KR20220116562A - 차량, 에너지 변환 디바이스, 및 그 제어 방법 - Google Patents

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허핑 링
화 판
페이웨 셰
르 황
이하오 정
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

차량들의 기술 분야에 관련된, 차량, 에너지 변환 디바이스, 및 그 제어 방법이 제공되며, 에너지 변환 디바이스는 모터 제어기, 버스 커패시터, 제1 스위치 모듈, 모터, 및 제2 스위치 모듈을 포함하고; 제1 스위치 모듈 및 제2 스위치 모듈의 온 또는 오프를 제어함으로써, 배터리 팩, 제1 스위치 모듈, 버스 커패시터, 모터 제어기, 및 모터는 모터 구동 회로를 형성하고, 배터리 팩, 제2 스위치 모듈, 모터, 모터 제어기, 및 버스 커패시터는 충방전 회로를 형성하고; 모터 제어기에 의해, 모터 구동 회로는 동작될 때 전력을 출력하도록 제어되고, 모터 제어기에 의해, 충방전 회로는 배터리 팩으로부터 버스 커패시터로의 방전 프로세스와 버스 커패시터로부터 배터리 팩으로의 충전 프로세스를 교대로 수행하도록 제어된다.

Description

차량, 에너지 변환 디바이스, 및 그 제어 방법
본 개시내용은 2019년 12월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "VEHICLE, ENERGY CONVERSION DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF"인 중국 특허 출원 제201911409880.7호에 대한 우선권을 주장한다. 본 개시내용의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다.
본 개시내용은 차량의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 차량, 에너지 변환 디바이스, 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
배터리 팩의 성능은 배터리 팩이 전원으로서 사용되는 환경에 따라 변한다. 예를 들어, 저온 환경에서의 배터리 팩의 성능은 상온 환경에서의 성능보다 훨씬 낮다. 저온 환경에서 배터리 팩을 사용하기 위해, 배터리 팩은 배터리 팩의 사용 전에 예열될 필요가 있다.
배터리 팩 예열 방법이 관련 기술 분야에 개시되어 있다. 이 기술에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(103)의 방전 동안, 모터 제어기(101) 내의 트랜지스터 VT1 및 트랜지스터 VT6은 동시에 턴온되도록 트리거된다. 전류는 배터리 팩(103)의 양극으로부터 흘러나오고, 트랜지스터 VT1 및 트랜지스터 VT6과 모터(102)의 2개의 고정자 인덕터를 통과하고, 배터리 팩(103)의 음극으로 복귀하고, 전류는 상승한다. 에너지는 2개의 고정자 인덕터에 저장된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(103)의 충전 동안, 트랜지스터 VT1 및 트랜지스터 VT6은 동시에 턴오프된다. 전류는 모터(102) 및 모터 제어기(101)의 2개의 고정자 인덕터를 통해 흐르고, 2개의 블리더 다이오드 VD4 및 VD3을 통과한 다음, 배터리 팩(102)으로 복귀하고, 전류는 강하한다. 2개의 프로세스가 반복될 때, 배터리들은 충전과 방전 사이에서 급속하게 스위칭된다. 배터리들의 내부 저항으로 인해, 내부에서 다량의 열이 발생하고 온도가 급속하게 상승한다.
상기 기술에서, 배터리 팩(103)은 충방전 회로 및 모터 구동 회로 둘 다를 형성할 수 있기 때문에, 모터 제어기를 제어하는 것이 더 어렵다. 또한, 버스 커패시터 C1이 존재한다. 충방전 회로의 동작 동안, 배터리 팩(103)의 방전 동안 다량의 전류가 버스 커패시터 C1을 통과한다. 그 결과, 배터리 팩을 통해 흐르는 전류가 상당히 감소하고, 배터리 팩의 가열 속도도 심각하게 감소한다.
본 개시내용은 모터 구동 회로 및 충방전 회로의 개별 구현을 실현하기 위한 차량, 에너지 변환 디바이스 및 그 제어 방법을 제공한다. 따라서, 모터 제어기는 2개의 회로가 개별적으로 동작하도록 제어하여 배터리 팩의 가열 속도를 개선할 수 있다.
제1 양태에 따르면, 본 개시내용은 에너지 변환 디바이스를 제공하며, 이 에너지 변환 디바이스는:
모터 제어기- 모터 제어기의 각각의 브리지 아암들의 제1 단부들은 함께 접속되어 제1 버스 단자를 형성하고, 모터 제어기의 각각의 브리지 아암들의 제2 단부들은 함께 접속되어 제2 버스 단자를 형성함 -;
버스 커패시터- 버스 커패시터의 제1 단부는 제1 버스 단자와 접속되고, 버스 커패시터의 제2 단부는 제2 버스 단자 및 배터리 팩의 음극과 접속됨 -;
버스 커패시터와 배터리 팩의 양극 사이에 접속된 제1 스위치 모듈;
모터 제어기의 브리지 아암들의 중간점들과 각각 접속된 코일들을 갖는 모터; 및
모터의 코일들의 중립점과 배터리 팩의 양극 또는 음극 사이에 접속된 제2 스위치 모듈을 포함한다.
제2 양태에 따르면, 본 개시내용은 제1 양태에 기초한 에너지 변환 디바이스의 제어 방법을 제공하며, 이 방법은:
가열 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 제1 스위치 모듈을 턴오프되도록 그리고 제2 스위치 모듈을 턴온되도록 제어하여, 배터리 팩, 제2 스위치 모듈, 모터, 모터 제어기, 및 버스 커패시터가 배터리 팩의 충방전 회로를 형성하게 하는 단계; 및
구동 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 제1 스위치 모듈을 턴온되도록 그리고 제2 스위치 모듈을 턴오프되도록 제어하여, 배터리 팩, 제1 스위치 모듈, 버스 커패시터, 모터 제어기, 및 모터가 모터 구동 회로를 형성하게 하는 단계를 포함한다.
제3 양태에 따르면, 본 개시내용은 제1 양태에서의 에너지 변환 디바이스를 포함하는 차량을 제공한다.
본 개시내용에서 제공된 차량, 에너지 변환 디바이스, 및 그 제어 방법에 따르면, 에너지 변환 디바이스는 모터 제어기, 버스 커패시터, 제1 스위치 모듈, 모터, 및 제2 스위치 모듈을 포함한다. 제1 스위치 모듈 및 제2 스위치 모듈을 온/오프되도록 제어함으로써, 모터 구동 회로는 배터리 팩, 제1 스위치 모듈, 버스 커패시터, 모터 제어기, 및 모터에 의해 형성될 수 있고, 충방전 회로는 배터리 팩, 제2 스위치 모듈, 모터, 모터 제어기, 및 버스 커패시터에 의해 형성될 수 있다. 모터 구동 회로는 동작 동안 토크를 출력하도록 모터 제어기에 의해 제어되고, 모터 제어기는 충방전 회로가 동작하는 동안 배터리 팩의 버스 커패시터로의 방전 프로세스 및 버스 커패시터의 배터리 팩으로의 충전 프로세스가 교대로 수행되도록 제어하여, 배터리 팩의 온도 상승을 실현한다. 따라서, 모터 구동 회로 및 충방전 회로의 개별 구현이 실현될 수 있어서, 모터 제어기는 2개의 회로가 동작하도록 별도로 제어할 수 있다. 또한, 버스 커패시터가 충방전 회로에서의 충방전 프로세스에 참여하기 때문에, 배터리 팩의 방전 동안 다량의 전류가 버스 커패시터를 통과하고 배터리 팩을 통해 흐르는 전류 및 배터리 팩의 가열 속도의 상당한 감소를 초래하는 상황이 방지된다. 이러한 방식으로, 배터리 팩의 가열 효율이 향상된다.
본 개시내용의 다른 특징들, 목적들, 및 이점들은 다음의 첨부 도면들을 참조하여 제공되는 비제한적인 실시예들의 상세한 설명을 읽음으로써 더 명백해진다.
도 1은 관련 기술의 모터 제어 회로의 전류 흐름도이다.
도 2는 관련 기술의 모터 제어 회로의 다른 전류 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 회로도이다.
도 4는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 제어 방법의 다른 흐름도이다.
도 6은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 회로도이다.
도 7은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 다른 회로도이다.
도 8은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 다른 회로도이다.
도 9는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 전류 흐름도이다.
도 10은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 전류 흐름도이다.
도 11은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 전류 흐름도이다.
도 12는 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 전류 흐름도이다.
도 13은 본 개시내용의 실시예 I에 따른 에너지 변환 디바이스의 시간 대 전류 파형도이다.
본 개시내용의 목적들, 기술적 해결책들 및 장점들을 더 명확하고 분명히 하기 위해, 이하는 첨부 도면들 및 실시예들을 참조하여 더 상세히 본 개시내용을 설명한다. 본원에서 설명되는 특정 실시예들이 본 개시내용을 제한하는 것 대신 단지 본 개시내용을 설명하기 위해 사용된다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시내용의 기술적 해결책들을 설명하기 위해, 구체적인 실시예들을 사용하여 이하에서 설명이 이루어진다.
본 개시내용의 실시예 I는 에너지 변환 디바이스를 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 디바이스는:
모터 제어기(101)- 모터 제어기(101)의 각각의 브리지 아암들의 제1 단부들은 함께 접속되어 제1 버스 단자를 형성하고, 모터 제어기(101)의 각각의 브리지 아암들의 제2 단부들은 함께 접속되어 제2 버스 단자를 형성함 -;
버스 커패시터 C1- 버스 커패시터 C1의 제1 단부는 제1 버스 단자와 접속되고, 버스 커패시터 C1의 제2 단부는 제2 버스 단자 및 배터리 팩(103)의 음극과 접속됨 -;
버스 커패시터 C1과 배터리 팩(103)의 양극 사이에 접속된 제1 스위치 모듈(104);
모터 제어기(101)의 브리지 아암들의 중간점들과 각각 접속된 코일들을 갖는 모터; 및
모터의 코일들의 중립점과 배터리 팩(103)의 양극 또는 음극 사이에 접속된 제2 스위치 모듈(105)을 포함한다.
모터 제어기(101)는 M개의 브리지 아암을 포함한다. M개의 브리지 아암 각각의 제1 단부는 함께 접속되어 모터 제어기(101)의 제1 버스 단자를 형성하고, M개의 브리지 아암 각각의 제2 단부는 함께 접속되어 모터 제어기(101)의 제2 버스 단자를 형성한다. 각각의 브리지 아암은 직렬로 접속된 2개의 전력 스위치 유닛을 포함한다. 전력 스위치 유닛은 트랜지스터, IGBT(insulated gate bipolar transistor), MOS(metal-oxide semiconductor) 트랜지스터 등일 수 있다. 각각의 브리지 아암의 중간점은 2개의 전력 스위치 유닛 사이에 형성된다. 모터는 M-상 코일(M-phase coil)들을 포함한다. M-상 코일들 각각의 제1 단부들은 모든 브리지 아암의 중간점들과 일대일 대응관계로 접속되고, M-상 코일들 각각의 제2 단부들은 함께 접속되어 중립 라인을 형성한다. 중립 라인은 제2 스위치 모듈(105)과 접속된다.
M=3일 때, 모터 제어기(101)는 3-상 인버터이다. 3-상 인버터는 3개의 브리지 아암을 포함한다. 3개의 브리지 아암 각각의 제1 단부들은 함께 접속되어 모터 제어기(101)의 제1 버스 단자를 형성하고, 3개의 브리지 아암 각각의 제2 단부들은 함께 접속되어 모터 제어기(101)의 제2 버스 단자를 형성한다. 3-상 인버터는 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. 제1 브리지 아암은 제1 전력 스위치 유닛 및 제4 전력 스위치 유닛에 의해 형성되고, 제2 브리지 아암은 제2 전력 스위치 유닛 및 제5 스위치 유닛에 의해 형성되고, 제3 브리지 아암은 제3 전력 스위치 유닛 및 제6 스위치 유닛에 의해 형성된다. 제1 전력 스위치 유닛, 제3 전력 스위치 유닛, 및 제5 전력 스위치 유닛의 일측 단부들은 함께 접속되어 3-상 인버터의 제1 버스 단자를 형성하고, 제2 전력 스위치 유닛, 제4 전력 스위치 유닛, 및 제6 전력 스위치 유닛의 일측 단부들은 함께 접속되어 3-상 인버터의 제2 버스 단자를 형성한다.
모터는 3-상 코일들을 포함한다. 3-상 코일들 내의 각각의 위상 코일의 제1 단부들은 3개의 브리지 아암 각각의 중간점들과 일대일 대응관계로 접속되고, 3-상 코일들 내의 각각의 위상 코일의 제2 단부들은 함께 접속된다. 모터의 제1 위상 코일은 제1 브리지 아암의 중간점과 접속되고, 모터의 제2 위상 코일은 제2 브리지 아암의 중간점과 접속되고, 모터의 제3 위상 코일은 제3 브리지 아암의 중간점과 접속된다.
3-상 인버터 내의 제1 전력 스위치 유닛은 제1 상부 브리지 아암 VT1 및 제1 상부 브리지 다이오드 VD1을 포함하고, 제2 전력 스위치 유닛은 제2 하부 브리지 아암 VT2 및 제2 하부 브리지 다이오드 VD2를 포함하고, 제3 전력 스위치 유닛은 제3 상부 브리지 아암 VT3 및 제3 상부 브리지 다이오드 VD3을 포함하고, 제4 전력 스위치 유닛은 제4 하부 브리지 아암 VT4 및 제4 하부 브리지 다이오드 VD4를 포함하고, 제5 전력 스위치 유닛은 제5 상부 브리지 아암 VT5 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5를 포함하고, 제6 전력 스위치 유닛은 제6 하부 브리지 아암 VT6 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6을 포함한다. 모터는 3-상 4-선식(three-phase four-wire system)이며, 영구 자석 동기 모터 또는 비동기 모터일 수 있다. 3-상 코일들은 한 점에 접속되고 제2 스위치 모듈(105)과 접속된다.
제1 스위치 모듈(104)은 제어 신호에 따라 배터리 팩(103)과 버스 커패시터 C1 사이의 접속 또는 접속해제를 실현하여, 배터리 팩(103)이 버스 커패시터 C1을 충전하거나 충전을 중지하도록 구성된다. 제2 스위치 모듈(105)은 제어 신호에 따라 모터와 배터리 팩(103) 사이의 접속 또는 접속해제를 실현하여, 배터리 팩(103)이 모터에 전기 에너지를 출력하거나 전기 에너지의 출력을 중지하도록 구성된다.
제1 스위치 모듈(104)이 턴온되고 제2 스위치 모듈(105)이 턴오프될 때, 배터리 팩(103), 제1 스위치 모듈(104), 모터 제어기(101), 버스 커패시터 C1, 및 모터(102)는 모터 구동 회로를 형성한다. 이때, 모터는 모터 제어기(101)를 제어함으로써 전력을 출력한다.
제1 스위치 모듈(104)이 턴오프되고 제2 스위치 모듈(105)이 턴온될 때, 배터리 팩(103), 제2 스위치 모듈(105), 모터(102), 모터 제어기(101), 및 버스 커패시터 C1은 충방전 회로를 형성한다. 충방전 회로는 방전 회로와 충전 회로를 포함한다. 방전 회로는 배터리 팩(103)이 모터(102) 및 모터 제어기(101)를 사용하여 버스 커패시터 C1을 방전하는 것을 의미한다. 이 경우, 전류는 배터리 팩(103)으로부터 흘러나오고, 전류는 모터(102) 및 모터 제어기(101)를 통해 버스 커패시터 C1으로 흘러 버스 커패시터 C1을 충전한다. 충전 회로는 버스 커패시터 C1이 모터 및 모터 제어기(101)를 사용하여 배터리 팩(103)을 충전하는 것을 의미한다. 이 경우, 버스 커패시터 C1으로부터 전류가 흐르고, 전류는 모터 제어기(101) 및 모터를 통해 배터리 팩(103)으로 흐른다. 전류는 배터리 팩(103)으로 흐른다. 내부 저항이 배터리 팩(103)에 존재하기 때문에, 방전 회로 및 충전 회로의 동작 동안 배터리 팩(103) 내로 그리고 배터리 팩(103)으로부터 흐르는 전류는 배터리 팩(103)의 내부 저항이 열을 발생하게 하여, 배터리 팩(103)의 온도 상승을 초래한다.
본 개시내용의 이 실시예에 제공된 에너지 변환 디바이스에 따르면, 에너지 변환 디바이스는 모터 제어기(101), 버스 커패시터 C1, 제1 스위치 모듈(104), 모터, 및 제2 스위치 모듈(105)을 포함한다. 제1 스위치 모듈(104) 및 제2 스위치 모듈(105)을 턴 온/오프되도록 제어함으로써, 모터 구동 회로는 배터리 팩(103), 제1 스위치 모듈(104), 버스 커패시터 C1, 모터 제어기(101) 및 모터에 의해 형성될 수 있고, 충방전 회로는 배터리 팩(103), 제2 스위치 모듈(105), 모터, 모터 제어기(101) 및 버스 커패시터 C1에 의해 형성될 수 있다. 모터 구동 회로는 동작 동안 토크를 출력하도록 모터 제어기(101)에 의해 제어되고, 배터리 팩(103)의 온도 상승을 실현하기 위해, 충방전 회로가 동작하는 동안 배터리 팩(103)의 버스 커패시터 C1으로의 방전 프로세스 및 버스 커패시터 C1의 배터리 팩(103)으로의 충전 프로세스는 모터 제어기(101)에 의해 교대로 수행되도록 제어된다. 따라서, 모터 구동 회로와 충방전 회로의 별도의 구현이 실현될 수 있어서, 모터 제어기(101)는 2개의 회로가 동작하도록 별도로 제어할 수 있다. 또한, 버스 커패시터 C1이 충방전 회로에서의 충방전 프로세스에 참여하기 때문에, 배터리 팩(103)의 방전 동안 다량의 전류가 버스 커패시터 C1을 통과하고 배터리 팩(103)을 통해 흐르는 전류 및 배터리 팩(103)의 가열 속도의 상당한 감소를 초래하는 상황이 방지된다. 이러한 방식으로, 배터리 팩(103)의 가열 효율이 향상된다.
구현에서, 충방전 회로의 동작 동안, 배터리 팩(103), 제2 스위치 모듈(105), 모터(102), 모터 제어기(101)는 방전 에너지 저장 회로를 형성하고, 배터리 팩(103), 제2 스위치 모듈(105), 모터(102), 모터 제어기(101), 및 버스 커패시터 C1은 방전 에너지 방출 회로를 형성하고, 버스 커패시터 C1, 모터 제어기(101), 모터(102), 제2 스위치 모듈(105), 및 배터리 팩(103)은 충전 에너지 저장 회로를 형성하고, 모터(102), 제2 스위치 모듈(105), 배터리 팩(103), 및 모터 제어기(101)는 충전 에너지 방출 회로를 형성한다.
방전 회로는 방전 에너지 저장 회로 및 방전 에너지 방출 회로를 포함하고, 충전 회로는 충전 에너지 저장 회로 및 충전 에너지 방출 회로를 포함한다. 방전 에너지 저장 회로가 모터 제어기(101)에 의해 동작하도록 제어될 때, 배터리 팩(103)은 전기 에너지를 출력하고, 모터의 코일들은 에너지를 저장한다. 방전 에너지 방출 회로가 모터 제어기(101)에 의해 동작하도록 제어될 때, 배터리 팩(103)은 방전하고 모터의 코일들은 에너지를 방출하여, 버스 커패시터 C1을 충전한다. 충전 에너지 저장 회로가 모터 제어기(101)에 의해 동작하도록 제어될 때, 버스 커패시터 C1은 방전되어 배터리 팩(103)을 충전하고, 모터(102)의 코일들은 에너지를 저장한다. 충전 에너지 방출 회로가 동작하도록 모터 제어기(101)에 의해 제어될 때, 모터(102)의 코일들은 에너지를 방출하여 배터리 팩(103)을 충전한다. 모터 제어기(101)를 제어함으로써, 배터리 팩(103)의 버스 커패시터 C1으로의 방전 프로세스와, 버스 커패시터 C1의 배터리 팩(103)으로의 충전 프로세스를 교대로 수행되게 하여, 배터리 팩(103)의 온도를 상승시킨다. 또한, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값은 모터 제어기(101)의 펄스-폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클의 크기를 제어함으로써 조정된다. 듀티 사이클을 제어하는 것은 상부 브리지 아암 및 하부 브리지 아암의 접속 지속 기간들을 제어하는 것과 동등하다. 상부 브리지 아암 또는 하부 브리지 아암의 접속 지속 기간이 더 길거나 더 짧게 제어된 후에, 충방전 회로 내의 전류가 증가하거나 감소하여, 배터리 팩(103)에 의해 생성되는 가열 전력이 조정될 수 있다.
방전 회로 및 충전 회로의 동작을 제어하는 프로세스에서, 방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로, 방전 에너지 방출 회로, 충전 에너지 저장 회로, 및 충전 에너지 방출 회로는 연속적으로 동작하도록 제어될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값은 모터 제어기(101)의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 크기를 제어함으로써 조정된다. 방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로 및 방전 에너지 방출 회로는 방전을 위해 교대로 턴온되도록 제어될 수 있고, 이후 충전 회로 내의 충전 에너지 저장 회로 및 충전 에너지 방출 회로는 방전을 위해 교대로 턴온되도록 제어될 수 있고, 방전 회로 및 충전 회로를 통해 흐르는 전류들의 값들은 모터 제어기(101)의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 크기를 제어함으로써 각각 조정된다.
이 구현에서의 기술적 효과는 다음과 같다. 모터 제어기(101)는 충방전 회로를 동작시키도록 제어되어, 방전 회로 내의 배터리 팩(103)이 버스 커패시터 C1에 방전되고 충전 회로 내의 버스 커패시터 C1이 배터리 팩(103)을 충전함으로써, 배터리 팩(103)의 온도를 증가시킨다. 또한, 배터리 팩(103)의 자체 가열 회로 내의 전류는 배터리 팩(103)에 의해 생성된 가열 전력을 조정하기 위해 모터 제어기(101)를 제어함으로써 조정될 수 있다.
본 개시내용의 실시예 II는 에너지 변환 디바이스를 위한 제어 방법을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이 제어 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
단계 S10: 구동 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 제1 스위치 모듈이 턴온되도록 제어되고 제2 스위치 모듈이 턴오프되도록 제어되어, 배터리 팩, 제1 스위치 모듈, 버스 커패시터, 모터 제어기, 및 모터가 모터 구동 회로를 형성하게 한다.
차량이 토크를 출력할 필요가 있을 때, 제1 스위치 모듈은 턴온되도록 제어되고 제2 스위치 모듈은 턴오프되며, 모터 구동 회로는 모터들이 전력을 출력하도록 모터 제어기를 제어함으로써 동작하도록 제어된다.
단계 S20: 가열 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 제1 스위치 모듈이 턴오프되도록 제어되고 제2 스위치 모듈이 턴온되도록 제어되어, 배터리 팩, 제2 스위치 모듈, 모터, 모터 제어기, 및 버스 커패시터가 배터리 팩의 충방전 회로를 형성하게 한다.
가열 모드에 진입한 후에, 제어 방법은: 충방전 회로의 동작 중에 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 모터 제어기를 제어하는 단계를 포함한다.
모터는 3-상 AC 모터일 수 있고, 모터 제어기는 3-상 인버터일 수 있다. 배터리 팩, 3-상 AC 모터, 모터 제어기, 및 버스 커패시터는 충방전 회로를 형성한다. 충방전 회로는 방전 회로와 충전 회로를 포함한다. 방전 회로는 3-상 AC 모터 및 3-상 인버터를 사용하여 배터리 팩에 의한 버스 커패시터의 방전을 의미한다. 이 경우, 배터리 팩으로부터 전류가 흐른다. 충전 회로는 3-상 AC 모터 및 3-상 인버터를 사용하여 버스 커패시터에 의한 배터리 팩의 충전을 의미한다. 이 경우, 배터리 팩으로 전류가 흐른다. 내부 저항이 배터리 팩에 존재하기 때문에, 방전 회로 및 충전 회로의 동작 동안 배터리 팩 안팎으로 흐르는 전류는 배터리 팩의 내부 저항이 열을 발생시키게 하여, 배터리 팩의 온도를 증가시킨다. 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 추가로 제어하기 위해, 3-상 인버터에 의해 제어될 수 있다. 3-상 인버터가 충방전 회로에서 직렬로 접속되기 때문에, 상이한 제어 신호들이 3-상 인버터에 입력되어 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정할 수 있으며, 따라서 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열을 조정할 수 있다.
본 개시내용의 이 실시예에서 제공되는 에너지 변환 디바이스의 제어 방법에 따르면, 충방전 회로는 배터리 팩, 3-상 AC 모터, 3-상 인버터, 및 버스 커패시터에 의해 형성되고, 충방전 회로에서 발생된 충방전 전류의 크기들은 3-상 인버터에 의해 제어된다. 이러한 방식으로, 배터리 팩의 내부 저항이 발열하고, 배터리 팩의 온도가 상승한다. 배터리 팩을 통해 흐르는 외부 액체에 의한 가열과 비교하여, 추가의 가열 디바이스가 요구되지 않고, 배터리 팩의 가열 효율이 개선된다.
구현에서, 제어 방법이 저주파 제어 모드에 있을 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하도록 모터 제어기를 제어하기 전에, 제어 방법은 다음의 단계들을 추가로 포함한다:
S201: 배터리 팩의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 등가 전류 값을 취득하는 단계.
배터리 팩의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 등가 전류 값은 배터리 관리 시스템에 의해 제공된다. 배터리 팩에 대한 미리 설정된 충방전 기간이 배터리 관리 시스템에 존재한다. 배터리 관리 시스템은 배터리 팩의 내부 저항을 계산한다. 3상방전/충전은 충방전 기간에 특정 전류로 수행될 수 있고, 배터리 팩의 전류 내부 저항은 r=ΔU/ΔI로서 계산될 수 있다. ΔU는 배터리 방전/충전의 개시와 종료 사이의 전압차이고, ΔI는 방전/충전 전류이다. 배터리 팩의 내부 저항을 취득한 후에, 등가 전류 값은 배터리 팩의 가열 전력에 따라 취득될 수 있다. 목표 등가 전류 값은 공식 P=I2r에 따라 계산될 수 있다. P는 가열 전력이고, r은 배터리 팩의 내부 저항이고, I는 목표 등가 전류 값이다. 목표 등가 전류 값은 하나의 값 또는 값들의 그룹일 수 있다.
단계 S202: 배터리 팩의 충방전 기간에 따라 충방전 회로의 충방전 기간을 취득하고, 충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계.
충방전 회로의 충방전 기간은 상부 브리지 아암 및 하부 브리지 아암을 제어하여 하나의 스위치를 완성하는 기간이다. 듀티 사이클은 모터 제어기 내의 상부 브리지 아암 또는 하부 브리지 아암이 전체 충방전 기간에 하이-레벨 신호를 출력하는 지속 기간의 백분율이다. 듀티 사이클을 제어하는 것은 상부 브리지 아암 및 하부 브리지 아암의 접속 지속 기간들을 제어하는 것을 의미한다. 충방전 회로의 동작 동안, 상부 브리지 아암 또는 하부 브리지 아암의 접속 지속 기간을 더 길거나 더 짧게 제어함으로써, 충방전 회로의 전류는 증가하거나 감소한다. 예를 들어, 충전 회로는 충전 에너지 저장 회로 및 충전 연속 전류 회로를 포함할 수 있다. 듀티 사이클이 충전 에너지 저장 회로의 접속 지속 기간을 증가시키도록 제어될 때, 회로에서의 전류는 증가한다. 즉, 충방전 회로에서의 전류가 증가하는지 또는 감소하는지는 각각의 기간에서의 듀티 사이클에 의존한다.
배터리 팩의 충방전 기간에 따른 충방전 회로의 충방전 기간의 취득은:
충방전 회로의 충방전 기간을 배터리 팩의 충방전 기간으로서 구성하는 것을 포함한다.
충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따른 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 취득은:
목표 등가 전류 값과 PWM 제어 신호의 듀티 사이클 사이의 미리 저장된 대응관계에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 것을 포함한다.
배터리 팩의 충방전 기간과 충방전 회로의 충방전 기간 사이에 대응관계가 있다. 저주파 제어 모드에서, 충방전 회로의 충방전 기간은 배터리 팩의 충방전 기간과 동일하다. 목표 등가 전류 값 및 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 미리 저장된 대응관계 테이블은 다수의 테스트 및 측정에 의해 취득될 수 있다. 저주파 제어 모드에서, 하나의 충방전 기간에서의 목표 전류 등가 값의 수는 1이다. 충방전 회로의 충방전 기간에서의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클은 상기 대응관계 테이블에 따라 획득될 수 있다.
또한, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 모터 제어기를 제어하는 단계는:
충방전 회로의 충방전 기간 및 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정함으로써, 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하는 단계를 포함한다.
충방전 회로의 충방전 기간은 충전 기간 및 방전 기간을 포함한다. 충전 기간은 충방전 회로에서의 충전 회로의 동작 기간이고, 방전 기간은 충방전 회로에서의 방전 회로의 동작 기간이다. 배터리 팩의 하나의 충방전 기간은 충전 지속 기간과 방전 지속 기간을 포함한다. 저주파 제어 모드에서, 충전 지속 기간은 충전 기간과 동일하고, 방전 지속 기간은 방전 기간과 동일하다. 즉, 충전 지속 기간은 충방전 회로의 하나의 충전 기간을 포함하고, 방전 지속 기간은 충방전 회로의 하나의 방전 기간을 포함한다. 충전 기간은 방전 기간과 동일하다. 대안적으로, 충전 기간은 방전 기간과 동일하지 않을 수 있다. 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 충전 기간, 방전 기간, 및 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 제어하고, 충방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로, 방전 에너지 방출 회로, 충전 에너지 저장 회로, 및 충전 에너지 방출 회로를 연속적으로 동작하도록 제어하며, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값은 목표 전류의 등가 값으로 조정되어, 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열을 조정한다.
이 구현에서, 저주파 제어 모드에서, 배터리 팩의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 등가 전류 값이 취득되고, 충방전 회로의 충방전 기간이 배터리 팩의 충방전 기간에 따라 취득되고, PWM 제어 신호의 듀티 사이클이 충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따라 취득되고, 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들의 온/오프가 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 제어되고, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값이 목표 등가 전류 값으로 조정된다. 이 구현에서, 제어는 간단하고, 모터 제어기는 열을 거의 발생시키지 않고, 배터리 팩의 가열 효율이 개선된다.
또한, 저주파 제어 모드에 진입하기 전에 소프트-스타트 모드도 포함된다. 소프트-스타트 모드에서, 극히 작은 듀티 사이클의 PWM 제어 신호가 이 모터 제어기에 입력되고, 충방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로, 방전 에너지 방출 회로, 충전 에너지 저장 회로, 및 충전 에너지 방출 회로는 연속적으로 동작하도록 제어된다. 이러한 방식으로, 배터리의 충방전 전류가 시스템에서 천천히 설정된다. 그 후, 하부 브리지 아암의 듀티 사이클이 점차 증가하여, 배터리의 충방전 전류가 점차 증가함으로써, 소프트-스타트를 완료한다.
이 구현에서, 버스 커패시터의 전압은 갑자기 변경될 수 없다. 모터 제어기의 듀티 사이클이 과도하게 빠르게 변화하도록 제어되면, 3-상 전류가 급격히 증가하거나, 또는 심지어 과전류가 발생하여, 버스 커패시터의 과전압 또는 버스 커패시터와 모터 코일들의 인덕턴스 사이의 전류 발진을 초래한다. 소프트-스타트 프로세스를 구성함으로써, 상기 문제들이 회피될 수 있다.
이 구현은 특정한 회로 구조를 사용하여 이하에서 상세히 설명된다:
도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 디바이스는 모터(102), 모터 제어기(101), 버스 커패시터 C1, 스위치 K1, 스위치 K2, 스위치 K3, 스위치 K4, 및 저항기 R을 포함한다. 모터(102)의 3-상 코일들의 중립점은 스위치 K1의 제1 단부와 접속된다. 스위치 K1의 제2 단부는 배터리 팩(103)의 양극 단자, 스위치 K2의 제1 단부, 및 스위치 K3의 제1 단부와 접속된다. 스위치 K3의 제2 단부가 저항 R의 제1 단부와 접속된다. 모터(102)의 3-상 코일들은 모터 제어기(101)의 3-상 브리지 아암들의 중간점들과 각각 접속된다. 모터 제어기(101)의 제1 버스 단자는 버스 커패시터 C1의 제1 단부, 스위치 K2의 제2 단부, 및 저항기 R의 제2 단부와 접속된다. 모터 제어기(101)의 제2 버스 단자는 버스 커패시터 C1의 제2 단부 및 스위치 K4의 제2 단부와 접속되고, 스위치 K4의 제1 단부는 배터리 팩(103)의 음극 단자와 접속된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 다른 회로 구조에서, 스위치 K1의 제2 단부는 배터리 팩(103)의 음극과 접속된다.
모터 제어기(101)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. 제1 브리지 아암은 제1 전력 스위치 유닛 및 제4 전력 스위치 유닛에 의해 형성되고, 제2 브리지 아암은 제3 전력 스위치 유닛 및 제6 전력 스위치 유닛에 의해 형성되고, 제3 브리지 아암은 제5 전력 스위치 유닛 및 제2 전력 스위치 유닛에 의해 형성된다. 제1 전력 스위치 유닛, 제3 전력 스위치 유닛, 및 제5 전력 스위치 유닛의 일측 단부들은 함께 접속되어 모터 제어기의 제1 버스 단자를 형성하고, 제2 전력 스위치 유닛, 제4 전력 스위치 유닛, 및 제6 전력 스위치 유닛의 일측 단부들은 함께 접속되어 모터 제어기의 제2 버스 단자를 형성한다. 모터(102)의 제1 위상 코일은 제1 브리지 아암의 중간점과 접속된다. 모터(102)의 제2 위상 코일은 제2 브리지 아암의 중간점과 접속되고, 모터(102)의 제3 위상 코일은 제3 브리지 아암의 중간점과 접속된다.
모터 제어기(101) 내의 제1 전력 스위치 유닛은 제1 상부 브리지 아암 VT1 및 제1 상부 브리지 다이오드 VD1을 포함하고, 제2 전력 스위치 유닛은 제1 하부 브리지 아암 VT2 및 제1 하부 브리지 다이오드 VD2를 포함하며, 제3 전력 스위치 유닛은 제2 상부 브리지 아암 VT3 및 제2 상부 브리지 다이오드 VD3을 포함하고, 제4 전력 스위치 유닛은 제2 하부 브리지 아암 VT4 및 제2 하부 브리지 다이오드 VD4를 포함하고, 제5 전력 스위치 유닛은 제3 상부 브리지 아암 VT5 및 제3 상부 브리지 다이오드 VD5를 포함하고, 제6 전력 스위치 유닛은 제3 하부 브리지 아암 VT6 및 제3 하부 브리지 다이오드 VD6을 포함한다. 3-상 AC 모터는 3-상 4-선식이며, 영구 자석 동기 모터 또는 비동기 모터일 수 있다. 중립 라인은 3-상 코일들의 접속 중간점으로부터 인출된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 디바이스가 가열 기능을 수행하지 않을 때, 스위치 K1은 오프로 유지되고 스위치 K4는 온이다. 가열 모드에 진입한 후에, 스위치 K3은 사전-충전을 위해 온된다. 사전-충전에 성공하지 못하면, 모드는 종료한다. 사전-충전에 성공하면, 스위치 K1은 턴온되도록 제어되고, K3은 즉시 턴오프되도록 제어되어 가열 상태로 진입된다. 이 경우, 도 6의 회로 구조는 도 8에 도시된 것과 동등하다.
모터 제어기(101)가 저주파 제어 모드에 있도록 제어될 때, 가열 상태에 진입한다. 즉, 버스 커패시터 C1의 사전-충전이 완료되고, 스위치 K1이 온되고, 스위치 K3이 오프된다. 이 때, 버스 커패시터 C1 상의 전압은 배터리 팩(103)의 전압에 가깝고, 모터 제어기(101)의 전력 튜브들은 모두 턴오프되고, 모터(102)의 코일들에는 전류가 거의 없고, 시스템은 준비 상태에 있다.
먼저, 소프트-스타트 모드에 진입한다. 극히 작은 듀티 사이클의 PWM 제어 신호가 모터 제어기(101)에 출력되어 충방전 회로가 동작하게 한다. 충방전 회로의 동작 동안, 방전 에너지 저장 회로는 배터리 팩(103), 스위치 K1, 모터(102), 및 모터 제어기(101)에 의해 형성되고, 방전 에너지 방출 회로는 배터리 팩(103), 스위치 K1, 모터(102), 모터 제어기(101), 및 버스 커패시터 C1에 의해 형성되고, 충전 에너지 저장 회로는 버스 커패시터 C1, 모터 제어기(101), 모터(102), 스위치 K1, 및 배터리 팩(103)에 의해 형성되고, 충전 에너지 방출 회로는 모터(102), 스위치 K1, 배터리 팩(103), 및 모터 제어기(101)에 의해 형성된다. 극히 작은 듀티 사이클의 PWM 제어 신호를 모터 제어기(101)에 출력하고, 충방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로, 방전 에너지 방출 회로, 충전 에너지 저장 회로, 및 충전 에너지 방출 회로를 연속적으로 동작하도록 제어함으로써, 소프트 스타트가 완료된다.
소프트-스타트 프로세스를 완료한 후, 가열 프로세스가 시작된다. 배터리 팩(103)의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 등가 전류 값이 취득되고, 배터리 팩(103)의 충방전 기간에 따라 충전 지속 기간 및 방전 지속 기간이 취득된다. 충전 지속 기간은 방전 지속 기간과 동일하다. 충방전 회로의 충전 기간은 충전 지속 기간에 따라 취득되고, 충방전 회로의 방전 기간은 방전 지속 기간에 따라 취득된다. PWM 제어 신호의 듀티 사이클은 충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따라 취득되고, 모터 제어기(101)의 상부 및 하부 브리지 아암들을 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 제어하여, 배터리 팩(103)의 충방전 전류의 크기를 제어함으로써, 배터리 내부의 가열 전력이 예상 값에 도달하게 한다. 세부사항들은 다음과 같다:
제1 스테이지는 방전 에너지 저장 회로의 동작이다: 도 9에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 양극으로부터 흘러나와서, 모터 제어기(101)의 스위치 K1, 모터(102), 및 하부 브리지 아암들(제2 하부 브리지 아암 VT2, 제4 하부 브리지 아암 VT4, 및 제6 하부 브리지 아암 VT6)을 통과한 다음, 배터리 팩(103)의 음극으로 다시 흐르고, 전류는 계속 증가한다.
제2 스테이지는 방전 연속 전류 회로의 동작이다: 도 10에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴오프되고 상부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 양극으로부터 시작하여, 모터 제어기(101)의 스위치 K1, 모터(102), 및 상부 브리지 아암들(제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 제3 상부 브리지 다이오드 VD3, 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5)을 통과하여 버스 커패시터 C1의 양극을 충전한다. 전류는 계속해서 0으로 감소하고, 유도성 에너지 저장은 0으로 감소한다. 배터리 팩(103) 및 모터(102)의 코일 인덕턴스 둘 다는 버스 커패시터 C1을 충전하기 위해 방전을 수행하여, 버스 커패시터 C1의 전압이 최대값으로 상승하게 한다.
제3 스테이지는 충전 에너지 저장 회로의 동작이다: 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 접속해제되도록 제어되고, 상부 브리지 아암이 폐쇄되도록 제어되고, 모터 제어기(101)의 상부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 버스 커패시터 C1의 양극으로부터 시작하고, 모터 제어기(101)의 상부 브리지 아암들(제1 상부 브리지 아암 VT1, 제3 상부 브리지 아암 VT3, 및 제5 상부 브리지 아암 VT5), 모터(102), 및 스위치 K1을 통과하여 배터리 팩(103)의 양극을 충전한다. 전류는 증가한 다음 계속 감소하고, 버스 커패시터 C1의 전압은 계속 감소한다.
제4 스테이지는 충전 연속 전류 회로의 동작이다: 도 12에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 음극으로부터 흘러나오고, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암들(제2 하부 브리지 다이오드 VD2, 제4 하부 브리지 다이오드 VD4, 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6), 모터(102), 및 스위치 K1을 통과한 다음, 배터리 팩의 양극으로 다시 흐른다. 전류는 연속적으로 감소하고, 버스 커패시터 C1의 전압은 연속적으로 감소한다.
제1 스테이지 및 제2 스테이지에서, 배터리 팩(103)은 외부로 방전을 수행하고, 방전 전류는 제1 스테이지의 종료시에 최대값에 도달한다. 제3 스테이지 및 제4 스테이지에서, 배터리 팩(103)은 충전되고, 충전 전류는 제3 스테이지에서의 순간에 최대값에 도달한다. 제2 스테이지에서, 버스 커패시터 C1은 충전되고, 버스 커패시터 C1의 전압은 최대값으로 상승한다. 제3 스테이지에서, 버스 커패시터 C1은 방전을 수행하고, 버스 커패시터 C1의 전압은 최소값으로 떨어진다.
모터 제어기(101)의 상부 및 하부 브리지 아암들은 상보형 펄스에 의해 제어된다. 일정한 제어 기간에서, 하부 브리지 아암의 더 긴 접속 지속 기간은 배터리 팩(103)의 충방전 전류의 더 큰 최대값, 버스 커패시터 C1의 더 큰 최대 전압, 배터리 팩(103)의 충방전 전류의 더 큰 최대값을 가져오고, 이에 의해 배터리 팩(103)의 내부 저항의 더 큰 가열 전력을 가져온다. 반대로, 하부 브리지 아암의 더 짧은 접속 지속 기간은 배터리 팩(103)의 충방전 전류의 더 작은 최대값, 버스 커패시터 C1의 더 작은 최대 전압, 배터리 팩(103)의 충방전 전류의 더 작은 최대값을 가져오고, 이에 의해 배터리 팩(103)의 내부 저항의 더 작은 가열 전력을 가져온다.
상기로부터, 일정한 기간에서, 배터리 팩의 충방전 전류는 주로 듀티 사이클을 제어함으로써 조정되고, 배터리 팩의 내부 발열 전력은 하부 브리지 아암의 전도 지속 기간과 양의 상관관계가 있다는 것을 알 수 있다. 제어 기간은 주로 배터리 팩의 AC 내부 저항에 따라 좌우되고, 최대 가열 전력을 목표로 선택된다. 그러나, 제어 기간은 커패시터의 전압의 변동 범위에 영향을 미친다. 커패시터의 전압의 변동 범위는 기간과 음의 상관관계에 있다. 하부 브리지 아암의 듀티 사이클을 증가시키는 것은 배터리 팩의 충방전 전류를 증가시킬 수 있는데, 즉 배터리의 내부 가열 전력을 증가시킬 수 있다. 반대로, 하부 브리지 아암의 듀티 사이클을 감소시키는 것은 배터리 팩의 충방전 전류를 감소시킬 수 있는데, 즉 배터리 내부의 가열 전력을 감소시킬 수 있다. 전체 가열 프로세스에서, 전기 제어기 및 모터와 같은 관련 컴포넌트들의 상태들이 실시간으로 모니터링된다. 비정상적인 전류, 전압, 또는 온도가 발생하면, 가열은 가열 안전성을 보장하기 위해 즉시 중지된다.
다른 구현에서, 제어 방법은 고주파 제어 모드를 추가로 포함한다. 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하도록 모터 제어기를 제어하기 전에, 본 방법은 다음의 단계들을 추가로 포함한다:
단계 S301: 배터리 팩의 충방전 기간에 배터리 팩의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 전류 파형을 취득하는 단계- 배터리 팩의 충방전 기간은 충전 지속 기간 및 방전 지속 기간을 포함하고; 충전 지속 기간은 충방전 회로의 복수의 충전 기간을 포함하고; 방전 지속 기간은 충방전 회로의 복수의 방전 기간을 포함함 -.
이 단계에서, 배터리 팩의 충방전 기간 및 충방전 회로의 목표 전류 파형은 배터리 관리 시스템에 의해 제공되고, 배터리 관리 시스템 내의 배터리 팩에 대한 미리 설정된 충방전 기간이 존재한다. 목표 전류 파형은 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하도록 모터 제어기를 제어함으로써 달성되는 전류 파형이고, 목표 전류 파형은 파형 기능을 충족시킨다. 예를 들어, 목표 전류 파형은 삼각파, 사인파 등일 수 있다. 배터리 팩의 하나의 충방전 기간은 충전 지속 기간과 방전 지속 기간을 포함한다. 충전 지속 기간은 하나의 충방전 기간에 배터리 팩의 충전 프로세스에 의해 소비되는 시간이고, 방전 지속 기간은 하나의 충방전 기간에 배터리 팩의 방전 프로세스에 의해 소비되는 시간이다. 고주파 제어 모드에서, 배터리 팩의 하나의 충방전 기간은 복수의 충전 기간과 복수의 방전 기간을 포함한다. 충전 지속 기간은 복수의 충전 기간에 대응하고, 방전 지속 기간은 복수의 방전 기간에 대응한다.
단계 S302: 목표 전류 파형에 따라 목표 전류 파형에 대응하는 다수의 목표 등가 전류 값을 취득하는 단계.
이 단계에서, 목표 전류 파형을 취득하기 위해, 목표 전류 파형에 따르는 다수의 목표 등가 전류 값들이 선택된다. 예를 들어, 목표 전류 파형이 사인 함수 I=Asinωt를 충족하면, 그 함수에 따르는 시간 및 전류 값들이 선택된다.
단계 S303: 목표 등가 전류 값에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하고, 배터리 팩의 충방전 기간 및 목표 등가 전류 값들의 수량에 따라 충전 지속 기간에 포함된 충전 기간들의 수량 및 방전 지속 기간에 포함된 방전 기간들의 수량을 취득하는 단계- 하나의 목표 등가 전류 값은 하나의 충전 기간 또는 하나의 방전 기간에 대응함 -.
이 단계에서, 충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따른 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 취득은:
목표 등가 전류 값과 PWM 제어 신호의 듀티 사이클 사이의 미리 저장된 대응관계에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 것을 포함한다.
목표 등가 전류 값과 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 대응관계 테이블이 미리 저장된다. 이 대응관계 테이블은 다수의 테스트 및 측정에 의해 취득될 수 있다.
이 단계에서, 배터리 팩의 충방전 기간 및 목표 등가 전류 값들의 수량에 따른 충전 지속 기간에 포함된 충전 기간들의 수량 및 방전 지속 기간에 포함된 방전 기간들의 수량의 취득은 다음을 포함한다:
배터리 팩의 충방전 기간, 목표 등가 전류 값들의 수량, 충전 지속 기간, 방전 지속 기간, 충전 기간들, 방전 기간들, 충전 기간들의 수량, 및 방전 기간들의 수량은 다음의 수학식들:
T = T1 + T2;
T1 = N1 × t1;
T2 = N2 × t2;
N = N1 + N2
를 충족시키고;
T는 배터리 팩의 충방전 기간이고; T1은 충전 지속 기간이고; T2는 방전 지속 기간이고; t1은 충방전 회로의 충전 기간이고; N1은 충전 기간들의 수량이고; t2는 충방전 회로의 방전 기간이고; N2는 방전 기간들의 수량이고; N은 목표 등가 전류 값들의 수량이다.
충전 지속 기간에서 N1개의 목표 등가 전류 값이 취득된다. 대응하여, N1개의 충전 기간이 취득되고, N1개의 충전 기간은 N1개의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 대응한다. 방전 지속 기간에서 N2개의 목표 등가 전류 값이 취득된다. 대응하여, N2개의 충전 기간이 취득되고, N2개의 충전 기간은 N2개의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 대응한다.
또한, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 모터 제어기를 제어하는 단계는:
충방전 회로의 충전 기간들 및 그 수량, 충방전 회로의 방전 기간들 및 그 수량, 및 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정함으로써, 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하는 단계를 포함한다.
충전 기간들의 수량, 방전 기간들의 수량, 및 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하는 단계는:
각각의 충전 기간에 대응하는 목표 등가 전류 값 및 각각의 방전 기간에 대응하는 목표 등가 전류 값과 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계; 및
PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 각각의 충전 기간 및 각각의 방전 기간에 턴 온/오프되도록 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 목표 등가 전류 값으로 조정하는 단계를 포함한다.
각 충전 기간 및 각 방전 기간에서 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 조정함으로써, 충방전 회로에서의 전류 값을 목표 등가 전류 값이 되도록 하여, 최종적으로 목표 전류 파형을 형성한다.
이 구현에서, 배터리 팩의 전체 충방전 기간은 모터 제어기의 N개의 제어 기간을 포함한다. 제어 기간은 충전 기간 또는 방전 기간이다. 전력 튜브의 듀티 사이클이 조정될 때마다, 전류의 변동 방향은 동일한 순간에 변경된다. 하부 브리지 아암의 듀티 사이클을 증가시키는 것은 배터리의 방전 전류를 증가시키거나 또는 충전 전류를 감소시키고, 하부 브리지 아암의 듀티 사이클을 감소시키는 것은 배터리 팩의 방전 전류를 감소시키거나 또는 충전 전류를 증가시킨다. 따라서, 배터리의 충방전 기간당 N개의 스위칭 제어의 평균 듀티 사이클을 제어함으로써, 전체 충방전 전류가 증가 또는 감소될 수 있다. 각각의 스위칭 제어에 의해, 국부 전류의 크기가 변경될 수 있다. 예를 들어, 특정 지점에서의 전류 값은 증가되거나 감소될 수 있다. 따라서, 스위치 튜브들의 N배 듀티 사이클의 조정된 제어에 의해, 배터리의 충방전 전류는 삼각파, 사인파, 구형파 등과 유사한 파형을 나타낼 수 있다. 실제 제어 요건들, 배터리 팩에 대한 가열 전력 요건들, 및 배터리 수명과 같은 인자들에 따라 적절한 전류 파형이 선택되어, 제어가 편리하게 실현될 수 있다. 배터리 가열 전력은 배터리 안정성에 영향을 주지 않고 더 커진다.
또한, PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 각각의 충전 기간 및 각각의 방전 기간에 턴 온/오프되도록 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 목표 등가 전류 값으로 조정한 후에, 본 방법은:
충방전 회로에서 실제 전류 값을 취득하는 단계; 실제 전류 값과 목표 등가 전류 값 사이의 관계에 따라 전류 충전 기간 또는 전류 방전 기간의 듀티 사이클 보정 값을 취득하는 단계; 및 듀티 사이클 보정 값에 따라 다음 충전 기간 또는 다음 방전 기간의 듀티 사이클을 보정하는 단계를 추가로 포함한다.
충전 기간 또는 방전 기간에서의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클의 조정 및 제어 기간에서의 충방전 회로에서의 실제 전류 값의 취득 동안, 실제 전류 값이 목표 전류 값과 동일하지 않을 때, 실제 전류 값과 목표 등가 전류 값 사이의 전류 차이가 취득되고, 전류 값과 PWM 제어 신호의 듀티 사이클 사이의 대응관계에 따라 전류 차이에 대응하는 듀티 사이클 보정 값이 취득되고, 듀티 사이클 보정 값은 다음 제어 기간에 대응하는 듀티 사이클과 중첩되고, 그 후 모터 제어기가 제어된다.
본 실시예에서, 전류 충전 기간 또는 전류 방전 기간에서의 듀티 사이클 보정 값은 실제 전류 값과 목표 등가 전류 값 사이의 관계를 통해 취득되고, 다음 제어 기간에서의 듀티 사이클은 듀티 사이클 보정 값에 따라 조정된다. 이러한 방식으로, 충방전 회로의 실제 전류 값이 목표 등가 전류 값과 일치하게 되어, 전류 파형이 보다 정확해진다.
이 실시예에서, 고주파 제어 모드를 구성함으로써, 하나의 목표 전류 값은 모터 제어기의 하나의 방전 기간 또는 하나의 충전 기간에 대응한다. 각각의 제어 기간의 듀티 사이클을 연속적으로 조정함으로써, 배터리 팩을 통해 흐르는 전류의 유효 값은 임의의 목표 전류 값에 도달할 수 있다. 이러한 방식으로, 전류 파형이 조정될 수 있고 더 잘 적응할 수 있다.
고주파 제어 모드에서의 작동 프로세스는 특정한 회로 구조를 사용하여 이하에서 설명된다:
도 6에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)가 고주파 제어 모드에 있도록 제어될 때, 가열 명령이 수신되고, 가열 상태에 진입된다. 즉, 버스 커패시터 C1의 사전-충전이 완료되고, 스위치 K1이 턴온되고, 스위치 K3이 턴오프된다. 이 때, 버스 커패시터 C1 상의 전압은 배터리 팩(103)의 전압에 근접하고, 모터 제어기(101)의 전력 튜브들은 모두 턴오프되고, 모터(102)의 코일 인덕턴스에는 전류가 거의 없고, 시스템은 준비 상태에 있다.
먼저, 소프트-스타트 모드에 진입한다. 극히 작은 듀티 사이클의 PWM 제어 신호가 모터 제어기(101)에 출력되어 충방전 회로가 동작하게 한다. 충방전 회로의 동작 동안, 방전 에너지 저장 회로는 배터리 팩(103), 스위치 K1, 모터(102), 및 모터 제어기(101)에 의해 형성되고, 방전 에너지 방출 회로는 배터리 팩(103), 스위치 K1, 모터(102), 모터 제어기(101), 및 버스 커패시터 C1에 의해 형성되고, 충전 에너지 저장 회로는 버스 커패시터 C1, 모터 제어기(101), 모터(102), 스위치 K1, 및 배터리 팩(103)에 의해 형성되고, 충전 에너지 방출 회로는 모터(102), 스위치 K1, 배터리 팩(103), 및 모터 제어기(101)에 의해 형성된다. 극히 작은 듀티 사이클의 PWM 제어 신호를 모터 제어기(101)에 출력하고, 충방전 회로 내의 방전 에너지 저장 회로, 방전 에너지 방출 회로, 충전 에너지 저장 회로, 및 충전 에너지 방출 회로를 연속적으로 동작하도록 제어함으로써, 소프트 스타트가 완료된다.
소프트-스타트 프로세스를 완료한 후, 가열 프로세스가 시작된다. 시작 전에, 모터 제어기(101)의 6개의 전력 튜브가 모두 접속해제되고, 배터리 팩(103)의 충방전 기간이 먼저 결정되며, 이는 주로 배터리 관리 시스템에 의해 제공된다. 이어서, 원하는 전류 파형 I=akt+b가 취득되고, 여기서 t는 시간이고, i는 목표 등가 전류 값이고, a 및 b는 상수이고, k는 계수이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 배터리 팩의 충방전 기간은 T로서 설정되고, 방전 지속 기간은 t0으로서 설정되고, 충전 지속 기간은 T-t0으로서 설정된다. 방전 지속 기간 t0 내에서, 7개의 목표 등가 전류 값이 선택되고, 2개의 등가 전류 값 사이의 시간 간격이 Δt로서 선택된다. 전류 변동은 I(t+Δt)-I(t)에 따라 취득되고, PWM 제어 신호의 듀티 사이클은 전류 변동에 따라 취득된다. 방전 지속 기간은 7개의 방전 기간에 대응한다. 각각의 방전 기간은 하나의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 대응한다. 충전 지속 기간 내에 4개의 목표 등가 전류 값이 선택되고, 각각의 충전 기간은 하나의 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 대응한다. 모터 제어기는 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 조정되어, 충방전 회로의 전류 값이 목표 등가 전류 값이 되게 하여, 배터리 내부의 가열 전력이 예상 값에 도달하게 한다. 세부사항들은 다음 스테이지들을 포함한다:
제1 스테이지는 방전 에너지 저장 회로의 동작이다: 도 9에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 양극으로부터 흘러나와서, 모터 제어기(101)의 스위치 K1, 모터(102), 및 하부 브리지 아암들(제2 하부 브리지 아암 VT2, 제4 하부 브리지 아암 VT4, 및 제6 하부 브리지 아암 VT6)을 통과한 다음, 배터리 팩(103)의 음극으로 다시 흐르고, 전류는 계속 증가한다.
제2 스테이지는 방전 연속 전류 회로의 동작이다: 도 10에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴오프되고 상부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 양극으로부터 시작하여, 모터 제어기(101)의 스위치 K1, 모터(102), 및 상부 브리지 아암들(제1 상부 브리지 다이오드 VD1, 제3 상부 브리지 다이오드 VD3, 및 제5 상부 브리지 다이오드 VD5)을 통과하여 버스 커패시터 C1의 양극을 충전한다. 전류는 계속해서 0으로 감소하고, 유도성 에너지 저장은 0으로 감소한다. 배터리 팩(103) 및 모터(102)의 코일 인덕턴스 둘 다는 버스 커패시터 C1을 충전하기 위해 방전을 수행하여, 버스 커패시터 C1의 전압이 최대값으로 상승하게 한다.
방전 에너지 저장 회로 및 방전 연속 전류 회로는 7개의 방전 기간에 대응하는 7개의 듀티 사이클에 따라 7회 동작하도록 제어된다. 하부 브리지 아암의 듀티 사이클이 증가될 때마다, 배터리의 방전 전류가 증가하여, 방전 회로의 전류 값이 목표 전류 파형에 도달한다.
제3 스테이지는 충전 에너지 저장 회로의 동작이다: 도 11에 도시된 바와 같이, 제어 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 접속해제되도록 제어되고, 상부 브리지 아암이 폐쇄되도록 제어되고, 모터 제어기(101)의 상부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 버스 커패시터 C1의 양극으로부터 시작하고, 모터 제어기(101)의 상부 브리지 아암들(제1 상부 브리지 아암 VT1, 제3 상부 브리지 아암 VT3, 및 제5 상부 브리지 아암 VT5), 모터(102), 및 스위치 K1을 통과하여 배터리 팩(103)의 양극을 충전한다. 전류는 증가한 다음 계속 감소하고, 버스 커패시터 C1의 전압은 계속 감소한다.
제4 스테이지는 충전 연속 전류 회로의 동작이다: 도 12에 도시된 바와 같이, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암이 턴온될 때, 전류는 배터리 팩(103)의 음극으로부터 흘러나오고, 모터 제어기(101)의 하부 브리지 아암들(제2 하부 브리지 다이오드 VD2, 제4 하부 브리지 다이오드 VD4, 및 제6 하부 브리지 다이오드 VD6), 모터(102), 및 스위치 K1을 통과한 다음, 배터리 팩의 양극으로 다시 흐른다. 전류는 연속적으로 감소하고, 버스 커패시터 C1의 전압은 연속적으로 감소한다.
충전 에너지 저장 회로 및 충전 연속 전류 회로는 4개의 충전 기간에 대응하는 4개의 듀티 사이클에 따라 4회 동작하도록 제어되어, 충전 회로의 전류 값이 목표 전류 파형에 도달하게 된다.
본 개시내용의 실시예 III는 실시예 I의 에너지 변환 디바이스를 포함하는 차량을 제공한다.
전술한 실시예들은 본 개시내용의 기술적 해결책들을 설명하기 위해 사용되는 것일 뿐, 본 개시내용을 제한하려는 것이 아니다. 본 개시내용이 전술한 실시예들을 참조하여 상세히 설명되지만, 전술한 실시예들에서 설명된 기술적 해결책들에 대해 수정들이 여전히 이루어질 수 있거나, 또는 기술적 특징들의 일부에 대해 등가의 대체들이 이루어질 수 있으며; 이러한 수정들 또는 대체들이 대응하는 기술적 해결책들의 본질이 본 개시내용의 실시예들의 기술적 해결책들의 사상 및 범위로부터 벗어나게 하지 않는 한, 수정들 또는 대체들은 본 개시내용의 보호 범위 내에 속할 것이라는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다.

Claims (14)

  1. 에너지 변환 디바이스로서,
    모터 제어기- 상기 모터 제어기의 각각의 브리지 아암들의 제1 단부들은 함께 접속되어 제1 버스 단자를 형성하고, 상기 모터 제어기의 각각의 브리지 아암들의 제2 단부들은 함께 접속되어 제2 버스 단자를 형성함 -;
    버스 커패시터- 상기 버스 커패시터의 제1 단부는 상기 제1 버스 단자와 접속되고, 상기 버스 커패시터의 제2 단부는 상기 제2 버스 단자 및 배터리 팩의 음극과 접속됨 -;
    상기 버스 커패시터와 상기 배터리 팩의 양극 사이에 접속된 제1 스위치 모듈;
    상기 모터 제어기의 브리지 아암들의 중간점들과 각각 접속된 코일들을 갖는 모터; 및
    상기 모터의 코일들의 중립점과 상기 배터리 팩의 양극 또는 음극 사이에 접속된 제2 스위치 모듈을 포함하는 에너지 변환 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위치 모듈이 턴온되고 상기 제2 스위치 모듈이 턴오프될 때, 상기 배터리 팩, 상기 제1 스위치 모듈, 상기 버스 커패시터, 상기 모터 제어기, 및 상기 모터에 의해 모터 구동 회로가 형성되고;
    상기 제1 스위치 모듈이 턴오프되고 상기 제2 스위치 모듈이 턴온될 때, 상기 배터리 팩, 상기 제2 스위치 모듈, 상기 모터, 상기 모터 제어기, 및 상기 버스 커패시터에 의해 충방전 회로가 형성되는 에너지 변환 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충방전 회로의 동작 동안, 상기 배터리 팩, 상기 제2 스위치 모듈, 상기 모터, 및 상기 모터 제어기에 의해 방전 에너지 저장 회로가 형성되고; 상기 배터리 팩, 상기 제2 스위치 모듈, 상기 모터, 상기 모터 제어기, 및 상기 버스 커패시터에 의해 방전 에너지 방출 회로가 형성되고; 상기 버스 커패시터, 상기 모터 제어기, 상기 모터, 상기 제2 스위치 모듈, 및 상기 배터리 팩에 의해 충전 에너지 저장 회로가 형성되고; 상기 모터, 상기 제2 스위치 모듈, 상기 배터리 팩, 및 상기 모터 제어기에 의해 충전 에너지 방출 회로가 형성되는 에너지 변환 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 에너지 변환 디바이스의 제어 방법으로서,
    가열 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 상기 제1 스위치 모듈을 턴오프되도록 그리고 상기 제2 스위치 모듈을 턴온되도록 제어하여, 배터리 팩, 상기 제2 스위치 모듈, 상기 모터, 상기 모터 제어기, 및 상기 버스 커패시터가 상기 배터리 팩의 상기 충방전 회로를 형성하게 하는 단계; 및
    구동 모드에 진입하라는 명령을 수신하는 것에 응답하여 상기 제1 스위치 모듈을 턴온되도록 그리고 상기 제2 스위치 모듈을 턴오프되도록 제어하여, 상기 배터리 팩, 상기 제1 스위치 모듈, 상기 버스 커패시터, 상기 모터 제어기, 및 상기 모터가 상기 모터 구동 회로를 형성하게 하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열 모드에 진입한 후에, 상기 제어 방법은:
    상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여, 상기 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 상기 모터 제어기를 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하도록 상기 모터 제어기를 제어하기 전에, 상기 방법은:
    상기 배터리 팩의 충방전 기간 및 상기 충방전 회로의 목표 등가 전류 값을 취득하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간에 따라 상기 충방전 회로의 충방전 기간을 취득하고, 상기 충방전 회로의 상기 목표 등가 전류 값에 따라 펄스-폭 변조(PWM) 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계를 추가로 포함하고;
    상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여, 상기 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 상기 모터 제어기를 제어하는 단계는:
    상기 충방전 회로의 온/오프 기간 및 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 상기 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정함으로써, 상기 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충방전 기간에 따라 상기 충방전 회로의 온/오프 기간을 취득하는 것은:
    상기 충방전 회로의 충방전 기간을 상기 배터리 팩의 충방전 기간으로서 구성하는 것을 포함하고;
    상기 충방전 회로의 목표 등가 전류 값에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계는:
    상기 목표 등가 전류 값과 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클 사이의 미리 저장된 대응관계에 따라 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하도록 상기 모터 제어기를 제어하기 전에, 상기 방법은:
    상기 배터리 팩의 충방전 기간 및 상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간에 상기 충방전 회로의 목표 전류 파형을 취득하는 단계- 상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간은 충전 지속 기간 및 방전 지속 기간을 포함하고; 상기 충전 지속 기간은 상기 충방전 회로의 복수의 충전 기간을 포함하고; 상기 방전 지속 기간은 상기 충방전 회로의 복수의 방전 기간을 포함함 -;
    상기 목표 전류 파형에 따라 상기 목표 전류 파형에 대응하는 복수의 목표 등가 전류 값을 취득하는 단계; 및
    상기 목표 등가 전류 값에 따라 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하고, 상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간 및 상기 목표 등가 전류 값들의 수량에 따라, 상기 충전 지속 기간에 포함된 상기 충전 기간들의 수량 및 상기 방전 지속 기간에 포함된 상기 방전 기간들의 수량을 취득하는 단계- 하나의 목표 등가 전류 값은 하나의 충전 기간 또는 하나의 방전 기간에 대응함 -를 추가로 포함하는 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간 및 상기 목표 등가 전류 값들의 수량에 따라, 상기 충전 지속 기간에 포함된 상기 충전 기간들의 수량 및 상기 방전 지속 기간에 포함된 상기 방전 기간들의 수량을 취득하는 단계는:
    상기 배터리 팩의 상기 충방전 기간, 상기 목표 등가 전류 값들의 수량, 상기 충전 지속 기간, 상기 방전 지속 기간, 상기 충전 기간들, 상기 방전 기간들, 상기 충전 기간들의 수량, 및 상기 방전 기간들의 수량은 다음의 수학식들:
    T = T1 + T2;
    T1 = N1 × t1;
    T2 = N2 × t2;
    N = N1 + N2
    를 충족시키고;
    T는 상기 배터리 팩의 충방전 기간이고; T1은 충전 지속 기간이고; T2는 방전 지속 기간이고; t1은 상기 충방전 회로의 충전 기간이고; N1은 상기 충전 기간들의 수량이고; t2는 상기 충방전 회로의 방전 기간이고; N2는 상기 방전 기간들의 수량이고; N은 상기 목표 등가 전류 값들의 수량인 제어 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 충방전 회로의 상기 목표 등가 전류 값에 따라 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계는:
    상기 목표 등가 전류 값과 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클 사이의 미리 저장된 대응관계에 따라 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하여, 상기 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하도록 상기 모터 제어기를 제어하는 단계는:
    상기 충방전 회로의 충전 기간들 및 그 수량, 상기 충방전 회로의 방전 기간들 및 그 수량, 및 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 턴 온/오프되도록 상기 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정함으로써, 상기 배터리 팩의 내부 저항에 의해 발생되는 열의 양을 조정하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전 기간들의 수량, 상기 방전 기간들의 수량, 및 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 상기 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들의 온/오프를 제어하여, 상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 조정하는 것은:
    각각의 충전 기간에 대응하는 목표 등가 전류 값 및 각각의 방전 기간에 대응하는 목표 등가 전류 값과 상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 취득하는 것; 및
    상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 각각의 충전 기간 및 각각의 방전 기간에 턴 온/오프되도록 상기 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 상기 목표 등가 전류 값으로 조정하는 것을 포함하는 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 PWM 제어 신호의 듀티 사이클에 따라 각각의 충전 기간 및 각각의 방전 기간에 턴 온/오프되도록 상기 모터 제어기의 상부 및 하부 브리지 아암들을 제어하여, 상기 충방전 회로를 통해 흐르는 전류의 값을 상기 목표 등가 전류 값으로 조정한 후에, 상기 방법은:
    상기 충방전 회로에서 실제 전류 값을 취득하는 단계; 상기 실제 전류 값과 상기 목표 등가 전류 값 사이의 관계에 따라 전류 충전 기간 또는 전류 방전 기간의 듀티 사이클 보정 값을 취득하는 단계; 및 상기 듀티 사이클 보정 값에 따라 다음 충전 기간 또는 다음 방전 기간의 듀티 사이클을 보정하는 단계를 추가로 포함하는 제어 방법.
  14. 차량으로서,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 에너지 변환 디바이스를 포함하는 차량.
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