテリパックの充電を終了するステップを含む。種々の実施形態では、所定の電圧充電レベルへの到達および充電の終了は、充電が、充電電圧と再充電可能なバッテリパックとの間に発熱体が連結される充電を含む時に生じる。種々の実施形態では、所定の電圧充電レベルへの到達および充電の終了は、充電が、発熱体が迂回される、再充電可能なバッテリパックの充電を含む時に生じる。

バッテリ充電器のためのシステム、方法、および装置の実施形態が本明細書に説明されてきた。種々の実施形態は、電気自動車に設置される再充電可能なバッテリパックであって、電源供給装置に連結される再充電可能なバッテリパックであって、電源供給装置は、バッテリパックで充電動作を実施するための充電電圧を提供するように動作可能である、再充電可能なバッテリパックと、再充電可能なバッテリパックを通って循環される流体を加熱するための発熱体であって、流体は、再充電可能なバッテリパック内のバッテリ電池に熱的に連結される、発熱体と、再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧を電源供給装置の入力に連結されるラインソース電圧と比較するためのコンパレータ回路であって、バッテリ電圧をラインソース電圧と比較するように、およびバッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満である時に出力信号を提供するように動作可能である、コンパレータ回路であって、ライン電圧オフセット値は、ラインソース電圧の決定された電圧レベルに加えられる値に基づいて計算される、コンパレータ回路と、コンパレータ回路の出力信号を受信するように連結される制御回路であって、再充電可能なバッテリパックの充電動作が開始される時に、ラインソース電圧を電源供給装置に連結するように動作可能である制御回路であって、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であると示す出力信号をコンパレータ回路が提供しているときに、発熱体をラインソース電圧と電源供給装置との間に直列に連結し、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であると示す出力信号をコンパレータが提供していない場合に発熱体を迂回するものである、制御回路とを備える、装置を含む。

種々の実施形態は、再充電可能なバッテリパックでの充電動作が実施されることを決定するステップと、ライン電圧オフセット値を決定するために、供給電圧を再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧と比較するステップと、供給電圧から充電電圧を生成するステップと、充電電圧を再充電可能なバッテリパックに連結することによって、再充電可能なバッテリパックの充電を開始するステップであって、充電電圧を再充電可能なバッテリパックに連結するステップは、供給電圧と一組の電力入力との間の発熱体を電源供給装置に連結するステップと、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満である時に、充電電圧を再充電可能なバッテリパックに提供するステップと、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満ではない時に、発熱体を迂回するステップとを含む、ステップとを含む、方法を含む。

種々の実施形態は、再充電可能なバッテリパックを含む自動車であって、再充電可能なバッテリパックは、自動車を推進するために使用される電力の少なくとも一部を提供する、自動車と、再充電可能なバッテリパックを通って循環させられる流体を加熱するための発熱体であって、流体は、再充電可能なバッテリパック内のバッテリ電池に熱的に連結される、発熱体と、電力のラインソースに連結するように、および自動車に着脱可能に連結するように動作可能である充電器であって、再充電可能なバッテリパックの充電動作を実施するために、ラインソースから電力を提供する、充電器と、再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧を、電源供給装置の入力に連結されるラインソース電圧と比較するためのコンパレータ回路であって、バッテリ電圧をラインソース電圧と比較するように、およびバッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満である時に出力信号を提供するように動作可能である、コンパレータ回路であって、ライン電圧オフセット値は、ラインソースの決定された電圧レベル電圧に加えられる値に基づいて計算される、コンパレータ回路と、コンパレータ回路の出力信号を受信するように連結され、再充電可能なバッテリパックの充電動作が開始される時に、制御回路は、ラインソース電圧を電源供給装置に連結するように動作可能であり、制御回路は、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であると示す出力信号をコンパレータ回路が提供している時に、発熱体をラインソース電圧と電源供給装置との間で直列に連結し、バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であると示す出力信号をコンパレータが提供していない場合に、発熱体を迂回するものである、制御回路と、を備えるシステムを含む。

読者が技術的開示の本質と要旨を迅速に確認することを可能にするという３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．§１．７２（ｂ）に従うために要約が提供される。要約は、請求項の範囲または意味を説明または制限するために使用されるものではないという理解の下で提出されている。

Claims (20)

1. 電気自動車に設置される再充電可能なバッテリパックであって、該再充電可能なバッテリパックは電源供給装置に連結され、該電源供給装置は、該バッテリパックにおいて充電動作を実施するための充電電圧を提供するように動作可能である、バッテリパックと、
   該再充電可能なバッテリパックを通って循環させられる流体を加熱するための発熱体であって、該流体は、該再充電可能なバッテリパック内のバッテリ電池に熱的に連結される、発熱体と、
   該再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧を該電源供給装置の入力に連結されるラインソース電圧と比較するためのコンパレータ回路であって、該コンパレータ回路は、該バッテリ電圧を該ラインソース電圧と比較するように、および該バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であるときに出力信号を提供するように動作可能であり、該ライン電圧オフセット値は、該ラインソース電圧に対して決定される電圧レベルに加えられる値に基づいて計算される、コンパレータ回路と、
   該コンパレータの該出力信号を受信するように連結される制御回路であって、該再充電可能なバッテリパックの充電動作が開始されるときに、該制御回路は、該ラインソース電圧を該電源供給装置に連結するように動作可能であり、該制御回路は、該コンパレータ回路が、該バッテリ電圧が該ライン電圧オフセット値未満であることを示す該出力信号を提供しているときには、該発熱体を該ラインソース電圧と該電源供給装置との間に直列に連結することができ、そして、該コンパレータが、該バッテリ電圧が該ライン電圧オフセット値未満であることを示す該出力信号を提供していない場合には、該発熱体を迂回することができる、制御回路と
   を備える、装置。
2. 前記コンパレータ回路は、前記再充電可能なバッテリパックが、再充電動作中、前記発熱体および前記電圧源に連結されている間、前記バッテリ電圧を監視するように動作可能であり、そして、該バッテリ電圧が迂回閾値を超えるときに迂回信号を提供するように動作可能であって、該迂回閾値レベルは、前記ライン電圧オフセット値に基づいて計算され、
   前記制御回路は、該迂回信号を受信するように、そして、該発熱体を迂回して該充電動作を継続するように連結される、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御回路は、前記再充電可能なバッテリパックを、複数の所定のバッテリ充電レベルのうちの１つまで充電するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
4. 前記発熱体は、前記電圧源と前記再充電可能なバッテリパックとの間に連結されるときに、該電圧源から提供される電圧に対する分圧器を形成するように、該再充電可能なバッテリパックと直列に連結される、請求項１に記載の装置。
5. 前記制御回路に連結される温度センサであって、該温度センサは、前記再充電可能なバッテリパックの温度を監視するように、そして、該再充電バッテリパックの温度値を提供するように動作可能である、温度センサと、
   前記流体を冷却するように動作可能である冷却システムであって、前記発熱体が前記電圧源と該再充電可能なバッテリパックとの間に連結され、そして、該流体を加熱している間に、該温度値が閾値温度を超えると、該流体を冷却するように動作可能である、冷却システムと
   をさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記制御回路は、前記発熱体が前記電圧源と前記再充電可能なバッテリパックとの間に連結される場合と、該発熱体が迂回される場合との両方において、該電圧源によって該再充電可能なバッテリパックに提供される電流を制御するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
7. 前記発熱体は、導電性金属ワイヤを含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記発熱体は、管ネットワークの内部に位置し、該管ネットワークは、前記流体が前記再充電可能なバッテリパックを通って循環する際に、該流体を含有するように動作可能である、請求項１に記載の装置。
9. 前記バッテリ電池は、複数の１８６５０形状因子リチウムイオン電池である、請求項１に記載の装置。
10. 再充電可能なバッテリパックでの充電動作が実施されることができることを決定することと、
    ライン電圧オフセット値を決定するために、供給電圧を該再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧と比較することと、
    該供給電圧から充電電圧を生成することと、
    該充電電圧を該再充電可能なバッテリパックに連結することによって、該再充電可能なバッテリパックの充電を開始することであって、該充電電圧を該再充電可能なバッテリパックに連結することは、該供給電圧と一組の電力入力との間の発熱体を電源供給装置に連結し、該発熱体は、該バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であるときには該充電電圧を該再充電可能なバッテリパックに提供し、該バッテリ電圧が少なくとも該ライン電圧オフセット値であるときには該発熱体を迂回することを含む、ことと
    を含む、方法。
11. 前記発熱体が、前記供給電圧と前記電源供給装置への前記一組の電力入力との間で連結されている間、前記流体を前記充電中の前記再充電可能なバッテリパックを通して循環させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 再充電可能なバッテリパックの温度を監視することと、
    該監視された温度が所定の温度レベルを超えるときに、該再充電バッテリパックを通して循環させられる前記流体を冷却することと
    をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
13. 前記バッテリ電圧が迂回閾値を超えるか否かを決定するために、前記再充電可能なバッテリパックを充電し、そして、前記発熱体が前記供給電圧と電源供給装置への一組の電力入力との間にある間、該供給電圧を該バッテリ電圧と比較することであって、該迂回閾値レベルは、前記ライン電圧オフセット値に基づいて計算される、ことと、該バッテリ電圧が迂回閾値を超えるときに、該発熱体を迂回して該充電を継続することとをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
14. 再充電可能なバッテリパックでの充電動作が実施されることができることを決定することは、該再充電可能なバッテリパックが、複数の所定のバッテリ充電レベルのうちの１つまで充電されることができることを決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
15. 前記発熱体が前記供給電圧と一組の電力入力との間で連結されるときと、該発熱体が迂回されるときとの両方において、前記充電動作中に提供される電流を制御することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
16. 前記供給電圧から充電電圧を生成することは、該供給電圧が正弦電圧波形を有する交流電流電源であることを含む、請求項１０に記載の方法。
17. 再充電可能なバッテリパックを含む自動車であって、該再充電可能なバッテリパックは、該自動車を推進するために使用される電力の少なくとも一部を提供する、自動車と、
    該再充電可能なバッテリパックを通して循環させられる流体を加熱するための発熱体であって、該流体は、該再充電可能なバッテリパック内のバッテリ電池に熱的に連結される、発熱体と、
    電力のラインソースに連結するように動作可能であり、そして、該自動車に着脱可能に連結されるように動作可能である充電器であって、該再充電可能なバッテリパックの充電動作を実施するために、該ラインソースから電力を提供する、充電器と、
    該再充電可能なバッテリパックのバッテリ電圧を、該電源供給装置の入力に連結されるラインソース電圧と比較するためのコンパレータ回路であって、該コンパレータ回路は、該バッテリ電圧を該ラインソース電圧と比較するように動作可能であり、そして、該バッテリ電圧がライン電圧オフセット値未満であるときには出力信号を提供するように動作可能であり、該ライン電圧オフセット値は、該ラインソース電圧に対して決定される電圧レベルに加えられる値に基づいて計算される、コンパレータ回路と、
    該コンパレータの該出力信号を受信するように連結され、該再充電可能なバッテリパックの充電動作が開始されることができるときに、該ラインソース電圧を該電源供給装置に連結するように動作可能である制御回路であって、該制御回路は、該コンパレータ回路が、該バッテリ電圧が該ライン電圧オフセット値未満であることを示す該出力信号を提供しているときには、該発熱体を該ラインソース電圧と該電源供給装置との間で直列に連結することができ、そして、該コンパレータ回路が、該バッテリ電圧が該ライン電圧オフセット値未満であることを示す該出力信号を提供していない場合には、該発熱体を迂回することができる、制御回路と
    を備える、システム。
18. 前記コンパレータ回路は、再充電動作中、前記再充電可能なバッテリパックが前記発熱体および前記電圧源に連結されている間の前記バッテリ電圧を監視するように動作可能であり、そして、該バッテリ電圧が迂回閾値を超えるときには迂回信号を提供するように動作可能であり、該迂回閾値レベルは、前記ライン電圧オフセット値に基づいて計算され、
    前記制御回路は、該迂回信号を受信するように、そして、該発熱体を迂回して該充電動作を継続するように連結される、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記制御回路は、前記再充電可能なバッテリパックを、複数の所定のバッテリ充電レベルのうちの１つまで充電するように動作可能である、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記発熱体は、前記電圧源と前記再充電可能なバッテリパックとの間に連結されるときに、該電圧源から提供される電圧に対する分圧器を形成するように、該再充電可能なバッテリパックと直列に連結される、請求項１７に記載のシステム。

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