JP7457837B2 - ハイブリッド電池システム - Google Patents

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Description

＜関連出願の相互参照＞
本願は２０２０年６月９日に中国特許庁に提出した第２０２０２１０４６３８０．Ｘ号特許出願の優先権を請求し、その全ての内容は引用により本明細書に組み込まれる。
＜技術分野＞
本開示は、電池技術の分野に関するが、これに限定されるものではない。
携帯電話等の端末は、通信対話、デジタル娯楽等の多方面における重要な生活ツールとなり、大容量電池は端末の航続力を向上させるための主な措置である。大容量電池及びその頻繁に使用される方式により、急速充電はユーザー体験を向上させる重要な方面になる。ケーブルの伝送電流が５Ａ（アンペア）に限定されていることに制限されることから、及び、充電効率を向上させ、電源伝送損失及び電源変換損失を低減するために、高圧充電は一般的な解決手段として選択されている。電圧を上昇させ電流を低下させる伝送方法は、線路の伝送損失を効果的に低減することができるが、高電圧と電池の電圧が一致せず、電池を直接充電することができず、５Ｖ（ボルト）の電源を用いて充電する場合にも、同様に電源変換チップにより５Ｖの電源を電池に適した電圧に変換して充電する必要がある。
本開示の実施例は、ハイブリッド電池システムであって、スイッチ、ハイブリッド電池及び充放電管理回路を含み、前記ハイブリッド電池は電池組み合わせ管理回路及び少なくとも二つの互いに接続された電池を含み、前記電池組み合わせ管理回路は各前記電池に接続され、前記ハイブリッド電池のうちの一つの電池は第２のセル及び第３の保護回路を含み、前記ハイブリッド電池のうちの他の電池は第１のセル、第１の保護回路及び第２の保護回路を含み、前記スイッチはそれぞれ各前記電池に接続され、前記充放電管理回路は電池組み合わせ管理回路に接続され、前記スイッチ、前記第１の保護回路及び第２の保護回路の状態を制御することにより、前記ハイブリッド電池内の各前記電池の接続方式を調整するように配置されており、前記第３の保護回路は常にオン状態にあり、前記充放電管理回路が前記スイッチをオン状態にすると、前記ハイブリッド電池内の互いに接続された前記電池の接続方式が並列接続になり、前記充放電管理回路は前記第１の保護回路の状態をアンイネーブルに、前記第２の保護回路の状態をイネーブルに制御する、前記充放電管理回路が前記スイッチをオフ状態にすると、前記ハイブリッド電池内の互いに接続された前記電池の接続方式が直列接続になり、前記充放電管理回路は前記第１の保護回路の状態をイネーブルに、前記第２の保護回路の状態をアンイネーブルに制御するハイブリッド電池システムを提供する。
本開示が提供するハイブリッド電池システムにおけるハイブリッド電池の構造概略図である。 図１ａのハイブリッド電池を含むハイブリッド電池システムの構造概略図である。 図１ａのハイブリッド電池の例示的な回路概略図である。 本開示が提供するハイブリッド電池システムにおけるハイブリッド電池の構造概略図である。 図２ａのハイブリッド電池を含むハイブリッド電池システムの構造概略図である。 図２ａのハイブリッド電池システムの例示的な回路概略図である。
以下、図面を参照して実施例をより十分に説明するが、前記例示的な実施例は異なる形式で具体化されてもよく、本明細書に説明された実施例に限定されるものではない。逆に、これらの実施例を提供する目的は、本開示が明瞭及び完全となり、当業者が本開示の範囲を十分に理解することである。
本明細書で使用されるように、「及び／又は」という用語は、一つ又は複数の関連列挙アイテムの任意及び全ての組み合わせを含む。
本明細書で使用される用語は、特定の実施例のみを説明するために用いられ、本開示を限定するものではない。本明細書で使用されるように、文脈から別途に明らかに指摘しない限り、単数形「一つ」及び「該」は複数の形式を含むことも意図する。さらに理解されるように、本明細書において「含む」及び／又は「・・・で構成される」という用語を使用する場合、前記特徴、全体、ステップ、操作、素子及び／又はアセンブリが存在することを指定するが、一つ又は複数の他の特徴、全体、ステップ、操作、素子、アセンブリ及び／又はそのグループが存在したり、それらを追加したりすることを排除しない。
本発明に記載の実施例は、本開示の理想的な概略図により、平面図及び／又は断面図を参照して説明することができる。したがって、製造技術及び／又は余裕度に応じて例示的な図示を修正することができる。したがって、実施例は図面に示された実施例に限定されるものではなく、製造プロセスに基づいて形成された配置の修正を含む。したがって、図面に例示された領域は模式的な属性を有し、かつ図に示された領域の形状は素子の領域の具体的な形状を例示するが、これに限定されるものではない。
特に限定されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術及び科学的用語を含む）の意味は当業者が一般的に理解する意味と同じである。さらに理解されるように、例えばそれらの一般的な辞書に限定されたそれらの用語はそれが関連技術及び本開示の背景での意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、かつ、本明細書に明確に限定されない限り、理想的又は過度な形式上の意味を有すると解釈されない。
現在、高電圧と電池電圧を適合させる解決手段は電池を直列接続することである。電池を直列接続し高電圧の入力に適応させると、電源変換による電力損失を低減することができるが、依然として以下の欠陥が存在する。（１）回路システムは単一の電池の給電のみをサポートするため、電源チップで直列電池を適応な電源出力に変換する必要があり、同様に、一定の損失をもたらすこと。（２）直列電池の充電は、通常の５Ｖ充電に対して、昇圧回路を増加させ直列電池の充電に適合させる必要があり、昇圧変換効率も低いこと。（３）固定直列電池は、充電損失を低下させるが、放電損失ももたらし、５Ｇなどの普及に伴い、システム全体の電力が増加し、放電損失も明らかに航続力を低下させること。
したがって、本開示は、特に、関連技術の欠点及び制限による課題のうちの一つ又は複数を実質的に回避するハイブリッド電池システムを提供する。
本開示は、ハイブリッド電池システムを提供する。図１ａ及び図１ｂと図２ａ及び図２ｂに示すように、ハイブリッド電池システムは、スイッチ１、ハイブリッド電池２及び充放電管理回路３を含み、ハイブリッド電池２は電池組み合わせ管理回路２３及び少なくとも二つの互いに接続された電池を含み、電池組み合わせ管理回路２３は各電池に接続され、ハイブリッド電池２のうちの一つの電池は第２のセル２２及び第３の保護回路２６を含み、ハイブリッド電池２のうちの他の電池は第１のセル２１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５を含み、スイッチ１はそれぞれ各電池に接続される。充放電管理回路３は電池組み合わせ管理回路２３に接続され、スイッチ１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５の状態を制御することにより、ハイブリッド電池２内の各電池の接続方式を調整するように配置されている。
スイッチ１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５の状態は、オン状態及びオフ状態を含み、スイッチ１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５の異なる状態の順列は、ハイブリッド電池２内の各電池が直列又は並列接続された接続方式を形成することができる。なお、本開示の実施形態において、第３の保護回路２６は常にオン状態にある。
一つの電池において、セルは電気量の貯蔵を行い、保護回路はセルの両端の電圧及び電流を検出し、それによりセルに対して過充電及び過放電保護を行う。第１の保護回路２４又は第２の保護回路２５は、第１のセル２１と協働して一つの電池の充電及び放電を完成する。第２のセル２２及び第３の保護回路２６は協働して他の一つの電池の充電及び放電を完成する。電池組み合わせ管理回路２３は充放電管理回路３の調整指令に基づいて、スイッチ１及び各電池の保護回路をオンにしたりオフにしたりするように制御し、各電池の直列接続又は並列接続の組み合わせを実現し、又は、充放電管理回路３はスイッチ１をオンにしたりオフにしたりするように制御し、各電池の直列接続又は並列接続の組み合わせを実現する。
本開示が提供するハイブリッド電池システムは、スイッチ１、ハイブリッド電池２及び充放電管理回路３を含み、ハイブリッド電池２は電池組み合わせ管理回路２３及び少なくとも二つの互いに接続された電池を含み、電池組み合わせ管理回路２３は各電池に接続され、ハイブリッド電池２のうちの一つの電池は第２のセル２２及び第３の保護回路２６を含み、ハイブリッド電池２のうちの他の電池は第１のセル２１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５を含み、スイッチ１はそれぞれ各電池に接続される。充放電管理回路３は電池組み合わせ管理回路２３に接続され、スイッチ１、第１の保護回路２４及び第２の保護回路２５の状態を制御することにより、各電池の接続方式を調整するように配置されている。本開示の実施形態はハイブリッド電池２における各電池セルが直列又は並列接続の接続方式で接続され、接続方式の自由変換を実現することができ、従来の単一電池の給電システムに対して、電源チップを必要とせずに直列電池電圧を単一電池電圧に変換することができ、放電効率を効果的に向上させる。従来の固定直列充電に対して、昇圧回路を増加させる必要がなく５Ｖ電源を直列電池に適合させて充電し、充電効率を効果的に向上させる。
いくつかの実施形態において、充放電管理回路３はマザーボードに設けられてもよい。
従来の直列充電並列放電の解決手段の一つは、二段直列電池の間に４つのスイッチの組み合わせを設置し、異なる充電、放電の需要を満たすことである。しかし、該解決手段には以下の欠点が存在する。（１）充電及び放電段階において、回路はいずれも二つのスイッチが動作しており、スイッチの抵抗損失を増加させる。例えば、６５Ｗ（ワット）充電時に、電池に入る電流は５Ａより大きく、１０ミリオームのスイッチインピーダンス損失も０．２５Ｗより高いスイッチオン損失をもたらすこと。（２）複数の電子スイッチで回路を実現すると、同時に大きな回路面積を占め、特に移動端末の回路の場合、実現が困難であること。
上記課題を解決するために、本開示のハイブリッド電池システムは、一つのスイッチ１を採用してハイブリッド電池２内の各電池の直列接続、並列接続の切替を実現する。
いくつかの実施形態において、図１ａ及び図１ｂに示すように、スイッチ１はハイブリッド電池２内に設けられ、電池組み合わせ管理回路２３はスイッチ１に接続され、充放電管理回路３の指令に基づいてスイッチ１の状態を制御するように配置されている。すなわち、充放電管理回路３は各電池の接続方式を決定し、電池組み合わせ管理回路２３に調整指令を送信し、電池組み合わせ管理回路２３は該調整指令に基づいてスイッチ１の状態を制御する。
いくつかの実施形態において、図２ｂに示すように、スイッチ１はマザーボードに設けられ、充放電管理回路３はスイッチ１に接続され、すなわち、充放電管理回路３は電池組み合わせ管理回路２３を経由せず、スイッチ１を直接制御する。
本開示の実施形態はスイッチ１の数を減少させ、一つのスイッチ１を利用すれば充電状態での電池接続方式及び放電状態での電池接続方式の切り替えを実現することができ、充放電回路でのインピーダンス損失を低減し、充放電効率をさらに向上させ、さらに回路レイアウトを最適化することができ、端末装置のさらなる薄型化に役立ち、コストを低減する。
図１ａ及び図１ｂに示すように、第１のセル２１の第１の端には、それぞれハイブリッド電池２の第１の正極端、第１の保護回路２４の第３の端、第２の保護回路２５の第３の端及び電池組み合わせ管理回路２３の第３の端が接続され、第１のセル２１の第２の端には、それぞれ第１の保護回路２４の第１の端と第２の保護回路２５の第１の端が接続されている。
第２のセル２２の第１の端には、それぞれ第１の保護回路２４の第２の端、第３の保護回路２６の第３の端、ハイブリッド電池２の第２の正極端及び電池組み合わせ管理回路２３の第７の端が接続され、第２のセル２２の第２の端には、第３の保護回路２６の第１の端が接続されている。電池組み合わせ管理回路２３の第１の端には、第１の保護回路２４の第４の端が接続され、電池組み合わせ管理回路２３の第２の端には、第２の保護回路２５の第４の端が接続され、電池組み合わせ管理回路２３の第６の端には、ハイブリッド電池２の通信端が接続されている。第３の保護回路２６の第２の端には、それぞれ第２の保護回路２の第２の端とハイブリッド電池２の負極端が接続されている。
いくつかの実施形態において、図１ａに示すように、スイッチ１はハイブリッド電池２内に設けられ、スイッチ１の第１の端にはハイブリッド電池２の第１の正極端が接続され、スイッチ１の第２の端にはハイブリッド電池２の第２の正極端が接続され、スイッチ１の第３の端には電池組み合わせ管理回路２３の第４の端が接続され、充放電管理回路３にはハイブリッド電池２の通信端を介して電池組み合わせ管理回路２３の第６端が接続されている。
いくつかの実施形態において、図２ａ及び図２ｂに示すように、スイッチ１はマザーボードに設けられ、スイッチ１の第１の端にはハイブリッド電池２の第１の正極端が接続され、スイッチ１の第２の端にはハイブリッド電池２の第２の正極端が接続され、スイッチ１の第３の端には充放電管理回路３の第１の端が接続され、充放電管理回路３の第２の端にはハイブリッド電池２の通信端を介して電池組み合わせ管理回路２３の第６端が接続されている。
図２ａ～図２ｃに示す解決手段は図１ａ～図１ｃに示す解決手段に比べて、スイッチ１をハイブリッド電池２の内部からマザーボードに移動し、充放電管理回路３によりスイッチ１のオンとオフを制御するようにすることで、ハイブリッド電池２の内部回路を簡略化することができる。
いくつかの実施形態において、図１ａ、図１ｃ、図２ａ及び図２ｃに示すように、電池組み合わせ管理回路２３は、マイクロ処理回路（例えば、マイクロ処理チップ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどであってもよい）、第２のトランジスタＱ２、第６のトランジスタＱ６及び第８のトランジスタＱ８を含む。第２のトランジスタＱ２の第２の極が電池組み合わせ管理回路２３の第４の端であり、第２のトランジスタＱ２のゲートがマイクロ処理回路に接続されている。第６のトランジスタＱ６の第２の極が電池組み合わせ管理回路２３の第１の端であり、第６のトランジスタＱ６のゲートがマイクロ処理回路に接続されている。第８のトランジスタＱ８の第２の極が電池組み合わせ管理回路２３の第２の端であり、第８のトランジスタＱ８のゲートがマイクロ処理回路に接続されている。第２のトランジスタＱ２の第１の極、第６のトランジスタＱ６の第１の極及び第８のトランジスタＱ８の第１の極がそれぞれハイブリッド電池２の負極端に接続されている。電池組み合わせ管理回路２３の第３の端、第６の端、第７の端がマイクロ処理回路のポートである。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、スイッチ１は第１のトランジスタＱ１、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２を含み、第１のトランジスタＱ１のゲートにはそれぞれ第１の抵抗Ｒ１の第２の端と第２の抵抗Ｒ２の第１の端が接続され、第１のトランジスタＱ１の第１の極はスイッチ１の第１の端であり、第１の抵抗Ｒ１の第１の端に接続され、第１のトランジスタＱ１の第２の極はスイッチ１の第２の端であり、第２の抵抗Ｒ２の第２の端はスイッチ１の第３の端である。
第１のトランジスタＱ１はスイッチとして機能し、マイクロ処理回路は第２のトランジスタＱ２を制御することにより第１のトランジスタＱ１のオン又はオフを実現する。第２のトランジスタＱ２がオンになると、第１の抵抗Ｒ１及び第２の抵抗Ｒ２による抵抗分圧により、第１のトランジスタＱ１もオンになり、この時、スイッチ１がオンになり、第１の正極端と第２の正極端が接続され、第１のセル２１と第２のセル２２が並列接続されることを実現する。第２のトランジスタＱ２がオフになると、第１のトランジスタＱ１もオフになり、この時、スイッチ１がオフになり、第１の正極端と第２の正極端が切断され、第１のセル２１と第２のセル２２が直列接続されることを実現する。
図１ａ～図１ｃの解決手段において、マイクロ処理回路は通信端を介して充放電管理回路３と通信することにより、第１のセル２１及び第２のセル２２が直列接続されるか又は並列接続される状態を決定制御するとともに、電池の充放電過程全体において、Ａ点及びＢ点の電圧サンプリングを行うことにより、第１のセル２１及び第２のセル２２の電圧を特定する。図２ａ～図２ｃの解決手段において、充放電管理回路３は、第２のトランジスタＱ２のゲートレベルを直接制御することによりそのオン又はオフを制御する。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第１の保護回路２４は、第１の保護チップ、第３のトランジスタＱ３、第４のトランジスタＱ４、第５のトランジスタＱ５、第４の抵抗Ｒ４、第５の抵抗Ｒ５、第６の抵抗Ｒ６、第１のコンデンサＣ１及び第２のコンデンサＣ２を含む。第２のコンデンサＣ２の第１の端は第１の保護回路２４の第１の端であり、第１の保護チップが接続されている。第３のトランジスタＱ３の第２の極は第１の保護回路の第２の端であり、第１のコンデンサＣ１の第２の端が接続され、第４の抵抗Ｒ４の第２の端は第１の保護回路の第３の端であり、第１のコンデンサＣ１の第１の端が接続されている。第５のトランジスタＱ５のゲートはそれぞれ第５の抵抗Ｒ５の第２の端と第６の抵抗Ｒ６の第１の端が接続され、第６の抵抗Ｒ６の第２の端は第１の保護回路２４の第４の端であり、第５のトランジスタＱ５の第１の極にはそれぞれ第５の抵抗Ｒ５の第１の端と第４の抵抗Ｒ４の第１の端が接続され、第５のトランジスタＱ５の第２の極にはそれぞれ第１の保護チップと第２のコンデンサＣ２の第２の端が接続されている。第３のトランジスタＱ３と第４のトランジスタＱ４のゲートにはそれぞれ第１の保護チップが接続され、第３のトランジスタＱ３の第１の極には第４のトランジスタＱ４の第２の極が接続され、第４のトランジスタＱ４の第１の極には第２のコンデンサＣ２の第１の端が接続されている。第３のトランジスタＱ３、第４のトランジスタＱ４及び第１の保護チップは、直列構造での第１のセル２１への放電電流過電流保護及び充電電圧過電圧保護を構成する。
第６のトランジスタＱ６は、第１の保護チップのイネーブル（すなわち、第１の保護回路２４のイネーブル）を制御するために用いられ、マイクロ処理回路は第６のトランジスタＱ６のゲートレベルを制御することにより第５のトランジスタＱ５をオンにすることを実現し、それにより第１の保護チップが作動状態にあるように制御し、それにより第１のセル２１と第２のセル２２を直列接続する。ここで、第５の抵抗Ｒ５及び第６の抵抗Ｒ６は第５のトランジスタＱ５及び第６のトランジスタＱ６のオン又はオフと協働するために用いられ、第４の抵抗Ｒ４及び第２のコンデンサＣ２は第１の保護チップの作動及び第１のセル２１の電圧サンプリングと協働して、過電圧保護を実現するために用いられる。
第１の保護チップは、第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４のオンとオフを制御し、マイクロ処理回路は第６のトランジスタＱ６のオンとオフを制御する。第５のトランジスタＱ５の第１の極は第４の抵抗Ｒ４を介して第１のセル２１の第１の端（即ち、セルの正極端）及びハイブリッド電池２の第１の正極端に接続され、第５のトランジスタＱ５の第２の極は第１の保護チップの給電ピンに接続され、第１の保護チップに給電し、同時に第１の保護チップは第１のセル２１の電圧を監視する。第６のトランジスタＱ６がオンになると、第５の抵抗Ｒ５及び第６の抵抗Ｒ６による抵抗分圧により、第５のトランジスタＱ５がオンになり、第５のトランジスタＱ５がオンになった後、第１の保護チップは第１のセル２１の状態に応じて第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４のオン及びオフ状態を制御する。充電時に、充電電圧又は電流が第１のセルの充電曲線範囲を超えると、第１の保護チップは第３のトランジスタＱ３をオフにするように制御する。放電時に、放電電圧又は電流が第１のセルの放電曲線範囲を超えると、第１の保護チップは第４のトランジスタＱ４をオフにするように制御する。充放電が正常な曲線範囲内にあれば、第１の保護チップは第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４をオンにするように制御し、第１のセル２１の第２の端（すなわち、セル負極端）と第２のセル２２の第１の端とを接続し、第１のセル２１と第２のセル２２との直列接続を実現する。第６のトランジスタＱ６がオフになると、第５のトランジスタＱ５もオフになり、第１の保護チップに電力が供給されなくなり動作が停止し、同時に、第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４に駆動のレベルを提供することができず、第３のトランジスタＱ３及び第４のトランジスタＱ４もオフ状態にあり、したがって第１のセル２１の第２の端は第２のセル２２の第１の端との接続が切断される。第１の保護チップが作動状態にある場合、第１のトランジスタＱ１はオフ状態にあり、すなわち、マイクロ処理回路は第２のトランジスタＱ２がオフ状態にあるように制御する。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第２の保護回路２５は、第２の保護チップ、第７のトランジスタＱ７、第９のトランジスタＱ９、第１０のトランジスタＱ１０、第８の抵抗Ｒ８、第９の抵抗Ｒ９、第１０の抵抗Ｒ１０、第３のコンデンサＣ３、第４のコンデンサＣ４を含む。第４のコンデンサＣ４の第１の端は第２の保護回路２５の第１の端であり、第２の保護チップが接続されている。第９のトランジスタＱ９の第２の極は第２の保護回路２５の第２の端であり、第３のコンデンサＣ３の第２の端が接続され、第８の抵抗Ｒ８の第２の端は第２の保護回路２５の第３の端であり、第３のコンデンサＣ３の第１の端が接続されている。第７のトランジスタＱ７のゲートには、それぞれ第９の抵抗Ｒ９の第２の端と第１０の抵抗Ｒ１０の第１の端が接続され、第１０の抵抗Ｒ１０の第２の端は第２の保護回路２５の第４の端であり、第７のトランジスタＱ７の第１の極には、それぞれ第９の抵抗Ｒ９の第１の端と第８の抵抗Ｒ８の第１の端が接続され、第７のトランジスタＱ７の第２の極には、それぞれ第２の保護チップと第４のコンデンサＣ４の第２の端が接続されている。第９のトランジスタＱ９と第１０のトランジスタＱ１０のゲートにはそれぞれ第２の保護チップが接続され、第９のトランジスタＱ９の第１の極は第１０のトランジスタＱ１０の第２の極に接続され、第１０のトランジスタＱ１０の第１の極は第４のコンデンサＣ４の第１の端に接続されている。第９のトランジスタＱ９、第１０のトランジスタＱ１０及び第２の保護チップは、並列構造での第１のセル２１への放電電流過電流保護及び充電電圧過電圧保護を構成する。
第８のトランジスタＱ８は、第２の保護チップのイネーブル（すなわち、第２の保護回路２５のイネーブル）を制御するために用いられ、マイクロ処理回路は、第８のトランジスタＱ８のゲートレベルを制御することにより第７のトランジスタＱ７をオンにすることを実現し、それにより第２の保護チップが作動状態にあるように制御し、それにより第１のセル２１と第２のセル２２とを並列接続する。ここで、第９の抵抗Ｒ９及び第１０の抵抗Ｒ１０は、第７のトランジスタＱ７及び第８のトランジスタＱ８のオン又はオフと協働するために用いられ、第８の抵抗Ｒ８及び第４のコンデンサＣ４は第２の保護チップの作動及び第１のセル２１の電圧サンプリングと協働して、過電圧保護を実現するために用いられる。なお、第１の保護チップと第２の保護チップは同時にイネーブル状態にすることができない。
第２の保護回路２５の作動過程は第１の保護回路２４と同じであり、ここでは説明を省略する。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第３の保護回路２６は、第３の保護チップ、第１１のトランジスタＱ１１、第１２のトランジスタＱ１２、第１４の抵抗Ｒ１４、第５のコンデンサＣ５及び第６のコンデンサＣ６を含む。第６のコンデンサＣ６の第１の端は第３の保護回路２６の第１の端であり、第３の保護チップが接続されている。第１１のトランジスタＱ１１の第２の極は第３の保護回路２６の第２の端であり、第５のコンデンサＣ５の第２の端が接続され、第１４の抵抗Ｒ１４の第１の端は第３の保護回路２６の第３の端であり、第５のコンデンサＣ５の第１の端が接続され、第１４の抵抗Ｒ１４の第２の端にはそれぞれ第３の保護チップと第６のコンデンサＣ６の第２の端が接続されている。第１１のトランジスタＱ１１と第１２のトランジスタＱ１２のゲートはそれぞれ第３の保護チップに接続され、第１１のトランジスタＱ１１の第１の極は第１２のトランジスタＱ１２の第２の極に接続され、第１２のトランジスタＱ１２の第１の極は第６のコンデンサＣ６の第１の端に接続されている。第１１のトランジスタＱ１１、第１２のトランジスタ及び第３の保護チップによって、第２のセル２２に対する放電電流過電流保護及び充電電圧過電圧保護が完成する。
第３の保護チップは、第１１のトランジスタＱ１１及び第１２のトランジスタＱ１２のオン及びオフを制御し、第２のセル２２の第１の端は第１４の抵抗Ｒ１４を介して第３の保護チップの給電ピンに接続され、第３の保護チップに給電し、同時に、第３の保護チップは第２のセル２２の電圧を監視する。第３の保護チップは、第２のセル２２の状態に応じて、第１１のトランジスタＱ１１及び第１２のトランジスタのオン／オフ状態を制御する。充電時に、充電電圧又は電流が第２のセル２２の充電曲線範囲を超えると、第３の保護チップは第１１のトランジスタＱ１１をオフにするように制御する。放電時に、放電電圧又は電流が第２のセルの放電曲線範囲を超えると、第３の保護チップはＱ１２をオフにするように制御する。充放電が正常な曲線範囲内にあれば、第３の保護チップは第１１のトランジスタＱ１１及び第１２のトランジスタＱ１２をオンにするように制御し、第２のセル２２の第２の端をハイブリッド電池２の負極端に接続する。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第１の保護回路２４は、さらに、第１の電流サンプリング抵抗Ｒ７を含んでもよく、第１の電流サンプリング抵抗Ｒ７の第１の端にはそれぞれ第４のトランジスタＱ４の第１の端と第１の保護チップが接続され、第１の電流サンプリング抵抗Ｒ７の第２の端にはそれぞれ第２のコンデンサＣ２の第１の端と第１の保護チップが接続されている。及び／又は、第２の保護回路２５は、さらに、第２の電流サンプリング抵抗Ｒ１２を含んでもよく、第２の電流サンプリング抵抗Ｒ１２の第１の端にはそれぞれ第１０のトランジスタＱ１０の第１の極と第２の保護チップが接続され、第２の電流サンプリング抵抗Ｒ１２の第２の端にはそれぞれ第４のコンデンサＣ４の第１の端と第２の保護チップが接続されている。及び／又は、第３の保護回路２６は、さらに、第３の電流サンプリング抵抗Ｒ１５を含んでもよく、第３の電流サンプリング抵抗Ｒ１５の第１の端にはそれぞれ第１２のトランジスタＱ１２の第１の極と第３の保護チップが接続され、第３の電流サンプリング抵抗Ｒ１５の第２の端にはそれぞれ第６のコンデンサＣ６の第１の端と第３の保護チップが接続されている。
第１の保護チップは第１の電流サンプリング抵抗Ｒ７の両端の電圧を検出することにより、Ｉ＝Ｕ／Ｒに基づいて、第１の電流サンプリング抵抗Ｒ７を通過した電流を取得することができる。第２の保護チップは第２の電流サンプリング抵抗Ｒ１２の両端の電圧を検出することにより、Ｉ＝Ｕ／Ｒに基づいて、第２の電流サンプリング抵抗Ｒ１２を通過した電流を取得することができる。第３の保護チップは第３の電流サンプリング抵抗Ｒ１５の両端の電圧を検出することにより、Ｉ＝Ｕ／Ｒに基づいて、第３の電流サンプリング抵抗Ｒ１５を通過した電流を取得することができる。なお、他の方法により電流測定を実現することができ、この場合に、各電流サンプリング抵抗を省略することができる。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第１の保護回路２４は、さらに、第１の電圧サンプリング抵抗Ｒ３を含んでもよく、第１の電圧サンプリング抵抗Ｒ３の第１の端は第１の保護チップに接続され、第１の電圧サンプリング抵抗Ｒ３の第２の端は第３のトランジスタＱ３の第２の極に接続されている。及び／又は、第２の保護回路２５は、さらに、第２の電圧サンプリング抵抗Ｒ１１を含んでもよく、第２の電圧サンプリング抵抗Ｒ１１の第１の端は第２の保護チップに接続され、第２の電圧サンプリング抵抗Ｒ１１の第２の端は第９のトランジスタＱ９の第２の極に接続されている。及び／又は、第３の保護回路２６は、さらに、第３の電圧サンプリング抵抗Ｒ１３を含んでもよく、第３の電圧サンプリング抵抗Ｒ１３の第１の端は第３の保護チップに接続され、第３の電圧サンプリング抵抗Ｒ１３の第２の端は第１１のトランジスタＱ１１の第２の極に接続されている。
第１の保護チップは第１の電圧サンプリング抵抗Ｒ３により第１のセル２１の負極端に対して電圧サンプリングを行い、第２の保護チップは第２の電圧サンプリング抵抗Ｒ１１により第１のセル２１の負極端に対して電圧サンプリングを行い、第３の保護チップは第３の電圧サンプリング抵抗Ｒ１３により第２のセル２２の負極端に対して電圧サンプリングを行う。
いくつかの実施形態において、図１ｃ及び図２ｃに示すように、第１の保護回路２４は、さらに、第１のサーミスタＦ１を含んでもよく、第１のサーミスタＦ１の第２の端は第２のコンデンサＣ２の第１の端に接続され、第１のサーミスタＦ１の第１の端は第１の保護回路２４の第１の端である。及び／又は、第２の保護回路２５は、さらに、第２のサーミスタＦ２を含んでもよく、第２のサーミスタＦ２の第２の端は第４のコンデンサＣ４の第１の端に接続され、第２のサーミスタＦ２の第１の端は第２の保護回路２５の第１の端である。及び／又は、第３の保護回路２６は、さらに、第３のサーミスタＦ３を含んでもよく、第３のサーミスタＦ３の第２の端は第６のコンデンサＣ６の第１の端に接続され、第３のサーミスタＦ３の第１の端は第３の保護回路２６の第１の端である。
セルの温度が一定の範囲を超えると、サーミスタは高抵抗の抵抗値にあり、電池の内部抵抗を増加させ、それによりシステム回路は対応する電圧及び電流を取得することができず、それにより正常に作動することができない。なお、他の温度監視及び応答制御があれば、第１のサーミスタＦ１、第２のサーミスタＦ２及び第３のサーミスタＦ３を代替することができる。
なお、本開示の実施形態において、第１のトランジスタＱ１、第５のトランジスタＱ５、第７のトランジスタＱ７をＰＭＯＳトランジスタとし、第２のトランジスタＱ２、第３のトランジスタＱ３、第４のトランジスタＱ４、第６のトランジスタＱ６、第８のトランジスタＱ８～第１２のトランジスタＱ１２をＮＭＯＳトランジスタとして説明する。
図２ａ～図２ｃに示す解決手段は図１ａ～図１ｃに示す解決手段と比較して、相違点は以下のとおりである。スイッチ１はマザーボード側に設けられ、第１のトランジスタＱ１のオン又はオフは充放電管理回路３により制御され、すなわち、充放電管理回路３は第２のトランジスタＱ２のゲートレベルを制御することにより第１のトランジスタＱ１のオン又はオフを制御する。図２ａ～図２ｃに示す解決手段において、ハイブリッド電池２の構造及び各デバイスの接続関係はいずれも図１ａ～図１ｃに示す解決手段と同じである。
本明細書は例示的な実施形態を開示しており、具体的な用語が採用されているが、それらは単に一般的な例示的な意味として解釈されるべきであり、限定の目的に用いられない。いくつかの例において、当業者にとって自明であることは、特に明示しない限り、特定の実施形態と組み合わせて説明された特徴、特性及び／又は要素を単独で使用することができ、又は他の実施形態と組み合わせて説明された特徴、特性及び／又は要素を組み合わせて使用することができることである。したがって、当業者であれば理解されるように、添付の請求項により示される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な形式及び細部の変更を行うことができる。

Claims (10)

  1. ハイブリッド電池システムであって、スイッチ、ハイブリッド電池及び充放電管理回路を含み、前記ハイブリッド電池は電池組み合わせ管理回路及び少なくとも二つの互いに接続された電池を含み、前記電池組み合わせ管理回路は各前記電池に接続され、前記ハイブリッド電池のうちの一つの電池は第２のセル及び第３の保護回路を含み、前記ハイブリッド電池のうちの他の電池は第１のセル、第１の保護回路及び第２の保護回路を含み、前記スイッチはそれぞれ各前記電池に接続され、
    前記充放電管理回路は電池組み合わせ管理回路に接続され、前記スイッチ、前記第１の保護回路及び第２の保護回路の状態を制御することにより、前記ハイブリッド電池内の各前記電池の接続方式を調整するように配置されており、
    前記第３の保護回路は常にオン状態にあり、
    前記充放電管理回路が前記スイッチをオン状態にすると、前記ハイブリッド電池内の互いに接続された前記電池の接続方式が並列接続になり、前記充放電管理回路は前記第１の保護回路の状態をアンイネーブルに、前記第２の保護回路の状態をイネーブルに制御する、
    前記充放電管理回路が前記スイッチをオフ状態にすると、前記ハイブリッド電池内の互いに接続された前記電池の接続方式が直列接続になり、前記充放電管理回路は前記第１の保護回路の状態をイネーブルに、前記第２の保護回路の状態をアンイネーブルに制御するハイブリッド電池システム。
  2. 前記充放電管理回路はマザーボードに設けられ、
    前記スイッチは前記ハイブリッド電池内に設けられ、前記電池組み合わせ管理回路は前記スイッチに接続され、前記充放電管理回路の指令に基づいて前記スイッチの状態を制御するように配置されるか、又は、
    前記スイッチは前記マザーボードに設けられ、前記充放電管理回路は前記スイッチに接続され、前記スイッチを直接制御するように配置されている、請求項１に記載のハイブリッド電池システム。
  3. 第１のセルの第１の端にはそれぞれハイブリッド電池の第１の正極端、第１の保護回路の第３の端、第２の保護回路の第３の端及び電池組み合わせ管理回路の第３の端が接続され、第１のセルの第２の端にはそれぞれ第１の保護回路の第１の端と第２の保護回路の第１の端が接続され、
    第２のセルの第１の端にはそれぞれ第１の保護回路の第２の端、第３の保護回路の第３の端、ハイブリッド電池の第２の正極端及び電池組み合わせ管理回路の第７の端が接続され、第２のセルの第２の端には第３の保護回路の第１の端が接続され、
    電池組み合わせ管理回路の第１の端には第１の保護回路の第４の端が接続され、電池組み合わせ管理回路の第２の端には第２の保護回路の第４の端が接続され、電池組み合わせ管理回路の第６の端にはハイブリッド電池の通信端が接続され、
    第３の保護回路の第２の端にはそれぞれ第２の保護回路の第２の端とハイブリッド電池の負極端が接続されている、請求項２に記載のハイブリッド電池システム。
  4. 前記スイッチは前記ハイブリッド電池内に設けられ、スイッチの第１の端は前記ハイブリッド電池の第１の正極端に接続され、スイッチの第２の端はハイブリッド電池の第２の正極端に接続され、スイッチの第３の端は電池組み合わせ管理回路の第４の端に接続され、前記充放電管理回路は前記ハイブリッド電池の通信端を介して前記電池組み合わせ管理回路の第６の端に接続されるか、又は、
    前記スイッチは前記マザーボードに設けられ、スイッチの第１の端は前記ハイブリッド電池の第１の正極端に接続され、スイッチの第２の端は前記ハイブリッド電池の第２の正極端に接続され、スイッチの第３の端は前記充放電管理回路の第１の端に接続され、前記充放電管理回路の第２の端は前記ハイブリッド電池の通信端を介して前記電池組み合わせ管理回路の第６の端に接続されている、請求項３に記載のハイブリッド電池システム。
  5. 前記電池組み合わせ管理回路は、マイクロ処理回路、第２のトランジスタ、第６のトランジスタ及び第８のトランジスタを含み、
    第２のトランジスタの第２の極は前記電池組み合わせ管理回路の第４の端であり、第２のトランジスタのゲートはマイクロ処理回路に接続され、
    第６のトランジスタの第２の極は前記電池組み合わせ管理回路の第１の端であり、第６のトランジスタのゲートはマイクロ処理回路に接続され、
    第８のトランジスタの第２の極は前記電池組み合わせ管理回路の第２の端であり、第８のトランジスタのゲートはマイクロ処理回路に接続され、
    第２のトランジスタの第１の極、第６のトランジスタの第１の極及び第８のトランジスタの第１の極はそれぞれ前記ハイブリッド電池の負極端に接続され、
    前記電池組み合わせ管理回路の第３の端、第６の端、第７の端はマイクロ処理回路のポートである、請求項４に記載のハイブリッド電池システム。
  6. 前記スイッチは第１のトランジスタ、第１の抵抗及び第２の抵抗を含み、
    第１のトランジスタのゲートにはそれぞれ第１の抵抗の第２の端と第２の抵抗の第１の端が接続され、第１のトランジスタの第１の極は前記スイッチの第１の端であり、第１の抵抗の第１の端に接続され、第１のトランジスタの第２の極は前記スイッチの第２の端であり、
    第２の抵抗の第２の端は前記スイッチの第３の端である、請求項４に記載のハイブリッド電池システム。
  7. 前記第１の保護回路は第１の保護チップ、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ、第５のトランジスタ、第４の抵抗、第５の抵抗、第６の抵抗、第１のコンデンサ、第２のコンデンサを含み、
    第２のコンデンサの第１の端は前記第１の保護回路の第１の端であり、第１の保護チップに接続され、
    第３のトランジスタの第２の極は前記第１の保護回路の第２の端であり、第１のコンデンサの第２の端に接続され、第４の抵抗の第２の端は前記第１の保護回路の第３の端であり、第１のコンデンサの第１の端に接続され、
    第５のトランジスタのゲートにはそれぞれ第５の抵抗の第２の端と第６の抵抗の第１の端が接続され、第６の抵抗の第２の端は前記第１の保護回路の第４の端であり、第５のトランジスタの第１の極にはそれぞれ第５の抵抗の第１の端と第４の抵抗の第１の端が接続され、第５のトランジスタの第２の極にはそれぞれ第１の保護チップと第２のコンデンサの第２の端が接続され、
    第３のトランジスタ及び第４のトランジスタのゲートはそれぞれ第１の保護チップに接続され、第３のトランジスタの第１の極は第４のトランジスタの第２の極に接続され、第４のトランジスタの第１の極は第２のコンデンサの第１の端に接続されている、請求項４に記載のハイブリッド電池システム。
  8. 前記第２の保護回路は第２の保護チップ、第７のトランジスタ、第９のトランジスタ、第１０のトランジスタ、第８の抵抗、第９の抵抗、第１０の抵抗、第３のコンデンサ、第４のコンデンサを含み、
    第４のコンデンサの第１の端は前記第２の保護回路の第１の端であり、第２の保護チップに接続され、
    第９のトランジスタの第２の極は前記第２の保護回路の第２の端であり、第３のコンデンサの第２の端に接続され、第８の抵抗の第２の端は前記第２の保護回路の第３の端であり、第３のコンデンサの第１の端に接続され、
    第７のトランジスタのゲートにはそれぞれ第９の抵抗の第２の端と第１０の抵抗の第１の端が接続され、第１０の抵抗の第２の端は前記第２の保護回路の第４の端であり、第７のトランジスタの第１の極にはそれぞれ第９の抵抗の第１の端と第８の抵抗の第１の端が接続され、第７のトランジスタの第２の極にはそれぞれ第２の保護チップと第４のコンデンサの第２の端が接続され、
    第９のトランジスタ及び第１０のトランジスタのゲートはそれぞれ第２の保護チップに接続され、第９のトランジスタの第１の極は第１０のトランジスタの第２の極に接続され、第１０のトランジスタの第１の極は第４のコンデンサの第１の端に接続されている、請求項７に記載のハイブリッド電池システム。
  9. 前記第３の保護回路は第３の保護チップ、第１１のトランジスタ、第１２のトランジスタ、第１４の抵抗、第５のコンデンサ、第６のコンデンサを含み、
    第６のコンデンサの第１の端は前記第３の保護回路の第１の端であり、第３の保護チップに接続され、
    第１１のトランジスタの第２の極は前記第３の保護回路の第２の端であり、第５のコンデンサの第２の端に接続され、第１４の抵抗の第１の端は前記第３の保護回路の第３の端であり、第５のコンデンサの第１の端に接続され、第１４の抵抗の第２の端にはそれぞれ第３の保護チップと第６のコンデンサの第２の端が接続され、
    第１１のトランジスタ及び第１２のトランジスタのゲートはそれぞれ第３の保護チップに接続され、第１１のトランジスタの第１の極は第１２のトランジスタの第２の極に接続され、第１２のトランジスタの第１の極は第６のコンデンサの第１の端に接続されている、請求項８に記載のハイブリッド電池システム。
  10. 前記第１の保護回路はさらに第１の電流サンプリング抵抗を含み、第１の電流サンプリング抵抗の第１の端にはそれぞれ第４のトランジスタの第１の端と第１の保護チップが接続され、第１の電流サンプリング抵抗の第２の端にはそれぞれ第２のコンデンサの第１の端と第１の保護チップが接続され、及び／又は、
    前記第２の保護回路はさらに第２の電流サンプリング抵抗を含み、第２の電流サンプリング抵抗の第１の端にはそれぞれ第１０のトランジスタの第１の極と第２の保護チップが接続され、第２の電流サンプリング抵抗の第２の端にはそれぞれ第４のコンデンサの第１の端と第２の保護チップが接続され、及び／又は、
    前記第３の保護回路はさらに第３の電流サンプリング抵抗を含み、第３の電流サンプリング抵抗の第１の端にはそれぞれ第１２のトランジスタの第１の極と第３の保護チップが接続され、第３の電流サンプリング抵抗の第２の端にはそれぞれ第６のコンデンサの第１の端と第３の保護チップが接続され、
    前記第１の保護回路はさらに第１の電圧サンプリング抵抗を含み、第１の電圧サンプリング抵抗の第１の端は第１の保護チップに接続され、第１の電圧サンプリング抵抗の第２の端は第３のトランジスタの第２の極に接続され、及び／又は、
    前記第２の保護回路はさらに第２の電圧サンプリング抵抗を含み、第２の電圧サンプリング抵抗の第１の端は第２の保護チップに接続され、第２の電圧サンプリング抵抗の第２の端は第９のトランジスタの第２の極に接続され、及び／又は、
    前記第３の保護回路はさらに第３の電圧サンプリング抵抗を含み、第３の電圧サンプリング抵抗の第１の端は第３の保護チップに接続され、第３の電圧サンプリング抵抗の第２の端は第１１のトランジスタの第２の極に接続され、及び、
    前記第１の保護回路はさらに第１のサーミスタを含み、第１のサーミスタの第２の端は第２のコンデンサの第１の端に接続され、第１のサーミスタの第１の端は前記第１の保護回路の第１の端であり、及び／又は、
    前記第２の保護回路はさらに第２のサーミスタを含み、第２のサーミスタの第２の端は第４のコンデンサの第１の端に接続され、第２のサーミスタの第１の端は前記第２の保護回路の第１の端であり、及び／又は、
    前記第３の保護回路はさらに第３のサーミスタを含み、第３のサーミスタの第２の端は第６のコンデンサの第１の端に接続され、第３のサーミスタの第１の端は前記第３の保護回路の第１の端である、請求項９に記載のハイブリッド電池システム。
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