KR101921389B1 - 전기 차량용 전원 시스템, 전기 차량, 및 전원 배터리를 충전하기 위한 방법 - Google Patents

전기 차량용 전원 시스템, 전기 차량, 및 전원 배터리를 충전하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

전기 차량용 전원 시스템, 전기 차량, 및 전원 배터리를 충전하기 위한 방법이 제공된다. 본 전원 시스템은, 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 전원 배터리(10)를 가열하기 위하여, 펄스 모드에서 충전 및 방전을 하기 위하여 전원 배터리(10)를 제어하고, 충전-방전 모드에 들어가기 위해 전원 시스템을 제어하기 위하여, 충전-방전 제어 모듈(70), 모터 제어 스위치(60), 및 구동 제어 스위치(40)을 제어하도록 구성된 제어 모듈(80); 배터리 매니저(108); 충전-방전 제어 모듈(70); 모터 제어 스위치(60); 모터(M); 양방향의 직류-교류 모듈(50); 구동 제어 스위치(40); 양방향의 직류-직류 모듈(30); 충전-방전 소켓(20); 및 전원 배터리(10)를 포함한다.

Description

전기 차량용 전원 시스템, 전기 차량, 및 전원 배터리를 충전하기 위한 방법{POWER SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE, ELECTRIC VEHICLE AND METHOD FOR CHARGING POWER BATTERY}
본 출원은 2013. 6. 28.자로 중국특허청에 출원된 중국특허출원 제201310268814.9 의 우선권 및 이익을 주장하고, 해당 출원의 모든 내용들은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명의 실시예들은 일반적으로 전기 차량 분야와 연관되고, 보다 상세하게는 전기 차량용 전원 시스템, 전원 시스템을 구비하는 전기 차량 및 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법과 연관된다.
세계적인 에너지 위기가 심각하게 증가함에 따라, 에너지 절약 및 오염을 줄이는 이점이 있는 전기 차량이 많은 관심을 끌고 있다. 전기 차량에 있는 전원 배터리는 많은 에너지를 저장할 수 있다. 현재, 리튬철인산염(lithium iron phosphate, LiFePO4) 배터리는, 고충전 비율(5-10C), 안정적인 방전 전압, 사용의 안전성, 긴 사용 기간 및 낮은 환경의 오염이라는 그것의 많은 이점들 때문에 전기 차량에 전원 배터리로 널리 사용된다. 그러나, 차량부수 전원 배터리(on-vehicle power battery)로 사용된 리튬철인산엽 배터리가 낮은 온도 환경에서 작동하는 경우에, 배터리의 내부 저항은 매우 커지고, 이를 통하여 배터리는 충전되는 것이 어려워 진다.
본 발명의 실시예들은 최소한 어느 정도 종래 기술에 존재하는 문제점들의 적어도 하나를 해결하고자 한다.
본 발명의 제1 넓은 측면의 실시예들에 따라, 전기 차량용 전원 시스템은 제공된다. 본 시스템은, 전원 배터리; 충전-방전 소켓; 상기 전원 배터리의 제1 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 제2 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-직류 모듈을 포함하되, 상기 제1 직류 단자는 상기 양방향의 직류-직류 모듈로의 입력 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈로부터의 출력을 위한 공통 단자이고; 상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 제3 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 구동 제어 스위치; 상기 구동 제어 스위치의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제1 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-교류 모듈; 모터; 상기 양방향의 직류-교류 모듈의 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 모터에 접속되는 제2 단자를 구비하는 모터 제어 스위치; 상기 양방향의 직류-교류 모듈의 상기 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 충전-방전 소켓에 접속되는 제2 단자를 구비하는 충전-방전 제어 모듈; 상기 전원 배터리에 접속되고 상기 전원 배터리의 온도를 감지하기 위한 배터리 매니저; 상기 구동 제어 스위치의 제3 단자, 상기 모터 제어 스위치의 제3 단자, 상기 충전-방전 제어 모듈의 제3 단자 및 상기 배터리 매니저에 각각 접속되고, 상기 전원 시스템을 제어하여 충전-방전 모드에 들어가기 위하여 상기 구동 제어 스위치, 상기 모터 제어 스위치 및 상기 충전-방전 제어 모듈을 제어하고, 상기 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에는 상기 전원 배터리를 가열하기 위하여, 상기 전원 배터리를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전을 하기 위한 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 차량용 전원 시스템과 함께, 전기 차량에 있는 전원 배터리는 민사 또는 산업의 교류 그리드(civil or industrial AC grid)를 통하여 고전원(high power)으로 충전될 수 있고, 이를 통하여 전원 배터리는 즉시, 효율적으로, 언제 어디서나 필요할 때 충전될 수 있고, 따라서 충전 시간을 절약할 수 있다. 게다가, 전원 배터리의 온도가 낮은 경우에, 전원 배터리를 가열하기 위하여, 전원 배터리는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어될 수 있고, 따라서 전원 배터리의 온도를 증가시키고 전원 배터리를 활성화시킬 수 있다. 그리고 나서 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 또는 방전 될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전원 시스템은 낮은 가격, 낮은 에너지 소비 및 높은 신뢰도라는 이점들을 가진다.
본 발명의 제2 넓은 측면의 실시예들에 따라, 전기 차량은 제공된다. 전기 차량은 상기 전원 시스템을 포함한다. 전기 차량은 3-상 또는 단일-상 전원을 통하여 고 전원으로 충전될 수 있고, 이를 통하여 전기 차량은 즉시, 효율적으로, 언제 어디서나 필요할 때 충전될 수 있고, 따라서 충전 시간을 절약할 수 있다. 게다가, 전원 배터리의 온도가 낮은 경우에, 전원 배터리를 가열하기 위하여, 전원 배터리는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어될 수 있고, 따라서 전원 배터리의 온도를 증가시키고 전원 배터리를 활성화시킬 수 있다. 그리고 나서 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 또는 방전 될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전원 시스템은 낮은 가격, 낮은 에너지 소비 및 높은 신뢰도라는 이점들을 가진다.
본 발명의 제3 넓은 측면의 실시예들에 따라, 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법이 제공된다. 본 방법은, 상기 전기 차량의 전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 상기 전원 배터리의 온도를 감지하는 단계; 및 상기 전원 배터리의 상기 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 상기 전원 배터리를 가열하기 위해 상기 전원 배터리를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법과 함께, 전원 배터리의 온도가 낮은 경우에, 전원 배터리를 가열하기 위하여 전원 배터리는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어되고, 따라서 전원 배터리의 온도를 증가시킬 수 있고, 전원 배터리를 활성화시킬 수 있다. 그리고 나서 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 또는 방전될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 전원 배터리를 충전하기 위한 방법은 단순하고 신뢰할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 추가적인 측면들 및 이점들은 다음의 설명들에 있는 부분에서 주어질 것이고, 다음의 설명들로부터의 부분에서 명백해지거나, 또는 본 발명의 실시예들의 실행으로부터 학습될 것이다.
본 발명의 실시예들의 이러한 측면들과 이점들, 및 다른 측면들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조로하는 다음의 설명들로부터 명백해지고 더 순조롭게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템의 구성도이다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템의 회로도이다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템의 구성도이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈의 구성도이다;
도 5는 주변 하드웨어 및 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈에 있는 DSP들(디지털 신호 프로세서, digital signal processor) 사이의 인터페이스들을 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템의 기능을 결정하는 것의 흐름도이다;
도 7은 모터 구동 제어 기능을 수행하는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템을 나타내는 구성도이다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템에 대한 충전-방전 기능을 작동시키는지 여부를 결정하는 것의 흐름도이다;
도 9는 충전 모드에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템을 제어하는 것의 흐름도이다;
도 10은 전기차량을 충전하는 것을 종료한 경우에, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템을 제어하는 것의 흐름도이다;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량 및 전원 공급 장치 사이의 회선 접속을 나타내는 구성도이다;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬로 접속된 두개의 전원 시스템들에 의한 전기 차량을 충전하는 것의 구성도이다;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량을 충전하는 것을 제어하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전-방전 소켓의 구성도이다;
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 오프-그리드 온-로드 방전 플러그의 구성도이다;
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 반송 통신 시스템의 블록도이다;
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 반송 통신 디바이스의 블록도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 8개의 전원 반송 통신 디바이스들 및 해당 제어 디바이스들 사이의 통신들을 나타내는 구성도이다;
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원 반송 통신 시스템에 의하여 데이터를 수신하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 시스템의 하우스의 구성도이다;
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법의 흐름도이다;
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시예들에 대하여 참조가 상세하게 이루어질 것이다. 본 발명의 실시예들은 도면들에서 개시될 것이고, 동일하거나 또는 유사한 구성요소들 및 동일하거나 또는 유사한 기능들을 하는 구성요소들은 설명들 전반에 걸쳐 동일한 참조번호에 의하여 표시된다. 도면들에 따라 여기에서 설명된 실시예들은 설명적이고 예시적이며, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
다음의 설명은 본 발명의 다른 구조들을 이루도록 구성된 복수의 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 본 발명의 공개를 단순화하기 위하여, 특정 실시예의 컴포넌트들(components) 및 배치들(dispositions)은 다음에서 설명되며, 이는 단지 설명을 위한 것이고 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 이에 더하여, 본 발명은 단순함 및 명확성의 목적으로 다른 실시예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있고, 반복은 복수의 실시예들 및/또는 배치들의 관계를 나타내지 않는다. 게다가, 실시예들의 설명에서, 제1 특성 “상기” 제2 특성의 구조는 직접적으로 관계된 제1 및 제2 특성에 의하여 형성된 실시예를 포함할 수 있고, 또한 제1 및 제2 특성 사이에 형성된 다른 실시예를 포함할 수 있으며, 여기에서 제1 특성 및 제2 특성은 직접적으로 관계되지 않을 수 있다.
본 발명의 설명에서, 명시하거나 제한하지 않는 한, 용어들 “설치된(mounted)” “접속된(connected)”, “연결된(coupled)”은 광범위하게 이해될 수 있고, 전자적 접속(electronic connection) 또는 기계적 접속(mechanical connection), 두개의 구성요소들 사이의 내부 통신, 직접 접속 또는 매개를 통한 간접 접속과 같은 것이 있다. 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자들은 구체적인 상황들에 따라 본 발명에 있는 구체적인 의미들을 이해할 것이다.
다음의 설명들 및 도면들을 참조로, 본 발명의 실시예들의 이러한 측면들 및 다른 측면들은 분명하게 인식될 것이다. 설명들 및 도면들에서, 일부 특정한 실시예들은 본 발명에 따른 실시예들의 원리들의 의미들을 나타내기 위하여 설명되고, 그러나, 본 발명에 따른 실시예들의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해될 것이다. 대조적으로, 본 발명의 실시예들은 첨부된 특허청구범위들의 의도 및 원리들의 범위에 들어가는 모든 변경들(changes), 대안들(alternatives), 및 수정들(modifications)을 포함한다.
전기 차량용 전원 시스템, 전원 시스템을 구비하는 전기 차량 및 전기 차량의 전원 배터리를 충전하기 위한 방법은 도면들을 참조하여 다음에서 설명될 것이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 전기 차량용 전원 시스템은 전원 배터리(power battery)(10), 충전-방전 소켓(charge-discharge socket)(20), 양방향의 직류-직류 모듈(bidirectional DC-DC module)(30), 구동 제어 스위치(driving control switch)(40), 양방향의 직류-교류 모듈(bidirectional DC-AC module)(50), 모터(M), 모터 제어 스위치(motor control switch)(60), 충전-방전 제어 모듈(70), 배터리 매니저(battery manager)(108) 및 제어 모듈(80)을 포함한다.
양방향의 직류-직류 모듈(30)은 전원 배터리(10)의 제1 단자에 접속되는 제1 직류 단자(a1) 및 전원 배터리(10)의 제2 단자에 접속되는 제2 직류 단자(a2)을 구비한다. 제1 직류 단자(a1)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)에 입력하고 양방향의 직류-직류 모듈(30)로부터 출력하기 위한 공통 단자다. 구동 제어 스위치(40)는 전원 배터리(10)의 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3)에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 양방향의 직류-교류 모듈(50)은 구동 제어 스위치(40)의 제2 단자에 접속되는 제1 직류 단자(b1) 및 전원 배터리(10)의 제1 단자에 접속되는 제2 직류 단자(b2)을 구비한다. 모터 제어 스위치(60)는 양방향의 직류-교류 모듈(50)의 교류 단자(c)에 접속되는 제1 단자 및 전기 차량용 모터(M)에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 충전-방전 제어 모듈(70)은 양방향의 직류-교류 모듈(50)의 교류 단자(c)에 접속되는 제1 단자 및 충전-방전 소켓(20)에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 배터리 매니저(108)는 전원 배터리(10)에 접속되고 전원 배터리(10)의 온도를 감지하도록 구성된다. 제어 모듈(80)은 구동 제어 스위치(40), 모터 제어 스위치(60) 및 충전-방전 제어 모듈(70)과 배터리 매니저(108) 각각에 접속되고, 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 전원 배터리(10)를 가열하기 위하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 전원 배터리(10)를 제어하고, 전원 시스템을 제어하여 충전-방전 모드에 들어가도록 하기 위하여 구동 제어 스위치(40), 모터 제어 스위치(60) 및 충전-방전 제어 모듈(70)을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도보다 높거나 같은 경우에, 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)를 가열하는 것을 중단하기 위해 전원 배터리(10)를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 것을 중단하고 전원 배터리(10)를 제어하여 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 더 구성된다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예들에서, 충전 건(charging gun)이 전기 차량에 삽입되고 충전 감지가 완료된 후, 제어 모듈(80)은 전원 스위치를 제어하여 충전-방전 모드로 전환한다. 그리고 나서 배터리 매니저(108)는 전원 배터리(10)의 온도를 감지한다. 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮으면, 전원 배터리 가열 기능은 작동되고, 전원 배터리(10)는 펄스 모드에서 충전 또는 방전 되고, 즉, 전원 배터리의 내부 저항기가 열을 발생하도록 하기 위하여, 그리드 접속 전원 공급 및 교류 충전은 전원 시스템에 대하여 수행되고, 따라서 전원 배터리(10)는 가열된다. 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도에 도달하는 경우에, 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)를 가열하는 것을 중단하기 위해, 전원 배터리(10)를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전을 중단하고 전원 배터리(10)를 제어하여 정상 모드(normal mode)에서 충전 및 방전한다.
본 발명의 실시예들에서, 전원 시스템의 동작 모드(working mode)는 구동 모드(driving mode) 및 충전-방전 모드를 포함한다. 다시 말하면, 전기 차량의 동작 모드는 구동 모드 및 충전-방전 모드를 포함할 수 있다. 충전-방전 모드는 전기 차량이 충전 모드 또는 방전 모드에 있는 것을 의미함에 특히 주의하여야 한다. 전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 제어 모듈(80)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 끄기 위하여 구동 제어 스위치(40)를 켜도록 제어하고, 모터(M)을 정상적으로 구동하기 위하여 모터 제어 스위치(60)를 켜도록 제어하고, 충전-방전 제어 모듈(70)을 끄도록 제어한다. 제어 모듈(80)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 작동시키기 위하여 구동 제어 스위치(40)를 끄도록 제어하고, 모터(M)를 차단하기 위하여 모터 제어 스위치(60)를 끄도록 제어하고, 충전-방전 제어 모듈(70)을 켜도록 제어하며, 이를 통하여 전원 시스템은 충전-방전 모드에 들어갈 수 있고 외부 전원 공급원은 전원 배터리(10)를 정상적으로 충전할 수 있다. 양방향의 직류-교류 모듈(30)의 제1 직류 단자(a1)은 전원 배터리(10)의 직류 버스(bus)의 음극 단자(negative terminal)(예를 들어, 전원 배터리(10)의 제1 단자)에 접속되고, 양방향의 직류-교류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3)은 전원 배터리(10)의 직류 버스의 양극 단자(positive terminal)(예를 들어, 전원 배터리(10)의 제2 단자)에 접속된다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 전기 차량용 전원 시스템은 제1 선충전 제어 모듈(101)을 더 포함한다. 제1 선충전 제어 모듈(101)은 전원 배터리(10)의 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제2 직류 단자(a2)에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 버스 캐패시터(bus capacitor)(C0) 및 양방향의 직류-직류 모듈(30)에 있는 제1 캐패시터(C1)를 선충전(precharge)하도록 구성된다. 버스 캐패시터(C0)는 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3) 및 제1 직류 단자(a1) 사이에 접속된다. 제1 선충전 제어 모듈(101)은, 제1 저항기(resistor)(R1), 제1 스위치(K1) 및 제2 스위치(K2)를 포함한다. 제1 저항기(R1)는 제1 스위치(K1)의 제1 단자에 접속되는 제1 단자 및 전원 배터리(10)의 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 제1 스위치(K1)는 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제2 직류 단자(a2)에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 제1 저항기(R1) 및 제1 스위치(K1)는 직렬로 접속되고, 그리고 나서 제2 스위치(K2)에 병렬로 접속된다. 전원 시스템이 작동되는 경우에, 제어 모듈(80)은 제1 스위치(K1)를 켜도록 제어하여 양방향 직류-직류 모듈(30)에 있는 제1 캐패시터(C1) 및 버스 캐패시터(C0)를 선충전한다. 버스 캐패시터(C0)의 전압이 전원 배터리(10)의 전압의 미리 결정된 배수인 경우에, 제어 모듈(80)은 제1 스위치(K1)를 끄도록 제어하고 제2 스위치(K2)를 켜도록 제어한다.
도 2에 나타난 바와 같이, 양방향의 직류-직류 모듈(30)은, 제1 스위칭 트랜지스터(switching transistor)(Q1), 제2 스위칭 트랜지스터(Q2), 제1 다이오드(diode)(D1), 제2 다이오드(D2), 제1 인덕터(inductor)(L1) 및 제1 캐패시터(capacitor)(C1)를 포함한다. 제1 스위칭 트랜지스터(Q1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)는 직렬로 접속되고, 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3) 및 제1 직류 단자(a1) 사이에 접속되고, 제어 모듈에 의하여 제어된다. 게다가, 제1 노드(A)는 제1 스위칭 트랜지스터(Q1) 및 제2 스위칭 트랜지스터(Q2) 사이에 형성된다. 제1 다이오드(D1)는 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)에 역병렬(inverse parallel)로 접속되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)에 역병렬로 접속된다. 제1 인덕터(L1)는 제1 노드(A)에 접속되는 제1 단자 및 전원 배터리(10)의 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비한다. 제1 캐패시터(C1)는 제1 인덕터(L1)의 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 전원 배터리(10)의 제1 단자에 접속되는 제2 단자를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 전기 차량용 전원 시스템은 누설 전류 감소 모듈(leakage current reducing module)(102)을 더 포함한다. 누설 전류 감소 모듈(102)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3) 및 제1 직류 단자(a1) 사이에 접속된다. 구체적으로, 누설 전류 감소 모듈(102)은 제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3)를 포함한다. 제2 캐패시터(C2)는 제3 캐패시터(C3)의 제1 단자에 접속되는 제1 단자 및 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제3 직류 단자(a3)에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 제3 캐패시터는 양방향의 직류-직류 모듈(30)의 제1 직류 단자(a1)에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 제2 노드(B)는 제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3) 사이에 형성된다.
그리드 접속 시스템(grid connection system)은 일반적으로 큰 누설 전류 그리드 접속(leakage current grid connection)을 가진다. 일 실시예에서, 직류 버스의 음극 단자 및 양극 단자 사이에 제공되는 누설 전류 감소 모듈(102)은 누설 전류를 효과적으로 줄일 수 있다. 누설 전류 감소 모듈(102)는 동일한 타입의 제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3)을 포함한다. 제2 캐패시터(C2)는 제2 노드(B) 및 직류 버스의 양극 단자 사이에 배치되고(예를 들어, 3-상 교류의 중간점 전위(midpoint potential)), 제3 캐패시터(C3)는 직류 버스의 음극 단자 및 제2 노드(B) 사이에 배치되고, 이를 통하여 생성된 고주파 전류(high-frequency current)는 전원 시스템의 직류 측으로 피드백될 수 있고, 따라서 잔류 전류(residual current)를 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 전기 차량용 전원 시스템은 정현파 필터링 모듈(sinusoidal filtering module)(103 및 104), EMI(Electro Magnetic Interference)-필터 모듈(105) 및 제2 선충전 제어 모듈(106)을 더 포함한다.
정현파 필터링 모듈(103)은 양방향의 직류-교류 모듈(50) 및 충전-방전 제어 모듈(70) 사이에 접속된다. 구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 정현파 필터링 모듈(103)은 병렬로 접속되는 인덕터들(LA, LB, LC) 및 병렬로 접속되는 캐패시터들(C4, C5, C6)을 포함하고, 인덕터(LA)는 캐패시터(C6)에 직렬로 접속되고, 인덕터(LB)는 캐패시터(C5)에 직렬로 접속되고, 인덕터(LC)는 캐패시터(C4)에 직렬로 접속된다. 양방향의 직류-교류 모듈(50)은 6개의 IGBT들(Insulated Gate Bipolar Transistors)을 포함할 수 있고, 각 인접한 상부 및 하부 IGBT들 사이의 접속 노드는 전원 버스(power bus)를 통하여 정현파 필터링 모듈(103) 및 모터 제어 스위치(60)에 접속된다.
도 2에 나타난 바와 같이, 정현파 필터링 제어 모듈(104)은 제2 노드(B) 및 정현파 필터링 모듈(103) 사이에 접속되고, 제어 모듈(80)에 의하여 제어된다. 전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 제어 모듈(80)은 정현파 필터링 제어 모듈(104)을 끄도록 제어한다. 정현파 필터링 제어 모듈(104)은 캐패시터 스위칭 릴레이(capacitor switching relay) 일 수 있고, 접촉자(K10)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 캐패시터들(C4, C5, C6)에 각각 대응하는 3개의 접촉자들(K10)이 있다. EMI-필터 모듈(105)은 충전-방전 소켓(20) 및 충전-방전 제어 모듈(70) 사이에 접속되고 전도 및 복사의 간섭을 여과하도록 구성된다.
제2 선충전 모듈(106)은 충전-방전 제어 모듈(70)에 접속되고, 정현파 필터링 모듈(103)에서 캐패시터들(C4, C5, 및 C6)을 선충전하도록 구성된다. 제2 선충전 모듈(106)은 병렬로 접속되는 저항기들(resistors)(RA, RB, RC) 및 3-상 선충전 스위치(K9)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 2에 나타난 바와 같이, 충전-방전 제어 모듈(70)은 3-상 충전 또는 단일-상 충전을 수행하도록 구성된 3-상 스위치(K8) 및 단일-상 스위치(K7) 중의 적어도 하나를 포함한다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예들에서, 전원 시스템이 작동된 후, 제어 모듈(80)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)에 있는 제1 캐패시터(C1) 및 버스 캐패시터(C0)를 선충전하기 위해 제1 스위치(K1)를 켜도록 제어하고; 버스 캐패시터(C0)의 전압이 전원 배터리(10)의 전압의 미리 결정된 배수인 경우에는, 제어 모듈(80)은 제1 스위치(K1)를 끄도록 제어하고 제2 스위치(K2)를 켜도록 제어한다.
전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 제어 모듈(80)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 끄기 위해 구동 제어 스위치(40)를 켜도록 제어하고, 모터(M)를 정상적으로 구동시키기 위하여 모터 제어 스위치(60)를 켜도록 제어하고, 충전-방전 제어 모듈(70)을 끄도록 제어한다. 따라서, 전원 배터리로부터의 직류는 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 통하여 교류로 전환되고, 교류는 모터(M)에 전달된다. 모터(M)는 회전 변압기 디코더 기술(revolving transformer decoder technology) 및 공간 벡터 펄스 폭 변조(space vector pulse width modulation, SVPWM) 제어 알고리즘에 의하여 제어될 수 있다.
전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 제어 모듈(80)은 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 구동시키기 위하여 구동 제어 스위치(40)를 끄도록 제어하고, 모터(M)를 차단하기 위하여 모터 제어 스위치(60)를 끄도록 제어하고, 충전-방전 모듈(70)을 켜도록 제어하며, 이를 통하여 외부 전원 공급원(power source)(3-상 또는 단일-상 전원 공급원)은 충전-방전 소켓(20)을 통하여 정상적으로 전원 배터리(10)를 충전할 수 있다. 다시 말하면, 충전 접속 신호, 교류 전원 시스템 및 차량 배터리 관리 정보(vehicle battery management information)를 감지하는 것에 의하여, 제어 가능한 정류 기능은 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 통하여 수행될 수 있고, 전원 배터리(10)는 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 통해 단일-상 전원 및/또는 3-상 전원에 의하여 충전될 수 있다. 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 전원 배터리(10)의 온도를 증가시키고 전원 배터리(10)를 활성화시키기 위하여, 전원 배터리(10)는 펄스 모드에서 충전 및 방전된다. 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 높거나 같은 경우에, 전원 배터리(10)를 가열하는 것을 중단하기 위하여, 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 것을 중단하고, 그리고 나서 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)를 제어하여 정상 모드에서 충전 및 방전한다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기 차량용 전원 시스템과 함께, 전기 차량에 있는 전원 배터리는 민간 또는 산업 교류 그리드를 통하여 고전원으로 충전될 수 있고, 이를 통하여 전원 배터리는 즉시, 효율적으로, 연제 어디서나 필요할 때 충전될 수 있고, 따라서 충전 시간을 절약할 수 있다. 게다가, 전원 배터리의 온도가 낮은 경우에, 전원 배터리를 가열하기 위하여, 전원 배터리는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어될 수 있고, 따라서 전원 배터리의 온도를 증가시키고 전원 배터리를 활성화시킬 수 있다. 그리고 나서 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 또는 방전 될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 실시예들에 따른 전원 시스템은 낮은 가격, 낮은 에너지 소비 및 높은 신뢰도라는 이점들을 가진다.
이에 더하여, 본 발명의 일 실시예에서, 도 3에 나타난 바와 같이, 전기 차량용 전원 시스템은 고전압 배전함(high voltage distribution box)(90), 대시보드(dashboard)(107), 배터리 매니저(battery manager)(108) 및 전체 차량 신호 샘플링 장치(whole vehicle signal sampling apparatus)(109)를 더 포함한다. 제어 모듈(60)은 고전압 배전함(90), 대시보드(107), 배터리 매니저(108) 및 전체 차량 신호 샘플링 장치(109)에 각각 접속된다. 배터리 매니저(108)는 고전압 배전함(90) 및 전원 배터리(10)에 접속된다. 구동 제어 모듈(40), 제1 스위치(K1) 및 제2 스위치(K2)는 고전압 배전함(90)에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 4에 나타난 바와 같이, 제어 모듈(80)은 제어 패널(control panel)(201) 및 구동 패널(driving panel)(202)을 포함한다. 제어 패널(201)은 두개의 고속 디지털 신호 처리 칩들(high-speed digital signal processing chips)(예를 들어, DSP1 및 DSP2)을 포함한다. 두개의 DSP들은 전체 차량 정보 인터페이스(whole vehicle information interface)(203)에 접속되고 전체 차량 정보 인터페이스(203)와 통신한다. 두개의 DSP들은 구동 패널(202)에 있는 구동 유닛으로부터 전송된 버스 전압 샘플링 신호(bus voltage sampling signal), IPM 보호 신호(protection signal) 및 IGBT 온도 샘플링 신호 등을 수신하고, 구동 유닛에 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 신호를 동시에 출력하도록 구성된다.
도 5에 나타난 바와 같이, DSP1은 주로 제어하도록 구성되고 DSP2는 주로 정보를 샘플링하도록 구성된다. DSP1에 있는 샘플링 유닛은 조절판 신호, 버스 전압 샘플링 신호, 브레이크 신호, 직류측의 전압 샘플링 신호, 모터(M)의 전류의 호어 V-상 신호(Hoare V-phase signal), 모터(M)의 전류의 호어 W-상 신호, 충전 제어 전류 호어 U-상 신호, 충전 제어 전류 호어 V-상 신호, 충전 제어 전류 호어 W-상 신호, 직류 호어 신호, 인버터 전압 U-상 신호, 인버터 전압 V-상 신호, 인버터 전압 W-상 신호, 그리드 전압 U-상 신호, 그리드 전압 V-상 신호, 그리드 전압 W-상 신호, 인버터 U-상 캡쳐링(capturing) 신호 및 그리드 U-상 캡쳐링 신호를 포함하는 샘플링 신호들을 출력한다. DSP1에 있는 스위치 제어 유닛은 모터 A-상 스위치 신호, 모터 B-상 스위치 신호, 그리드 A-상 스위치 신호, 그리드 B-상 스위치 신호, 그리도 C-상 스위치 신호, 3-상 선충전 스위치 신호 및 캐패시터 스위칭 릴레이 신호(capacitor switching relay signal)를 출력한다. DSP1에 있는 구동 유닛은 A-상 PWM1 신호, A-상 PWM2 신호, B-상 PWM1 신호, B-상 PWM2 신호, C-상 PWM1 신호, C-상 PWM2 신호, 직류-상 PWM1 신호, 직류-상 PWM2 신호 및 IPM 보호 신호를 출력한다. 이에 더하여, DSP1은 또한 회전 신호 출력 제어, 시리얼 통신(serial communication), 하드웨어 보호, CAN 통신 및 기어 제어(gear control)과 같은 추가적인 기능들을 가진다. DSP2에 있는 샘플링 유닛은 고전압 전원 공급의 모니터링(monitoring) 신호, 저전압 전원 공급의 모니터링 신호, 조절판1 신호, 브레이크2 신호, 조절판2 신호, 브레이크 신호, 모터 아날로그 온도 신호, 누설(leakage) 센서 신호, 라디에이터(radiator) 온도 신호, 직류측 인덕터 온도 샘플링 신호, V-상 인덕터 온도 샘플링 신호, U-상 인덕터 온도 샘플링 신호, W-상 인덕터 온도 샘플링 신호, 방전 PWM 전압 샘플링 신호, 입사 센서 판독 신호(incidence sensor read signal), 입사 센서 칩 선택 신호(incidence sensor chip selecting signal), IGBT 온도 샘플링 W-상 신호, IGBT 온도 샘플링 U-상 신호, IGBT 온도 샘플링 전압-증가-감소-상 신호, IGBT 온도 샘플링 V-상 신호, 모터 온도 스위치 신호, 단일/3-상 스위치 신호를 출력한다. DSP2에 있는 충전-방전 제어 유닛은 충전-방전 스위치 신호, 휴면 신호(dormancy signal), 방전 PWM 신호, 배터리 매니저 BMS 신호, 충전-방전 출력 제어 신호, CP 신호, 및 CC 신호를 출력한다. DSP2는 또한 CAN 통신 및 시리얼 통신과 같은 추가적인 기능들을 가진다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 전기 차량용 전원 시스템은 모터구동(motor driving), 차량 제어, 교류 충전, 그리드 접속 전원 공급(grid connection power supplying), 오프-그리드 온-로드(off-grid on-load) 및 차량 상호-충전(vehicle mutual-charging)을 포함하는 많은 기능들을 가진다. 게다가, 전원 시스템은 다양한 기능적인 모듈들을 단순히 및 물리적으로 조합하는 것에 의하여 확립되는 것이 아니라, 모터 구동 제어 시스템을 기초로 주변 장치들을 도입하는 것에 의하여 확립되고, 따라서 최대한의 범위에서 공간 및 비용을 절약할 수 있고, 전력 밀도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 전기 차량용 전원 시스템의 기능들은 아래에서 간단하게 설명된다.
1. 모터 구동 기능
전원 배터리(10)로부터의 직류 전류는 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 통하여 교류 전류로 전환되고, 교류 전류는 모터(M)에 전달된다. 모터(M)는 회전 변압기 디코더 기술 및 공간 벡터 펄스 폭 변조 제어 알고리즘에 의하여 제어될 수 있다.
도 6에 나타난 바와 같이, 전원 시스템의 기능을 결정하는 것의 과정은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 901에서, 전원 시스템은 동력이 공급된다.
단계 902에서, 조절판 신호, 기어 신호, 브레이크 신호 및 충전 접속 신호는 결정된다.
조절판(throttle)이 레벨 0이고, 전기 차량은 N 기어(gear) 및 핸드브레이크에 있고, 충전 접속 신호(예를 들어, CC 신호)는 효과적인 경우에(즉, 충전-방전 소켓이 충전-방전 접속 디바이스에 접속됨), 단계 903이 수행되고; 그렇지 않으면, 단계 904가 수행된다.
단계 903에서, 전원 시스템은 충전-방전 제어 과정에 들어간다.
단계 904에서, 전원 시스템은 차량 제어 과정에 들어간다.
단계 904 이후에, 제어 모듈(80)은 모터 제어 스위치(60)를 켜도록 제어하고, CAN 통신을 통하여 배터리 매니저(108)에게 통지할 수 있다. 배터리 매니저(108)는 고전압 배전함(90)을 제어하여 제1 캐패시터(C1) 및 버스 캐패시터(C0)를 선충전하고, 제어 모듈(80)은 버스 전압(예를 들어, 버스 캐패시터(C0)의 전압)을 감지하여 선충전이 성공적인지 여부를 결정한다. 선충전이 성공적이면, 제어 모듈(80)은 배터리 매니저(108)에게 통지할 수 있고, 배터리 매니저(108)는 구동 제어 스위치(40)를 켜도록 제어하고, 이를 통하여 전원 시스템은 구동 모드에 있게 되고 제어 모듈(80)은 전체 차량 정보를 샘플링하고 전체 차량 정보에 따라 모터(M)를 구동할 수 있다.
모터 구동 제어 기능은 수행된다. 도 7에 나타난 바와 같이, 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)의 직류를 교류로 전환하고 교류를 모터(M)에 전달하기 위하여, PWM 신호를 전송하여 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 제어한다. 이어서, 제어 모듈(80)은 회전자 위치(rotor location)를 결정하기 위하여 회전 변압기를 제어하고, 모터(M)가 정확하게 작동하도록 하기 위하여, 샘플링 되도록 모터 B/C-상 전류 및 버스 전압을 제어한다. 다시 말하면, 제어 모듈(80)은 회전 변압기의 피드백 정보 및 샘플링 된 모터 B/C-상 전류에 따라 PWM 신호를 조정하고, 이를 통하여 모터(M)은 정확하게 작동할 수 있다.
따라서, 전체 차량의 기어 정보, 브레이크, 조절판을 샘플링하고, 샘플링된 정보에 따라 차량의 현재 동작 상태를 결정하는 것에 의하여, 가속, 감속, 및 성능(performance) 피드백은 실현될 수 있고, 이를 통하여 전체 차량은 어떠한 상황에서도 안전하고 확실하게 동작할 수 있고, 따라서 차량의 안전, 동적 성능 및 원활한 운전(smooth running)을 보장할 수 있다.
2. 충전-방전 기능
(1) 충전-방전 기능의 접속 확인 및 구동
도 8에 나타난 바와 같이, 전원 시스템의 충전-방전 기능을 작동시키는지 여부를 결정하는 것의 과정은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1101에서, 충전-방전-방전 접속 디바이스 및 충전-방전 소켓(20)의 물리적인 접속은 종료된다.
단계 1102에서, 전원 공급 디바이스는 충전 접속 신호(예를 들어, CC 신호)가 정상인지 여부를 감지하고, 만약 그렇다면, 단계 1103 이 실행되고; 만약 그렇지 않다면, 다른 결정을 위하여 단계 1102로 돌아간다.
단계 1103에서, 전원 공급 디바이스는 CP 감지 포인트(CP detecting point)의 전압이 9V인지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 단계 1106이 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 다른 결정을 위하여 단계 1102로 돌아간다. 9V는 예시적인 미리 결정된 값이고 본 발명을 제한하지 않음에 특히 주의하여야 한다.
단계 1104에서, 제어 모듈(80)은 충전 접속 신호가 정상적으로 접속되었는지 여부를 결정한다. 만약 그렇다면, 단계 1105가 실행되고; 만약 그렇지 않다면, 다른 결정을 위하여 단계 1104로 돌아간다.
단계 1105에서, 출력 충전 접속 신호(output charge connection signal) CC 및 충전 표시등 신호(charge indicator lamp signal)는 풀다운(pull down) 된다.
단계 1106에서, 전원 시스템은 충전 또는 방전 기능을 실시하고, 즉, 전원 시스템은 충전-방전 모드에 있다.
도 9에 나타난 바와 같이, 충전 모드에서 전원 시스템을 제어하는 것의 과정은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1201에서, 동력이 공급된 후에 전원 시스템이 작동되어 전부 동작하는지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 1202가 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 다른 결정을 위하여 단계 1201로 돌아간다.
단계 1202에서, 충전-방전 접속 디바이스의 용량을 결정하기 위하여, CC(충전 접속(charge connection)) 감지 포인트의 저항기(resistor)가 감지된다.
단계 1203에서, CP 감지 포인트에서 일정한 충격 계수로 PWM 신호가 감지되는지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 1204가 실행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 1205가 실행된다.
단계 1204에서, 충전 접속이 정상이고 충전이 준비되었음을 나타내는 메시지는 전송되고 BMS가 충전을 허용하고 충전 접촉자가 켜졌음을 나타내는 메시지가 수신되고, 그리고 나서 단계 1206이 수행된다.
단계 1205에서, 고장(fault)이 충전 접속에서 발생한다.
단계 1206에서, 제어 모듈(80)은 내부 스위치(internal switch)를 켠다.
단계 1207에서, 교류 외부 충전 디바이스가 1.5초와 같이 미리 결정된 시간에 PWM 신호를 전송하지 않았는지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 1208이 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 1209가 수행된다.
단계 1208에서, 외부 충전 디바이스가 외부 국가 표준 충전 포스트(national standard charging post)이고 PWM 신호가 충전 동안 전송되지 않았음이 결정된다.
단계 1209에서, PWM 신호는 전원 공급 디바이스에 전송된다.
단계 1210에서, 교류 입력이 3초와 같이 미리 결정된 시간동안 정상인지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 1213이 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 1211이 수행된다.
단계 1211에서, 고장은 교류 외부 충전 디바이스에서 발생한다.
단계 1212에서, 고장은 처리된다.
단계 1213에서, 전원 시스템은 충전 모드에 들어간다.
다시 말하면, 도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 전원 공급 디바이스 및 제어 모듈(80)이 그들 자신을 감지하고 그 안에 고장이 발생하지 않은 후에, 충전-방전 접속 디바이스의 용량은 CC 신호의 전압을 감지하는 것에 의하여 결정될 수 있고, 충전-방전-방전 접속 디바이스가 CP 신호를 감지하는 것에 의하여 전체적으로 접속되었는지 여부가 결정된다. 충전-방전-방전 접속 디바이스가 전체적으로 접속되었음이 결정된 후, 충전 접속이 정상이고 충전이 준비되었음을 나타내는 메시지는 전송되고, 배터리 매니저(108)는 제1 캐패시터(C1) 및 버스 캐패시터(C0)를 선충전하기 위하여, 고전압 배전함(90)을 제어하여 제1 스위치(K1)를 켜도록 한다. 선충전 후, 제1 스위치(K1)는 꺼지고 제2 스위치(K2)는 켜진다. 제어 모듈(80)은 BMS가 충전을 허용하고 제2 스위치(K2)가 켜졌음을 나타내는 메시지를 수신하고, 그리고 나서 충전-방전은 준비된다. 예를 들어, 교류 충전 기능(G to V, 그리드 투 차량), 오프-그리드 온-로드 기능(V to L, 차량 투 로드(load))과 같은 기능들 예를 들어, AC 충전 기능(G to V, 그리드 투 차량(grid to vehicle)), 오프-그리드 온-로드 기능(V to L, 차량 투 로드), 그리드 접속 기능(V to G, 차량 투 그리드) 및 차량-투-차량 충전 기능(V to V, 차량 투 차량)과 같은 기능들은 대시보드를 통하여 설정될 수 있다.
(2) 교류 충전 기능(G to V)
전원 시스템이 대시보드(107)로부터 충전 명령을 수신하는 경우에, 제어 모듈(80)은 충전-방전-방전 접속 디바이스, 예를 들어, 충전-방전 소켓(20)의 정격 전류(rate current), 전원 공급 디바이스의 최대 전원 공급 전류, 배터리 매니저(108)에 의하여 허용된 최대 충전 전류 중에서 최소 충전 전류를 결정하고, 적절한 충전 파라미터들을 자동적으로 선택한다. 게다가, 샘플링 값(sampling value)을 획득하기 위하여, 전원 시스템은 그리드 전압 샘플링(grid voltage sampling)을 통하여 전원 공급 디바이스에 의하여 전달된 교류 전류를 샘플링한다. 제어 모듈(80)은 샘플링 값에 따라 교류 전압의 실효값(effective value)을 해결(solve)하고 캡쳐링(capturing)에 의하여 교류 주파수(AC frequency)를 결정한다. 교류 전기 시스템(AC electric system)은 교류 주파수 및 교류 전압의 실효값에 따라 결정될 수 있고, 제어 파라미터들은 교류 전기 시스템에 따라 선택될 수 있다. 제어 파라키터들이 결정된 후, PWM 직류 측에 있는 버스 캐패시터(C0)를 충전하기 위하여, 제어 모듈(80)은 제2 선충전 모듈(106)에 있는 3-상 선충전 스위치(K9) 및 정현파 필터링 제어 모듈(104)에 있는 접촉자(K10)를 켜도록 제어한다. 제어 모듈(80)은 버스 전압, 예를 들어, 버스 캐패시터(C0)의 전압을 샘플링한다. 버스 전압이 미리 결정된 제어 파라미터에 도달하는 경우에, 예를 들어, 버스 전압이 전원 배터리(10)의 전압의 미리 결정된 배수인 경우, 제어 모듈(80)은 3-상 스위치(K8)를 켜도록 제어하고, 3-상 스위치(K9)를 끄도록 제어한다. 선택된 파라미터들에 따라, 제어 모듈(80)은, 직류 전류를 획득하기 위해, AC 전류를 정류하기 위해, 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 제어하기 위해 PWM 신호를 전송한다. 그리고 나서, 제어 모듈(80)은 전원 배터리(10)의 전압에 따라 직류 전류의 전압을 조정하기 위하여 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 제어하고, 최종적으로 직류 전류는 전원 배터리(10)에 전달된다. 상기 과정 동안, 제어 모듈(80)은 전류 샘플링으로부터 피드백된 상 전류들 및 결정된 목표 충전 전류에 따라 전원 시스템 상에서 폐-루프(closed-loop) 전류 제어를 실시하고, 최종적으로 차량 내의(in-vehicle) 전원 배터리(10)는 충전된다. 따라서, 전체 차량 배터리 관리(whole vehicle battery management) 상의 관련 있는 정보, 교류 그리드 전기 시스템 및 충전 접속 신호를 감지하는 것에 의하여, 제어 가능한 정류 기능은 양방향의 직류-교류 모듈(50)에 의하여 실행될 수 있고, 차량 내의 전원 배터리(10)는 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 통해 단일-상 전원 공급원 및 /또는 3-상 전원 공급원에 의하여 충전될 수 있다.
(3) 오프-그리드 온-로드 기능(V to L)
전원 시스템이 대시보드(107)로부터 V to L 명령을 수신하는 경우에, 전원 배터리(10)의 충전의 상태(SOC)가 허용되는 방전 범위에 있는지 여부가 먼저 결정된다. 만약 그렇다면, 출력 전기 시스템은 V to L 명령에 따라 선택된다. 최대 출력 전력은 지능적으로 선택되고 제어 파라미터들은 충전-방전 접속 디바이스의 정격 전류에 따라 주어지고, 그리고 나서 전원 시스템은 제어 과정에 들어간다. 첫째로, 제어 모듈(80)은 3-상 스위치(K8) 및 접촉자(K10)를 켜도록 제어하고 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 제어하여 전원 배터리의 전압 및 주어진 출력 전압에 따라 직류 전류의 전압을 조정하기 위하여 PWM 신호를 전송한다. 양방향의 직류-직류 모듈(30)에 의하여 조정된 전압이 목표 값에 도달한 후, 교류 전류로 전환되기 위하여 직류 전류는 양방향의 직류-교류 모듈(30)에 전달되고, 전기 장치들(electric apparatuses)은 전용 충전 소켓(dedicated charge socket)을 통해 직접 교류 전류에 의하여 동력이 공급될 수 있다. 상기 과정들 동안, 제어 모듈(80)은 로드들의 안전하고(safe) 믿을 수 있는 동작(reliable work)을 보장하기 위하여, 전압 샘플링의 피드백(feedback)에 따라 조정을 실시한다.
다시 말하면, 전원 시스템에 동력이 공급된 후, 대시보드(107)로부터 V to L 명령 및 출력 전기 시스템 요청(output electric system requirement)이 수신되는 경우, 전체 차량 배터리 관리에 관련 있는 정보 및 충전 접속 신호는 감지되고, 직류-직류 전압 전환은 전원 배터리의 전압에 따라 실행되고, 직류 전류는 양방향의 직류-교류 모듈(50)에 의하여 교류 전류로 전환되고, 따라서 안정적인 단일-상/3-상 교류 전압을 출력할 수 있다.
(4) 그리드 접속 기능(V to G)
전원 시스템이 대시보드(107)로부터 V to G 명령을 수신하는 경우에, 전원 배터리(10)의 충전의 상태(SOC)가 허용되는 방전 범위에 있는지 여부가 먼저 결정된다. 만약 그렇다면, 출력 전기 시스템은 V to G 명령에 따라 선택된다. 그리고 최대 출력 전원은 지능적으로 선택되고 제어 파라미터들은 충전-방전-방전 접속 디바이스의 정격 전류에 따라 주어지고, 전원 시스템은 제어 과정에 들어간다. 첫째로, 제어 모듈(80)은 3-상 스위치(K8) 및 접촉자(K10)를 켜도록 제어하고 주어진 출력 전압 및 전원 배터리의 전압에 따라 직류 전류의 전압을 조정하기 위해 양방향의 직류-직류 모듈을 제어하기 위하여 PWM 신호를 전송한다. 그리고 나서 직류 교류는 교류 전류로 전환되기 위하여 양방향의 직류-교류 모듈(50)에 전달된다. 상기 과정 동안, 제어 모듈(80)은 그리드 접속 방전을 실행하기 위하여, 전류 샘플링으로부터 피드백 된 상 전류들 및 미리 결정된 목표 방전 전류에 따라 전원 시스템 상에서 폐-루프 전류 제어를 실행한다.
다시 말하면, 전원 시스템에 동력이 공급된 후, 대시보드로부터 V to G 명령을 수신한 경우에, 충전 접속 신호, 교류 그리드 전기 시스템, 및 전체 차량 관리에 대하여 관련 있는 정보는 감지되고, 직류-직류 전압 전환(conversion)은 배터리의 전압에 따라 실행되고, 직류 전류는 양방향의 직류-교류 모듈(50)에 의하여 교류 전류로 전환(invert)되고, 따라서 차량은 단일-상/3-상 교류 전류를 그리드에 공급한다.
(5) 차량-투-차량 충전 기능(V to V)
V to V 기능은 전용 접속 플러그를 필요로 한다. 전원 시스템이, 접속 플러그의 레벨을 감지하는 것을 통하여 접속 플러그가 V to V 기능을 위한 전용 충전 플러그이고 충전 접속 신호(예를 들어, CC 신호)가 효과적임을 결정하는 경우에, 전원 시스템은 대시보드로부터의 명령을 위하여 준비된다. 예를 들어, 차량 A가 차량 B를 충전하는 것을 가정하면, 차량 A는 방전 모드에 있고, 예를 들어, 차량 A는 오프-그리드 온-로드 기능을 실시하기 위하여 설정되고, 차량 B는 교류 충전 모드로 설정된다. 차량 A에 있는 제어 모듈은 충전 접속이 정상이고 충전이 잘 준비되었음을 나타내는 메시지를 배터리 매니저(108)에 전송한다. 배터리 매니저(108)는 선충전(pre-charging)을 실시하기 위하여 충전-방전(charge-discharge) 회로(circuit)를 제어하고 충전이 허용됨을 나타내는 메시지를 전송하고 선충전이 완료된 후에 충전 접촉자는 제어 모듈(80)을 켠다. 그 다음에 전원 시스템은 방전 기능을 실행하고 PWM 신호를 전송한다. 차량 B가 충전 명령을 수신한 후에, 그 안에 있는 전원 시스템은 차량 A가 전원을 공급받기 위하여 잘 준비되었음을 결정하는 CP 신호를 감지하고, 제어 모듈(80)은 정상 접속 메시지를 배터리 매니저(108)에 전송한다. 메시지를 수신한 후에, 배터리 매니저(108)는 선충전을 완료하고 제어 모듈(80)에 전체 전원 시스템이 충전을 위하여 준비되었음을 알린다. 그 다음에 차량-투-차량 충전 기능은 시작되고, 따라서 차량들은 서로 충전할 수 있다.
다시 말하면, 전원 시스템에 동력이 공급된 후, 대시보드(107)로부터 V to V 기능이 수신되는 경우에, 충전될 차량과 통신하기 위하여, 전체 차량 배터리 관리에 관련되는 정보 및 충전 접속 신호는 감지되고, 차량은 교류 방전 기능을 실시하기 위하여 설정되고 충전 박스(charging box)를 가장(simulating)하는 것에 의하여 CP 신호를 전송한다. 차량과 함께, 직류-직류 전압 전환은 전원 배터리의 전압에 따라 실행되고, 직류 전류는 양방향의 직류-교류 모듈(50)에 의하여 교류 전류로 전환되고, 따라서 차량은 단일-상/3-상 교류 전류로 다른 차량을 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 10에 나타난 바와 같이, 충전이 완료된 경우에, 전원 시스템을 제어하는 것의 과정은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1301에서, 전원 공급 디바이스는 교류 전류를 출력하는 것을 중단하기 위하여 전원 공급 스위치를 끄고, 단계 1305가 수행된다.
단계 1302에서, 제어 모듈은 충전을 중단하고 언로딩(unloading)을 실시하고, 단계 1303이 수행된다.
단계 1303에서, 언로딩이 완료된 후에, 내부 스위치는 끄고 충전 완료 메시지는 전송된다.
단계 1304에서, 정전(power outage) 요청은 전송된다.
단계 1305에서, 충전은 완료된다.
도 11에 나타난 바와 같이, 전기 차량(1000)을 충전하기 위하여, 전원 공급 디바이스(301)는 전원 공급 플러그(302)를 통하여 전기 차량(100)의 차량 플러그(303)에 접속된다. 전기 차량(1000)의 전원 시스템은 감지 포인트(3)를 통하여 CP 신호를 감지하고 감지 포인트(4)를 통하여 CC 신호를 감지하고, 전원 공급 디바이스(301)는 감지 포인트(1)를 통하여 CP 신호를 감지하고 감지 포인트(2)를 통하여 CC 신호를 감지한다. 충전이 완료된 후에, 전원 공급 플러그(302) 및 차량 플러그(303) 모두에 있는 내부 스위치들(S2)은 끈다.
본 발명의 일 실시예에서, 병렬로 접속된 복수의 전원 시스템들은 전원 배터리를 충전하기 위하여 전기 차량에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 병렬로 접속되는 두 개의 전원 시스템들은 전원 배터리를 충전하기 위하여 사용되고, 두개의 전원 시스템들은 공통 제어 모듈을 사용한다.
일 실시예에서, 도 12에 나타난 바와 같이, 전기 차량용 충전 시스템은 전원 배터리(10), 제1 충전 지점(401), 제2 충전 지점(401), 및 제어 모듈(80)을 포함한다. 제1 충전 지점(401) 및 제2 충전 지점(402) 각각은 충전-방전 소켓(20), 양방향의 직류-직류 모듈(30), 버스 캐패시터(C0) 양방향의 직류-교류 모듈(50), 정현파 필터링 모듈(103), 충전-방전 제어 모듈(70), 및 제2 선충전 모듈(106)을 포함한다. 게다가, 제1 충전 지점(401) 및 제2 충전 지점(402) 각각은 퓨즈(fuse)(FU)를 더 포함한다. 전원 배터리(10)는 제1 선충전 제어 모듈(101)을 통하여 제1 충전 지점(401)에 접속되고 제1 선충전 제어 모듈(101)을 통하여 제2 충전 지점(402)에 접속된다. 제어 모듈(80)은 제1 충전 지점(401) 및 제2 충전 지점(402)에 각각 접속되고, 충전 신호를 수신하는 경우에, 제1 충전 지점(401) 및 제2 충전 지점(402)을 통해 각각 전원 배터리(10)를 충전하기 위하여 그리드를 제어하도록 구성된다.
이에 더하여, 도 14에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 전기 차량을 충전하는 것을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1101에서, 제어 모듈이, 제1 충전 지점이 충전-방전 소켓을 통하여 전원 공급 장치에 접속되고 제2 충전 지점이 충전-방전 소켓을 통하여 전원 공급 디바이스에 접속되었음을 결정하는 경우에, 제어 모듈은 충전 접속 신호를 배터리 매니저에 전송한다.
단계 1102에서, 제어 모듈로부터 전송된 충전 접속 신호를 수신한 후에, 배터리 매니저는 전원 배터리가 충전되어야 하는지 여부를 결정하고 감지하며, 만약 그렇다면, 단계 1103이 수행된다.
단계 1103에서, 배터리 매니저는 충전 신호를 제어 모듈에 전송한다.
단계 1104에서, 충전 신호를 수신한 후에, 제어 모듈은 제1 충전 지점 및 제2 충전 지점 각각을 통해 전원 배터리를 충전하기 위하여 그리드를 제어한다.
본 발명의 상기 실시예들에 따른 전기 차량을 충전하는 것을 제어하는 방법 및 전기 차량용 충전 시스템과 함께, 제어 모듈은 제1 충전 지점 및 제2 충전 지점 각각을 통하여 전원 배터리를 충전하기 위하여 그리드를 제어하고, 이를 통하여 전기 차량의 충전 전원은 증가되고 충전 시간은 크게 단축되고, 따라서 빠른 충전을 실행할 수 있고 시간 비용을 절약할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 전원 시스템은 넓은 적합성(wide-compatibility)을 가지고 단일-상/3-상 스위칭 기능을 실시하고, 다른 국가들의 다양한 전기 시스템들에 적용될 수 있다.
구체적으로, 도 14에 나타난 바와 같이, 충전-방전 소켓(20)은 두개의 충전 소켓들(미국 표준 충전 소켓 및 유럽 표준 충전 소켓과 같은) 간의 스위칭 기능을 가진다. 충전-방전 소켓(20)은 미국 표준 충전 소켓과 같은 단일-상 충전 소켓(501), 유럽 표준 충전 소켓과 같은 3-상 충전 소켓(502) 및 두개의 고전압 접촉자들(K503 및 K504)을 포함한다. CC 단자, CP 단자, 및 CE 단자는 단일-상 충전 소켓(501) 및 3-상 충전 소켓(502)의 공통 단자들이다. 단일-상 충전 소켓(501)은 고전압 접촉자들(K503 및 K504) 각각을 통하여 3-상 충전 소켓(502)의 B-상 와이어 및 A-상 와이어에 접속되는 N-상 와이어 및 L-상 와이어를 구비한다. 단일-상 충전-방전 명령을 수신한 경우에, 제어 모듈(80)은 고전압 접촉자들(K503 및 K504)을 켜도록 제어하고, 이를 통하여 3-상 충전 소켓(502)의 A-상 및 B-상 와이어들은 단일-상 충전 소켓(501)의 L-상 및 N-상 와이어들 각각에 접속된다. 그리고 3-상 충전 소켓(502)은 동작하지 않고, 단일-상 충전 소켓(501)의 L-상 및 N-상 와이어들 대신에, 3-상 충전 소켓(502)의 A-상 및 B-상 와이어들은 충전 플러그에 접속되고, 따라서 제어 모듈(80)은 단일-상 충전 기능을 정상적으로 실시할 수 있다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 표준 7-코어(core) 소켓은 사용되고 단일-상 스위치(K7)는 N-상 및 B-상 와이어들 사이에 추가된다. 단일-상 충전-방전 명령을 수신한 경우에, B-상 와이어를 N-상 와이어에 접속하기 위하여, 제어 모듈(80)은 단일-상 스위치(K7)를 켜도록 제어한다. 그 이후에, A-상 및 B-상 와이어들은 L-상 및 N-상 와이어들로 각각 사용되고, 접속 플러그는 전용 접속 플러그 또는 B-상 및 C-상 와이어들이 사용되지 않는 접속 플러그일 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예들에서, 그리드 전기 시스템을 획득하기 위하여, 전원 시스템은 제어 모듈(80)을 통하여 그리드의 전압을 감지하고 계산에 의하여 그리드의 단일-상/3-상 및 주파수를 결정한다. 그 이후에, 제어 모듈(80)은 충전-방전 소켓(20)의 유형 및 그리드 전기 시스템에 따라 다른 제어 파라미터들을 선택한다. 더구나, 제어 모듈(80)은 직류 전류를 획득하기 위하여 제어 가능하게 교류 전류를 정류하기 위하여 양방향의 직류-교류 모듈(50)을 제어하고 전원 배터리의 전압에 따라 직류 전류의 전압을 조정하기 위하여 양방향의 직류-직류 모듈(30)을 제어한다. 마지막으로, 직류 전류는 전원 배터리(10)에 전달된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 도 15에 나타난 바와 같이, 오프-그리드 온-로드 방전 소켓은 충전 플러그에 접속되는 2-코어, 3-코어, 및 4-코어 소켓을 포함하고, 단일-상, 3-상, 및 4-상 전류를 출력하도록 구성된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량용 전원 반송 통신 시스템(power carrier communication system)의 블록도이다.
도 16에 나타난 바와 같이, 전원 반송 통신 시스템(2000)은 복수의 제어 디바이스들(110), 차량 전원 와이어(vehicle power wire)(120) 및 복수의 전원 반송 통신 디바이스들(130)을 포함한다.
구체적으로, 제어 디바이스(110) 각각은 통신 인터페이스를 구비하고, 통신 인터페이스는, 예를 들어, 그러나 여기에 한정되지 않고, 시리얼 통신 인터페이스(serial communication interface, SCI)일 수 있다. 차량 전원 와이어(120)는 전원을 제어 디바이스들(110)에 공급하고, 제어 디바이스들(110)은 차량 전원 와이어(120)를 통하여 서로 통신한다. 전원 반송 통신 디바이스들(130)은 제어 디바이스들(110) 각각에 대응하고, 제어 디바이스들(110)은 그들 자신의 통신 인터페이스들 각각을 통하여 대응하는 전원 반송 통신 디바이스들(130)에 접속되고, 전원 반송 통신 디바이스들(130)은 차량 전원 와이어(120)를 통하여 서로 접속된다. 전원 반송 통신 디바이스들(130)은 반송 신호를 복조하고 복조된 반송 신호를 대응하는 제어 디바이스(110)에 전송하기 위하여 차량 전원 와이어(120)로부터 반송 신호를 획득하고, 또한 대응하는 제어 디바이스(110)로부터 전송된 정보를 수신하고 복조하고, 복조된 정보를 차량 전원 케이블(120)에 전송한다.
도 16을 참조하면, 복수의 제어 디바이스들(110)은 N개의 제어 디바이스들(N은 2보가 크거나 같고 정수이다)을 포함한다. 복수의 제어 디바이스들(110)에 대응하는 복수의 전원 반송 통신 디바이스들(130)은 N개의 전원 반송 통신 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 제어 디바이스(1)가 제어 디바이스(2)와 통신되어야 하는 경우에, 제어 디바이스(2)는 먼저 반송 신호를 전원 반송 통신 디바이스(2)에 전송하고, 전원 반송 통신 디바이스(2)는 반송 신호를 복조하고 복조된 반송 신호를 차량 전원 와이어(120)에 전송한다. 그리고 나서, 전원 반송 통신 디바이스(1)는 차량 전원 와이어(120)로부터 반송 신호를 획득하고, 복조된 반송 신호를 제어 디바이스(1)에 전송한다.
도 17에 나타난 바와 같이, 전원 반송 통신 디바이스(130) 각각은 연속적으로 접속되는 연결자(coupler)(131), 필터(133), 증폭기(amplifier)(134) 및 모뎀(modem)(132)을 포함한다.
도 18에 나타난 바와 같이, 8개의 전원 반송 통신 디바이스들 1-8과 같은, 복수의 전원 반송 통신 디바이스들(130)은 차량 전원 와이어(121) 및 차량 전원 와이어(122)를 통하여 게이트웨이(gateway)(300)에 접속되고, 각 전원 반송 통신 디바이스(130)는 하나의 제어 디바이스에 대응한다. 예를 들어, 전원 반송 통신 디바이스(1)는 전달 제어 디바이스(111)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(2)는 발전기(generator) 제어 디바이스(112)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(3)는 액티브 서스펜션 디바이스(active suspension device)(113)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(4)는 에어컨 제어 디바이스(114)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(5)는 에어백(air bag)(115)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(6)는 대시보드 디스플레이(116)에 대응하고, 전원 반송 통신 디바이스(7)는 고장 진단 디바이스(fault diagnosis device)(117)에 대응하고, 및 전원 반송 통신 디바이스(8)는 조명 디바이스(118)에 대응한다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 19에 나타난 바와 같이, 전원 반송 통신 시스템에 의하여 데이터를 수신하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 2101에서, 본 시스템은 작동하기 위하여 동력이 공급되고 시스템 절차는 차량 전원 와이어로부터 데이터가 수신되는 상태에 들어간다.
단계 2102에서, 반송 신호가 있는지 여부 및 반송 신호가 올바른지 여부가 결정되고, 만약 그렇다면, 단계 2103이 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 2104가 수행된다.
단계 2103에서, 본 시스템은 차량 전원 와이어로부터 전송된 데이터를 수신하기 위하여 작동하고, 단계 2105는 수행된다.
단계 2104에서, 시리얼 통신 인터페이스(SCI)는 감지되고, 시리얼 통신 인터페이스(SCI)에 데이터가 있는지 여부가 결정되고, 만약 그렇다면, 단계 2105가 수행되고; 만약 그렇지 않으면, 단계 2101로 돌아간다.
단계 2105에서, 본 시스템은 데이터가 수신되는 상태에 들어간다.
본 발명의 실시예들에 따른 전기 차량용 전원 반송 통신 시스템과 함께, 데이터 전달 및 전기 차량에 있는 다양한 제어 시스템들간 공유는 차량의 내부 케이블 번들들(cable bundles)을 증가시키는 것 없이 달성될 수 있다. 게다가, 통신 매체로서 전원 와이어를 사용하는 전원 반송 통신은 새로운 통신 네트워크를 구성하고 투자하는 것을 피할 수 있고, 따라서 제조 비용 및 유지 어려움을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 전기 차량용 상기 전원 시스템은 수랭식 모드(water-cooling mode)에서 냉각된다. 도 20에 나타난 바와 같이, 전원 시스템의 하우스(house)는 인덕터들 및 IGBT들이 공통 열 방출 채널들(common heat dissipation channels)을 공유하도록 구성되고, 따라서 공간을 크게 절약할 수 있다. 하우스는 상부 층과 하부 층으로 나뉜다. IGBT 들에 대한 열 방출 채널들의 후방 표면(back surface)은 정현파 필터링 모듈을 냉각하도록 구성된다. 후방 표면은 인덕터의 형태(shape)에 따라 복수의 인덕터 트렌치들(inductor trenches)(601)을 형성한다. 인덕터 트렌치들(601)의 측벽들은 방출을 위하여 채널(602)로 열을 전도하도록 구성된다. 이에 더하여, 인덕터는 높은 열 전도성을 가지는 접착제에 의하여 고정되고, 따라서 전체 구조의 기계적 강도 및 열 방출 능력을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 전원 시스템은 수랭식 모드에서 냉각될 수 있고, 이는 풍랭식 모드(wind-cooling mode)보다 좋은 열 방출 효과를 가진다. 정현파 필터 모듈의 크기는 동일한 전원(same power)과 함께 줄어들 수 있고, 따라서 전체 전원 시스템의 무게 및 크기는 줄어들 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 다른 측면의 실시예들은 상기 전원 시스템을 포함하는 전기 차량을 제공한다. 전기 차량은 3-상 또는 단일-상 전류로 고전압 하에서 충전될 수 있고, 이를 통하여 사용자는 전기 차량을 편리하게, 즉, 어느 때나 어디서나 충전할 수 있고, 따라서 시간 비용을 절약할 수 있고 사용자들의 요구를 충족시킬 수 있다. 특히, 전원 배터리는 양방향의 인버터 충전-방전 시스템에 의하여 낮은 온도에서 활성화될 수 있고, 따라서 비용을 절약할 수 있고 에너지 소비(energy consumption)를 줄일 수 있다.
도 21에 나타난 바와 같이, 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법은 본 발명의 실시예들에 따라 제공된다. 본 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 1000에서, 전기 차량의 전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 전원 배터리의 온도는 감지된다.
단계 2000에서, 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 전원 배터리는 전원 배터리를 가열하기 위하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어된다.
게다가, 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도 보다 높거나 같은 경우에, 전원 배터리는 전원 배터리를 가열하는 것을 중단하기 위하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 것을 중단하도록 제어되고, 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 더 제어된다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예들에서, 전기 차량용 전원 시스템은 충전-방전 모드에 있고 충전 접속 및 충전 감지가 완료된 경우에, 배터리 매니저는 전원 배터리의 온도를 감지한다. 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 배터리 매니저는 명령을 제어 모듈에 전송하고 제어 모듈은 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 전원 배터리를 제어하기 위하여 가열 모드를 시작한다. 방전은 V to G 기능을 통하여 실행되고 충전은 G to V기능을 통하여 실행된다. 전원 배터리의 온도가 증가하고 미리 결정된 온도에 도달하는 경우에, 배터리 매니저는 명령을 전송한다. 배터리 매니저로부터 전송된 명령을 수신한 후에, 제어 모듈은 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 전원 배터리를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에서, 도 22에 나타난 바와 같이, 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 10001에서, 충전 접속 및 충전 감지가 완료되었는지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 10002가 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 10001로 돌아가고 결정을 계속한다.
단계 10002에서, 전원 배터리(10)의 온도는 감지된다.
단계 10003에서, 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도(예를 들어, 최소 활성 온도)보다 낮은지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 10004는 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 10003으로 돌아가고 결정을 계속한다.
단계 10004에서, 전원 시스템은 펄스 충전-방전 모드에 있고, 즉, 전원 배터리(10)는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어된다.
단계 10005에서, 전원 배터리(10)의 온도가 미리 결정된 온도에 도달하는지 여부가 결정된다. 만약 그렇다면, 단계 10006이 수행되고; 만약 그렇지 않다면, 단계 10005로 돌아가고 결정을 계속한다.
단계 10006에서, 전원 시스템은 정상 충전-방전 모드로 들어가도록 제어되고, 즉, 전원 배터리(10)는 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 제어된다.
전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법과 함께, 전원 배터리의 온도가 낮은 경우에, 전원 배터리를 가열하기 위하여 전원 배터리는 펄스 모드에서 충전 및 방전하도록 제어되고, 따라서 전원 배터리의 온도를 증가시키고 전원 배터리를 활성화시킨다. 부응하여, 전원 배터리는 정상 모드에서 충전 및 방전 될 수 있다. 이에 더하여, 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법은 간단하고 신뢰할 수 있다.
여기의 흐름도들에서 설명되거나 어떠한 다른 방식으로 설명된 모든 절차 및 방법은 하나 또는 하나 이상의 모듈들, 특정 로직(logic) 기능들 또는 절차들을 실현하는 수행 가능한 코드들을 저장하기 위한 부분(portion)들 또는 일부(part)를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 게다가 본 발명의 유리한 실시예들은 다른 실행들을 포함하고, 다른 실행에서 수행의 순서는 서술되거나 또는 언급된 것과 다르며, 실질적으로 동시에 또는 관련된 기능들에 따른 반대 순서로 기능들을 수행하는 것을 포함한다. 이것은 본 발명의 실시예들이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이해될 수 있다.
여기에서 다른 방식으로 설명되거나 흐름도에서 도시된 로직 및/또는 단계, 예를 들어, 논리적인(logical) 기능을 실현하기 위한 수행 가능한 명령어들의 특정 순서 테이블(particular sequence table)은, 명령어 수행 시스템, 디바이스 또는 장치(컴퓨터들을 기반으로 하는 시스템, 프로세서들을 포함하는 시스템, 또는 명령어 수행 시스템, 디바이스 및 장치로부터 명령어를 획득하고 명령어를 수행하는 것이 가능한 다른 시스템들과 같은)에 의하여 사용될 수 있거나, 명령어 수행 시스템, 디바이스 및 장치들의 조합에서 사용될 수 있는 모든 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 명확하게 달성될 수 있다. 본 명세서에 관하여, “컴퓨터 판독 가능한 매체(the computer readable medium)”는 명령어 수행 시스템, 디바이스 또는 장비의 조합 또는 이들에 의하여 사용될 프로그램들을 전송(transferring), 전파(propagating), 통신(communication), 저장(storing), 또는 포함(including)에 대하여 적응할 수 있는(adaptive) 모든 디바이스일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 보다 구체적인 예들은 다음을 포함하나 이에 제한되지 않는다: 하나 또는 하나 이상의 와이어들을 구비한 전자 접속(electronic connection)(전자 디바이스(electronic device)), 휴대용 컴퓨터 외장 장치(portable computer enclosure)(자기 디바이스(magnetic device)), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 판독 전용 메모리(read only memory, ROM), 소거 및 프로그램 가능 읽기 전용 메모리(erasable programmable read-only memory, EPROM 또는 플래시 메모리(flash memory)), 광섬유 디바이스(optical fiber device) 및 휴대용 콤팩트 디스크 읽기 전용 메모리(portable compact disk read-only memory, CDROM). 이에 더하여, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 심지어 그 위에 프로그램들을 프린팅할 수 있는 다른 적절한 매체 또는 종이(paper)일 수 있고, 이는, 예를 들어, 종이 또는 다른 적절한 매체가 광학적으로 스캔(scan) 될 수 있고, 그리고 나서 전기 방식으로 프로그램들을 획득해야 하는 경우에, 다른 적절한 방법들로 편집, 해독, 또는 처리될 수 있고, 그리고 나서 프로그램들은 컴퓨터 메모리들에 저장될 수 있기 때문이다.
본 발명의 각 부분은 하드웨어(hardware), 소프트웨어(software), 펌웨어(firmware) 또는 그들의 조합에 의하여 실현될 수 있음은 이해된다. 상기의 실시예들에서, 복수의 단계들 또는 방법들은 메모리에 저장되고 적절한 명령어 수행 시스템에 의하여 수행되는 펌웨어 또는 소프트웨어에 의하여 실현될 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서와 마찬가지로, 그것이 하드웨어에 의하여 실현되면, 단계들 또는 방법들은 본 기술분야에서 알려진 다음의 기술들의 하나 또는 조합에 의하여 실현될 수 있다: 데이터 신호의 로직 기능을 실현하기 위한 논리 게이트 회로(logic gate circuit)를 구비하는 독립된 논리 회로(discrete logic circuit), 적절한 조합 논리 게이트 회로(combination logic gate circuit)를 구비하는 특수-용도의 집적 회로(application-specific integrated circuit), 프로그램 가능 게이트 어레이(programmable gate array, PGA), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 등.
본 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명의 상기 전형전인 방법에 있는 단계들의 부분들 또는 전체가 프로그램들과 함께 관련된 하드웨어를 명령하는 것에 의하여 달성될 수 있음을 이해할 수 있다. 프로그램들은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있고, 프로그램들은, 컴퓨터를 실행시키는 경우에, 본 발명의 상기 방법 실시예들에 있는 단계들의 하나 또는 조합을 포함한다.
이에 더하여, 본 발명의 실시예들의 각 기능 셀(function cell)은 처리 모듈(processing module)에 통합될 수 있거나, 또는 이 셀들은 물리적으로 분리되어 존재할 수 있고, 또는 두개 또는 두개 이상의 셀들은 처리 모듈에 통합될 수 있다. 통합된 모듈은 하드웨어의 형태 또는 소프트웨어 기능 모듈들의 형태로 실현될 수 있다. 통합된 모듈이 소프트웨어 기능 모듈의 형태로 실현되고 독립된 제품으로 팔리고 사용되는 경우에, 통합된 모듈은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.
상기에서 언급된 저장 매체는 판독 전용 기억장치들(read-only memories), 자기 디스크들(magnetic disks) 또는 CD, 등일 수 있다.
본 명세서를 통하여 참조되는 “일 실시예,”, “일부 실시예들,”, “하나의 실시예,”, “다른 예(exemple),”, “하나의 예,”, “구체적 예,”, “일부 예들,”은, 실시예 또는 예와의 관계에서 설명된 특정 특징(feature), 구조(structure), 물질(material), 또는 특성(characteristic)이 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함됨을 의미한다. 따라서, 본 명세서를 통하여 다양한 부분에 있는 “일부 실시예들에서,”, “하나의 실시예에서,”, “일 실시예에서,”, “다른 예에서,”, “하나의 예에서,”, “특정 예에서,”, 또는 “일부 예들에서,” 와 같은 문구들(phrases)의 등장은 본 발명의 일부 실시예들 또는 예를 반드시 참조하는 것은 아니다. 게다가, 특정 특징들, 구조들, 물질들, 또는 특성들은 하나 또는 하나 이상의 실시예들 또는 예들에서 모든 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
전형적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 상기 실시예들이 본 발명을제한하는 것으로 해석될 수 없고, 변경들(changes), 대안들(alternatives), 및 수정들(modifiactions)이 본 발명의 의도(sprit), 원리들(principles) 및 범위(scope)로부터 벗어나지 않고 상기 실시예들에서 수행될 수 있음은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 이해될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전기 차량용 전원 시스템에 있어서,
    전원 배터리의 제1 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 제2 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-직류 모듈을 포함하되, 상기 제1 직류 단자는 상기 양방향의 직류-직류 모듈로의 입력 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈로부터의 출력을 위한 공통 단자이고;
    상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 제3 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 구동 제어 스위치;
    상기 구동 제어 스위치의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제1 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-교류 모듈;
    상기 양방향의 직류-교류 모듈의 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 모터에 접속하기 위한 제2 단자를 구비하는 모터 제어 스위치;
    상기 양방향의 직류-교류 모듈의 상기 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 충전-방전 소켓에 접속되는 제2 단자를 구비하는 충전-방전 제어 모듈;
    상기 전원 배터리에 접속되고 상기 전원 배터리의 온도를 감지하기 위한 배터리 매니저; 및
    상기 구동 제어 스위치의 제3 단자, 상기 모터 제어 스위치의 제3 단자, 상기 충전-방전 제어 모듈의 제3 단자, 및 상기 배터리 매니저에 각각 접속되고, 상기 전원 시스템을 제어하여 충전-방전 모드에 들어가기 위하여 상기 구동 제어 스위치, 상기 모터 제어 스위치 및 상기 충전-방전 제어 모듈을 제어하고, 상기 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에는 상기 전원 배터리를 가열하기 위해, 상기 전원 배터리를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전을 하기 위한 제어 모듈을 포함하며,
    상기 전원 시스템의 동작 모드(working mode)는 구동 모드(driving mode) 및 충전-방전 모드를 포함하며,
    상기 전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈을 끄기 위하여 상기 구동 제어 스위치를 켜도록 제어하고, 상기 모터를 정상적으로 구동하기 위하여 상기 모터 제어 스위치를 켜도록 제어하고, 상기 충전-방전 제어 모듈을 끄도록 제어하며,
    상기 전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈을 작동시키기 위하여 상기 구동 제어 스위치를 끄도록 제어하고, 상기 모터를 차단하기 위하여 상기 모터 제어 스위치를 끄도록 제어하고, 상기 충전-방전 제어 모듈을 켜도록 제어하여, 외부 전원 공급원은 전원 배터리를 정상적으로 충전하게 되는 전원 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 전원 배터리의 상기 온도가 상기 미리 결정된 온도보다 높거나 같은 경우에는, 상기 전원 배터리를 가열하는 것을 중단하기 위해 상기 전원 배터리를 제어하여 상기 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 것을 중단하고, 상기 전원 배터리를 제어하여 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의직류-직류 모듈의 상기 제2 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제3 직류 단자 및 상기 제1 직류 단자 사이에 접속되는 버스 캐패시터 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈에서 제1 캐패시터를 선충전하기 위한 제1 선충전 제어 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 선충전 제어 모듈은
    상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제2 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 제1 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제1 저항기; 및
    상기 제1 저항기의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 제1 스위치의 상기 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제2 스위치를 포함하되,
    상기 전원 시스템이 작동하는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈에 있는 상기 제1 캐패시터 및 상기 버스 캐패시터를 선충전하기 위하여 상기 제1 스위치를 켜도록 제어하고; 상기 버스 캐패시터의 전압이 상기 전원 배터리의 전압의 미리 결정된 배수인 경우에는, 상기 제어 모듈은 상기 제1 스위치를 끄도록 제어하고 상기 제2 스위치를 켜도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 상기 양방향의 직류-직류 모듈은
    상기 제어 모듈에 의하여 제어되고, 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제3 직류 단자 및 상기 제1 직류 단자 사이에 접속되고, 직렬로 접속되는 제1 스위칭 트랜지스터 및 제2 스위칭 트랜지스터를 포함하되, 제1 노드는 상기 제1 스위칭 트랜지스터 및 상기 제2 스위칭 트랜지스터 사이에 형성되고;
    역병렬로 상기 제1 스위칭 트랜지스터에 접속되는 제1 다이오드;
    역병렬로 상기 제2 스위칭 트랜지스터에 접속되는 제2 다이오드;
    상기 제1 노드에 접속되는 제1 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제1 인덕터; 및
    상기 제1 인덕터의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제1 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 상기 제1 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제3 직류 단자 및 상기 제1 직류 단자 사이에 접속되는 누설 전류 감소 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 누설 전류 감소 모듈은
    제2 캐패시터 및 제3 캐패시터를 포함하되, 상기 제2 캐패시터는 상기 제3 캐패시터의 제1 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제3 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 상기 제3 캐패시터는 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제1 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 제2 노드는 상기 제2 캐패시터 및 상기 제3 캐패시터 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양방향의 직류-교류 모듈 및 상기 충전-방전 제어 모듈 사이에 접속되는 정현파 필터링 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 노드 및 상기 정현파 필터링 모듈 사이에 접속되는 정현파 필터링 제어 모듈을 더 포함하되, 상기 전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 정현파 필터링 제어 모듈을 끄도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 충전-방전 소켓 및 상기 충전-방전 제어 모듈 사이에 접속되고 전도 및 복사의 간섭을 여과하기 위한 EMI-필터 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 충전-방전 제어 모듈에 병렬로 접속되고 상기 정현파 필터링 모듈에있는 캐패시터를 선충전하기 위한 제2 선충전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 충전-방전 제어 모듈은
    3-상 충전 또는 단일-상 충전을 수행하기 위한 3-상 스위치 및 단일-상 스위치 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원 시스템.
  14. 삭제
  15. 청구항 제1항의 전원 시스템에 적용되는 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 전기 차량의 전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 상기 전원 배터리의 온도를 감지하는 단계; 및
    상기 전원 배터리의 상기 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에, 상기 전원 배터리를 가열하기 위해 상기 전원 배터리를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 단계를 포함하는 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전원 배터리의 상기 온도가 상기 미리 결정된 온도보다 높거나 또는 같은 경우에, 상기 전원 배터리를 가열하는 것을 중단하기 위해 상기 전원 배터리를 제어하여 상기 펄스 모드에서 충전 또는 방전하는 것을 중단하고, 상기 전원 배터리를 제어하여 정상 모드에서 충전 및 방전을 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 전원 배터리를 충전하는 방법.
  17. 전기 차량에 있어서,
    모터;
    상기 모터에 전원을 제공하기 위한 전원 배터리;
    충전-방전 소켓;
    상기 전원 배터리의 제1 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 제2 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-직류 모듈을 포함하되, 상기 제1 직류 단자는 상기 양방향의 직류-직류 모듈로의 입력 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈로부터의 출력을 위한 공통 단자이고;
    상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 제3 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 구동 제어 스위치;
    상기 구동 제어 스위치의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 직류 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제1 단자에 접속되는 제2 직류 단자를 구비하는 양방향의 직류-교류 모듈;
    상기 양방향의 직류-교류 모듈의 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 모터에 접속되는 제2 단자를 구비하는 모터 제어 스위치;
    상기 양방향의 직류-교류 모듈의 상기 교류 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 충전-방전 소켓에 접속되는 제2 단자를 구비하는 충전-방전 제어 모듈;
    상기 전원 배터리에 접속되고 상기 전원 배터리의 온도를 감지하기 위한 배터리 매니저;
    상기 구동 제어 스위치의 제3 단자, 상기 모터 제어 스위치의 제3 단자, 상기 충전-방전 제어 모듈의 제3 단자, 및 상기 배터리 매니저에 각각 접속되고, 제1항, 제2항, 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 전원 시스템을 제어하여 충전-방전 모드에 들어가기 위하여 상기 구동 제어 스위치, 상기 모터 제어 스위치 및 상기 충전-방전 제어 모듈을 제어하고, 상기 전원 배터리의 온도가 미리 결정된 온도보다 낮은 경우에는 상기 전원 배터리를 가열하기 위해, 상기 전원 배터리를 제어하여 펄스 모드에서 충전 및 방전을 하기 위한 제어 모듈을 포함하며,
    상기 전원 시스템의 동작 모드(working mode)는 구동 모드(driving mode) 및 충전-방전 모드를 포함하며,
    상기 전원 시스템이 구동 모드에 있는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈을 끄기 위하여 상기 구동 제어 스위치를 켜도록 제어하고, 상기 모터를 정상적으로 구동하기 위하여 상기 모터 제어 스위치를 켜도록 제어하고, 상기 충전-방전 제어 모듈을 끄도록 제어하며,
    상기 전원 시스템이 충전-방전 모드에 있는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈을 작동시키기 위하여 상기 구동 제어 스위치를 끄도록 제어하고, 상기 모터를 차단하기 위하여 상기 모터 제어 스위치를 끄도록 제어하고, 상기 충전-방전 제어 모듈을 켜도록 제어하여, 외부 전원 공급원은 전원 배터리를 정상적으로 충전하게 되는 전기 차량.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 전원 배터리의 상기 온도가 상기 미리 결정된 온도보다 높거나 같은 경우에는, 상기 전원 배터리를 가열하는 것을 중단하기 위해 상기 전원 배터리를 제어하여 상기 펄스 모드에서 충전 및 방전하는 것을 중단하고, 상기 전원 배터리를 제어하여 정상 모드에서 충전 및 방전하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제어 모듈은, 상기 전원 시스템을 제어하여 상기 충전-방전 모드에 들어가도록 하기 위하여, 상기 구동 제어 스위치를 꺼서 상기 양방향의 직류-직류 모듈을 작동시키고, 상기 모터 제어 스위치를 끄고, 상기 충전-방전 제어 모듈을 작동시키도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 양방향의직류-직류 모듈의 상기 제2 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하고, 상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제3 직류 단자 및 상기 제1 직류 단자 사이에 접속되는 버스 캐패시터 및 상기 양방향의 직류-직류 모듈에서 제1 캐패시터를 선충전하기 위한 제1 선충전 제어 모듈을 더 포함하되,
    상기 제1 선충전 제어 모듈은,
    상기 양방향의 직류-직류 모듈의 상기 제2 직류 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제1 스위치;
    상기 제1 스위치의 제1 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 전원 배터리의 상기 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제1 저항기; 및
    상기 제1 저항기의 상기 제2 단자에 접속되는 제1 단자 및 상기 제1 스위치의 상기 제2 단자에 접속되는 제2 단자를 구비하는 제2 스위치를 포함하되,
    상기 전원 시스템이 작동하는 경우에, 상기 제어 모듈은 상기 양방향의 직류-직류 모듈에 있는 상기 제1 캐패시터 및 상기 버스 캐패시터를 선충전하기 위하여 상기 제1 스위치를 켜도록 제어하고; 상기 버스 캐패시터의 전압이 상기 전원 배터리의 전압의 미리 결정된 배수인 경우에는, 상기 제어 모듈은 상기 제1 스위치를 끄도록 제어하고 상기 제2 스위치를 켜도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량.
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