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JP7597937B2 - 長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車 - Google Patents

長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車 Download PDF

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Description

本願は、電池の技術分野に関し、特に長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車に関する。
各分野における電気的エネルギーへの需要を満たすために、電池システムを設置することができる。電気的エネルギーに余裕がある場合には、電池システムを充電する。電気的エネルギーが逼迫した場合には、電池システムを利用して電力を供給する。既存の電池システムでは、荷電状態（state of charge，SOC）が低く、且つ外部からタイムリーに充電できない場合でも、長いエネルギー貯蔵時間を維持できるようにしている。制御戦略では、電池システムが低SOC値に達すると、電池管理システム（Battery Management System，BMS）はスリープモードに入り、電池システムの消費電力を削減する。電源が投入されると、エネルギー貯蔵コンバータシステム（Power Control System，PCS）が電池システムを信号活性化した後に、充電する。しかし、低SOC値の時、且つ外部からのタイムリーな充電ができない場合、電池管理システム（Battery Management System，BMS）がスリープモードに入っても、長いエネルギー貯蔵時間を維持することもできない。
このため、長いエネルギー貯蔵時間を維持するために、電池管理システムへの充電を制御することができる長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車を提供する必要がある。
本願の一実施形態による長待機の電気化学装置は、電池ユニット、電池管理システム及びスイッチユニットを含み、前記スイッチユニットは、前記電池管理システムと前記電池ユニットとの間に電気的に接続され、前記電池管理システムは、前記電池ユニットの荷電状態を取得するために用いられ、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得していない場合には、前記電池管理システムは、前記スイッチユニットに第１信号を出力して、前記スイッチユニットは、前記第１信号に基づいて、前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を切断する。
一つの実現可能な形態において、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得したときに、前記電池管理システムは、前記スイッチユニットに第２信号を出力し、前記スイッチユニットは、前記第２信号に基づいて前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を導通する。
一つの実現可能な形態において、第１電源管理ユニットと第１制御ユニットとをさらに含み、
前記第１電源管理ユニットは、前記第１制御ユニットと外部充電デバイスとの間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイスが出力する電圧を第２電圧に変換して前記第１制御ユニットに電力を供給するように構成され、前記第１制御ユニットは、前記スイッチユニットを制御し、且つ前記第２信号に基づいて前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を導通する。
一つの実現可能な形態において、第１ダイオードをさらに備え、
前記第１ダイオードのアノードは、外部充電デバイスに電気的に接続されるように構成され、前記第１ダイオードのカソードは、前記電池管理システムに電気的に接続され、
前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得するときに、外部充電デバイスから供給される電気的エネルギーは、前記第１ダイオードを介して前記電池管理システムに入力される。
一つの実現可能な形態において、第２電源管理ユニットと第２制御ユニットとをさらに備え、
前記第２電源管理ユニットの第１端子は、前記電池ユニットに電気的に接続され、前記第２電源管理ユニットの第２端子は、前記スイッチユニットと前記第１ダイオードに電気的に接続され、前記第２電源管理ユニットの第３端子は前記第２制御ユニットに電気的に接続され、
前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得していない場合に、前記第２制御ユニットは、前記第１制御ユニットに前記第１信号を出力させるように前記第１制御ユニットを制御する。
一つの実現可能な形態において、第３電源管理ユニットをさらに備え、
前記第３電源管理ユニットは、前記第１電源管理ユニットと外部充電デバイスとの間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイスが出力した第３電圧を第１電圧に変換し、且つ前記第１電圧を前記第１電源管理ユニットに伝送するように構成される。
一つの実現可能な形態において、第２ダイオード及び第３ダイオードをさらに備え、
前記第２ダイオードのアノードは、前記第３電源管理ユニットに電気的に接続され、前記第２ダイオードのカソードは、前記第１電源管理ユニットと前記第３ダイオードのカソードに電気的に接続され、前記第３ダイオードのアノードは、前記第２電源管理ユニットに電気的に接続され、
前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得するときに、前記外部充電デバイスは、前記制御ユニットに対して前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードを介して電力を供給する。
一つの実現可能な形態において、前記スイッチユニットは、スイッチトランジスタを含み、前記スイッチトランジスタの第１端子、第２端子及び第３端子は、それぞれ、前記電池ユニット、前記第２電源管理ユニット及び前記第１制御ユニットに電気的に接続されている。
本願は、さらにエネルギー貯蔵システムを提供する。前記エネルギー貯蔵システムは、上述したような電気化学装置と前記電気化学装置に電気的に接続されたエネルギー貯蔵インバータシステムを含み、前記エネルギー貯蔵インバータシステムは、外部充電デバイスの電気的エネルギーを変換した後に前記電気化学装置に転送し、あるいは、前記電気化学装置の電気的エネルギーを変換した後に負荷に転送する。
本願は、さらに、上述したような電気化学装置を備える電気自動車を提供する。
本願の実施形態による長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車は、スイッチユニットを設けることにより、前記電池ユニットの荷電状態が予め設定された閾値を下回ったときに、前記電池ユニットの前記電池管理システムへの充電を停止する。このように、本願の実施形態に係る長待機の電気化学装置、エネルギー貯蔵システム及び電気自動車は、電気化学装置の荷電状態が低く、且つ外部からタイムリーに充電できない場合に、より長いエネルギー貯蔵時間を維持することができる。
本願の電気化学装置の好適な実施形態によるブロック図である。 本願の電気化学装置の別の実施形態によるブロック図である。 本願の電気化学装置の別の実施形態によるブロック図である。 本願の電気化学装置の別の実施形態による回路図である。
以下、本願の実施形態における技術的態様について、本願の実施形態における図面と併せて明確に且つ完全に説明する。明らかに、説明された実施形態は本願の一部の実施形態であり、すべての実施形態ではない。
図１に示すように、図１は、本願のエネルギー貯蔵システム１の好適な実施形態によるブロック図である。前記エネルギー貯蔵システム１は長待機の電気化学装置１００とエネルギー貯蔵インバータシステム４０とを含む。前記電気化学装置１００は、エネルギー貯蔵インバータシステム４０に電気的に接続されて、電池ユニット１０、電池管理システム２０及びスイッチユニット３０を含む。
本願の実施形態では、電池ユニット１０は、それ自体の化学エネルギーを電気的エネルギーに変換するために使用され、正負極を有する複数の電池セルを含むことができる。前記電池ユニット１０は、放電動作を行うことができる。前記電池ユニット１０と電気的に接続された外部回路が遮断された場合には、前記電池ユニット１０の両極間に電位差（開放電圧）があるが、電流が流れておらず、前記電池ユニット１０に記憶された化学エネルギーは電気的エネルギーに変換できない。前記電池ユニット１０と電気的に接続された外部回路が閉鎖される場合には、前記電池ユニット１０の両極の電位差により、外部回路に電流が流れ、前記電池ユニット１０の放電が実現される。
本願の実施形態では、前記電池ユニット１０は、前記スイッチユニット３０を介して前記電池管理システム２０と電気的に接続される。前記電池ユニット１０が放電動作を実行する際に、前記電池ユニット１０は前記電池管理システム２０に電気的エネルギーを出力し、前記電池管理システム２０の動作を維持する。前記電池ユニット１０は、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０に電気的に接続される。前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、負荷（図示せず）に電気的に接続される。前記電池ユニット１０は、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０を介して電気的エネルギーを負荷（図示せず）に伝送する。
本願の実施形態では、前記電池ユニット１０が充電されるときに、電池内部の電荷輸送過程の方向が放電と逆になる。具体的には、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、外部充電デバイス５０と電気的に接続されて、前記外部充電デバイス５０の電気的エネルギーを前記電池ユニット１０に伝送し、電池ユニット１０への充電を実現する。
本願の実施形態では、前記電池管理システム２０は、電池ユニット１０に電気的に接続されて、電池ユニット１０の端電圧を測定し、電池ユニット１０内の各電池が均等に一致した状態になるようにセル１０を均等に充電するために使用する。なお、電池管理システム２０は、電池ユニット１０の総電圧、総電流や荷電状態を測定して、電池ユニット１０の動作状態を動的に監視する。電池の充放電中に、電池ユニット１０における各電池の端電圧、温度、充放電電流及び電池ユニット１０の総電圧をリアルタイムで収集し、電池の過充電や過放電現象の発生を防止し、リアルタイムデータ表示、データ記録及び分析などを実現する。電池管理システム２０は、検出された電池ユニット１０の荷電状態に応じて信号を出力する。
具体的には、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さい場合には、電池管理システム２０は、スイッチユニット３０に第１信号を出力する。スイッチユニット３０は、前記第１信号に基づいて、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を切断する。荷電状態が予め設定された閾値以上である場合に、電池管理システム２０は、スイッチユニット３０に第２信号を出力する。スイッチユニット３０は、前記第２信号に基づいて、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。
前記荷電状態は、電池が一定の放電倍率で、残存電力量と同じ条件下での定格容量との比であることが理解できる。前記予め設定された閾値は、ユーザが予め設定したしきい値であり、２０%であってもよく、本願はこれについて具体的に限定しない。
本願の実施形態では、スイッチユニット３０は、電池管理システム２０と電池ユニット１０との間に電気的に接続される。スイッチユニット３０は、電池管理システム２０の信号を受信して、前記信号に基づいて、電池管理システム２０と電池ユニット１０との間の電気的接続を遮断または導通する。電池管理システム２０と電池ユニット１０との間の電気的接続を切断するときに、電池ユニット１０の電池管理システム２０への電力供給は切断される。電池管理システム２０と電池ユニット１０との間の電気的接続を導通すると、電池ユニット１０は電池管理システム２０に電力を供給する。これにより、電池ユニット１０の荷電状態が予め設定された閾値を下回った場合には、電池管理システム２０による電池ユニット１０の消費電力を回避する。
具体的には、電池ユニット１０の荷電状態が低く、且つ外部から電池ユニット１０をタイムリーに充電できない場合には、前記電池管理システム２０がスリープモードに入っても、依然として電力を消費するため、電気化学装置１００の格納時間が需要を満たすことができなくなる。そこで、本願に係る電気化学装置１００では、スイッチユニット３０を設けることにより、電池管理システム２０から出力される信号に基づいて、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を導通または遮断する。電池ユニット１０の荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ外部充電デバイス５０から伝送される充電電流が取得されていない場合には、前記電池管理システム２０は第１信号をスイッチユニット３０に出力する。スイッチユニット３０は、当該第１信号に基づいて、前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を切断する。即ち、電池ユニット１０は、電池管理システム２０に電力を供給しなくなり、これにより電気化学装置１００の電力消費を低減し、長いエネルギー貯蔵時間を維持することができる。電池管理システム２０は、荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ電気化学装置１００が外部充電デバイス５０から伝送される充電電流を取得した場合には、第２信号をスイッチユニット３０に出力する。スイッチユニット３０は、外部充電デバイスの前記第２信号に基づいて前記バッテリユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通して、外部充電デバイス５０が電池ユニット１０に電気的エネルギーを伝送した後に、電池ユニット１０により電池管理システム２０に電力を供給する。
理解できるように、前記第１信号は、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を切断するために使用され、前記第２信号は、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を導通するために使用される。
また、外部充電デバイス５０が電気化学装置１００を充電するときに、前記電気化学装置１００は外部充電デバイス５０から送信された充電電流を受け取る。
図２に示すように、図２は、本願の電気化学装置１００の好適な実施形態によるブロック図である。
本願の実施形態では、前記電池管理システム２０は、第１制御ユニット６０と第２制御ユニット２２３とを備える。前記第１制御ユニット６０は、前記スイッチユニット３０と電気的に接続して、電池管理システム２０から出力される前記信号に基づいて、前記スイッチユニット３０が前記バッテリユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続の導通または遮断するように制御する。
具体的には、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ電気化学装置１００が外部充電デバイス５０から伝送される充電電流を取得していない場合には、前記第２制御ユニット２２３は、前記第１制御ユニット６０に遮断信号を出力する。前記第１制御ユニット６０は、前記第２制御ユニット２２３が出力した信号に基づいて第１信号を出力する。前記第１制御ユニット６０は、前記スイッチユニット３０を制御して、前記第１信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を切断する。前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ電気化学装置１００が外部充電デバイス５０から伝送される充電電流を取得した場合には、前記第１制御ユニット６０は第２信号を出力する。前記第１制御ユニット６０は、前記スイッチユニット３０を制御して、前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。前記荷電状態が予め設定された閾値以上である場合には、前記電池管理システム２０は、第２信号を第１制御ユニット６０に出力する。前記第１制御ユニット６０は、前記第２信号に基づいて、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を導通するようにスイッチユニット３０を制御する。
例を挙げて言えば、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置１００が外部充電デバイス５０の給電信号を取得していない場合、即ち、現在の荷電状態が予め設定された閾値未満であり、且つ外部充電デバイス５０の給電を取得していない場合には、前記第２制御ユニット２２３は、前記第１制御ユニット６０または前記スイッチユニット３０に遮断信号を出力する。前記遮断信号が前記第１制御ユニット６０に出力されると、前記第１制御ユニット６０は、前記遮断信号に基づいて第１信号を前記スイッチユニット３０に出力して、前記スイッチユニット３０を制御して、前記第１信号に基づいて、前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を遮断する。遮断信号である前記第１信号がスイッチユニット３０に出力されると、前記スイッチユニット３０は、前記第１信号に基づいて前記バッテリユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を遮断する。このように、前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、かつ電池ユニット１０が外部充電デバイス５０からの充電を受けていないと、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続を切断し、電池ユニット１０の電池管理システム２０への充電を停止し、電気化学装置１００の長期間エネルギー貯蔵を維持する。
前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置１００が外部充電デバイス５０の給電信号を取得し、即ち、現在の荷電状態が予め設定された閾値未満であり、且つ外部充電デバイス５０からの電力を取得した場合には、前記第２制御ユニット２２３は、前記第１制御ユニット６０または前記スイッチユニット３０に導通信号を出力する。前記導通信号が第１制御ユニット６０に出力された時に、前記第１制御ユニット６０は、前記導通信号に基づいて第２信号を前記スイッチユニット３０に出力して、前記スイッチユニット３０が前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通するように制御する。前記第２信号である導通信号がスイッチユニット３０に出力されたときに、前記スイッチユニット３０は前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。このように、前記荷電状態が予め設定された閾値未満であり、且つ電池ユニット１０が外部充電デバイス５０からの給電信号を受信すると、前記電池ユニット１０は外部充電デバイス５０から供給された電気的エネルギーを受け取り、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続が導通され、電池ユニット１０が電池管理システム２０に充電しても、電池ユニット１０の電力不足を回避することができる。
前記荷電状態が予め設定された閾値以上である場合には、前記第２制御ユニット２２３は、前記第１制御ユニット６０又は前記スイッチユニット３０に導通信号を出力する。第１制御ユニット６０に導通信号を出力した場合に、前記第１制御ユニット６０は、前記導通信号に基づいて第２信号を前記スイッチユニット３０に出力して、前記スイッチユニット３０を制御して、前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。スイッチユニット３０に導通信号である前記第２信号を出力した場合に、前記スイッチユニット３０は前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。このように、前記荷電状態が予め設定された閾値以上である場合には、電池ユニット１０と電池管理システム２０との間の電気的接続が導通され、電池ユニット１０により電池管理システム２０に充電する。
図３に示すように、図３は、本願の電気化学装置１００の好適な実施形態によるブロック図である。
本願の実施形態では、前記電気化学装置１００は、第１電源管理部７０をさらに備え、前記第１電源管理部７０は、前記第１制御部６０と外部充電デバイス５０との間に電気的に接続され、前記外部充電デバイス５０が出力する電圧を第２電圧に変換して、前記第１制御部６０に電力を供給するように構成される。前記第１制御部６０は、前記スイッチング部３０を制御し、前記第２信号に基づいて前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を導通する。
一つの実現可能な形態では、前記電気化学装置１００は、第２電源管理ユニット８０と第２制御ユニット２２３と、をさらに備える。前記第２電源管理ユニット８０の第１端は前記電池ユニット１０に電気的に接続され、前記第２電源管理ユニット８０の第２端は前記スイッチユニット３０に電気的に接続され、前記第２電源管理ユニット８０の第３端は前記第２制御ユニット２２３に電気的に接続される。前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置１００が外部充電デバイス５０から伝送される充電電流を取得していない場合には、前記第２制御ユニット２２３は、前記第１制御ユニット６０を制御して、前記第１信号を出力させる。これにより、前記スイッチユニット３０は、前記第１信号に基づいて、前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を切断する。
一つの実現可能な形態では、第３電源管理ユニット９０をさらに備える。当該第３電源管理ユニット９０は、前記第１電源管理ユニット７０と前記外部充電デバイス５０との間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイス５０が出力する第３電圧を第１電圧に変換し、且つ前記第１電圧を前記第１電源管理ユニット７０に転送するように構成される。
一つの実現可能な形態では、第２ダイオードＤ２と、第３ダイオードＤ３とをさらに備える。前記第２ダイオードＤ２のアノードは、前記第３電源管理ユニット９０に電気的に接続される。前記第２ダイオードＤ２のカソードは、前記第１電源管理ユニット７０と前記第３ダイオードＤ３とのカソードに電気的に接続されている。前記第３ダイオードＤ３のアノードは、前記第２電源管理ユニット８０に電気的に接続されている。前記電気化学デバイスが外部充電デバイス５０から伝送される充電電流を取得したときに、前記外部充電デバイス５０は、前記第２ダイオードＤ２及び前記第３ダイオードＤ３を介して、前記第１制御ユニット６０に電力を供給する。
本願の実施形態では、前記スイッチングユニット３０が遮断状態であるときに、即ち、前記第２電源管理ユニット８０と前記電池ユニット１０との間の電気的接続が切断された後、前記第２電源管理ユニット８０は、前記電池ユニット１０の電気的エネルギーを前記電池管理システム２０に転送することができない。即ち、前記第２電源管理ユニット８０は、前記スイッチングユニット３０の制御下で、前記電池ユニット１０と前記電池管理システム２０との間の電気的接続を切断し、さらに電池ユニット１０が前記電池管理システム２０に電気的エネルギーを供給しないようにする。前記スイッチングユニット３０により前記第２電源管理ユニット８０を制御する。即ち、前記電池管理システム２０の電源入力を制御し、前記電池ユニット１０の荷電状態が予め設定された閾値を下回ったときに、前記電池ユニット１０は前記電池管理システム２０への電力供給を停止し、前記電池管理システム２０は電源が切られ、電池ユニット１０への電力消費が減少される。
図４を併せて参照すると、図４は本願の電気化学装置１００の好適な実施形態による回路図を示している。
前記第１電源管理ユニット７０は、前記第１制御ユニット６０と外部充電デバイス５０との間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイス５０が出力した電圧を第２電圧に変換して、前記第１制御ユニット６０に電力を供給するように構成される。
本願の実施形態では、前記第１電源管理ユニット７０は、前記第３電源管理ユニット９０と前記第２電源管理ユニット８０との電気的エネルギーを受信できる。前記第３電源管理ユニット９０及び前記第２電源管理ユニット８０によって、前記第１電源管理ユニット７０に競って電力を供給する。
前記第３ダイオードＤ３のアノードは、前記第２電源管理ユニット８０に電気的に接続され、前記第３ダイオードＤ３のカソードは前記第１電源管理ユニット７０に電気的に接続されている。
本願の実施形態では、前記第３ダイオードＤ３は、前記第２電源管理ユニット８０と前記第１電源管理ユニット７０との間の電気的エネルギーの単方向転送を実現するために用いられ、前記第２電源管理ユニット８０の電気的エネルギーを前記第１電源管理ユニット７０に一方向に供給する。
前記第２ダイオードＤ２のアノードは前記第３電源管理ユニット９０に電気的に接続され、前記第２ダイオードＤ２のカソードは前記第１電源管理ユニット７０に電気的に接続されている。
本願の実施形態では、前記第２ダイオードＤ２は、前記第３電源管理ユニット９０と前記第１電源管理ユニット７０との間の電力の単方向転送を実現するために用いられて、前記第３電源管理ユニット９０の電気的エネルギーを前記第１電源管理ユニット７０に一方向に供給する。
本願の実施形態では、外部充電デバイス５０にアクセスした時に、例えば、外部市電又は太陽光発電にアクセスしたときに、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、外部充電デバイス５０の電気的エネルギーを前記第３電源管理ユニット９０に伝送する。前記第３電源管理ユニット９０は、前記外部充電デバイス５０の電気的エネルギーを前記第２ダイオードＤ２を介して前記第１電源管理ユニット７０に一方向に転送し、前記第１電源管理ユニット７０により前記第１制御ユニット６０に給電する。前記第１制御ユニット６０は、電源を入れた後に、前記スイッチユニット３０が導通するように制御する。すると、前記電池ユニット１０と前記第２電源管理ユニット８０との間の電気的接続が導通される。前記電池ユニット１０は、前記第２電源管理ユニット８０を介して前記電池管理システム２０に給電する。これと同時に、外部充電デバイス５０が不安定な場合に、前記第１制御ユニット６０の電源が容易に切られることを回避するために、前記第２電源管理ユニット８０は、前記第３ダイオードＤ３を介して前記第２電源管理ユニット８０の電気的エネルギーを前記第１電源管理ユニット７０に一方向に転送し、且つ前記第１電源管理ユニット７０により前記第１制御ユニット６０に電力を供給し、前記第３電源管理ユニット９０と前記第２電源管理ユニット８０の前記第１制御ユニット６０に対する競合電力供給を実現する。
前記第１ダイオードＤ１のアノードが外部充電デバイス５０に電気的に接続され、前記第１ダイオードＤ１のカソードが前記第２電源管理ユニット８０に電気的に接続されることによって、外部充電デバイス５０の電気的エネルギーは前記第２電源管理ユニット８０に転送され、前記第２電源管理ユニット８０を介して電池管理システム２０または第１制御ユニット６０に電気的エネルギーを転送する。
本願の実施形態では、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、外部充電デバイス５０と電気的に接続している。外部市電又は太陽光発電にアクセスしたときに、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、前記第１電源管理ユニット７０に電力を供給することができず、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、外部充電デバイス５０の電気的エネルギーを前記第１ダイオードＤ１を介して前記第２電源管理ユニット８０に一方向に転送する。これにより、前記第２電源管理ユニット８０は前記第１電源管理ユニット７０と前記電池管理システム２０に電力を供給することができ、前記第１電源管理ユニット７０は前記第１制御ユニット６０に電力を供給し、前記第１制御ユニット６０は電源を入れ、前記スイッチユニット３０が制御されて導通する。すると、前記電池ユニット１０と前記第２電源管理ユニット８０との間の電気的接続は実現される。
本願の実施形態では、図４に示すように、前記電池ユニット１０は、スイッチＫ、ヒューズＦ、及びＭ列の電池パックＢ１－ＢＮを含んでもよい。ここで、Ｍは１以上の整数であり、前記スイッチＫは電子スイッチまたは機械的スイッチであってもよい。前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、第１コンバータ４２、第２コンバータ４１、及びコンデンサＣを含んでもよい。前記第１列の電池パックＢ１の正極Ｂ＋は、前記スイッチＫ及び前記ヒューズＦを介して、前記コンデンサＣの一端及び前記第１コンバータ４２の第１直流ポートと電気的に接続する。第Ｍ列の電池パックＢＮの正極Ｂ＋は、前記第Ｍ－１列の電池パックＢＮ－１の負極Ｂ－と電気的に接続する。第Ｍ列の電池パックＢＮの負極Ｂ－は、前記コンデンサＣの他端と前記第１コンバータ４２の第２直流ポートと電気的に接続する。前記第１コンバータ４２の第３直流ポートは、前記第２コンバータ４１の１つの直流ポートに電気的に接続されている。前記第２コンバータ４１の１つの交流ポートは、外部充電デバイス５０または負荷（図示せず）と電気的に接続してもよい。
本願の実施形態では、前記第１コンバータ４２はＤＣ／ＤＣコンバータであり、前記第２コンバータ４１はＤＣ／ＡＣコンバータである。
一実施可能な形態では、前記電池管理システム２０は、電池管理ユニット２１と、監視管理ユニット２２とを含む。
前記電池管理ユニット２１は、前記電池ユニット１０に電気的に接続されて、前記電池ユニット１０のパラメータを取得することに用いられる。
本願の実施形態では、前記電池管理ユニット２１は、電池ユニット１０の電圧、温度などを含む電池ユニット１０のパラメータを監視し、且つ当該パラメータを前記監視管理ユニット２２にアップロードするために使用される。
前記監視管理ユニット２２は、前記電池管理ユニット２１と電気的に接続して、前記電池管理ユニット２１が監視したパラメータを取得し、取得したパラメータから荷電状態を算出し、前記荷電状態に基づいて、具体的には、前記荷電状態と予め設定された閾値との大きさを比較する。前記荷電状態が予め設定された閾値より小さい場合には、前記監視管理ユニット２２は第１信号を出力する。前記荷電状態が予め設定された閾値よりも大きいかまたはそれに等しい場合には、前記監視管理ユニット２２は第２信号を出力する。前記監視管理ユニット２２は、前記第１制御ユニット６０と通信して、前記第１制御ユニット６０が第１信号または第２信号を出力するように、前記第１制御ユニット６０に対応する信号を出力する。前記監視管理ユニット２２は、前記電池ユニット１０への充放電プロセスを管理することを実現するために使用される。
本願の実施形態では、前記電池管理ユニット２１は、N列の電池管理サブユニット２１１を含む。ここで、Nは１より大きい整数である。前記電池管理サブユニット２１１は、N個のアナログフロントエンドＡＦＥ１－ＡＦＥＮと、Ｎ個のバス分離ユニットＩＳＯ１－ＩＳＯＮと、Ｎ個のフォトカプラ分離ユニットＰＣ１－ＰＣＮと、Ｎ個の第１制御チップＵＣ１－ＵＣＮと、Ｎ個の第１電気接続ユニットＮＣＡ１－ＮＣＡＮと、Ｎ個の第２電気接続ユニットＮＣＢ１－ＮＣＢＮとを有している。前記Ｎ個の第１電気接続ユニットＮＣＡ１－ＮＣＡＮは電気接続接点であってもよく、前記Ｎ個の第２電気接続ユニットＮＣＢ１－ＮＣＢＮは電気接続接点であってもよい。Ｎ個の前記アナログフロントエンドＡＦＥ１－ＡＦＥＮのそれぞれは、対応する第１電気接続ユニットＮＣＡ１－ＮＣＡＮにより前記電池ユニット１０に電気的に接続される。例えば、アナログフロントエンドＡＦＥ１は、第１電気接続ユニットＮＣＡ１を介して、前記電池ユニット１０に電気的に接続されて、当該電池ユニット１０の電圧や温度などを収集する。Ｎ個の前記アナログフロントエンドＡＦＥ１－ＡＦＥＮは、Ｎ個の前記バス分離ユニットＩＳＯ１－ＩＳＯＮ及びＮ個の前記フォトカプラ分離ユニットＰＣ１－ＰＣＮを介して、対応する前記制御チップＵＣ１－ＵＣＮに電気的に接続される。Ｎ個の前記制御チップＵＣ１－ＵＣＮは、それぞれ対応する前記第２の電気接続ユニットＮＣＢ１－ＮＣＢＮを介して、前記監視管理ユニット２２に電気的に接続されている。
本願の実施形態において、前記監視管理ユニット２２は、第３電気接続ユニット２２１、第３コンバータ４３及び第２制御ユニット２２３を含んでもよい。前記第３電気接続ユニット２２１の一端は、Ｎ個の前記第２電気接続ユニットＮＣＢ１－ＮＣＢＮと電気的に接続する。前記第３電気接続ユニット２２１の他端は、前記第３コンバータ４３の一端と前記第２制御ユニット２２３と電気的に接続する。前記第３コンバータ４３の他端は、前記第２制御ユニット２２３に電気的に接続されている。前記第３コンバータ４３は、ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。前記第３電気接続ユニット２２１は接点であってもよい。前記第２制御ユニット２２３は、Ｎ個の前記制御チップＵＣ１－ＵＣＮによって採集された情報を受信し、且つ取得した情報に基づいて荷電状態を算出して、前記荷電状態に応じて第１制御ユニット６０に対応する信号を出力する。
本願の実施形態では、前記スイッチユニット３０は、スイッチトランジスタＱ１と第４ダイオードＤ４とを含む。前記スイッチトランジスタＱ１の第１端は、前記電池ユニット１０の正極に電気的に接続され、前記スイッチトランジスタＱ１の第２端は、前記第４ダイオードＤ４のアノードに電気的に接続され、前記第４ダイオードＤ４のカソードは、前記第２電源管理ユニット８０に電気的に接続され、前記スイッチトランジスタＱ１の第３端は、前記第１制御ユニット６０に電気的に接続される。
本発明の実施形態では、前記第１制御ユニット６０は、第１マスターチップＵ１と電流検出回路６１とを含む。前記第１マスターチップＵ１の第１端子は、前記第１電源管理ユニット７０に電気的に接続される。前記第１マスターチップＵ１の第２端は、前記電流検出回路６１の一端に電気的に接続される。前記第１マスターチップＵ１の第３端は、前記スイッチユニット３０に電気的に接続される。前記第１マスターチップＵ１と前記制御チップＵ２との間で通信が行われ、これにより、前記制御チップＵ２が出力する信号を取得して、前記制御チップＵ２が出力する信号に基づいて第１信号または第２信号を出力し、さらに前記第１信号または前記第２信号に基づいて前記スイッチトランジスタＱ１の導通または遮断を制御する。前記電流検出回路６１の他端は、前記電池ユニット１０と前記コンデンサＣの他端との間に電気的に接続される。前記電流検出回路６１は、電池回路からの出力電流を取得することに用いられる。
前記電気化学装置１００が高圧環境の下で動作する場合には、前記第２電源管理ユニット８０は、第１トランスＴ１であってもよい。前記第１トランスＴ１は、第１段コイルと第２段コイルを有している。前記第３電源管理ユニット９０は、第２トランスＴ２であってもよい。前記第２トランスＴ２も、第１段コイルと第２段コイルを有している。前記第１電源管理ユニット７０は、第１段コイルと第２段コイルとを有する第３トランスＴ３とすることができる。
前記電気化学装置１００が高圧環境の下で動作している場合に、本願の一好ましい実施形態では、前記スイッチトランジスタＱ１は、高圧に強く、リーク電流が低い電子スイッチ、例えばトランジスタである。前記トランジスタは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタであってもよい。前記スイッチトランジスタＱ１がバイポーラトランジスタである場合には、前記スイッチトランジスタＱ１の第３端子はバイポーラトランジスタのベースに対応し、前記スイッチトランジスタＱ１の第１端子はバイポーラトランジスタのコレクタまたはエミッタに対応し、前記スイッチトランジスタＱ１の第２端子はバイポーラトランジスタのエミッタまたはコレクタに対応する。前記スイッチトランジスタＱ１が電界効果トランジスタである場合には、前記スイッチトランジスタＱ１の第３端子は電界効果トランジスタのゲートに対応し、前記スイッチトランジスタＱ１の第１端子は電界効果トランジスタのドレイン又はソースであってもよく、前記スイッチトランジスタＱ１の第２端子は電界効果トランジスタのソース又はドレインであってもよい。通常、Ｎ型トランジスタでは、ドレインの電圧はソースの電圧以上であるべきであるため、トランジスタのバイアス状態によってソース/ドレインの位置が変化する。別の実施形態において、前スイッチトランジスタＱ１は、機械的に開閉することができる。前記スイッチトランジスタＱ１は、ＮＭＯＳトランジスタであってもよい。
前記スイッチトランジスタＱ１の第１端は、前記電池ユニット１０と前記スイッチングＫとの間に電気的に接続される。前記スイッチトランジスタＱ１の第２端は、前記第４ダイオードＤ４のアノードに電気的に接続される。前記スイッチトランジスタＱ１の第３端は、前記第１マスターチップＵ１の出力端子に電気的に接続される。前記第１マスターチップＵ１の他端は、前記電流検出回路６１に電気的に接続されている。前記第４ダイオードＤ４のカソードは、前記第１トランスＴ１の第１段コイルの一端に電気的に接続される。前記第１トランスＴ１の第１段コイルの他端は、前記電池ユニット１０を介して前記スイッチトランジスタＱ１の第１端に電気的に接続される。前記第１トランスＴ１の第２段コイルの一端は、接地される。第１トランスＴ１の第２段コイルの他端は、前記第３ダイオードＤ３のアノード、及び前記第３電気接続ユニット２２１と第４コンバータ２２２との間に電気的に接続している。前記第３ダイオードＤ３のカソードは、前記第２ダイオードＤ２のカソード及び前記第３トランスＴ３の第１段コイルの一端に電気的に接続される。前記第３トランスＴ３の第１段コイルの他端は、接地される。前記第３トランスＴ３の第２段コイルの両端は、前記第１マスターチップＵ１の電源入力端と電気的に接続している。前記第２ダイオードＤ２のアノードは、前記第２トランスＴ２の第２段コイルの一端に電気的に接続される。前記第２トランスＴ２の第２段コイルの他端は、接地される。前記第２トランスＴ２の第１段コイルの一端は、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０に電気的に接続される。前記第２トランスＴ２の第１段コイルの他端は、接地される。
本願の実施形態では、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、スィッチトランジスタＱ２と、第３マスターチップＵ３と、第３コンバータ４３とをさらに備えている。前記スィッチトランジスタＱ２は、例えば、トランジスタなどの高圧に強く、リーク電流が低い電子スイッチであってもよい。前記トランジスタは、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタであってもよい。前記第３コンバータ４３は、ＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
前記第３コンバータ４３の一端は、前記第１コンバータ４２に電気的に接続される。前記第３コンバータ４３の他端は、前記スイッチトランジスタＱ２の第１端子に電気的に接続される。前記スイッチトランジスタＱ２の第３端は、前記第３マスターチップＵ３に電気的に接続される。前記スイッチトランジスタＱ２の第２端は、前記第２トランスＴ２の第１段コイルの一端に電気的に接続される。
以下、図４に示す回路図を例にして、本願の電気化学装置１００の動作原理について説明する。
前記電池管理システム２０が動作状態にある場合に、Ｎ個の前記アナログフロントエンドＡＦＥ１－ＡＦＥＮは、Ｍ組の電池パックＢ１－ＢＮの電圧や温度などのパラメータを、対応する前記第１の電気的接続部ＮＣＡ１－ＮＣＡＮにより収集し、且つ取得したパラメータをその電池管理サブユニット２１１内の各フォトカプラ分離ユニットＰＣ１－ＰＣＮを介して、対応する前記制御チップＵＣ１－ＵＣＮに転送する。Ｎ個の前記制御チップＵＣ１－ＵＣＮは、検出した電圧、温度等のパラメータデータを前記制御チップＵ２に転送する。前記制御チップＵ２は、得られたパラメータデータから荷電状態を算出し、且つ得られた荷電状態と予め設定された閾値とを比較する。前記制御チップＵ２は、前記荷電状態が予め設定された閾値を下回ったときに、前記第１マスターチップＵ１が前記スイッチトランジスタＱ１をオフにするように、前記第１マスターチップＵ１に信号を出力する。前記スイッチトランジスタＱ１が遮断されると、前記電池ユニット１０の正極と、前記第１トランスＴ１の第１段コイルの一端との間の電気的接続が遮断される。これにより、前記電池ユニット１０が前記第１トランスＴ１に電力を供給できないと、前記第１トランスＴ１は前記制御チップＵ２に電気的エネルギーを出力できない。すると、前記制御チップＵ２の電源は、切られる。さらに、前記電池ユニット１０の充放電過程を管理することができなくなる。前記電池管理システム２０は、電源が切られる。
前記外部充電デバイス５０にアクセスしたときに、前記外部充電デバイス５０は、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０を介して電力変換を行い、前記第３マスターチップＵ３は、通電されて、前記スイッチトランジスＱ２を制御して導通させるとともに、第１コンバータ４２、第２コンバータ４１、第３コンバータ４３及び前記スイッチトランジスタＱ２を介して外部充電デバイス５０の電気的エネルギーを第２トランスＴ２に転送する。前記第２トランスＴ２は、前記第２ダイオードＤ２によって前記第３トランスＴ３に電気的エネルギーを転送して、前記第３トランスＴ３を介して前記第１マスターチップＵ１に電気的エネルギーを転送する。前記第１マスターチップＵ１は、通電された後に、前記スイッチトランジスタＱ１を制御して導通させる。これにより、前記電池ユニット１０と前記第１トランスＴ１との間の電気的接続は導通され、前記電池ユニット１０は前記第１トランスＴ１を介して前記制御チップＵ２に電力を供給する。これと同時に、前記第１トランスＴ１は、前記第３ダイオードＤ３を介して前記第３トランスＴ３に電力を供給する。これにより、前記第１トランスＴ１と前記第３トランスＴ３による前記第１マスターチップＵ１への競合電力供給は実現される。
外部充電デバイス５０にアクセスしているが、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０の電気的エネルギーが前記第２トランスＴ２を介して前記第３トランスＴ３に充電できない場合には、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０は、変換された電気的エネルギーを前記第１ダイオードＤ１を介して前記第１トランスＴ１の第１段コイルの一端に転送し、前記第１トランスＴ１とエネルギー貯蔵インバータシステム４０との間の電気的接続通路を導通し、前記第１トランスＴ１により前記第１マスターチップＵ１及び制御チップＵ２に給電して、前記第１マスターチップＵ１と制御チップＵ２に電源を入れることを実現する。
上記実施形態は、スイッチユニット３０を設けることにより、前記電池ユニット１０の荷電状態が予め設定された閾値を下回ったときに、前記電池ユニット１０による前記電池管理システム２０の充電を切断する。このように、本願の実施形態に係る電気化学装置１００は、電気化学装置１００が低荷電状態で且つ外部からタイムリーに充電できない場合に、より長いエネルギー貯蔵時間を維持することができる。
本願の実施形態は、さらに、電気自動車を提供する。前記電気自動車は、前記エネルギー貯蔵インバータシステム４０を備える。前記電気自動車は、本願の実施形態によって提供される電気化学装置１００を備える。前記電気自動車は、普通の電気自動車または遠隔操作車などであってもよい。なお、理解できるように、前記電気自動車は、電池を使用する車両または玩具車両であり、本願はこれに具体的に限定されない。
１ エネルギー貯蔵システム
１００ 電気化学装置
１０ 電池ユニット
２０ 電池管理システム
３０ スイッチユニット
４０ エネルギー貯蔵インバータシステム
５０ 外部充電デバイス
６０ 第１制御ユニット
７０ 第１電源管理ユニット
８０ 第２電源管理ユニット
９０ 第３電源管理ユニット
４１ 第２コンバータ
４２ 第１コンバータ
４３ 第３コンバータ
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
２１ 電池管理部
２２ 監視管理部
Ｂ１－ＢＮ 電池パック
Ｋ スイッチ
Ｆ ヒューズ
Ｔ１ 第１トランス
Ｔ２ 第２トランス
Ｔ３ 第３トランス
Ｃ 容量
２１１ 電池管理サブユニット
ＮＣＡ１－ＮＣＡＮ 第１電気接続ユニット
ＡＦＥ１－ＡＦＥＮ アナログフロントエンド
ＩＳＯ１－ＩＳＯＮ バス分離ユニット
ＰＣ１－ＰＣＮ 光結合分離ユニット
ＵＣ１－ＵＣＮ 制御チップ
ＮＣＢ１－ＮＣＢＮ 第２電気接続ユニット
Ｕ１ 第１マスターチップ
６１ 電流検出回路
２２１ 第３電気接続部
２２２ 第４コンバータ
２２３ 第２制御ユニット
Ｕ２ 制御チップ
Ｑ１－Ｑ２ スイッチトランジスタ
Ｕ３ 第３マスターチップ

Claims (9)

  1. 長待機の電気化学装置であって、
    電池ユニット、電池管理システム及びスイッチユニットを備え、
    前記スイッチユニットは、前記電池管理システムと前記電池ユニットとの間に電気的に接続され、前記電池管理システムは、前記電池ユニットの荷電状態を取得するために用いられ、
    前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得していない場合には、前記電池管理システムは、前記スイッチユニットに第１信号を出力して、前記スイッチユニットが第１信号に基づいて前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を切断するように制御し、
    前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得したときに、前記電池管理システムは、前記スイッチユニットに第２信号を出力し、前記スイッチユニットは、前記第２信号に基づいて前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を導通することを特徴とする長待機の電気化学装置。
  2. 第１電源管理ユニットと第１制御ユニットとをさらに備え、
    前記第１電源管理ユニットは、前記第１制御ユニットと外部充電デバイスとの間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイスが出力する電圧を第２電圧に変換して、前記第１制御ユニットに電力を供給するように構成され、
    前記第１制御ユニットは、前記スイッチユニットが前記第２信号に基づいて前記電池ユニットと前記電池管理システムとの間の電気的接続を導通するように制御することを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
  3. 第１ダイオードをさらに備え、
    前記第１ダイオードのアノードは、外部充電デバイスに電気的に接続されるように構成され、前記第１ダイオードのカソードは、前記電池管理システムに電気的に接続され、
    前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得したときに、外部充電デバイスから供給される電気的エネルギーは、前記第１ダイオードを介して前記電池管理システムに入力されることを特徴とする請求項２に記載の電気化学装置。
  4. 第２電源管理ユニット及び第２制御ユニットをさらに備え、
    前記第２電源管理ユニットの第１端子は前記電池ユニットに電気的に接続され、前記第２電源管理ユニットの第２端子は前記スイッチユニットと前記第１ダイオードに電気的に接続され、前記第２電源管理ユニットの第３端子は前記第２制御ユニットに電気的に接続され、
    前記荷電状態が予め設定された閾値より小さく、且つ前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得していない場合に、前記第２制御ユニットは、前記第１信号を出力するように前記第１制御ユニットを制御することを特徴とする請求項３に記載の電気化学装置。
  5. 第３電源管理ユニットをさらに備え、
    前記第３電源管理ユニットは、前記第１電源管理ユニットと外部充電デバイスとの間に電気的に接続されて、前記外部充電デバイスが出力する第３電圧を第１電圧に変換し、且つ前記第１電圧を前記第１電源管理ユニットに伝送するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置。
  6. 第２ダイオード及び第３ダイオードをさらに備え、
    前記第２ダイオードのアノードは、前記第３電源管理ユニットに電気的に接続され、前記第２ダイオードのカソードは、前記第１電源管理ユニットと前記第３ダイオードのカソードに電気的に接続され、
    前記第３ダイオードのアノードは、前記第２電源管理ユニットに電気的に接続され、
    前記電気化学装置が外部充電デバイスから伝送される充電電流を取得したときに、前記外部充電デバイスは、前記第１制御ユニットに対して前記第２ダイオード及び前記第３ダイオードを介して電力を供給することを特徴とする請求項５に記載の電気化学装置。
  7. 前記スイッチユニットは、スイッチトランジスタを含み、前記スイッチトランジスタの第１端子、第２端子及び第３端子は、それぞれ前記電池ユニット、前記第２電源管理ユニット及び前記第１制御ユニットに電気的に接続されることを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置。
  8. 請求項１に記載の電気化学デバイスと、前記電気化学デバイスと電気的に接続するエネルギー貯蔵インバータシステムとを含み、
    前記エネルギー貯蔵インバータシステムは、外部充電デバイスの電気的エネルギーを変換した後に前記電気化学装置に伝送するか、または前記電気化学装置の電気的エネルギーを変換した後に負荷に伝送するために用いられることを特徴とするエネルギー貯蔵システム。
  9. 請求項１に記載の前記電気化学装置を備えることを特徴とする電気自動車。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112467839B (zh) * 2020-11-23 2023-09-29 阳光电源股份有限公司 一种电池簇管理装置及电池储能系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008283786A (ja) 2007-05-10 2008-11-20 Toshiba Corp 二次電池充電システム
JP2012196028A (ja) 2011-03-16 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp 電力マネジメントシステム
US20130307519A1 (en) 2012-05-16 2013-11-21 Dong-Liang Ren Switching circuit and electronic device using the same
JP2017093109A (ja) 2015-11-09 2017-05-25 太陽誘電株式会社 制御装置、蓄電装置及び移動体システム
CN111668902A (zh) 2020-06-19 2020-09-15 东莞新能安科技有限公司 电池装置控制电路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6234127B2 (ja) * 2012-10-11 2017-11-22 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
KR101629172B1 (ko) * 2014-07-07 2016-06-13 파워소프트 주식회사 자체소모전력 차단 기능이 구비된 배터리 관리 시스템
CN109599919B (zh) * 2019-01-17 2024-03-08 安徽行一新能源技术有限公司 一种bms过欠压保护电路
CN111313374A (zh) * 2020-03-09 2020-06-19 深圳市麦澜创新科技有限公司 一种应用于电动自行车bms的电池系统欠压保护电路和方法
CN214798907U (zh) * 2020-12-28 2021-11-19 东莞新能安科技有限公司 长待机的电化学装置、储能系统及电动车

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008283786A (ja) 2007-05-10 2008-11-20 Toshiba Corp 二次電池充電システム
JP2012196028A (ja) 2011-03-16 2012-10-11 Mitsubishi Electric Corp 電力マネジメントシステム
US20130307519A1 (en) 2012-05-16 2013-11-21 Dong-Liang Ren Switching circuit and electronic device using the same
JP2017093109A (ja) 2015-11-09 2017-05-25 太陽誘電株式会社 制御装置、蓄電装置及び移動体システム
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