JP6861791B2 - 電池加熱システム及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池電力の分野に関し、特に、電池加熱システム及びその制御方法に関する。

新エネルギーの発展に伴い、動力として新エネルギーを採用する分野が増えている。電池は、エネルギー密度が高く、循環充電が可能で、安全性、環境に優しいなどの利点があるため、新エネルギー自動車、消費電子、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、低温環境での電池の使用はある程度で制限されている。具体的には、低温環境では電池の放電容量が著しく低下することや、低温環境では電池を充電できなくなることがある。このため、電池を正常に使用するためには、低温環境で電池を加熱する必要がある。

現状では、電池に専用の熱循環容器を配置し、熱循環容器中の熱伝導物質を間接的に加熱することにより、熱を電池に伝導し、電池の加熱を実現することができる。しかし、このような加熱方式は時間がかかり、加熱効率が低い。

本発明の実施形態は、電池パックの加熱効率を向上させることができる電池加熱システム及びその制御方法を提供している。

第１の観点では、本発明の実施形態は、電池パックの正極に接続されたメイン正極スイッチと、電池パックの負極に接続されたメイン負極スイッチと、メイン正極スイッチ及びメイン負極スイッチに接続されたインバータと、インバータに接続されたモータと、電池管理モジュールとを備え、インバータは、並列に接続された第１相ブリッジアームと、第２相ブリッジアームと、第３相ブリッジアームとを含み、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームは、それぞれ上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームを有し、上部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられ、下部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられており、モータの第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、第１相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、第２相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、及び第３相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点にそれぞれ接続されており、インバータは、モータコントローラを更に含み、モータコントローラは、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御し、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、第３相ブリッジアームのいずれかの上部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが配置されたブリッジアームを除く少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、モータコントローラに制御信号を送信し、モータコントローラからの駆動信号の出力を制御する電池加熱システムを提供する。

第２の観点では、本発明の実施形態は、第１の観点の技術案に記載の電池加熱システムに適用される電池加熱システムの制御方法であって、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、モータコントローラに制御信号を送信することと、モータコントローラは、制御信号を受信して、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力し、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御することとを含む電池加熱システムの制御方法を提供する。

本発明の実施形態は、電池加熱システム及びその制御方法を提供し、電池加熱システムにおける電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たすか否かを判定し、加熱条件を満たすと、モータコントローラに制御信号を送信し、モータコントローラが対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力するように制御され、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御する。電池パック、メイン正極スイッチ、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータ、対象下部ブリッジアームスイッチモジュール、メイン負極スイッチにより形成される回路に交流電流を発生させ、つまり、電池パックは充電と放電を交互に行う。電池パックは内部抵抗を有しており、電池パックが充電と放電を交互に行う過程で、電池パックの内部抵抗に交流電流が流れて発熱し、即ち電池パックが内部から発熱するため、電池パックの加熱効率が向上する。

本発明は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明からよりよく理解できる。ここで、同一又は類似の符合は、同一又は類似の特徴を示す。
図１は、本発明の一実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。 図２は、本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。 図３は、本発明の一実施形態における駆動信号生成ユニットの構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施形態における駆動信号のデッドタイムを示す模式図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。 図６は、本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の様な態様の特徴及び例示的な実施形態を詳細に説明する。以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細が提示されている。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細の一部を必要とせずに実施され得ることは、当業者にとっては明らかである。以下の実施形態の説明は、単に、本発明の実施形態を示すことによって、本発明のより良い理解を提供するためのものである。本発明は、以下に示す特定の構成及びアルゴリズムに限定されるものではなく、本発明の精神から逸脱することなく、要素、構成部材、及びアルゴリズムの変形、置換、及び改良を含む。図面及び以下の説明では、本発明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、公知の構造及び技術は示されていない。

本発明の実施形態は、電池加熱システム及びその制御方法を提供しており、電池パックの温度が低い条件で、電池パックを加熱し、電池パックの温度を上昇させ、電池パックが正常に使用できる温度に達するように適用することができる。ここで、電池パックは、少なくとも１つの電池モジュール又は少なくとも１つの電池ユニットを含むことができるが、これらに限定されるものではない。電池パックは、電気自動車に応用され、モータに給電し、電気自動車の動力源とすることができる。電池パックは、電気自動車の他の電気機器、例えば、車内エアコン、車載プレーヤ等に電力を供給することもできる。本発明の実施形態では、電池加熱システムを制御することによって、電池パックが配置されている回路内に交流電流が生成される。交流電流は連続的に電池パックを通過することで、電池パックの内部抵抗を発熱させ、電池パックの均一で高効率の加熱を実現することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。図１に示すように、当該電池加熱システムは、電池パックＰ１の正極に接続されたメイン正極スイッチＫ１と、電池パックＰ１の負極に接続されたメイン負極スイッチＫ２と、メイン正極スイッチＫ１及びメイン負極スイッチＫ２に接続されたインバータＰ２と、インバータＰ２に接続されたモータＰ３と、電池管理モジュールＰ４とを備える。

いくつかの例では、メイン正極スイッチＫ１及びメイン負極スイッチＫ２は、リレーであってもよい。

インバータＰ２は、並列に接続された支持容量と、第１相ブリッジアームと、第２相ブリッジアームと、第３相ブリッジアームとを含む。第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームは、それぞれ上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームを有し、上部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられ、下部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられている。

例えば、図１に示すように、第１相ブリッジアームはＵ相ブリッジアームであり、第２相ブリッジアームはＶ相ブリッジアームであり、第３相ブリッジアームはＷ相ブリッジアームである。Ｕ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールは第１のスイッチモジュールＰ２１であり、Ｕ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールは第２のスイッチモジュールＰ２２である。Ｖ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールは第３のスイッチモジュールＰ２３であり、Ｖ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールは第４のスイッチモジュールＰ２４である。Ｗ相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールは第５のスイッチモジュールＰ２５であり、Ｗ相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールは第６のスイッチモジュールＰ２６である。

いくつかの例では、スイッチモジュールは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）チップ、ＩＧＢＴモジュール、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＭＯＳＦＥＴ）等のパワースイッチデバイスの１種または２種以上を含むことができる。ここで、スイッチモジュールにおける各ＩＧＢＴデバイスとＭＯＳＦＥＴデバイス等の組み合わせ方式及び接続方式を限定するものではない。上記パワースイッチデバイスの材料の種類も限定されず、例えば、炭化ケイ素（即ち、ＳｉＣ）または他の材料から製造されたパワースイッチデバイスを使用することができる。なお、上記パワースイッチデバイスは、ダイオードを有する。具体的には、寄生ダイオード又は意図的に設けられたダイオードであってもよい。ダイオードの材料の種類も限定されず、例えば、シリコン（即ち、Ｓｉ）、炭化ケイ素（即ち、ＳｉＣ）、又は他の材料から製造されたダイオードを使用することができる。

支持容量Ｃａの一端は、第１相ブリッジアームとメイン正極スイッチＫ１とが接続された一端に接続され、支持容量Ｃａの他端は、第１相ブリッジアームとメイン負極スイッチＫ２とが接続された一端に接続されている。支持容量Ｃａは、スイッチモジュールの遮断時に発生する可能性のある高脈動電圧電流を吸収し、電池加熱システムにおける電圧変動及び電流変動を許容範囲内に維持し、電圧及び電流オーバーシュートを回避するために使用される。

モータＰ３の第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、第１相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、第２相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、及び第３相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点にそれぞれ接続されている。

例えば、図１に示すように、モータＰ３の固定子は、３相固定子インダクタンスと等価である。固定子インダクタンスは、エネルギー蓄積機能を有する。各相固定子インダクタンスは、一つの相ブリッジアームに接続されている。３相固定子インダクタンスをそれぞれ第１の固定子インダクタンスＬ１、第２の固定子インダクタンスＬ２及び第３の固定子インダクタンスＬ３とする。第１相入力端は、第１の固定子インダクタンスＬ１に対応する入力端である。第２相入力端は、第２の固定子インダクタンスＬ２に対応する入力端である。第３相入力端は、第３の固定子インダクタンスＬ３に対応する入力端である。なお、モータＰ３の第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、入力端として電流を入力してもよいし、出力端として電流を出力してもよい。

具体的には、第１の固定子インダクタンスＬ１の一端は、第１相入力端となり、第１の固定子インダクタンスＬ１の他端は、第２の固定子インダクタンスＬ２の他端と第３の固定子インダクタンスＬ３の他端とに接続されている。第２の固定子インダクタンスＬ２の一端は、第２相入力端となる。第３の固定子インダクタンスＬ３の一端は、第３相入力端となる。

上記インバータＰ２は、モータコントローラＰ２０をさらに含む。モータコントローラＰ２０は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御する。なお、モータコントローラＰ２０は、インバータＰ２内の各スイッチモジュールに接続されており、この接続関係は図１には示されていない。

駆動信号は、具体的には、パルス信号であってもよい。更に、駆動信号は、パルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）信号であってもよい。いくつかの例では、駆動信号のうちの高レベル信号は、スイッチモジュールがオンになるように駆動し、駆動信号のうちの低レベル信号は、スイッチモジュールがオフになるように駆動する。駆動信号は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御することができる。
ここで、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム、第３相ブリッジアームのいずれかの上部ブリッジアームのスイッチモジュールである。対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが配置されているブリッジアームを除く少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールである。

なお、駆動信号により駆動されていないスイッチモジュール（即ち、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュール以外のスイッチモジュール）は、いずれもオフになっている。

例えば、図１に示すように、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが第１のスイッチモジュールＰ２１である場合、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第４のスイッチモジュールＰ２４及び／又は第６のスイッチモジュールＰ２６である。対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが第３のスイッチモジュールＰ２３である場合、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２のスイッチモジュールＰ２２及び／又は第６のスイッチモジュールＰ２６である。対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが第５のスイッチモジュールＰ２５である場合、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２のスイッチモジュールＰ２２及び／又は第４のスイッチモジュールＰ２４である。

なお、周期的なオン／オフの各周期における対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、同一であってもよく、異なっていてもよいが、ここでは限定されるものではない。例えば、各周期で駆動信号は、第１のスイッチモジュールＰ２１及び第４のスイッチモジュールＰ２４がオン／オフなるように駆動される。また、例えば、第１の周期において、駆動信号は、第１のスイッチモジュールＰ２１及び第４のスイッチモジュールＰ２４がオン／オフになるように駆動する。第２の周期において、駆動信号は、第３のスイッチモジュールＰ２３及び第２のスイッチモジュールＰ２２がオン／オフになるように駆動する。第３の周期において、駆動信号は、第１のスイッチモジュールＰ２１、第４のスイッチモジュールＰ２４及び第６のスイッチモジュールＰ２６がオン／オフになるように駆動する。即ち、異なる周期において、駆動信号によって駆動される対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールが異なっていてもよい。

駆動信号は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールが周期的にオン／オフなるように駆動することで、電池パックＰ１、メイン正極スイッチＫ１、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータＰ３、対象下部ブリッジアームスイッチモジュール、メイン負極スイッチＫ２により形成された回路内に交流電流を発生させる。具体的には、交番正弦波電流を発生させることができる。即ち、電池パックＰ１は、充電と放電とを交互に行う。電池パックＰ１が充電と放電とを交互に行う過程で、電池パックＰ１は熱を発生し、即ち電池パックＰ１は内部から発熱する。これにより、電池パックＰ１の加熱が実現される。

電池管理モジュールＰ４は、電池パックＰ１の状態パラメータを取得し、電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信し、モータコントローラＰ２０からの駆動信号の出力を制御する。電池管理モジュールＰ４とモータコントローラＰ２０との間に通信接続が確立されており、具体的には、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよいが、これに限定されるものではなく、この接続関係は図１には示されていない。

いくつかの例では、状態パラメータは、温度及び充電状態を含み、予め設定された加熱条件は、温度が加熱温度閾値未満であることと充電状態が加熱許容充電状態閾値を超えることを含む。即ち、電池管理モジュールＰ４は、取得した電池パックの温度が加熱温度閾値を下回り、且つ充電状態が加熱許容充電状態閾値を上回れば、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信し、モータコントローラＰ２０が駆動信号を出力するよう制御する。

なお、電池加熱システムは、電気機器に搭載可能である。例えば、電池加熱システムは、電気自動車に搭載される。電気自動車の運転中、インバータＰ２とモータＰ３は共に作動状態になっており、インバータＰ２における各ブリッジアームにおけるスイッチモジュールを制御することができない。したがって、本発明の実施形態における電池加熱システムでは、インバータＰ２及びモータＰ３のいずれもが非作動状態、即ち電気自動車が静置状態になっていると判定された場合、電池管理モジュールＰ４は、電池パックＰ１の状態パラメータの判断及びモータコントローラＰ２０への制御信号の送信のステップを実行する。いくつかの例では、電池管理モジュールＰ４は、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信する前に、メイン負極スイッチＫ２が閉じられた後に、メイン正極スイッチＫ１が閉じられるように制御することができる。具体的には、電池管理モジュールＰ４は、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信する前に、加熱指令を車両用コントローラに報知することができる。車両用コントローラは、電池管理モジュールＰ４とモータコントローラＰ２０に制御指令を下す。電池管理モジュールＰ４は、メイン負極スイッチＫ２が閉じられた後、メイン正極スイッチＫ１が閉じられるように制御する。

いくつかの例では、電池パックＰ１に温度センサを設けてもよい。電池管理モジュールＰ４は、温度センサから電池パックＰ１の温度を取得する。ここで、電池パックＰ１の温度は、具体的には、電池パックＰ１の筐体の温度であってもよいし、電池パックＰ１の内部空間における空気の温度であってもよいし、電池パックＰ１内のいずれかの電池パックＰ１又は電池ユニットの温度であってもよいし、電池パックＰ１内の全ての電池パックＰ１や電池ユニットの温度の平均値などであってもよいが、これに限定されるものではない。

加熱温度閾値は、電池パックＰ１が正常に作動する最低要求温度、即ち、電池加熱システムが加熱モードに入る必要がある温度閾値とすることができる。加熱温度閾値は、作業シーンや作業ニーズに応じて設定することができるが、ここでは限定されない。電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値を下回ると、電池パックＰ１が正常に作動せず、加熱する必要がある。

加熱許容充電状態閾値は、電池パックＰ１の加熱を許容する最低要求充電状態、即ち、電池加熱システムが加熱モードに入る必要がある充電状態の閾値である。充電状態閾値は、作業シーンや作業ニーズに応じて設定することができるが、ここでは限定されない。電池パックＰ１の充電状態が充電状態閾値よりも高い場合、電池パックＰ１の現在の電力量は、加熱モードに入るために必要な電力量を提供するのに十分であることを示す。

そこで、電池管理モジュールＰ４は、電池パックＰ１の温度が加熱温度閾値を下回り、且つ電池パックＰ１の充電状態が加熱許容充電状態閾値を上回ると判定された場合、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信する。制御信号は、電池加熱システムに交流電流を発生させ、電池パックＰ１の内部で熱を発生させて電池パックＰ１を加熱するように、モータコントローラＰ２０が駆動信号を出力するようにトリガすることができる。

図１において、電池パックＰ１とメイン正極スイッチＫ１との間の抵抗は、電池パックＰ１の等価内部抵抗Ｒｘである。電池パックＰ１の内部抵抗は、温度が低いと抵抗値が大きくなる。例えば、-２５℃での動力リチウム電池の内部抵抗は、２５℃での動力リチウム電池の内部抵抗の５〜１５倍である。電池パックＰ１が充電と放電を交互に行う過程では、発生する熱がより大きくなり、加熱速度がより速くなる。電池パックＰ１の安全的な使用を保証するために、電池パックＰ１の内部にヒューズが設けられていてもよい。

いくつかの例では、電池管理モジュールＰ４、メイン正極スイッチＫ１、及びメイン負極スイッチＫ２は、高電圧ボックス内に封入されてもよい。

本発明の実施形態では、電池加熱システムにおける電池管理モジュールＰ４は、電池パックＰ１の状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たすと判定すると、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信し、モータコントローラＰ２０が対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力するように制御して、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御する。電池パックＰ１、メイン正極スイッチＫ１、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータＰ３、対象下部ブリッジアームスイッチモジュール、メイン負極スイッチＫ２で形成される回路に交流電流を発生させ、つまり、電池パックＰ１は充電と放電を交互に行う。電池パックは内部抵抗を有しており、電池パックＰ１が充電と放電を交互に行う過程で、電池パックＰ１の内部抵抗に交流電流が流れて発熱し、即ち電池パックＰ１が内部から発熱するため、電池パックＰ１の加熱効率が向上する。本実施形態における熱は、電池パックＰ１に交流電流が流れることにより発生するため、電池パックＰ１の内部の発熱が均一になる。また、インバータＰ２及びモータＰ３の構成を変更していないため、追加の構成変更費用も発生しない。

以下、各スイッチモジュールが１つのパワースイッチデバイスを備える場合を例にして説明する。図２は、本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの概略構成図である。図２は、スイッチモジュールがパワースイッチデバイスを含む点で図１と異なっている。また、電池加熱システムは、電池パックＰ１の正極とメイン正極スイッチＫ１との間に設けられたヒューズモジュールＰ５と、電池パックＰ１の負極とメイン負極スイッチＫ２との間に設けられた電流センサＰ６とを備えている。

ヒューズモジュールＰ５は、電池パックＰ１を電池加熱システムから切り離すために使用される。いくつかの例では、保険モジュールＰ５は、手動保守スイッチ（Ｍａｎｕａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔ、ＭＳＤ）であってもよい。

電流センサＰ６は、電池加熱システム内の電流パラメータを取得し、電池管理モジュールＰ４が分析演算を行うように、電池管理モジュールＰ４に電流パラメータをアップロードすることができる。電池管理モジュールＰ４は、モータコントローラＰ２０に制御信号を送信する前に、電流センサＰ６を起動することもできる。

図２に示すように、第１のスイッチモジュールＰ２１は第１のパワースイッチデバイスＳ１を含み、第２のスイッチモジュールＰ２２は第２のパワースイッチデバイスＳ２を含み、第３のスイッチモジュールＰ２３は第３のパワースイッチデバイスＳ３を含み、第４のスイッチモジュールＰ２４は第４のパワースイッチデバイスＳ４を含み、第５のスイッチモジュールＰ２５は第５のパワースイッチデバイスＳ５を含み、第６のスイッチモジュールＰ２６は第６のパワースイッチデバイスＳ６を含む。ここで、第１のパワースイッチデバイスＳ１のダイオードはＶＤ１であり、第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードはＶＤ２であり、第３のパワースイッチデバイスＳ３のダイオードはＶＤ３であり、第４のパワースイッチデバイスＳ４のダイオードはＶＤ４であり、第５のパワースイッチデバイスＳ５のダイオードはＶＤ５であり、第６のパワースイッチデバイスＳ６のダイオードはＶＤ６である。

上部ブリッジアームのスイッチモジュールのダイオードのアノードは、上部ブリッジアームと下部ブリッジアームの接続点に接続され、ダイオードのカソードは、上部ブリッジアームとメイン正極スイッチＫ１との間に位置し、例えば、上部ブリッジアームのスイッチモジュールのダイオードのカソードは、上部ブリッジアームとメイン正極スイッチＫ１とが接続された一端に接続される。ダイオードのアノードは、下部ブリッジアームとメイン負極スイッチＫ２との間に位置し、例えば、下部ブリッジアームのスイッチモジュールのダイオードのアノードは、下部ブリッジアームとメイン負極スイッチＫ２とが接続された一端に接続され、下部ブリッジアームのスイッチモジュールのダイオードのカソードは、上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点に接続されている。

駆動信号により対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュールがオンになるように駆動されると、電池パックＰ１の放電回路が形成され、電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→対象上部ブリッジアームスイッチモジュール→対象上部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタンス→対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタンス→対象下部ブリッジアームスイッチモジュール→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

駆動信号により対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュールがオフになるように駆動されると、固定子インダクタンスがエネルギー蓄積機能を有し、固定子インダクタンスが放電するため、電池パックＰ１の充電回路が形成され、電流方向は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタンス→対象上部ブリッジアームスイッチモジュールのダイオード→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→対象下部ブリッジアームスイッチモジュールのダイオード→対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに対応する固定子インダクタンスである。

いくつかの例では、駆動信号の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚである。駆動信号の周波数は、スイッチモジュールのスイッチ周波数である。駆動信号のデューティ比の範囲は５％〜５０％である。駆動信号のデューティ比は、スイッチモジュールのオン期間とオフ期間との合計に対するスイッチモジュールのオン期間の割合である。

電池加熱システムでは、各ブリッジアーム内のスイッチモジュールに対する駆動信号の制御が頻繁に切り替わる。同じブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールが共にオンになる場合、例えば、同じブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールが共に１０ミリ秒以上オンになる場合、電池加熱システム内の機器や電池パックＰ１が焼損するおそれがある。同一のブリッジアーム内の上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールが共にオンになることを防止するため、モータコントローラＰ２０において論理回路を用いることにより、同一のブリッジアーム内の上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールの導通の相互排他を実現することができる。

本発明の実施形態におけるモータコントローラＰ２０は、第１相ブリッジアーム、第２相ブリッジアーム及び第３相ブリッジアームにそれぞれ対応する３つの駆動信号生成ユニットを備えていてもよい。各駆動信号生成ユニットは、一つのブリッジアームに対応する。

例えば、３つの駆動信号生成ユニットは、それぞれＡ１、Ａ２、Ａ３である。駆動信号生成ユニットＡ１は、図２のＵ相ブリッジに対応しており、２つの出力端Ａ１１、Ａ１２を有している。駆動信号生成ユニットＡ１の出力端Ａ１１は、第１のスイッチモジュールＰ２１における第１パワースイッチデバイスＳ１の制御端に接続され、第１のスイッチモジュールＰ２１における第１パワースイッチデバイスＳ１の駆動信号を出力する。駆動信号生成ユニットＡ１の出力端Ａ１２は、第２のスイッチモジュールＰ２２における第２のパワースイッチデバイスＳ２の制御端に接続され、第２のスイッチモジュールＰ２２における第２のパワースイッチデバイスＳ２の駆動信号を出力する。

駆動信号生成ユニットＡ２は、図２のＶ相ブリッジアームに対応しており、２つの出力端Ａ２１、Ａ２２を有している。駆動信号生成ユニットＡ２の出力端Ａ２１は、第３のスイッチモジュールＰ２３における第３のパワースイッチデバイスＳ３の制御端に接続され、第３のスイッチモジュールＰ２３における第３のパワースイッチデバイスＳ３の駆動信号を出力する。駆動信号生成ユニットＡ２の出力端Ａ２２は、第４のスイッチモジュールＰ２４における第４のパワースイッチデバイスＳ４の制御端に接続され、第４のスイッチモジュールＰ２４における第４のパワースイッチデバイスＳ４の駆動信号を出力する。

駆動信号生成ユニットＡ３は、図２のＷ相ブリッジアームに対応しており、２つの出力端Ａ３１、Ａ３２を有している。駆動信号生成ユニットＡ３の出力端Ａ３１は、第５のスイッチモジュールＰ２５における第５のパワースイッチデバイスＳ５の制御端に接続され、第５のスイッチモジュールＰ２５における第５のパワースイッチデバイスＳ５の駆動信号を出力する。駆動信号生成ユニットＡ３の出力端Ａ３２は、第６のスイッチモジュールＰ２６における第６のパワースイッチデバイスＳ６の制御端に接続され、第６のスイッチモジュールＰ２６における第６のパワースイッチデバイスＳ６の駆動信号を出力する。

以下、一つの駆動信号生成ユニットについて説明する。図３は、本発明の一実施形態における駆動信号生成ユニットの構成模式図である。図３に示すように、駆動信号生成ユニットは、第１のフィルタサブユニットＰ２０３、第２のフィルタサブユニットＰ２０４、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１、及び第２のＮＯＲモジュールＰ２０２を含む。

第１のフィルタサブユニットＰ２０３の第１端は上部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、第１のフィルタサブユニットＰ２０３の第２端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第１入力端に接続され、第１のフィルタサブユニットＰ２０３の第３端は、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第２入力端とグランドに接続されている。

具体的には、第１のフィルタサブユニットは、第１の分圧抵抗集合と第１の容量Ｃ１とを含むことができる。第１の分圧抵抗集合の一端は上部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、第１の分圧抵抗集合の他端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第１入力端に接続されている。第１の分圧抵抗集合は、少なくとも１つの抵抗を含むことができる。第１の分圧抵抗集合が複数の抵抗を含む場合、複数の抵抗の間の接続関係はここでは限定されない。図３に示す駆動信号生成ユニットは、第１の分圧抵抗集合が１つの抵抗Ｒ１を含む場合を例にする。第１の容量Ｃ１の一端は第１の分圧抵抗集合の他端に接続され、第１の容量Ｃ１の他端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第２入力端とグランドに接続されている。

上部ブリッジアーム元駆動信号端は、上部ブリッジアームのスイッチモジュールのオン／オフを駆動する上部ブリッジアーム元駆動信号を供給する。

第２のフィルタサブユニットＰ２０４の第１端は下部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、第２のフィルタサブユニットＰ２０４の第２端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第３入力端に接続され、第２のフィルタサブユニットＰ２０４の第３端は、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第４入力端とグランドに接続されている。

具体的には、第２のフィルタサブユニットＰ２０４は、第２の分圧抵抗集合と第２の容量Ｃ２とを含むことができる。第２の分圧抵抗集合の一端は下部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、第２分圧抵抗集合の他端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第３入力端に接続されている。第２の分圧抵抗集合が複数の抵抗を含む場合、複数の抵抗の間の接続関係はここでは限定されない。図３に示す駆動信号生成ユニットは、第２の分圧抵抗集合が１つの抵抗Ｒ２を含む場合を例にする。第２の容量Ｃ２の一端は第２の分圧抵抗集合の他端に接続され、第２の容量Ｃ２の他端は第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第４入力端とグランドに接続されている。

下部ブリッジアーム元駆動信号端は、下部ブリッジアームのスイッチモジュールのオン／オフを駆動する下部ブリッジアーム元駆動信号を供給する。

第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第１出力端は、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第２入力端に接続され、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第２出力端は、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第３入力端に接続されている。

第１のＮＯＲモジュールＰ２０１は、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第１入力端の信号及び第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第２入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第１出力端から第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第２入力端の入力信号に相当する信号を出力し、及び、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第３入力端の信号及び第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第４入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１の第２出力端から第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第３入力端の入力信号に相当する信号を出力する。

いくつかの例では、図３に示すように、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１は、１つの４入力２出力のＮＯＲゲートデバイスであってもよく、２入力は、１出力を制御する。

他の例では、第１のＮＯＲモジュールＰ２０１は、２つの２入力１出力のＮＯＲゲートデバイスを含むことができる。

第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第１入力端は、下部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第４入力端は、上部ブリッジアーム元駆動信号端に接続されている。第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第１出力端は、ブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの制御端に接続され、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第２出力端は、ブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの制御端に接続されている。

第２のＮＯＲモジュールＰ２０２は、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第１入力端の信号及び第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第２入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行うためのものであり、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第１出力端からブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号を出力し、及び、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第３入力端の信号及び第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第４入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２の第２の出力端からブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号を出力する。

いくつかの例では、図３に示すように、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２は、１つの４入力２出力のＮＯＲゲートデバイスであってもよく、２入力は、１出力を制御する。

他の例では、第２のＮＯＲモジュールＰ２０２は、２つの２入力１出力のＮＯＲゲートデバイスを含むことができる。

次に、図２及び図３を参照して、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第２のパワースイッチデバイスＳ２が配置されたＵ相ブリッジアームに対応する駆動信号生成ユニットにおける信号の入出力について説明する。表１は、駆動信号生成ユニットにおける信号の入出力を示している。

ここで、Ｓ１元駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１の上部ブリッジアーム元駆動信号端により供給される上部ブリッジアーム元駆動信号である。Ｓ２元駆動信号は、第２のパワースイッチデバイスＳ２の上部ブリッジアーム元駆動信号端により供給される上部ブリッジアーム元駆動信号である。Ｓ１駆動信号は、駆動信号生成ユニットから出力される第１のパワースイッチデバイスＳ１の駆動信号である。Ｓ２駆動信号は、駆動信号生成ユニットから出力される第２のパワースイッチデバイスＳ２の駆動信号である。

表１中の１はハイレベル、０はローレベルを表す。ハイレベルはパワースイッチデバイスをオンに駆動し、ローレベルはパワースイッチデバイスをオフに駆動する。表１からわかるように、上部ブリッジアーム元駆動信号端から供給される上部ブリッジアーム元駆動信号と下部ブリッジアーム元駆動信号端から供給される下部ブリッジアーム元駆動信号が、第１のパワースイッチデバイスＳ１と第２のパワースイッチデバイスＳ２が共にオンになるように指示したとき、駆動信号生成ユニットを介して出力される第１のパワースイッチデバイスＳ１と第２のパワースイッチデバイスＳ２に供給される駆動信号は反発され、第１のパワースイッチデバイスＳ１と第２のパワースイッチデバイスＳ２が同時にオンになる状況は発生しないため、同一のブリッジアーム内の上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールの導通の相互排他を実現する。

別の実施形態では、同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号と、同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号とを調整することもできる。同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号と同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号に対して、デッドタイムを設けて、同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールが同時にオンにならないようにする。具体的には、同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻と、同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻との間にデッドタイムを設定する。

いくつかの例では、デッドタイムは、スイッチモジュールのオンディレイ、オン期間、オフディレイ、およびオフ期間に関連している。例えば、デッドタイムは、式（１）のように設定できる。

デッドタイム＝［（オフディレイ−オンディレイ）＋（オフ期間−オン期間）］×Ｄ（１）
ここで、Ｄは計算パラメータであり、Ｄの値の範囲は１．１から２である。

例えば、図４は、本発明の実施形態の駆動信号におけるデッドタイムの模式図である。図４は図２の電池加熱システムにおける第１のパワーデバイスの駆動信号及び第２のパワーデバイスの駆動信号を示している。

図４に示すように、横方向が時間である。第１のパワーデバイスの駆動信号がローレベルからハイレベルに変化する時刻と、第２のパワーデバイスの駆動信号がハイレベルからローレベルに変化する時刻との時間差がデッドタイムとなる。第１のパワーデバイスの駆動信号がハイレベルからローレベルに変化する時刻と、第２のパワーデバイスの駆動信号がローレベルからハイレベルに変化する時刻との時間差がデッドタイムとなる。デッドタイムを設けることにより、第１パワースイッチデバイスＳ１と第２パワースイッチデバイスＳ２とが同時にオンになる状況を避し、同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールと下部ブリッジアームのスイッチモジュールの導通の相互排他を実現する。

なお、電池加熱システムの安全性を高めるために、上記駆動信号生成ユニットとデッドタイムは同時に電池加熱システムに設けられてもよい。

いくつかの例では、電池加熱システムは、車両用コントローラ（図１及び図２には示されていない）を更に含むことができる。電池加熱システムが電気自動車に搭載されている場合、電池管理モジュールとモータコントローラとの通信を確立しておく必要がある。車両用コントローラは、車両の状態を検出する。車両用コントローラは、モータが非作動状態にあると判定すると、モータコントローラＰ２０に加熱指令を送信する。加熱指令は、電池加熱システムが加熱モードに入る必要があることを示す。モータコントローラＰ２０は、車両用コントローラから送信された加熱指令を受信し、車両用コントローラに通信要求を送信する。車両用コントローラは、モータコントローラＰ２０から送信された通信要求を受信し、モータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ４とが通信可能に接続されるように、モータコントローラＰ２０と電池管理モジュールＰ４との間の通信権限を開放する。

図５は、本発明の一実施形態に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。当該制御方法は、上述した図１及び図２に示す電池加熱システムに適用することができる。図５に示すように、当該電池加熱システムの制御方法は、ステップＳ５０１とステップＳ５０２を含むことができる。

ステップＳ５０１において、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、モータコントローラに制御信号を送信する。

いくつかの例では、状態パラメータは、温度及び充電状態を含む。予め設定された加熱条件は、温度が予想温度閾値未満であり、且つ充電状態が加熱許容充電状態閾値を超えることを含む。

ステップＳ５０２において、モータコントローラは、制御信号を受信して、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力し、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御する。

対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの選択にはいくつかの態様がある。例えば、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの選択には次の９つの態様がある。

第１の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第２の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第３の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールと、第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールとを含む。

第４の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第５の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第６の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールと第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第７の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第８の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む。

第９の態様は、対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールと、第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールとを含む。

対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの選択の違いにより、交流電流が伝送される回路も異なる。次に、図２に示す電池加熱システムを例にして、電池加熱システムで発生する交流電流の伝送回路及び電流方向について説明する。

第１の態様では、モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第１のパワースイッチデバイスＳ１→第１の固定子インダクタンスＬ１→第２の固定子インダクタンスＬ２→第４のパワースイッチデバイスＳ４→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオフになるように駆動される。第１の固定子インダクタンスＬ１と第２の固定子インダクタンスＬ２が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第１の固定子インダクタンスＬ１→第３のパワースイッチデバイスＳ３のダイオードＶＤ３→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードＶ２→第２の固定子インダクタンスＬ２である。

第２の態様では、モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第１のパワースイッチデバイスＳ１→第１の固定子インダクタンスＬ１→第３の固定子インダクタンスＬ３→第６のパワースイッチデバイスＳ６→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオフになるように駆動される。第１の固定子インダクタンスＬ１と第３の固定子インダクタンスＬ３が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第１の固定子インダクタンスＬ１→第１のパワースイッチデバイスＳ１のダイオードＶＤ１→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第６のパワースイッチデバイスＳ６のダイオードＶＤ６→第３の固定子インダクタンスＬ３である。

第３の態様では、モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第１のパワースイッチデバイスＳ１→第１の固定子インダクタンスＬ１→第２の固定子インダクタンスＬ２及び第３の固定子インダクタンスＬ３→第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６の電力スイッチデバイスＳ６→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。即ち、第２の固定子インダクタンスＬ２と第３の固定子インダクタンスＬ３とが並列に接続された後、第１の固定子インダクタンスＬ１と直列に接続される。

モータコントローラＰ２０から第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４、及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第１のパワースイッチデバイスＳ１、第４のパワースイッチデバイスＳ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオフになるように駆動される。第１の固定子インダクタンスＬ１、第２の固定子インダクタンスＬ２及び第３の固定子インダクタンスＬ３が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第１の固定子インダクタンスＬ１→第１のパワースイッチデバイスＳ１のダイオードＶＤ１→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第４のパワースイッチデバイスＳ４のダイオードＶＤ４及び第６のパワースイッチデバイスＳ６のダイオードＶＤ６→第２の固定子インダクタンスＬ２及び第３の固定子インダクタンスＬ３である。

第４の態様では、モータコントローラＰ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第２のパワースイッチデバイスＳ２に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第２のパワースイッチデバイスＳ２がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第３のパワースイッチデバイスＳ３→第２の固定子インダクタンスＬ２→第１の固定子インダクタンスＬ１→第２のパワースイッチデバイスＳ２→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第２のパワースイッチデバイスＳ２に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第２のパワースイッチデバイスＳ２がオフになるように駆動される。第２の固定子インダクタンスＬ２と第１の固定子インダクタンスＬ１は放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第２の固定子インダクタンスＬ２→第３のパワースイッチデバイスＳ３のダイオードＶＤ３→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードＶＤ２→第１の固定子インダクタンスＬ１である。

第５の態様では、モータ制御装置Ｐ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第３のパワースイッチデバイスＳ３→第２の固定子インダクタンスＬ２→第３の固定子インダクタンスＬ３→第６のパワースイッチデバイスＳ６→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオフになるように駆動される。第２の固定子インダクタンスＬ２と第３の固定子インダクタンスＬ３が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第２の固定子インダクタンスＬ２→第３のパワースイッチデバイスＳ３のダイオードＶＤ３→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第６のパワースイッチデバイスＳ６のダイオードＶＤ６→第３の固定子インダクタンスＬ３である。

第６の態様では、モータコントローラＰ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第３のパワースイッチデバイスＳ３→第２の固定子インダクタンスＬ２→第１の固定子インダクタンスＬ１及び第３の固定子インダクタンスＬ３→第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第６のパワースイッチデバイスデバイスＳ６→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。即ち、第１の固定子インダクタンスＬ１と第３の固定子インダクタンスＬ３とが並列に接続された後、第２の固定子インダクタンスＬ２と直列に接続される。

モータコントローラＰ２０から第３のパワースイッチデバイスＳ３、第２のパワースイッチデバイスＳ２、及び第６のパワースイッチデバイスＳ６に送信された駆動信号は、第３のパワースイッチデバイスＳ３、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第６のパワースイッチデバイスＳ６がオフになるように駆動される。第２の固定子インダクタンスＬ２、第１の固定子インダクタンスＬ１及び第３の固定子インダクタンスＬ３が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第２の固定子インダクタンスＬ２→第３のパワースイッチデバイスＳ３のダイオードＶＤ３→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードＶＤ２及び第６のパワースイッチデバイスＳ６のダイオードＶＤ６→第１の固定子インダクタンスＬ１及び第３の固定子インダクタンスＬ３である。

第７の態様では、モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第２のパワースイッチデバイスＳ２に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第２のパワースイッチデバイスＳ２がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第５のパワースイッチデバイスＳ５→第３の固定子インダクタンスＬ３→第１の固定子インダクタンスＬ１→第２のパワースイッチデバイスＳ２→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第２のパワースイッチデバイスＳ２に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第２のパワースイッチデバイスＳ２がオフになるように駆動される。第３の固定子インダクタンスＬ３及び第１の固定子インダクタンスＬ１が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第３の固定子インダクタンスＬ３→第５のパワースイッチデバイスＳ５のダイオードＶＤ５→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードＶＤ２→第１の固定子インダクタンスＬ１である。

第８の態様では、モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第５のパワースイッチデバイスＳ５→第３の固定子インダクタンスＬ３→第２の固定子インダクタンスＬ２→第４のパワースイッチデバイスＳ４→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。

モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオフになるように駆動される。第３の固定子インダクタンスＬ３及び第２の固定子インダクタンスＬ２が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第３の固定子インダクタンスＬ３→第５のパワースイッチデバイスＳ５のダイオードＶＤ５→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第４のパワースイッチデバイスＳ４のダイオードＶＤ４→第２の固定子インダクタンスＬ２である。

第９の態様では、モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオンになるように駆動される。電池パックＰ１が放電され、電池パックＰ１の放電回路が形成される。電流方向は、電池パックＰ１→ヒューズモジュールＰ５→メイン正極スイッチＫ１→第５のパワースイッチデバイスＳ５→第３の固定子インダクタンスＬ３→第１の固定子インダクタンスＬ１及び第２の固定子インダクタンスＬ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４→メイン負極スイッチＫ２→電流センサＰ６→電池パックＰ１である。即ち、第１の固定子インダクタンスＬ１と第２の固定子インダクタンスＬ２とが並列に接続された後、第３の固定子インダクタンスＬ３と直列に接続される。

モータコントローラＰ２０から第５のパワースイッチデバイスＳ５、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４に送信された駆動信号は、第５のパワースイッチデバイスＳ５、第２のパワースイッチデバイスＳ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４がオフになるように駆動される。第３の固定子インダクタンスＬ３、第１の固定子インダクタンスＬ１及び第２の固定子インダクタンスＬ２が放電され、電池パックＰ１が充電され、電池パックＰ１の充電回路が形成される。電流方向は、第３の固定子インダクタンスＬ３→第５のパワースイッチデバイスＳ５のダイオードＶＤ５→メイン正極スイッチＫ１→ヒューズモジュールＰ５→電池パックＰ１→電流センサＰ６→メイン負極スイッチＫ２→第２のパワースイッチデバイスＳ２のダイオードＶＤ２及び第４のパワースイッチデバイスＳ４のダイオードＶＤ４→第１の固定子インダクタンスＬ１及び第２の固定子インダクタンスＬ２である。

なお、上記９つの態様では、非対象上部ブリッジアームスイッチモジュールと非対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは共にオフ状態となっている。

なお、ステップＳ５０１及びステップＳ５０２の他に関連する説明は、上述した実施形態の説明を参照することができ、ここでは説明を省略する。

本発明の実施形態では、電池加熱システムにおける電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たすか否かを判定し、満たしていると判断すると、モータコントローラに制御信号を送信し、モータコントローラが対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力するように制御して、上記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び上記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御する。電池パック、メイン正極スイッチ、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール、モータ、対象下部ブリッジアームスイッチモジュール、メイン負極スイッチにより形成される回路に交流電流を発生させ、つまり、電池パックは充電と放電を交互に行う。電池パックは内部抵抗を有しており、電池パックが充電と放電を交互に行う過程で、電池パックの内部抵抗に交流電流が流れて発熱し、即ち電池パックが内部から発熱するため、電池パックの加熱効率が向上する。本実施形態における熱は、電池パックに交流電流が流れることにより生成されるため、電池パックの内部の発熱が均一になる。また、インバータ及びモータの構成を変更していないため、追加の構成変更費用も発生しない。

図６は、本発明の他の実施形態に係る電池加熱システムの制御方法を示すフローチャートである。図６は、図６に示す電池加熱システムの制御方法が、ステップＳ５０３〜ステップＳ５１４を更に含む点で、図５と異なっている。

ステップＳ５０３では、車両用コントローラは、車両状態を検出し、モータが非作動状態にあると判定し、モータコントローラに加熱指令を送信する。

電池加熱システムは、車両の各構成部材の状態を検出して車両状態を得ることができる車両用コントローラを含む更にことができる。モータが非作動状態にあると、車両は静置状態、即ち非走行状態にある。車両が非走行状態にある場合、電池加熱システムは加熱モードに入ることができる。車両用コントローラは、モータコントローラに加熱指令を送信して、電池加熱システムが加熱モードに入ることをモータコントローラに通知する。

なお、ステップＳ５０３の前に、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たしていれば、車両用コントローラはステップＳ５０３を実行する。

ステップＳ５０４では、モータコントローラは、加熱指令を受信し、車両用コントローラに通信要求を送信する。

モータコントローラは加熱指令を受信し、電池管理モジュールと通信を確立する必要があると、モータコントローラは車両用コントローラにモータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限の開放を要求するように車両用コントローラに通信要求を送信する。

ステップＳ５０５では、車両用コントローラは、通信要求を受信し、モータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限を開放する。

例えば、車両用コントローラは、モータコントローラと電池管理モジュールに通信パラメータを配置して、モータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限を開放することができる。

ステップＳ５０６では、モータコントローラは、電池管理モジュールとハンドシェイク通信を行い、通信接続を確立する。

モータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信権限が開放された後、モータコントローラは電池管理モジュールと通信接続を確立することができる。具体的には、モータコントローラから電池管理モジュールに対しハンドシェイク通信を開始し、又は電池管理モジュールからモータコントローラに対しハンドシェイク通信を開始し、モータコントローラと電池管理モジュールとの間の通信接続を確立する。

ステップＳ５０７では、電池管理モジュールは、メイン負極スイッチとメイン正極スイッチが順次にオンになるように駆動する。

電池加熱システムが加熱モードに入ると、電池管理モジュールは、メイン負極スイッチが先にオンになり、メイン正極スイッチが後にオンになるように駆動する。ステップＳ５０７の後、電池管理モジュールは、メイン負極スイッチ及びメイン正極スイッチのオン／オフ状態を車両用コントローラに更に報知することができる。車両用コントローラは、メイン負極スイッチとメイン正極スイッチが共にオンになっている判定すると、モータコントローラに通知し、モータコントローラは、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力する。

ステップＳ５０８では、電池管理モジュールは、電池パックの状態パラメータを取得し、状態パラメータがパラメータ安全範囲を超えた場合、モータコントローラに停止信号を送信し、モータコントローラの駆動信号の出力を停止するように制御する。

状態パラメータは、温度及び／又は電圧を含むことができる。状態パラメータが温度を含む場合、パラメータ安全範囲は温度安全範囲を含む。電池パックの温度がパラメータ安全範囲を超えて、例えば電池パックに過熱現象が発生すると、電池管理モジュールは、モータコントローラに停止信号を送信し、モータコントローラは、スイッチモジュールへの駆動信号の出力を停止する。状態パラメータが電圧を含む場合、パラメータ安全範囲は電圧安全範囲を含む。電池パックの電圧が電圧安全範囲を超えて、例えば電池パックに電圧不足現象が発生すると、電池管理モジュールは、モータコントローラに停止信号を送信し、モータコントローラは、スイッチモジュールへの駆動信号の出力を停止する。状態パラメータが温度及び電圧を含む場合、電池パックの温度がパラメータ安全範囲を超える或いは電池パックの電圧が電圧安全範囲を超えると、電池管理モジュールは、モータコントローラに停止信号を送信し、モータコントローラは、スイッチモジュールへの駆動信号の出力を停止する。パラメータ安全範囲は、作業シーンや作業ニーズに応じて設定することができるが、ここでは限定されない。

電池管理モジュールは、リアルタイムで電池パックの状態パラメータを取得し、リアルタイムで状態パラメータの検出を行う。電池パックの異常が発生された場合、電池加熱システムの安全を保証するために、電池加熱システムは加熱モードを終了する。

電池パックに異常が発生されると、電池加熱システムの安全性を更に保証するために、電池管理モジュールは、メイン正極スイッチ及びメイン負極スイッチがオフになるように制御し、電池加熱システムにおける回路を完全にオフにすることができる。

ステップＳ５０９では、モータコントローラは、スイッチモジュールの温度を取得し、スイッチモジュールの温度がスイッチ温度安全閾値を超えると、駆動信号の出力を停止する。

具体的には、温度センサをスイッチモジュールに設けて、スイッチモジュールの温度を取得することができる。スイッチモジュールの温度（スイッチモジュールはパワースイッチデバイスを含み、スイッチモジュールの温度はパワースイッチデバイスの温度を含む）がスイッチ温度安全閾値を超えると、スイッチモジュールの温度が異常であることを示し、加熱モードを終了する必要がある。よって、モータ制御装置は駆動信号の出力を停止する。

ステップＳ５１０では、電池管理モジュールは、取得した状態パラメータに基づいて、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を算出し、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比をモータコントローラに送信する。

電池加熱システムは、電流センサを更に含む。状態パラメータは、電流、即ち電流センサによって取得された電流を更に含む。

いくつかの例では、比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ、ＰＩＤ）アルゴリズム又は他のフィードバック調節アルゴリズムを利用し、温度、充電状態、電流などのリアルタイムで取得した状態パラメータに基づいて、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を算出する。電池管理モジュールは、状態パラメータを周期的に取得し、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を周期的に算出することができる。電池管理モジュールは、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比をリアルタイムでモータコントローラに送信してもよいし、駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を周期的にモータコントローラに送信してもよいが、ここでは限定されない。

ステップＳ５１１では、モータコントローラは、出力された駆動信号の周波数及びデューティ比を所望の周波数及び所望のデューティ比に調整し、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールのオン期間及びオフ期間を制御する。

駆動信号の周波数とデューティ比が変化すると、電池加熱システムにおける温度、充電状態、電流などが変化する。駆動信号によるインバータにおける各スイッチモジュールの駆動により発生される交流電流の大きさは、駆動信号の周波数やデューティ比に依存する。交流電流の大きさが大きいほど、電池パックから発生する熱が多くなる。モータコントローラは、出力される駆動信号の周波数を所望の周波数に調整し、出力される駆動信号のデューティ比を所望のデューティ比に調整して、電池加熱システムにおける温度、充電状態、電流等を調整することができ、電池加熱システムの加熱速度を安定させる。駆動信号の周波数やデューティ比の調整は、周期的に行ってもよいし、リアルタイムに行ってもよいが、ここでは限定されない。

ステップＳ５１２では、電池管理モジュールは、電池パックの温度が予想温度閾値に達したと判定し、停止信号をモータコントローラに送信する。

予想温度閾値は電池が正常に作動できる温度閾値であり、電池パックの温度が予想温度閾値に達すると、電池を加熱し続ける必要がなく、電池加熱システムは、加熱モードを終了することができる。電池管理モジュールは、モータコントローラに停止信号を送信して、モータコントローラがスイッチモジュールへの駆動信号の出力を停止するように制御することができる。

ステップＳ５１３では、モータコントローラは、停止信号を受信し、駆動信号の出力を停止する。

いくつかの例では、電池管理モジュールは、電池パックの温度が予想温度閾値に達したと判定すると、更に、メイン正極スイッチ及びメイン負極スイッチがオフになるように制御し、電池加熱システムの回路を遮断することができる。

いくつかの例では、モータコントローラが駆動信号の出力を停止し、電池加熱システム回路が遮断された後、電池管理モジュールとモータコントローラとの間の通信接続を遮断することができ、具体的には、電池管理モジュール又はモータコントローラにより通信切断を行うことができるが、これに限定されない。

モータコントローラ及び電池管理モジュールは、電池加熱システムが加熱モードを終了、及び電池管理モジュールとモータコントローラとの間の通信接続が切断された情報を車両用コントローラに更に報知することができる。

いくつかの例では、駆動信号の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚである。駆動信号のデューティ比の範囲は５％〜５０％である。

いくつかの例では、各スイッチモジュールの安全性を保証するために、駆動信号のデッドタイムを設定することもできる。具体的には、同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻と、同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻との間にデッドタイムが設定される。デッドタイムは、スイッチモジュールのオンディレイ、オン期間、オフディレイ、及びオフ期間に関連している。

デッドタイムに関する説明は、上述の実施形態における説明内容を参照することができるが、ここでは説明を省略する。

なお、本明細書において、各実施形態は、段階的に記載されており、各実施形態は、互いに同一または類似の部分を参照して記載されていればよく、他の実施形態との相違点を中心に記載されていることは言うまでもない。制御方法の実施形態については、電池加熱システムの実施形態の説明を参照されたい。本発明は、上述の文章に記載され且つ図に示した特定のステップ及び構造に限定されるものではない。当業者は、本発明の精神を理解した上で、様な変更、修正、及び追加、またはステップ間の順序の変更を行うことができる。また、簡略化のため、既知の方法技術の詳細な説明は省略する。

当業者は、上記の実施形態はすべて例示的なものであり、限定されるものではないことを理解すべきである。異なる実施形態で現れた異なる技術的特徴を組み合わせて、有益な効果を得ることができる。当業者は、図面、明細書、及び特許請求の範囲を検討した上で、開示された実施形態の他の変形例を理解し、実施することができることを理解すべきである。特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の装置又はステップを排除するものではない。不定冠詞「一つ」は複数を排除しない。用語「第１」、「第２」は、任意の特定の順序を示すためのものではなく、名称を示すために使用される。特許請求の範囲におけるいかなる符号も、保護範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。特許請求の範囲に記載された複数の部分の機能は、単一のハードウェアまたはソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。いくつかの技術的特徴が異なる従属請求項に記載されていることは、有益な効果を得るためにこれらの技術的特徴を組み合わせることができないことを意味していない。

Claims (20)

1. 電池パックの正極に接続されたメイン正極スイッチと、前記電池パックの負極に接続されたメイン負極スイッチと、前記メイン正極スイッチ及び前記メイン負極スイッチに接続されたインバータと、前記インバータに接続されたモータと、電池管理モジュールとを備え、
   前記インバータは、並列に接続された支持容量と、第１相ブリッジアームと、第２相ブリッジアームと、第３相ブリッジアームとを含み、
   前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム及び前記第３相ブリッジアームは、それぞれ上部ブリッジアーム及び下部ブリッジアームを有し、前記上部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられ、前記下部ブリッジアームには、スイッチモジュールが設けられており、
   前記モータの第１相入力端、第２相入力端及び第３相入力端は、前記第１相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、前記第２相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点、及び前記第３相ブリッジアームにおける上部ブリッジアームと下部ブリッジアームとの接続点にそれぞれ接続されており、
   前記インバータは、モータコントローラを更に含み、前記モータコントローラは、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力して、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御し、
   前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム、前記第３相ブリッジアームのいずれかの上部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールが配置されたブリッジアームを除く少なくとも１つのブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールであり、
   前記電池管理モジュールは、前記電池パックの状態パラメータを取得し、前記電池パックの前記状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、前記モータコントローラに制御信号を送信し、前記モータコントローラからの前記駆動信号の出力を制御し、
   車両の状態を検出し、前記モータが非作動状態にあると判定すると、前記モータコントローラに加熱指令を送信し、及び、前記モータコントローラから送信された通信要求を受信し、前記モータコントローラと前記電池管理モジュールとの間の通信権限を開放する車両用コントローラを更に備える、
   ことを特徴とする電池加熱システム。
2. 前記状態パラメータは、温度及び充電状態を含み、前記予め設定された加熱条件は、前記温度が加熱温度閾値未満であること及び前記充電状態が加熱許容充電状態閾値を超えることを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
3. 前記スイッチモジュールは、ダイオードを有し、
   前記上部ブリッジアームの前記スイッチモジュールに対し、前記ダイオードのアノードは、前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続され、前記ダイオードのカソードは、前記上部ブリッジアームと前記メイン正極スイッチとの間に位置し、
   前記下部ブリッジアームの前記スイッチモジュールに対し、前記ダイオードのアノードは、前記下部ブリッジアームと前記メイン負極スイッチとの間に位置し、前記ダイオードのカソードは、前記上部ブリッジアームと前記下部ブリッジアームとの接続点に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
4. 前記モータコントローラは、前記第１相ブリッジアーム、前記第２相ブリッジアーム及び前記第３相ブリッジアームにそれぞれ対応する３つの駆動信号生成ユニットを備え、
   前記駆動信号生成ユニットは、第１のフィルタサブユニット、第２のフィルタサブユニット、第１のＮＯＲモジュール、及び第２のＮＯＲモジュールを含み、
   前記第１のフィルタサブユニットの第１端は、上部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、前記第１のフィルタサブユニットの第２端は、前記第１のＮＯＲモジュールの第１入力端に接続され、前記第１のフィルタサブユニットの第３端は、前記第１のＮＯＲモジュールの第２入力端とグランドに接続されており、
   前記第２のフィルタサブユニットの第１端は、下部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、前記第２のフィルタサブユニットの第２端は、前記第１のＮＯＲモジュールの第３入力端に接続され、前記第２のフィルタサブユニットの第３端は、前記第１のＮＯＲモジュールの第４入力端とグランドに接続されており、
   前記第１のＮＯＲモジュールの第１出力端は、前記第２のＮＯＲモジュールの第２入力端に接続され、前記第１のＮＯＲモジュールの第２出力端は、前記第２のＮＯＲモジュールの第３入力端に接続されており、前記第１のＮＯＲモジュールは、前記第１のＮＯＲモジュールの第１入力端の信号及び前記第１のＮＯＲモジュールの第２入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、前記第１のＮＯＲモジュールの第１出力端から前記第２のＮＯＲモジュールの第２入力端の入力信号に相当する信号を出力し、及び、前記第１のＮＯＲモジュールの第３入力端の信号及び前記第１のＮＯＲモジュールの第４入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、前記第１のＮＯＲモジュールの第２出力端から前記第２のＮＯＲモジュールの第３入力端の入力信号に相当する信号を出力し、
   前記第２のＮＯＲモジュールの第１入力端は、前記下部ブリッジアーム元駆動信号端に接続され、前記第２のＮＯＲモジュールの第４入力端は、前記上部ブリッジアーム元駆動信号端に接続されており、前記第２のＮＯＲモジュールの第１出力端は、ブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの制御端に接続され、前記第２のＮＯＲモジュールの第２出力端は、ブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの制御端に接続されており、
   前記第２のＮＯＲモジュールは、前記第２のＮＯＲモジュールの第１入力端の信号及び前記第２のＮＯＲモジュールの第２入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行うように構成され、ブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号を前記第２のＮＯＲモジュールの第１出力端から出力し、及び、前記第２のＮＯＲモジュールの第３入力端の信号及び第２のＮＯＲモジュールの第４入力端の信号に対してＮＯＲ操作を行い、ブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号を前記第２のＮＯＲモジュールの第２の出力端から出力する、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
5. 同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻と、同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻との間にデッドタイムが設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
6. 前記電池パックの正極と前記メイン正極スイッチとの間に設けられたヒューズモジュールを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
7. 前記電池パックの負極と前記メイン負極スイッチとの間に設けられた電流センサを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
8. 前記駆動信号の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚであり、前記駆動信号のデューティ比の範囲は５％〜５０％である、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
9. 前記スイッチモジュールは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタＩＧＢＴチップ、ＩＧＢＴモジュール、金属酸化物半導体電界効果トランジスタＭＯＳＦＥＴのうちの１種以上を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の電池加熱システム。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電池加熱システムに適用される電池加熱システムの制御方法であって、
    前記電池管理モジュールは、前記電池パックの状態パラメータを取得し、前記電池パックの状態パラメータが予め設定された加熱条件を満たす場合、前記モータコントローラに制御信号を送信することと、
    前記モータコントローラは、前記制御信号を受信して、対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び対象下部ブリッジアームスイッチモジュールに駆動信号を出力し、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールの周期的なオン／オフを制御することとを含み、
    前記電池加熱システムは、車両用コントローラを更に備え、
    前記電池管理モジュールが前記モータコントローラに制御信号を送信する前に、前記電池加熱システムの制御方法は、
    前記車両用コントローラが車両の状態を検出し、前記モータが非作動状態にあると判定すると、前記モータコントローラに加熱指令を送信することと、
    前記モータコントローラが前記加熱指令を受信し、前記車両用コントローラに通信要求を送信することと、
    前記車両用コントローラが前記通信要求を受信し、前記モータコントローラと前記電池管理モジュールとの間の通信権限を開放することと、
    前記モータコントローラが、前記電池管理モジュールとハンドシェイク通信を行い、通信接続を確立することとを更に含む、ことを特徴とする電池加熱システムの制御方法。
11. 前記状態パラメータは、温度及び充電状態を含み、前記予め設定された加熱条件は、前記温度が予想温度閾値未満である及び前記充電状態が加熱許容充電状態閾値を超えることを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
12. 前記電池管理モジュールが前記モータコントローラに制御信号を送信する前に、
    前記電池管理モジュールが、前記メイン負極スイッチと前記メイン正極スイッチとが順次にオンになるように駆動することとを更に含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
13. 前記状態パラメータは、温度及び／又は電圧を含み、
    前記電池管理モジュールが前記電池パックの前記状態パラメータを取得し、前記状態パラメータがパラメータ安全範囲を超える場合、前記モータコントローラに停止信号を送信して、前記モータコントローラがスイッチモジュールへの駆動信号の出力を停止するように制御することとを更に含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
14. 前記モータコントローラが、前記スイッチモジュールの温度を取得し、前記スイッチモジュールの温度がスイッチ温度安全閾値を超える場合、前記駆動信号の出力を停止することとを更に含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
15. 前記電池加熱システムは、電流センサを更に含み、前記状態パラメータは、電流を更に含み、
    前記電池管理モジュールが取得した前記状態パラメータに基づき、前記駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を算出し、前記駆動信号の所望の周波数と所望のデューティ比を前記モータコントローラに送信することと、
    前記モータコントローラが、出力される前記駆動信号の周波数とデューティ比を前記所望の周波数と前記所望のデューティ比に調整して、前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュール及び前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールのオン期間及びオフ期間を制御することとを更に含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の電池加熱システムの制御方法。
16. 前記電池管理モジュールが、前記電池パックの温度が所望の温度閾値に達すると判定すると、前記モータコントローラに停止信号を送信することと、
    前記モータコントローラが、前記停止信号を受信して、前記駆動信号の出力を停止することとを更に含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
17. 前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュール及び前記第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュール及び前記第３相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、
    あるいは、
    前記対象上部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第３相ブリッジアームの上部ブリッジアームのスイッチモジュールを含み、前記対象下部ブリッジアームスイッチモジュールは、前記第１相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュール及び前記第２相ブリッジアームの下部ブリッジアームのスイッチモジュールを含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
18. 前記駆動信号の周波数の範囲は、１００Ｈｚ〜１０００００Ｈｚであり、前記駆動信号のデューティ比の範囲は５％〜５０％である、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
19. 同一のブリッジアームにおける上部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻と、同一のブリッジアームにおける下部ブリッジアームのスイッチモジュールの駆動信号のレベルが変化する時刻との間にデッドタイムが設定される、ことを特徴とする請求項１０に記載の電池加熱システムの制御方法。
20. 前記デッドタイムは、前記スイッチモジュールのオンディレイ、オン期間、オフディレイ及びオフ期間に関連している、ことを特徴とする請求項１９に記載の電池加熱システムの制御方法。
    

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