KR102521442B1 - 가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품을 제공하는데, 가열 시스템은 제1 입력단, 제2 입력단, 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩, 제1 스위치, 제2 스위치 및 제어 유닛을 포함하는데, 여기서, 제1 입력단과 제2 입력단은 외부의 입력 전원과 연결된다. 제1 스위치는 제1 배터리 팩의 제1 단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 연결되며, 제2 스위치는 제1 입력단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제2 입력단은 제1 배터리 팩의 제1 단과 연결된다. 제어 유닛은 제1 스위치 및 제2 스위치와 연결되고, 제어 유닛은 제1 스위치와 제2 스위치의 도통 또는 차단을 제어하며 입력 전원으로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한다. 상기 방식을 통해 가열 전원에 대한 요구가 비교적 낮고 실용성이 우수하다.

Description

가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품에 관한 것이다.
에너지 문제와 환경 문제가 심각해짐에 따라 국가에서는 신재생에너지를 적극적으로 지원하고, 배터리 기술이 나날이 성숙됨에 따라 전기 차량은 이미 미래 자동차 산업 발전의 새로운 방향으로 되었다. 전동 차량의 항속 마일리지는 전동 차량의 보급에 영향을 주는 중요한 요소로 되었다. 관건적인 부품으로서의 배터리는 전동 차량의 주요한 동력원이고, 이의 제품 품질의 안정과 신뢰는 매우 중요하다.그러나 저온 환경에서 배터리의 사용은 일정한 한정을 받게 된다. 구체적으로, 배터리가 저온 환경에서의 방전 용량이 엄중하게 쇠약해지고 배터리가 저온 환경에서 충전이 불가능하게 된다. 따라서, 배터리를 정상적으로 사용하기 위하여 저온 환경에서 배터리를 가열해야 한다.
그러나, 종래기술에서는 통상적으로 특정된 전원을 사용해야만 배터리를 가열할 수 있어 실용성이 약하다.
본 출원은 가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품을 제공하여 가열 전원에 대한 요구가 비교적 낮고 실용성이 우수하도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 제1 양태에서, 본 출원은 가열 시스템을 제공하는데, 가열 시스템은 제1 입력단, 제2 입력단, 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩, 제1 스위치, 제2 스위치 및 제어 유닛을 포함하고, 여기서, 제1 입력단과 제2 입력단은 외부의 입력 전원과 연결된다. 제1 스위치는 제1 배터리 팩의 제1 단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 연결되며, 제2 스위치는 제1 입력단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제2 입력단은 제1 배터리 팩의 제1 단과 연결된다. 여기서, 제1 배터리 팩의 제1 단은 제2 배터리 팩의 제1 단과 극성이 동일하고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 극성이 동일하다. 제어 유닛은 제1 스위치 및 제2 스위치와 연결되고, 제어 유닛은 제1 스위치와 제2 스위치가 도통 또는 차단되도록 제어하며, 입력 전원으로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한다.
제1 스위치와 제2 스위치의 도통 또는 차단을 제어함으로써 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 충전할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 역접속시킬 수 있다. 이때, 제1 배터리 팩 양단의 전압과 제2 배터리 팩 양단의 전압은 서로 상쇄되는 바, 즉 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전체 전압은 0이거나 또는 0에 근접한다. 따라서, 이러한 경우, 저압의 전원 또는 전력망을 통해 모두 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열할 수 있는 바, 즉 입력 전원에 대한 요구가 낮아 이 가열 시스템을 여러 가지 응용 시나리오에 적용할 수 있어 실용성이 우수하다. 동시에, 관련 기술에서 특정된 전원을 사용하는 방안과 비교하여, 본 출원의 구현 난이도가 낮고 비용이 저렴하다. 이 외에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 동시에 가열할 수 있어 가열의 효율을 향상시키는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제2 배터리 팩의 제1 단은 제1 메인 스위치를 통해 부하의 제1 단과 연결되고, 제2 배터리 팩의 제2 단은 제2 메인 스위치를 통해 부하의 제2 단과 연결된다. 제1 메인 스위치는 제2 스위치이다.
배터리 팩과 부하 사이에는 통상적으로 제1 메인 스위치와 제2 메인 스위치가 설치되어 부하의 파워 온 또는 파워 오프를 구현한다. 이어서, 이 가열 시스템이 부하와 연결될 경우, 이 제1 메인 스위치를 제2 스위치로 사용하여 제2 스위치를 제거할 수 있어 비용을 절약하는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제1 배터리 팩 양단의 전압은 제2 배터리 팩 양단의 전압과 동일하다.
제1 배터리 팩의 전압을 제2 배터리 팩의 전압과 동일하게 설치함으로써 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩이 역접속된 후, 제1 배터리 팩 양단의 전압과 제2 배터리 팩 양단의 전압을 서로 상쇄할 수 있는 바, 즉 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전체 전압은 0이다. 이러한 경우, 저압의 전원 또는 전력망을 통해 모두 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열할 수 있는 바, 즉 입력 전원에 대한 요구가 낮아 이 가열 시스템을 여러 가지 응용 시나리오에 적용할 수 있어 실용성이 우수하다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 모두 N개의 배터리 파우치를 포함한다. 제1 배터리 팩에서의 N개의 배터리 파우치는 병렬 연결되고, 제2 배터리 팩에서의 N개의 배터리 파우치는 병렬 연결된다.
제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에서의 각 배터리 파우치가 모두 병렬 연결될 경우, 제1 배터리 팩의 전압과 제2 배터리 팩의 전압은 바로 하나의 배터리 파우치의 전압이다. 이로써, 배터리 파우치의 전압이 동일하거나 근접하게 동일하도록 설치함으로써 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전체 전압이 0이거나 또는 0에 근접하도록 하여 입력 전원에 대한 요구를 저하시켜 실용성을 향상시키는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제어 유닛은 구체적으로, 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호에 의해 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어하여 입력 전원으로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한다. 여기서, 듀티비를 가지는 제어 신호는 입력 전원의 출력 전류의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 한다.
제1 스위치가 차단되고, 제2 스위치가 미리 설치한 듀티비로 도통과 차단을 진행할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에는 모두 전류가 흐르고, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 자체 내부 저항 특성으로 인하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 내부에 열이 발생하여 승온하므로 가열 과정을 구현하게 된다. 동시에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전류가 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 보호 작용을 하므로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 폭발 등 위험이 발생하는 것을 저하시켜 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 사용 수명을 연장시키는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 입력 전원으로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 단계 다음에, 제어 유닛은 또, 만약 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 제2 스위치가 차단되도록 제어하고 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 제1 스위치가 도통하도록 제어한다.
제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도를 실시간으로 검출해야 한다. 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 제1 온도 임계값에 도달할 경우, 가열이 완성되고, 이때 제2 스위치가 차단되도록 제어하여 입력 전원과의 연결을 차단해야 한다. 이어서, 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 기간 내에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 사이의 차압은 저하되어 제1 차압 임계값보다 작아진다. 제2 스위치가 예정 시간 차단된 후, 다시 제1 스위치가 도통하도록 제어한다. 이로써, 발생할 수 있는 루프 전류를 감소시켜 가열 시스템에서의 각 전기소자에 보호 작용을 함으로써 가열 시스템 작동의 안정성을 향상시키는데 유리할 수 있다.
제2 양태에서, 본 출원은 가열 방법을 제공하는데, 이는 가열 시스템에 응용되고, 가열 시스템은 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩, 제1 스위치, 제2 스위치, 제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하며, 여기서, 제1 입력단과 제2 입력단은 외부의 입력 전원과 연결된다. 제1 스위치는 제1 배터리 팩의 제1 단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 연결되며, 제2 스위치는 제1 입력단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제2 입력단은 제1 배터리 팩의 제1 단과 연결된다. 여기서, 제1 배터리 팩의 제1 단은 제2 배터리 팩의 제1 단과 극성이 동일하고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 극성이 동일하다. 방법은, 가열 요청 신호를 수신하면 제1 스위치와 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하되, 여기서, 스위치 상태는 도통 또는 차단을 포함하는 단계를 포함한다.
가열 요청 신호를 수신한 후, 가열을 진행할 수 있는데, 이는 잘못된 가열의 확률을 감소시킬 수 있어 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 대한 보호 작용에 유리하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 이어서, 제1 스위치와 제2 스위치를 제어하여 스위치 상태를 전환하는 것을 통해 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 충전할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 역접속시킬 수 있다. 이러한 경우, 저압의 전원 또는 전력망을 통해 모두 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열할 수 있는 바, 이 가열 시스템을 여러 가지 응용 시나리오에 적용할 수 있어 실용성이 우수하다. 동시에, 관련 기술에서 특정된 전원을 사용하는 방안과 비교하여, 본 출원의 구현 난이도가 낮고 비용도 낮다. 이 외에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 동시에 가열할 수 있어 가열의 효율을 향상시키는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제1 스위치와 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 단계는, 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호에 의해 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 단계를 포함한다. 여기서, 듀티비를 가지는 제어 신호는 입력 전원의 출력 전류의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 한다.
제1 스위치가 차단되고, 제2 스위치가 듀티비로 도통과 차단을 진행할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에는 모두 전류가 흐르고, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 자체 내부 저항 특성으로 인하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 내부에 열이 발생하여 승온하므로 가열 과정을 구현하게 된다. 동시에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전류가 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 보호 작용을 하므로 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 폭발 등 위험이 발생하는 것을 저하시켜 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 사용 수명을 연장시키는데 유리하게 된다.
한 가지 선택적인 형태에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한 후, 방법은, 만약 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 제2 스위치가 차단되도록 제어하고 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 제1 스위치가 도통하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도를 실시간으로 검출해야 한다. 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 제1 온도 임계값에 도달할 경우, 가열이 완성되고, 이때 제2 스위치가 차단되도록 제어하여 입력 전원과의 연결을 차단해야 한다. 이어서, 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 기간 내에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 사이의 차압은 저하되어 제1 차압 임계값보다 작아진다. 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 다시 제1 스위치가 도통하도록 제어한다. 이로써, 발생할 수 있는 루프 전류를 감소시켜 가열 시스템에서의 각 전기소자에 보호 작용을 함으로써 가열 시스템 작동의 안정성을 향상시키는데 유리할 수 있다
제3 양태에서, 본 출원은 전기 제품을 제공하는데, 이는 상술한 바와 같은 가열 시스템을 포함한다.
한 가지 선택적인 형태에서, 전기 제품은 전동 차량이다.
본 출원의 실시예의 유리한 효과는 다음과 같다. 본 출원이 제공하는 가열 시스템은 제1 배터리 팩의 제1 단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 제1 스위치를 설치하고, 제1 입력단과 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 제2 스위치를 설치한다. 이로써, 제1 스위치와 제2 스위치의 도통 또는 차단을 제어함으로써 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 충전할 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 역접속시킬 수 있다. 이때, 제1 배터리 팩 양단의 전압과 제2 배터리 팩 양단의 전압은 서로 상쇄되면 저압의 전원 또는 전력망을 통해 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 가열 과정을 구현할 수 있는데, 이 가열 시스템을 여러 가지 응용 시나리오에 적용할 수 있어 실용성이 우수하다. 동시에, 관련 기술에서 특정된 전원을 사용하는 방안과 비교하여, 본 출원의 구현 난이도가 낮고 비용이 저렴하다. 이 외에, 또 제1 스위치와 제2 스위치를 동시에 가열할 수 있어 가열의 효율을 향상시키는데 유리하게 된다.
아래 문장의 바람직한 실시형태의 상세한 설명을 통해 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 여러 가지 기타 장점과 유리한 점이 더 뚜렷해질 것이다. 도면은 단지 바람직한 실시형태를 나타내기 위한 목적일 뿐 본 출원에 대한 한정으로 간주되지 않는다. 또한 모든 도면에서, 동일한 도면부호는 동일한 부품을 나타낸다. 도면에서,
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 개시한 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 개시한 가열 시스템의 구조 모식도이며;
도 3은 본 출원의 다른 실시예에서 개시한 가열 시스템의 구조 모식도이고;
도 4는 본 출원의 또 다른 실시예에서 개시한 가열 시스템의 구조 모식도이며;
도 5는 본 출원의 또 다른 실시예에서 개시한 가열 시스템의 구조 모식도이고;
도 6은 본 출원의 일 실시예에서 개시한 가열 방법의 흐름도이며;
도 7은 본 출원의 일 실시예에서 개시한 도 6에 도시된 단계61의 일 실시형태의 모식도이고;
도 8은 본 출원의 일 실시예에서 개시한 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한 후 수행한 방법 단계의 흐름도이며;
도 9는 본 출원의 일 실시예에서 개시한 가열 곡선의 모식도이고;
도 10은 본 출원의 일 실시예에서 개시한 가열 장치의 구조 모식도이며;
도 11은 본 출원의 다른 실시예에서 개시한 배터리 관리 시스템의 구조 모식도이다.
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작한 것이 아니다.
이하 도면과 결부하여 본 발명의 기술적 해결수단의 실시예를 상세하게 설명한다. 아래 실시예는 단지 본 발명의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위한 것이므로 예시적인 것에 불과하고, 이로써 본 발명의 보호범위를 한정할 수 없다.
별도로 정의되지 않은 한, 본 명세서에서 사용하는 모든 기술적 용어와 과학적 용어는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니며; 본 출원의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 상세한 설명에서의 용어 "포함"과 "구비" 및 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 포괄하기 위한 것이다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "제1", "제2" 등은 단지 상이한 상대를 구별하기 위한 것일 뿐 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하거나 또는 지시하는 기술특징의 수량, 특정된 순서 또는 주종관계를 은연중 나타내는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 구체적으로 한정하지 않는 한 "다수"의 의미는 두 개 이상이다.
본 명세서에서 언급한 "실시예”는 실시예와 결부하여 설명한 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 한 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서에서의 각 위치에 상기 구절이 나타나는 것은 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니고, 기타 실시예와 서로 배제하는 독립적이거나 대안적인 실시예도 아니다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 설명한 실시예는 기타 실시예와 서로 결합할 수 있다는 것을 명시적이고 암시적으로 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 "및/또는"은 관련 상대의 연관 관계를 설명하고, 세 가지 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타내는 바, 예를 들면 A 및/또는 B는 A가 존재하는 경우, A와 B가 동시에 존재하는 경우, B가 존재하는 경우 등과 같은 세 가지 경우가 존재할 수 있다는 것을 나타낸다. 이 외에, 본 명세서에서 문자 부호 "/"는 일반적으로 앞뒤 관련 상대가 한가지 "또한"이라는 관계를 가진다는 것을 나타낸다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 "다수"는 둘 이상(둘을 포함)을 가리키고, 같은 도리로, "다수의 그룹"은 두 그룹 이상(두 그룹을 포함)을 가리키며, "다수의 조각"은 두 조각 이상(두 조각을 포함)을 가리킨다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "너비", "두께", "상”, "하”, "앞”, "뒤”, "좌”, "우", "수직", "수평", "위", "아래", "내", "외", "시계 방향", "역시계 방향", "축방향", "반경 방향", "둘레 방향" 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면이 도시하는 방위 또는 위치 관계에 기반한 것으로, 본 출원의 실시예를 용이하게 설명하고 설명을 간략화하기 위한 것일 뿐 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위, 특정된 방위구조와 동작을 구비함을 지시하거나 암시하기 위한 것이 아니므로 본 출원의 실시예에 대한 한정으로 이해되어서는 아니된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명확하게 규정하고 한정하지 않은 한, 기술적 용어 "장착”, "서로 연결”, "연결”, "고정” 등 용어는 응당 일반화한 의미로 이해하여야 하는 바, 예를 들어, 고정적으로 연결될 수도 있고 탈착 가능하게 연결될 수도 있거나, 일체로 연결될 수도 있으며; 기계적으로 연결될 수도 있거나, 전기적으로 연결될 수도 있고; 직접적으로 연결될 수도 있거나, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 개의 소자 내부의 연통 또는 두 개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 근거하여 본 출원의 실시예에서의 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
최근, 신재생에너지 자동차 산업은 폭발적인 성장을 맞이하였다. 배터리는 전기 자동차의 핵심으로서 자동차 공학과 전력 공학 기술의 종합적인 구현이기도 하다.
동력 배터리의 전기화학 특성으로 인하여 저온 환경에서 동력 배터리의 충방전 능력이 크게 한정을 받아 클라이언트가 겨울에 차를 사용하는 체험에 영향을 주게 된다. 따라서, 동력 배터리를 정상적으로 사용할 수 있도록 하기 위하여 저온 환경에서 동력 배터리를 가열해야 한다.
본 출원의 발명자는 본 출원을 구현하는 과정에서, 현재 흔히 보는 가열방안은 외부의 고압 전원을 이용하여 배터리로 하여금 충전과 방전 사이에서 신속하게 전환되도록 하고, 가열 전류가 배터리를 흘러 지나간 후, 배터리는 자체 내부 저항 특성으로 인하여 배터리 내부에 직접 열을 발생하여 승온함으로써 배터리 가열 과정을 구현한다는 것을 발견하였다.
그러나, 배터리 양단에도 전압이 존재하므로 외부 고압 전원에 대한 요구가 높아야 만 배터리에 대한 충전 과정을 구현할 수 있게 된다. 다시 말하면, 특정된 전원을 설치해야 만 배터리의 가열 과정을 완성할 수 있는 바, 즉 특정된 응용 시나리오에만 적용될 수 있어 실용성이 약하다.
이에 기반하여, 출원인은 가열 시스템을 설계하였는데, 이 가열 시스템은 가열 전원에 대한 요구를 저하시키는 기초상에 저압 전원 또는 전력망을 가열 전원으로 사용하여 배터리에 대한 가열 과정을 구현할 수 있다. 따라서, 이 가열 시스템은 여러 가지 응용 시나리오에 적용될 수 있어 실용성이 우수하다.
본 출원의 실시예에서의 배터리는 전고체 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 금속 배터리, 납축 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈 수소 배터리, 리튬황 배터리, 리튬 공기 배터리 또는 나트륨 이온 배터리 등 일 수 있으나 여기서 한정하지 않는다. 규모로부터 볼 때, 본 출원의 실시예의 배터리는 전기 코어 모노머 일 수도 있고, 배터리 모듈 또는 배터리 파우치 일 수도 있으나 여기서 한정하지 않는다. 응용 시나리오에 있어서, 이 배터리는 자동차, 기선 등 동력 장치 내에 응용될 수 있다. 예를 들면, 동력 자동차에 응용되어 동력 자동차의 모터에 전기를 공급할 수 있으며, 전기 자동차의 동력원으로 사용될 수 있다. 이 배터리는 전기 자동차에서의 기타 전기 소자, 예를 들어 차내 에어컨, 차량용 플레어 등에 전기를 공급할 수도 있다.
본 출원의 실시예는 본 출원의 실시예의 가열 시스템을 포함하는 전기 제품을 제공한다. 전기 제품은 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 전기 장난감, 전동 툴, 배터리 카, 전기 자동차, 기선, 우주 비행체 등 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전기 장난감은 고정형 또는 이동형 전기 장난감, 예를 들어 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 기선 장난감 및 전기 비행기 장난감 등을 포함할 수 있고, 우주 비행체는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위하여 아래 실시예는 본 출원의 일 실시예의 전기 제품이 차량(10)인 것을 예로 하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량의 구조 모식도이다. 차량은 연료유 자동차, 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차 일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 혼합 동력 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등 일 수 있다. 차량의 내부에는 소켓(11) 및 본 출원의 임의의 실시예에서의 가열 시스템이 설치된다. 여기서, 소켓(11)은 입력 전원을 접속하고, 이 입력 전원은 저압의 전원 또는 전력망 등 일 수 있으며, 입력 전원을 가열 시스템에 전송하여 입력 전원으로 가열 시스템의 배터리 파우치(12)를 가열한다.
이 가열 시스템은 2K개의 배터리 파우치(12)를 포함하는데, 여기서, 2K개의 배터리 파우치(12)의 K개의 배터리 파우치(12)는 병렬 연결되며, 이 외에 K개의 배터리 파우치(12)는 병렬 연결되고, K는 자연수이다. 배터리 파우치(12)는 차량의 저부 또는 헤드부 또는 꼬리부에 설치될 수 있다. 배터리 파우치(12)는 적어도 하나의 전기 코어를 포함하고, 전기 코어는 충전 또는 방전에 사용되며, 재활용 및 충전 가능 방식을 이용하여 반복적으로 충전할 수 있다. 배터리 파우치(12)는 차량(10)의 전기 공급에 사용될 수 있는 바, 예를 들면, 배터리 파우치(12)는 차량(10)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리 파우치(12)는 차량(10)의 작동 전원으로 사용될 뿐만 아니라 차량(10)의 구동 전원으로 사용될 수 있고, 연료유 또는 천연가스를 대체 또는 일부 대체하여 차량(10)에 구동 동력을 제공할 수 있다.
본 출원은 가열 시스템의 사용 시나리오를 한정하지 않는 바, 본 출원의 실시예의 가열 시스템은 임의의 필요한 경우에 배터리 파우치(12)에 대한 가열 과정을 구현할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 가열 시스템(100)은 제1 입력단(101), 제2 입력단(102), 제1 배터리 팩(103), 제2 배터리 팩(104), 제1 스위치(105), 제2 스위치(106) 및 제어 유닛(107)을 포함한다. 여기서, 제1 입력단(101)과 제2 입력단(102)은 외부의 입력 전원(200)과 연결되고, 제1 스위치(105)는 제1 배터리 팩(103)의 제1 단과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단 사이에 연결되며, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단은 제2 배터리 팩(104)의 제2 단과 연결되고, 제2 스위치(106)는 제1 입력단(101)과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단 사이에 연결되며, 제2 입력단(102)은 제1 배터리 팩(103)의 제1 단과 연결되고, 제어 유닛(107)은 제1 스위치(105) 및 제2 스위치(106)와 연결된다. 여기서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 모두 적어도 하나의 전기 코어를 포함한다.
여기서, 제1 배터리 팩(103)의 제1 단은 제2 배터리 팩(104)의 제1 단과 극성이 동일하고, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단은 제2 배터리 팩(104)의 제2 단과 극성이 동일하다. 구체적으로, 만약 제1 배터리 팩(103)의 제1 단이 양극이고, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단이 음극이면 제2 배터리 팩(104)의 제1 단은 양극이고, 제2 배터리 팩(104)의 제2 단은 음극이며; 반대로 만약 제1 배터리 팩(103)의 제1 단이 음극이고, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단이 양극이면 제2 배터리 팩(104)의 제1 단이 음극이고, 제2 배터리 팩(104)의 제2 단이 양극이다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 여기서, “+”는 양극을 나타내고, “-”는 음극을 나타낸다. 도 2에서는 제1 배터리 팩(103)의 제1 단이 양극이고, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단이 음극이며 제2 배터리 팩(104)의 제1 단이 양극이고, 제2 배터리 팩(104)의 제2 단이 음극인 것을 예로 들었다. 도 3에서는 제1 배터리 팩(103)의 제1 단이 음극이고, 제1 배터리 팩(103)의 제2 단이 양극이며, 제2 배터리 팩(104)의 제1 단이 음극이고, 제2 배터리 팩(104)의 제2 단이 양극인 것을 예로 들었다.
이하 도 2에 도시된 가열 시스템을 예로 들어 설명하는데, 도 3에 도시된 가열 시스템의 작동원리가 도 2에 도시된 가열 시스템과 동일하므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.
도 2에서, 제1 스위치(105)와 제2 스위치(106)는 모두 제어 유닛(107)의 제어를 받는 바, 즉 제어 유닛(107)은 제어 신호를 출력하여 제1 스위치(105)를 도통 또는 차단하도록 제어하고, 제2 스위치(106)를 도통 또는 차단하도록 제어하여 입력 전원(200)을 통해 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열할 수 있다.
구체적으로, 제1 스위치(105)가 차단되고 제2 스위치(106)가 도통될 경우, 입력 전원(200), 제1 입력단(101), 제2 스위치(106), 제2 배터리 팩(104), 제1 배터리 팩(103) 및 제2 입력단(102)은 회로를 형성하고, 입력 전원(200)은 전류를 출력하며, 이 전류는 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 경유한다. 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)에 내부 저항이 존재하여 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 내부에는 전류가 흘러 열을 발생하여 승온하므로 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)이 가열 상태에 놓이게 된다.
이어서, 제1 스위치(105)가 도통되고 제2 스위치(106)가 차단될 경우, 입력 전원(200)과 제1 배터리 팩(103) 및 제2 배터리 팩(104) 사이의 회로는 차단되며, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 전류는 0으로 감소되고, 입력 전원(200)을 통해 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열하는 과정이 완료된다. 이때, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)가열이 완성되고, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 전원으로서 부하에 전기를 공급할 수 있다.
이 실시예에서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열하는 과정에서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 역접속 상태에 놓이는 바, 즉 제1 배터리 팩(103) 양단의 전압과 제2 배터리 팩(104) 양단의 전압은 서로 상쇄된다. 즉, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 전체 전압은 0이 되거나 또는 0에 근접하고, 이러한 경우, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 전체 등가는 저항일 수 있다. 이로써, 관련 기술에서와 같이 특정된 전원을 사용할 필요가 없이 저압의 전원 또는 전력망을 통해 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열할 수 있어 이 가열 시스템(100)이 입력 전원(200)에 대한 요구가 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 가열 시스템(100)은 많은 응용 시나리오에 적용될 수 있어 실용성이 우수하다. 또한, 구현 난이도와 비용을 저하시킨다. 이 외에, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 동시에 가열할 수 있어 가열의 효율을 향상시키는데 유리하게 된다.
일 실시예에서, 제1 배터리 팩(103) 양단의 전압은 제2 배터리 팩(104) 양단의 전압과 같다.
제1 배터리 팩(103) 양단의 전압을 제2 배터리 팩(104) 양단의 전압과 같도록 함으로써 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)이 역접속된 후, 제1 배터리 팩(103) 양단의 전압과 제2 배터리 팩(104) 양단의 전압이 서로 상쇄되도록 하는 바, 즉 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 전체 전압은 0이다. 이러한 경우, 저압의 전원 또는 전력망을 통해 모두 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 가열 과정을 구현할 수 있어, 즉 입력 전원에 대한 요구가 낮아 이 가열 시스템을 여러 가지 응용 시나리오에 적용할 수 있어 실용성이 우수하다.
설명해야 할 것은, 본 출원의 실시예에서의 각 스위치(예를 들어 제1 스위치(105)와 제2 스위치(106))는 모두 전계 효과 트랜지스터 MOSFET, 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터 IGBT, 사이리스터 SCR, 게이트 턴 오프 사이리스터 GTO, 파워 트랜지스터 GTR 등 유형과 같은 임의의 스위치 작용을 하는 전력 전자 소자 일 수도 있고, 접촉기, 릴레이, 지연 스위치, 광전 스위치, 택트 스위치, 근접 스위치 등 유형과 같은 상용 스위치일 수도 있으며, 상기 유형의 조합일 수도 있다.
일 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 배터리 팩(104)의 제1 단은 제1 메인 스위치(400)를 통해 부하(300)의 제1 단과 연결되고, 제2 배터리 팩(104)의 제2 단은 제2 메인 스위치(500)를 통해 부하(300)의 제2 단과 연결된다. 이 실시예에서는, 제1 메인 스위치(400)를 도 2 또는 도 3에 도시된 제2 스위치(106)로 사용, 즉 제1 메인 스위치(400)는 제2 스위치(106)의 작용을 할 수 있다. 여기서, 상기 실시예로부터 알 수 있다 시피, 제2 스위치(106)가 제1 입력단(101)과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단 사이에 연결되면 제1 메인 스위치(400)도 제1 입력단(101)과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단 사이에 연결되어야 한다.
이 실시예에서, 만약 제1 배터리 팩(103)의 제1 단과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단이 모두 양극이고 제1 배터리 팩(103)의 제2 단과 제2 배터리 팩(104)의 제2 단이 모두 음극이면 제1 메인 스위치(400)는 부하의 양극과 연결되어야 한다는 것을 이해해야 한다. 만약 제1 배터리 팩(103)의 제1 단과 제2 배터리 팩(104)의 제1 단이 모두 음극이고 제1 배터리 팩(103)의 제2 단과 제2 배터리 팩(104)의 제2 단이 모두 양극이면 제1 메인 스위치(400)는 부하의 음극과 연결되어야 한다.
가열 시스템(100)이 부하(300)와 연결될 경우, 통상적으로 가열 시스템(100)과 부하(300) 사이에 제1 메인 스위치(400)와 제2 메인 스위치(500)를 설치하여 부하(300)의 파워 온 또는 파워 오프를 제어한다. 이어서, 제1 메인 스위치(400)를 상기 실시예에서의 제2 스위치(106)로 사용하여 제2 스위치(106)를 제거함으로써 가열 시스템(100)의 비용을 저하시키는데 유리할 수 있다.
일 실시예에서는, 이 가열 시스템(100)을 신재생에너지 자동차에 응용할 수 있다. 신재생에너지 자동차에 배터리(상기 실시예에서의 제1 배터리 팩(103) 및 제2 배터리 팩(104)과 대응됨)를 설치하고, 배터리의 양극과 부하의 양극 사이에 메인 포지티브 스위치를 설치하며, 배터리의 음극과 부하의 음극 사이에 메인 네거티브 스위치를 설치한다. 이 실시예에서, 메인 포지티브 스위치가 상기 실시예에서의 제1 메인 스위치(400)와 대응되면 메인 네거티브 스위치는 상기 실시예에서의 제2 메인 스위치(500)와 대응되거나, 또는 메인 네거티브 스위치가 상기 실시예에서의 제1 메인 스위치(400)와 대응되면 메인 포지티브 스위치는 상기 실시예에서의 제2 메인 스위치(500)와 대응될 수 있다. 이로써, 신재생에너지 자동차에 휴대된 메인 포지티브 스위치 또는 메인 네거티브 스위치를 제2 스위치(106)로 사용하여 비용을 저하시킬 수 있다.
설명해야 할 것은, 도 2, 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같은 가열 시스템(100)의 하드웨어 구조는 단지 예시적인 것이고, 가열 시스템(100)은 도면에 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 부품을 구비할 수 있으며, 둘 또는 그 이상의 부품을 조합하거나 상이한 부품 구성을 가질 수 있고, 도면에 도시된 각 부품은 하나 또는 다수의 신호 처리 및/또는 전용 집적 회로를 포함하는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에서 구현될 수 있다.
예를 들면, 일 실시예에서, 도 2 및 도 5를 함께 참조하면, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 모두 N개의 배터리 파우치를 포함하고, 임의의 한 배터리 파우치는 적어도 하나의 전기 코어를 포함하며, N은 자연수이다. 여기서, 제1 배터리 팩(103)은 배터리 파우치(A1), 배터리 파우치(A2)…배터리 파우치(AN)를 포함하고, 제2 배터리 팩(104)은 배터리 파우치(B1), 배터리 파우치(B2)…배터리 파우치(BN)를 포함한다.
구체적으로, 배터리 파우치(A1), 배터리 파우치(A2)…배터리 파우치(AN)는 병렬 연결되고, 배터리 파우치(B1), 배터리 파우치(B2)…배터리 파우치(BN)는 병렬 연결된다. 이때, 제1 배터리 팩(103) 양단의 전압은 배터리 파우치(A1), 배터리 파우치(A2)…배터리 파우치(AN)에서의 임의의 한 배터리 파우치 양단의 전압이고, 제2 배터리 팩(104) 양단의 전압은 배터리 파우치(B1), 배터리 파우치(B2)…배터리 파우치(BN)에서의 임의의 한 배터리 파우치 양단의 전압이다. 이로써, 배터리 파우치의 전압이 동일하거나 근접하게 동일하도록 설치함으로써 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열할 경우, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 전체 전압이 0이 되거나 또는 0에 근접하도록 하는데 유리하여, 입력 전원에 대한 요구를 저하시켜 실용성을 향상시키는데 유리하게 된다.
또 예를 들어, 다른 실시예에서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 배터리 파우치에서의 두 개의 전압이 같은 전기 코어 모듈 집합이고, 모듈 집합은 다수의 모듈이 직렬 연결되거나 다수의 모듈이 병렬 연결된 것일 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)은 두 개의 전압이 같은 전기 코어 집합일 수도 있고, 전기 코어 집합은 다수의 전기 코어가 직렬 연결되거나 또는 다수의 전기 코어가 병렬 연결된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 도 5를 참조하면, 제어 유닛(107)은 구체적으로 제1 스위치(105)하 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호를 통해 제2 스위치(106)가 도통 및 차단되도록 제어하여 입력 전원(200)을 통해 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열한다.
여기서, 제1 스위치(105)의 초기 상태는 도통이고, 제2 스위치(106)의 초기 상태는 차단이다. 듀티비는 미리 설치한 듀티비이고, 이 듀티비는 제1 전류 임계값의 유효값에 의해 결정되며, 제1 전류 임계값의 유효값은 미리 설치한 전류 유효값이다. 일 실시형태에서, 제1 전류 임계값의 유효값은 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 가열 과정에서 전류가 도달할 수 있는 최대치의 유효값에 대응된다. 이 제1 전류 임계값의 유효값을 통해 이와 대응되는 듀티비를 획득하여 최대 듀티비로 기록할 수 있다. 이로써, 실제 응용에서, 듀티비를 이 최대 듀티비보다 작게 설치하여 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)이 전류가 너무 커서 파손되는 위험을 저하시킴으로써 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)에 보호 작용을 할 수 있어 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 사용 수명을 연장시키는데 유리하게 된다.
요약하면, 듀티비를 가지는 제어 신호는 입력 전원(200)의 출력 전류(즉 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 흐르는 전류)의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 하여 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)에 보호 작용을 할 수 있다.
이해할 수 있다 시피, 일 실시예에서, 제1 전류 임계값의 유효값은 사용자가 실제 응용 상황에 따라 미리 설치한 전류 유효값인 바, 예를 들어, 실제 응용에서, 이 가열 시스템에서의 각 전기 소자에 흐르는 최대 전류의 유효값을 함께 결합하여 제1 전류 임계값을 결정함으로써 각 전기 소자에 대해 보호 작용을 한다. 다른 실시예에서는, 제어 유닛(107)에 배터리의 유형 또는 재료에 따라 자동으로 설치한 전류 유효값 일 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
일 실시예에서, 입력 전원(200)을 통해 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열한 후, 제어 유닛(107)은 또, 만약 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 제2 스위치(106)이 차단되도록 제어하고, 제2 스위치(106)가 예정 시간동안 차단된 후, 제1 스위치(105)가 도통되도록 제어한다.
여기서, 제1 온도 임계값은 사용자가 미리 설치한 온도값 일 수도 있고, 제어 유닛(107)이 배터리의 유형 또는 재료에 따라 자동으로 설치한 온도값 일 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 가열하는 과정에서 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 온도를 실시간으로 검출하여 온도가 너무 높아 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)이 파손되는 확률을 저하시켜야 한다. 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 온도가 제1 온도 임계값에 도달할 경우, 가열이 완성된다. 이때, 우선 제2 스위치(106)가 차단되도록 제어하여 입력 전원(200)과의 연결을 차단한다.
이어서, 제2 스위치(106)가 예정 시간동안 차단된 기간 내에, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104) 사이의 차압을 저하시켜 제1 차압 임계값보다 작아지도록 할 수 있다. 제2 스위치(106)가 예정 시간동안 차단된 후, 다시 제1 스위치(105)가 도통하도록 제어한다. 이로써, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)의 가열 과정을 완성하고, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104)을 전원으로 사용하여 부하에 작동 전압을 제공할 수 있다. 여기서, 제1 기간은 구체적인 응용 시나리오에 따라 설정할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 예를 들면, 일 실시형태에서, 제1 기간은 10분으로 설치할 수 있다.
여기서, 제1 차압 임계값은 배터리의 재료 또는 유형 및/또는 구체적인 응용 시나리오에 따라 설치할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104) 사이의 루프 전류가 가열 시스템의 각 전기 소자에 영향을 미칠 경우, 이 루프 전류와 대응되는 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104) 사이의 차압을 제1 차압 임계값으로 설치한다. 이 실시예에서는, 제1 배터리 팩(103)과 제2 배터리 팩(104) 사이의 차압이 제1 차압 임계값보다 작아지도록 저하시켜 발생할 수 있는 각 전기 소자에 대한 루프 전류의 영향이 보다 작아지거나 영향이 없도록 할 수 있으며, 가열 시스템에서의 각 전기소자에 보호 작용을 함으로써 가열 시스템 작동의 안정성을 향상시키는데 유리할 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 6은 본 출원의 실시예에서 제공하는 가열 방법의 흐름도이다. 여기서, 가열 시스템의 구조는 상기 도 2 내지 조 5의 구체적인 설명을 참조할 수 있으며, 여기서 더 이상 설명하지 않는다. 이 가열 방법은 아래 단계를 포함한다.
단계61: 가열 요청 신호를 수신하면 제1 스위치와 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한다.
여기서, 스위치 상태는 도통 또는 차단을 포함한다.
일 실시예에서, 가열 요청 신호는 인위적으로 제공한 신호 일 수 있는 바, 즉 사용자가 버튼을 작동시키는 등 방식으로 가열 요청 신호를 발송할 수 있다. 다른 실시예에서, 가열 요청 신호는 제어 유닛이 제1 배터리 팩 또는 제2 배터리 팩의 온도가 낮다는 것을 검출하여 가열해야 할 경우 주동적으로 출력한 가열 요청 신호 일 수도 있다. 동시에, 가열 요청 신호를 수신한 후, 가열을 진행할 수 있는데, 이는 잘못된 가열의 확률을 감소시킬 수 있어 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 대한 보호 작용에 유리하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 사용 수명을 연장시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 만약 이 가열 시스템이 전동 차량에 설치되면 가열 요청 신호를 수신한 후, 먼저 제1 메인 스위치, 제2 메인 스위치 및 입력 전원의 현재 상태를 검출하여 제1 메인 스위치 및 제2 메인 스위치가 차단 상태에 놓이고 이 가열 시스템이 이미 입력 전원에 접속된 것을 결정한 다음 다시 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 가열 과정을 수행할 수 있다.
제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 역접속 상태에 놓이고 제1 배터리 팩 양단의 전압과 제2 배터리 팩 양단의 전압은 서로 상쇄된다. 즉, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전체 전압은 0이 되거나 또는 0에 근접하고, 이러한 경우, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 전체 등가는 저항일 수 있다. 이로써, 관련 기술에서와 같이 특정된 전원을 사용할 필요가 없이 저압의 전원 또는 전력망을 통해 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열할 수 있어 이 가열 시스템이 입력 전원에 대한 요구가 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이 가열 시스템은 많은 응용 시나리오에 적용될 수 있어 실용성이 우수하다. 또한, 구현 난이도와 비용을 저하시킨다. 이 외에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 동시에 가열할 수 있어 가열의 효율을 향상시키는데 유리하게 된다.
일 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이, 단계61에서 제1 스위치와 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정은 아래 단계를 포함한다.
단계71: 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호에 의해 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한다.
여기서, 제1 스위치의 초기 상태는 도통이고, 제2 스위치의 초기 상태는 차단이다. 듀티비는 미리 설치한 듀티비이고, 이 듀티비는 제1 전류 임계값의 유효값에 의해 결정되며, 제1 전류 임계값의 유효값은 미리 설치한 전류 유효값이다.
일 실시형태에서, 제1 전류 임계값의 유효값은 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 가열 과정에서 전류가 도달할 수 있는 최대치의 유효값에 대응된다. 이 제1 전류 임계값의 유효값을 통해 이와 대응되는 듀티비를 획득하여 최대 듀티비로 기록할 수 있다. 이로써, 실제 응용에서, 듀티비를 이 최대 듀티비보다 작게 설치하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩이 전류가 너무 커서 파손되는 위험을 저하시킴으로써 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩에 보호 작용을 할 수 있어 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 사용 수명을 연장시키는데 유리하게 된다.
요약하면, 이 실시예에서, 듀티비를 가지는 제어 신호는 입력 전원의 출력 전류(즉 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 흐르는 전류)의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩이 파손되는 위험을 저하시킬 수 있다.
일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 단계61 또는 단계71에서 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열한 후, 가열 방법은 아래 단계를 더 포함한다.
단계81: 만약 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 제2 스위치가 차단되도록 제어하고 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 제1 스위치가 도통하도록 제어한다.
제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정에서 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도를 실시간으로 검출하여 온도가 너무 높아 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩이 파손되는 확률을 저하시켜야 한다. 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 제1 온도 임계값에 도달할 경우, 가열이 완성된다. 이때, 우선 제2 스위치가 차단되도록 제어하여 입력 전원과의 연결을 차단함으로써 가열을 정지한다.
이어서, 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 기간 내에, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩 사이의 차압을 저하시켜 제1 차압 임계값보다 작아지도록 할 수 있다. 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 다시 제1 스위치가 도통하도록 제어한다. 이로써, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 가열 과정을 완성하고, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 전원으로 사용하여 부하에 작동 전압을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 도 9를 참조하면, 도 9는 본 출원이 제공하는 가열 방법을 이용하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하는 과정에서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도 변화 과정이다. 여기서, 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩은 수량이 동일한 같은 종류의 전기 코어로 조성되어 제1 배터리 팩의 온도 변화 곡선이 제2 배터리 팩의 온도 변화 곡선과 동일하도록 한다. 즉 도 9에서, 곡선(L1)은 제1 배터리 팩의 온도 변화 곡선일 수도 있고 제2 배터리 팩의 온도 변화 곡선일 수도 있다. 도 9에서, 횡좌표는 시간을 나타내고, 단위는 분(min)이며; 종좌표는 온도를 나타내고, 단위는 섭씨도(℃)이다.
제1 배터리 팩을 예로 들어 설명한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 팩의 초기 온도는 약 29℃이다. 0.5min에서 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호를 통해 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어한다. 입력 전원은 제1 배터리 팩에 전류를 출력하여 제1 배터리 팩으로 하여금 이의 내부 저항에 의해 가열되도록 하여 제1 배터리 팩의 온도를 상승시키기 시작한다. 온도가 상승함에 따라 제1 배터리 팩의 내부 저항이 저하되므로 온도가 상승되는 속도는 점차적으로 평온해지는 추세에 놓이는 바, 즉 곡선(L1)의 기울기는 점차적으로 감소되는 추세를 나타낸다. 12min 좌우까지 제1 배터리 팩의 온도는 제1 온도 임계값보다 크거나 같고, 제2 스위치가 차단되도록 제어되어 입력 전원을 차단하며, 제1 배터리 팩에 대한 가열을 정지시키고, 제1 배터리 팩의 온도가 다시 저하된다.
이 실시예에서는, 본 출원의 실시예에서 제공하는 가열 방법을 통해 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 가열 과정을 구현할 수 있다. 또한, 입력 전원은 저압의 전원 또는 전력망 전원과 같은 교류 전원을 사용하여 많은 응용 시나리오에 적용될 수 있어 실용성이 우수하다.
일 실시형태에서, 이 가열 시스템은 전동 차량에 응용되고, 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩은 제1 스위치와 배터리 파우치를 조성한다. 여기서, 배터리 파우치는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)을 더 포함하고, 전동 차량은 차량 제어 유닛(Vehicle Control Unit, VCU)을 더 포함하는 바, 즉 상기 실시예에서의 제어 유닛은 BMS와 VCU를 포함한다.
이 실시형태에서, BMS는 배터리 파우치의 상태 정보, 예를 들면 배터리 온도 하전 상태(State of Charge, SOC), 전압 신호, 전류 신호 등을 사용하고, 이 상태 정보에 따라 배터리 파우치의 가열 여부를 결정할 수 있다. 배터리 파우치를 가열해야 한다고 결정할 경우, BMS는 VCU에 가열 요청 신호를 발송할 수 있다. VCU는 BMS가 발송한 가열 요청 신호에 따라 가열 시스템이 배터리 파우치를 가열할지 여부를 결정한다.
만약 VCU가 가열 시스템을 오픈하여 배터리 파우치를 가열하도록 결정하면 BMS는 제1 스위치가 차단되도록 제어하며, VCU는 제2 스위치가 미리 설치한 듀티비로 도통 및 차단되도록 제어하여 배터리 파우치를 가열한다.
배터리 파우치를 가열하는 과정에서 만약 배터리 파우치에서의 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩의 온도가 이미 요구를 만족시키면 VCU는 제2 스위치가 차단되도록 제어하고, BMS에 가열 정지 신호를 발송하여 BMS로 하여금 제1 스위치가 도통되도록 제어하게 한다. 즉 VCU는 가열 시스템을 제어하여 배터리 파우치의 가열 과정을 정지하도록 한다.
동시에, 배터리 파우치를 가열하는 과정에서, 배터리 파우치의 BMS는 배터리 파우치의 온도에 이상이 존재하는지 여부를 모니터링 할 수도 있다. 배터리 파우치(12)의 온도에 이상이 존재할 경우, BMS는 VCU에 온도 이상 정보를 발송하여 VCU가 가열 시스템을 제어하여 배터리 파우치의 가열 과정을 정지하도록 한다.
도 10을 참조하면, 이는 본 출원의 실시예에서 제공하는 가열 장치의 구조 모식도를 도시하는 바, 가열 장치(1000)는 가열 시스템에 응용되고, 여기서 가열 시스템의 구조는 상기 도 2 내지 도 5의 구체적인 설명을 참조할 수 있으며, 여기서 더 이상 설명하지 않는다. 가열 장치(1000)는 스위치 상태 전환 유닛(1001)을 포함한다.
스위치 상태 전환 유닛(1001)은 가열 요청 신호를 수신하면 제1 스위치와 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 제1 배터리 팩과 제2 배터리 팩을 가열하되, 여기서, 스위치 상태는 도통 또는 차단을 포함한다.
상기 제품은 도 6에 도시된 본 출원의 실시예에서 제공하는 방법을 수행할 수 있고, 방법의 수행과 상응한 기능 모듈 및 유리한 효과를 구비한다. 본 실시예에서 상세하기 설명하지 않은 기술적인 세부사항은 본 출원의 실시예에서 제공하는 방법을 참조할 수 있다.
도 11을 참조하면, 이는 본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리 관리 시스템의 구조 모식도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 배터리 관리 시스템(1100)은 하나 또는 다수의 프로세서(1101) 및 메모리(1102)를 포함한다. 여기서, 도 11에서는 하나의 프로세서(1101)를 예로 한다.
프로세서(1101)와 메모리(1102)는 버스 또는 기타 방식을 통해 연결될 수 있는데, 도 11에서는 버스를 통해 연결되는 것을 예로 한다.
메모리(1102)는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서 비휘발성 소프트웨어 프로그램, 비휘발성 컴퓨터 실행 가능 프로그램 및 모듈, 예를 들면 본 출원의 실시예에서의 가열 방법과 대응되는 프로그램 명령/모듈(예를 들면 도 10에 따른 각 유닛)을 저장할 수 있다. 프로세서(1101)는 메모리(1102)에 저장된 비휘발성 소프트웨어 프로그램, 명령 및 모듈을 운행시키는 것을 통해 가열 장치의 각 기능 응용 및 데이터 처리를 수행, 즉 상기 방법 실시예에서의 가열 방법 및 상기 장치 실시예의 각 유닛의 기능을 구현한다.
메모리(1102)는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수도 있고, 자기 디스크 기억소자, 플래시 메모리 소자 또는 기타 비휘발성 솔리드 스테이트 기억소자와 같은 비휘발성 메모리를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 메모리(1102)는 프로세서(1101)에 대해 원격으로 설치된 메모리를 선택적으로 포함할 수 있고, 이러한 원격 메모리는 네트워크를 통해 프로세서(1101)에 연결된다. 상기 네트워크의 구현예는 인터넷, 인트라넷, 근거리 통신망, 이동 통신망 및 이들의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
상기 프로그램 명령/모듈은 상기 메모리(1102)에 저장되어 상기 하나 또는 다수의 프로세서(1101)에 의해 실행될 경우, 상기 임의의 방법 실시예에 따른 가열 방법, 예를 들면 이상에서 설명한 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 각 단계를 수행할 수도 있고; 도 10에 따른 각 유닛의 기능을 구현할 수도 있다.
본 출원의 실시예는 전기 제품을 더 제공하는데, 이는 상기 임의의 한 실시예에 따른 가열 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 이 전기 제품은 전동 차량이다.
본 출원의 실시예는 비휘발성 컴퓨터 저장 매체를 더 제공하는데, 컴퓨터 저장 매체에는 컴퓨터 실행 가능 명령이 저장되고, 이 컴퓨터 실행 가능 명령은 하나 또는 다수의 프로세서에 의해 실행되어 상기 하나 또는 다수의 프로세서로 하여금 상기 임의의 방법 실시예에 따른 가열 방법을 수행하도록 할 수 있다. 예를 들면, 이상에서 설명한 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 각 단계를 수행할 수도 있고; 도 10에 따른 각 유닛의 기능을 구현할 수도 있다.
이상에서 설명한 장치 또는 기기 실시예는 단지 예시적인 것으로서, 여기서 상기 분리부품으로 설명된 모듈 유닛은 물리적으로 분류된 것일 수도 있고 아닐 수도 있으며 모듈 유닛으로 표시된 부품은 물리적 유닛이거나 아닐 수 있는 바, 즉 한 곳에 위치할 수도 있고 다수의 네트워크 모듈 유닛에 분포될 수도 있다. 실제의 수요에 근거하여 그 중의 일부 또는 모든 모듈을 선택하여 본 실시예의 해결수단의 목적을 달성할 수 있다.
상기 실시형태의 설명을 통해, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 각 실시형태가 소프트웨어와 일반 하드웨어 플랫폼을 결부하는 방식에 의해 구현되거나 또는 하드웨어에 의해 구현될 수 있다는 것을 명백하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 이해에 기반하여, 상기 기술적 해결수단의 본질적 부분 또는 관련 기술에 기여한 부분이 소프트웨어 제품의 형태로 구현될 수 있고, 해당 컴퓨터 소프트웨어 제품을 컴퓨터 판독 가능 저장 매체, 예컨대 ROM/RAM, 자기 디스크, 광 디스크에 저장될 수 있으며, 약간의 명령을 포함하여 한 대의 컴퓨터 기기(개인 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 기기 등)로 하여금 각 실시예 또는 실시예의 어느 부분에 따른 방법을 수행할 수 있도록 한다.
비록 이미 바람직한 실시예를 참조하여 본 출원을 설명하였으나 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 상황에서 이에 대해 여러 가지 개선을 진행할 수 있고, 등가물을 이용하여 그 중의 부품을 대체할 수 있다. 특히 구조적 충돌이 존재하지 않는 이상 각 실시예에서 제기한 각 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 출원은 명세서에서 개시한 특정된 실시예에 한정되지 않고 청구범위의 범위 내에 들어가는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
본 출원은 2021년 9월 28일에 제출한 발명의 명칭이 “가열 시스템, 가열 방법 및 장치, 전기 제품”인 중국 특허출원 202111144655.2의 우선권을 주장하며 이 출원의 모든 내용은 인용에 의해 본 출원에 결부된다.
10: 차량
11: 소켓
12: 배터리 파우치
L1: 제1 배터리 팩의 온도 변화 곡선 또는 제2 배터리 팩의 온도 변화 곡선

Claims (10)

  1. 외부의 입력 전원과 연결되기 위한 제1 입력단과 제2 입력단을 포함하는 가열 시스템에 있어서,
    제1 스위치가 제1 배터리 팩의 제1 단 및 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제1 배터리 팩의 제2 단이 제2 배터리 팩의 제2 단에 연결되며, 제2 스위치가 제1 입력단 및 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 제2 입력단이 제1 배터리 팩의 제1 단과 연결되되, 여기서, 제1 배터리 팩의 제1 단은 제2 배터리 팩의 제1 단과 극성이 동일하고, 제1 배터리 팩의 제2 단은 제2 배터리 팩의 제2 단과 극성이 동일한 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩, 제1 스위치와 제2 스위치; 및
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치와 연결되어 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 도통 또는 차단되도록 제어함으로써 상기 입력 전원으로 상기 제1 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩을 가열하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 배터리 팩의 제1 단은 제1 메인 스위치를 통해 부하의 제1 단과 연결되고, 상기 제2 배터리 팩의 제2 단은 제2 메인 스위치를 통해 상기 부하의 제2 단과 연결되며;
    상기 제1 메인 스위치는 상기 제2 스위치인 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배터리 팩 양단의 전압은 상기 제2 배터리 팩 양단의 전압과 동등한 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩은 모두 N개의 배터리 파우치를 포함하고, 여기서, N은 자연수이며;
    상기 제1 배터리 팩에서의 N개의 배터리 파우치는 병렬 연결되고, 상기 제2 배터리 팩에서의 N개의 배터리 파우치는 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 구체적으로,
    상기 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호에 의해 상기 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어하여 상기 입력 전원으로 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열하되;
    여기서, 듀티비를 가지는 상기 제어 신호는 상기 입력 전원의 출력 전류의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 전원으로 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열한 다음에, 상기 제어 유닛은 또,
    만약 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 상기 제2 스위치가 차단되도록 제어하고 상기 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 상기 제1 스위치가 도통하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 시스템.
  7. 제1 배터리 팩, 제2 배터리 팩, 제1 스위치, 제2 스위치, 제1 입력단 및 제2 입력단을 포함하고, 상기 제1 입력단과 상기 제2 입력단은 외부의 입력 전원과 연결되는 가열 시스템에 응용되는 가열 방법에 있어서,
    상기 제1 스위치는 상기 제1 배터리 팩의 제1 단과 상기 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 상기 제1 배터리 팩의 제2 단은 상기 제2 배터리 팩의 제2 단과 연결되며, 상기 제2 스위치는 상기 제1 입력단과 상기 제2 배터리 팩의 제1 단 사이에 연결되고, 상기 제2 입력단은 상기 제1 배터리 팩의 제1 단과 연결되되, 여기서, 상기 제1 배터리 팩의 제1 단은 상기 제2 배터리 팩의 제1 단과 극성이 동일하고, 상기 제1 배터리 팩의 제2 단은 상기 제2 배터리 팩의 제2 단과 극성이 동일하며;
    상기 방법은,
    가열 요청 신호를 수신하면 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열하되, 여기서, 상기 스위치 상태는 도통 또는 차단을 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열하는 상기 단계는,
    상기 제1 스위치가 차단되도록 제어하고, 듀티비를 가지는 제어 신호에 의해 상기 제2 스위치가 도통 및 차단되도록 제어하여 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열하되;
    여기서, 듀티비를 가지는 상기 제어 신호는 상기 입력 전원의 출력 전류의 유효값이 제1 전류 임계값의 유효값보다 작도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 스위치 상태를 제어하여 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩을 가열하는 상기 단계 다음에, 상기 방법은,
    만약 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩의 온도가 모두 제1 온도 임계값보다 크거나 같으면 상기 제2 스위치가 차단되도록 제어하고 상기 제2 스위치가 예정 시간동안 차단된 후, 제1 스위치가 도통하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 방법.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 가열 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 제품.
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