JP2024500195A - 電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置 - Google Patents

電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2024500195000001
本願の実施例は電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置を開示し、該電池加熱システムは、第１、第２、第３スイッチを備えるスイッチアセンブリを含み、第１スイッチがオンであり、さらに第２及び第３スイッチがオフである場合、第１電池モジュールと第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ充放電装置に接続されることにより、直列接続された第１電池モジュール及び第２電池モジュールを充電又は放電し、第１スイッチがオフであり、さらに第２及び第３スイッチがオンである場合、第１電池モジュールと前記第２電池モジュールはそれぞれ電池加熱装置に接続されて、第１回路及び第２回路を形成し、第１及び第２回路は第１及び第２電池モジュールを加熱するために用いられる。本願の実施例の電池加熱システムは、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱を用いて電池を加熱することで加熱効率を向上させる。

Description

本願は、２０２１年１１月２５日に中国国家知識産権局に出願された、出願番号ＣＮ２０２１２２９２６１１２．８、発明の名称「電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置」の実用新案出願の優先権を主張し、その内容全体は参照により本願に組み込まれる。
本願は電池技術分野に関し、より具体的には、電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置に関する。
動力電池は、エネルギー密度が高く、サイクル充電が可能で、安全で環境にやさしいなどの利点を有するため、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に広く応用されている。
しかしながら、低温環境下で動力電池の使用は一定の制限を受ける。具体的には、動力電池は低温環境下で放電容量が著しく低下し、また動力電池は低温環境下で充電することができない。したがって、動力電池を正常に使用できるようにするために、低温環境下で動力電池を加熱する必要がある。
電池を加熱するために、現在は一般的に電池内部のセル表面に加熱フィルムを貼り付け、加熱フィルムが生成する熱は互いに接触することでセルに伝達され、電池の加熱を実現している。しかしながら、該解決手段は実質的に外部加熱方式であり、熱伝達の過程に損失が存在し、加熱効率が低く、加熱エネルギーの消費が大きい。
本願の実施例は、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる電池加熱システム、電池パック及び電力消費装置を提供する。
第１態様によれば、第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、を備えるスイッチアセンブリを含む電池制御装置を含み、該第１スイッチの一端は第１電池モジュールの負極に接続するために用いられ、該第１スイッチの他端は第２電池モジュールの正極に接続するために用いられ、該第２スイッチの一端は該第１電池モジュールの負極に接続するために用いられ、該第３スイッチの一端は該第２電池モジュールの正極に接続するために用いられ、該第１スイッチがオンであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオフである場合、該第１電池モジュールと該第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ充放電装置に接続されることにより、直列接続された該第１電池モジュール及び該第２電池モジュールを充電又は放電し、該第１スイッチがオフであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオンである場合、該第１電池モジュールと該第２電池モジュールはそれぞれ電池加熱装置に接続されて、第１回路及び第２回路を形成し、該第１回路及び該第２回路は該第１電池モジュール及び第２電池モジュールを加熱するために用いられる、電池加熱システムを提供する。
第１スイッチのオンとオフを制御することにより、電池における第１電池モジュールと第２電池モジュールの、直列接続設置と個別設置との切り替えを実現することができ、且つ第２スイッチと第３スイッチのオンとオフを制御することにより、第１電池モジュールと第２電池モジュールを直列接続した時に充放電装置へ接続することを実現し、直列接続された第１電池モジュールと第２電池モジュールに対する充電又は放電を実現し、第１電池モジュールと第２電池モジュールを個別設置した時には、第１電池モジュールと第２電池モジュールはそれぞれ電池加熱装置に接続され、第１電池モジュールと第２電池モジュールに対する加熱を実現することができる。従って、本願の実施例の電池加熱システムは、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
一つの実現可能な形態において、該電池加熱システムはさらに、第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、エネルギー貯蔵素子と、を備える該電池加熱装置を含み、該第１スイッチがオフであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオンである場合、該第１電池モジュールと該第２電池モジュールはそれぞれ該電池加熱装置に接続されて、該第１電池モジュールが該エネルギー貯蔵素子に放電する第１回路と、該エネルギー貯蔵素子及び該第１電池モジュールが該第２電池モジュールに充電する第２回路とを形成し、又は、該第２電池モジュールが該エネルギー貯蔵素子に放電する第１回路と、該第２電池モジュール及び該エネルギー貯蔵素子が該第１電池モジュールに充電する第２回路とを形成する。
２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することにより、電池の低温加熱の温度上昇速度を大幅に向上させて、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
一つの実現可能な形態において、該電池制御装置はさらに、メイン正極インタフェースと、メイン負極インタフェースと、第１加熱正極インタフェースと、第１加熱負極インタフェースと、第２加熱正極インタフェースと、第２加熱負極インタフェースと、を備えるインタフェースアセンブリを含み、該メイン正極インタフェースは該第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、該メイン負極インタフェースは該第２電池モジュールの負極に接続するために用いられ、該第２スイッチの他端は該第１加熱負極インタフェースに接続され、該第３スイッチの他端は該第２加熱正極インタフェースに接続され、該第１スイッチがオンであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオフである場合、該第１電池モジュールと該第２電池モジュールは直列接続設置され、且つメイン正極インタフェース及びメイン負極インタフェースを介して該充放電装置に接続されることにより、直列接続された該第１電池モジュール及び該第２電池モジュールを充電又は放電し、該第１スイッチがオフであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオンである場合、該第１電池モジュールは該第１加熱正極インタフェース及び該第１加熱負極インタフェースを介して該電池加熱装置に接続され、該第２電池モジュールは該第２加熱正極インタフェース及び該第２加熱負極インタフェースを介して該電池加熱装置に接続され、該第１回路及び該第２回路を形成する。
従来のインタフェースアセンブリに２組の加熱インタフェースを増設することにより、第１電池モジュール及び第２電池モジュールを電池加熱装置にそれぞれ個別に接続し、電池を加熱する第１回路及び第２回路を形成し、且つ従来のメイン正極インタフェース及びメイン負極インタフェースを介して電池を充放電装置に接続し、電池に対する充電又は放電を実現する。すなわち本願の実施例の電池加熱システムは、加熱回路を個別に設置することにより、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
一つの実現可能な形態において、該スイッチアセンブリはさらに第４スイッチ及び第５スイッチを含み、該第４スイッチの一端は該第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、該第４スイッチの他端は該メイン正極インタフェースに接続され、該第５スイッチの一端は該第２電池モジュールの負極に接続するために用いられ、該第５スイッチの他端は該メイン負極インタフェースに接続され、該第１スイッチ、該第４スイッチ及び該第５スイッチがオンであり、さらに該第２スイッチ及び該第３スイッチがオフである場合、該第１電池モジュールと該第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ該メイン正極インタフェース及び該メイン負極インタフェースを介して該充放電装置に接続されることにより、直列接続された該第１電池モジュール及び該第２電池モジュールを充電又は放電する。
直列接続された第１電池モジュールと第２電池モジュールの、正極とメイン正極インタフェース及び負極とメイン負極インタフェースとの間にそれぞれスイッチを設置することにより、電池を充放電装置と接続する必要がない時に、電池と充放電装置との間の接続を切断するようにリアルタイムで制御することができる。
一つの実現可能な形態において、該第４スイッチの他端はさらに該第１加熱正極インタフェースに接続され、該第５スイッチの他端はさらに該第２加熱負極インタフェースに接続され、該第１スイッチがオフであり、さらに該第２スイッチ、該第３スイッチ、第４スイッチ及び該第５スイッチがオンである場合、該第１電池モジュールは該第１加熱正極インタフェース及び該第１加熱負極インタフェースを介して該電池加熱装置に接続され、該第２電池モジュールは該第２加熱正極インタフェース及び該第２加熱負極インタフェースを介して該電池加熱装置に接続される。
第１加熱正極インタフェースとメイン正極インタフェースが第４スイッチを共用し、第２加熱負極インタフェースとメイン負極インタフェースが第５スイッチを共用することにより、電池加熱システムの変更を少なくして、コストを削減することができ、且つ電池加熱システムに対する制御の複雑さを低減することができる。
一つの実現可能な形態において、該電池制御装置はさらに、直列接続された該第１電池モジュールと該第２電池モジュールが充電又は放電される時に形成される回路における電流値を検出するために用いられる電流センサをさらに含む。
電流センサは直列接続された第１電池モジュールと第２電池モジュールの充電電流又は放電電流の大きさを測定することにより、電流が過大になり、電池モジュールが損傷するのを防止することができる。同時に、電流センサが測定した電流の大きさを積分演算し、直列接続された第１電池モジュールと第２電池モジュールの充電電荷量又は放電電荷量を得ることができ、それにより電池モジュールの電気量の状態を判断することができ、使用過程における過充電又は過放電の発生を防止して、電池モジュールの耐用年数に影響を与えることを回避する。
一つの実現可能な形態において、該電流センサの一端は該第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、該電流センサの他端は該メイン正極インタフェースに接続される。
電流センサを第１電池モジュールの正極とメイン正極インタフェースとの間に設置することで、直列接続された第１電池モジュールと第２電池モジュールの充電電流又は放電電流の大きさを測定しやすくなることにより、電流が過大になり、電池モジュールが損傷するのを防止することができる。
一つの実現可能な形態において、該電池制御装置はさらにプリチャージ抵抗を含み、該スイッチアセンブリはさらに第６スイッチを含み、該プリチャージ抵抗の一端は該第６スイッチの一端に接続され、該プリチャージ抵抗の他端は該第４スイッチの一端に接続され、該第６スイッチの他端は該第４スイッチの他端に接続され、該プリチャージ抵抗及び該第６スイッチは、直列接続された該第１電池モジュールと該第２電池モジュールが充電又は放電する時に、該メイン正極インタフェース及び該メイン負極インタフェースに接続された負荷を流れる電流を制限するために用いられる。
プリチャージ抵抗及び第６スイッチの目的は、メイン正極インタフェース及びメイン負極インタフェースの後端に接続される容量性負荷を流れる電流を制限することにより、瞬間電流が過大になり高圧回路におけるデバイスが損傷するのを回避することである。
一つの実現可能な形態において、該スイッチアセンブリにおける少なくとも１つのスイッチはリレーである。
リレーは一般的なスイッチよりも安全であり、制御が容易である。
第２態様によれば、上記第１態様及び第１態様におけるいずれかの実現可能な形態における電池加熱システムと、第１電池モジュールと、第２電池モジュールと、を含み、該第１電池モジュールの負極はそれぞれ該第１スイッチの一端及び該第２スイッチの一端に接続され、該第２電池モジュールの正極はそれぞれ該第１スイッチの他端及び該第３スイッチの一端に接続される、電池パックを提供する。
本願の実施例が提供する電池加熱システムを電池に設置することにより、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
一つの実現可能な形態において、該電池パックはさらに第１手動メンテナンススイッチ及び第２手動メンテナンススイッチを含み、該第１手動メンテナンススイッチは該第１電池モジュールに直列接続され、該第２手動メンテナンススイッチは該第２電池モジュールに直列接続される。
第１手動メンテナンススイッチ及び第２手動メンテナンススイッチの目的は、第１電池モジュール及び第２電池モジュールが個別に動作する時、第１電池モジュール及び第２電池モジュールに保護を提供することである。
一つの実現可能な形態において、該第１電池モジュール及び該第２電池モジュールのうちの少なくとも１つの電池モジュールは複数の電池セルを直列接続して形成され、及び／又は、該第１電池モジュール及び該第２電池モジュールのうちの少なくとも１つの電池モジュールは、複数の電池セルをまず並列接続してから、次に直列接続して形成される。
第３態様によれば、第２態様及び第２態様のいずれかの実現可能な形態における電池パックを含み、該電池パックは該電力消費装置に電気エネルギーを供給するために用いられる電力消費装置を提供する。
本願の実施例に係る電池加熱装置の応用シーンの概略図を示す。 本願の実施例に係る電池加熱装置の概略回路図を示す。 本願の実施例に係る電池加熱システムの概略回路図を示す。 本願の実施例に係る電池加熱システムの別の概略回路図を示す。 本願の実施例に係る電池パックの概略ブロック図を示す。 本願の実施例に係る電池モジュールの構造概略図を示す。 本願の実施例に係る電池モジュールの別の構造概略図を示す。
以下に図面を参照しながら、本願の実施例における技術的解決手段を説明する。
本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」は、２つ以上という意味であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。
以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながっている」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。直接つながっていてもよく、中間媒体を介して間接的につながっていてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。
時代が進むにつれて、新エネルギー自動車はその環境保護性、低騒音、使用コストが低い等の利点により、巨大な市場という将来性を有し、且つ省エネルギーと排出削減を効果的に促進することができ、社会の発展及び進歩に寄与する。
動力電池の電気的、化学的特性のため、低温環境下では、動力電池の充放電能力が大幅に制限され、ユーザの冬季の使用体験に深刻な影響を与える。したがって、動力電池を正常に使用できるようにするために、低温環境下で動力電池を加熱する必要がある。
本願の実施例に係る動力電池はリチウムイオン電池、リチウム金属電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム蓄電池、ニッケル水素電池、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池又はナトリウムイオン電池等であってもよく、ここでは限定しない。規模から言えば、本願の実施例に係る動力電池はセル／電池セルであってもよく、電池モジュール又は電池パックであってもよく、ここでは限定しない。応用シーンから言えば、該動力電池は自動車、船舶等の動力装置において応用することができる。例えば、新動力源自動車のモータに電力を供給する動力源として、電気自動車に応用することができる。該動力電池はさらに電気自動車内の車内エアコン、車載プレーヤ等の他の電装部品に電力を供給することができる。
説明の便宜上、以下に動力電池を新エネルギー自動車（すなわち新動力源自動車、又は電気自動車と称する）に応用することを例として、本願の解決手段を説明する。
動力電池（以下、単に「電池」という）を加熱するために、現在は一般的に電池内部のセル表面に加熱フィルムを貼り付け、加熱フィルムが生成する熱は互いに接触することでセルに伝達され、電池の加熱を実現している。該解決手段は実質的に外部加熱方式であり、熱伝達の過程に損失が存在し、最も大きな問題は加熱効率が低く、加熱エネルギーの消費が大きいことである。電池の電気量が電池自体を加熱するために大量消費され、そのため電気自動車は冬に充電時間が長く、航続距離が短くなる。
このため、本願の実施例は、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる電池を加熱する解決手段を提供する。
図１は本願の実施例に係る電池加熱装置の応用シーンの概略図を示す。図１に示すように、電池１２０が電池加熱装置１１０に接続されると、電池加熱装置１１０は電池１２０を加熱するために用いられる。電池１２０が充放電装置１３０に接続されると、充放電装置１３０は電池１２０を充電又は放電するために用いられる。充放電装置１３０は、充電装置又は電力消費装置を含むことができる。充電装置は、例えば電池１２０を充電するための充電スタンドであってもよい。電力消費装置は例えばモータであってもよく、電池１２０はモータの駆動回路に接続され、該駆動回路に電源を供給するために用いられ、それにより新動力源自動車の正常な走行を保証する。
一実現形態において、電池１２０の電池管理システム（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）は電池１２０の状態情報、例えば電池温度、充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）、電圧信号、電流信号等を収集し、且つ該状態情報に基づいて電池１２０を加熱する必要があるか否かを判断する。ＢＭＳは、電池１２０を加熱する必要があると判断した場合、車両コントローラ（ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ、ＶＣＵ）に加熱要求を送信することができる。ＶＣＵはＢＭＳから送信された加熱要求に応じて、電池加熱装置１１０をオンにして電池１２０を加熱するか否かを判断する。
例えば、ＶＣＵはＢＭＳから送信された加熱要求を受信してから、電池加熱装置１１０を利用して電池１２０を加熱するか否かを電池１２０のＳＯＣに基づいて判断することができる。ここで、電池１２０の電気量が十分であり、即ちＳＯＣが高く、例えば閾値より高い場合、電池加熱装置１１０を利用して電池１２０を加熱することができ、この場合、新動力源自動車の正常な走行に影響を与えない。
又は、電池１２０の電気量が不足しており、即ちＳＯＣが低く、例えば閾値より低い場合、電池加熱による損失を低減するために、電池加熱装置１１０を利用して電池を加熱しなくてもよい。モータコントローラ、例えばマイクロプログラムコントローラ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ、ＭＣＵ）はモータの電圧及び電流等の情報に基づき、モータの状態を判断し、且つＶＣＵに送信することができる。従って、モータがこの時に正常に動作する状態にあれば、モータの動作損失による熱を利用して電池１２０を加熱又は保温することができ、例えば走行時にモータの動作損失による熱を利用して電池１２０の冷却液を加熱し、該冷却液で電池１２０を加熱又は保温する。
又は、電池１２０のＳＯＣが低い場合、電池加熱装置１１０をオンにして電池１２０を加熱し、且つ電池加熱装置１１０の加熱周期の長さを調整し、換言すれば、電池加熱装置１１０の加熱周波数を調整することができる。
本願は電池加熱装置１１０の使用シーンを限定せず、本願の実施例に係る電池加熱装置１１０は任意の必要な状況で、電池１２０を加熱するために用いられる。
電池加熱装置１１０が電池１２０を加熱する過程において、電池１２０のＢＭＳはさらに電池１２０の温度に異常が存在するか否かを監視することができる。電池１２０の温度に異常が存在する場合、例えば電池１２０における異なるセル間の温度差が大きい場合、ＢＭＳは温度異常の情報をＶＣＵに送信し、ＶＣＵは電池加熱装置１１０を制御して電池１２０の加熱を停止することができる。この時、モータの動作損失による熱を利用して電池１２０を加熱又は保温することができ、例えばモータの動作損失による熱を利用して電池１２０の冷却液を加熱し、冷却液で電池１２０を加熱又は保温する。
電池加熱装置１１０が電池１２０を加熱する過程において、電池１２０の温度が要件を満たしていれば、ＶＣＵは電池加熱装置１１０を制御して電池１２０の加熱を停止することができる。この時、モータの動作損失による熱を利用して電池１２０を保温することができ、例えばモータの動作損失による熱を利用して電池１２０の冷却液を加熱し、冷却液で電池１２０を保温する。
電池１２０が複数の電池モジュールを含む場合、従来技術では、一般的に、各電池モジュールを順次加熱し、又は複数の電池モジュールを並列接続した後に同時に加熱する方式を採用する。しかしながら上記一番目の方式は加熱時間を延長させ、二番目の方式は加熱用の電流を分流するため、２つの方式はいずれも加熱効率が低く、ユーザ体験に影響を与える。
このため、本願は２路回路による電池加熱という解決手段を提供し、合理的な制御によって２つの電池モジュールを同時に加熱することができ、加熱用の電流が分流しないため、電池の低温加熱の温度上昇速度が大幅に向上し、加熱効率を向上させる。
図２は本願の実施例が提供する電池加熱装置１１０の概略回路図を示す。図２に示すように、電池１２０は第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を含み、電池加熱装置１１０は第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を同時に加熱することができる。ここで、電池加熱装置１１０は第１ブリッジアーム１１１１と、第２ブリッジアーム１１１２と、エネルギー貯蔵素子１１１３と、を含むことができる。エネルギー貯蔵素子１１１３は例えばインダクタンスＬであってもよく、又はインダクタンスＬとコンデンサを直列接続したものであってもよい。
第１電池モジュール１２１の両端に例えば第１コンデンサＣ１が並列接続されてもよく、第２電池モジュール１２２の両端に例えば第２コンデンサＣ２が並列接続されてもよい。該第１コンデンサＣ１及び該第２コンデンサＣ２は対応するブリッジアームのオフスパイク電圧の吸収、電池電圧安定化等の機能を実現でき、電池加熱装置１１０が動作を停止する瞬間に、ブリッジアームスイッチは対応してオフになり、この時に高圧回路の浮遊インダクタンス及び電流変化率により非常に大きなスパイク電圧が発生するため、第１コンデンサＣ１及び第２コンデンサＣ２を使用して吸収する必要がある。さらに第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２の電圧変動を低減し、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２の電圧安定性を向上させる必要がある。これにより、電池及び回路における高電圧デバイスをより良好に保護し、電圧の衝撃による損傷を回避することができる。
第１ブリッジアーム１１１１及び第２ブリッジアーム１１１２はＶＣＵの制御下で、第１電池モジュール１２１がエネルギー貯蔵素子１１１３に放電する回路と、エネルギー貯蔵素子１１１３及び第１電池モジュール１２１が第２電池モジュール１２２に充電する回路とを形成し、それにより放電及び充電の過程において第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱することができる。及び／又は、第１ブリッジアーム１１１１及び第２ブリッジアーム１１１２はＶＣＵの制御下で、第２電池モジュール１２２がエネルギー貯蔵素子１１１３に放電する回路と、エネルギー貯蔵素子１１１３及び第２電池モジュール１２２が第１電池モジュール１２１に充電する回路とを形成し、それにより放電及び充電の過程において第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱することができる。
以上から分かるように、電池加熱装置１１０が第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱する時、第１ブリッジアーム１１１１及び第２ブリッジアーム１１１２のオン又はオフを制御することにより、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２のうち１つの電池がエネルギー貯蔵素子に放電する回路と、該電池及びエネルギー貯蔵素子がもう一つの電池に充電する回路とを形成する。放電回路と充電回路は繰り返し切り替えられ、放電及び充電の過程において２つの電池モジュールの内部にいずれも電流の流れが存在するため、電池の温度を上昇させ、２つの電池モジュールに対する同時加熱を実現し、且つ高い加熱効率を有する。
図２に示すように、第１ブリッジアーム１１１１の第１端Ｅ１１は第１電池モジュール１２１の第１端に接続され、第２ブリッジアーム１１１２の第１端Ｅ２１は第２電池モジュール１２２の第１端に接続され、第１ブリッジアーム１１１１の第２端Ｅ１２は第１電池モジュール１２１の第２端に接続され、第２ブリッジアーム１１１２の第２端Ｅ２２は第２電池モジュール１２２の第２端に接続される。ここで、第１ブリッジアーム１１１１は第１サブブリッジアーム１１０１及び第２サブブリッジアーム１１０２を含み、第２ブリッジアーム１１１２は第３サブブリッジアーム１１０３及び第４サブブリッジアーム１１０４を含む。
ここで、第１電池モジュール１２１の第１端は第１電池モジュール１２１の正極であり、第１電池モジュール１２１の第２端は第１電池モジュール１２１の負極である。第２電池モジュール１２２の第１端は第２電池モジュール１２２の正極であり、第２電池モジュール１２２の第２端は第２電池モジュール１２２の負極である。
本願のエネルギー貯蔵素子１１１３は、第１ブリッジアーム１１１１と第２ブリッジアーム１１１２との間に接続されてもよい。例えば、図２に示すように、エネルギー貯蔵素子１１１３の一端は第１サブブリッジアーム１１０１と第２サブブリッジアーム１１０２との間に接続され、エネルギー貯蔵素子１１１３の他端は第３サブブリッジアーム１１０３と第４サブブリッジアーム１１０４との間に接続される。
本願の実施例が提供する２路回路による電池加熱という解決手段は電池加熱装置１１０に２つの電池モジュールが入力する必要があり、これにより、本願の実施例は、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することができ、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる電池加熱システムを提供する。
図３は本願の実施例が提供する電池加熱システム３００の概略ブロック図を示す。図３に示すように、該電池加熱システム３００は電池制御装置２００を含み、該電池制御装置２００は第１スイッチ２１１と、第２スイッチ２１２と、第３スイッチ２１３と、を備えるスイッチアセンブリを含み、第１スイッチ２１１の一端は第１電池モジュール１２１の負極に接続するために用いられ、第１スイッチ２１１の他端は第２電池モジュール１２２の正極に接続するために用いられ、第２スイッチ２１２の一端は第１電池モジュール１２１の負極に接続するために用いられ、第３スイッチ２１３の一端は第２電池モジュール１２２の正極に接続するために用いられる。
第１スイッチ２１１がオンであり、さらに第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオフである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２は直列接続設置され、且つ充放電装置１３０に接続されることにより、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電又は放電し、又は、第１スイッチ２１１がオフであり、さらに第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオンである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２はそれぞれ電池加熱装置１１０に接続されて、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱するために用いられる第１回路及び第２回路を形成する。
なお、本願の実施例に係る電池モジュールは、電池モジュールの構造ではなく、セルの数又は電池モジュールの数に重点を置いて説明する。すなわち、電池モジュールは少なくとも１つのセル又は少なくとも１つの電池モジュールを含み、該電池モジュールがさらに他の構造を含むか否かについて、本願の実施例はこれを限定していない。
ここで、直列接続設置とは、第１電池モジュール１２１の負極と第２電池モジュール１２２の正極を接続し、第１電池モジュール１２１の正極と第２電池モジュール１２２の負極を、直列接続した第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２全体の正極及び負極とするものであってもよい。又は、第２電池モジュール１２２の負極と第１電池モジュール１２１の正極を接続し、第２電池モジュール１２２の正極と第１電池モジュール１２１の負極を、直列接続した第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２全体の正極及び負極とするものである。
第１スイッチ２１１のオンとオフを制御することにより、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２の直列接続設置と個別設置との切り替えを実現することができ、且つ第２スイッチ２１２と第３スイッチ２１３のオンとオフを制御することにより、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を直列接続設置した時に、充放電装置１３０へ接続することを実現し、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２に対する充放電を実現し、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を個別設置した時には、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２はそれぞれ電池加熱装置１１０に接続され、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２に対する加熱を実現することができる。従って、本願の実施例の電池加熱システム３００は、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
好ましくは、図３に示すように、該電池加熱システム３００はさらに電池加熱装置１１０を含むことができ、該電池加熱装置１１０の回路構造は図２に示すとおりである。具体的には、該電池加熱装置１１０は第１ブリッジアーム１１１１と、第２ブリッジアーム１１１２と、エネルギー貯蔵素子１１１３と、を含むことができる。ここで、第１スイッチ２１１がオフであり、さらに第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオンである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２はそれぞれ電池加熱装置１１０に接続されることにより、第１電池モジュール１２１がエネルギー貯蔵素子１１１３に放電する第１回路と、エネルギー貯蔵素子１１１３及び第１電池モジュール１２１が第２電池モジュール１２２に充電する第２回路とを形成し、又は、第２電池モジュール１２２がエネルギー貯蔵素子１１１３に放電する第１回路と、第２電池モジュール１２２及びエネルギー貯蔵素子１１１３が第１電池モジュール１２１に充電する第２回路と、を形成する。該第１回路及び第２回路は、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱するために用いられる。
ここで、該第１電池モジュール１２１の正極は第１ブリッジアーム１１１１の第１端Ｅ１１に接続され、該第１電池モジュール１２１の負極は第１ブリッジアーム１１１１の第２端Ｅ１２に接続され、該第２電池モジュール１２２の正極は第２ブリッジアーム１１１２の第１端Ｅ２１に接続され、該第２電池モジュール１２２の負極は第２ブリッジアーム１１１２の第２端Ｅ２２に接続される。又は、該第１電池モジュール１２１の正極は第２ブリッジアーム１１１２の第１端Ｅ２１に接続され、該第１電池モジュール１２１の負極は第２ブリッジアーム１１１２の第２端Ｅ２２に接続され、該第２電池モジュール１２２の正極は第１ブリッジアーム１１１１の第１端Ｅ１１に接続され、該第２電池モジュール１２２の負極は第１ブリッジアーム１１１１の第２端Ｅ１２に接続される。
２路回路による電池加熱という解決手段を用いて第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱することにより、電池の低温加熱の温度上昇速度を大幅に向上させて、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
好ましくは、本願の実施例において、図４に示すように、該電池制御装置２００はさらに、メイン正極インタフェース２２１と、メイン負極インタフェース２２２と、第１加熱正極インタフェース２２３と、第１加熱負極インタフェース２２４と、第２加熱正極インタフェース２２５と、第２加熱負極インタフェース２２６と、を備えるインタフェースアセンブリを含む。該メイン正極インタフェース２２１は第１電池モジュール１２１の正極に接続するために用いられ、該メイン負極インタフェース２２２は第２電池モジュール１２２の負極に接続するために用いられ、第２スイッチ２１２の他端は第１加熱負極インタフェース２２４に接続され、第３スイッチ２１３の他端は第２加熱正極インタフェース２２５に接続される。ここで、第１スイッチ２１１がオンであり、さらに第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオフである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２は直列接続設置され、且つメイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２を介して充放電装置１３０に接続されることにより、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電又は放電する。又は、第１スイッチ２１１がオフであり、さらに第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオンである場合、第１電池モジュール１２１は第１加熱正極インタフェース２２３及び第１加熱負極インタフェース２２４を介して電池加熱装置１１０に接続され、第２電池モジュール１２２は第２加熱正極インタフェース２２５及び第２加熱負極インタフェース２２６を介して電池加熱装置１１０に接続されることにより、第１回路及び第２回路を形成する。
好ましくは、図４を参照し、該第１加熱正極インタフェース２２３は電池加熱装置１１０の第１入力端Ｅ１１に接続され、該第１加熱負極インタフェース２２４は電池加熱装置１１０の第２入力端Ｅ１２に接続され、該第２加熱正極インタフェース２２５は電池加熱装置１１０の第３入力端Ｅ２１に接続され、該第２加熱負極インタフェース２２６は電池加熱装置１１０の第４入力端Ｅ２２に接続される。ここで、該第１入力端Ｅ１１及び第２入力端Ｅ１２はそれぞれ図２における第１ブリッジアーム１１１１の第１端Ｅ１１及び第２端Ｅ１２に対応し、該第３入力端Ｅ２１及び第４入力端Ｅ２２はそれぞれ図２における第２ブリッジアーム１１１２の第１端Ｅ２１及び第２端Ｅ２２に対応する。
従来のインタフェースアセンブリに２組の加熱インタフェースを増設することにより、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を電池加熱装置１１０にそれぞれ個別接続することにより、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２を加熱する第１回路及び第２回路を形成する。且つ従来のメイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２を介して、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充放電装置１３０に接続することにより、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２に対する充電又は放電を実現する。すなわち本願の実施例の電池加熱システム３００は、加熱回路を個別に設置することにより、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することができ、それにより加熱効率を向上させ、加熱エネルギー消費を減少させる。
引き続き図４を参照し、該電池制御装置２００のスイッチアセンブリはさらに第４スイッチ２１４及び第５スイッチ２１５を含み、第４スイッチ２１４の一端は第１電池モジュール１２１の正極に接続するために用いられ、第４スイッチ２１４の他端はメイン正極インタフェース２２１に接続され、第５スイッチ２１５の一端は第２電池モジュール１２２の負極に接続するために用いられ、第５スイッチ２１５の他端はメイン負極インタフェース２２２に接続される。ここで、第１スイッチ２１１、第４スイッチ２１４及び第５スイッチ２１５がオンであり、且つ第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３がオフである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２は直列接続設置され、且つメイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２を介して充放電装置１３０に接続されることにより、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電又は放電する。
直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２の、正極とメイン正極インタフェース２２１及び負極とメイン負極インタフェース２２２との間にそれぞれスイッチを設置することにより、電池を充放電装置と接続する必要がない時に、電池と充放電装置との間の接続を切断するように制御することができる。
引き続き図４を参照し、第４スイッチ２１４の他端はさらに第１加熱正極インタフェース２２３に接続され、第５スイッチ２１５の他端はさらに第２加熱負極インタフェース２２６に接続される。ここで、第１スイッチ２１１がオフであり、さらに第２スイッチ２１２、第３スイッチ２１３、第４スイッチ２１４及び第５スイッチ２１５がオンである場合、第１電池モジュール１２１は第１加熱正極インタフェース２２３及び第１加熱負極インタフェース２２４を介して電池加熱装置１１０に接続され、第２電池モジュール１２２は第２加熱正極インタフェース２２５及び第２加熱負極インタフェース２２６を介して電池加熱装置１１０に接続される。
第１加熱正極インタフェース２２３とメイン正極インタフェース２２１が第４スイッチ２１４を共用し、第２加熱負極インタフェース２２６とメイン負極インタフェース２２２が第５スイッチ２１５を共用することにより、電池加熱システム３００の変更を少なくして、コストを削減することができ、且つ電池加熱システム３００に対する制御の複雑さを低減することができる。
別の実施例において、該第１加熱正極インタフェース２２３とメイン正極インタフェース２２１は第４スイッチ２１４を共用せず、該第２加熱負極インタフェース２２６とメイン負極インタフェース２２２は第５スイッチ２１５を共用せず、即ち該電池制御装置２００はさらに第７スイッチ及び第８スイッチを含み、該第７スイッチは第１電池モジュール１２１の正極と第１加熱正極インタフェース２２３との間に接続され、該第８スイッチは第２電池モジュール１２２の負極と第２加熱負極インタフェース２２６との間に接続される。ここで、第１スイッチ２１１、第４スイッチ２１４及び第５スイッチ２１５がオンであり、且つ第２スイッチ２１２、第３スイッチ２１３、第７スイッチ及び第８スイッチがオフである場合、第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２は直列接続設置され、且つメイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２を介して充放電装置１３０に接続されることにより、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電又は放電し、又は、第１スイッチ２１１、第４スイッチ２１４及び第５スイッチ２１５がオフであり、さらに第２スイッチ２１２、第３スイッチ２１３、第７スイッチ及び第８スイッチがオンである場合、第１電池モジュール１２１は第１加熱正極インタフェース２２３及び第１加熱負極インタフェース２２４を介して電池加熱装置１１０に接続され、第２電池モジュール１２２は第２加熱正極インタフェース２２５及び第２加熱負極インタフェース２２６を介して電池加熱装置１１０に接続され、それにより電池１２０に対する加熱を実現する。
引き続き図４を参照し、該電池制御装置２００は、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２が充電又は放電される時に形成される回路における電流値を検出するために用いられる電流センサ２３０をさらに含む。
電流センサ２３０は直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２の充電電流又は放電電流の大きさを測定することにより、電流が過大になり、電池モジュールが損傷するのを防止することができる。同時に、電流センサ２３０が測定した電流の大きさを積分演算し、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２の充電電荷量又は放電電荷量を得ることができ、それにより電池モジュールの電気量の状態を判断することができ、使用過程における過充電又は過放電の発生を防止して、電池モジュールの耐用年数に影響を与えることを回避する。
一例において、図４に示すように、電流センサ２３０は、第１電池モジュール１２１の正極とメイン正極インタフェース２２１との間に接続される。すなわち電流センサ２３０の一端は第１電池モジュール１２１の正極に接続するために用いられ、電流センサ２３０の他端はメイン正極インタフェース２２１に接続される。さらに、電流センサ２３０の一端は第１電池モジュール１２１の正極に接続するために用いられ、電流センサ２３０の他端は第４スイッチ２１４に接続される。
電流センサ２３０を第１電池モジュール１２１の正極とメイン正極インタフェース２２１との間に設置することで、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２の充電電流又は放電電流の大きさを測定しやすくなることにより、電流が過大になり、電池モジュールが損傷するのを防止することができる。
なお、本願の実施例は電流センサ２３０の設置位置を限定しない。例えば、電流センサ２３０は第２電池モジュール１２２と第５スイッチ２１５との間に設置されてもよい。直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２が充電又は放電する時に形成される回路内に設置されればよい。
引き続き図４を参照し、該電池制御装置２００におけるスイッチアセンブリはさらに第６スイッチ２１６を含み、該電池制御装置２００はさらにプリチャージ抵抗２４０を含み、プリチャージ抵抗２４０の一端は第６スイッチ２１６の一端に接続され、プリチャージ抵抗２４０の他端は第４スイッチ２１４の一端に接続され、第６スイッチ２１６の他端は第４スイッチ２１４の他端に接続され、プリチャージ抵抗２４０及び第６スイッチ２１６は、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２が充電又は放電する時に、メイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２に接続された負荷を流れる電流を制限するために用いられる。
具体的には、充放電装置１３０が、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電する時、該充電プロセスはプリチャージプロセスと急速充電プロセスとに分けられる。プリチャージプロセスとは、充放電装置１３０を制御して小電流を出力し、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電することである。急速充電プロセスとは、充放電装置１３０を制御して大電流を出力し、直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２を充電することである。ここで、第１スイッチ２１１、第４スイッチ２１４、第５スイッチ２１５及び第６スイッチ２１６がオフであり、且つ第２スイッチ２１２、第３スイッチ２１３がオンである場合、プリチャージプロセスが起動する。直列接続された第１電池モジュール１２１と第２電池モジュール１２２が一定の充電条件を満たした場合、第６スイッチ２１６をオフにし、他のスイッチの状態を維持することにより、この時に急速充電プロセスが起動することができる。
プリチャージ抵抗２４０及び第６スイッチ２１６の目的は、メイン正極インタフェース２２１及びメイン負極インタフェース２２２の後端に接続される容量性負荷を流れる電流を制限することにより、瞬間電流が過大になり高圧回路におけるデバイスが損傷するのを回避することである。
好ましくは、本願の実施例において、スイッチアセンブリにおける少なくとも１つのスイッチはリレーである。
リレーは一般的なスイッチよりも安全であり、制御が容易である。
引き続き図４を参照し、電池１２０の内部に第１手動メンテナンススイッチ１２３及び第２手動メンテナンススイッチ１２４を設置することができ、ここで、該第１手動メンテナンススイッチ１２３は第１電池モジュール１２１に直列接続され、第２手動メンテナンススイッチ１２４は第２電池モジュール１２２に直列接続される。
第１手動メンテナンススイッチ１２３及び第２手動メンテナンススイッチ１２４の目的は、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２が独立して動作する時、第１電池モジュール１２１及び第２電池モジュール１２２に保護を提供することである。
本願の実施例はさらに電池パックの概略ブロック図を提供する。図５に示すように、該電池パック５００は電池加熱システム５１０と、第１電池モジュール５２０と、第２電池モジュール５３０と、を含む。ここで該電池加熱システム５１０は上記各実施例における電池加熱システム３００であり、該第１電池モジュール５２０は上記各実施例における第１電池モジュール１２１に対応し、該第２電池モジュール５３０は上記各実施例における第２電池モジュール１２２に対応する。具体的には、該第１電池モジュール５２０の負極はそれぞれ第１スイッチ２１１の一端及び第２スイッチ２１２の一端に接続され、第２電池モジュール５３０の正極はそれぞれ第１スイッチ２１１の他端及び第３スイッチ２１３の一端に接続される。
本願の実施例が提供する電池加熱システムを電池に設置することにより、電池の本来の出力機能に影響を与えない状況で、２路回路による電池加熱という解決手段を用いて電池を加熱することで、加熱効率を向上させ、加熱エネルギーの消費を減少させることができる。
好ましくは、本願の実施例において、該電池パック５００はさらに第１手動メンテナンススイッチ及び第２手動メンテナンススイッチを含み、ここで、該第１手動メンテナンススイッチは第１電池モジュール５２０に直列接続され、第２手動メンテナンススイッチは第２電池モジュール５３０に直列接続される。該第１手動メンテナンススイッチは上記各実施例における第１手動メンテナンススイッチ１２３に対応し、該第２手動メンテナンススイッチは上記各実施例における第２手動メンテナンススイッチ１２４に対応する。
好ましくは、本願の実施例において、該第１電池モジュール５２０及び第２電池モジュール５３０のうちの少なくとも１つの電池モジュールは複数の電池セルを直列接続して形成され、及び／又は、第１電池モジュール５２０及び第２電池モジュール５３０のうちの少なくとも１つの電池モジュールは、複数の電池セルをまず並列接続してから、次に直列接続して形成される。例えば、第１電池モジュール５２０は複数の電池セルを直列接続して形成され、第２電池モジュール５３０は、複数の電池セルをまず並列接続してから、次に直列接続して形成される。図６に示すように、第１電池モジュール５２０は、電池セル５２１～５２ｎを直列接続して形成される。図７に示すように、第２電池モジュール５３０は電池モジュール５３１－５３ｎを直列接続して形成され、電池モジュール５３１は電池セル５３１１－５３１ｎを並列接続して形成され、ここで、電池モジュール５３１－５３ｎにおける各電池モジュールに含まれる電池セルの数は同じであってもよく、異なっていてもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。
本願の実施例はさらに電池パックを含み、該電池パックは電力消費装置に電気エネルギーを供給するために用いられる電力消費装置を提供する。該電池は、上記実施例における電池パック５００を含むことができる。
当業者は、本明細書に開示された実施例と組み合わせて説明された各例のユニット及びアルゴリズムのステップは、電子的ハードウェア、又はコンピュータソフトウェアと電子的ハードウェアとの組み合わせで実現可能であることを理解できる。これらの機能がハードウェアで実行されるか又はソフトウェアで実行されるかは、技術的解決手段の具体的な用途及び設計における制約条件に依存する。当業者は、説明される機能を実現するために、具体的な用途ごとに異なる方法を用いることができるが、そのような実現方法は、本願の範囲から逸脱していると見なされるべきではない。
本願が提供するいくつかの実施例において、当然のことながら、開示されたシステム、装置及び方法は、他の方式で実現することができる。例えば、これまで説明された装置の実施例は例示的なものに過ぎず、例えば、前記ユニットの分割は論理機能の分割に過ぎず、実際に実現する時には他の分割方式を有してもよく、例えば複数のユニット又はアセンブリを別のシステムに組み合わせるか又は集積してもよく、又はいくつかの特徴を無視し、又は実行しなくてもよい。別の点では、図示又は議論される相互の結合又は直接的な結合、又は通信接続は、インタフェース、装置又はユニットを介した間接的な結合又は通信接続であってもよく、電気的、機械的又は他の形態であってもよい。
前記分離部材として説明されたユニットは物理的に分離してもよく又は分離しなくてもよく、ユニットとして示された部材は物理的ユニットであってもよく又はそうでなくてもよく、すなわち一箇所に位置してもよく、又は複数のネットワークユニットに分布していてもよい。実際の必要に応じてそのうちの一部又は全てのユニットを選択して本実施例の解決手段の目的を達成することができる。
１１０ 電池加熱装置
１２０ 電池
１２１ 第１電池モジュール
１２２ 第２電池モジュール
１２３ 第１手動メンテナンススイッチ
１２４ 第２手動メンテナンススイッチ
１３０ 充放電装置
２００ 電池制御装置
２１１ 第１スイッチ
２１２ 第２スイッチ
２１３ 第３スイッチ
２１４ 第４スイッチ
２１５ 第５スイッチ
２１６ 第６スイッチ
２２１ メイン正極インタフェース
２２２ メイン負極インタフェース
２２３ 第１加熱正極インタフェース
２２４ 第１加熱負極インタフェース
２２５ 第２加熱正極インタフェース
２２６ 第２加熱負極インタフェース
２３０ 電流センサ
２４０ プリチャージ抵抗
３００ 電池加熱システム
５００ 電池パック
５１０ 電池加熱システム
５２０ 第１電池モジュール
５２１～５２ｎ 電池セル
５３０ 第２電池モジュール
５３１－５３ｎ 電池モジュール
１１０１ 第１サブブリッジアーム
１１０２ 第２サブブリッジアーム
１１０３ 第３サブブリッジアーム
１１０４ 第４サブブリッジアーム
１１１１ 第１ブリッジアーム
１１１２ 第２ブリッジアーム
１１１３ エネルギー貯蔵素子
５３１１－５３１ｎ 電池セル
Ｃ１ 第１コンデンサ
Ｃ２ 第２コンデンサ
Ｅ１１ 第１入力端
Ｅ１２ 第２入力端
Ｅ２１ 第３入力端
Ｅ２２ 第４入力端

Claims (13)

  1. 第１スイッチと、第２スイッチと、第３スイッチと、を備えるスイッチアセンブリを含む電池制御装置を含み、
    前記第１スイッチの一端は第１電池モジュールの負極に接続するために用いられ、前記第１スイッチの他端は第２電池モジュールの正極に接続するために用いられ、前記第２スイッチの一端は前記第１電池モジュールの負極に接続するために用いられ、前記第３スイッチの一端は前記第２電池モジュールの正極に接続するために用いられ、
    前記第１スイッチがオンであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオフである場合、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ充放電装置に接続されることにより、直列接続された前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを充電又は放電し、
    前記第１スイッチがオフであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオンである場合、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールはそれぞれ電池加熱装置に接続されて、第１回路及び第２回路を形成し、前記第１回路及び前記第２回路は前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを加熱するために用いられることを特徴とする、電池加熱システム。
  2. 第１ブリッジアームと、第２ブリッジアームと、エネルギー貯蔵素子と、を備える前記電池加熱装置をさらに含み、
    前記第１スイッチがオフであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオンである場合、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールはそれぞれ前記電池加熱装置に接続されて、前記第１電池モジュールが前記エネルギー貯蔵素子に放電する第１回路と、前記エネルギー貯蔵素子及び前記第１電池モジュールが前記第２電池モジュールに充電する第２回路とを形成し、又は、前記第２電池モジュールが前記エネルギー貯蔵素子に放電する第１回路と、前記第２電池モジュール及び前記エネルギー貯蔵素子が前記第１電池モジュールに充電する第２回路と、を形成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。
  3. 前記電池制御装置は、メイン正極インタフェースと、メイン負極インタフェースと、第１加熱正極インタフェースと、第１加熱負極インタフェースと、第２加熱正極インタフェースと、第２加熱負極インタフェースと、を備えるインタフェースアセンブリをさらに含み、前記メイン正極インタフェースは前記第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、前記メイン負極インタフェースは前記第２電池モジュールの負極に接続するために用いられ、前記第２スイッチの他端は前記第１加熱負極インタフェースに接続され、前記第３スイッチの他端は前記第２加熱正極インタフェースに接続され、
    前記第１スイッチがオンであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオフである場合、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ前記メイン正極インタフェース及び前記メイン負極インタフェースを介して前記充放電装置に接続されることにより、直列接続された前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを充電又は放電し、
    前記第１スイッチがオフであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオンである場合、前記第１電池モジュールは前記第１加熱正極インタフェース及び前記第１加熱負極インタフェースを介して前記電池加熱装置に接続され、前記第２電池モジュールは前記第２加熱正極インタフェース及び前記第２加熱負極インタフェースを介して前記電池加熱装置に接続され、前記第１回路及び前記第２回路を形成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。
  4. 前記スイッチアセンブリは第４スイッチ及び第５スイッチをさらに含み、前記第４スイッチの一端は前記第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、前記第４スイッチの他端は前記メイン正極インタフェースに接続され、前記第５スイッチの一端は前記第２電池モジュールの負極に接続するために用いられ、前記第５スイッチの他端は前記メイン負極インタフェースに接続され、
    前記第１スイッチ、前記第４スイッチ及び前記第５スイッチがオンであり、さらに前記第２スイッチ及び前記第３スイッチがオフである場合、前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールは直列接続設置され、且つ前記メイン正極インタフェース及び前記メイン負極インタフェースを介して前記充放電装置に接続されることにより、直列接続された前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールを充電又は放電す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。
  5. 前記第４スイッチの他端はさらに前記第１加熱正極インタフェースに接続され、前記第５スイッチの他端はさらに前記第２加熱負極インタフェースに接続され、
    前記第１スイッチがオフであり、さらに前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチ及び前記第５スイッチがオンである場合、前記第１電池モジュールは前記第１加熱正極インタフェース及び前記第１加熱負極インタフェースを介して前記電池加熱装置に接続され、前記第２電池モジュールは前記第２加熱正極インタフェース及び前記第２加熱負極インタフェースを介して前記電池加熱装置に接続されることを特徴とする、請求項４に記載の電池加熱システム。
  6. 前記電池制御装置は、直列接続された前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールが充電又は放電される時に形成される回路における電流値を検出するために用いられる電流センサをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載の電池加熱システム。
  7. 前記電流センサの一端は前記第１電池モジュールの正極に接続するために用いられ、前記電流センサの他端は前記メイン正極インタフェースに接続され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。
  8. 前記電池制御装置はさらにプリチャージ抵抗を含み、前記スイッチアセンブリはさらに第６スイッチを含み、前記プリチャージ抵抗の一端は前記第６スイッチの一端に接続され、前記プリチャージ抵抗の他端は前記第４スイッチの一端に接続され、前記第６スイッチの他端は前記第４スイッチの他端に接続され、前記プリチャージ抵抗及び前記第６スイッチは、直列接続された前記第１電池モジュールと前記第２電池モジュールが充電又は放電される時に、前記メイン正極インタフェース及び前記メイン負極インタフェースに接続された負荷を流れる電流を制限するために用いられることを特徴とする、請求項４に記載の電池加熱システム。
  9. 前記スイッチアセンブリにおける少なくとも１つのスイッチはリレーであることを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の電池加熱システム。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電池加熱システムと、第１電池モジュールと、第２電池モジュールと、を含み、
    前記第１電池モジュールの負極はそれぞれ前記第１スイッチの一端及び前記第２スイッチの一端に接続され、前記第２電池モジュールの正極はそれぞれ前記第１スイッチの他端及び前記第３スイッチの一端に接続されることを特徴とする、電池パック。
  11. 第１手動メンテナンススイッチ及び第２手動メンテナンススイッチをさらに含み、前記第１手動メンテナンススイッチは前記第１電池モジュールに直列接続され、前記第２手動メンテナンススイッチは前記第２電池モジュールに直列接続されることを特徴とする、請求項１０に記載の電池パック。
  12. 前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールのうちの少なくとも１つの電池モジュールは複数の電池セルを直列接続して形成され、及び／又は、前記第１電池モジュール及び前記第２電池モジュールのうちの少なくとも１つの電池モジュールは、複数の電池セルをまず並列接続し、次に直列接続して形成されることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の電池パック。
  13. 電力消費装置であって、
    請求項１０～１２のいずれか一項に記載の電池パックを含み、前記電池パックは前記電力消費装置に電気エネルギーを供給するために用いられることを特徴とする電力消費装置。
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