JP2010518567A - パワーバッテリモジュール、バッテリ、モジュール充電方法、及びバッテリを有する自動車 - Google Patents
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Abstract
Description
−セルを充電するための2つの外部充電端子。ここで、前記2つの外部充電端子は、外部充電器に接続され、2つ外部充電端子のうちの少なくとも1つの外部充電端子は、2つの外部使用端子とは異なる第2充電端子である。
−前記第2連結手段は、前記加熱要素と直列に接続されると共に、開閉制御入力を有する少なくとも1つの加熱断続器を有しており、この直列回路は、前記充電端子間に接続されており、
該制御入力は、開放制御信号があるときに、該加熱断続器を開放状態にする制御入力を備えた開放活性化手段に接続されており、
第3手段は、加熱断続器の閉鎖が該開放活性化手段及び該制御入力から独立するように設けられている;
−前記第2連結手段は、前記加熱要素と直列に接続されていると共に、開閉制御入力を有する少なくとも1つの加熱断続器を有しており、この直列回路は、前記充電端子間に接続されており、
該制御入力は、該充電端子間に電圧が加えられているときに該加熱断続器の自動的な閉鎖を活性化させるための第3手段と、開放制御信号があるときに該加熱断続器を開放状態にする制御入力を有する開放活性化手段とに接続されている;
−開放活性化手段の制御入力は、加熱断続器の制御入力と光絶縁されている;
−又は、開放活性化手段は、該加熱断続器及び該遮断手段によって形成された直列回路と並列に接続されている電流遮断/導通主経路と、開放制御入力として機能する制御端子とを有する断続器を備えている;
−前記第2連結手段は、該加熱要素に直列に接続されていると共に、開閉制御入力を有する少なくとも1つの加熱断続器を有し、この直列回路は、前記充電端子間に接続されており、
前記加熱断続器の制御入力は、電圧制御手段に接続されている;
−前記第3手段は、制御入力に該充電端子からバイアスをかける要素を備えている;
−電圧制限手段は、少なくとも1つのツェナーダイオードを有している;
−前記加熱断続器は、加熱要素と直列になる電流遮断/導通主経路と、該主経路を制御すると共に制御入力として機能する制御端子とを備える少なくとも1つのトランジスタを有している;
−前記加熱断続器のトランジスタは、前記電流遮断/導通主経路を構成するドレイン−ソース部と、前記制御入力として機能するゲートとを有するMOSトランジスタである;
−前記ツェナーダイオードは、前記加熱断続器のMOSトランジスタのゲート−ソース部と並列である;
−前記第2連結手段は、前記充電端子間の前記加熱要素に直列に接続されると共に、セルの公称充電動作温度よりも高い設定温度を超える温度から保護する少なくとも1つの温度ヒューズを有している;
−モジュールの少なくとも1つの領域の温度を測定する少なくとも1つの装置と、第1遮断/接続手段の状態制御のための制御手段とを備え、
前記制御手段は、測定装置によって得られる最低温度が前記制御手段に予め設定されている公称充電動作温度以上のときに第1遮断/接続手段を接続状態に操作するために、測定装置によって測定される温度を受信する;
−前記第2連結手段は、前記加熱要素と直列に接続されると共に、開閉制御入力を有する少なくとも1つの加熱断続器を有しており、この直列回路は、前記充電端子間に接続されており、
前記モジュールは、第1遮断/接続手段が接続状態にあるときだけ該加熱断続器を開放するための制御入力に接続された制御手段を備えている態にあるときにだけ、加熱断続器を開放する制御入力に接続された制御手段を備えている;
−前記加熱要素はそれぞれ、該モジュールの前記領域の温度測定装置に連結されており、
前記制御手段は、前記第1遮断/接続手段が接続状態にある場合において、関連する装置の測定温度が公称充電動作温度よりも高い第1設定温度よりも高くなったときには前記加熱遮断器を開放し、関連する装置の測定温度が公称充電動作温度よりも低く且つ20℃よりも高い第2設定温度よりも低くなったときには前記加熱断続器を閉じるように設けられいる;
−前記温度測定装置は、該モジュールの少なくとも2つの異なる領域に設けられている;
−前記セルは、薄膜の組立体によって作られている;
−前記セルは、80℃よりも高い公称充電動作温度を有する;
−前記セルは、リチウム・金属・ポリマ型のセルである;
−モジュールは、充電量設定値の生成手段と、該充電量設定値を伝達することができる外部との通信のための第1アクセス部とを備えている;
第2の発明主題は、バッテリケース内に上記のようなバッテリモジュールを複数備え、モジュールは、ケース内で使用端子によって接続されており、バッテリは、ケース外部にアクセス可能であると共に、モジュールに接続されている少なくとも2つの使用端子と、ケース外部にアクセス可能であると共に、モジュールに接続されている少なくとも2つの充電端子とを備えていることを特徴とする。
−前記モジュールの使用端子は、ケース内で連続的に直列に接続されており、外部使用端子の一方は、前記全モジュールのうち最低電圧の使用端子に接続されており、他方の外部使用端子は、前記全モジュールのうち最高電圧の使用端子に接続されている;
−前記各モジュールの充電端子は、ケース外部にアクセス可能である;
−前記モジュールは、ケース内で前記充電端子によって接続されており、ケース外部にアクセス可能であると共に、前記モジュールに接続されている2つの充電端子を備えている;
−前記モジュールの充電端子は、ケース内で連続的に直列に接続されており、外部充電端子の一方は、前記全モジュールのうち最低電圧の充電端子に接続されており、他方の外部充電端子は、前記全モジュールの最高電圧の充電端子に接続されている;
−バッテリは、前記モジュールの充電量設定値の生成手段と、該充電設定値を伝達することができる外部との通信のための第1アクセス部とを備えている。
少なくとも1つの前記第2外部充電端子は、まずは、当該少なくとも1つの該第2外部充電端子とは異なる少なくとも1つの前記外部使用端子と接続されておらず、
前記充電器は、前記外部充電端子に電圧を印加するために、該外部充電端子に接続され、
前記加熱要素は、初期加熱段階の間に、前記充電器の電圧で該モジュールの前記セルを少なくとも公称充電動作温度まで加熱するために、該外部充電端子に接続され、
初期加熱段階後には、少なくとも1つの該第1外部使用端子は、前記充電器の電圧で前記セルを充電するために、少なくとも1つの該第2外部充電端子に接続されることを特徴とする。
−22つの前記充電端子は、第1使用端子と称される前記使用端子とは異なる第2充電端子であり、
初期加熱段階の前及び間は、2つの前記充電端子は、セルが公称充電動作温度まで加熱されるまで、前記使用端子に対して接続されておらず、
初期加熱段階後には、該充電端子を該使用端子に接続することによって、前記セルが該第2充電端子からの該充電器の電圧で充電される;
−該モジュールの少なくとも1つの領域に設けられた少なくとも1つの測定装置は、温度を測定し、
該測定装置に接続された該モジュールの計算器は、前記セルの測定温度を監視すると共に、最低測定温度が公称充電動作温度以上のときには、少なくとも1つの前記第1外部使用端子を少なくとも1つの前記第2外部充電端子に接続する;
−少なくとも1つの加熱断続器は、加熱要素と直列に接続されると共に、開閉制御入力を有しており、この直列回路は、2つの前記外部充電端子間に接続されており、
前記加熱断続器は、初期加熱段階の間、前記外部充電端子に前記充電器の電圧が印加されているときに自動的に閉じ、
前記モジュールの計算器は、前記充電端子が使用端子に接続されているときだけ、少なくとも一時的に前記加熱断続器を開けるために制御入力を制御する;
−前記加熱要素はそれぞれ、前記モジュールの前記領域の温度測定装置と連結されており、
前記計算器は、前記充電端子が前記使用端子に接続されている場合において、前記関連する装置の測定温度が公称充電動作温度よりも高い第1設定温度よりも高くなったときには該加熱断続器の開けるために、前記関連する装置の測定温度が公称充電動作温度よりも低く且つ20℃よりも高い第2設定温度よりも低くなったときには該加熱断続器を閉じるために、制御入力を制御する;
−前記温度測定装置は、前記モジュールの少なくとも2つの異なる領域に設けられている;
−前記バッテリモジュールは、自動車に内蔵されている;
第4の発明主題は、トラクションモータ駆動装置と、少なくとも一時的にトラクションモータ駆動装置に電力を供給する少なくとも1つの上記のようなバッテリとを備えている自動車である。
−充電器(CHG)を外部給電部に接続するための少なくとも1つの接続アクセス部(CXALEXT)。
Claims (38)
- 20℃よりも高い公称充電動作温度を有する複数の再充電可能なセル(10)と、該セルを使用するための2つの外部使用端子(23,24)と、セルの加熱のための少なくとも1つの電気要素とを備えたパワーバッテリモジュールであって、
セルの充電を管理するための回路(50)をさらに備えており、
その回路(50)は、
外部充電器に接続されて、セルを充電するための2つの外部充電端子(21,22)であって、該2つの外部充電端子(21,22)のうちの第2充電端子と称される少なくとも1つの外部充電端子が2つの外部使用端子(23,24)とは異なっている2つの外部充電端子(21,22)と、
−前記少なくとも1つの第2充電端子(21,22)と、第1使用端子(23,24)と称される少なくとも1つの使用端子(23,24)との間において、第2充電端子(21,22)と第1使用端子(23,24)との間の電流の流れを遮断するための第1遮断状態、及び第2充電端子(21,22)と第1使用端子(23,24)とを接続するための第2接続状態の何れか一方になることが可能である第1遮断/接続手段(53,54)と、
−少なくとも第1遮断/接続手段が第1遮断状態にあるときにおいて、加熱要素(33)に電力を供給するために充電端子(21,22)を加熱要素(33)に接続する、充電端子(21,22)と加熱要素(33)との間の第2連結手段(60)とを備えていることを特徴とするパワーバッテリモジュール。 - 請求項1に記載のバッテリモジュールにおいて、
2つの充電端子(21,22)は、第1使用端子と称される使用端子(23,24)とは異なる第2充電端子であり、
第1遮断/接続手段(53,54)は、該第2端子(21,22)と該第1端子(23,24)との間に設けられていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第2連結手段(60)は、前記加熱要素(33)と直列に接続されると共に、開閉制御入力(61)を有する少なくとも1つの加熱断続器(34)を有しており、
この直列回路は、前記充電端子(21,22)間に接続されており、
該制御入力(61)は、開放制御信号があるときに、該加熱断続器を開放状態にする制御入力(73,76)を備えた開放活性化手段(70)に接続されており、
第3手段は、加熱断続器(34)の閉鎖が該開放活性化手段(70)及び該制御入力(73,76)から独立するように設けられていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第2連結手段(60)は、前記加熱要素(33)と直列に接続されていると共に、開閉制御入力(61)を有する少なくとも1つの加熱断続器(34)を有しており、
この直列回路は、前記充電端子(21,22)間に接続されており、
該制御入力(61)は、該充電端子(21,22)間に電圧が加えられているときに該加熱断続器(34)の自動的な閉鎖を活性化させるための第3手段(37,38)と、開放制御信号があるときに該加熱断続器を開放状態にする制御入力(73,76)を有する開放活性化手段(70)とに接続されていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項3又は4に記載のバッテリモジュールにおいて、
開放活性化手段(70)の制御入力(73)は、加熱断続器(34)の制御入力(61)と光絶縁されていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項3又は4に記載のバッテリモジュールにおいて、
開放活性化手段(70)は、該加熱断続器(34)及び該遮断手段(53)によって形成された直列回路と並列に接続されている電流遮断/導通主経路と、開放制御入力として機能する制御端子(76)とを有する断続器(74)を備えていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項3乃至6の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第3手段は、制御入力(61)に該充電端子(21,22)からバイアスをかける要素(37,38)を備えていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第2連結手段(60)は、該加熱要素(33)に直列に接続されていると共に、開閉制御入力(61)を有する少なくとも1つの加熱断続器(34)を有し、
この直列回路は、前記充電端子(21,22)間に接続されており、
前記加熱断続器(34)の制御入力(61)は、電圧制御手段(39)に接続されていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項8に記載のバッテリモジュールにおいて、
電圧制限手段(39)は、少なくとも1つのツェナーダイオードを有していることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項3乃至9の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記加熱断続器(34)は、加熱要素(33)と直列になる電流遮断/導通主経路と、該主経路を制御すると共に制御入力(61)として機能する制御端子とを備える少なくとも1つのトランジスタ(36)を有していることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項10に記載のバッテリモジュールにおいて、
前記加熱断続器(34)のトランジスタ(36)は、前記電流遮断/導通主経路を構成するドレイン−ソース部と、前記制御入力(61)として機能するゲートとを有するMOSトランジスタであることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項9に従属する請求項11に記載されたバッテリモジュールにおいて、
前記ツェナーダイオードは、前記加熱断続器(34)のMOSトランジスタのゲート−ソース部と並列であることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第2連結手段(60)は、前記充電端子(21,22)間の前記加熱要素(33)に直列に接続されると共に、セルの公称充電動作温度よりも高い設定温度を超える温度から保護する少なくとも1つの温度ヒューズ(35)を有していることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
モジュールの少なくとも1つの領域の温度を測定する少なくとも1つの装置(26,27)と、
第1遮断/接続手段(53,54)の状態制御のための制御手段(28)とを備え、
前記制御手段(28)は、測定装置(26,27)によって得られる最低温度が前記制御手段(28)に予め設定されている公称充電動作温度以上のときに第1遮断/接続手段(53,54)を接続状態に操作するために、測定装置(26,27)によって測定される温度を受信することを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記第2連結手段(60)は、前記加熱要素(33)と直列に接続されると共に、開閉制御入力(61)を有する少なくとも1つの加熱断続器(34)を有しており、
この直列回路は、前記充電端子(21,22)間に接続されており、
前記モジュールは、第1遮断/接続手段(53,54)が接続状態にあるときだけ該加熱断続器(34)を開放するための制御入力(61)に接続された制御手段(28)を備えていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項14に従属する請求項15に記載のバッテリモジュールにおいて、
前記加熱要素(33)はそれぞれ、該モジュールの前記領域(Z1,Z2)の温度測定装置(26,27)に連結されており、
前記制御手段(28)は、前記第1遮断/接続手段(53,54)が接続状態にある場合において、関連する装置(26,27)の測定温度が公称充電動作温度よりも高い第1設定温度(Tc+DT)よりも高くなったときには前記加熱遮断器(34)を開放し、関連する装置(26,27)の測定温度が公称充電動作温度よりも低く且つ20℃よりも高い第2設定温度(Tc−DT)よりも低くなったときには前記加熱断続器(34)を閉じるように設けられいることを特徴とするバッテリモジュール。 - 請求項14及び16の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記温度測定装置(26,27)は、該モジュールの少なくとも2つの異なる領域(Z1,Z2)に設けられていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記セルは、薄膜の組立体によって作られていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記セルは、80℃よりも高い公称充電動作温度を有することを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールにおいて、
前記セルは、リチウム・金属・ポリマ型のセルであることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1項に記載のバッテリモジュールにおいて、
充電量設定値の生成手段と、
該充電量設定値を伝達することができる外部との通信のための第1アクセス部とを備えていることを特徴とするバッテリモジュール。 - 前記請求項の何れか1つに記載のバッテリモジュールをバッテリケース内に複数備え、該モジュールは、該ケース内で使用端子(23,24)によって接続されたバッテリであって、
ケース外部にアクセス可能であると共に、該モジュールに接続された少なくとも2つの使用端子(23,24)と、ケース外部にアクセス可能であると共に、該モジュールに接続されている少なくとも2つの充電端子(21,22)とを備えていることを特徴とするバッテリ。 - 請求項22に記載のバッテリにおいて、
前記モジュールの使用端子(23,24)は、ケース内で連続的に直列に接続されており、
外部使用端子(23,24)の一方は、前記全モジュールのうち最低電圧の使用端子(23)に接続されており、他方の外部使用端子(24)は、前記全モジュールのうち最高電圧の使用端子(24)に接続されていることを特徴とするバッテリ。 - 請求項22及び23の何れか1つに記載のバッテリにおいて、
前記各モジュールの充電端子(21,22)は、ケース外部にアクセス可能であることを特徴とするバッテリ。 - 請求項22及び23の何れか1つに記載のバッテリにおいて、
前記モジュールは、ケース内で前記充電端子(21,22)によって接続されており、
ケース外部にアクセス可能であると共に、前記モジュールに接続されている2つの充電端子(21,22)を備えていることを特徴とするバッテリ。 - 請求項23に記載のバッテリにおいて、
前記モジュールの充電端子(21,22)は、ケース内で連続的に直列に接続されており、
外部充電端子(21,22)の一方は、前記全モジュールのうち最低電圧の充電端子(21)に接続されており、他方の外部充電端子(22)は、前記全モジュールの最高電圧の充電端子(22)に接続されていることを特徴とするバッテリ。 - 請求項22乃至26の何れか1つに記載のバッテリにおいて、
前記モジュールの充電量設定値の生成手段と、
該充電設定値を伝達することができる外部との通信のための第1アクセス部とを備えていることを特徴とするバッテリ。 - 請求項1乃至21の何れか1つに記載のバッテリモジュールを外部充電器から充電する方法であって、
少なくとも1つの前記第2外部充電端子(21,22)は、まずは、当該少なくとも1つの該第2外部充電端子(21,22)とは異なる少なくとも1つの前記外部使用端子(23,24)と接続されておらず、
前記充電器は、前記外部充電端子(21,22)に電圧を印加するために、該外部充電端子に接続され、
前記加熱要素(33)は、初期加熱段階の間に、前記充電器の電圧で該モジュールの前記セルを少なくとも公称充電動作温度まで加熱するために、該外部充電端子(21,22)に接続され、
初期加熱段階後には、少なくとも1つの該第1外部使用端子(23,24)は、前記充電器の電圧で前記セル(10)を充電するために、少なくとも1つの該第2外部充電端子(21,22)に接続されることを特徴とする方法。 - 請求項28に記載の方法において、
2つの前記充電端子(21,22)は、第1使用端子と称される前記使用端子(23,24)とは異なる第2充電端子であり、
初期加熱段階の前及び間は、2つの前記充電端子(21,22)は、セルが公称充電動作温度まで加熱されるまで、前記使用端子(23,24)に対して接続されておらず、
初期加熱段階後には、該充電端子(21,22)を該使用端子(23,24)に接続することによって、前記セルが該第2充電端子(21,22)からの該充電器の電圧で充電されることを特徴とする方法。 - 請求項28及び29の何れか1つに記載の方法において、
該モジュールの少なくとも1つの領域(Z1,Z2)に設けられた少なくとも1つの測定装置(26,27)は、温度を測定し、
該測定装置(26,27)に接続された該モジュールの計算器(28)は、前記セルの測定温度を監視すると共に、最低測定温度が公称充電動作温度以上のときには、少なくとも1つの前記第1外部使用端子(23,24)を少なくとも1つの前記第2外部充電端子(21,22)に接続することを特徴とする方法。 - 請求項28乃至30の何れか1つに記載の方法において、
少なくとも1つの加熱断続器(34)は、加熱要素(33)と直列に接続されると共に、開閉制御入力(61)を有しており、
この直列回路は、2つの前記外部充電端子(21,22)間に接続されており、
前記加熱断続器(34)は、初期加熱段階の間、前記外部充電端子(21,22)に前記充電器の電圧が印加されているときに自動的に閉じ、
前記モジュールの計算器は、前記充電端子(21,22)が使用端子(23,24)に接続されているときだけ、少なくとも一時的に前記加熱断続器を開けるために制御入力を制御することを特徴とする方法。 - 請求項30に従属する請求項31に記載の方法において、
前記加熱要素(33)はそれぞれ、前記モジュールの前記領域(Z1,Z2)の温度測定装置(26,27)と連結されており、
前記計算器は、前記充電端子(21,22)が前記使用端子(23,24)に接続されている場合において、前記関連する装置(26,27)の測定温度が公称充電動作温度よりも高い第1設定温度(Tc+DT)よりも高くなったときには該加熱断続器(34)の開けるために、前記関連する装置(26,27)の測定温度が公称充電動作温度よりも低く且つ20℃よりも高い第2設定温度(Tc−DT)よりも低くなったときには該加熱断続器(34)を閉じるために、制御入力を制御することを特徴とする方法。 - 請求項30及び32の何れか1つに記載の方法において、
前記温度測定装置(26,27)は、前記モジュールの少なくとも2つの異なる領域(Z1,Z2)に設けられていることを特徴とする方法。 - 請求項28乃至33の何れか1つに記載の方法において、
前記バッテリモジュールは、自動車に内蔵されていることを特徴とする方法。 - トラクションモータ駆動装置と、
少なくとも一時的に該トラクションモータ駆動装置に電力を供給する少なくとも1つの請求項22乃至27の何れか1つに記載のバッテリとを備えている自動車。 - 請求項35に記載の自動車において、
前記バッテリモジュールを充電するための充電器(CHG)を少なくとも1つ有する充電構造をさらに備えており、
該充電器(CHG)は、
該充電器(CHG)を外部給電部に接続するための少なくとも1つの接続アクセス部(CXALEXT)と、
前記モジュールの充電端子(21,22)に電気的に接続された出力端子(SCH)と、
該出力端子(SCH)と接続され、前記外部給電部(ALEXT)からの電力で前記セルを充電するための手段(MCH)とを備えていることを特徴とする自動車。 - 請求項36に記載の自動車において、
前記充電器(CHG)は、
充電量設定値(CONSCH)を含む少なくとも1つのメッセージ(MCH2)を受信することができる、該充電器の外部と通信するための第2通信アクセス部(ACCINFCH)と、
前記充電手段に充電量設定値(CONSCH)を与えるために第2通信アクセス部(ACCINFCH)に接続された自動制御手段(COMCH)とを備え、
前記充電手段(MCH)は、前記第2通信アクセス部(ACCINFCH)に与えられた充電量設定値(CONSCH)に応じた、外部電気給送(ALEXT)からの電力でセルを充電するように設けられていることを特徴とする自動車。 - 請求項37に記載の自動車において、
前記バッテリは、前記モジュールの充電量設定値を生成するための生成手段と、外部と通信するための第1通信アクセス部とを備え、
前記第1通信アクセス部は、前記第2通信アクセス部(ACCINFCH)に充電量設定値を伝達するために、前記充電器の第2通信アクセス部(ACCINFCH)に接続されていることを特徴とする自動車。
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