KR100988523B1 - 전원시스템 및 이를 포함한 차량 - Google Patents

Abstract

컨버터ECU(2)는 방전허용전력 Wout1, Wout2의 방전허용전력총값 ∑Wout과 충전허용전력 Win1, Win2의 충전허용전력총값 ∑Win 중 하나 이상을 포함하는 허용전력총값을 획득한다. 그 후, 상기 컨버터ECU(2)는 허용전력총값과 실제전력값 중 더 큰 것을 판정하고, 상기 실제전력값이 허용전력총값보다 작은 경우, 상기 컨버터ECU(2)는 컨버터(8-1)를 제어하여, 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 목표전압값을 달성하도록 하고, 그와 동시에 컨버터(8-2)를 제어하여, 전지전류값(Ib2)이 사전설정된 목표전류값을 달성하도록 한다.

Description

전원시스템 및 이를 포함한 차량{POWER SUPPLY SYSTEM AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 복수의 축전유닛을 구비한 전원시스템 및 상기 전원시스템을 포함하는 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연결된 부하장치와 주고 받는 전력에 따라 고정확도로 각각의 축전유닛의 전력 관리를 실현하기 위한 기술에 관한 것이다. 또한, 특히 본 발명은 부하장치와 주고 받는 전력에 대한 영향을 억제하면서 축전유닛의 온도 관리를 실현하기 위한 기술에 관한 것이다.

최근, 환경 문제들을 고려할 때 전기자동차, 하이브리드자동차 및 연료전지자동차와 같은 구동력원으로서 모터를 이용하는 차량에 관심이 집중되고 있다. 이러한 차량은 예컨대 전력을 모터에 공급하고, 회생 제동(regenerative braking) 시에 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 이러한 전력을 저장하기 위한 재충전가능한 배터리 또는 전기이중층 캐패시터에 의해 구현되는 축전유닛을 포함한다.

구동력원으로서 모터를 이용하는 이러한 차량에 있어서, 주행 거리와 같은 주행 성능과 가속 성능을 증대시키기 위해서는, 축전유닛의 보다 큰 충방전 용량이 요구된다. 여기서는, 복수의 축전유닛이 탑재된 구성이 축전유닛의 충방전 용량을 증가시키는 방법으로서 제안되었다.

예를 들어, 미국특허 제6,608,396호는 고전압차량견인시스템에 의해 요구되는 소정의 고DC전압레벨을 제공하는 전력제어시스템을 개시하고 있다. 상기 전력제어시스템은 DC전력을 1이상의 인버터에 제공하기 위한 복수의 파워스테이지를 포함하되, 각각의 스테이지는 배터리 및 부스트/벅 DC-DC 컨버터, 병렬로 배선된 파워스테이지 및 복수의 파워스테이지의 배터리들의 균일한 충방전을 발생시켜 1이상의 인버터로 출력되는 전압을 유지하기 위하여 복수의 파워스테이지를 제어하는 제어장치를 포함한다.

한편, 상기 축전유닛이 전기화학처리를 이용하여 전기에너지를 저장함에 따라, 그 충방전 특성은 온도에 영향을 받기 쉽다. 온도가 낮아짐에 따라, 일반적인 축전유닛의 충방전 성능이 저하된다. 이에 따라, 사전설정된 충방전 성능을 유지하기 위해서는, 상기 축전유닛에서의 온도 관리, 특히 온도 증가의 제어가 중요하게 된다.

예를 들어, 일본특허공개 제2003-272712호에는 부품 증가를 야기하는 손해를 피하면서 배터리의 온도를 효율적으로 상승시킴으로써, 온도 하강으로 인해 배터리로 입출력가능한 전력이 저하되는 것을 방지할 수 있는 전지제어장치가 개시되어 있다. 이러한 전지제어장치에 따르면, 배터리의 온도가 사전설정된 값보다 높지 않으면, 상기 배터리의 충방전이 배터리의 충전상태에 따라 반복된다.

열화도 또는 제조 시의 변동에 따라 동일한 타입의 축전유닛들간에도 종종 실제 완충 용량이 상이하다. 이에 따라, 미국특허 제6,608,396호에 개시된 전력제어시스템에서와 같이, 각각의 배터리의 SOC를 토대로 균일한 충방전이 실시되는 경 우에도, 실제로 공급되는 전하량(충전력)의 차이가 있게 된다. 결과적으로, 배터리의 허용가능한 전력에도 차이가 생기게 된다. 그럼에도 불구하고, 미국특허 제6,608,396호에 개시된 전력제어시스템은 각각의 배터리의 허용가능한 전력을 고려하지 않고 있다. 그러므로, (모터와 같은) 부하장치의 전력 요건이 충족되지 못한다.

또한, 미국특허 제6,608,396호에 개시된 전력제어시스템은 설계된 배터리의 동일한 완충 용량을 전제하므로, 상기 완충 용량이 상이한 복수의 배터리의 조합들이 허용되지 못한다.

한편, 일본특허공개 제2003-272712호에 개시된 전지제어장치에서는, 배터리의 온도를 높이기 위하여, 상기 배터리의 충전상태에 따라 제너레이터의 회생 충전 또는 구동이 금지된다. 그러므로, 차량의 주행 성능이 배터리의 온도 증가를 위한 제어의 실행에 의해 제한되어 왔다.

본 발명은 이러한 문제점들을 해결하고자 고안되었다. 본 발명의 제1목적은 부하장치의 전력 요건을 충족시키면서 고정확도로 각각의 축전유닛의 전력 관리가 가능한 전원시스템을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 제2목적은 부하장치와 주고 받는 전력에 대한 영향을 억제하면서 축전유닛의 온도를 높일 수 있는 전원시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 본 발명은 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 포함하는 전원시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전원시스템은 부하장치와 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선, 및 상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함한다. 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 된다. 본 발명에 따른 전원시스템은 상기 전력선 상에서, 상기 부하장치와 주고 받는 전력의 실제값을 획득하기 위한 실제전력값획득수단, 상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 상기 실제전력값획득수단에 의해 얻어지는 상기 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하기 위한 제1판정수단, 및 상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제1전압변환유닛제어수단을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 따르면, 부하장치와 주고 받는 전력의 실제값이 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값보다 작으면, 일 전압변환유닛은 상기 전력선의 전압값이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 제어되는 반면(전압제어모드), 나머지 전압변환유닛은 상기 축전유닛의 전류값이 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 각각 제어된다(전류제어모드). 그러므로, 전류제어모드로 제어되는 전압변환유닛에 대응하는 축전유닛의 전류값, 즉 충방전 전력이 고정확도로 관리될 수 있게 된다. 또한, 전압제어모드로 제어되는 전압변환유닛은 전력선의 전압값을 전압목표값으로 유지하고자 한다. 이에 따라, 부하장치와 주고 받는 전력이 변동하더라도, 전압변환유닛에 연결된 축전유닛의 충방전 전력이 전력의 변동에 따라 조정된다. 그러므로, 변동되는 부하장치의 전력 요건 또한 충족될 수 있다. 따라서, 상기 부하장치의 전력 요건이 충족되면서, 상기 축전유닛의 전력 관리가 실현될 수 있게 된다.

상기 전원시스템은 상기 부하장치와 주고 받는 전력의 변동을 추정하기 위한 전력변동추정수단, 및 상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작다고 판정하더라도, 상기 전력변동추정수단이 전력 변동이 사전설정된 값보다 작은 것으로 추정할 때, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의해 상기 전압제어모드로 설정되는 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 스위칭하기 위한 제2전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전원시스템은 상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력을 토대로, 충방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정하기 위한 제2판정수단, 및 상기 제2판정수단이 충방전 제한이 필요한 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제3전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전원시스템은 상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제4전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 전류제어모드의 상기 전류목표값은, 상기 복수의 전압변환유닛 각각에 대하여 상기 전류목표값이 허용가능한 전력을 초과하지 않도록 상기 축전유닛의 전압값에 따라 설정되는 것이 바람직하다.

상기 전원시스템은 상기 실제전력값에 대하여 상기 허용전력총값의 전력 마진을 결정하기 위한 제3판정수단, 및 상기 제3판정수단이, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의한 제어 동작에서, 상기 전력 마진이 상기 1이상의 축전유닛의 허용가능한 전력보다 큰 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 축전유닛으로부터 1이상의 축전유닛에 대응하는 전압변환유닛의 전압변환동작을 정지시키기 위한 제5전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 포함하는 전원시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전원시스템은 부하장치와 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선, 및 상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함한다. 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 된다. 본 발명에 따른 전원시스템은 상기 복수의 축전유닛의 온도들을 획득하기 위한 축전유닛온도획득수단, 상기 축전유닛온도획득수단에 의해 획득되는 상기 복수의 축전유닛의 각각의 온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 지의 여부를 판정하기 위한 온도판정수단, 및 그 온도가 상기 온도판정수단에 의해 상기 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 상기 축전유닛에 대응하는 상기 전압변환유닛 중 하나와 나머지 상기 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하고, 그들 가운데 또 다른 것을 상기 전압제어모드로 설정하기 위한 모드설정수단을 더 포함한다.

본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 그 온도가 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 축전유닛에 대응하는 전압변환유닛과 나머지 전압변환유닛은 서로 상이한 제어모드에서 전압변환동작을 행한다. 그러므로, 전류제어모드에서 동작하는 전압변환유닛은 축전유닛의 온도를 높이기 위한 사전설정된 충방전 전류를 보장하는 한편, 전압제어모드로 동작하는 전압변환유닛은 부하장치와 전력을 주고 받도록 하는 전력선의 전압을 안정화시킨다. 또한, 전압제어모드로 동작하는 전압변환유닛은 부하장치와 주고 받는 전력에서 야기되는 변동을 보상한다. 따라서, 그 온도가 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도가 상승될 수 있는 한편, 부하장치와 주고 받는 전력에 대한 영향이 억제된다.

상기 모드설정수단은 그 온도가 상기 온도판정수단에 의해 상기 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 상기 축전유닛에 대응하는 상기 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하고, 나머지 상기 전압변환유닛을 상기 전압제어모드로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 모드설정수단은, 상기 복수의 축전유닛 모두의 온도가 대응하는 상기 온도하한값보다 낮은 것으로 판정되는 경우, 보다 높은 우선순위의 상기 축전유닛에 대응하는 상기 전압변환유닛만을 상기 전류제어모드로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 전류제어모드의 상기 전류목표값은, 상기 복수의 전압변환유닛 각각에 대하여, 상기 축전유닛의 획득한 온도에 따라 설정되는 것이 바람직하다.

상기 전류목표값은 상기 축전유닛의 온도에 따라 상기 축전유닛의 전압값과 전류값간의 대응을 나타내는 사전설정된 충방전 특성에 따라 결정되어, 상기 축전유닛의 전압값이 사전설정된 전압하한값 이상이 되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

대안적으로, 상기 모드설정수단은 그 온도가 상기 온도판정수단에 의해 상기 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 상기 축전유닛에 대응하는 상기 전압변환유닛을 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 상기 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 상술된 여하한의 전원시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 상술된 여하한의 전원시스템 및 상기 전원시스템으로부터 공급되는 전력을 받아 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛을 포함하는 차량에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 상술된 여하한의 차량을 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 부하장치와 주고 받는 전력에 따라 상기 부하장치의 전력 요건을 충족시키면서 고정확도로 각각의 축전유닛의 전력 관리가 가능한 전원시스템 및 상기 전원시스템을 포함하는 차량이 실현가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 부하장치와 주고 받는 전력에 대한 영향을 억제하면서 축전유닛의 온도를 높일 수 있는 전원시스템 및 상기 전원시스템을 포함하는 차량이 제공될 수 있다.

본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징, 실시형태 및 장점들은 첨부도면과 연계하여 본 발명의 후술하는 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전원시스템을 포함하는 차량의 요지부를 도시한 개략적인 구성도;

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 컨버터의 개략적인 구성도;

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 컨버터ECU에서의 스위칭 지령(승압동작)의 생성을 실현하기 위한 제어 구성을 도시한 흐름도;

도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 컨버터ECU에서의 스위칭 지령(승압동작)의 생성을 실현하기 위한 블럭도;

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 컨버터들이 전압제어모드 및 전류제어모드에서 각각 동작할 때 전력 할당을 예시한 도면;

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 두 컨버터들이 전류제어모드에서 동작할 때 전력 할당을 예시한 도면;

도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 컨버터들 중 하나가 전압변환동작을 정지할 때 전력 할당을 예시한 도면;

도 8은 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 전원시스템을 포함하는 차량의 요지부를 도시한 개략적인 구성도;

도 9는 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 컨버터ECU에서의 스위칭 지령(승압동작)의 생성을 실현하기 위한 제어 구성을 도시한 흐름도;

도 10은 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 컨버터ECU에서의 스위칭 지령(승압동작)의 생성을 실현하기 위한 블럭도;

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 전원시스템을 포함하는 차량의 요지부를 도시한 개략적인 구성도;

도 12는 일 축전유닛의 온도가 상승될 때 컨버터들간의 전력 할당을 예시한 도면;

도 13은 본 발명의 제2실시예에 따른 컨버터에서의 스위칭 지령의 생성을 실현하기 위한 블럭도;

도 14는 축전유닛의 충방전 특성의 일례를 도시한 개략도;

도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 축전유닛에서의 온도 증가의 제어를 실현하기 위한 제어 구성을 도시한 흐름도;

도 16은 본 발명의 제2실시예의 제1변형예에서 일 축전유닛의 온도가 상승될 때 컨버터들간의 전력 할당을 예시한 도면;

도 17은 본 발명의 제2실시예의 제2변형예에 따른 전원시스템을 포함하는 차량의 요지부를 도시한 개략적인 구성도;

도 18은 본 발명의 제2실시예의 제2변형예에 따른 컨버터ECU에서의 스위칭 지령의 생성을 실현하기 위한 블럭도; 및

도 19는 본 발명의 제2실시예의 제2변형예에 따른 축전유닛에서의 온도 증가의 제어를 실현하기 위한 제어 구성을 도시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일하거나 대응하는 요소들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 그 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

[제1실시예]

도 1은 차량(100)의 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛(3)이 부하장치로서의 역할을 하는 제1실시예를 예시한다. 차량(100)은 전원시스템(1)으로부터 구동력발생유닛(3)으로 공급되는 전력으로부터 발생되는 구동력을 구동차륜(도시안됨)에 전달함으로써 주행한다. 또한, 회생 시, 차량(100)은 구동력발생유닛(3)이 운동에너지로부터 발전을 행하여, 전원시스템(1)에서의 전력을 복원시킨다.

제1실시예에서, 두 축전유닛을 포함하는 전원시스템(1)은 복수의 축전유닛의 일례로서 기술될 것이다. 전원시스템(1)은 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)를 통해 구동력발생유닛(3)과 DC 전력을 주고 받는다. 이하 설명에서는, 전원시스템(1)으로부터 구동력발생유닛(3)으로 공급되는 전력을 "구동전력"이라고도 하며, 구동력발생유닛(3)으로부터 전원시스템(1)으로 공급되는 전력을 "회생전력"이라고도 한다.

구동력발생유닛(3)은 제1인버터(INV1)(30-1), 제2인버터(INV2)(30-2), 제1모터제너레이터(MG1)(34-1), 제2모터제너레이터(MG2)(34-2) 및 구동ECU(전자제어유 닛)(32)을 포함한다.

인버터(30-1, 30-2)는 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)에 병렬로 연결되고, 전력을 전원시스템(1)과 주고 받는다. 즉, 인버터(30-1, 30-2)는 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)를 통해 수신되는 구동전력(DC전력)을 AC전력으로 변환하여, 상기 AC전력을 모터제너레이터(34-1, 34-2)로 각각 공급하는 반면, 상기 인버터(30-1, 30-2)는 모터제너레이터(34-1, 34-2)에 의해 생성되는 AC전력을 DC전력으로 변환함으로써, 그 결과적인 DC전력을 회생전력으로 전원시스템(1)에 공급한다. 예를 들어, 상기 인버터(30-1, 30-2)는 3상의 스위칭소자들을 포함하는 브릿지회로로 구성되고, 구동ECU(32)로부터 수신되는 스위칭 지령(PWM1, PWM2)에 응답하여 스위칭(회로 개폐) 동작을 행함으로써 3상AC전력을 생성한다.

모터제너레이터(34-1, 34-2)는 각각 인버터(30-1, 30-2)로부터 공급되는 AC전력을 수신하여 회전방향의 구동력을 생성가능하도록 그리고 외부 회전방향의 구동력을 수신하여 AC전력을 생성가능하도록 구성된다. 예컨대, 모터제너레이터(34-1, 34-2)는 영구자석이 매입된 로터를 포함하는 3상AC전기회전기계에 의해 구현된다. 모터제너레이터(34-1, 34-2)는 상기 생성된 구동력을 구동축(38)을 통해 차륜(도시안됨)으로 전달하기 위하여, 동력분배장치(36)에 결합된다.

구동력발생유닛(3)이 하이브리드자동차에 적용되는 경우에는, 모터제너레이터(34-1, 34-2)가 동력분배장치(36) 또는 구동축(38)을 통하여 엔진(도시되지 않음)에도 결합된다. 그 후에, 구동ECU(32)는 엔진에 의해 생성되는 구동력과 모터제 너레이터(34-1, 34-2)에 의해 생성되는 구동력간의 최적의 비가 달성되도록 구동력발생유닛(3)을 제어한다. 구동력발생유닛(3)이 이러한 하이브리드자동차에 적용되는 경우에는, 모터제너레이터(34-1)가 단독으로 모터로서의 역할을 할 수도 있는 한편, 모터제너레이터(34-2)가 단독으로 제너레이터로서의 역할을 할 수도 있게 된다.

구동ECU(32)는 각각의 센서(도시안됨)로부터 전달되는 신호, 주행상태, 액셀러레이터페달위치의 변동, 저장된 맵 등을 토대로, 모터제너레이터(34-1, 34-2)의 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 산출하기 위하여 사전에 미리 저장된 프로그램을 실행한다. 그 후, 구동ECU(32)는 스위칭 지령(PWM1, PWM2)을 생성하고, 인버터(30-1, 30-2)를 제어하여, 모터제너레이터(34-1, 34-2)의 생성된 토크와 속도가 각각 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 달성하도록 한다. 또한, 구동ECU(32)는 산출된 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 전원시스템(1)에 출력한다. 여기서는, 모터제너레이터(34-1, 34-2)가 회전방향의 구동력을 생성하는 경우에서의 토크목표값(TR1, TR2)이 양의 값인 경우, 회생 제동의 경우에는 토크목표값(TR1, TR2)이 음의 값이라는 점에 유의한다.

한편, 전원시스템(1)은 평활캐패시터(C), 입출력전류검출유닛(16), 입출력전압검출유닛(18), 제1컨버터(CONV1)(8-1), 제2컨버터(CONV2)(8-2), 제1축전유닛(6-1), 제2축전유닛(6-2), 충방전전류검출유닛(10-1, 10-2), 충방전전압검출유닛(12-1, 12-2), 온도검출유닛(14-1, 14-2), 컨버터ECU(2) 및 배터리ECU(4)를 포함한다.

평활캐패시터(C)는 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL) 사이에 연결되고, 컨버터(8-1, 8-2)로부터 출력되는 구동전력 및 구동력발생유닛(3)으로부터 공급되는 회생전력에 포함되는 변동 성분을 감소시킨다.

입출력전류검출유닛(16)은 직렬로 메인포지티브버스(MPL)에 삽입되고, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 구동전력과 회생전력의 입출력전류값 Ih를 검출하며, 그 검출 결과를 컨버터ECU(2)에 출력한다.

입출력전압검출유닛(18)은 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL) 사이에 연결되고, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 구동전력과 회생전력의 입출력전압값 Vh를 검출하며, 그 검출 결과를 컨버터ECU(2)에 출력한다.

컨버터(8-1, 8-2)는 메인포지티브버스(MPL), 메인네거티브버스(MNL) 및 각각의 축전유닛(6-1, 6-2) 사이에 제공되고, 각각의 축전유닛(6-1, 6-2), 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)간의 전력변환동작을 행한다. 보다 구체적으로는, 컨버터(8-1, 8-2)는 축전유닛(6-1, 6-2)으로부터의 방전전력을 사전설정된 전압으로 승압시켜, 결과적인 전력을 구동전력으로서 공급하는 한편, 컨버터(8-1, 8-2)는 구동력발생유닛(3)으로부터 공급되는 회생전력을 사전설정된 전압으로 떨어뜨려, 축전유닛(6-1, 6-2)을 충전한다. 예를 들어, 컨버터(8-1, 8-2)는 승압/강압초퍼회로에 의해 구현된다.

축전유닛(6-1, 6-2)은 컨버터(8-1, 8-2)가 각각 개재되어 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)에 병렬로 연결된다. 예를 들어, 축전유닛(6-1, 6-2)은 니켈금속수소전지 혹은 리튬이온전지와 같은 재충전가능하도록 구성된 충방 전가능한 배터리 또는 전기이중층 캐패시터에 의해 구현된다.

충방전전류검출유닛(10-1, 10-2)은 각각 축전유닛(6-1, 6-2)을 컨버터(8-1, 8-2)에 연결시키는 전력선에 삽입되어, 축전유닛(6-1, 6-2)의 충방전에 의해 각각 야기되는 충방전전류값(Ib1, Ib2)을 검출하고, 그 검출 결과를 배터리ECU(4)에 출력한다.

충방전전압검출유닛(12-1, 12-2)은 축전유닛(6-1, 6-2)을 컨버터(8-1, 8-2)에 연결시키는 전력선들 사이에 각각 연결되고, 축전유닛(6-1, 6-2)의 충방전전압값(Vb1, Vb2)을 각각 검출하며, 그 검출 결과를 배터리ECU(4)에 출력한다.

온도검출유닛(14-1, 14-2)은 각각 축전유닛(6-1, 6-2)을 구성하는 배터리셀 등에 근접하여 배치되고, 축전유닛(6-1, 6-2)의 내부온도를 나타내는 축전유닛온도(Tb1, Tb2)를 검출하며, 그 검출 결과를 배터리ECU(4)에 출력하게 된다. 온도검출유닛(14-1, 14-2)은 각각 축전유닛(6-1, 6-2)을 구성하는 복수의 배터리셀에 대응하여 배치되는 복수의 검출요소들에 의한 검출 결과를 기초로 하여, 예를 들면 평균 처리에 의해 얻어지는 대표값을 출력하도록 구성될 수도 있다는 점에 유의한다.

배터리ECU(4)는 충방전전류검출유닛(10-1, 10-2)으로부터 수신되는 충방전전류값(Ib1, Ib2), 충방전전압검출유닛(12-1, 12-2)으로부터 수신되는 충방전전압값(Vb1, Vb2) 및 온도검출유닛(14-1, 14-2)으로부터 수신되는 축전유닛온도(Tb1, Tb2)를 기초로 하여, 각각의 축전유닛(6-1, 6-2)에서 SOC1, SOC2(충전상태; 이하 간단히 "SOC"라고도 함)를 산출한다. 공지되어 있는 다양한 기술들이 축전유닛(6- 1, 6-2)의 SOC를 산출하기 위해 이용될 수도 있다. 예를 들어, 배터리ECU(4)는 개방회로전압값으로부터 산출되는 임시 SOC와 충방전전류값들의 축적된 값으로부터 산출되는 보정 SOC를 더하여 SOC를 도출한다. 보다 구체적으로는, 배터리ECU(4)는 각각의 시점에서 충방전전류값(Ib1, Ib2)과 충방전전압값(Vb1, Vb2)을 기초로 하여 축전유닛(6-1, 6-2)의 개방회로전압값을 산출하고, 상기 개방회로전압값을, 사전에 미리 실험적으로 측정된 축전유닛(6-1, 6-2)의 기준상태의 SOC와 상기 개방회로전압값간의 관계를 나타내는 기준충방전특성에 적용함으로써, 축전유닛(6-1, 6-2)의 임시 SOC를 산출하게 된다. 그런 다음, 배터리ECU(4)는 충방전전류값(Ib1, Ib2)을 축적하여 보정 SOC를 산출하고, 상기 보정 SOC를 임시 SOC에 더하여 SOC를 도출하게 된다.

또한, 배터리ECU(4)는 축전유닛(6-1, 6-2)의 도출된 각각의 SOC1, SOC2를 토대로, 허용가능한 전력(충전허용전력 Win1, Win2 및 방전허용전력 Wout1, Wout2)을 도출한다. 충전허용전력 Win1, Win2 및 방전허용전력 Wout1, Wout2는 화학반응의 관점에서 한계로 정의되는 각각의 시점에서의 단시간 동안의 충전전력과 방전전력의 제한값들을 말한다.

그러므로, 배터리ECU(4)는 SOC와 축전유닛온도(Tb)가 파라미터로 정의되는 사전에 미리 실험적으로 획득한 허용가능한 전력의 맵을 저장하고, 산출된 SOC1, SOC2와 축전유닛온도(Tb1, Tb2)를 토대로 각각의 시점에서의 허용가능한 전력을 도출한다. 허용가능한 전력을 정의하는 맵은 축전유닛의 열화도와 같은 SOC와 축전유닛온도 이외의 파라미터를 포함할 수도 있다는 점에 유의한다.

그 후, 배터리ECU(4)는 축전유닛(6-1, 6-2)의 도출된 충전허용전력 Win1, Win2 및 방전허용전력 Wout1, Wout2를 컨버터ECU(2)로 출력한다.

컨버터ECU(2)는 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 생성하여, 입출력전류검출유닛(16)으로부터 수신되는 입출력전류값(Ih), 입출력전압검출유닛(18)으로부터 수신되는 입출력전압값(Vh), 충방전전류검출유닛(10-1, 10-2)으로부터 수신되는 충방전전류값(Ib1, Ib2), 충방전전압검출유닛(12-1, 12-2)으로부터 수신되는 충방전전압값(Vb1, Vb2), 배터리ECU(4)로부터 수신되는 Win1, Win2, Wout1, Wout2 및 구동ECU(32)로부터 수신되는 토크목표값(TR1, TR2)과 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로, 후술하는 제어 구성에 따라 컨버터(8-1, 8-2)를 제어한다.

구체적으로는, 컨버터ECU(2)는 방전허용전력 Wout1, Wout2의 방전허용전력총값 ∑Wout 및 충전허용전력 Win1, Win2의 충전허용전력총값 ∑Win 중 하나 이상을 포함하는 허용전력총값을 획득한다. 또한, 컨버터ECU(2)는 입출력전류값(Ih)과 입출력전압값(Vh)의 곱을 토대로, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 실제전력(구동전력 또는 회생전력)의 값을 획득한다. 그 후, 컨버터ECU(2)는 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)과 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지의 여부를 판정한다. 실제전력값이 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되는 경우, 컨버터ECU(2)는 스위칭 지령 PWC1을 생성하고, 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 컨버터(8-1)를 제어한다(이하, "전압제어모드"라고도 함). 이와 동시에, 컨버터ECU(2)는 스위칭 지령 PWC2를 생성하고, 충방전전류값(Ib2)이 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-2)를 제어한다(이하, "전류제어모 드"라고도 함).

또한, 컨버터ECU(2)는 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)의 시간에 따른 변화를 기초로 하여, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 전력(구동전력 또는 회생전력)의 변동을 추정하게 된다. 실제전력값이 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되더라도 상기 전력의 변동이 사전설정된 값보다 작은 것으로 추정되는 경우에는, 컨버터ECU(2)가 스위칭 지령 PWC1을 생성하여, 충방전전류값(Ib1)이 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-1)를 제어하기도 한다(전류제어모드). 즉, 컨버터ECU(2)는 컨버터(8-1)의 모드를 전압제어모드에서 전류제어모드로 스위칭시킨다.

더욱이, 컨버터ECU(2)는 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)을 토대로, 충방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 방전허용전력총값 ∑Wout이 방전임계값보다 작은 경우, 컨버터ECU(2)는 방전 제한이 필요한 것으로 판정한다. 충전허용전력총값 ∑Win이 충전임계값보다 작은 경우, 컨버터ECU(2)는 충전 제한이 필요한 것으로 판정한다. 충방전 제한이 필요한 것으로 판정되는 경우에는, 컨버터ECU(2)가 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 생성하고, 충방전전류값(Ib1, Ib2)이 각각 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-1, 8-2)를 제어한다(전류제어모드).

또한, 컨버터ECU(2)는 실제값에 대한 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)의 전력 마진을 판정한다. 전력마진이 축전유닛(6-2)의 방전허용전력 Wout2 또는 충전허용전력 Win2를 초과하는 것으로 판정된 경우, 컨버터ECU(2)는 스위칭 지령(PWC2)을 제로로 변경하고, 컨버터(8-2)에서의 전압변환동작을 정지시킨다(이하, "제어정지모드"라고도 함).

상술된 바와 같이, 컨버터ECU(2)는 축전유닛(6-1, 6-2)의 충전상태 및 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 전력의 실제값에 따라 최적으로 컨버터(8-1, 8-2)를 제어한다.

제1실시예에 있어서, 구동력발생유닛(3)은 "부하장치"에 대응하고, 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)는 "전력선"에 대응하며, 컨버터(8-1, 8-2)는 "복수의 전압변환유닛"에 대응한다. 또한, 컨버터ECU(2)는 "실제전력값획득수단", "제1판정수단", "제2판정수단", "제3판정수단", "제1전압변환유닛제어수단", "제2전압변환유닛제어수단", "제3전압변환유닛제어수단", "제4전압변환유닛제어수단", "제5전압변환유닛제어수단" 및 "전력변동추정수단"을 구현한다. 더욱이, 컨버터ECU(2)는 "제어장치"에 대응한다.

도 2를 참조하면, 컨버터(8-1)는 초퍼회로(40-1) 및 평활캐패시터(C1)로 구성된다.

초퍼회로(40-1)는 방전 시, 컨버터ECU(2)(도 1)로부터의 스위칭 지령(PWC1)에 응답하여 축전유닛(6-1)으로부터 수신되는 DC전력(구동전력)을 승압시키는 한편, 초퍼회로(40-1)는 충전 시, 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)를 통해 수신되는 DC전력(회생전력)을 강하시킨다. 또한, 초퍼회로(40-1)는 포티지브버스(LN1A), 네거티브버스(LN1C), 라인(LN1B), 스위칭소자를 나타내는 트랜지스터(Q1A, Q1B), 다이오드(D1A, D1B) 및 인덕터(L1)를 포함한다.

포지티브버스(LN1A)는 일 단부가 트랜지스터(Q1B)의 콜렉터에 연결되고, 타 단부가 메인포지티브버스(MPL)에 연결된다. 또한, 네거티브버스(LN1C)는 일 단부가 축전유닛(6-1)의 네거티브측에 연결되고, 타 단부는 메인네거티브버스(MNL)에 연결된다.

트랜지스터(Q1A, Q1B)는 네거티브버스(LN1C)와 포지티브버스(LN1A) 사이에 직렬로 연결된다. 트랜지스터(Q1A)는 이미터가 네거티브버스(LN1C)에 연결되고, 트랜지스터(Q1B)는 콜렉터가 포지티브버스(LN1A)에 연결된다. 또한, 이미터측으로부터 콜렉터측으로 전류가 흐르도록 하는 다이오드(D1A, D1B)는 각각 트랜지스터(Q1A, Q1B)의 콜렉터와 이미터 사이에 연결된다. 또한, 인덕터(L1)는 트랜지스터(Q1A)와 트랜지스터(Q1B)의 연결점에 연결된다.

라인(LN1B)은 일 단부가 축전유닛(6-1)의 포지티브측에 연결되고, 타 단부는 인덕터(L1)에 연결된다.

평활캐패시터(C1)는 라인(LN1B)과 네거티브버스(LN1C) 사이에 연결되고, 네거티브버스(LN1C)와 라인(LN1B)을 가로지르는 DC전압에 포함되는 AC성분을 감소시킨다.

이하, 컨버터(8-1)의 전압변환동작(승압동작 및 강압동작)을 설명하기로 한다. 승압동작에서, 컨버터ECU(2)(도 1)는 트랜지스터(Q1B)를 ON 상태로 유지하고, 트랜지스터(Q1A)를 사전설정된 듀티비로 턴 온/오프시킨다. 트랜지스터(Q1A)의 ON 주기 시, 방전전류는 축전유닛(6-1)으로부터 순차적으로 라인(LN1B), 인덕터(L1), 트랜지스터(Q1B) 및 포지티브버스(LN1A)를 거쳐 메인포지티브버스(MPL)로 흐른다. 이와 동시에, 펌프전류는 축전유닛(6-1)으로부터 순차적으로 라인(LN1B), 인덕터(L1), 트랜지스터(Q1A) 및 네거티브버스(LN1C)를 거쳐 흐른다. 인덕터(L1)는 펌프전류에 의하여 전자기에너지를 축적한다. 이어서, 트랜지스터(Q1A)가 ON 상태에서 OFF 상태로 전이되면, 인덕터(L1)는 상기 축적된 전자기에너지를 방전전류 상으로 중첩시킨다. 결과적으로, 컨버터(8-1)로부터 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)로 공급되는 DC전력의 평균 전압이 듀티비에 따라 인덕터(L1)에 축적된 전자기에너지에 대응하는 전압에 의해 승압된다.

다른 한편으로, 강압동작 시, 컨버터ECU(2)는 트랜지스터(Q1B)를 사전설정된 듀티비로 턴 온/오프시키고, 트랜지스터(Q1A)를 OFF 상태로 유지시킨다. 트랜지스터(Q1B)의 ON 주기 시, 충전전류는 메인포지티브버스(MPL)로부터 순차적으로 포지티브버스(LN1A), 트랜지스터(Q1B), 인덕터(L1) 및 라인(LN1B)을 거쳐 축전유닛(6-1)으로 흐른다. 이어서, 트랜지스터(Q1B)가 ON 상태에서 OFF 상태로 전이되면, 인덕터(L1)는 전류 변동을 방지하는 자속을 생성한다. 이에 따라, 충전전류는 순차적으로 다이오드(D1A), 인덕터(L1) 및 라인(LN1B)을 통해 계속 흐르게 된다. 한편, 전기에너지의 관점에서 볼 때, 이는 DC전력이 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)를 통해 공급되는 트랜지스터(Q1B)의 ON 주기 동안만이다. 그러므로, 충전전류가 일정하게 유지된다면(인덕터(L1)의 인덕턴스가 충분히 크다면), 컨버터(8-1)로부터 축전유닛(6-1)으로 공급되는 DC전력의 평균 전압은 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)를 가로지르는 DC전압에 듀티비를 곱하여 얻어지는 값으로 설정된다.

이러한 컨버터(8-1)의 전압변환동작을 제어하기 위해서는, 컨버터ECU(2)가 트랜지스터(Q1A)의 온/오프를 제어하는 스위칭 지령(PWC1A)과 트랜지스터(Q1B)의 온/오프를 제어하는 스위칭 지령(PWC1B)으로 이루어지는 스위칭 지령(PWC1)을 생성한다.

컨버터(8-2)의 구성 및 동작 또한 상술된 컨버터(8-1)와 유사하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

이하, 컨버터ECU(2)의 제어 구성을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 컨버터ECU(2)는 여하한의 구동전력과 회생전력에 대하여 유사한 제어를 실시하지만, 이해를 돕기 위하여, 구동전력에 대한 제어 구성을 제1실시예에 예시적으로 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 컨버터ECU(2)는 배터리ECU(4)로부터 방전허용전력 Wout1, Wout2를 획득한다(단계 S102). 그 후, 컨버터ECU(2)는 방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작은 지의 여부를 판정한다(단계 S104). 즉, 컨버터ECU(2)는 축전유닛(6-1, 6-2)에 대한 방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정한다.

방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작지 않다면(단계 S104에서 NO), 컨버터ECU(2)는 입출력전류값(Ih)과 입출력전압값(Vh)의 곱을 토대로 실제전력값(구동전력)을 획득한다(단계 S106). 그 후, 컨버터ECU(2)는 실제전력값이 방전허용전력총값 ∑Wout 보다 작은 지의 여부를 판정한다(단계 S108).

실제전력값이 방전허용전력총값 ∑Wout 보다 작다면(단계 S108에서 YES), 컨버터ECU(2)는 구동전력의 변동이 예상되는 지의 여부를 판정한다(단계 S110). 예를 들어, 컨버터ECU(2)는 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)의 시간에 따른 변화량이 임계값 이상인 지의 여부를 판정한다. 구동전력의 변동이 예상된다면(단계 S110에서 YES), 컨버터ECU(2)는 컨버터(8-1)를 전압제어모드로 제어하고, 컨버터(8-2)를 전류제어모드로 제어한다(단계 S112). 또한, 컨버터ECU(2)는 실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 축전유닛(6-2)의 방전허용전력 Wout2 보다 큰 지의 여부를 판정한다(단계 S114). 즉, 컨버터ECU(2)는 실제전력값이 축전유닛(6-1)의 방전허용전력 Wout1 보다 작은 지의 여부와 축전유닛(6-1)이 단독으로 전력 요건을 충족시킬 수 있는 지의 여부를 판정한다.

실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 축전유닛(6-2)의 방전허용전력 Wout2 보다 크다면(단계 S114에서 YES), 컨버터ECU(2)는 컨버터(8-2)를 제어정지모드로 설정한다(단계 S116). 그 후, 컨버터ECU(2)는 초기 처리로 되돌아간다.

다른 한편으로, 실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 축전유닛(6-2)의 방전허용전력 Wout2 보다 크지 않다면(단계 S114에서 NO), 컨버터ECU(2)는 초기 처리로 되돌아간다.

방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작은 경우(단계 S104에서 YES), 실제전력값이 방전허용전력총값 ∑Wout 보다 작지 않은 경우(단계 S108에서 NO), 및 구동전력의 변동이 예상되지 않는 경우(단계 S110에서 NO), 컨버터ECU(2)는 두 컨버터(8-1, 8-2)를 전류제어모드로 제어한다(단계 S118). 그 후, 컨버터ECU(2)는 초기 처리로 되돌아간다.

상술된 바와 같이, 컨버터ECU(2)는 구동전력 및 방전허용전력 Wout1, Wout2에 따라 컨버터(8-1, 8-2)에 대한 제어모드를 스위칭한다.

도 4를 참조하면, 컨버터ECU(2)는 모드/목표값결정유닛(50), 감산유닛(52, 56, 60-1, 60-2, 64-1, 64-2), 비례제어유닛(PI)(54, 62-1, 62-2), 제산유닛(58-1, 58-2), 선택유닛(66-1, 66-2) 및 변조유닛(MOD)(68-1, 68-2)을 포함한다.

모드/목표값결정유닛(50)은 방전허용전력(Wout1, Wout2), 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로, 컨버터(8-1)의 제어모드(전압제어모드 또는 전류제어모드)와 컨버터(8-2)의 제어모드(전류제어모드 또는 제어정지모드)를 결정한다. 그 후, 모드/목표값결정유닛(50)은 각각의 결정모드에 따라 모드선택지령(SEL1, SEL2)을 선택유닛(66-1, 66-2)으로 출력한다.

또한, 모드/목표값결정유닛(50)은 각각의 결정모드에 따라 전압목표값 및/또는 전력목표값을 결정한다. 구체적으로는, 전압제어모드가 컨버터(8-1)에 대해 결정된다면, 모드/목표값결정유닛(50)은 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로 구동력발생유닛(3)(도 1)의 요구전압을 산출하고, 전압목표값(Vh*)을 결정한다. 전류제어모드가 컨버터(8-1)에 대해 결정된다면, 모드/목표값결정유닛(50)은 실제전력값으로부터 컨버터(8-1)로 할당되도록 방전허용전력 Wout1을 초과하지 않는 범위에서 전력목표값(P1*)을 결정한다. 또한, 컨버터(8-1)가 전류제어모드로 설정되는 주기 동안, 모드/목표값결정유닛(50)은 컨버터(8-1)의 전력목표값(P1*)을 실제전력값으로부터 감산하여 얻어지는 전력값에 대응하는 컨버터(8-2)의 전력목표값(P2*)을 결정한다. 다른 한편으로, 컨버터(8-1)가 전압제어모 드로 설정되는 주기 동안, 모드/목표값결정유닛(50)은 실제전력값으로부터 컨버터(8-2)로 할당되도록 방전허용전력 Wout2를 초과하지 않는 범위에서 전력목표값(P2*)을 결정한다.

전력목표값들이 각각 Wout1, Wout2를 초과하지 않는 범위에 있는 한, 실제전력값으로부터 컨버터(8-1, 8-2)로 할당되는 각각의 전력목표값(P1*, P2*)이 임의로 결정될 수도 있다는 점에 유의한다.

이렇게 모드/목표값결정유닛(50)에 의하여 결정되는 전압목표값(Vh*) 및 전력목표값(P1*, P2*)은 각각 감산유닛(52) 및 제산유닛(58-1, 58-2)으로 출력되게 된다.

감산유닛(52)은 전압목표값(Vh*)과 입출력전압값(Vh)간의 차이를 토대로 전압 편차를 연산하고, 그 결과를 비례제어유닛(PI)(54)으로 출력한다. 비례제어유닛(54)은 1이상의 비례요소(P)와 적분요소(I)를 포함하고, 입력되는 전압 편차에 따라 지령 신호를 감산유닛(56)으로 출력한다.

감산유닛(56)은 비례제어유닛(54)으로부터 출력되는 지령 신호의 부호를 바꾸고, 그것에 축전유닛(6-1)의 충방전전압값(Vb1)/전압목표값(Vh*)(컨버터(8-1)에서의 이론적인 승압비의 역)을 더하며, 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A을 출력한다. 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A는 전압제어모드에서의 컨버터(8-1)의 트랜지스터(Q1A)(도 3)의 온-듀티를 정의하는 제어 지령이다.

한편, 제산유닛(58-1)은 축전유닛(6-1)의 전류목표값(Ib1*)을 연산하기 위하여 전력목표값(P1*)을 축전유닛(6-1)의 충방전전압값(Vb1)으로 나누고, 그 결과를 감산유닛(60-1)으로 출력한다.

감산유닛(60-1)은 전류목표값(Ib1*)과 충방전전류값(Ib1)간의 차이를 토대로 전류 편차를 연산하고, 그 결과를 비례제어유닛(PI)(62-1)으로 출력한다. 비례제어유닛(62-1)은 상술된 비례제어유닛(54)의 경우에서와 같이 1이상의 비례요소와 적분요소를 포함하고, 입력되는 전류 편차에 따라 지령 신호를 감산유닛(64-1)으로 출력한다.

감산유닛(64-1)은 비례제어유닛(PI)(62-1)으로부터 출력되는 지령 신호의 부호를 바꾸고, 그것에 축전유닛(6-1)의 충방전전압값(Vb1)/전압목표값(Vh*)(컨버터(8-1)에서의 이론적인 승압비의 역)을 더하며, 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A을 출력한다. 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A는 전류제어모드에서의 컨버터(8-1)의 트랜지스터(Q1A)(도 3)의 온-듀티를 정의하는 제어 지령이다.

또한, 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A 및 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A를 수신하여, 선택유닛(66-1)은 모드/목표값결정유닛(50)으로부터의 모드선택지령(SEL1)을 토대로 그들 가운데 여하한의 것을 선택하고, 선택된 것을 듀티 지령 Ton1A로서 변조유닛(68-1)으로 출력한다.

변조유닛(68-1)은 도시되지 않은 발진유닛에 의해 생성되는 반송파를 듀티 지령 Ton1A와 비교하고, 스위칭 지령 PWC1A를 생성하며, 컨버터(8-1)를 제어한다.

또한, 제산유닛(58-2)은 축전유닛(6-2)의 전류목표값(Ib2*)을 연산하기 위하여 전력목표값(P2*)을 축전유닛(6-2)의 충방전전압값(Vb2)으로 나누고, 그 결과를 감산유닛(60-2)으로 출력한다.

감산유닛(60-2)은 전류목표값(Ib2*)과 충방전전류값(Ib2)간의 차이를 토대로 전류 편차를 연산하고, 그 결과를 비례제어유닛(PI)(62-2)으로 출력한다. 비례제어유닛(62-2)은 상술된 비례제어유닛(54)의 경우에서와 같이 1이상의 비례요소와 적분요소를 포함하고, 입력되는 전류 편차에 따라 지령 신호를 감산유닛(64-2)으로 출력한다.

감산유닛(64-2)은 비례제어유닛(62-2)으로부터 출력되는 지령 신호의 부호를 바꾸고, 그것에 축전유닛(6-2)의 충방전전압값(Vb2)/전압목표값(Vh*)(컨버터(8-2)에서의 이론적인 승압비의 역)을 더하며, 듀티 지령(전류제어모드) %Ton2A을 출력한다. 듀티 지령(전류제어모드) %Ton2A는 전류제어모드에서의 컨버터(8-2)의 트랜지스터(Q2A)(도 3)의 온-듀티를 정의하는 제어 지령이다.

또한, 듀티 지령(전류제어모드) %Ton2A 및 값 "0"을 수신하여, 선택유닛(66-2)은 모드/목표값결정유닛(50)으로부터의 모드선택지령(SEL2)을 토대로 그들 가운데 여하한의 것을 선택하고, 선택된 것을 듀티 지령 Ton2A로서 변조유닛(68-2)으로 출력한다. 상기 값 "0"은 듀티 지령 Ton2A를 제로로 유지하는 데, 즉 제어정지모드가 선택될 때, 컨버터(8-2)의 트랜지스터(Q2A)의 OFF 상태를 유지하는 데 사용된다는 점에 유의한다.

변조유닛(68-2)은 도시되지 않은 발진유닛에 의해 생성되는 반송파를 듀티 지령 Ton2A와 비교하고, 스위칭 지령 PWC2A를 생성하며, 컨버터(8-2)를 제어한다.

상술된 바와 같이, 컨버터(8-1)에 관해서는, 컨버터ECU(2)는 입출력전압값(Vh)에 대한 전압제어루프와 충방전전류값(Ib1)에 대한 전류제어루프 중 여하한 의 것을 선택하고, 승압동작을 제어하기 위한 스위칭 지령(PWC1A)을 생성한다. 한편, 컨버터(8-2)에 관해서는, 컨버터ECU(2)는 충방전전류값(Ib2)에 대한 전류제어루프와 "0"(제어정지)에 대한 전류제어루프 중 여하한의 것을 선택하고, 승압동작을 제어하기 위한 스위칭 지령(PWC2A)을 생성한다.

컨버터ECU(2)는 각각의 블럭에 대응하는 회로를 포함하도록 구성될 수도 있지만, 여러 경우에 있어서는, 도 4에 도시된 블럭도의 기능들이 사전에 미리 설정된 프로그램에 따라 처리 루틴의 컨버터ECU(2)에 의한 실행에 의하여 달성된다는 점에 유의한다.

회생전력에 대한 제어 구성과 블럭도는 충전허용전력 Win1, Win2와 충전허용전력총값 ∑Win이 방전허용전력 Wout1, Wout2와 방전허용전력총값 ∑Wout 대신에 사용된다는 점을 제외하고는, 도 3에 도시된 흐름도 및 도 4에 도시된 블럭도와 유사하다.

이하, 각각의 제어모드에서의 전력수수를 설명하기로 한다.

도 5a는 구동력발생유닛(3)이 실질적으로 일정한 구동전력(PL)을 소비하는 일례를 보여준다.

도 5b는 구동력발생유닛(3)의 구동전력이 변하는(△PL) 일례를 보여준다.

도 5a를 참조하면, 구동력발생유닛(3)이 사전설정된 구동전력(PL) (PL<Wout1+Wout2)을 소비하는 경우, 구동전력(P1, P2)은 각각 컨버터(8-1, 8-2)에 할당된다. 여기서, 컨버터(8-2)는 충방전전류값(Ib1)이 상술된 전류목표값(Ib1*)(도 4)을 달성하도록 제어된다. 그러므로, 공급되는 구동전력(P2)은 상술된 전력목표값(P2*)으로 설정된다(도 4). 한편, 컨버터(8-1)는 입출력전압값(Vh)이 상술된 전압목표값(Vh*)(도 4)을 달성하도록 제어된다(전압제어모드). 여기서, 구동력발생유닛(3)에 의해 소비되는 구동전력(PL)이 실질적으로 일정한 경우에는, 컨버터(8-1)에 의해 공급되는 구동전력(P1)이 컨버터(8-2)에 대한 전력목표값(P2*)을 제어함으로써 동시에 제어될 수 있다. 즉, 구동전력 P1 = 구동전력 PL - 구동전력 P2의 관계가 충족됨에 따라, 각각의 시점에서의 구동전력(PL)에 따라 전력목표값(P2*)(전류목표값 Ib1*)을 적절하게 설정함으로써, 컨버터(8-2) 뿐만 아니라 컨버터(8-1)의 전력 관리도 고정확도로 성취될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 구동력발생유닛(3)에 의해 소비되는 구동전력이 PL+△PL로 변동되는 경우, 이러한 변동에 대응하는 구동전력이 컨버터(8-1)에 할당되므로, 변동이 컨버터(8-2)에 대한 전력 관리에 영향을 주지 못한다. 또한, 컨버터(8-1)가 입출력전압값(Vh)을 전압목표값(Vh*)으로 유지하도록 제어됨에 따라, 구동력발생유닛(3)에 의해 소비되는 구동전력의 변동에 관계없이, 입출력전압값(Vh)이 일정하게 유지될 수도 있다.

구동전력의 변동 △PL이 음이고(구동전력의 감소), 그 절대값이 컨버터(8-1)의 구동전력(P1)보다 큰 경우(P2>PL+△PL), 컨버터(8-1)는 컨버터(8-2)로부터 공급되는 구동전력(P2)과 구동력발생유닛(3)에 의해 소비되는 전력(PL+△PL)간의 차이에 필적할 만한 전력이 축전유닛(6-1)에서 복원 및 저장되도록 동작한다(감압동작).

도 6a는 구동력발생유닛(3)이 실질적으로 일정한 구동전력(PL)을 소비하는 일례를 보여준다.

도 6b는 구동력발생유닛(3)의 구동전력이 변하는(△PL) 일례를 보여준다.

도 6a를 참조하면, 구동력발생유닛(3)이 방전허용전력총값 ∑Wout(=Wout1 + Wout2)보다 큰 구동전력(PL)을 소비하는 경우 또는 방전임계값보다 작은 방전허용전력총값 ∑Wout 때문에 방전이 제한되는 것으로 판정되는 경우, 방전허용전력(Wout1, Wout2)으로 제한되는 범위의 구동전력(P1, P2)이 각각 컨버터(8-1, 8-2)에 할당된다. 즉, 컨버터(8-1, 8-2)는 충방전전류값(Ib1, Ib2)이 각각 방전허용전력(Wout1, Wout2)에 의해 제한되는 범위 내의 전력목표값(P1*, P2*)(도 4)을 토대로 결정되는 전류목표값(Ib1*, Ib2*)(도 4)으로 설정되도록 제어된다(전류제어모드).

도 6b를 참조하면, 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 구동전력이 PL+△PL로 변동하는 경우, 축전유닛(6-1, 6-2)으로부터의 구동전력이 각각 방전허용전력(Wout1, Wout2)에 의해 제한되는 범위 내로 제한되므로, 축전유닛(6-1, 6-2)의 과방전이 억제될 수 있게 된다. 따라서, 축전유닛(6-1, 6-2)의 과도한 열화 등이 회피될 수 있다.

전력의 불균형은 컨버터(8-1, 8-2)에 의한 전력공급과 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 구동전력간에 발생하므로, 입출력전압값(Vh)이 (Vh-△Vh)로 낮아질 수도 있다. 이러한 경우, 구동ECU(32)(도 1) 등은 구동전력의 과도한 소비를 억제하기 위하여 생성되는 구동력을 제한한다.

도 7을 참조하면, 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 구동전력(PL)이 도 5에 도시된 경우에 축전유닛(6-1)의 방전허용전력(Wout1)보다 작은 경우, 컨버터ECU(2)는 컨버터(8-2)의 전압변환동작을 정지시킨다(제어정지모드). 그 후, 축전유닛(6-2)으로부터의 구동전력(P2)이 제로로 설정되고, 컨버터(8-2)에서의 스위칭 손실과 같은 변환 손실이 억제될 수 있다. 한편, 축전유닛(6-1) 및 컨버터(8-1)는 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 전체 구동전력(PL)을 공급하여야 한다.

따라서, 컨버터(8-1)는 입출력전압값(Vh)을 전압목표값(Vh*)(도 4)으로 유지할 수 있고, 에너지 효율 전체가 컨버터(8-2)의 전압변환동작의 정지로 인한 변환 손실을 억제함으로써 개선될 수 있게 된다.

본 발명의 제1실시예에 따르면, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 실제값이 축전유닛의 허용 전력의 전체 값보다 작은 경우, 제1컨버터가 전압제어모드로 제어되어, 상기 입출력전압값이 사전설정된 전압목표값을 달성하게 되는 한편, 제2컨버터는 전류제어모드로 제어되어, 제2축전유닛의 충방전전류값이 각각 사전설정된 전류목표값을 달성하게 된다. 그러므로, 상기 제2컨버터에 연결된 제2축전유닛의 전류값, 즉 제2축전유닛의 충방전전력이 고정확도로 관리될 수 있게 된다. 또한, 상기 제1컨버터는 입출력전압값을 전압목표값으로 유지하고자 한다. 이에 따라, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력이 변동되더라도, 상기 제1컨버터에 연결된 제1축전유닛의 충방전전력이 전력의 변동에 따라 조정될 수 있게 된다. 그러므로, 변동되는 구동력발생유닛의 전력 요건 또한 충족될 수 있게 된다. 따라서, 제2축전유닛의 전력 관리와 구동력발생유닛의 전력 요건에 따른 전력수수 양자 모두가 성취될 수 있게 된다. 그러므로, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력에 따라 고정확도 로 축전유닛에서의 전력 관리가 가능한 전원시스템이 실현될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력(구동전력 또는 회생전력)의 변동은 구동ECU로부터의 회전속도목표값과 토크목표값의 시간에 따른 변화를 토대로 추정된다. 그 후, 전력의 변동이 작은 것으로 판정되는 경우, 제1 및 제2컨버터가 전류제어모드로 제어된다. 따라서, 제1 및 제2축전유닛의 충방전 전력의 변동이 작은 것으로 추정된다면, 제1 및 제2축전유닛 각각의 전력 관리가 고정확도로 실현될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 충방전 제한이 필요한 지의 여부가 상기 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 토대로 판정된다. 충방전 제한이 필요한 것으로 판정되는 경우, 제1 및 제2컨버터는 전류제어모드로 제어된다. 따라서, 제1 및 제2축전유닛의 과방전 또는 과충전이 일어나기 쉽다면, 각각의 축전유닛의 전력 관리가 충방전 전류를 제한하여 행해짐으로써, 과방전 또는 과충전을 확실하게 피할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 허용전력총값의 실제전력값에 대한 축전유닛의 전력 마진이 판정된다. 전력 마진이 제2축전유닛의 허용가능한 전력보다 큰 것으로 판정되는 경우, 상기 제2컨버터의 전압변환동작이 정지된다. 따라서, 제2컨버터에서의 스위칭 손실과 같은 변환 손실이 억제될 수 있고, 효율 전체가 개선될 수 있다.

(변형예)

본 발명은 상술된 두 축전유닛을 구비한 전원시스템 이외에, 3이상의 축전유 닛을 구비한 전원시스템에도 적용가능하다.

도 8을 참조하면, 차량(100#)이 도 1에 도시된 차량(100)의 전원시스템(1) 대신에 배치된 전원시스템(1#)을 포함하므로, 구동력발생유닛(3)의 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다. 제1실시예의 변형예에 있어서, N개의 축전유닛을 포함하는 전원시스템(1#)을 설명하기로 한다.

전원시스템(1#)은 컨버터(8-1, 8-1), 축전유닛(6-1, 6-2), 충방전전류검출유닛(10-1, 10-2), 충방전전압검출유닛(12-1, 12-2) 및 온도검출유닛(14-1, 14-2) 대신에 배치되는 컨버터(8-1 내지 8-N), 축전유닛(6-1 내지 6-N), 충방전전류검출유닛(10-1 내지 10-N), 충방전전압검출유닛(12-1 내지 12-N) 및 온도검출유닛(14-1 내지 14-N)을 포함하고, 도 1에 도시된 전원시스템(1)의 배터리ECU(4) 및 컨버터ECU(2) 대신에 배치되는 배터리 ECU(4#) 및 컨버터ECU(2#)를 더 포함한다.

축전유닛(6-1 내지 6-N)은 컨버터(8-1 내지 8-N)가 각각 개재되어 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)에 병렬로 연결된다. 충방전전류검출유닛(10-1 내지 10-N), 충방전전압검출유닛(12-1 내지 12-N) 및 온도검출유닛(14-1 내지 14-N)은 각각 축전유닛(6-1 내지 6-N)에 대응하여 배치된다.

배터리ECU(4#)는 충방전전류검출유닛(10-1 내지 10-N)으로부터 수신되는 충방전전류값(Ib1 내지 IbN), 충방전전압검출유닛(12-1 내지 12-N)으로부터 수신되는 충방전전압값(Vb1 내지 VbN), 및 온도검출유닛(14-1 내지 14-N)으로부터 수신되는 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)를 토대로 각각의 축전유닛(6-1 내지 6-N)에서의 충전상태 SOC1 내지 SOCN을 산출한다. 그 후, 배터리ECU(4#)는 각각의 축전유닛(6-1 내 지 6-N)의 도출된 각각의 SOC1 내지 SOCN을 토대로 허용가능한 전력(충전허용전력 Win1 내지 WinN 및 방전허용전력 Wout1 내지 WoutN)을 유도한다. 또한, 배터리ECU(4#)는 축전유닛(6-1 내지 6-N)의 SOC1 내지 SOCN, 충전허용전력(Win1 내지 WinN) 및 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN)을 컨버터ECU(2#)에 출력한다.

컨버터ECU(2#)는 입출력전류값(Ih), 입출력전압값(Vh), 충방전전류값(Ib1 내지 IbN), 충방전전압값(Vb1 내지 VbN), 충전허용전력(Wout1 내지 WoutN), 방전허용전력(Win1 내지 WinN) 및 토크목표값(TR1, TR2)과 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로 스위칭 지령(PWC1 내지 PWCN)을 생성하고 컨버터(8-1 내지 8-N)를 각각 제어한다.

구체적으로, 컨버터ECU(2#)는 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN)의 방전허용전력총값 ∑Wout과 충전허용전력(Win1 내지 WinN)의 충전허용전력총값 ∑Win을 포함하는 허용전력총값을 획득한다. 또한, 컨버터ECU(2#)는 입출력전류값(Ih)과 입출력전압값(Vh)의 곱을 토대로, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 실제전력(구동전력 또는 회생전력)의 값을 획득한다. 그 후, 컨버터ECU(2#)는 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)과 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지의 여부를 판정한다. 실제전력값이 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되는 경우, 컨버터ECU(2#)는 스위칭 지령 PWC1을 생성하고, 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 컨버터(8-1)를 제어한다(전압제어모드). 이와 동시에, 컨버터ECU(2#)는 스위칭 지령(PWC2 내지 PWCN)을 생성하고, 충방전전류값(Ib2 내지 IbN)이 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-2 내지 8-N)를 각각 제어한 다(전류제어모드).

또한, 컨버터ECU(2#)는 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)의 시간에 따른 변화를 토대로, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 전력(구동전력 또는 회생전력)의 변동을 추정한다. 실제전력값이 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)보다 작은 것으로 판정되고, 상기 전력의 변동이 사전설정된 값보다 작은 것으로 추정되는 경우, 컨버터(8-2 내지 8-N) 이외에, 컨버터ECU(2#)는 스위칭 지령 PWC1을 생성하여, 충방전전류값(Ib1)이 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-1)를 제어한다(전류제어모드). 즉, 컨버터ECU(2#)는 컨버터(8-1)의 모드를 전압제어모드에서 전류제어모드로 스위칭한다.

더욱이, 컨버터ECU(2#)는 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)을 토대로 충방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정한다. 충방전 제한이 필요한 것으로 판정되는 경우에는, 컨버터ECU(2#)가 스위칭 지령(PWC1 내지 PWCN)을 생성하고, 충방전전류값(Ib1 내지 IbN)이 각각 사전설정된 전류목표값을 달성하도록 컨버터(8-1 내지 8-N)를 제어한다(전류제어모드).

또한, 컨버터ECU(2#)는 실제값에 대한 허용전력총값(방전허용전력총값 ∑Wout 또는 충전허용전력총값 ∑Win)의 전력 마진을 판정한다. 상기 전력 마진이 축전유닛(6-2 내지 6-N)의 방전허용전력(Wout2 내지 WoutN) 또는 충전허용전력(Win2 내지 WinN) 중 하나 이상을 초과하는 것으로 판정된 경우, 컨버터ECU(2#)는 허용가능한 전력에 대응하는 축전유닛에 연결된 컨버터에 대한 스위칭 지령을 제로로 변경하고, 컨버터에서의 전압변환동작을 정지시킨다(제어정지모드).

그 외에는, 상기 변형예가 상술된 제1실시예와 동일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

본 발명의 제1실시예의 변형예에 있어서, 구동력발생유닛(3)은 "부하장치"에 대응하고, 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)는 "전력선"에 대응하며, 컨버터(8-1 내지 8-N)는 "복수의 전압변환유닛"에 대응한다. 또한, 컨버터ECU(2#)는 "실제전력값획득수단", "허용전력획득수단", "제1판정수단", "제2판정수단", "제3판정수단", "제1전압변환유닛제어수단", "제2전압변환유닛제어수단", "제3전압변환유닛제어수단", "제4전압변환유닛제어수단" 및 "전력변동추정수단"을 구현한다. 더욱이, 컨버터ECU(2#)는 "제어장치"에 대응한다.

하기에서, 컨버터ECU(2#)의 제어 구성을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 컨버터ECU(2#)는 여하한의 구동전력과 회생전력에 대하여 유사한 제어를 실시하지만, 상기 제1실시예에서와 같이, 구동전력에 대한 제어 구성을 예시적으로 설명하기로 한다.

도 9를 참조하면, 컨버터ECU(2#)는 배터리ECU(4#)로부터 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN)를 획득한다(단계 S202). 그 후, 컨버터ECU(2#)는 방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작은 지의 여부를 판정한다(단계 S204). 즉, 컨버터ECU(2#)는 축전유닛(6-1 내지 6-N)에 대한 방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정한다.

방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작지 않다면(단계 S204에서 NO), 컨버터ECU(2#)는 입출력전류값(Ih)과 입출력전압값(Vh)의 곱을 토대로 실제전력값(구동전력)을 획득한다(단계 S206). 그 후, 컨버터ECU(2#)는 실제전력값이 방전허용전 력총값 ∑Wout 보다 작은 지의 여부를 판정한다(단계 S208).

실제전력값이 방전허용전력총값 ∑Wout 보다 작다면(단계 S208에서 YES), 컨버터ECU(2#)는 구동전력의 변동이 예상되는 지의 여부를 판정한다(단계 S210). 구동전력의 변동이 예상된다면(단계 S210에서 YES), 컨버터ECU(2#)는 컨버터(8-1)를 전압제어모드로 제어하고, 컨버터(8-2 내지 8-N)를 전류제어모드로 제어한다(단계 S212). 또한, 컨버터ECU(2#)는 실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 축전유닛(6-2 내지 6-N) 중 하나 이상의 방전허용전력 Wout 보다 큰 지의 여부를 판정한다(단계 S214). 즉, 컨버터ECU(2#)는 축전유닛(6-2 내지 6-N) 중 1이상의 축전유닛이 배제되는 경우에 나머지 축전유닛들이 전력 요건을 충족시킬 수 있는 지의 여부를 판정한다.

실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 축전유닛(6-2 내지 6-N) 중 하나 이상의 방전허용전력 Wout 보다 크다면(단계 S214에서 YES), 컨버터ECU(2#)는 1이상의 축전유닛에 연결된 컨버터를 제어정지모드로 설정한다(단계 S216). 그 후, 컨버터ECU(2#)는 초기 처리로 되돌아간다.

다른 한편으로, 실제전력값에 대한 방전허용전력총값 ∑Wout의 전력 마진이 여하한의 축전유닛(6-2 내지 6-N)의 방전허용전력 Wout 보다 크지 않다면(단계 S214에서 NO), 컨버터ECU(2#)는 초기 처리로 되돌아간다.

방전허용전력총값 ∑Wout이 임계값보다 작은 경우(단계 S204에서 YES), 실제전력값이 방전허용전력총값 ∑Wout 보다 작지 않은 경우(단계 S208에서 NO), 및 구동전력의 변동이 예상되지 않는 경우(단계 S210에서 NO), 컨버터ECU(2#)는 모든 컨 버터(8-1 내지 8-N)를 전류제어모드로 제어한다(단계 S218). 그 후, 컨버터ECU(2#)는 초기 처리로 되돌아간다.

상술된 바와 같이, 컨버터ECU(2#)는 구동전력 및 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN)에 따라 컨버터(8-1 내지 8-N)에 대한 제어모드를 스위칭한다. 상술된 단계 S214에서 제어정지모드가 설정되어야 하는 컨버터를 선택하는 여러 방법들이 가능하다는 점에 유의한다. 예를 들어, 방전허용전력(Wout)에 대한 절대값이 작은 컨버터가 우선적으로 정지될 수도 있다. 이러한 방법에 의하면, 수많은 컨버터들이 정지될 수 있으므로, 변환 손실이 더욱 억제될 수 있게 된다.

도 10을 참조하면, 컨버터ECU(2#)의 블럭도에서는, 제산유닛(58-2 내지 58-N), 감산유닛(60-2 내지 60-N), 비례제어유닛(62-2 내지 62-N), 감산유닛(64-2 내지 64-N), 선택유닛(66-2 내지 66-N) 및 변조유닛(68-2 내지 68-N)이 제산유닛(58-2), 감산유닛(60-2), 비례제어유닛(62-2), 감산유닛(64-2), 선택유닛(66-2) 및 변조유닛(68-2)을 대신에 배치되고, 도 4에 도시된 블럭도의 모드/목표값결정유닛(50) 대신에 모드/목표값결정유닛(50#)이 추가로 배치된다.

모드/목표값결정유닛(50#)은 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN), 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로, 컨버터(8-1)의 제어모드(전압제어모드 또는 전류제어모드)와 컨버터(8-2 내지 8-N)의 제어모드(전류제어모드 또는 제어정지모드)를 결정한다. 그 후, 모드/목표값결정유닛(50#)은 각각의 결정모드에 따라 모드선택지령(SEL1 내지 SELN)을 선택유닛(66-1 내지 66-N)으로 출력한다.

또한, 모드/목표값결정유닛(50#)은 각각의 결정모드에 따라 전압목표값 및/또는 전력목표값을 결정한다. 구체적으로는, 전압제어모드가 컨버터(8-1)에 대해 결정된다면, 모드/목표값결정유닛(50#)은 토크목표값(TR1, TR2) 및 회전속도목표값(MRN1, MRN2)을 토대로 구동력발생유닛(3)(도 1)의 요구전압을 산출하고, 전압목표값(Vh*)을 결정한다. 전류제어모드가 컨버터(8-1)에 대해 결정된다면, 모드/목표값결정유닛(50#)은 실제전력값으로부터 컨버터(8-1)로 할당되도록 방전허용전력 Wout1을 초과하지 않는 범위에서 전력목표값(P1*)을 결정한다. 또한, 모드/목표값결정유닛(50#)은 컨버터(8-2 내지 8-N)로 할당되도록 방전허용전력(Wout2 내지 WoutN)을 초과하지 않는 범위에서 전력목표값(P2* 내지 PN*)을 각각 결정한다.

이렇게 모드/목표값결정유닛(50#)에 의해 결정되는 전압목표값(Vh*) 및 전력목표값(P1* 내지 PN*)은 각각 감산유닛(52) 및 제산유닛(58-1 내지 58-N)으로 출력된다.

상술된 바와 같이, 컨버터(8-1)에 관해서는, 컨버터ECU(2#)는 입출력전압값(Vh)에 대한 전압제어루프와 충방전전류값(Ib1)에 대한 전류제어루프 중 여하한의 것을 선택하고, 승압동작을 제어하기 위한 스위칭 지령(PWC1A)을 생성한다. 한편, 컨버터(8-2 내지 8-N)에 관해서는, 컨버터ECU(2#)는 충방전전류값(Ib2 내지 IbN)에 대한 전류제어루프 및 "0"(제어정지)에 대한 전류제어루프 중 여하한의 것을 선택하고, 승압동작을 제어하기 위한 스위칭 지령(PWC2A 내지 PWCNA)을 생성한다.

그 외에는, 변형예가 도 4와 연계하여 상기 제1실시예에 기술된 것과 동일하 므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

회생전력에 대한 제어 구성과 블럭도는 충전허용전력(Win1 내지 WinN)과 충전허용전력총값 ∑Win이 방전허용전력(Wout1 내지 WoutN)과 방전허용전력총값 ∑Wout 대신에 사용된다는 점을 제외하고는, 도 9에 도시된 흐름도 및 도 10에 도시된 블럭도와 유사하다.

본 발명의 제1실시예의 변형예에 따르면, 3이상의 컨버터 및 축전유닛이 포함되더라도, 상술된 본 발명의 제1실시예와 유사한 효과가 성취될 수 있다. 그러므로, 부하장치의 요구 전력에 따라 컨버터 및 축전유닛의 수가 상대적으로 자유롭게 설계될 수 있다. 이에 따라, 각종 크기와 타입의 부하장치와 전력을 주고 받을 수 있는 전원시스템이 실현될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예 및 그 변형예에서는, (방전) 전력을 단독으로 축전유닛에서 부하장치로 공급하기 위한 구성이 예시되어 있지만, 본 발명은 (방전) 전력을 축전유닛에서 부하장치로 공급하기 위한 구성, (충전) 전력을 부하장치에서 축전유닛으로 공급하기 위한 구성 및 전자 양자 모두에 채택되는 구성 중 여하한의 것에도 적용가능하다.

더욱이, 본 발명의 제1실시예 및 그 변형예에 있어서는, 단독으로 특정 컨버터(제1컨버터 8-1)가 전압제어모드로 제어가능한 구성이 예시되어 있지만, 이러한 전압제어모드에서 제어가능하도록 구성된 컨버터를 반드시 고정시킬 필요는 없다. 예를 들어, 전력 변동에 대한 가장 큰 마진 및 제어중앙값에 더 가까운 SOC를 갖는 축전유닛이 연속해서 선택될 수도 있고, 이러한 선택된 축전유닛에 연결된 컨버터 가 우선적으로 전압제어모드에 대해 선택될 수도 있다.

[제2실시예]

상술된 제1실시예에서는, 구동력발생유닛(3)의 전력 요건을 충족시키면서 고정확도로 각각의 축전유닛에서의 전력 관리가 가능한 전원시스템이 기술되어 있다. 한편, 하기 제2실시예에서는, 부하장치와 주고 받는 전력에 대한 영향을 억제하면서 상기 축전유닛의 온도를 상승시킬 수 있는 전원시스템이 기술될 것이다.

도 11을 참조하면, 차량시스템(100A)은 전원시스템(1A) 및 구동력발생유닛(3)을 포함한다. 전원시스템(1A)은 도 1에 도시된 제1실시예에 따른 전원시스템(1)의 컨버터ECU(2) 및 배터리ECU(4) 대신에 컨버터ECU(2A)와 배터리ECU(4A)가 배치되는 시스템과 등가이다. 전원시스템(1A) 및 구동력발생유닛(3)의 다른 부분들은 상술하였으므로, 상세한 설명을 반복하지는 않기로 한다.

배터리ECU(4A)는 온도검출유닛(14-1, 14-2)으로부터 수신되는 축전유닛온도(Tb1, Tb2)를 토대로 각각 축전유닛(6-1, 6-2)의 온도증가제어가 필요한 지의 여부를 판정한다. 구체적으로는, 배터리ECU(4A)는 각각의 축전유닛온도(Tb1, Tb2)가 대응하는 온도하한값(예컨대, -10℃) 보다 낮은 지의 여부를 판정하고, 그 온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도증가요구(온도증가요구 DMN1 또는 온도증가요구 DMN2)를 컨버터ECU(2A)로 출력한다.

이와 동시에, 배터리ECU(4A)는 현재 축전유닛온도(Tb1, Tb2)에 따라 축전유닛의 충방전 특성을 토대로, 즉 충방전 전류와 충방전 전압간의 관계(Ib-Vb 특성)를 토대로 전류제어모드의 전류목표값(전류목표값(Ib1*) 또는 전류목표값(Ib2*))을 결정하고, 상기 온도증가요구와 함께 전류목표값을 컨버터ECU(2A)로 출력한다.

한편, 축전유닛온도(Tb1, Tb2) 양자 모두가 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우, 배터리ECU(4A)는 축전유닛(6-1, 6-2) 중 보다 높은 우선순위의 일 축전유닛에 대한 온도증가요구를 출력한다. 여기서, 우선순위는 축전유닛의 완충 용량, 축전유닛의 SOC, 사전설정된 동작온도범위로부터의 축전유닛온도의 편차량 등을 토대로 결정된다.

동일한 특성값(예컨대, 완충용량, 전압값 등)을 갖는 두 축전유닛이 배치되는 구성 이외에, 제2실시예에 따른 전원시스템(1A)에서는, 특성값이 서로 상이한 두 축전유닛이 배치되는 구성이 가능하다. 또한, 두 축전유닛이 특성값에서 동일하더라도, 용도가 다른 실시예(예컨대, 하나는 충방전을 꾸준히 실시하는 한편, 다른 것은 가속과 감속 시에만 충방전을 실시함)도 가능하다. 더욱이, 두 축전유닛이 서로 상이한 물리적인 위치로(예컨대, 차량 내부와 외부) 차량에 배치되는 구성도 가능하다.

상술된 바와 같이, 축전유닛온도를 결정하는 요인은 같지 않으며, 축전유닛온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 동안의 주기가 축전유닛들 가운데 일치하는 경우가 항상 있는 것은 아니다. 그러므로, 제2실시예에 따른 전원시스템(1A)에서와 같이 여하한의 축전유닛(6-1, 6-2)의 온도를 상승시키기 위한 구성에서도 실제적인 문제가 발생하기 쉽지 않다.

한편, 컨버터ECU(2A)는 후술하는 제어구성에 따르면, 입출력전압검출유닛(18)으로부터 수신되는 입출력전압값(Vh), 충방전전류검출유닛(10-1, 10-2)으로 부터 수신되는 충방전전류값(Ib1, Ib2), 충방전전압검출유닛(12-1, 12-2)으로부터 수신되는 충방전전압값(Vb1, Vb2) 및 배터리ECU(4A)로부터 수신되는 전류목표값(Ib1*, Ib2*)과 온도증가요구(DMN1, DMN2)를 토대로, 스위칭 지령(PWC1, PWC2)을 생성하고, 컨버터(8-1, 8-2)를 각각 제어한다. 구체적으로는, 배터리ECU(4A)로부터 온도증가요구(DMN1 또는 DMN2)를 수신하는 경우, 컨버터ECU(2A)는 대응하는 컨버터를 전류제어모드로 설정하는 한편, 컨버터ECU(2A)는 나머지 컨버터를 전압제어모드로 설정한다. 또한, 컨버터ECU(2A)는 전류제어모드로 설정되는 컨버터의 충방전전류값이 배터리ECU(4A)로부터 수신되는 전류목표값과 일치하도록 전류 제어를 실행한다.

컨버터ECU(2A)는 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 전압제어모드로 설정된 컨버터에 스위칭 지령을 제공한다. 이에 따라, 전류제어모드로 설정된 컨버터, 즉 그 온도가 상승되어야 하는 축전유닛에 대응하는 컨버터의 전압변환동작의 상태에 영향을 받지 않고도, 전원시스템(1A)과 구동력발생유닛(3)간에 주고 받는 전력의 전압이 안정화될 수 있게 된다.

여기서, 입출력전압값(Vh)은 전원시스템(1A)과 구동력발생유닛(3)간의 전력수수의 균형에 따라 장애(disturbance)를 겪는다. 즉, 전체 차량(100A)의 전력공급량이 총소비전력량에 비해 적다면, 입출력전압값(Vh)이 더욱 낮아지게 된다. 한편, 전체 차량(100A)의 전력공급량이 총소비전력량에 비해 많다면, 입출력전압값(Vh)이 더욱 높게 된다. 다시 말해, 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 하는 제어는 구동력발생유닛(3)의 소비전력(또는 회생전력)의 변동에 따라 전 압제어모드로 설정된 컨버터로부터 공급되는 전력의 간접 제어를 의미한다. 그러므로, 전원시스템(1A)은 그 온도증가가 요구된 축전유닛의 온도를 상승시킬 수 있는 한편, 구동력발생유닛(3)과 주고 받는 전력에 대한 영향이 억제된다.

그 외에는, 전원시스템(1A)이 상술된 제1실시예에 따른 전원시스템(1)과 동일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

제2실시예에 있어서, 구동력발생유닛(3)은 "부하장치"에 대응하고, 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)는 "전력선"에 대응하며, 컨버터(8-1, 8-2)는 "복수의 전압변환유닛"에 대응한다. 또한, 컨버터ECU(4A)는 "축전유닛온도획득수단" 및 "온도판정수단"을 구현하고, 컨버터ECU(2A)는 "온도판정수단" 및 "모드설정수단"을 구현한다. 더욱이, 컨버터ECU(2A)는 "제어장치"에 대응한다.

하기 설명에서는, 컨버터(8-1, 8-2), 축전유닛(6-1, 6-2), 충방전전류(Ib1, Ib2), 충방전전압(Vb1, Vb2) 및 축전유닛온도(Tb1, Tb2) 또한 집합적으로 간단히 컨버터(8), 축전유닛(6), 충방전전류(Ib), 충방전전압(Vb) 및 축전유닛온도(Tb)로 각각 표시된다는 점에 유의한다.

도 12를 참조하여, 축전유닛(6-2)의 축전유닛온도(Tb2)가 온도하한값보다 낮은 일례를 기술할 것이다. 배터리ECU(4A)가 축전유닛(6-2)에 대한 온도증가요구(DMN2)을 컨버터ECU(2A)에 출력하는 경우, 컨버터ECU(2A)는 축전유닛(6-2)에 연결된 컨버터(8-2)를 전류제어모드로 설정하고, 나머지 컨버터(8-1)를 전압제어모드로 설정한다. 그 후, 컨버터ECU(2A)는 스위칭 지령(PWC2)을 생성하고, 컨버터(8-2)를 제어하여, 축전유닛(6-2)의 충방전전류(Ib2)가 배터리ECU(4A)로부터 수신되는 전류목표값(Ib2*)과 일치되도록 한다. 또한, 컨버터ECU(2A)는 스위칭 지령(PWC1)을 생성하고, 컨버터(8-1)를 제어하여, 입출력전압값(Vh)이 전압목표값(Vh*)과 일치되도록 한다.

그러므로, 축전유닛(6-2)의 충방전 전류(Ib2)는 축전유닛(6-2)의 온도증가에 적합한 전류목표값(Ib2*)으로 유지된다. 여기서, 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 전력이 구동전력(PL)으로 간주되는 경우, 컨버터(8-2)(즉, 축전유닛(6-2))는 충방전 전류(Ib2)에 대응하는 구동전력(P2)에 대해 책임을 진다. 한편, 상술된 바와 같이, 컨버터(8-1)는 전력의 균형을 간접적으로 유지하기 위한 제어를 실시한다. 그러므로, 컨버터(8-1)(즉, 축전유닛(6-1))에 할당되는 구동전력(P1)이 구동전력 P1 = 구동전력 PL - 구동전력 P2의 관계를 충족시킨다.

물론, 구동력발생유닛(3)의 구동전력(PL)이 일부 요인으로 인해 변동되는 경우, 컨버터(8-1)의 구동전력(P1)은 방전측과 충전측 중 여하한의 것을 향해 변한다. 한편, 컨버터(8-2)의 구동전력(P2)의 충방전 전류(Ib2)가 제어되어, 전류목표값(Ib2*)과 일치하게 됨에 따라, 컨버터(8-2)의 구동전력(P2)이 실질적으로 시간에 따라 일정하게 된다. 그러므로, 컨버터(8-1)는 구동력발생유닛(3)의 구동전력(PL)의 변동 성분을 보상한다.

상기 도 12는 축전유닛(6-2)의 온도가 상승되어야 하는 일례를 예시하고 있지만, 축전유닛(6-1)의 온도가 상승되어야 하는 일례에도 유사하게 전력 할당이 행해진다.

도 13을 참조하면, 컨버터ECU(2A)는 모드/목표값검출유닛(50A), 감산유 닛(52-1, 52-2, 56-1, 56-2, 60-1, 60-2, 64-1, 64-2), 비례제어유닛(PI)(54-1, 54-2, 62-1, 62-2), 선택유닛(66-1, 66-2) 및 변조유닛(MOD)(68-1, 68-2)을 포함한다.

감산유닛(52-1, 56-1) 및 비례제어유닛(54-1)은 컨버터(8-1)의 전압제어모드를 실현하기 위한 제어 블럭을 구성하고, 컨버터(8-1)에 대한 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A를 선택유닛(66-1)으로 출력한다. 감산유닛(60-1, 64-1) 및 비례제어유닛(62-1)은 컨버터(8-1)의 전류제어모드를 실현하기 위한 제어 블럭을 구성하고, 컨버터(8-1)에 대한 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A를 선택유닛(66-1)으로 출력한다.

이와 유사하게, 감산유닛(52-2, 56-2) 및 비례제어유닛(54-2)은 컨버터(8-2)의 전압제어모드를 실현하기 위한 제어 블럭을 구성하고, 컨버터(8-2)에 대한 듀티 지령(전압제어모드) #Ton2A를 선택유닛(66-2)으로 출력한다. 감산유닛(60-2, 64-2) 및 비례제어유닛(62-2)은 컨버터(8-2)의 전류제어모드를 실현하기 위한 제어 블럭을 구성하고, 컨버터(8-2)에 대한 듀티 지령(전류제어모드) %Ton2A를 선택유닛(66-2)으로 출력한다.

모드/목표값결정유닛(50A)은 온도증가요구(DMN1, DMN2)를 토대로, 컨버터(8-1)의 제어모드(전압제어모드 또는 전류제어모드) 및 컨버터(8-2)의 제어모드(전압제어모드 또는 전류제어모드)를 결정한다. 그 후, 모드/목표값결정유닛(50A)은 모드선택지령(SEL1, SEL2)을 각각의 결정된 모드에 따라 선택유닛(66-1, 66-2)으로 각각 출력한다.

선택유닛(66-1)은 모드선택지령(SEL1)을 토대로 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A 및 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A 중 여하한의 것을 선택하고, 상기 선택된 것을 듀티 지령 Ton1A로서 변조유닛(68-1)으로 출력한다. 또한, 선택유닛(66-2)은 모드선택지령(SEL2)을 토대로 듀티 지령(전압제어모드) #Ton2A 및 듀티 지령(전류제어모드) %Ton2A 중 여하한의 것을 선택하고, 상기 선택된 것을 듀티 지령 Ton2A로서 변조유닛(68-2)으로 출력한다.

또한, 전류제어모드의 전류목표값을 설정하기 위하여, 모드/목표값결정유닛(50A)은 온도증가요구(DMN1, DMN2)와 함께 제공되는 전류목표값(Ib1*, Ib2*)을 감산유닛(60-1, 60-2)으로 각각 출력한다. 한편, 전압제어모드의 전압목표값을 설정하기 위하여, 모드/목표값결정유닛(50A)은 사전설정된 전압목표값(Vh*)을 감산유닛(52-1, 52-2)으로 출력한다. 전압목표값(Vh*)은 사전에 미리 설정된 고정값일 수도 있고 또는 그 온도가 상승되어야 하는 축전유닛의 충방전 전압에 응답하여 변하는 가변값일 수도 있다는 점에 유의한다.

따라서, 컨버터(8-1, 8-2)의 제어모드들은 각각 배터리ECU(4A)로부터 온도증가요구(DMN1, DMN2)에 따라 설정되고, 제어가 실시된다.

상기 도 4와 연계하여 설명된 각각의 블럭에 대한 상세한 설명이 있으므로, 반복하여 설명하지는 않기로 한다.

한편, 축전유닛(6)의 온도의 상승 비율을 높이기 위하여, 가능한 한 큰 충방전 전류(Ib)가 공급되는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 충방전 전류(Ib)의 증가에 의하면, 축전유닛(6)의 충방전 전압(Vb)이 현저하게 낮아진다. 이러한 충방전 전압(Vb)의 현저한 저하는 축전유닛(6)을 열화시키는 요인이 될 수도 있다.

도 14를 참조하면, 충방전 전압(Vb)이 축전유닛(6)의 충방전 전류(Ib)의 증가에 따라 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이는 전압 저하가 축전유닛(6)의 분극 반응에 기인하는 내부저항으로 인하여 축전유닛(6)에서 발생한다. 또한, 이러한 분극 반응은 온도에 크게 좌우되고, 내부저항은 축전유닛(6)의 온도가 낮아짐에 따라 증가한다. 그러므로, 도 14에 도시된 바와 같이, 축전유닛(6)의 온도가 낮아짐에 따라, 충방전 전류(Ib)가 적더라도, 충방전 전압(Vb)이 현저하게 낮아진다.

이에 따라, 배터리ECU(4A)는 예컨대 사전에 미리 도 14에 도시된 충방전 특성을 맵으로 저장하고, 축전유닛(6)의 충방전 전압(Vb)이 사전설정된 전압하한값(Vl) 보다 낮지 않도록 현재축전유닛온도(Tb)에 따라 축전유닛(6)의 충방전 특성을 토대로 충방전 전류를 결정한다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이, 축전유닛(6)의 축전유닛온도(Tb)가 T1으로 설정되는 경우, 전류목표값 Ib(T1)은 축전유닛온도(T1)에 따라 충방전 특성 및 전압하한값(Vl)의 교차점을 토대로 결정된다. 한편, 축전유닛(6)의 축전유닛온도가 T2(T1 < T2)로 설정되는 경우에는, 전류목표값 Ib(T2)가 축전유닛온도(T2)에 따라 충방전 특성과 전압하한값(Vl)의 교차점을 토대로 결정된다.

축전유닛(6)의 축전유닛온도(Tb)와 연관된 이러한 충방전 특성은 사전에 미리 실험적으로 얻어진다는 점에 유의한다.

도 15를 참조하면, 배터리ECU(4A)는 온도검출유닛(14-1, 14-2)으로부터 축전유닛(6-1, 6-2)의 축전유닛온도(Tb1, Tb2)를 획득한다(단계 S300). 그 후, 배터리 ECU(4A)는 각각의 획득한 축전유닛온도(Tb1, Tb2)가 대응하는 온도하한값보다 낮은 지의 여부를 판정한다(단계 S302).

축전유닛온도(Tb1, Tb2) 중 여하한의 것이 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우(단계 S302에서 YES), 배터리ECU(4A)는 그 온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도증가요구(DMN1 또는 DMN2)를 컨버터ECU(2A)에 출력한다(단계 S304). 축전유닛온도(Tb1, Tb2) 양자 모두가 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우, 배터리ECU(4A)는 보다 높은 우선순위의 하나의 축전유닛에 대한 온도증가요구만을 단독으로 출력한다. 또한, 배터리ECU(4A)는 온도증가요구에 대응하는 축전유닛의 충방전 전압(Vb)이 사전설정된 전압하한값(Vl) 이상이 되도록 축전유닛온도에 따라 충방전 특성을 토대로 전류목표값(Ib*)을 결정하고, 상기 전류목표값을 컨버터ECU(2A)에 출력한다(단계 S306).

축전유닛온도(Tb1, Tb2) 중 어느 것도 대응하는 온도하한값보다 낮지 않은 경우(단계 S302에서 NO), 배터리ECU(4A)는 온도증가요구없음을 컨버터ECU(2A)에 출력한다(단계 S308).

한편, 컨버터ECU(2A)는 온도증가요구(DMN1 또는 DMN2)가 배터리ECU(4A)로부터 출력되는 지의 여부를 판정한다(단계 S310).

온도증가요구(DMN1 또는 DMN2)가 배터리ECU(4A)로부터 출력되는 경우(단계 S310에서 YES), 컨버터ECU(2A)는 상기 출력되는 온도증가요구에 대응하는 컨버터를 전류제어모드로 설정하고, 나머지 컨버터를 전압제어모드로 설정한다(단계 S312). 또한, 컨버터ECU(2A)는 전류제어모드의 전류목표값을 배터리ECU(4A)로부터 수신되 는 전류목표값(Ib*)으로 설정하고(단계 S314), 전압제어모드의 전압목표값을 사전설정된 값으로 설정한다(단계 S316). 그 후, 컨버터ECU(2A)는 전류제어모드 및 전압제어모드의 제어를 실시한다(단계 S318).

그런 다음, 컨버터ECU(2A)는 온도증가요구(DMN1 또는 DMN2)가 배터리ECU(4A)로부터 출력되는 지의 여부를 다시 판정한다(단계 S310).

온도증가요구(DMN1, DMN2) 중 어느 것도 배터리ECU(4A)로부터 출력되지 않는 경우(단계 S310에서 NO), 컨버터ECU(2A)는 통상제어모드로 이동한다(단계 S320). 그 후, 컨버터ECU(2A)는 초기 처리로 되돌아간다.

여기서 "통상제어모드"는 특정제어모드로 제한되지는 않지만, 예컨대 여하한의 컨버터가 전압제어모드로 제어되는 구성, 여하한의 컨버터가 전류제어모드로 제어되는 구성 등이 바람직하다는 점에 유의한다. 또한, 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 제어구성이 추가로 실시되도록 구성이 이루어질 수도 있다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 그 온도가 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 두 축전유닛 가운데 일 축전유닛에 대응하는 컨버터는, 전류제어모드에서 전압변환동작을 행하고, 나머지 컨버터는 전압제어모드에서 전압변환동작을 행한다. 그러므로, 축전유닛의 온도를 상승시키기 위한 충방전 전류가 보장될 수 있고, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 전압이 안정화될 수 있다. 또한, 전압제어모드의 전압변환동작을 행하는 컨버터는 구동력발생유닛과 주고 받는 전력에서 발생되는 변동을 보상한다. 따라서, 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도가 상승될 수 있는 한편, 구동력발생유닛과 주고 받는 전력에 대한 영향이 억제된다.

또한, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도를 상승시키기 위한 충방전 전류가 축전유닛의 온도의 현재 축전유닛온도에 따라 충방전 특성을 토대로 결정되어, 상기 축전유닛의 충방전 전압이 사전설정된 전압하한값보다 낮지 않게 된다. 그러므로, 온도증가와 함께 수반되는 충방전 전류에 기인하는 축전유닛의 열화를 피할 수 있게 되고, 상기 축전유닛의 온도 상승율이 최적화될 수 있게 된다.

(제1변형예)

본 발명에 있어서, 그 온도가 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 축전유닛에 대응하는 컨버터는 전압제어모드에서 전압변환동작을 행하도록 되어 있고, 나머지 컨버터는 전류제어모드에서 전압변환동작을 행할 수도 있다.

도 16을 참조하여, 예컨대 축전유닛(6-2)의 축전유닛온도(Tb2)가 온도하한값보다 낮은 일례를 기술할 것이다. 구동력발생유닛(3)에서 요구되는 구동전력(PL)은 컨버터(8-1, 8-2)에 할당된다. 이에 따라, 컨버터(8-1)의 구동전력이 P1으로 가정되는 경우(방전측이 +로 가정됨), 컨버터(8-2)의 구동전력(P2)은 구동전력 P2 = 구동전력 PL - 구동전력 P1의 관계를 충족시킨다. 한편, 컨버터(8-2)에 할당되는 구동전력(P2)은 축전유닛(6-2)의 충방전전류값(Ib2)과 축전유닛(6-2)의 충방전전압값(Vb2)의 곱에 필적할 만하다.

그러므로, 축전유닛(6-2)의 충방전전압값(Vb2) 및 구동전력(PL)을 기초로 하여 컨버터(8-1)의 구동전력(P1)을 적절하게 설정함으로써, 컨버터(8-2)를 통하여 축전유닛(6-2)으로부터 방전되는 충방전전류값(Ib2)이 간접적으로 제어될 수 있게 된다.

보다 구체적으로는, 컨버터(CONV 8-1)는 전류제어모드에서 전압변환동작을 행하고, 전류목표값(Ib1*)은 축전유닛(6-2)의 충방전전압값(Vb2) 및 구동전력(PL)을 토대로 결정된 구동전력(P1)으로부터 산출된다. 그 후, 컨버터(8-2)는 그 충방전전류(Ib1)가 전류목표값(Ib1*)과 일치하도록 제어된다.

전류제어모드 및 전압제어모드에서의 제어 구성이 도 13에 도시된 본 발명의 제2실시예에서와 동일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

본 발명의 제2실시예의 제1변형예에 따르면, 그 온도가 온도하한값보다 낮은 것으로 판정된 축전유닛에 대응하는 컨버터가 전압제어모드로 설정되고, 나머지 컨버터가 전류제어모드로 설정되더라도, 상기 본 발명의 제2실시예에서와 동일한 효과가 달성될 수 있다.

(제2변형예)

본 발명은 상술된 두 축전유닛을 구비한 전원시스템 이외에 3이상의 축전유닛을 구비한 전원시스템에도 적용가능하다.

도 17을 참조하면, 차량시스템(100A#)은 전원시스템(1A#) 및 구동력발생유닛(3)을 포함한다. 전원시스템(1A#)은 도 8에 도시된 제1실시예의 변형예에 따른 전원시스템(1#)의 컨버터ECU(2#) 및 배터리ECU(4#) 대신에 컨버터ECU(2A#)와 배터리ECU(4A#)가 배치되는 시스템과 등가이다. 전원시스템(1A#) 및 구동력발생유닛(3)의 다른 부분들은 상술하였으므로, 상세한 설명을 반복하지는 않기로 한다.

배터리ECU(4A#)는 온도검출유닛(14-1 내지 14-N)으로부터 수신되는 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)를 토대로 축전유닛(6-1 내지 6-N)의 온도증가제어가 필요한 지의 여부를 각각 판정한다. 구체적으로는, 배터리ECU(4A#)는 각각의 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)가 대응하는 온도하한값보다 낮은 지의 여부를 판정하고, 그 온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 축전유닛(6-1 내지 6-N)에 대한 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN)를 컨버터ECU(2A#)로 출력한다.

이와 동시에, 배터리ECU(4A#)는 현재 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)에 따라 축전유닛의 충방전 특성을 토대로, 즉 충방전 전류와 충방전 전압간의 관계(Ib-Vb 특성)를 토대로, 축전유닛(6-1 내지 6-N)에 대한 전류목표값(Ib1* 내지 IbN*)을 각각 결정하고, 상기 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN)와 함께 전류목표값을 컨버터ECU(2A#)로 출력한다.

여기서, 제2실시예의 제2변형예에 따른 전원시스템(1A#)에서는, 컨버터(8-1 내지 8-N) 중 1이상의 컨버터가 전압제어모드로 설정되어야 한다. 이에 따라, 모든 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)가 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우, 배터리ECU(4A#)는 낮은 우선순위의 1이상의 축전유닛에 대한 온도증가요구를 출력하지 않는다. 여기서, 우선순위는 사전설정된 동작온도범위로부터의 축전유닛온도의 편차량, 축전유닛의 SOC 등을 토대로 결정된다.

한편, 컨버터ECU(2A#)는 후술하는 제어구성에 따라, 입출력전압검출유닛(18)으로부터 수신되는 입출력전압값(Vh), 충방전전류검출유닛(10-1 내지 10-N)으로부터 수신되는 충방전전류값(Ib1 내지 IbN), 충방전전압검출유닛(12-1 내지 12-N)으 로부터 수신되는 충방전전압값(Vb1 내지 VbN) 및 배터리ECU(4A#)로부터 수신되는 전류목표값(Ib1* 내지 IbN*)과 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN)를 토대로, 스위칭 지령(PWC1 내지 PWCN)을 생성하고, 컨버터(8-1 내지 8-N)를 각각 제어한다. 구체적으로는, 배터리ECU(4A#)로부터 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN) 중 여하한의 것을 수신할 때, 컨버터ECU(2A#)는 대응하는 컨버터를 전류제어모드로 설정하는 한편, 컨버터ECU(2A#)는 나머지 컨버터를 전압제어모드로 설정한다. 또한, 컨버터ECU(2A#)는 전류제어모드로 설정되는 컨버터의 충방전전류값이 배터리ECU(4A#)로부터 수신되는 전류목표값과 일치하도록 전류제어모드를 실행한다.

또한, 컨버터ECU(2A#)는 입출력전압값(Vh)이 사전설정된 전압목표값을 달성하도록 전압제어모드로 설정된 컨버터에 스위칭 지령을 제공한다. 이에 따라, 전류제어모드로 설정된 컨버터, 즉 그 온도가 상승되어야 하는 축전유닛에 연결된 컨버터의 충방전전류에 영향을 받지 않고도, 전원시스템(1A#)과 구동력발생유닛(3)간에 주고 받는 전력의 전압이 안정화될 수 있게 된다.

그 외에는, 전원시스템(1A#)이 상술된 제1실시예의 변형예에 따른 전원시스템(1#) 또는 제2실시에에 따른 전원시스템(1A)과 동일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

제2실시예의 제2변형예에 있어서, 구동력발생유닛(3)은 "부하장치"에 대응하고, 메인포지티브버스(MPL)와 메인네거티브버스(MNL)는 "전력선"에 대응하며, 컨버터(8-1 내지 8-N)는 "복수의 전압변환유닛"에 대응한다. 또한, 컨버터ECU(4A#)는 "축전유닛온도획득수단" 및 "온도판정수단"을 구현하고, 컨버터ECU(2A#)는 "온도판 정수단" 및 "모드설정수단"을 구현한다. 더욱이, 컨버터ECU(2A#)는 "제어장치"에 대응한다.

도 18을 참조하면, 컨버터ECU(2A#)의 제어블럭은 도 13에 도시된 제어블럭을 전개시켜 구현되고, 모드/목표값결정유닛(50A#), 감산유닛(52-1 내지 52-N, 56-1 내지 56-N, 60-1 내지 60-N, 64-1 내지 64-N), 비례제어유닛(PI)(54-1 내지 54-N, 62-1 내지 62-N), 선택유닛(66-1 내지 66-N) 및 변조유닛(MOD)(68-1 내지 68-N)을 포함한다.

상술된 바와 같이, 감산유닛(52-1, 56-1) 및 비례제어유닛(54-1)은 컨버터(8-1)의 전압제어모드를 실현하기 위한 제어블럭을 구성하고, 컨버터(8-1)에 대한 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A를 선택유닛(66-1)으로 출력한다. 또한, 감산유닛(60-1, 64-1) 및 비례제어유닛(62-1)은 컨버터(8-1)의 전류제어모드를 실현하기 위한 제어블럭을 구성하고, 컨버터(8-1)에 대한 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A를 선택유닛(66-1)으로 출력한다.

이와 유사하게, 전압제어모드를 실현하기 위한 제어블럭 및 전류제어모드를 실현하기 위한 제어블럭은 각각의 컨버터(8-2 내지 8-N)에 대하여 배치된다.

모드/목표값결정유닛(50A#)은 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN)를 토대로 각각의 컨버터(8-1 내지 8-N)의 제어모드(전압제어모드 또는 전류제어모드)를 결정한다. 그 후, 모드/목표값결정유닛(50A#)은 각각의 결정된 모드에 따라 모드선택지령(SEL1 내지 SELN)을 선택유닛(66-1 내지 66-N)으로 각각 출력한다.

선택유닛(66-1)은 모드선택지령(SEL1)을 토대로 듀티 지령(전압제어모드) #Ton1A 및 듀티 지령(전류제어모드) %Ton1A 중 여하한의 것을 선택하고, 상기 선택된 것을 듀티 지령 Ton1A로서 변조유닛(68-1)으로 출력한다.

이와 유사하게, 선택유닛(66-2 내지 66-N)은 모드선택지령(SEL2 내지 SELN)에 따라 듀티 지령을 선택하고, 상기 선택된 것을 변조유닛(68-2 내지 68-N)으로 각각 출력한다.

또한, 모드/목표값결정유닛(50A#)은 배터리ECU(4A#)로부터 감산유닛(60-1 내지 60-N)으로 출력되는 전류목표값(Ib1* 내지 IbN*)을 제공함으로써, 전류제어모드에서 전류목표값을 설정한다.

그 외에는, 제2변형예가 상기 제2실시예와 동일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않기로 한다.

도 19를 참조하면, 배터리ECU(4A#)는 온도결정유닛(14-1 내지 14-N)으로부터 축전유닛(6-1 내지 6-N)의 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)를 획득한다(단계 S400). 그 후, 배터리ECU(4A#)는 각각의 획득한 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN)가 대응하는 온도하한값보다 낮은 지의 여부를 판정한다(단계 S402).

축전유닛온도(Tb1 내지 TbN) 중 여하한의 것이 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우(단계 S402에서 YES), 배터리ECU(4A#)는 그 온도가 대응하는 온도하한값보다 낮은 축전유닛의 온도증가요구를 컨버터ECU(2A#)에 출력한다(단계 S404). 축전유닛온도(Tb1 내지 TbN) 모두가 대응하는 온도하한값보다 낮은 경우, 배터리ECU(4A#)는 보다 낮은 우선순위의 1이상의 축전유닛에 대한 온도증가요구를 출력하지 못한다. 또한, 배터리ECU(4A#)는 온도증가요구에 대응하는 축전유닛의 충방전 전압(Vb)이 사전설정된 전압하한값(Vl) 이상이 되도록 축전유닛온도에 따라 충방전 특성을 토대로 각 컨버터에 대한 전류목표값(Ib*)을 결정하고, 상기 전류목표값을 컨버터ECU(2A#)에 출력한다(단계 S406).

축전유닛온도(Tb1 내지 TbN) 중 어느 것도 대응하는 온도하한값보다 낮지 않은 경우(단계 S402에서 NO), 배터리ECU(4A#)는 온도증가요구없음을 컨버터ECU(2A#)에 출력한다(단계 S408).

한편, 컨버터ECU(2A#)는 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN) 중 여하한의 것이 배터리ECU(4A#)로부터 출력되는 지의 여부를 판정한다(단계 S410).

온도증가요구(DMN1 내지 DMNN) 중 여하한의 것이 배터리ECU(4A#)로부터 출력되는 경우(단계 S410에서 YES), 컨버터ECU(2A#)는 상기 출력되는 온도증가요구에 대응하는 컨버터를 전류제어모드로 설정하고, 나머지 컨버터를 전압제어모드로 설정한다(단계 S412). 또한, 컨버터ECU(2A#)는 전류제어모드의 전류목표값을 배터리ECU(4A#)로부터 수신되는 각각의 전류목표값(Ib*)으로 설정하고(단계 S414), 전압제어모드의 전압목표값을 사전설정된 값으로 설정한다(단계 S416). 그 후, 컨버터ECU(2A#)는 전류제어모드 및 전압제어모드의 제어를 실행한다(단계 S418).

그런 다음, 컨버터ECU(2A#)는 온도증가요구(DMN1 내지 DMNN) 중 여하한의 것이 배터리ECU(4A#)로부터 출력되는 지의 여부를 다시 판정한다(단계 S410).

온도증가요구(DMN1 내지 DMNN) 중 어느 것도 배터리ECU(4A#)로부터 출력되지 않는 경우(단계 S410에서 NO), 컨버터ECU(2A#)는 통상제어모드로 이동한다(단계 S420). 그 후, 컨버터ECU(2A#)는 초기 처리로 되돌아간다.

여기서 "통상제어모드"는 특정제어모드로 제한되지는 않지만, 예컨대 모든 컨버터가 전압제어모드로 제어되는 구성, 모든 컨버터가 전류제어모드로 제어되는 구성 등이 바람직하다는 점에 유의한다. 또한, 상기 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예의 변형예에 따른 제어구성이 추가로 실시되도록 구성이 이루어질 수도 있다.

본 발명의 제2실시예의 변형예에 따르면, 3이상의 컨버터 및 축전유닛이 포함되더라도, 상술된 본 발명의 제2실시예에서와 동일한 효과가 성취될 수 있다. 즉, 전원시스템을 구성하는 복수의 축전유닛 가운데, 최대로 축전유닛의 전체 수보다 하나 적은 수의 축전유닛의 온도가 동시에 상승될 수 있다. 그러므로, 축전유닛의 온도 증가의 제어에 관한 제약이 완화되며, 보다 높은 자유도를 갖는 축전유닛의 온도증가제어가 실현될 수 있다.

본 발명의 제1 및 제2실시예와 그 변형예에 있어서, 두 모터제너레이터를 포함하는 구동력발생유닛을 이용하는 구성은 부하장치의 일례로서 기술되어 있지만, 모터제너레이터의 수는 제한되지 않는다. 또한, 상기 부하장치는 차량의 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛으로 제한되지 않으며, 상기 부하장치는 전력을 소비하는 부하 또는 발전을 행하는 여하한의 제너레이터를 포함한다.

지금까지 본 명세서에 개시된 실시예들은 모든 실시형태에 있어서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것이라는 점을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명이라기 보다는 청구범위의 항목들에 의해 한정되고, 청구범위의 항목들과 등가인 기술적 사상 및 범위 내에서 여하한의 변형예들을 포함하도록 되어 있다.

Claims (32)

1. 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 포함하는 전원시스템에 있어서,

   부하장치와 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선;

   상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함하되, 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되고,

   상기 전력선 상에서, 상기 부하장치와 주고 받는 전력의 실제값을 획득하기 위한 실제전력값획득수단;

   상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 상기 실제전력값획득수단에 의해 얻어지는 상기 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하기 위한 제1판정수단;

   상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제1전압변환유닛제어수단; 및

   상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제2전압변환유닛제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부하장치와 주고 받는 전력의 변동을 추정하기 위한 전력변동추정수단; 및

   상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작다고 판정하더라도, 상기 전력변동추정수단이 전력 변동이 사전설정된 값보다 작은 것으로 추정할 때, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의해 상기 전압제어모드로 설정되는 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 스위칭하기 위한 제3전압변환유닛제어수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력을 토대로, 충방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정하기 위한 제2판정수단; 및

   상기 제2판정수단이 충방전 제한이 필요한 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제4전압변환유닛제어수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 전류제어모드의 상기 전류목표값은, 상기 복수의 전압변환유닛 각각에 대하여 상기 전류목표값이 허용가능한 전력을 초과하지 않도록 상기 축전유닛의 전압값에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 실제전력값에 대하여 상기 허용전력총값의 전력 마진을 결정하기 위한 제3판정수단; 및

   상기 제3판정수단이, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의한 제어 동작에서, 상기 전력 마진이 1이상의 축전유닛의 허용가능한 전력보다 큰 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 축전유닛으로부터 상기 1이상의 축전유닛에 대응하는 전압변환유닛의 전압변환동작을 정지시키기 위한 제5전압변환유닛제어수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
7. 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 포함하는 전원시스템에 있어서,

   부하장치와 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선;

   상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛; 및

   제어장치를 포함하여 이루어지고,

   상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되고,

   상기 제어장치는, 상기 전력선 상에서, 상기 부하장치와 주고 받는 전력의 실제값을 획득하고, 상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 획득된 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하며, 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하며, 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 전원시스템.
8. 전원시스템의 제어방법에 있어서,

   상기 전원시스템은 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛, 부하장치와 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선, 및 상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함하되, 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되며,

   상기 전원시스템의 제어방법은,

   상기 전력선 상에서, 상기 부하장치와 주고 받는 전력의 실제값을 획득하는 단계;

   상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 획득된 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하는 단계;

   상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 단계; 및

   상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 제어방법.
9. 차량에 있어서,

   각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 구비한 전원시스템; 및

   상기 전원시스템으로부터 공급되는 전력을 받아 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛을 포함하여 이루어지고,

   상기 전원시스템은,

   상기 구동력발생유닛과 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선;

   상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함하되, 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되고,

   상기 전력선 상에서, 상기 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 실제값을 획득하기 위한 실제전력값획득수단;

   상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 상기 실제전력값획득수단에 의해 얻어지는 상기 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하기 위한 제1판정수단;

   상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제1전압변환유닛제어수단; 및

   상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제2전압변환유닛제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
10. 제9항에 있어서,

    상기 구동력발생유닛은,

    상기 전원시스템으로부터 공급되는 전력을 변환가능하도록 구성된 1이상의 전력변환유닛, 및

    대응하는 상기 전력변환유닛에 연결되어, 상기 구동력을 발생가능하도록 구 성된 1이상의 회전전기기계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
11. 제9항에 있어서,

    상기 전원시스템은,

    상기 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 변동을 추정하기 위한 전력변동추정수단, 및

    상기 제1판정수단이 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작다고 판정하더라도, 상기 전력변동추정수단이 전력 변동이 사전설정된 값보다 작은 것으로 추정할 때, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의해 상기 전압제어모드로 설정되는 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 스위칭하기 위한 제3전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
12. 제9항에 있어서,

    상기 전원시스템은,

    상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력을 토대로, 충방전 제한이 필요한 지의 여부를 판정하기 위한 제4판정수단, 및

    상기 제2판정수단이 충방전 제한이 필요한 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하기 위한 제3전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
13. 삭제
14. 제9항에 있어서,

    상기 전류제어모드의 상기 전류목표값은, 상기 복수의 전압변환유닛 각각에 대하여 상기 전류목표값이 허용가능한 전력을 초과하지 않도록 상기 축전유닛의 전압값에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 차량.
15. 제9항에 있어서,

    상기 전원시스템은,

    상기 실제전력값에 대하여 상기 허용전력총값의 전력 마진을 결정하기 위한 제3판정수단, 및

    상기 제3판정수단이, 상기 제1전압변환유닛제어수단에 의한 제어 동작에서, 상기 전력 마진이 1이상의 축전유닛의 허용가능한 전력보다 큰 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 축전유닛으로부터 상기 1이상의 축전유닛에 대응하는 전압변환유닛의 전압변환동작을 정지시키기 위한 제5전압변환유닛제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
16. 차량에 있어서,

    각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 구비한 전원시스템; 및

    상기 전원시스템으로부터 공급되는 전력을 받아 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛을 포함하여 이루어지고,

    상기 전원시스템은,

    상기 구동력발생유닛과 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선;

    상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛; 및

    제어장치를 포함하며,

    상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되고,

    상기 제어장치는, 상기 전력선 상에서, 상기 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 실제값을 획득하고, 상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 획득된 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하며, 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하며, 상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량.
17. 차량의 제어방법에 있어서,

    상기 차량은 각각 충방전가능하도록 구성된 복수의 축전유닛을 구비한 전원시스템 및 상기 전원시스템으로부터 공급되는 전력을 받아 구동력을 발생시키는 구동력발생유닛을 포함하고, 상기 전원시스템은 상기 구동력발생유닛과 상기 전원시스템간에 전력을 주고 받도록 구성된 전력선 및 상기 복수의 축전유닛과 상기 전력선 사이에 제공되어, 대응하는 상기 축전유닛과 상기 전력선간에 전압변환동작을 각각 수행하는 복수의 전압변환유닛을 포함하되, 상기 복수의 전압변환유닛은 각각 상기 전력선의 전압값이 전압목표값을 달성하도록 제어되는 전압제어모드와 대응하는 상기 축전유닛의 전류값이 전류목표값을 달성하도록 제어되는 전류제어모드 중 여하한의 것으로 설정되어, 상기 전압변환동작을 수행하게 되고,

    상기 차량의 제어방법은,

    상기 전력선 상에서, 상기 구동력발생유닛과 주고 받는 전력의 실제값을 획득하는 단계;

    상기 복수의 축전유닛의 허용가능한 전력의 전체 값을 나타내는 허용전력총값과 획득된 실제전력값 중 어느 것이 더 큰 지를 판정하는 단계;

    상기 실제전력값이 상기 허용전력총값보다 작은 것으로 판정하는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛 중 하나를 상기 전압제어모드로 설정하고, 나머지 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 단계; 및

    상기 실제전력값이 상기 허용전력총값 이상인 것으로 판정되는 경우, 상기 복수의 전압변환유닛을 상기 전류제어모드로 설정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 제어방법.
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