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公開番号2024025954
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-28
出願番号2022129351
出願日2022-08-15
発明の名称バッテリ用交流電流供給回路
出願人個人
代理人
主分類H01M 10/44 20060101AFI20240220BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】デンドライト析出問題を改善する。
【解決手段】バッテリ用交流電流供給回路において、バッテリ6は、降圧トランス5の二次コイル51を通じて蓄電デバイス3と接続する。二次コイルに誘導された二次交流電圧は、バッテリと蓄電デバイス間に交流電力エネルギーを往復させる。バッテリの内部抵抗は、二次コイル、バッテリ及び蓄電デバイスからなる閉回路を循環する二次交流電流により抵抗損失を発生する。好適には、二次コイルは、並列接続しれた2つのバッテリグループの中間電位点を接続する。発振駆動回路は、高周波電圧を降圧トランスの一次コイルに印加する。二次コイルに誘起された二次交流電圧は、2つのバッテリグループの内部抵抗を加熱するために閉回路に交流電流を循環させる。この交流電流の循環により、2つのバッテリグループ間で電力エネルギーが往復する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
バッテリとともに閉じたAC電流循環回路を形成する蓄電デバイスと、
前記循環回路を通じて交流電流を循環させる二次コイルを有する降圧トランスと、
前記降圧トランスの一次コイルに交流電圧を印加する発振駆動回路と、
前記発振駆動回路の制御により前記バッテリの放電動作と充電動作とを交互に繰り返す制御回路と、
を備えることを特徴とするバッテリ用交流電流供給回路。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記発振駆動回路は、前記放電動作を高電流レートで相対的に短時間実施し、前記充電動作を低電流レートで相対的に長時間実施する請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項３】
前記制御回路は、前記発振駆動回路から前記一次コイルへ交流電力を供給することにより、前記バッテリを温める請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項４】
前記制御回路は、前記発振駆動回路から前記一次コイルに交流電力を供給することにより、前記バッテリに電気化学的影響を与える請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項５】
前記蓄電デバイスは、３相インバータの一対の直流電源端子と並列接続された平滑キャパシタからなる請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項６】
前記蓄電デバイスは、昇圧チョッパの入力端子に接続された平滑キャパシタからなる請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項７】
前記バッテリは、並列接続された２つのバッテリグループからなり、
前記２つのバッテリグループの中間電位点は前記二次コイルを通じて接続される請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項８】
前記蓄電デバイスとしての平滑キャパシタ及び前記バッテリはそれぞれ、中間電位点をもち、
前記２つの中間電位点は前記二次コイルを通じて接続される請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項９】
前記制御回路は、前記降圧トランスの前記一次コイルを通じて検出した前記バッテリのインピーダンスに基づいて前記バッテリの内部状態を決定する請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記降圧トランスを通じて前記バッテリに交流電流を供給することにより、前記バッテリの電極状態をリフレッシュする請求項１記載のバッテリ用交流電流供給回路。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に交流電流を供給するバッテリ用交流電流供給回路に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池のような二次電池は、低温条件下においてバッテリの性能が低下するという難しい問題をもつ。たとえば、LFP電池を氷点下で充電することは深刻な問題を引き起す。このため、低温バッテリに交流電流を供給してバッテリを直接に加熱する交流加熱法が提案されている。バッテリの内部抵抗損失を利用するこの交流加熱法はバッテリを急速加熱することができる。
【０００３】
本出願人により出願された特許文献１は、新規な回路素子を追加すること無しに３相インバータから３相モータへ単相低周波電流を供給する単相交流加熱法を提案している。しかし、バッテリの低い内部抵抗値故に、インバータ損失及びモータ損失の和がバッテリ損失を超える可能性がある。さらに、単相交流加熱法の実施により、正常なモータ運転が制限されてしまう。
【０００４】
交流加熱法を実施するために、LC共振回路のような発振回路をバッテリと並列接続することも可能である。しかし、EV用バッテリのようなに大型バッテリに発振回路を並列接続する時、難しい問題が生じることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
U.S.Application No. 16/973,478(WO2019/244680）
【発明の概要】
【０００６】
EV用の高電圧バッテリに並列接続されたLC共振回路からバッテリへ交流電流を供給する場合に生じる第１の問題は、LC共振回路が大型となることである。バッテリの内部抵抗値が非常に低いことは、バッテリに大電流を流す必要があることを意味する。その結果、LC共振回路は大型のインダクタを必要とする。さらに、高電圧バッテリに接続されるLC共振回路は高耐圧のキャパシタを必要とする。高耐圧のキャパシタは非常に大型となる。さらに、LC共振回路は、バッテリから放電された電力エネルギーを蓄積する必要がある。この電力エネルギーはバッテリ電圧とバッテリ電流との積に比例するため、LC共振回路はさらに大型となる。
【０００７】
第２の問題は、バッテリに接続される３相インバータのようなパワースイッチング回路はスイッチングノイズを低減するための平滑キャパシタをもっていることである。この平滑キャパシタはバッテリ及びLC共振回路と並列接続される。このため、LC共振回路から出力される高周波電流の多くは平滑キャパシタに流れてしまう。その結果、バッテリの内部抵抗損失が減少してしまい、平滑キャパシタが加熱されてしまう。
【０００８】
本発明の一つの目的は、バッテリへ交流電流を供給することによりバッテリの熱的性能及び／又は電気化学的性能を改善することである。本発明のもう一つの目的は、バッテリへの交流電流の供給を簡素で安価な回路構造により実現することである。本発明のもう一つの目的は、バッテリのインピーダンスを検出可能な簡素で安価な回路構造により実現することである。
【０００９】
本発明の一つの様相によれば、バッテリと蓄電デバイスとを並列接続することにより交流電流循環用の閉回路（電流ループ）が形成される。この閉回路は降圧トランスの二次コイルを含む。発振駆動回路は降圧トランスの一次コイルに交流電流を供給する。蓄電デバイスはバッテリ電圧に等しい蓄電電圧をもつ。
【００１０】
この交流電流供給回路は、バッテリの放電時にバッテリから放電された電力エネルギーを蓄積する必要がない。これは、蓄電デバイスがこの電力エネルギーを貯蔵するためである。さらに、交流電流供給回路はバッテリの高電圧に耐える必要がない。なぜなら、バッテリの高電圧は蓄電デバイスに印加されるからである。したがって、二次コイルは、主としてバッテリの内部抵抗の消費電力だけを供給すればよい。発振駆動回路はコンパクトとなり、その損失は低減される。なぜなら、ハイレートの二次電流をバッテリへ供給するために発振駆動回路の電流が増加される必要が無いからである。
（【００１１】以降は省略されています）

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