KR102661775B1 - 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법, 저장 매체, 및 차량 - Google Patents

에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법, 저장 매체, 및 차량 Download PDF

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Abstract

협력 제어 방법이 개시된다. 이러한 협력 제어 방법은, 목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하는 단계; 목표 충전 및 방전 전력에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하는 단계; 목표 구동 전력에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계; 제1 직교 축 전류와 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 하는 단계; 및 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 위 정보에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함한다.

Description

에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법, 저장 매체, 및 차량
<관련 출원들에 대한 상호-참조>
본 개시내용은 2019년 9월 25일자로 BYD Co., Ltd.에 의해 출원되고 발명의 명칭이 "COOPERATIVE CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR ENERGY CONVERSION APPARATUS, STORAGE MEDIUM, AND VEHICLE"인 중국 특허 출원 제201910912731.6호에 대한 우선권을 주장한다.
<기술 분야>
본 개시내용은 차량의 기술 분야에, 더 구체적으로는, 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법 및 장치, 저장 매체, 및 차량에 관련된다.
전기 차량의 지속적인 대중화와 함께, 점점 더 많은 전기 차량이 사회 및 가족에 진입하여, 사람들이 여행하는 데 큰 편의를 가져올 것이다. 전기 차량에서의 전력 배터리로서 리튬-이온 배터리들이 일반적으로 사용된다. 리튬-이온 배터리의 일반적인 작동 온도는 -20°C 내지 55°C의 범위이고, 리튬-이온 배터리는 저온에서 충전되는 것이 허용되지 않는다. 관련 분야들에서, 저온 배터리를 가열하기 위한 해결책은 PTC 히터 또는 가열 배선 히터 또는 엔진 또는 모터를 사용하여 저온에서 배터리 냉각 회로의 냉각액을 가열하고, 이러한 냉각액을 사용하여 배터리 코어를 미리 결정된 온도로 가열하는 것이다. 또한, 배터리가, -19°C 및 SOC=0의 극한 조건과 같은, 저온에 그리고 낮은 배터리 상태에 있을 때, 배터리는 방전되는 것이 허용되지 않고, 단지 소전류 충전 및 고전력 가열 및 저전력 충전만이 허용된다. 심지어 가열은 0의 전력에서 수행되고, 충전은 0의 전력에서 시작하는 것이 허용된다. 그러나, PTC 히터는 충전 동안 가열을 구현할 수 없어서, 배터리의 긴 충전 시간을 초래한다.
위 내용에 기초하여, 관련 분야들에서는, 저온에서 가열 디바이스를 사용하여 전력 배터리를 가열하는 결과로서, 비용에서의 증가와 충전 및 방전 프로세스, 가열 프로세스 및 토크 출력 프로세스 중 2개 또는 3개가 협력하여 작동할 수 없다는 문제점들이 존재한다.
본 개시내용의 목적은, 저온에서 가열 디바이스를 사용하여 전력 배터리를 가열하는 결과로서, 비용에서의 증가와 충전 및 방전 프로세스, 가열 프로세스 및 토크 출력 프로세스 중 2개 또는 3개가 협력하여 작동할 수 없다는 문제점들을 해결하기 위한, 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법 및 장치, 저장 매체, 및 차량을 제공하는 것이다.
본 개시내용은 이러한 방식으로 구현된다. 본 개시내용의 제1 양태는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 에너지 변환 장치는 가역 PWM(pulse width modulation) 정류기 및 모터 코일을 포함한다. 가역 PWM 정류기는 모터 코일과 연결된다. 외부 배터리의 양극 단부 및 음극 단부가 가역 PWM 정류기의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결된다. 외부 충전 및 방전 포트의 제1 단부 및 제2 단부가 모터 코일로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선 및 가역 PWM 정류기의 제2 버스 단자와 각각 연결된다.
이러한 협력 제어 방법은,
목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하는 단계;
목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계, 및 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하는 단계;
목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하는 단계, 및 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계;
제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류와 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 하는 단계; 및
각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 제2 양태는 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 제공한다. 이러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 이러한 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 제1 양태에서의 방법의 단계들이 구현된다.
본 개시내용의 제3 양태는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 장치를 제공한다. 에너지 변환 장치는 PWM 정류기 및 모터 코일을 포함한다. 가역 PWM 정류기는 모터 코일과 연결된다. 외부 배터리의 양극 단부 및 음극 단부가 가역 PWM 정류기의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결된다. 외부 충전 및 방전 포트의 제1 단부 및 제2 단부가 모터 코일로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선 및 가역 PWM 정류기의 제2 버스 단자와 각각 연결된다.
이러한 협력 제어 장치는,
목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하도록 구성되는 전력 취득 모듈;
목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트에 의해 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하도록, 그리고 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제1 가열 전력 계산 모듈;
목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하도록, 그리고 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제2 가열 전력 계산 모듈;
제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류와 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 하도록, 그리고 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있을 때 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정하도록 구성되는 목표 전류 취득 모듈; 및
각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하도록, 그리고 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하도록 구성되는 듀티 사이클 취득 모듈을 포함한다.
본 개시내용의 제4 양태는 차량을 제공한다. 이러한 차량은 제3 양태에서의 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 장치를 추가로 포함한다.
에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법 및 장치, 저장 매체, 및 차량의 기술적 효과는 다음과 같다. 가역 PWM 정류기 및 모터 코일을 포함하는 에너지 변환 장치를 사용하는 것에 의하면, 충전 및 방전 포트를 사용하는 것에 의해 에너지 변환 장치가 외부 배터리와 연결되고 전원 디바이스 또는 전기 디바이스와 연결될 때, 목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력이 취득된다. 목표 충전 및 방전 전력에 따라 제1 가열 전력이 취득된다. 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 취득된다. 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력이 취득된다. 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이에 따라 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류를 획득하기 위해 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 조정된다. 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클이 계산된다. 이러한 듀티 사이클에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암 상의 스위칭 디바이스의 턴-온 및 턴-오프가 제어된다. 이러한 방식으로, 외부 배터리 또는 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류는 모터 코일을 통해 흘러 열을 발생시켜, 모터 코일의 냉각 튜브를 통해 흐르는 냉각액을 가열한다. 또한, 냉각액이 전력 배터리를 통해 흐를 때 전력 배터리가 가열되고, 추가적인 전력 배터리 가열 장치가 생략될 수 있다. 따라서, 전체 장치의 비용이 감소될 수 있고, 저온에서의 배터리의 충전 및 방전이 보장될 수 있다. 또한, 충전 및 방전 프로세스, 가열 프로세스, 및 토크 출력 프로세스 중 2개 또는 3개의 협력 작동이 달성된다.
본 출원의 추가적인 양태들 및 이점들이 다음 설명에서 주어질 것이며, 그 중 일부는 다음 설명으로부터 명백하게 될 것이거나, 또는 본 출원의 실시들로부터 학습될 수 있다.
본 출원의 전술한 및/또는 추가적인 양태들 및 이점들은 다음의 첨부 도면들을 참조하여 이루어지는 실시예들의 설명에서 명백하게 그리고 이해가능하게 될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 개략 구조도이다.
도 2는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S20의 흐름도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 3차원 공간의 변환도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 좌표 변환도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 토크 그래프이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S60의 흐름도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S601의 흐름도이다.
도 9는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S602의 흐름도이다.
도 10은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S602의 다른 흐름도이다.
도 11은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S603의 흐름도이다.
도 12는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S610의 흐름도이다.
도 13은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법에서의 단계 S620의 흐름도이다.
도 14는 본 개시내용의 실시예 II에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 흐름도이다.
도 15는 본 개시내용의 실시예 III에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 흐름도이다.
도 16은 본 개시내용의 실시예 IV에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 벡터 제어도이다.
도 18은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 다른 벡터 제어도이다.
도 19는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 다른 벡터 제어도이다.
도 20은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법의 다른 벡터 제어도이다.
도 21은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 회로도이다.
도 22는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 회로도이다.
도 23은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 24는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 25는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 26은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 27은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 28은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 전류 흐름도이다.
도 29는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 모터 코일의 개략 구조도이다.
도 30은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 회로도이다.
도 31은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 회로도이다.
도 32는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 장치의 다른 회로도이다.
도 33은 본 개시내용의 실시예 VII에 따른 차량의 개략 구조도이다.
본 출원의 실시예들이 아래에 상세히 설명되고, 이러한 실시예들의 예들이 첨부 도면들에 도시되며, 본 개시내용 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 요소들 또는 동일한 또는 유사한 기능들을 갖는 요소들을 나타낸다. 첨부 도면들을 참조하여 아래에 설명되는 실시예들은 예시적이고, 본 출원을 설명하도록 의도되며, 본 출원에 대한 제한으로서 해석될 수 없다.
본 출원에서의 기술적 해결책들을 설명하기 위해, 다음은 구체적인 실시예들을 사용하여 설명될 것이다.
본 개시내용의 실시예 I는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 에너지 변환 장치는 가역 PWM(pulse width modulation) 정류기(102) 및 모터 코일(103)을 포함한다. 가역 PWM 정류기(102)는 모터 코일(103)과 연결된다. 외부 배터리(101)의 양극 단부 및 음극 단부가 가역 PWM 정류기(102)의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결된다. 외부 충전 및 방전 포트(104)의 제1 단부 및 제2 단부가 모터 코일(103) 및 가역 PWM 정류기(102)의 제2 버스 단자로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선과 각각 연결된다.
모터는 동기 모터(브러시리스 동기 모터를 포함함) 또는 비동기 모터일 수 있다. 모터 코일(103)의 위상들의 수는 2 이상이다. 모터 권선들의 세트들의 수는 1 이상이다(예를 들어, 듀얼 3상 모터, 3상 모터, 6상 모터, 9상 모터, 15상 모터 등). 모터 코일(103)의 연결점들에 의해 중성점들이 형성되고, 이러한 중성점들로부터 중성선들이 인출된다. 모터 코일(103)의 하나 이상의 인출된 중성선이 존재할 수 있다. 모터 코일(103)의 연결점들의 구체적인 수는 모터의 내부 권선들의 병렬 구조에 의존한다. 모터 내부의 모터 코일(103)의 병렬 연결점들의 수 및 연결점들에 의해 형성되는 중성점으로부터 도출되는 중성선들의 수는 해결책의 실제 사용에 의해 결정된다. 가역 PWM 정류기(102)에서의 PWM은 펄스 폭 변조에 대해 짧다. 가역 PWM 정류기(102)는 복수의 위상 브리지 아암들을 포함한다. 복수의 위상 브리지 아암들은 함께 연결되어 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자를 형성한다. 브리지 아암들의 수는 모터 코일(103)의 위상들의 수에 따라 구성된다. 각각의 위상 인버터 브리지 아암은 2개의 전력 스위치 유닛들을 포함한다. 전력 스위치 유닛은 트랜지스터, IGBT, MOSFET, SiC 트랜지스터 등과 같은 디바이스일 수 있다. 브리지 아암에서의 2개의 전력 스위치 유닛들의 연결점들은 모터에서의 복수의 위상 코일들 중 하나와 연결된다. 가역 PWM 정류기(102)에서의 전력 스위치 유닛은 외부 제어 신호에 따라 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 외부 충전 및 방전 포트(104)는 DC(direct-current) 충전 및 방전 포트이다. DC 충전 및 방전 포트는, DC 전원 디바이스 또는 DC 전기 디바이스와 연결되도록, 그리고 DC 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류를 수신하도록 또는 DC 전기 디바이스에 전류를 출력하도록 구성된다. 외부 배터리(101)는 차량 내부의 배터리, 예를 들어, 전력 배터리 등일 수 있다.
에너지 변환 장치는 제어기를 추가로 포함한다. 제어기는 가역 PWM 정류기(102)와 연결되고, 가역 PWM 정류기(102)에 제어 신호를 송신한다. 제어기는 차량 제어기, 가역 PWM 정류기(102)의 제어 회로, 및 BMS 회로를 포함할 수 있다. 차량 제어기, 제어 회로, 가역 PWM 정류기, 및 BMS 회로는 CAN 버스를 사용하여 연결된다. 제어기에서의 상이한 모듈들은 취득된 정보에 따라 가역 PWM 정류기(102)에서의 전력 스위치 유닛들의 턴-온 및 턴-오프를 제어하여, 상이한 전류 회로들의 연결을 구현한다. 제어기는 에너지 변환 장치에서의 가역 PWM 정류기(102)에 제어 신호를 송신하여, 충전 및 방전 포트(104)와 연결되는 전원 디바이스 또는 외부 배터리(101)에 의해 출력되는 전류로 하여금 모터 코일(103)을 통해 흐르게 하여 열을 발생시켜, 모터 코일(103)을 통해 흐르는 냉각 튜브에서의 냉각액을 가열한다. 이러한 방식으로, 냉각액이 전력 배터리를 통해 흐를 때 전력 배터리가 가열된다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S10: 목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득함.
이러한 단계에서, 목표 가열 전력은 외부 배터리(101) 또는 외부 충전 및 방전 포트(104)와 연결되는 전원 디바이스로부터 전기를 취하여 모터 코일(103)을 사용하여 열을 발생시킬 때 에너지 변환 장치에 의해 발생될 필요가 있는 열이다. 목표 구동 전력은 에너지 변환 장치가 외부 배터리(101) 또는 외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 전원 디바이스로부터 전기를 취하여 모터로 하여금 모터 코일(103)을 사용하여 토크를 출력하게 할 때 발생되는 전력이다. 목표 충전 및 방전 전력은 외부 충전 및 방전 포트(104)가 전기 디바이스와 연결될 때 에너지 변환 장치를 사용하여 전기 디바이스를 방전하는 외부 배터리(101)에 의해 발생되는 전력 또는 외부 충전 및 방전 포트(104)가 전원 디바이스와 연결될 때 에너지 변환 장치를 사용하여 외부 배터리(101)를 충전하는 전원 디바이스에 의해 발생되는 전력이다.
목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력 중 하나는 제로일 수 있고, 다른 2개는 제로가 아니거나, 또는 하나는 제로가 아닐 수 있고, 다른 2개는 제로이거나, 또는 3개 중 어느 것도 제로가 아니다.
단계 S20: 목표 충전 및 방전 전력에 따라 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하고, 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득함.
이러한 단계에서, 외부 충전 및 방전 포트(104)가 외부 전원(예를 들어, DC 전원 디바이스)과 연결될 때, 외부 전원의 충전 및 방전 모드에 따라 목표 충전 및 방전 전류가 계산된다.
이러한 단계에서, 목표 충전 및 방전 전류는 또한 외부 배터리(101)로부터 모터 코일(103)로 출력되는 전류일 수 있다.
구현에서, 도 3에 도시되는 바와 같이, 목표 충전 및 방전 전력에 따라 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계 S20은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S201: 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 전원의 충전 및 방전 모드가 정전류 충전 및 방전 모드일 때 외부 충전 및 방전 포트에 연결되는 외부 전원의 목표 전압을 취득함.
이러한 단계에서, 공식 P=U* × I를 사용하여 외부 배터리(101)에 의해 요구되는 목표 충전 및 방전 전력에 따라 외부 전원의 목표 전압 U*가 취득되고, 여기서 I는 외부 전원의 충전 전류이다.
단계 S202: 충전 및 방전 포트의 실제 전압을 취득하고, 목표 전압과 충전 및 방전 포트의 실제 전압에 따라 전압 차이를 취득함.
단계 S203: 전압 차이에 대해 폐루프 제어를 수행하여, 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득함.
단계 S202 및 단계 S203에서, 전압 센서를 사용하여 충전 및 방전 포트(104)의 실제 전압이 수집된다. 목표 전압과 충전 및 방전 포트(104)의 실제 전압 사이의 차이가 계산되어 전압 차이를 취득하고, 다음으로 PID(proportional, integral, and differential) 제어에 의해 목표 충전 및 방전 전류가 획득된다.
이러한 구현에서, 외부 전원의 충전 및 방전 모드가 정전류 충전 및 방전 모드인 것이 검출될 때, 목표 충전 및 방전 전력에 따라 외부 전원의 목표 전압이 취득된다. 목표 전압과 충전 및 방전 포트(104)의 실제 전압에 따라 목표 충전 및 방전 전류가 계산되고, 그렇게 함으로써 정전류 충전 및 방전 모드에서의 목표 충전 및 방전 전류의 취득을 구현한다.
다른 구현에서, 목표 충전 및 방전 전력에 따라 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계 S20은,
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트(104)로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류로서 외부 충전 및 방전 포트(104)의 전류를 취득하는 단계를 포함한다.
이러한 단계에서, 충전 디바이스는 정전압 U를 출력한다. 공식 P = U × in*을 사용하여 배터리에 대해 요구되는 목표 충전 및 방전 전력에 따라 목표 충전 및 방전 전류 in*(즉, 중성선 상의 전류)이 계산된다.
구현에서, 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하는 단계 S20은,
다음의 공식에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 계산하는 단계를 포함하고,
공식 1: P1 =
여기서, m은 모터 코일(103)의 위상들의 수이고, Rsn은 중성선과 연결되는 각각의 위상 권선 브랜치의 위상 저항이고, in*은 목표 충전 및 방전 전류이다. 이러한 구현에서, 중성선과 연결되는 각각의 위상 권선 브랜치의 위상 저항은 동일하다.
단계 S30: 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하고, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득함.
본 개시내용의 기술적 해결책은 모터 회전자 필드 배향에 기초하여, 각각 모터의 N상 축 기준 프레임, 고정 기준 프레임 및 동기 회전 기준 프레임인, 3개의 기준 프레임들을 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 모터가 3상 모터일 때, N상 축 기준 프레임은 위상 A 축, 위상 B 축 및 위상 C 축을 포함한다. 위상 A 축, 위상 B 축, 및 위상 C 축은 3차원 상태에 있을 때 90도만큼 상이하고, 고정 기준 프레임에 맵핑된 후에 120도만큼 상이하다. 고정 기준 프레임은 α 축 및 β 축을 포함한다. 모터 회전자 필드 배향에 기초하는 동기 회전 기준 프레임은 d-q 기준 프레임(direct-quadrature reference frame)이다. 이러한 기준 프레임은 회전자와 동시에 회전한다. 회전자의 필드 방향은 d 축으로서 사용되고, 회전자의 필드 방향에 수직인 방향은 q 축으로서 사용된다(q 축은 d 축의 90도 앞에 있다). 위상 A 축, 위상 B 축, 및 위상 C 축의 3상 교대 수량들의 제어의 용이함을 위해, 위상 A 축, 위상 B 축, 및 위상 C 축의 3상 교대 수량들은 일반적으로 고정 기준 프레임에서 α 축 및 β 축의 교대 수량들로 변환된다. 다음으로, α 축과 β 축의 교대 수량들은 동기 회전 기준 프레임의 d 축과 q 축의 직접 수량들로 변환된다. 따라서, d 축과 q 축의 직접 수량들을 제어하는 것에 의해, 위상 A 축, 위상 B 축 및 위상 C 축의 3상 교대 수량들을 제어할 수 있다. 상이한 참조 프레임들 사이의 변환은 좌표 변환에 의해 실현될 수 있다. N상 축 기준 프레임은, 일반적으로 제로-축 벡터를 포함하지 않는, Clark 좌표 변환에 의해 2상 고정 기준 프레임으로 변환된다. 2상 고정 기준 프레임은 역 Clark 변환에 의해 N상 축 기준 프레임으로 변환된다. N상 축 기준 프레임은, 제로-축 벡터를 포함하는, Clark 좌표 변환을 확장하는 것에 의해 2상 고정 기준 프레임으로 변환된다. 2상 고정 기준 프레임은, 일반적으로 제로-축 벡터를 포함하지 않는, Park 변환에 의해 동기 회전 기준 프레임으로 변환된다. 동기 회전 기준 프레임은 역 Park 변환에 의해 2상 고정 기준 프레임으로 변환된다. 2상 고정 기준 프레임은, 제로-축 벡터를 포함하는, Park 변환을 확장하는 것에 의해 동기 회전 기준 프레임으로 변환된다.
구현에서, 목표 구동 전력에 따라 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하는 단계 S30은,
목표 구동 전력에 따라 토크 출력 명령을 취득하는 단계, 및 토크 출력 명령에 따라 미리 결정된 토크 그래프에서 테이블 룩업을 수행하여, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하는 단계를 포함한다.
도 6은 토크 그래프이다. 횡축 및 종축은 각각 직축 및 직교 축이고, , , 및 는 각각 일정 토크 곡선들이다. 전압 타원의 점선은 회전 속도 ω가 특정 전압 값에 도달할 때 id 및 iq의 값 범위를 나타낸다. H, F, D, 및 A에서 일정 토크 곡선들에 각각 접하도록 원의 중심으로서 원점을 사용하고 반경으로서 id 및 iq의 결과적인 전류 벡터를 사용하는 것에 의해 원들이 묘사되고, 다음으로 O-H-F-D-A가 함께 연결되어 MTPA(maximum torque per ampere) 곡선을 획득한다. H, F, D, 및 A는 일정 토크 곡선들 상의 id 및 iq의 최소 값들의 점들에 대응한다. 원의 중심으로서 점 C를 사용하는 것에 의해, 전압 타원들은 B, E, G, 및 I에서 일정 토크 곡선들에 각각 접하고, A 및 B에서 결과적인 전류 벡터들과 교차한다. B-E-G-I-C에 의해 연결되는 곡선 및 A와 B 사이의 최대 전류 원의 원형 곡선은 함께 연결되어 MTPV(maximum torque per volt) 곡선을 획득한다. MTPA&MTPV 곡선들 및 일정 토크 곡선들은 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 일반적으로, 토크 Te를 회전 속도 ω와 조합하는 것에 의해 MTPA&MTPV 곡선들 또는 일정 토크 곡선들 상에서 상이한 제어 직교 축 전류들 및 직축 전류들을 획득하기 위해 테이블 룩업의 방법 또는 테이블 룩업과 보간 또는 구분적 선형 피팅의 조합이 사용된다.
MTPA 곡선에 대해, 모터의 동작 동안 발생되는 전자기 토크 Te는 d 축 및 q 축의 전류들 id 및 iq에 의해 제어되고, 다음의 식들을 충족시킨다.
공식 2: , 여기서 Te는 모터의 샤프트 단부의 출력 토크이고, m은 모터 코일의 위상들의 수이고, Pn은 모터의 극 쌍들의 수이고, Ψf는 모터의 영구 자석 플럭스 링키지를 나타내고, Ld는 직축 인덕턴스이고, Lq는 직교 축 인덕턴스이고, id는 직축 전류이고, iq는 직교 축 전류이다.
모터에서, 고정자 전류 식은 다음을 충족시킨다:
공식 3:
따라서, MTPA 제어 전류의 해는 공식 3에서의 극한 값의 해와 동등하다.
공식 4:
공식 3은 공식 4와 조합되어, MTPA 곡선, 즉, 도 6의 토크 그래프에서의 O-H-F-D-A를 해결한다.
MTPV 곡선:
공식 5:
여기서, ωe는 전기 각속도이고, rs는 고정자 권선 저항이고, Ld 및 Lq는 각각 d-q 기준 프레임에서의 권선 인덕턴스들이고, ud 및 uq는 각각 d-q 기준 프레임에서의 전압들이다.
공식 6:
도 6은 토크 그래프이다. 전류 평면 상에서, 위 공식은 원의 중심으로서 점 O(0, 0)를 사용하는 전류 제한 원 및 원의 중심으로서 점 C(-Ψf/Ld, 0)를 사용하는 전압 제한 타원으로서 표현될 수 있다. 모터는 전류 제한 원과 전압 제한 타원의 교차 영역에서 동작한다. 공식 4를 공식 5와 조합하는 것에 의해, MTPV 곡선은 도 6의 토크 그래프에서의 A-B-E-G-I-C 곡선이다.
이러한 단계에서, 모터 코일(103)에 의해 발생될 필요가 있는 토크에 따라 토크 그래프에서의 MTPA&MTPV 곡선들에 대해 테이블 룩업이 수행되어, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직축 전류 id1* 및 제1 직교 축 전류 iq1*를 획득한다. 제1 직축 전류 id1* 및 제1 직교 축 전류 iq1*는 MTPA&MTPV 곡선들에서의 최소 값들일 수 있다.
구현에서, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계 S30은,
다음의 공식에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 계산하는 단계를 포함한다.
공식 7:
여기서, m은 모터 코일의 위상들의 수이고, Rs은 모터 코일의 위상 저항이고, id1*은 제1 직축 전류이고, iq1*은 제1 직교 축 전류이다.
단계 S40: 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류와 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 함.
이러한 단계에서, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않다는 것은, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합이 미리 설정된 범위 내에서 최대 값보다 크다는 것 또는 미리 설정된 범위 내에서 최소 값보다 작다는 것을 의미한다. 즉, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합이 과도하게 크거나 또는 과도하게 작을 때, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 조정되어, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있도록 제2 가열 전력을 조정한다. 목표 가열 전력, 제1 가열 전력, 및 제2 가열 전력은 다음의 공식을 충족시킨다:
공식 8: P = P1 + P2 = +
제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 계산되어 차이를 취득한다. 이러한 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때, 목표 구동 전력에 따라 출력 토크가 취득된다. 출력 토크에 대응하는 일정 토크 곡선은, 도 6의 토크 그래프에서 일정 토크 곡선들 Te1, Te2, 및 Te3을 참조하여, 토크 그래프 상에서 룩업되며, 여기서 Te1 > Te2 > Te3이다. 토크 그래프에서의 일정 토크 곡선들이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 일반적으로, 토크를 사용하여 제어 전류 명령을 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다. 미리 설정된 범위는 미리 설정된 상한 범위 및 미리 설정된 하한 범위를 포함한다. 미리 설정된 상한 범위는 제로보다 큰 값들을 포함하고, 미리 설정된 하한 범위는 제로보다 작은 값들을 포함한다. MTPA&MTPV 곡선을 사용하여 토크 명령을 충족시키는 목표 직축 전류 id* 및 목표 직교 축 전류 iq*가 먼저 구해진다. 목표 직축 전류 id* 및 목표 직교 축 전류 iq*가 공식 8에 대입되어, 요구된 가열 전력을 충족시킬지를 체크한다. 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 하한 범위보다 작을 때, id 및 iq의 값들은 일정 토크 곡선을 따라 슬라이딩하고, ((id*)2 + (iq*)2)가 증가하는 방향으로 이동한다. 이러한 값들은 id*가 양의 축을 향해 증가하는 방향 및 id*가 음의 축을 향해 감소하는 방향 양자 모두로 이동할 수 있고, 바람직하게는 id*가 양의 축을 향해 증가하는 방향으로 이동할 수 있다. 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 상한 범위보다 클 때, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 상한 범위보다 작을 때까지, 이러한 값들은 일정 토크 곡선을 따라 슬라이딩하고 ((id*)2 + (iq*)2)가 감소하는 방향으로 이동한다. 이러한 값들이 전류 토크 및 전압에서 ((id*)2 + (iq*)2)의 최소 점, 즉, MTPA&MTPV 곡선들 상의 토크 명령을 충족시키는 목표 직축 전류 점 및 목표 직교 축 전류 점으로 슬라이딩할 때 이러한 차이가 미리 설정된 상한 범위보다 여전히 크다면, 전류 점들은 목표 직축 전류 및 목표 직교 축 전류로서 유지된다.
공식 8이 충족되거나 또는 이러한 차이가 공식 8에 명시되는 오차 범위 내에 있을 때까지 위 반복이 수행된다. 가열 전력이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 가열 전력을 사용하는 것에 의해, 조건들을 충족시키는 목표 직축 전류 id* 및 목표 직교 축 전류 iq*를 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다.
이러한 구현의 기술적 효과들은 목표 구동 전력에 따라 출력 토크가 취득된다는 것이다. 출력 토크에 따라 토크 그래프 상에서 일정 토크 곡선이 구해진다. 일정 토크 곡선에 따라 직축 전류 및 직교 축 전류가 취득된다. 선택된 직축 전류 및 직교 축 전류에 따라 제2 가열 전력이 취득된다. 다음으로, 목표 가열 전력과 제1 가열 전력 및 제2 가열 전력 사이의 차이에 따라 직축 전류 및 직교 축 전류가 조정되어, 제1 가열 전력 및 제2 가열 전력으로 하여금 목표 가열 전력과 일치하게 한다. 이러한 방식으로, 토크 출력 프로세스, 가열 프로세스, 및 충전 프로세스 사이의 협력 작동이 달성된다.
추가로, 이러한 협력 제어 방법은 추가로,
목표 구동 전력이 제1 목표 구동 전력으로부터 제2 목표 구동 전력으로 변환될 때 제1 목표 구동 전력에 대응하는 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류에 따라 결과적인 전류 벡터 진폭을 취득하는 단계;
미리 결정된 토크 그래프에서의 원점을 원의 중심으로서 그리고 결과적인 전류 벡터 진폭을 반경으로서 갖는 원 및 제2 목표 구동 전력에 대응하는 토크 곡선에 의해 형성되는 제1 교차 좌표들 및 제2 교차 좌표들을 취득하는 단계;
제1 교차 좌표와 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류에 의해 형성되는 좌표 지점 사이의 제1 거리 및 제2 교차 좌표와 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류에 의해 형성되는 좌표 지점 사이의 제2 거리를 취득하는 단계; 및
제1 거리 및 제2 거리 중 더 작은 것에 대응하는 교차 좌표들을 제2 목표 구동 전력의 목표 직축 전류 및 목표 직교 축 전류로서 결정하는 단계를 포함한다.
특히, 조건들을 충족시키는 목표 직축 전류 id* 및 목표 직교 축 전류 iq*가 가열 전력을 사용하여 획득된 후, 예를 들어, 제1 목표 구동 전력이 제2 목표 구동 전력으로 변경될 때, 제2 목표 구동 전력에 따라 전류 토크 출력 명령이 취득된다. ((id*)2 + (iq*)2)의 반경을 갖는 목표 전류 원과 교차하는 점이 전류 토크 값의 일정 토크 곡선 상에서 구해진다. id* 및 iq*에 가장 가까운 전류 점들이 전류 토크 값의 목표 직축 전류 id* 및 목표 직교 축 전류 iq*로서 사용된다. 이러한 방식으로, 출력 토크가 변경된 후의 토크 출력 프로세스, 가열 프로세스, 및 충전 프로세스 사이의 협력 작동이 달성된다.
단계 S50: 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있을 때 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정함.
이러한 단계에서, 토크 그래프에서의 MTPA&MTPV 곡선을 사용하여 토크 명령을 충족시키는 제1 직축 전류 id1* 및 제1 직교 축 전류 iq1*가 취득된다. 제1 직축 전류 id1* 및 제1 직교 축 전류 iq1*가 공식 8에 대입되어, 요구된 가열 전력을 충족시킬지를 체크한다. 제1 가열 전력 및 제2 가열 전력이 목표 가열 전력의 미리 설정된 오차 범위 내에 있으면, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 직접 설정된다.
단계 S60: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하고, 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
이러한 단계에서, 제1 구현으로서, 도 7에 도시되는 바와 같이, 단계 S60은 다음의 단계를 포함한다.
단계 S601: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 동기 회전 기준 프레임에 기초하여 모터 코일(103) 상의 실제 제로-축 전류 i0을 취득하고, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치에 따라 권선들의 각각의 세트의 실제 직교 축 전류 iq 및 실제 직축 전류 id를 취득함.
단계 S601에서, 동기 회전 기준 프레임에 기초하는 모터 코일(103)의 제로 축은 동기 회전 기준 프레임의 d-q 기준 프레임에 수직인 축이다. 실제 제로-축 전류는 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값을 제로 축으로 변환하는 것에 의해 획득되는 전류 값이다.
구현에서, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 동기 회전 기준 프레임에 기초하여 실제 제로-축 전류 i0을 취득하는 단계 S601은,
다음의 계산 공식에 따라 동기 회전 기준 프레임의 실제 제로-축 전류 i0을 취득하는 단계를 포함하고,
, 여기서, 는 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값이고, m은 모터 위상들의 수이다.
제로-축 전류는 각각의 위상 코일에 의해 소유되는 전류로서 간주될 수 있다. 제로-축 전류의 값은 모든 코일들의 샘플링 전류 값들의 평균 값일 수 있다. 제로-축 전류는 중성선 상의 전류와 선형 관계를 갖는다.
구현에서, 도 8에 도시되는 바와 같이, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치에 따라 실제 직교 축 전류 iq 및 실제 직축 전류 id를 취득하는 단계 S601은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S6011: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 대해 Clark 좌표 변환을 수행하여 고정 기준 프레임의 전류 값들 iα 및 iβ를 획득함.
이러한 단계에서, 모터 코일(103) 상의 3개의 위상 또는 복수의 위상 전류들이 고정 기준 프레임의 2개의 위상 전류들 iα, iβ로 변환된다. Clark 좌표 변환은 일반적으로 N상 축 기준 프레임을 2상 고정 기준 프레임으로 변환하기 위해 수행된다.
다상 모터의 확장된 Clark(2/m은 일정 진폭 Clark이고, 일정 전력 변환은 유사함) 좌표 변환 공식은 다음과 같다:
;
다상 모터의 확장된 역 Clark(일정 진폭 Clark) 좌표 변환 공식은 다음과 같고:
여기서 모터 위상들의 수는 m이고, α = 2π/m이고, 이는 권선들의 각각의 세트에서의 2개의 인접한 위상 권선들이 상이한 전기적 각도이다. 예를 들어, 3상 및 4선 모터가 설명을 위한 실시예로서 사용되고, m = 3, α = 120, 이다. 3상 코일에서의 ia, ib 및 ic의 3개의 위상 전류들이 측정되고, 에 따라 i0이 계산된다. 전류들(ia, ib 및 ic)은 Clark(일정 진폭 Clark)에 의해 2상 고정 기준 프레임 상의 전류 값들 iα 및 iβ로 변환되며, 여기서 iα = 2/3*(ia - ib/2 - ic/2), 및 iβ = (ib - ic)/이다. Clark 좌표 변환 공식은 다음과 같다:
.
단계 S6012: 고정 기준 프레임의 전류 값들 iα 및 iβ 및 모터 회전자 위치에 따라 Park 좌표 변환을 수행하여, 실제 직교 축 전류 iq 및 실제 직축 전류 id를 획득함.
이러한 단계에서, 고정 기준 프레임의 2개의 위상 전류 값들 iα 및 iβ는 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임의 직교 축 전류 및 직축 전류로 변환된다. 모터 회전자 위치는 모터 회전자의 직축과 모터 코일(103)의 위상 A 권선 사이의 전기적 각도 θ일 수 있다. 비동기 모터가 사용되면, θ = (회전자 속도 Wr + 슬립 Ws) * t이고, 회전자 위치를 판독하기 위해 회전 변환기 또는 다른 위치 센서들 또는 무위치 센서를 사용하는 것에 의해 θ가 획득된다.
실제 직교 축 전류 iq 및 실제 직축 전류 id는 다음의 Park 좌표 변환에 의해 취득될 수 있다.
.
확장된 Park 좌표 변환:
확장된 역 Park 좌표 변환:
여기서, θ는 모터 회전자 위치이다.
단계 S602: 목표 직교 축 전류 iq* 및 실제 직교 축 전류 iq에 따라 그리고 목표 직축 전류 id* 및 실제 직축 전류 id에 따라 폐루프 제어를 각각 수행하여, 직축 기준 전압 및 직교 축 기준 전압을 취득하고, 직축 기준 전압, 직교 축 기준 전압, 및 모터 회전자 위치에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 D11, D12, ..., 및 D1m)을 취득함- m은 위상들의 수이고, D1m은 m번째 위상 모터 코일(103)의 듀티 사이클을 나타냄 -.
구현에서, 도 9에 도시되는 바와 같이, 목표 직교 축 전류 iq* 및 실제 직교 축 전류 iq에 따라 그리고 목표 직축 전류 id* 및 실제 직축 전류 id에 따라 폐루프 제어를 각각 수행하여, 직축 기준 전압 및 직교 축 기준 전압을 취득하는 단계 S602는 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S6021: 목표 직교 축 전류 iq* 및 실제 직교 축 전류 iq에 대한 계산을 수행하여, 직교 축 전류 차이를 획득하고, 목표 직축 전류 id* 및 실제 직축 전류 id에 대한 계산을 수행하여, 직축 전류 차이를 획득함.
단계 S6022: 직교 축 전류 차이 및 직축 전류 차이에 대해 제어(예를 들어, PID 제어)를 각각 수행하여, 직교 축 기준 전압 Uq 및 직축 기준 전압 Ud를 획득함.
위 2개의 단계들에서, 직교 축 기준 전압 Uq는 목표 직교 축 전류 iq*로부터 실제 직교 축 전류 iq를 감산하고 제어(예를 들어, PID 제어)를 수행하는 것에 의해 획득된다. 유사하게, 직축 기준 전압 Ud는 목표 직축 전류 id*로부터 실제 직축 전류 id를 감산하고 제어(예를 들어, PID 제어)를 수행하는 것에 의해 획득된다.
구현에서, 도 10에 도시되는 바와 같이, 직축 기준 전압, 직교 축 기준 전압, 및 모터 회전자 위치에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 D11, D12, ..., 및 D1m을 취득하는 단계 S602는 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S6023: 직교 축 기준 전압 Uq, 직축 기준 전압 Ud 및 모터 회전자 위치에 대해 역 Park 좌표 변환을 수행하여, 고정 기준 프레임의 전압들 Uα 및 Uβ를 획득함.
이러한 단계에서, 고정 기준 프레임의 전압들 Uα 및 Uβ는 다음의 역 Park 좌표 변환 공식을 사용하여 취득될 수 있다:
.
단계 S6024: 고정 기준 프레임의 전압들 Uα 및 Uβ에 대해 SVPWM(space vector pulse width modulation) 변환을 수행하여, 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 획득함.
이러한 단계에서, 가역 PWM 정류기(102)에서의 브리지 아암들의 듀티 사이클들 D11, D12, ..., 및 D1m을 획득하기 위해 고정 기준 프레임의 전압들 Uα 및 Uβ에 대해 SVPWM 알고리즘이 수행된다.
단계 S603: 목표 충전 및 방전 전류 in*과 실제 제로-축 전류 i0에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0을 취득하고, 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0에 따라 제2 듀티 사이클 D0을 취득함.
구현에서, 도 11에 도시되는 바와 같이, 목표 충전 및 방전 전류 in*과 모터 코일(103) 상의 실제 제로-축 전류 i0에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0을 취득하는 단계 S603은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S6031: 목표 충전 및 방전 전류 in*과 모터 위상들의 수에 따라 모터 코일(103) 상의 목표 제로-축 전류 i0*에 대한 계산을 수행함.
단계 S6032: 모터 코일(103) 상의 실제 제로-축 전류 i0 및 모터 코일(103) 상의 목표 제로-축 전류 i0*에 대한 계산을 수행하고, 제어(예를 들어, PID 제어)를 수행하여, 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0을 획득함.
위 단계에서, 목표 충전 및 방전 전류 in*와 목표 제로-축 전류 i0* 사이에 비례 관계가 존재한다. 비례 계수는 모터 위상들의 수이다. 모터 코일(103) 상의 실제 제로-축 전류 i0 및 모터 코일(103) 상의 목표 제로-축 전류 i0*에 대해 감산이 수행되어, 전류 차이를 취득하고, 다음으로 제어(예를 들어, PID 제어)가 수행되어, 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0을 획득한다.
구현에서, 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0에 따라 제2 듀티 사이클 D0을 취득하는 단계 S603은, 전압 조절 값 U0 및 버스 전압을 변조하여, 제2 듀티 사이클 D0을 획득하는 단계를 포함한다.
단계 S604: 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 D11, D12, ..., 및 D1m 및 각각의 위상 브리지 아암의 제2 듀티 사이클 D0에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
이러한 단계에서, 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클은 제1 듀티 사이클과 제2 듀티 사이클 사이의 가산 또는 감산에 의해 획득될 수 있다.
충전 및 방전 포트로부터 중성점으로 충전 전류가 흐르는 방향이 양의 방향으로서 사용된다. 복수의 위상 전류들의 방향들은 각각 다음과 같다. 전류가 모터 위상 단자로 흐르는 방향이 양의 방향이고, 전류가 모터 위상 단자로부터 흘러 나오는 방향이 음의 방향이다. DC 전원 디바이스가 충전 및 방전 포트를 사용하여 외부 배터리를 충전할 때, 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클은 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클로부터 듀티 사이클 D0을 감산하는 것에 의해 계산된다.
단계 S60의 제1 구현은 단계 S601, 단계 S602, 및 단계 S603을 포함한다. 이러한 구현에서, 폐루프 제어를 수행하기 위해 다상 모터의 파라미터 값이 동기 회전 기준 프레임에 적용된다. 이러한 방식으로, 가열 프로세스, 충전 및 방전 프로세스, 및 토크 출력 프로세스의 협력 작동이 달성된다.
제2 구현에서, 도 12에 도시되는 바와 같이, 각각의 위상 코일 및 모터 회전자 위치에 대한 샘플링 전류 값을 취득하고, 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일에 대한 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기(102)에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계 S60은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S611: 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 모터 회전자 위치, 및 목표 충전 및 방전 전류에 따라 각각의 위상 코일의 목표 전류 값을 취득함.
구현에서, 단계 S611은,
목표 충전 및 방전 전류 in*를 선형적으로 변경하여, 권선들의 각각의 세트의 목표 제로-축 전류 i0*를 취득하는 단계, 및 목표 직교 축 전류 iq*, 목표 직축 전류 id*, 모터 회전자 위치, 및 목표 제로-축 전류 i0*에 따라 확장된 역 Park 및 확장된 역 Clark 좌표 변환을 수행하여, 각각의 위상 코일의 목표 전류 값을 취득하는 단계를 포함한다.
단계 S612: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 각각의 위상 코일의 목표 전류 값에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 기준 전압을 취득함.
단계 S613: 각각의 위상 브리지 아암의 기준 전압에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 취득함.
위 2개의 단계들에서, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 각각의 위상 코일 상의 목표 전류 값에 대해 폐루프 조절이 수행된다. 폐루프 조절 모드는 PID 제어, PR 제어, 슬라이딩 모드 제어 등일 수 있다.
이러한 구현과 위 구현 사이의 차이는, 다상 모터의 파라미터 값을 위상 축 기준 프레임에 적용하는 것에 의해 폐루프 제어가 수행된다는 것이다. 이러한 방식으로, 가열 프로세스, 충전 및 방전 프로세스, 및 토크 출력 프로세스의 협력 작동이 달성된다.
단계 S60에서, 제3 구현에서, 도 13에 도시되는 바와 같이, 단계 S60은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S621: 목표 직교 축 전류 iq*, 목표 직축 전류 id*, 및 모터 회전자 위치에 따라 고정 기준 프레임의 목표 α-축 전류 및 목표 β-축 전류를 취득함.
단계 S622: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 권선들의 각각의 세트의 실제 제로-축 전류 i0을 취득하고, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 고정 기준 프레임의 실제 α-축 전류 및 실제 β-축 전류를 취득함.
단계 S623: 목표 α-축 전류, 목표 β-축 전류, 실제 α-축 전류, 및 실제 β-축 전류에 따라 제어(예를 들어, PID 제어)를 수행하여, 고정 기준 프레임에서의 모터 코일(103)의 기준 전압들 Uα 및 Uβ를 취득함.
단계 S624: 고정 기준 프레임의 기준 전압들 Uα 및 Uβ에 대해 공간 벡터 펄스 폭 변조를 수행하여, 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 획득함.
단계 S625: 목표 충전 및 방전 전류 in*과 실제 제로-축 전류 i0에 따라 제어(예를 들어, PID 제어)를 수행하여, 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값 U0을 취득하고, 전압 조절 값 U0 및 버스 전압을 변조하여, 제2 듀티 사이클을 획득함.
단계 S626: 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 및 각각의 위상 브리지 아암의 제2 듀티 사이클에 따라 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
이러한 구현과 위 구현 사이의 차이는, 다상 모터의 파라미터 값을 고정 기준 프레임에 적용하는 것에 의해 폐루프 제어가 수행된다는 것이다. 이러한 방식으로, 가열 프로세스, 충전 및 방전 프로세스, 및 토크 출력 프로세스의 협력 작동이 달성된다.
본 개시내용의 실시예 I는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 가역 PWM 정류기(102) 및 모터 코일(103)을 포함하는 에너지 변환 장치를 사용하는 것에 의하면, 충전 및 방전 포트(104)를 사용하는 것에 의해 에너지 변환 장치가 외부 배터리(101)와 연결되고 전원 디바이스 또는 전기 디바이스와 연결될 때, 목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력이 취득된다. 목표 충전 및 방전 전력에 따라 제1 가열 전력이 취득된다. 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 취득된다. 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일(103)의 제2 가열 전력이 취득된다. 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 관계에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 조정되어, 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류를 획득한다. 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클이 계산된다. 이러한 듀티 사이클에 따라 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암 상의 스위치 디바이스의 턴-온 및 턴-오프가 제어된다. 이러한 방식으로, 외부 배터리(101) 또는 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류는 모터 코일(103)을 통해 흘러 열을 발생시키게 되어, 모터 코일(103)의 냉각 튜브를 통해 흐르는 냉각액을 가열한다. 따라서, 전력 배터리는 냉각액이 전력 배터리를 통해 흐를 때 가열되고, 배터리 자체의 충전 또는 방전에 의한 발열과 조합하여 가열된다. 이러한 방식으로, 추가적인 전력 배터리 가열 장치가 생략될 수 있고, 그렇게 함으로써 전체 장치의 비용을 감소시키고 저온에서의 배터리의 충전 및 방전을 보장한다. 또한, 충전 및 방전 프로세스, 가열 프로세스, 및 토크 출력 프로세스의 협력 작동, 즉, (충전 파일과 같은) 외부 전원 장치의 방전에 의해 배터리를 충전하고, 모터를 가열하고, 모터 토크를 출력하는 프로세스들의 협력 작동, 또는 배터리에 의해 (차량과 같은) 외부 전기 디바이스에 방전하는 것에 의해 전력을 공급하고, 모터를 가열하고, 모터 토크를 출력하는 프로세스들의 협력 작동이 달성될 수 있다.
본 개시내용의 실시예 II는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 도 14에 도시되는 바와 같이, 목표 충전 및 방전 전력이 제로일 때, 목표 충전 및 방전 전류와 제1 가열 전력은 제로이고, 협력 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S11: 목표 가열 전력 및 목표 구동 전력을 취득함.
단계 S21: 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하고, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득함.
단계 S31: 제2 가열 전력과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로 조정하여, 제2 가열 전력과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 함.
단계 S41: 제2 가열 전력과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있을 때 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정함.
단계 S51: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하고, 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
본 개시내용의 실시예 II는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 이러한 실시예와 실시예 I 사이의 차이는, 목표 충전 및 방전 전력이 제로이고, 모터 코일이 가열되도록 제어되고, 모터가 토크를 출력하도록 동시에 제어된다는 것이다. 가역 PWM 정류기 및 모터 코일을 포함하는 에너지 변환 장치를 사용하는 것에 의하면, 에너지 변환 장치가 외부 배터리와 연결되고 충전 및 방전 포트를 통해 전원 디바이스 또는 전기 디바이스와 연결될 때, 목표 가열 전력 및 목표 구동 전력이 취득된다. 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 취득된다. 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력이 취득된다. 제2 가열 전력과 목표 가열 전력 사이의 관계에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 조정되어, 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류를 획득한다. 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클이 계산된다. 이러한 듀티 사이클에 따라 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암 상의 스위치 디바이스의 턴-온 및 턴-오프가 제어된다. 이러한 방식으로, 외부 배터리 또는 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류는 모터 코일을 통해 흘러 열을 발생시켜, 모터 코일의 냉각 튜브를 통해 흐르는 냉각액을 가열한다. 또한, 냉각액이 전력 배터리를 통해 흐를 때 전력 배터리가 가열되고, 추가적인 전력 배터리 가열 장치가 생략될 수 있다. 따라서, 전체 장치의 비용이 감소될 수 있고, 저온에서의 배터리의 충전 및 방전이 보장될 수 있다. 또한, 가열 프로세스 및 토크 출력 프로세스의 협력 작동이 달성된다.
본 개시내용의 실시예 III는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 도 15에 도시되는 바와 같이, 목표 가열 전력이 제로일 때, 협력 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S12: 목표 충전 및 방전 전력과 목표 구동 전력을 취득함.
단계 S22: 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득함.
단계 S32: 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하고, 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정함.
단계 S42: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하고, 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
본 개시내용의 실시예 III는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 이러한 실시예와 실시예 I 사이의 차이는, 목표 가열 전력이 제로이고, 모터 코일이 충전 및 방전하도록 제어되고, 모터가 토크를 출력하도록 동시에 제어된다는 것이다. 목표 충전 및 방전 전력에 따라 목표 충전 및 방전 전류가 취득된다. 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류가 취득되고, 이들은 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정된다. 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클이 계산된다. 이러한 방식으로, 충전 및 방전 프로세스와 토크 출력 프로세스의 협력 작동이 달성된다.
본 개시내용의 실시예 IV는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 도 16에 도시되는 바와 같이, 목표 구동 전력이 제로일 때, 협력 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
단계 S13: 목표 가열 전력과 목표 충전 및 방전 전력을 취득함.
단계 S23: 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트로부터 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하고, 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득함.
단계 S33: 목표 가열 전력 및 제1 가열 전력에 따라 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류를 취득함.
단계 S43: 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하고, 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산함.
본 개시내용의 실시예 IV는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법을 제공한다. 본 실시예와 실시예 I 사이의 차이는, 목표 구동 전력이 제로이고, 모터 코일이 배터리를 충전 및 방전하도록 제어되고, 동시에 가열되도록 제어된다는 것이다. 목표 충전 및 방전 전력에 따라 목표 충전 및 방전 전류가 취득된다. 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력이 취득된다. 목표 가열 전력과 제1 가열 전력 사이의 관계에 따라 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류가 취득된다. 이러한 점에서, 목표 직교 축 전류는 제로이다. 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클이 계산된다. 이러한 방식으로, 가열 프로세스와 충전 및 방전 프로세스의 협력 작동이 달성되고, 제로 토크의 출력이 또한 실현된다.
본 개시내용은 구체적인 벡터 제어도를 사용하여 아래에 구체적으로 설명된다.
도 17은, 다상 모터의 벡터 제어를 수반하는, 본 개시내용에 따른 n상 모터의 벡터 제어 블록도이다. 폐루프 제어를 수행하기 위해 다상 모터의 벡터들이 동기 회전 기준 프레임에 적용된다. 예로서 3상 모터를 사용하는 것에 의하면, 도 18은 도 17에 대응하는 3상 모터의 벡터 제어 시스템 블록도이다. 이러한 제어 프로세스는 다음과 같다. 제어기가 변경 및 방전 명령, 토크 출력 명령, 및 가열 전력 명령을 수신한다. 변경 및 방전 명령은 전압값 또는 전류값을 제공하는 것이다. 변경 및 방전 명령에 따라 전압 목표가 취득된다. 충전 포트에서의 전압이 취득되고, 전압 및 전압 목표에 대해 폐루프 제어(예를 들어, PID 제어)가 수행되어, 목표 충전 및 방전 전류 in*를 획득한다. 출력 토크, 가열 전력, 및 목표 충전 및 방전 전류 in*에 따라 명령 적용 프로세스가 수행되어, 목표 직교 축 전류 iq* 및 목표 직축 전류 id*를 획득한다. 3개의 위상 전류 값들 ia, ib, 및 ic이 샘플링되고 좌표 변환에 의해 동기 회전 기준 프레임으로 변환되어, 실제 직축 전류 id 및 실제 직교 축 전류 iq를 획득한다. 실제 직축 전류 id 및 실제 직교 축 전류 iq와 목표 직축 전류 id*와 목표 직교 축 전류 iq* 사이의 차이가 계산되고, 다음으로 제어(예를 들어, PID 제어)에 의해 목표 값 Ud 및 목표 값 Uq가 출력된다. Ud 및 Uq에 대해 역 Park 변환이 수행되어, Uα 및 Uβ를 획득한다. Uα 및 Uβ에 대해 SVPWM 알고리즘이 수행되어, 인버터의 3상 브리지 아암들의 듀티 사이클들 Da, Db, 및 Dc를 획득한다. 요구된 전류 값 in*을 사용하여 요구된 전류 값 i0* 및 실제 전류 값 i0(i0은 확장된 Clark 좌표 변환에 의해 전류 샘플들 ia, ib, 및 ic로부터 추출됨)이 계산되고, 폐루프 제어가 수행되어, 요구된 듀티 사이클 D0을 획득한다. D0과 Da, Db, 및 Dc 사이에서 각각 감산이 수행되어, 3상 브리지 아암의 실제 듀티 사이클을 획득하여, 폐루프 전류 제어를 수행한다.
도 19는, 다상 모터의 벡터 제어를 수반하는, 본 개시내용에 따른 n상 모터의 다른 제어 블록도이다. 폐루프 제어를 수행하기 위해 다상 모터의 벡터들이 N상 축 기준 프레임에 적용된다. 예로서 3상 모터를 사용하는 것에 의하면, 도 20은 도 19에 대응하는 3상 모터의 벡터 제어 시스템 블록도이다. 이러한 제어 프로세스는 다음과 같다. 제어기가 변경 및 방전 명령, 토크 출력 명령, 및 가열 전력 명령을 수신한다. 변경 및 방전 명령은 전압값 또는 전류값을 제공하는 것이다. 변경 및 방전 명령에 따라 전압 목표가 취득된다. 충전 포트에서의 전압이 취득되고, 전압 및 전압 목표에 대해 폐루프 제어(예를 들어, PID 제어)가 수행되어, 목표 충전 및 방전 전류 in*를 획득한다. 출력 토크, 가열 전력, 및 목표 충전 및 방전 전류 in*에 따라 명령 적용 프로세스가 수행되어, 목표 직교 축 전류 iq* 및 목표 직축 전류 id*를 획득한다. 목표 직교 축 전류 iq* 및 목표 직축 전류 id*에 대해 확장된 역 Park-Clark 좌표 변환이 수행되고, 목표 값이 고정자 권선 축 시스템 ABC, 즉, Ia*, Ib* 및 Ic*에 적용된다. 고정자 권선 축 시스템 상의 목표 값들 Ia*, Ib* 및 Ic*와 샘플링된 실제 값들 Ia, Ib, 및 Ic에 대해 폐루프 조절이 수행되고, 브리지 아암들의 듀티 사이클들 Da, Db, 및 Dc가 출력되어, 목표 값들을 따르도록 전류들을 조정 및 제어한다. 조절 모드는 PID 제어, PR 제어, 슬라이딩 모드 제어 등일 수 있다.
실시예로서 3상 및 4선 배선 모터를 사용하는 것에 의하면, m = 3이고, 3개의 위상 전류들(ia, ib, 및 ic)이 측정되고, 측정된 전류들(ia, ib, 및 ic)은 확장된 Clark 변환에 의해 2상 고정 기준 프레임 상에서 iα, iβ 및 i0으로 변환된다. 제로 전류 벡터는 i0이고, N-라인 전류는 제로 전류 성분의 음의 3배(= -3*i0)이다. iα 및 iβ는 Park 변환에 의해 필드-지향 전류 벡터들 id 및 iq로 변환되고, id는 직축 전류이고, iq는 직교 축 전류이고, θ는 모터 회전자의 직축과 모터 권선의 위상 A 권선 사이의 전기적 각도이다[모터가 비동기 모터이면, θ = (회전자 속도 Wr + 슬립 Ws) * t임]. 회전자 위치를 판독하기 위해 회전 변환기 또는 다른 위치 센서들 또는 무위치 센서를 사용하는 것에 의해 θ가 획득된다.
제로-축 전류 벡터 i0:
전류 명령 *: N-라인 전류 in = -3*i0이고, 0 축 상의 벡터 i0* 전류가 설정되고, 충전 및 방전 전력이 제어된다.
본 개시내용이 에너지 변환 장치의 상이한 모드들에 따라 아래에 구체적으로 설명된다. 모터는 예로서 3상 모터이다.
제1 단계: 명령 적용
변경 및 방전 명령, 토크 출력 명령, 및 가열 전력 명령 중 기껏해야 하나가 제로가 아닐 때, 다음의 방식으로 명령 적용 및 할당이 수행된다.
제1 작동 모드: 변경 및 방전 명령, 토크 출력 명령, 및 가열 전력 명령(이러한 명령은 요구된 전력임)이 모두 제로일 때, 모든 스위치가 턴오프됨.
제2 작동 모드: 단지 토크 출력 명령만이 존재함.
변경 및 방전 명령은 0이다, 즉, 변경 및 방전 전류 in* = 0이고, 가열 전력 명령은 0이다. 명령 적용 프로세스는, 토크 출력 명령 및 모터의 현재 회전 속도 ωe를 사용하여 도 6의 토크 그래프에서의 MTPA&MTPV 곡선들에 기초하여, 동기 회전 기준 프레임의 dq 좌표 축들 상의 목표 직교 축 전류 iq* 및 목표 직축 전류 id*의 2개의 대응하는 요구 값들을 룩업 또는 계산하여, 토크 출력 명령의 요건들을 보장한다. 이러한 점에서, 목표 충전 및 방전 전류 in*의 전류 회로에 대해 제어 동작이 수행되지 않는다. 토크 출력 명령에 대해 요구되는 에너지는 외부 배터리(101) 또는 외부 전원 디바이스로부터의 것이다.
제3 작동 모드: 단지 가열 전력 명령만이 존재함.
변경 및 방전 명령은 0이다, 즉, 변경 및 방전 전류 in* = 0이고, 토크 출력 명령은 0 또는 더 작은 값이다, 즉, 목표 직교 축 전류 iq* = 0이거나 또는 iq*는 더 작은 값 (모터 회전자가 흔들리는 것을 방지하기 위한 맞물림 기어 클리어런스)이다. 목표 직축 전류 id*의 방향에서의 벡터가 설정된다. 설정 가열 전력은 공식 4에 따라 id*로서 해결되고, id*는 양 또는 음일 수 있고, id*는 바람직하게는 양의 값, 즉, 강화된 자기장의 방향이다. 대안적으로, 획득된 id*는 정현파 고주파 신호와 중첩된다. 더 큰 배터리 임피던스는 더 큰 열을 초래하여, 배터리의 가열을 강화한다. 가열 전력이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 가열 전력을 사용하여 전류 제어 명령들 id* 및 iq*를 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다.
공식 4:
전류 명령에 따라 결정 모드가 설정된다. 해결 프로세스 후에 id*, iq*, 및 in*이 획득된다. 이러한 점에서, 목표 in* 전류 회로에 대해 제어 동작이 수행되지 않는다. 가열 명령에 대해 요구되는 에너지는 배터리 또는 외부 전원 디바이스로부터의 것이다.
제4 작동 모드: 단지 변경 및 방전 명령만 존재함: 토크 출력 명령은 0이고, 가열 전력 명령은 0이고, iq* = 0, id* = 0, 및 in* ≠0임.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압-전류 이중 폐루프 제어를 채택한다. 전류 명령 in*은 충전 및 방전 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량이다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압 폐루프 제어를 추가로 채택할 수 있다. 단지 전압 폐루프 프로세스만이 존재한다. 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량은 브리지 아암의 듀티 사이클로 직접 변환되고, 샘플링에 의해 (in=-ia-ib-ic)가 획득된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기는 전류 폐루프 제어를 채택한다. 전류 명령 in*은 전압 폐루프 프로세스 없이 배터리 관리자에 의해 직접 발행되고 설정된다.
벡터 제어 해결 프로세스를 사용하여 목표 id*, iq*, 및 in*이 획득된다.
충전 동안, in* > 0이고, 방전 동안, in* < 0이다.
변경 및 방전 명령, 토크 출력 명령, 및 가열 전력 명령 중 적어도 2개가 제로가 아닐 때, 다음의 방식으로 명령 적용 및 할당이 수행된다.
제5 작동 모드: 단지 변경 및 방전 명령 및 가열 전력 명령만이 존재하고, 토크 출력 명령*은 0임:
변경 및 방전 명령:
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압-전류 이중 폐루프 제어를 채택할 수 있다. 전류 명령 in*은 충전 및 방전 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량이다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전류 폐루프 제어를 추가로 채택할 수 있다. 전류 명령 in*은 전압 폐루프 프로세스 없이 배터리 관리자에 의해 직접 발행되고 설정된다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압 폐루프 제어를 추가로 채택할 수 있다. 단지 전압 폐루프 프로세스만이 존재한다. 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량은 브리지 아암의 듀티 사이클로 직접 변환된다. N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
가열 전력 명령: in이 샘플링되고 가열 전력이 설정됨. id*는 공식 5에 따라 해결된다. id*는 양 또는 음일 수 있고, id*는 바람직하게는 양의 값, 즉, 강화된 자기장의 방향이다. 가열 전력이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 가열 전력을 사용하여 목표 전류 id* 및 iq*를 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다.
공식 5:
변경 및 방전 명령에 따라 그리고 가열 전력 명령의 해결 프로세스 후에, 목표 id*, iq*, 및 in*이 획득된다. 충전 동안, in* > 0이고, 방전 동안, in* < 0이다.
공식 5에 대해, 복수의 권선 극들로부터 도출되는 복수의 중성선들이 존재할 때, 공식 5를 사용하는 것에 의한 계산을 위해 각각의 중성선을 전체로서 사용하는 것이 요구된다. 복수의 중성선들은 계산을 위해 중첩된다.
제6 작동 모드: 단지 변경 및 방전 명령 및 토크 출력 명령만이 존재하고, 가열 전력 명령은 0임:
변경 및 방전 명령:
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압-전류 이중 폐루프 제어를 채택할 수 있다. 전류 명령 in*은 충전 및 방전 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량이다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전류 폐루프 제어를 추가로 채택할 수 있다. 전류 명령 in*은 전압 폐루프 프로세스 없이 배터리 관리자에 의해 직접 발행되고 설정된다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압 폐루프 제어를 추가로 채택할 수 있다. 단지 전압 폐루프 프로세스만이 존재한다. 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량은 브리지 아암의 듀티 사이클로 직접 변환된다. N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
토크 출력 명령: 명령 적용 프로세스는, 토크 출력 명령을 사용하여 도 6의 토크 그래프에서의 MTPA&MTPV 곡선들에 기초하여, 동기 회전 기준 프레임의 dq 좌표 축 상의 id* 및 iq*의 2개의 대응하는 요구된 값들을 찾고 제공하여, 토크 명령 요건들을 보장함.
해결 프로세스 후에, 목표 id*, iq*, 및 in*이 획득된다. 충전 동안, in* > 0이고, 방전 동안, in* < 0이다.
제7 작동 모드: 단지 가열 전력 명령 및 토크 출력 명령만이 존재하고, 변경 및 방전 명령은 0임:
가열 전력 명령:
공식 7:
토크 출력 명령: 일정 토크 곡선이 해결됨. 도 6의 토크 그래프에서의 일정 토크 곡선들 Te1, Te2, 및 Te3을 참조하면, Te1 > Te2 > Te3이다. 토크 그래프에서의 일정 토크 곡선들이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 일반적으로, 토크를 사용하여 전류 제어 명령을 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다. MTPA&MTPV 곡선을 사용하여 토크 명령을 충족시키는 id* 및 iq*가 구해진다. id* 및 iq*를 공식 7에 대입하여 요구된 가열 전력을 충족시킬지를 체크한다. 아니오이면, id* 및 iq*의 값들이 일정 토크 곡선을 따라 슬라이딩한다. 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 하한 범위보다 작을 때, 이러한 값들은 id가 양의 축을 향해 증가하는 방향 및 id가 음의 축을 향해 감소하는 방향 양자 모두로 이동할 수 있고, 바람직하게는 id가 양의 축을 향해 증가하는 방향으로 이동할 수 있다. 공식 7이 충족되거나 또는 공식 7에서 명시되는 오차 범위 내에 차이가 있을 때까지 반복이 수행된다. 가열 전력이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 가열 전력을 사용하여 전류 제어 명령들 id* 및 iq*를 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다.
이러한 점에서, 목표 in* 전류 회로에 대해 제어 동작이 수행되지 않는다. 해결 프로세스 후에, 목표 id*, iq*, 및 in*이 획득된다.
제8 작동 모드: 변경 및 방전 명령, 가열 전력 명령, 및 토크 출력 명령 중 어느 것도 제로가 아님.
변경 및 방전 명령: 외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압-전류 이중 폐루프 제어를 채택할 수 있음. 전류 명령 in*은 충전 및 방전 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량이다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전류 폐루프 제어를 채택할 수 있다. 전류 명령 in*은 전압 폐루프 프로세스 없이 배터리 관리자에 의해 직접 발행되고 설정된다. 전류 폐루프 제어를 수행하기 위해 N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
외부 충전 및 방전 포트(104)에 연결되는 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드에 있을 때, 모터 제어기가 전압 폐루프 제어를 채택할 수 있다. 단지 전압 폐루프 프로세스만이 존재한다. 전압 명령 U* 및 전압 샘플링 폐루프 제어 후의 출력량은 브리지 아암의 듀티 사이클로 직접 변환된다. N개의 라인들 상의 전류들 in이 샘플링된다.
가열 전력 명령:
공식 8:
토크 출력 명령: 일정 토크 곡선이 해결됨. 토크 그래프에서의 일정 토크 곡선들이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 일반적으로, 토크를 사용하여 전류 제어 명령을 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다. MTPA&MTPV 곡선을 사용하여 토크 명령을 충족시키는 id* 및 iq*가 구해진다. id* 및 iq*를 공식 8에 대입하여 요구된 가열 전력을 충족시킬지를 체크한다. 아니오이면, 값들은 일정 토크 곡선을 따라 슬라이딩하고 ((id*)2 +(iq*)2)가 증가하는 방향으로 이동하며, 이들은 id*가 양의 축을 향해 증가하는 방향 및 id*가 음의 축을 향해 감소하는 방향 양자 모두로 이동할 수 있고, 바람직하게는 id*가 양의 축을 향해 증가하는 방향으로 이동할 수 있다. 공식 8이 충족되거나 또는 공식 8에서 명시되는 오차 범위 내에 오차가 있을 때까지 반복이 수행된다. 가열 전력이 미리 계산될 수 있고 벤치가 교정된다. 가열 전력을 사용하여 전류 제어 명령들 id* 및 iq*를 획득하기 위해 테이블 룩업 또는 선형 피팅의 방법이 사용된다.
해결 프로세스 후에 목표 id*, iq*, 및 in*이 획득된다.
변경 및 방전 명령, 가열 전력 명령, 및 토크 출력 명령의 모두에 존재하는 사용 시나리오는 태양광 고전압 라인 상의 제빙 차량 또는 달 탐사선이다.
제2 단계: 폐루프 모드 결정
모드 결정의 제1 단계에서, 모든 명령들이 0이고 제어가 없는 것 외에도, 충전 및 방전 명령 in* = 0인 경우가 결정될 필요가 있다. in* = 0일 때, 충전 및 방전 전류 또는 전압은 제어되지 않고, 모터 구동, 가열, 또는 구동 가열 제어를 위해 배터리로부터 전기가 취해진다. in* ≠ 0일 때, 충전 및 방전 명령은 폐루프 제어에 참여한다.
제3 단계: 제어 프로세스:
변경 및 방전 명령, 가열 전력 명령, 및 토크 출력 명령에 대해 이러한 해결 프로세스가 수행되어, 목표 파라미터 값들 id*, iq*, 및 in*을 획득한다.
에너지 변환 장치의 회로 구조는 다음의 회로 구조를 채택할 수 있다.
도 21은 이러한 구현에 따른 에너지 변환 장치의 회로도이다. 에너지 변환 장치는 가역 PWM 정류기(102), 모터 코일(103), 스위치 K1, 스위치 K2, 저항 R, 스위치 K3, 및 커패시터 C1을 포함한다. 외부 배터리의 양극이 스위치 K1의 제1 단부 및 스위치 K2의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K1의 제2 단부가 커패시터 C1의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K2의 제2 단부가 저항 R의 제1 단부와 연결된다. 저항 R의 제2 단부가 커패시터 C1의 제1 단부와 연결된다. 외부 배터리의 음극이 스위치 K3의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K3의 제2 단부가 커패시터 C1의 제2 단부와 연결된다. 가역 PWM 정류기는 3상 브리지 아암들을 포함한다. 제1 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제1 전력 스위치 유닛 및 제2 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제2 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제3 전력 스위치 유닛 및 제4 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제3 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제5 전력 스위치 유닛 및 제6 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제1 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 제3 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 및 제5 전력 스위치 유닛의 입력 단자가 함께 연결되어 제1 버스 단자를 형성하고 커패시터 C1의 제1 단부와 연결된다. 제2 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 제4 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 및 제6 전력 스위치 유닛의 출력 단자가 함께 연결되어 제2 버스 단자를 형성하고 커패시터 C1의 제2 단부와 연결된다. 제1 전력 스위치 유닛은 제1 상부 브리지 아암 VT1 및 제1 상부 브리지 다이오드 VD1을 포함한다. 제2 전력 스위치 유닛은 제2 하부 브리지 아암 VT2 및 제2 하부 브리지 다이오드 VD2를 포함한다. 제3 전력 스위치 유닛은 제3 상부 브리지 아암 VT3 및 제3 상부 브리지 다이오드 VD3를 포함한다. 제4 전력 스위치 유닛은 제4 하부 브리지 아암 VT4 및 제4 하부 브리지 다이오드 VD4를 포함한다. 제5 전력 스위치 유닛은 제5 상부 브리지 아암 VT5 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5를 포함한다. 제6 전력 스위치 유닛은 제6 하부 브리지 아암 VT6 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6을 포함한다. 모터 코일은 3상 권선들의 세트를 포함한다. 제1 위상 코일은 제1 위상 브리지 아암의 중간점과 연결된다. 제2 위상 코일은 제2 위상 브리지 아암의 중간점과 연결된다. 제3 위상 코일은 제3 위상 브리지 아암의 중간점과 연결된다. 제1 위상 코일, 제2 위상 코일, 및 제3 위상 코일은 함께 연결되어 중성점을 형성한다. 중성점으로부터 중성선이 인출된다. 에너지 변환 장치는 스위치 K4, 스위치 K5, 인덕터 L, 및 커패시터 C2를 추가로 포함한다. 충전 및 방전 포트의 제1 단부가 인덕터 L의 제2 단부 및 커패시터 C2의 제1 단부와 연결된다. 인덕터 L의 제1 단부가 스위치 K4의 제2 단부와 연결된다. 스위치 K4의 제1 단부가 중성선에 연결된다. 충전 및 방전 포트(104)의 제2 단부가 스위치 K5의 제2 단부와 연결된다. 스위치 K5의 제1 단부 및 커패시터 C2의 제2 단부가 제2 버스 단자에서 함께 연결된다.
도 22에 도시되는 바와 같이, 도 22와 도 21 사이의 차이는, 충전 및 방전 포트(104)의 제1 단부가 스위치 K7의 제2 단부 및 스위치 K5의 제2 단부와 연결된다는 것이다. 스위치 K7의 제1 단부가 인덕터 L의 제2 단부 및 커패시터 C2의 제1 단부와 연결된다. 인덕터 L의 제1 단부가 스위치 K6의 제2 단부와 연결된다. 스위치 K6의 제1 단부가 중성선에 연결된다. 충전 및 방전 포트(104)의 제2 단부가 커패시터 C2의 제2 단부 및 제2 버스 단자와 연결된다. 스위치 K4의 제1 단부가 배터리의 양극에 연결된다. 스위치 K5의 제1 단부가 커패시터 C1의 제1 단부와 연결된다.
도 23 및 도 24에 도시되는 바와 같이, 에너지 변환 장치가 외부 차량과 연결될 때, 에너지 저장 프로세스 및 저장된 에너지 방출 프로세스가 수행된다.
목표 구동 전력과 목표 충전 및 방전 전력이 취득될 때 목표 구동 전력과 목표 충전 및 방전 전력의 해가 취득된 후의 전류 흐름 방향의 구현이 도 25를 예로서 사용하여 아래에 설명된다.
도 25에 도시되는 바와 같이, 가역 PWM 정류기(102)는 제1 전력 스위치 유닛, 제2 전력 스위치 유닛, 제3 전력 스위치 유닛, 제4 전력 스위치 유닛, 제5 전력 스위치 유닛, 및 제6 전력 스위치 유닛을 포함한다. 각각의 전력 스위치 유닛의 제어 단부가 제어기와 연결된다. 가역 PWM 정류기(102)에서의 제1 전력 스위치 유닛 및 제2 전력 스위치 유닛은 제1 위상 브리지 아암을 형성한다. 제3 전력 스위치 유닛 및 제4 전력 스위치 유닛은 제2 위상 브리지 아암을 형성한다. 제5 전력 스위치 유닛 및 제6 전력 스위치 유닛은 제3 위상 브리지 아암을 형성한다. 제1 전력 스위치 유닛은 제1 상부 브리지 아암 VT1 및 제1 상부 브리지 다이오드 VD1을 포함한다. 제2 전력 스위치 유닛은 제2 하부 브리지 아암 VT2 및 제2 하부 브리지 다이오드 VD2를 포함한다. 제3 전력 스위치 유닛은 제3 상부 브리지 아암 VT3 및 제3 상부 브리지 다이오드 VD3을 포함한다. 제4 전력 스위치 유닛은 제4 하부 브리지 아암 VT4 및 제4 하부 브리지 다이오드 VD4를 포함한다. 제5 전력 스위치 유닛은 제5 상부 브리지 아암 VT5 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5를 포함한다. 제6 전력 스위치 유닛은 제6 하부 브리지 아암 VT6 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6을 포함한다. 제1 전력 스위치 유닛, 제3 전력 스위치 유닛, 및 제5 전력 스위치 유닛은 함께 연결되어 제1 버스 단자를 형성한다. 제2 전력 스위치 유닛, 제4 전력 스위치 유닛, 및 제6 전력 스위치 유닛은 함께 연결되어 제2 버스 단자를 형성한다. 버스 커패시터 C1가 제1 버스 단자와 제2 버스 단자 사이에 연결된다. 버스 커패시터 C1의 제1 단부가 스위치 K1의 제1 단부 및 스위치 K2의 제1 단부와 연결된다. 버스 커패시터 C1의 제2 단부가 스위치 K3의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K2의 제2 단부가 저항 R의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K1의 제2 단부가 저항 R의 제2 단부 및 배터리(101)의 양극 단부와 연결된다. 스위치 K3의 제2 단부가 배터리(101)의 음극 단부와 연결된다. 모터는 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 및 제3 위상 코일 L3을 포함한다. 위상 코일들의 하나의 단부들이 함께 연결되어 DC 전원 디바이스에 연결될 중성점들을 형성하고, 위상 코일들의 다른 단부들이 복수의 위상 브리지 아암 중 하나의 중간점과 각각 연결된다. DC 전원 디바이스, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 전력 스위치에 의해 DC 에너지 저장 회로가 형성된다. DC 에너지 저장 회로는 충전, 에너지 저장 및 구동을 위해 사용된다. 구현에서, 전류 흐름 방향은 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제1 위상 코일 L1 및 제2 하부 브리지 아암 VT2를 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로이다. DC 전원 디바이스, 제1 위상 코일 L1, 제1 전력 스위치, 버스 커패시터 C1, 및 외부 배터리에 의해 배터리 충전 회로가 형성된다. 배터리 충전 회로는 에너지 저장 및 구동을 위해 사용된다. 전류 흐름 방향은 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제1 위상 코일 L1, 제1 상부 브리지 아암 VT1, 배터리(101), 및 버스 커패시터 C1을 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로이다. 버스 커패시터 C1, 제5 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 제3 위상 코일 L3, 제2 위상 코일 L2, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 전력 스위치에 의해 모터의 제1 구동 회로가 형성된다. 전류는 버스 커패시터 C1의 하나의 단부로부터 제3 상부 브리지 아암 VT3, 제2 위상 코일 L2, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 하부 브리지 아암 VT2를 통해 버스 커패시터 C1의 다른 단부로 흐르고, 한편 버스 커패시터 C1의 하나의 단부로부터 제5 상부 브리지 아암 VT5, 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 하부 브리지 아암 VT2를 통해 버스 커패시터 C1의 다른 단부로 흐른다. 제2 위상 코일 L2, 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 및 제5 전력 스위치에 의해 모터의 제2 구동 회로가 형성된다. 제2 위상 코일 L2, 제1 위상 코일 L1, 제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 및 제3 상부 브리지 아암 VT3 사이에 그리고 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 및 제5 상부 브리지 아암 VT5 사이에 각각 전류 흐름 방향에 의해 루프 전류가 형성된다. DC 전원 디바이스, 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제2 전력 스위치, 및 제4 전력 스위치에 의해 DC 에너지 저장 회로가 형성된다. DC 에너지 저장 회로는 에너지 저장 및 구동을 위해 사용된다. 구현에서, 전류 흐름 방향은 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제1 위상 코일 L1 및 제2 하부 브리지 아암 VT2를 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로, 그리고 또한 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제2 위상 코일 L2 및 제4 하부 브리지 아암 VT4를 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로이다. DC 전원 디바이스, 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 버스 커패시터 C1, 및 외부 배터리에 의해 배터리 충전 회로가 형성된다. 배터리 충전 회로는 에너지 저장 및 구동을 위해 사용된다. 전류 흐름 방향은 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제1 위상 코일 L1, 제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 배터리(101) 및 버스 커패시터 C1을 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로, 그리고 또한 DC 전원 디바이스의 양극으로부터 제2 위상 코일 L2, 제2 상부 브리지 다이오드 VD3, 배터리(101) 및 버스 커패시터 C1을 통해 DC 전원 디바이스의 음극으로이다. 버스 커패시터 C1, 제5 전력 스위치, 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제2 전력 스위치, 및 제4 전력 스위치에 의해 모터의 제1 구동 회로가 형성된다. 전류는 버스 커패시터 C1의 하나의 단부로부터 제5 상부 브리지 아암 VT5, 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 하부 브리지 아암 VT2를 통해 버스 커패시터 C1의 다른 단부로, 그리고 또한 버스 커패시터 C1의 하나의 단부로부터 제5 상부 브리지 아암 VT5, 제3 위상 코일 L3, 제2 위상 코일 L2, 및 제4 하부 브리지 아암 VT4를 통해 버스 커패시터 C1의 다른 단부로 흐른다. 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 및 제5 전력 스위치에 의해 모터의 제2 구동 회로가 형성된다. 제3 위상 코일 L3, 제1 위상 코일 L1, 제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 및 제5 상부 브리지 아암 VT5 사이에, 그리고 제3 위상 코일 L3, 제2 위상 코일 L2, 제3 상부 브리지 다이오드 VD3, 및 제3 상부 브리지 아암 VT3 사이에 각각 전류 흐름 방향에 의해 루프 전류가 형성된다.
DC 전원에 대해, 도 25에 도시되는 바와 같이, 제1 코일이 제1 위상 코일 L1이고, 제2 코일이 제2 위상 코일 L2 및 제3 위상 코일 L3일 때, 제1 작동 스테이지에서, 제어기는, 모터의 구동 전력 및 배터리의 충전 전력에 따라, 제1 브리지 아암이 제2 브리지 아암과 연결되는 순간 및 기간을 제어하여, DC 에너지 저장 회로에서의 DC 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류로 하여금 제1 위상 코일 L1 및 제2 전력 스위치를 통해 DC 전원 디바이스로 연속적으로 흐르게 하고, 또한 모터의 제1 구동 회로에서의 버스 커패시터 C1에 의해 출력되는 전류로 하여금 제5 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 제3 위상 코일 L3, 제2 위상 코일 L2, 제1 위상 코일 L1, 및 제2 전력 스위치를 통해 버스 커패시터 C1로 연속적으로 흐르게 한다. 이러한 방식으로, 모터의 제1 구동 회로 및 DC 에너지 저장 회로가 동시에 작동할 수 있다.
도 26에 도시되는 바와 같이, 제2 작동 스테이지에서, 제어기는 제1 브리지 아암이 제2 브리지 아암과 연결되는 순간 및 기간을 제어하여, 배터리 충전 회로에서의 DC 공급 디바이스에 의해 출력되는 전류로 하여금 제1 위상 코일 L1, 제1 전력 스위치, 버스 커패시터 C1, 및 배터리를 통해 DC 충전 디바이스로 흐르게 한다. 이러한 방식으로, 모터의 제2 구동 회로에서 제2 위상 코일 L2 및 제3 위상 코일 L3에 의해 출력되는 전류는 제1 위상 코일 L1, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 및 제5 전력 스위치를 통해 제2 위상 코일 L2 및 제3 위상 코일 L3으로 흐를 수 있어, 모터의 제2 구동 회로 및 배터리 충전 회로로 하여금 동시에 작동하게 한다.
DC 전원에 대해, 도 27에 도시되는 바와 같이, 제1 코일이 제1 위상 코일 L1 및 제2 위상 코일 L2이고, 제2 코일이 제3 위상 코일 L3일 때, 제1 작동 스테이지에서, 제어기는 모터의 구동 전력 및 배터리의 충전 전력에 따라 제1 브리지 아암 및 제2 브리지 아암의 연결 순간 및 기간을 제어하여, DC 에너지 저장 회로에서의 DC 전원 디바이스에 의해 출력되는 전류로 하여금 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제2 전력 스위치, 및 제4 전력 스위치를 통해 DC 전원 디바이스로 연속적으로 흐르게 하고, 또한 모터의 제1 구동 회로에서의 버스 커패시터 C1에 의해 출력되는 전류로 하여금 제5 전력 스위치, 제3 위상 코일 L3, 제2 위상 코일 L2, 제1 위상 코일 L1, 제2 전력 스위치, 및 제4 전력 스위치를 통해 버스 커패시터 C1로 연속적으로 흐르게 한다. 이러한 방식으로, 모터의 제1 구동 회로 및 DC 에너지 저장 회로가 동시에 작동할 수 있다.
도 28에 도시되는 바와 같이, 제2 작동 스테이지에서, 제어기(104)는 제1 브리지 아암이 제2 브리지 아암과 연결되는 순간 및 기간을 제어하여, 배터리 충전 회로에서의 DC 공급 디바이스에 의해 출력되는 전류로 하여금 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 버스 커패시터 C1, 및 배터리를 통해 DC 충전 디바이스로 흐르게 한다. 이러한 방식으로, 모터의 제2 구동 회로에서 제3 위상 코일 L3에 의해 출력되는 전류는 제1 위상 코일 L1, 제2 위상 코일 L2, 제1 전력 스위치, 제3 전력 스위치, 및 제5 전력 스위치를 통해 제3 위상 코일 L3으로 흐를 수 있어, 모터의 제2 구동 회로 및 배터리 충전 회로로 하여금 동시에 작동하게 한다.
위 구현은 단지 충전 프로세스와 구동 프로세스의 협력 작동의 예들에 관련된다. 가열 프로세스는 구동 프로세스와 유사하다. 모터의 제1 구동 회로 및 모터의 제2 구동 회로는 또한 제1 가열 회로 및 제2 가열 회로일 수 있다. 목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력이 동시에 수신될 때, 배터리 충전 회로, 모터의 제1 구동 회로, 및 제1 가열 회로는 동시에 작동하도록 제어될 수 있고, 배터리 충전 회로, 모터의 제2 구동 회로, 및 제2 가열 회로는 동시에 작동하도록 제어될 수 있다.
도 29에 도시되는 바와 같이, 모터는 복수의 세트들의 권선 유닛들을 가질 수 있다. 각각의 세트의 권선 유닛들의 모든 위상 권선들이 기본 유닛으로서 사용된다. 모터는 각각의 기본 유닛에 대한 모터 벡터 제어에 의해 독립적으로 동작하도록 제어될 수 있다. 가역 PWM 정류기(102)는 브리지 아암들의 세트를 포함한다. 브리지 아암들에 의해 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자가 형성된다. 전력 배터리(101)의 양극 단부 및 음극 단부가 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결된다. 모터 코일(103)은 제1 권선 유닛 및 제2 권선 유닛을 포함한다.
제1 권선 유닛은 상 권선들의 세트를 포함한다. 상 권선들에서의 각각의 위상 권선은 개의 코일 브랜치들을 포함한다. 각각의 위상 권선의 개의 코일 브랜치들은 함께 연결되어 위상 종점을 형성한다. 상 권선의 위상 종점들은 브리지 아암에서의 브리지 아암들 각각의 중간점과 일-대-일 대응으로 연결된다. 상 권선들 각각의 개의 코일 브랜치들 중 하나는 또한 다른 위상 권선들에서의 개의 코일 브랜치들 중 하나와 연결되어, 개의 연결점들을 형성한다. 개의 연결점들은 개의 중성점들을 형성한다. J1개의 중성선들이 T1개의 중성점들로부터 도출되고, 여기서 n1≥T1≥1, T1≥J1≥1, m1≥2이고, n1, m1, T1, 및 J1는 모두 양의 정수들이다.
제2 권선 유닛은 상 권선들의 세트를 포함한다. 상 권선들 각각은 개의 코일 브랜치들을 포함한다. 각각의 위상 권선의 개의 코일 브랜치들은 함께 연결되어 위상 종점을 형성한다. 상 권선의 위상 종점들은 브리지 아암에서의 브리지 아암들 각각의 중간점과 일-대-일 대응으로 연결된다. 상 권선들 각각의 개의 코일 브랜치들 중 하나는 또한 다른 위상 권선들에서의 개의 코일 브랜치들 중 하나와 연결되어, 개의 연결점들을 형성한다. 개의 연결점들은 개의 중성점들을 형성한다. J2개의 중성선들은 T2개의 중성점들로부터 도출되고, 여기서 n2≥T2≥1, T2≥J2≥1, m2≥2, M≥m1+ m2이고, n2, m2, T2, 및 J2는 모두 양의 정수들이다.
도 30은 이러한 구현에 따른 에너지 변환 장치의 회로도이다. 예로서 = = 3, = 6, 및 = = 2를 사용하는 것에 의하면, 에너지 변환 장치는 가역 PWM 정류기(102), 모터 코일(103), 및 제1 스위치 모듈(106)을 포함한다. 제1 스위치 모듈(106)은 스위치 K3, 스위치 K4, 저항 R, 스위치 K5, 및 커패시터 C1을 포함한다. 외부 배터리의 양극이 스위치 K3의 제1 단부 및 스위치 K4의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K4의 제2 단부가 저항 R의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K3의 제2 단부 및 저항 R의 제2 단부가 커패시터 C1의 제1 단부와 연결된다. 배터리의 음극이 스위치 K5의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K5의 제2 단부가 커패시터 C1의 제2 단부에 연결된다. 가역 PWM 정류기(102)는 6개의 위상 브리지 아암들을 포함한다. 제1 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제1 전력 스위치 유닛 및 제2 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제2 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제3 전력 스위치 유닛 및 제4 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제3 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제5 전력 스위치 유닛 및 제6 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제4 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제7 전력 스위치 유닛 및 제8 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제5 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제9 전력 스위치 유닛 및 제10 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제6 위상 브리지 아암은 직렬로 연결되는 제11 전력 스위치 유닛 및 제12 전력 스위치 유닛을 포함한다. 제1 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 제3 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 제5 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 제7 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 제9 전력 스위치 유닛의 입력 단자, 및 제11 전력 스위치 유닛의 입력 단자가 함께 연결되어 커패시터 C1의 제1 단부와 연결될 제1 버스 단자를 형성한다. 제2 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 제4 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 제6 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 제8 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 제10 전력 스위치 유닛의 출력 단자, 및 제12 전력 스위치 유닛의 출력 단자가 함께 연결되어 커패시터 C1의 제2 단부와 연결될 제2 버스 단자를 형성한다. 제1 전력 스위치 유닛은 제1 상부 브리지 아암 VT1 및 제1 상부 브리지 다이오드 VD1을 포함한다. 제2 전력 스위치 유닛은 제2 하부 브리지 아암 VT2 및 제2 하부 브리지 다이오드 VD2를 포함한다. 제3 전력 스위치 유닛은 제3 상부 브리지 아암 VT3 및 제3 상부 브리지 다이오드 VD3를 포함한다. 제4 전력 스위치 유닛은 제4 하부 브리지 아암 VT4 및 제4 하부 브리지 다이오드 VD4를 포함한다. 제5 전력 스위치 유닛은 제5 상부 브리지 아암 VT5 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5를 포함한다. 제6 전력 스위치 유닛은 제6 하부 브리지 아암 VT6 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6을 포함한다. 제7 전력 스위치 유닛은 제7 상부 브리지 아암 VT7 및 제7 상부 브리지 다이오드 VD7을 포함한다. 제8 전력 스위치 유닛은 제8 하부 브리지 아암 VT8 및 제8 하부 브리지 다이오드 VD8을 포함한다. 제9 전력 스위치 유닛은 제9 상부 브리지 아암 VT9 및 제9 상부 브리지 다이오드 VD9를 포함한다. 제10 전력 스위치 유닛은 제10 하부 브리지 아암 VT10 및 제10 하부 브리지 다이오드 VD10을 포함한다. 제11 전력 스위치 유닛은 제11 상부 브리지 아암 VT11 및 제11 상부 브리지 다이오드 VD11을 포함한다. 제12 전력 스위치 유닛은 제12 하부 브리지 아암 VT12 및 제12 하부 브리지 다이오드 VD12를 포함한다. 제1 권선 유닛은 3상 권선들의 세트를 포함한다. 각각의 위상 권선은 2개의 코일 브랜치들을 포함한다. 제1 위상 코일에서의 코일 U1 및 코일 U2가 제4 위상 브리지 아암의 중간점 U와 함께 연결된다. 제2 위상 코일에서의 코일 V1 및 코일 V2가 제5 위상 브리지 아암의 중간점 V과 함께 연결된다. 제3 위상 코일에서의 코일 W1 및 코일 W2가 제6 위상 브리지 아암의 중간점 W와 함께 연결된다. 코일 U2, 코일 V2, 및 코일 W2는 함께 연결되어 제1 연결점 n1을 형성한다. 제1 연결점 n1에 의해 제1 독립적 중성점이 형성된다. 제1 독립적 중성점으로부터 제1 중성선이 인출된다. 코일 U1, 코일 V1, 및 코일 W1은 함께 연결되어 제2 연결점 n2를 형성한다. 제2 연결점 n2에 의해 제2 독립적 중성점이 형성된다. 제2 권선 유닛은 3상 권선들의 세트를 포함한다. 각각의 위상 권선은 2개의 코일 브랜치들을 포함한다. 제1 위상 코일에서의 코일 A1 및 코일 A2가 제1 위상 브리지 아암의 중간점 A와 함께 연결된다. 제2 위상 코일에서의 코일 B1 및 코일 B2가 제2 위상 브리지 아암의 중간점 B와 함께 연결된다. 제3 위상 코일에서의 코일 C1 및 코일 C2가 제3 위상 브리지 아암의 중간점 C와 함께 연결된다. 코일 A1, 코일 B1 및 코일 C1은 함께 연결되어 제4 연결점 n4를 형성한다. 코일 A2, 코일 B2 및 코일 C2는 함께 연결되어 제3 연결점 n3을 형성한다. 제3 연결점 n3에 의해 제3 독립적 중성점이 형성된다. 제3 독립적 중성점으로부터 제2 중성선이 인출된다. 에너지 변환 장치는 스위치 K1, 스위치 K2, 제2 스위치 모듈(107) 및 제3 스위치 모듈(108)을 추가로 포함한다. 제2 스위치 모듈(107)은 스위치 K6, 스위치 K7, 및 커패시터 C2를 포함한다. 제3 스위치 모듈(108)은 스위치 K10, 스위치 K11, 및 커패시터 C3을 포함한다. 외부 제1 DC 충전 및 방전 포트(109)의 제1 단부 및 제2 단부가 스위치 K6의 제2 단부 및 스위치 K7의 제2 단부와 각각 연결된다. 스위치 K6의 제1 단부가 스위치 K1의 제2 단부 및 커패시터 C2의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K1의 제1 단부가 제1 중성선에 연결된다. 스위치 K7의 제1 단부가 커패시터 C2의 제2 단부 및 가역 PWM 정류기(102)의 제2 버스 단자에 연결된다. 제2 중성선이 스위치 K2의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K2의 제2 단부가 커패시터 C3의 제1 단부 및 스위치 K10의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K10의 제2 단부가 제2 DC 충전 및 방전 포트(105)의 제1 단부와 연결된다. 커패시터 C3의 제2 단부가 스위치 K11의 제1 단부 및 제2 버스 단자에 연결된다. 스위치 K11의 제2 단부가 제2 DC 충전 및 방전 포트(105)의 제2 단부와 연결된다.
이러한 구현에서, 제1 DC 충전 및 방전 포트(109) 및 제2 DC 충전 및 방전 포트(105)가 각각 제1 중성선 및 제2 중성선과 연결된다. 이러한 방식으로, 제1 DC 충전 및 방전 포트, 제1 권선 유닛, 및 가역 PWM 정류기(102)에 의해 가열 회로가 형성될 수 있고, 제2 DC 충전 및 방전 포트, 제2 권선 유닛, 및 가역 PWM 정류기(102)에 의해 가열 회로가 형성될 수 있고, 에너지 변환 장치를 통해 전력 배터리(101)와 제1 DC 충전 및 방전 포트(109) 및 제2 DC 충전 및 방전 포트(105)에 의해 충전 및 방전 회로가 추가로 형성될 수 있다.
도 31에 도시되는 바와 같이, 이러한 도면과 도 30 사이의 차이는, 제1 권선 유닛으로부터 인출되는 제1 중성선이 스위치 K5를 사용하여 커패시터 C3의 제1 단부 및 스위치 K8의 제1 단부와 연결된다는 것이다. 커패시터 C2의 제2 단부, 커패시터 C3의 제2 단부, 스위치 K3의 제1 단부, 제1 배터리의 음극, 제2 배터리의 음극, 및 스위치 K7의 제1 단부가 함께 연결된다. 제2 권선 유닛으로부터 인출되는 제2 중성선이 스위치 K4의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K4의 제2 단부가 커패시터 C2의 제1 단부, 스위치 K1의 제1 단부, 스위치 K2의 제1 단부, 및 스위치 K6의 제1 단부와 연결된다. 스위치 K2의 제2 단부가 저항 R의 제1 단부와 연결된다. 저항 R의 제2 단부가 스위치 K1의 제2 단부 및 제1 배터리의 양극과 연결된다. 스위치 K8의 제2 단부가 제2 배터리의 양극에 연결된다.
도 32에 도시되는 바와 같이, 이러한 도면과 도 30 사이의 차이는, 제2 DC 충전 및 방전 포트(105)가 스위치 K9 및 스위치 K10을 사용하여 커패시터 C3의 제1 단부 및 제2 단부에 연결된다는 것이다. 제3 DC 충전 및 방전 포트(110)가 스위치 (K13) 및 스위치 (K14)를 사용하여 커패시터 C1의 제1 단부 및 제2 단부에 연결된다.
본 개시내용의 실시예 V는 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 제공한다. 이러한 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 이러한 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 실시예 I 내지 실시예 IV의 방법의 단계들이 구현된다.
해당 분야에서의 통상의 기술자는 전술한 실시예들의 방법들의 프로시저들의 전부 또는 일부가 관련 하드웨어에 명령하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 비-휘발성 컴퓨터-판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 프로그램이 실행될 때, 전술한 방법 실시예들의 프로시저들이 수행될 수 있다. 본 출원에서 제공되는 실시예들에서 사용되는 메모리, 스토리지, 데이터베이스, 또는 다른 매체에 대한 임의의 참조는 비-휘발성 및/또는 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 비-휘발성 메모리는 ROM, PROM(programmable ROM), EPROM(electrically programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는 RAM(random access memory) 또는 외부 고속 캐시를 포함할 수 있다. 제한이 아니라 설명의 방식에 의해, RAM은, SRAM(static RAM), DRAM(dynamic RAM), SDRAM(synchronous DRAM), DDR SDRAM(double data rate SDRAM), ESDRAM(enhanced SDRAM), SLDRAM(Synchlink DRAM), RDRAM(Rambus direct RAM), DRDRAM(direct Rambus dynamic RAM), 및 RDRAM(Rambus dynamic RAM)과 같은, 복수의 형태들로 획득될 수 있다.
해당 분야에서의 기술자는, 편리하고 간결한 설명을 위해, 위 기능 모듈들이 단지 예시적인 목적들을 위해 설명된다는 것을 명확하게 이해할 수 있다. 실제 적용들에서, 위 기능들은 필요에 따라 상이한 기능 모듈들에 할당될 수 있으며, 이는 장치의 내부 구조가 상이한 기능 모듈들로 분할되어 전술한 기능들의 전부 또는 일부를 완료한다는 것을 의미한다.
본 개시내용의 실시예 VI는 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 장치를 제공한다. 에너지 변환 장치는 PWM 정류기 및 모터 코일을 포함한다. 가역 PWM 정류기는 모터 코일과 연결된다. 외부 배터리의 양극 단부 및 음극 단부가 가역 PWM 정류기의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결된다. 외부 충전 및 방전 포트의 제1 단부 및 제2 단부가 모터 코일로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선 및 가역 PWM 정류기의 제2 버스 단자와 각각 연결된다.
이러한 협력 제어 장치는,
목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하도록 구성되는 전력 취득 모듈;
목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 충전 및 방전 포트에 의해 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하도록, 그리고 목표 충전 및 방전 전류에 따라 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제1 가열 전력 계산 모듈;
목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하도록, 그리고 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류에 따라 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제2 가열 전력 계산 모듈;
제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 목표 구동 전력에 따라 제1 직교 축 전류와 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 미리 설정된 범위 내에 있게 하도록, 그리고 제1 가열 전력과 제2 가열 전력의 합과 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있을 때 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로서 각각 설정하도록 구성되는 목표 전류 취득 모듈; 및
각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하도록, 그리고 목표 직교 축 전류, 목표 직축 전류, 목표 충전 및 방전 전류, 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 모터 회전자 위치에 따라 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하도록 구성되는 듀티 사이클 취득 모듈을 포함한다.
본 개시내용의 실시예 VII는 차량을 제공한다. 이러한 차량은 실시예 VI에서 제공되는 에너지 변환 장치를 추가로 포함한다.
도 33에 도시되는 바와 같이, 배터리 팩의 가열 및 냉각 회로는 다음의 회로들: 모터 구동 시스템 냉각 회로, 배터리 냉각 시스템 회로, 및 공조 시스템 냉각 회로를 포함한다. 배터리 냉각 시스템 회로는 열 교환 플레이트를 사용하여 공조 냉각 시스템과 통합된다. 배터리 냉각 시스템 회로는 4방향 밸브를 사용하여 모터 구동 시스템 냉각 회로와 연결된다. 모터 구동 시스템 냉각 회로는 3방향 밸브의 스위칭을 통해 라디에이터를 턴 온 및 턴 오프한다. 모터 구동 시스템 냉각 회로 및 배터리 냉각 시스템 회로는 밸브 본체를 사용하여 파이프라인에서의 냉각액의 흐름 방향을 변경하는 것에 의해 스위칭되어, 모터 구동 시스템에 의해 가열되는 냉각액이 배터리 냉각 시스템으로 흘러, 모터 구동 시스템으로부터 배터리 냉각 시스템으로의 열 전달을 완료한다. 모터 구동 시스템이 비-가열 모드에 있을 때, 3방향 밸브와 4방향 밸브 사이의 스위칭을 통해, 모터 구동 시스템의 냉각액은 회로 A를 통과하고, 배터리 냉각 시스템의 냉각액은 회로 C를 통과한다. 모터가 가열 모드에 있을 때, 3방향 밸브와 4방향 밸브 사이의 스위칭을 통해, 모터 구동 시스템의 냉각액은 회로 B를 통과하여, 모터 구동 시스템에 의해 가열되는 냉각액이 배터리 팩의 냉각 회로로 흘러 배터리를 가열한다.
본 출원의 설명에서, "중심(center)", "종방향(longitudinal)", "횡방향(transverse)", "길이(length)", "폭(width)", "두께(thickness)", "상(on)", "아래(below)", "전방(front)", "후방(back)", "좌측(left)", "우측(right)", "수직(vertical)", "수평(horizontal)", "상부(top)", "하부(bottom)", "내부(inside)", "외부(outside)", "시계방향(clockwise)", "반시계방향(anticlockwise)", "축 방향(axial direction)", "반경 방향(radial direction)" 및 "원주 방향(circumferential direction)"과 같은 용어들에 의해 표시되는 배향 또는 위치 관계들은 첨부 도면에 도시되는 배향 또는 위치 관계에 기초하고, 언급된 장치 또는 컴포넌트가 특정 배향을 가질 필요가 있거나 또는 특정 배향으로 구성되고 동작될 필요가 있다는 것을 표시하거나 또는 암시하는 것이 아니라, 단지 예시 및 설명의 용이성 및 간결성을 위해 사용된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 용어들은 본 출원을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
또한, "제1(first)" 및 "제2(second)"라는 용어들은 단지 설명의 목적을 위해 사용되며, 상대적 중요성을 표시 또는 암시하거나 또는 표시된 기술적 특징들의 수량을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 따라서, "제1(first)" 및 "제2(second)"를 정의하는 특징들은 하나 이상의 이러한 특징을 명시적으로 또는 암시적으로 포함할 수 있다. 본 개시내용의 설명에서, "복수의(a plurality of)"는, 달리 명시적으로 명시되지 않는 한, 2개 이상을 의미한다.
본 출원의 설명에서, 달리 명시적으로 명시되거나 또는 정의되지 않는 한, "장착(mount)", "설치(install)", "연결(connect)", 및 "연결(connection)"과 같은 용어들은 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 연결은 고정 연결, 분리가능 연결, 또는 일체형 연결일 수 있거나; 또는 연결은 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수 있거나; 또는 연결은 직접 연결, 중개자를 통한 간접 연결, 또는 2개의 컴포넌트 사이의 내부 통신일 수 있다. 해당 분야에서의 통상의 기술자는 구체적인 상황들에 따라 본 출원에서의 전술한 용어들의 구체적인 의미들을 이해할 수 있다.
본 출원에서, 달리 명시적으로 명시되거나 또는 정의되지 않는 한, 제1 특징이 제2 특징의 "위(above)" 또는 "아래(below)"에 위치되는 것은, 제1 특징이 제2 특징과 직접 접촉하는 것, 또는 제1 특징이 중개자를 통해 제2 특징과 간접 접촉하는 것일 수 있다. 또한, 제2 특징 "위쪽의(over)", "위의(above)" 및 "상방의(up)" 제1 특징은, 제1 특징이 제2 특징 바로 위에 또는 비스듬하게 위에 있다는 것이거나, 또는 단순히 제1 특징의 수평 높이가 제2 특징의 수평 높이보다 더 높다는 것을 표시한다. 제2 특징 "아래쪽의(under)", "아래의(below)" 및 "하방의(down)" 제1 특징은, 제1 특징이 제2 특징 바로 아래에 또는 비스듬하게 아래에 있다는 것이거나, 또는 단순히 제1 특징의 수평 높이가 제2 특징의 수평 높이보다 더 작다는 것을 표시한다.
본 명세서의 설명들에서, "실시예(an embodiment)", "일부 실시예들(some embodiments)", "예(an example)", "구체적인 예(a specific example)", 또는 "일부 예들(some examples)"과 같은 참조 용어의 설명은 실시예 또는 예를 참조하여 설명되는 구체적인 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예 또는 예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서, 전술한 용어들의 예시적인 설명들이 반드시 동일한 실시예 또는 예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 설명되는 구체적인 특징들, 구조들, 재료들, 또는 특성들은 적합한 방식으로 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예에서 조합될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명되는 상이한 실시예들 또는 예들 뿐만 아니라 상이한 실시예들 또는 예들의 특징들은 서로 모순되지 않으면서 해당 분야에서의 기술자에 의해 통합 및 조합될 수 있다.
본 출원의 실시예들이 위에 도시되고 설명되었지만, 전술한 실시예들은 예시적이고, 본 출원에 대한 제한으로서 이해될 수 없다는 것이 이해될 수 있다. 해당 분야에서의 통상의 기술자는 본 출원의 범위를 벗어나지 않고 전술한 실시예들에 대한 변경들, 수정들, 대체들, 및 변형들을 행할 수 있다.

Claims (17)

  1. 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 방법으로서, 상기 에너지 변환 장치는 가역 PWM(pulse width modulation) 정류기 및 모터 코일을 포함하고; 상기 가역 PWM 정류기는 상기 모터 코일과 연결되고; 외부 배터리의 양극 단부 및 음극 단부가 상기 가역 PWM 정류기의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결되고; 외부 충전 및 방전 포트의 제1 단부 및 제2 단부가 상기 모터 코일로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선 및 상기 가역 PWM 정류기의 제2 버스 단자와 각각 연결되고;
    상기 협력 제어 방법은,
    목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트로부터 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계, 및 상기 목표 충전 및 방전 전류에 따라 상기 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류에 따라 상기 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계;
    상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 상기 목표 구동 전력에 따라 상기 제1 직교 축 전류와 상기 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 상기 미리 설정된 범위 내에 있게 하는 단계; 및
    각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류에 따라 상기 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계 후에, 상기 방법은 추가로,
    상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 상기 미리 설정된 범위 내에 있을 때 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류로서 각각 설정하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 충전 및 방전 전력이 제로일 때, 상기 목표 충전 및 방전 전류와 상기 제1 가열 전력은 0이고, 상기 협력 제어 방법은,
    상기 목표 가열 전력 및 상기 목표 구동 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 상기 동기 회전 기준 프레임에서의 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류에 따라 상기 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하는 단계;
    상기 제2 가열 전력과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 상기 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 상기 목표 구동 전력에 따라 상기 제1 직교 축 전류와 상기 제1 직축 전류를 상기 목표 직교 축 전류와 상기 목표 직축 전류로 조정하여, 상기 제2 가열 전력과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 상기 미리 설정된 범위 내에 있게 하는 단계;
    상기 제2 가열 전력과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 상기 미리 설정된 범위 내에 있을 때 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류로서 각각 설정하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하거나; 또는
    상기 목표 가열 전력이 제로일 때, 상기 협력 제어 방법은,
    상기 목표 충전 및 방전 전력과 상기 목표 구동 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트로부터 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계;
    상기 목표 구동 전력에 따라 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류로서 각각 설정하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하거나; 또는
    상기 목표 구동 전력이 제로일 때, 상기 협력 제어 방법은
    상기 목표 가열 전력과 상기 목표 충전 및 방전 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트로부터 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계, 및 상기 목표 충전 및 방전 전류에 따라 상기 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하는 단계;
    상기 목표 가열 전력 및 상기 제1 가열 전력에 따라 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류를 취득하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트로부터 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계는,
    상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 외부 전원이 정전류 충전 및 방전 모드일 때 상기 외부 충전 및 방전 포트에 연결되는 상기 외부 전원의 목표 전압을 취득하는 단계;
    상기 충전 및 방전 포트의 실제 전압을 취득하는 단계, 및 상기 목표 전압과 상기 충전 및 방전 포트의 실제 전압에 따라 전압 차이를 취득하는 단계;
    상기 전압 차이에 대한 폐루프 제어를 수행하여, 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하는 단계; 또는
    상기 외부 충전 및 방전 포트에 연결되는 상기 외부 전원이 정전압 충전 및 방전 모드에 있을 때, 상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트로부터 상기 중성선에 출력되는 목표 충전 및 방전 전류로서 상기 외부 충전 및 방전 포트의 전류를 취득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하는 단계는,
    상기 목표 구동 전력에 따라 미리 결정된 토크 그래프에서 테이블 룩업을 수행하여, 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 취득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 목표 구동 전력에 따라 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류 및 목표 직축 전류로 조정하여, 상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 상기 미리 설정된 범위 내에 있게 하는 단계는,
    상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 상기 미리 설정된 범위 내에 있을 때까지, 미리 결정된 토크 그래프에서 테이블 룩업을 수행하여, 직교 축 전류와 직축 전류의 다른 세트를 취득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계는,
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 상기 동기 회전 기준 프레임에 기초하여 상기 모터 코일 상의 실제 제로-축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 권선들의 각각의 세트의 실제 직교 축 전류 및 실제 직축 전류를 취득하는 단계;
    상기 목표 직교 축 전류 및 상기 실제 직교 축 전류에 따라 그리고 상기 목표 직축 전류 및 상기 실제 직축 전류에 따라 폐루프 제어를 각각 수행하여, 직축 기준 전압 및 직교 축 기준 전압을 취득하는 단계, 및 상기 직축 기준 전압, 상기 직교 축 기준 전압, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 취득하는 단계;
    상기 목표 충전 및 방전 전류와 상기 실제 제로-축 전류에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값을 취득하는 단계, 및 상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값에 따라 제2 듀티 사이클을 취득하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 및 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제2 듀티 사이클에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 상기 동기 회전 기준 프레임에 기초하여 상기 모터 코일 상의 실제 제로-축 전류를 취득하는 단계는,
    다음의 계산 공식에 따라 상기 동기 회전 기준 프레임의 실제 제로-축 전류를 취득하는 단계를 포함하고,
    , 여기서 i0은 상기 실제 제로-축 전류이고, 은 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값이고, m은 모터 위상들의 수인 협력 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 실제 직교 축 전류 및 실제 직축 전류를 취득하는 단계는,
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 대해 Clark 좌표 변환을 수행하여, 고정 기준 프레임의 전류 값을 획득하는 단계; 및
    상기 고정 기준 프레임의 전류 값 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 Park 변환을 수행하여, 상기 실제 직교 축 전류 및 상기 실제 직축 전류를 획득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 실제 직교 축 전류에 따라 그리고 상기 목표 직축 전류 및 상기 실제 직축 전류에 따라 폐루프 제어를 각각 수행하여, 직축 기준 전압 및 직교 축 기준 전압을 취득하는 단계는,
    상기 목표 직교 축 전류 및 상기 실제 직교 축 전류에 대한 계산을 수행하여, 직교 축 전류 차이를 획득하는 단계, 및 상기 목표 직축 전류 및 상기 실제 직축 전류에 대한 계산을 수행하여, 직축 전류 차이를 획득하는 단계; 및
    상기 직교 축 전류 차이 및 상기 직축 전류 차이에 대해 상기 폐루프 제어를 각각 수행하여, 상기 직교 축 기준 전압 및 상기 직축 기준 전압을 획득하는 단계를 포함하고;
    상기 직축 기준 전압, 상기 직교 축 기준 전압, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 취득하는 단계는,
    상기 직교 축 기준 전압, 상기 직축 기준 전압, 및 상기 모터 회전자 위치에 대해 역 Park 좌표 변환을 수행하여, 고정 기준 프레임의 전압을 획득하는 단계; 및
    상기 고정 기준 프레임의 전압에 대해 공간 벡터 펄스 폭 변조를 수행하여, 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 획득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 목표 충전 및 방전 전류와 상기 모터 코일 상의 실제 제로-축 전류에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값을 취득하는 단계는,
    상기 목표 충전 및 방전 전류와 모터 위상들의 수에 따라 상기 모터 코일 상의 목표 제로-축 전류에 대한 계산을 수행하는 단계; 및
    상기 모터 코일 상의 실제 제로-축 전류 및 상기 모터 코일 상의 목표 제로-축 전류에 대한 계산을 수행하는 단계, 및 다음으로 PID(proportional, integral, and differential) 제어를 수행하여, 상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값을 획득하는 단계를 포함하고;
    상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값에 따라 제2 듀티 사이클을 취득하는 단계는,
    상기 전압 조절 값 및 버스 전압을 변조하여, 상기 제2 듀티 사이클을 획득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  12. 제3항에 있어서, 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계는,
    상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 모터 회전자 위치, 및 상기 목표 충전 및 방전 전류에 따라 상기 각각의 위상 코일의 목표 전류 값을 취득하는 단계;
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 상기 각각의 위상 코일의 목표 전류 값에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 기준 전압을 취득하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 브리지 아암의 기준 전압에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 취득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 모터 회전자 위치, 및 상기 목표 충전 및 방전 전류에 따라 상기 각각의 위상 코일의 목표 전류 값을 취득하는 단계는,
    상기 목표 충전 및 방전 전류를 선형적으로 변경하여, 권선들의 각각의 세트의 목표 제로-축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 모터 회전자 위치, 및 상기 목표 제로-축 전류에 따라 역 Park 좌표 변환 및 역 Clark 좌표 변환을 수행하여, 상기 각각의 위상 코일의 목표 전류 값을 취득하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  14. 제3항에 있어서, 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계는,
    상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 고정 기준 프레임의 목표 α-축 전류 및 목표 β-축 전류를 취득하는 단계;
    상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 권선들의 각각의 세트의 실제 제로-축 전류를 취득하는 단계, 및 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값에 따라 상기 고정 기준 프레임의 실제 α-축 전류 및 실제 β-축 전류를 취득하는 단계;
    상기 목표 α-축 전류, 상기 목표 β-축 전류, 상기 실제 α-축 전류, 및 상기 실제 β-축 전류에 따라 상기 고정 기준 프레임에서의 상기 모터 코일의 기준 전압을 취득하는 단계;
    상기 고정 기준 프레임의 기준 전압에 대해 공간 벡터 펄스 폭 변조를 수행하여, 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클을 획득하는 단계;
    상기 목표 충전 및 방전 전류와 상기 실제 제로-축 전류에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 전압 조절 값을 취득하는 단계, 및 상기 전압 조절 값 및 버스 전압을 변조하여, 제2 듀티 사이클을 획득하는 단계; 및
    상기 각각의 위상 브리지 아암의 제1 듀티 사이클 및 상기 각각의 위상 브리지 아암의 제2 듀티 사이클에 따라 상기 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 추가로,
    상기 목표 구동 전력이 제1 목표 구동 전력으로부터 제2 목표 구동 전력으로 변환될 때 상기 제1 목표 구동 전력에 대응하는 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류에 따라 결과적인 전류 벡터 진폭을 취득하는 단계;
    미리 결정된 토크 그래프에서의 원점을 원의 중심으로서 그리고 상기 결과적인 전류 벡터 진폭을 반경으로서 갖는 원 및 상기 제2 목표 구동 전력에 대응하는 토크 곡선에 의해 형성되는 제1 교차 좌표들 및 제2 교차 좌표들을 취득하는 단계;
    상기 제1 교차 좌표들과 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류에 의해 형성되는 좌표 지점 사이의 제1 거리 및 상기 제2 교차 좌표들과 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류에 의해 형성되는 좌표 지점 사이의 제2 거리를 취득하는 단계; 및
    상기 제1 거리 및 상기 제2 거리 중 더 작은 것에 대응하는 교차 좌표들을 상기 제2 목표 구동 전력의 목표 직축 전류 및 목표 직교 축 전류로서 결정하는 단계를 포함하는 협력 제어 방법.
  16. 컴퓨터-판독가능 저장 매체로서, 컴퓨터 프로그램을 저장하고, 상기 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 단계들이 구현되는 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
  17. 차량으로서, 에너지 변환 장치를 위한 협력 제어 장치를 포함하고, 상기 에너지 변환 장치는 가역 PWM(pulse width modulation) 정류기 및 모터 코일을 포함하고; 상기 가역 PWM 정류기는 상기 모터 코일과 연결되고; 외부 배터리의 양극 단부 및 음극 단부가 상기 가역 PWM 정류기의 제1 버스 단자 및 제2 버스 단자와 각각 연결되고; 외부 충전 및 방전 포트의 제1 단부 및 제2 단부가 상기 모터 코일로부터 인출되는 적어도 하나의 중성선 및 상기 가역 PWM 정류기의 제2 버스 단자와 각각 연결되고;
    상기 협력 제어 장치는,
    목표 가열 전력, 목표 구동 전력, 및 목표 충전 및 방전 전력을 취득하도록 구성되는 전력 취득 모듈;
    상기 목표 충전 및 방전 전력에 따라, 상기 외부 충전 및 방전 포트에 의해 출력되는 목표 충전 및 방전 전류를 취득하도록, 그리고 상기 목표 충전 및 방전 전류에 따라 상기 모터 코일의 제1 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제1 가열 전력 계산 모듈;
    상기 목표 구동 전력에 따라, 모터 회전자 필드 배향에 기초하여 동기 회전 기준 프레임에서의 제1 직교 축 전류 및 제1 직축 전류를 취득하도록, 그리고 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류에 따라 상기 모터 코일의 제2 가열 전력을 취득하도록 구성되는 제2 가열 전력 계산 모듈;
    상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 미리 설정된 범위 내에 있지 않을 때 상기 목표 구동 전력에 따라 상기 제1 직교 축 전류와 상기 제1 직축 전류를 목표 직교 축 전류와 목표 직축 전류로 조정하여, 상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이로 하여금 상기 미리 설정된 범위 내에 있게 하도록, 그리고 상기 제1 가열 전력과 상기 제2 가열 전력의 합과 상기 목표 가열 전력 사이의 차이가 상기 미리 설정된 범위 내에 있을 때 상기 제1 직교 축 전류 및 상기 제1 직축 전류를 상기 목표 직교 축 전류 및 상기 목표 직축 전류로서 각각 설정하도록 구성되는 목표 전류 취득 모듈; 및
    각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값 및 모터 회전자 위치를 취득하도록, 그리고 상기 목표 직교 축 전류, 상기 목표 직축 전류, 상기 목표 충전 및 방전 전류, 상기 각각의 위상 코일 상의 샘플링 전류 값, 및 상기 모터 회전자 위치에 따라 상기 가역 PWM 정류기에서의 각각의 위상 브리지 아암의 듀티 사이클을 계산하도록 구성되는 듀티 사이클 취득 모듈을 포함하는 차량.
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