KR20230019935A - 에너지 변환 장치 및 그 안전 제어 방법 - Google Patents

에너지 변환 장치 및 그 안전 제어 방법 Download PDF

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위보 롄
허핑 링
창주 류
하이쥔 류
윈펑 우
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

에너지 변환 장치로서, 이는 제1 스위칭 모듈(10); 모터 인버터(20)- 모터 인버터의 제1 및 제2 버스 단부들은 각각 배터리(70)의 제1 및 제2 단부들과 접속되고, 제1 스위칭 모듈(10)은 제1 버스 단부와 배터리(70)의 제1 단부 사이의 접속/접속해제를 제어하거나, 또는 제1 스위칭 모듈(10)은 제2 버스 단부와 배터리의 제2 단부 사이의 접속/접속해제를 제어하거나, 또는 제1 스위칭 모듈(10)은 제1 버스 단부와 배터리(70)의 제1 단부 사이의 접속/접속해제를 제어하고 제2 버스 단부와 배터리의 제2 단부 사이의 접속/접속해제를 제어함 -; 모터 권선(30)- 모터 권선의 제1 단부는 모터 인버터(20)의 중간 지점과 접속됨 -; 및 직렬로 접속된 제2 스위칭 모듈(40) 및 제1 커패시터(50)- 직렬로 접속된 후, 제2 스위칭 모듈(40) 및 제1 커패시터(50)의 제1 단부가 모터 권선(30)의 제2 단부와 접속되고, 제1 커패시터의 제2 단부는 제2 버스 단부와 접속됨 -를 포함한다.

Description

에너지 변환 장치 및 그 안전 제어 방법
본 개시내용은 2020년 6월 4일자로 BYD Co., Ltd.에 의해 출원되고 발명의 명칭이 "ENERGY CONVERSION APPARATUS AND SAFETY CONTROL METHOD THEREFOR"인 중국 특허 출원 제202010501054.1호에 대한 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 차량 분야에 관한 것으로, 특히, 에너지 변환 장치 및 그 안전 제어 방법에 관한 것이다.
신 에너지의 광범위한 사용으로, 배터리들은 다양한 분야들에서 전원들로서 사용될 수 있다. 배터리의 성능은 배터리 팩이 전원으로서 사용되는 상이한 환경에 따라 달라진다. 예를 들어, 저온 환경에서의 배터리의 성능은 정상 온도 환경에서의 그것보다 훨씬 낮다. 예를 들어, 0인 온도에서, 온도가 감소함에 따라 배터리의 방전 용량이 감소한다. -30°C에서, 배터리의 방전 용량은 실질적으로 0이어서, 배터리의 고장을 초래한다. 저온 환경에서 배터리를 사용하기 위해서는, 배터리가 가열될 것이 요구된다.
본 개시내용은 에너지 변환 장치의 안전 제어를 실현할 수 있는, 에너지 변환 장치 및 그 안전 제어 방법을 제공하도록 의도되었다.
본 개시내용의 제1 실시예는 에너지 변환 장치를 제공하는데, 이는 다음을 포함한다:
제1 스위치 모듈;
모터 인버터- 모터 인버터는 배터리의 제1 단부와 접속되는 제1 버스 단자 및 배터리의 제2 단부와 접속되는 제2 버스 단자를 갖고, 여기서 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제1 버스 단자와 배터리의 제1 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제2 버스 단자와 배터리의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제1 버스 단자와 배터리의 제1 단부 사이의 접속 및 접속해제, 및 모터 인버터의 제2 버스 단자와 배터리의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성됨 -;
모터 권선- 모터 권선은 모터 인버터의 중간점 단부와 접속된 제1 단부를 가짐 -;
제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터- 제2 스위치 모듈과 제1 커패시터는 직렬 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터의 제1 단부는 모터 권선의 제2 단부와 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터의 제2 단부는 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속됨 -;및
제어기- 제어기는 축전지(accumulator)의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 모터 인버터로부터 배터리를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하도록 구성됨 -.
선택적으로, 에너지 변환 장치는 제2 커패시터를 추가로 포함한다. 제2 커패시터의 제1 단부는 모터 인버터의 제1 버스 단자와 접속된다. 제2 커패시터의 제2 단부는 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속된다.
제어기는, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 제2 커패시터 및 모터 인버터로부터 배터리를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하도록 추가로 구성된다.
본 개시내용의 제2 실시예는 에너지 변환 장치를 위한 안전 제어 방법을 제공한다. 에너지 변환 장치는 다음을 포함한다:
제1 스위치 모듈;
모터 인버터- 모터 인버터는 배터리의 제1 단부와 접속되는 제1 버스 단자 및 배터리의 제2 단부와 접속되는 제2 버스 단자를 갖고, 여기서 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제1 버스 단자와 배터리의 제1 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제2 버스 단자와 배터리의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 제1 스위치 모듈은 모터 인버터의 제1 버스 단자와 배터리의 제1 단부의 접속 및 접속해제, 및 모터 인버터의 제2 버스 단자와 배터리의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성됨 -;
모터 권선- 모터 권선은 모터 인버터의 중간점 단부와 접속된 제1 단부를 가짐 -; 및
제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터- 제2 스위치 모듈과 제1 커패시터는 직렬 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터의 제1 단부는 모터 권선의 제2 단부와 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈의 및 제1 커패시터의 제2 단부는 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속됨 -.
방법은, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 모터 인버터로부터 배터리를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 에너지 변환 장치는 제2 커패시터를 추가로 포함한다. 제2 커패시터의 제1 단부는 모터 인버터의 제1 버스 단자와 접속된다. 제2 커패시터의 제2 단부는 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속된다.
방법은, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 제2 커패시터 및 모터 인버터로부터 배터리를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈이 폐쇄될 때 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
선택적으로, 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계는,
제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하고, 제1 커패시터를 통해 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 모터 인버터는 상부 브리지 암(upper bridge arm) 및 하부 브리지 암(lower bridge arm)을 포함한다.
제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계는,
상부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 하부 브리지 암이 교대로 꺼지거나 켜지도록 제어하여, 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 제1 커패시터를 통해 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터를 제어하는 단계는,
모터 인버터의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어함으로써, 제2 커패시터가 제1 커패시터를 충전하도록 하는 단계;
상부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고 모터 인버터의 하부 브리지 암이 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어하여, 충전된 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하는 단계; 및
제2 커패시터의 전압이 미리 설정된 전압보다 더 낮을 때까지, 모터 인버터의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어하는 단계 및 상부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고 모터 인버터의 하부 브리지 암이 교대로 꺼지거나 켜지도록 제어하는 단계를 반복하는 단계를 포함한다.
선택적으로, 제2 커패시터가 제1 커패시터를 충전하는 시간은 차량 타입, 제1 커패시터의 커패시턴스 값, 및 제2 커패시터의 커패시턴스 값에 따라 교정된다.
선택적으로, 하부 브리지 암이 교대로 켜지거나 꺼지는 것은, 하부 브리지 암의 듀티 사이클을 제어하여 제1 듀티 사이클로부터 제2 듀티 사이클로 점진적으로 증가시키고, 하부 브리지 암의 듀티 사이클을 제어하여 제2 듀티 사이클로부터 제1 듀티 사이클로 점진적으로 감소시킴으로써 조정된다.
선택적으로, 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우는 다음 중 적어도 하나를 포함한다:
제2 스위치 모듈은 소결되고;
에너지 변환 장치를 통한 배터리의 충전이 완료된 후, 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어되고;
에너지 변환 장치를 통한 배터리의 자체 가열이 완료된 후, 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어되고; 또는
에너지 변환 장치를 사용하여 구동 기능을 구현한 후, 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다.
선택적으로, 제2 스위치 모듈의 소결은, 제2 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하고, 배터리와 모터 인버터가 접속되도록 제1 스위치 모듈을 제어하고; 모터 인버터의 하부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 모터 인버터의 적어도 하나의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어하고; 전류가 모터 인버터를 통해 흐르는 경우에 제2 스위치 모듈이 소결된 것으로 결정함에 의해 결정된다.
선택적으로, 제2 스위치 모듈의 소결은, 제2 스위치 모듈이 켜지도록 제어하고, 배터리와 모터 인버터가 접속되도록 제1 스위치 모듈을 제어하고; 모터 인버터의 하부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 모터 인버터의 적어도 하나의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어함으로써, 배터리가 제2 커패시터를 충전하도록 하고; 제2 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하고, 모터 인버터의 상부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 모터 인버터의 적어도 하나의 하부 브리지 암이 켜지도록 제어하며, 전류가 모터 인버터를 통해 흐르는 경우에 제2 스위치 모듈이 소결된 것으로 결정함에 의해 결정된다.
전술한 기술적 해결책들은 다음의 유익한 효과들을 갖는다.
본 개시내용에서의 에너지 변환 장치는 제2 스위치 모듈이 꺼지도록 제어함으로써 모터 구동 기능을 실현할 수 있고, 제2 스위치 모듈이 켜지도록 제어함으로써 배터리 가열 기능을 실현할 수 있다.
제1 커패시터(50)의 에너지 방출이 에너지 변환 장치의 컴포넌트들 사이의 연결(linkage)을 통해 실현될 수 있기 때문에, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 이는 전체 차량의 비용을 감소시킬 수 있다.
제1 스위치 모듈이 모터 인버터로부터 배터리를 접속해제하고 제2 스위치 모듈이 전도 상태에 있는 경우에, 모터 인버터가 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 제어되기 때문에, 다음의 이점들이 실현된다. 한편으로는, 제1 커패시터의 에너지 방출 동안 배터리에 의해 야기되는 고전압 안전 문제가 해결된다. 반면에, 도 1의 토폴로지로부터, 에너지 방출 동안, 제1 스위치 모듈은 꺼진 상태에 있고 제2 스위치 모듈은 전도 상태에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1 커패시터는 모터 인버터, 모터 권선, 제2 스위치 모듈, 및 제1 커패시터로 구성된 순환 루프에 의해 에너지를 방출한다. 즉, 모터 인버터의 반복된 스위칭(switching)에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터에 의해 발생하는 에너지 소모, 및 모터 권선 상의 열 손실들은 제1 커패시터 상에서 고전압 에너지의 소모를 실현하고, 그에 의해 제1 커패시터의 에너지 방출을 실현한다. 이에 더해, 방출 동안의 방출 전류가 매우 크지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈의 거짓 소결(false sintering)이, 제2 스위치 모듈의 참 소결(true sintering)로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈에 대한 2차 손상을 방지한다.
본 개시내용의 다른 특징들 및 장점들은 다음의 구체적인 구현들의 부분에서 상세히 설명될 것이다.
첨부 도면은 본 개시내용을 추가로 이해하고 명세서의 일부를 구성하기 위해 사용되고, 다음의 구체적인 구현들과 함께 본 개시내용을 설명하기 위해 사용되지만, 본 개시내용에 대한 제한을 구성하는 것은 아니다. 첨부 도면들에서,
도 1은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 개략적인 토폴로지 구조를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 다른 개략적인 토폴로지 구조를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치를 위한 안전 제어 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치를 위한 안전 제어 방법의 다른 흐름도이다.
도 6은 모터 인버터의 하부 브리지 암의 폐쇄 및 개방을 교대로 조정하는 개략도이다.
다음은 첨부 도면들을 참조하여 본 개시내용의 구체적인 구현들을 상세히 설명한다. 본 명세서에 설명되는 구체적인 구현들은 본 개시내용을 제한하는 것이 아니라 단지 본 개시내용을 설명하고 예시하기 위해 사용되었다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 개략적인 토폴로지 구조를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 장치는 제1 스위치 모듈(10), 모터 인버터(20), 모터 권선(30), 제2 스위치 모듈(40), 제1 커패시터(50), 및 제어기(60)를 포함한다. 도 1의 파선들은 제어기(60)가 제1 스위치 모듈(10), 모터 인버터(20), 및 제2 스위치 모듈(40)로 제어 신호들을 송신하여, 제1 스위치 모듈(10), 모터 인버터(20), 및 제2 스위치 모듈(40)의 동작들을 제어한다는 것을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자(M1)는 배터리(70)의 제1 단부와 접속되고, 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자(M2)는 배터리(70)의 제2 단부와 접속된다. 제1 스위치 모듈(10)은 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자(M1)와 배터리(70)의 제1 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나, 또는 제1 스위치 모듈(10)은 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자(M2)와 배터리(70)의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나, 또는 제1 스위치 모듈(10)은 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자(M1)와 배터리(70)의 제1 단부의 접속 및 접속해제와 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자(M2)와 배터리(70)의 제2 단부의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성된다.
모터 권선(30)의 제1 단부는 모터 인버터(20)의 중간점 단부(M3)와 접속된다. 제2 스위치 모듈(40)과 제1 커패시터(50)는 직렬 접속된다. 직렬 접속된 제2 스위치 모듈(40) 및 제1 커패시터(50)의 제1 단부는 모터 권선(30)의 제2 단부와 접속된다. 직렬 접속된 제2 스위치 모듈(40) 및 제1 커패시터(50)의 제2 단부들은 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자(M2)와 접속된다.
제어기(60)는, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈(10)이 꺼지도록 제어하여, 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우에 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터(20)를 제어하도록 구성된다.
전술한 에너지 변환 장치에 따르면, 제어기(60)는 제1 스위치 모듈(10)이 켜지도록, 제2 스위치 모듈(40)이 꺼지도록, 모터 인버터(20)가 켜지거나 꺼지도록 제어함으로써, 배터리(70), 제1 스위치 모듈(10), 모터 인버터(20), 및 모터 권선(30)이 모터 구동 회로를 형성하도록 한다. 제어기(60)는 제1 스위치 모듈(10)이 켜지도록, 제2 스위치 모듈(40)이 꺼지도록, 모터 인버터(20)가 켜지거나 꺼지도록 제어함으로써, 배터리(70), 제1 스위치 모듈(10), 모터 인버터(20), 모터 권선(30), 제2 스위치 모듈(40), 및 제1 커패시터(50)가 배터리 가열 회로를 형성하도록 한다. 배터리 가열 회로는, 구체적으로는 배터리 방전 회로, 모터 권선 프리휠(freewheel) 회로, 모터 권선 에너지 저장 회로 및 배터리 충전 회로를 포함하는 4개의 스테이지들을 포함한다. 배터리(70)는 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암, 모터 권선(30), 및 제2 스위치 모듈(40)을 통해 제1 커패시터(50)로 방전하여 배터리 방전 회로를 형성한다. 모터 권선(30)은 제2 스위치 모듈(40), 제1 커패시터(50), 및 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암을 통해 프리휠링(freewheeling)을 수행하여 모터 권선 프리휠 회로를 형성한다. 모터 권선(30)은 제1 커패시터(50)로부터의 에너지를 제2 스위치 모듈(40) 및 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암을 통해 저장하여 모터 권선 에너지 저장 회로를 형성한다. 제1 커패시터(50)는 제2 스위치 모듈(40), 모터 권선(30), 및 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암을 통해 배터리로 방전하여 배터리 충전 회로를 형성한다.
본 개시내용에서, 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우는 다음 중 적어도 하나를 포함한다:
(1) 제2 스위치 모듈(40)을 소결하는 것. 제2 스위치 모듈(40)이 소결되는 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 단락된 상태(short-circuited state)에 있다. 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 전도성인 것으로 간주된다.
(2) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 외부 장치가 배터리(70)를 충전한 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 외부 장치가 배터리(70)를 충전한 후, 일부 에너지가 여전히 제1 커패시터(50)에 남아 있고, 안전을 위해, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어기(60)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)이 켜지도록 제어할 필요가 있다.
(3) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통한 배터리(70)의 자체 가열이 수행된 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 배터리(70)의 자체 가열이 수행된 후, 일부 에너지가 여전히 제1 커패시터(50)에 남아 있고, 안전을 위해, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어기(60)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)을 켜는 것이 필요하다.
(4) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 구동 기능이 실현된 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 구동 기능이 실현된 후, 일부 에너지는 여전히 제2 커패시터에 남아 있고, 안전을 위해, 제2 커패시터에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어기(60)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)을 켜는 것이 필요하다.
전술한 기술적 해결책들은 다음의 유익한 효과들을 갖는다.
(1) 본 개시내용에서의 에너지 변환 장치는 제2 스위치 모듈(40)이 꺼지도록 제어함으로써 모터 구동 기능을 실현할 수 있고, 제2 스위치 모듈(40)이 켜지도록 제어함으로써 배터리 가열 기능을 실현할 수 있다.
(2) 제1 커패시터(50)의 에너지 방출이 에너지 변환 장치의 컴포넌트들 사이의 연결을 통해 실현될 수 있기 때문에, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 이는 전체 차량의 비용을 감소시킬 수 있다.
(3) 제1 스위치 모듈(10)이 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제하고 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있는 경우에, 모터 인버터(20)가 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어되기 때문에, 다음의 이점들이 실현된다. 한편으로는, 제1 커패시터(50)의 에너지 방출 동안 배터리(70)에 의해 야기되는 고전압 안전 문제가 해결된다. 반면에, 도 1의 토폴로지로부터, 에너지 방출 동안, 제1 스위치 모듈(10)은 꺼진 상태에 있고 제2 스위치 모듈(40)은 전도 상태에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 모터 인버터(20), 모터 권선(30), 제2 스위치 모듈(40), 및 제1 커패시터(50)로 구성된 순환 루프에 의해 방출된다. 즉, 모터 인버터(20)의 반복된 스위칭에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터(20)에 의해 발생하는 에너지 소모, 및 모터 권선(30) 상의 열 손실들은 제1 커패시터(50) 상에서 고전압 에너지의 소모를 실현하고, 그에 의해 제1 커패시터(50)의 에너지 방출을 실현한다. 이에 더해, 방출 동안의 방출 전류가 매우 크지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈(40)에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈(40)의 거짓 소결이, 제2 스위치 모듈(40)의 참 소결로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 방지한다.
도 2는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 다른 개략적인 토폴로지 구조를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 변환 장치는 제2 커패시터(80)를 추가로 포함한다. 제2 커패시터(80)의 제1 단부는 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자(M1)와 접속된다. 제2 커패시터(80)의 제2 단부는 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자(M2)와 접속된다.
제어기(60)는, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제1 스위치 모듈(10)이 꺼지도록 제어하여, 제2 커패시터(80) 및 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제하고, 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우에 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지 및 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지를 방출하도록 모터 인버터(20)를 제어하도록 추가로 구성된다. 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지를 방출하는 이유는, 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통한 배터리(70)의 충전, 배터리(70)의 자체 가열, 및 구동 기능이 실현된 후 고전압 에너지가 제2 커패시터(80)에 남아 있기 때문이다. 안전을 위해, 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지를 방출할 필요가 있다.
제2 커패시터(80)의 에너지 방출 또한 에너지 변환 장치의 컴포넌트들 사이의 연결을 통해 실현되기 때문에, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 이는 전체 차량의 비용을 감소시킬 수 있다. 이에 더해, 제2 커패시터(80)의 에너지 방출의 원리는 위에서 설명된 제1 커패시터(50)의 에너지 방출의 원리와 유사하고, 즉, 에너지 방출은 모터 인버터(20)의 반복된 스위칭에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터(20)에 의해 발생되는 에너지 소모, 및 모터 권선(30) 상의 열 손실들을 통해 실현된다. 따라서, 방출 동안의 방출 전류가 크지 않으므로, 제2 스위치 모듈(40)에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈(40)의 거짓 소결이, 제2 스위치 모듈(40)의 참 소결로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 방지한다.
도 3은 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치의 개략적인 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 인버터(20)는 N상 브리지 암들을 포함하고, 모터 권선(30)은 N개의 권선들을 포함한다. N개의 권선들의 제1 단부들은 각각 N상 브리지 암들의 중간점 단부들(즉, 도 3에서 A, B 및 C로 도시된 포지션들)과 일대일 대응으로 접속된다. N≥1.
여전히 도 3을 참조하면, 제1 스위치 모듈(10)은 배터리(70)의 제1 단부와 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자 사이에 접속된 양의 접촉기(K1)를 포함하고, 배터리(70)의 제2 단부와 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자 사이에 접속된 음의 접촉기(K2)를 추가로 포함한다. 양의 접촉기(K1)는 모터 인버터(20)의 제1 버스 단자로부터 배터리(70)의 제1 단부를 접속해제하도록 구성될 수 있고, 그에 의해 모터 인버터로부터 배터리(70)를 접속해제한다. 음의 접촉기(K2)는 모터 인버터(20)의 제2 버스 단자로부터 배터리(70)의 제2 단부를 접속해제하도록 구성될 수 있고, 그에 의해 모터 인버터로부터 배터리(70)를 접속해제한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 제1 스위치 모듈(10)이 오직 양의 접촉기(K1)만을, 또는 오직 음의 접촉기(K2)만을, 또는 양의 접촉기(K1) 및 음의 접촉기(K2) 둘 다를 포함할 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
이에 더해, 본 기술분야의 통상의 기술자는 도 3에 도시된 모터 인버터(20)의 특정 구조, 모터 권선(30)의 특정 구조, 및 제1 스위치 모듈(10)의 특정 구조는 단지 예들에 불과하고, 이는 본 개시내용에서 제한되지 않는다는 것을 추가로 이해해야 한다.
도 4는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치를 위한 안전 제어 방법의 흐름도이다. 방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 에너지 변환 장치에 저장된 에너지를 방출하는 데에 사용될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 방법은 다음의 단계들 S41 내지 S42를 포함한다.
단계 S41: 제1 스위치 모듈(10)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 꺼지도록 제어되어, 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제한다.
단계 S42: 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우, 모터 인버터(20)는 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어된다.
본 개시내용에서, 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우는 다음 중 적어도 하나를 포함한다:
(1) 제2 스위치 모듈(40)의 소결. 제2 스위치 모듈(40)이 소결되는 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 단락된 상태에 있다. 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)이 켜져있는 것으로 간주된다.
(2) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 외부 장치가 배터리(70)를 충전한 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 외부 장치가 배터리(70)를 충전한 후, 일부 에너지가 여전히 제1 커패시터(50)에 남아 있고, 안전을 위해, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)이 켜지도록 제어할 필요가 있다.
(3) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통한 배터리(70)의 자체 가열이 수행된 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 배터리(70)의 자체 가열이 수행된 후, 일부 에너지가 여전히 제1 커패시터(50)에 남아 있고, 안전을 위해, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)이 켜지도록 제어할 필요가 있다.
(4) 본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 구동 기능이 실현된 후, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않고, 제2 스위치 모듈(40)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어된다(본 개시내용의 실시예들에서 에너지 변환 장치를 통해 구동 기능이 실현된 후, 일부 에너지는 여전히 제2 커패시터에 남아 있고, 안전을 위해, 제2 커패시터에 저장된 에너지는 방출될 필요가 있다). 이러한 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈의 스위칭은 여전히 제어될 수 있다. 그러나, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 방출될 필요가 있는 경우, 에너지 방출 회로가 접속될 수 있도록 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있을 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 제2 스위치 모듈(40)이 켜지도록 제어할 필요가 있다.
전술한 기술적 해결책들은 다음의 유익한 효과들을 갖는다:
(1) 제1 커패시터(50)의 에너지 방출이 에너지 변환 장치의 컴포넌트들 사이의 연결을 통해 실현될 수 있기 때문에, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 이는 전체 차량의 비용을 감소시킬 수 있다.
(2) 제1 스위치 모듈(10)이 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제하고 제2 스위치 모듈(40)이 전도 상태에 있는 경우에, 모터 인버터(20)가 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어되기 때문에, 다음의 이점들이 실현된다. 한편으로는, 제1 커패시터(50)의 에너지 방출 동안 배터리(70)에 의해 야기되는 고전압 안전 문제가 해결된다. 반면에, 도 1의 토폴로지로부터, 에너지 방출 동안, 제1 스위치 모듈(10)은 꺼진 상태에 있고 제2 스위치 모듈(40)은 전도 상태에 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지는 모터 인버터(20), 모터 권선(30), 제2 스위치 모듈(40), 및 제1 커패시터(50)로 구성된 순환 루프에 의해 방출된다. 즉, 모터 인버터(20)의 반복된 스위칭에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터(20)에 의해 발생하는 에너지 소모, 및 모터 권선(30) 상의 열 손실들은 제1 커패시터(50) 상에서 고전압 에너지의 소모를 실현하고, 그에 의해 제1 커패시터(50)의 에너지 방출을 실현한다. 이에 더해, 방출 동안의 방출 전류가 매우 크지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈(40)에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈(40)의 거짓 소결이, 제2 스위치 모듈(40)의 참 소결로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 방지한다.
도 5는 본 개시내용의 하나의 실시예에 따른 에너지 변환 장치를 위한 안전 제어 방법의 다른 흐름도이다. 프로세스는 도 2에 도시된 에너지 변환 장치에 저장된 에너지를 방출하는 데에 사용될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방법은 다음의 단계들 S51 내지 S52를 포함한다.
단계 S51: 제1 스위치 모듈(10)은 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 꺼지도록 제어되어, 제2 커패시터(80) 및 모터 인버터(20)로부터 배터리(70)를 접속해제한다.
단계 S52: 제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우, 모터 인버터(20)는 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지 및 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어된다.
제2 스위치 모듈(40)이 켜지는 경우는 전술되었으므로, 본 명세서에서 반복되지 않는다.
이에 더해, 단계 S52는 다음의 단계들을 포함할 수 있다.
단계 S52a: 모터 인버터(20)는 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어된다.
단계 S52b: 모터 인버터(20)는 제1 커패시터(50)를 통해 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지를 방출하도록 제어된다.
예를 들어, 첫째로, 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어함으로써, 제2 커패시터(80)가 제1 커패시터(50)를 충전하도록 한다. 그 후, 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암은 꺼진 채로 유지되도록 제어되고, 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암은 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어되어, 충전된 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출한다. 제2 커패시터(80)의 전압이 미리 설정된 전압(예를 들어, 60V 또는 다른 미리 설정된 값들)보다 더 낮을 때까지, 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어하는 단계 및 상부 브리지 암이 꺼진 채로 유지하고 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암이 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어하는 단계가 반복된다. 이러한 방식으로, 제2 커패시터(80)의 에너지 방출이 실현된다.
모터 인버터(20)가 다수의 브리지 암들을 포함하는 경우, 본 개시내용에서의 하부 브리지 암이 교대로 켜지거나 꺼지는 것은 적어도 하나의 하부 브리지 암이 교대로 켜지거나 꺼지는 것을 의미한다. 다수의 하부 브리지 암들이 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어되어 방출 전류의 크기를 제어하도록 제어되고, 그에 의해 방출 동안 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 회피한다.
제2 커패시터(80)가 제1 커패시터(50)를 충전하는 시간은 차량 타입, 제1 커패시터(50)의 커패시턴스 값, 및 제2 커패시터(80)의 커패시턴스 값에 따라 교정될 수 있다. 예를 들어, 시간은 250 ms, 100 ms, 또는 다른 값들일 수 있다.
단계 S52에서, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지가 먼저 방출되고, 그 후 제2 커패시터(80)에 저장된 에너지가 제1 커패시터(50)를 통해 방출되고, 이는 제1 커패시터(50)가 모터 인버터(20)의 제어불가능한 다이오드를 통해 제2 커패시터(80)와 임펄스 전류를 형성하는 것을 방지할 수 있고, 그에 의해 방출 동안 제2 스위치 모듈(40)에 대한 손상을 회피할 수 있다.
전술한 기술적 해결책에 따르면, 제2 커패시터(80)의 에너지 방출 또한 에너지 변환 장치의 컴포넌트들 사이의 연결을 통해 실현되기 때문에, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 이는 전체 차량의 비용을 감소시킬 수 있다. 이에 더해, 제2 커패시터(80)의 에너지 방출의 원리는 전술된 제1 커패시터(50)의 에너지 방출의 원리와 유사하고, 즉, 에너지 방출은 모터 인버터(20)의 반복된 스위칭에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터(20)에 의해 발생되는 에너지 소모, 및 모터 권선(30) 상의 열 손실들을 통해 실현된다. 따라서, 방출 동안의 방출 전류가 크지 않으므로, 제2 스위치 모듈(40)에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈(40)의 거짓 소결이, 제2 스위치 모듈(40)의 참 소결로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 방지한다.
하나의 실시예에서, 단계들 S42 및 S52a에서 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출하기 위한 모터 인버터(20)의 제어는 다음을 포함할 수 있다: 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암이 꺼진 채로 유지되도록 제어하고, 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암은 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어하여, 제1 커패시터(50)에 저장된 에너지를 방출한다.
기술적 해결책에 따르면, 제1 커패시터(50) 상에서 고전압 에너지의 소모는 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암의 반복된 스위칭에 의해 야기되는 에너지 손실들, 전도 상태에서 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암에 의해 발생하는 에너지 소모, 및 모터 권선(30) 상의 열 손실들을 통해 실현될 수 있고, 그에 의해 제1 커패시터(50)의 에너지 방출을 실현한다. 이에 더해, 방출 동안의 방출 전류가 매우 크지 않기 때문에, 제2 스위치 모듈(40)에 의해 야기되는 불완전 소결 또는 소프트웨어 버그들에 의해 야기되는 제2 스위치 모듈(40)의 거짓 소결이, 제2 스위치 모듈(40)의 참 소결로 바뀌는 것이 방지되고, 그에 의해 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 방지한다.
도 6은 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암의 스위칭을 교대로 조정하는 개략도이다. 도면으로부터, 하부 브리지 암의 스위칭을 교대로 조정하는 것은 다음을 포함한다는 것을 알 수 있다: 첫째로 제1 듀티 사이클로부터 제2 듀티 사이클로 점진적으로 증가하도록 하부 브리지 암의 듀티 사이클(즉, 하나의 사이클에서, 하부 브리지 암이 켜지는 시간/(하부 브리지 암이 켜지는 시간 + 하부 브리지 암이 꺼지는 시간))을 제어하고, 그 후 제2 듀티 사이클로부터 제1 듀티 사이클로 점진적으로 감소하도록 하부 브리지 암의 듀티 사이클을 제어하는 것을 포함한다. 상이한 듀티 사이클들이 계속적으로 사이클링될 수 있는 한, 제1 듀티 사이클 및 제2 듀티 사이클의 구체적인 값들은 본 개시내용에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 듀티 사이클은 20% 또는 다른 값들일 수 있고, 제2 듀티 사이클은 80%일 수 있다. 나아가, 제1 듀티 사이클로부터 제2 듀티 사이클로의 증가율 및 제2 듀티 사이클로부터 제1 듀티 사이클로의 감소율은 본 개시내용에서 제한되지 않는다.
제1 듀티 사이클 및 제2 듀티 사이클의 계속적인 사이클은 제1 커패시터(50) 및 제2 커패시터(80)에서 남은 에너지의 소모를 실현한다. 또한, 방출 방법은, 국제 표준에 의해 요구되는 시간 내에 제1 커패시터(50) 및 제2 커패시터(80)에서 에너지의 방출을 실현한다.
본 개시내용은 제2 스위치 모듈(40)이 소결되었는지 여부를 결정하기 위한 방법들을 추가로 제공한다.
제2 스위치 모듈(40)이 소결되었는지 여부를 결정하기 위한 제1 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 첫째로, 모터 인버터(20)는 자체 테스트를 수행하도록 제어된다. 모터 인버터(20)의 자체 테스트가 정상을 표시하는 경우에, 제2 스위치 모듈(40)은 꺼지도록 제어되고, 제1 스위치 모듈(10)은 모터 인버터(20)에 배터리(70)를 접속하도록 제어된다. 그 후, 모터 인버터(20)의 모든 하부 브리지 암들은 꺼지도록 제어되고, 모터 인버터(20)의 적어도 하나의 상부 브리지 암은 켜지도록 제어된다. 다음으로, 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는지 여부가 결정된다. 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는 경우, 제2 스위치 모듈(40)이 소결된 것으로 결정된다. 제2 스위치 모듈을 통해 전류가 흐르지 않는 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않은 것으로 결정된다. 모터 인버터의 상 전류(phase current)를 검출하기 위한 모터 인버터(20) 내의 기존의 전류 센서는 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는지 여부를 검출하기 위해 사용될 수 있으므로, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 그에 의해 비용을 감소시킨다.
제2 스위치 모듈(40)이 소결되었는지 여부를 결정하기 위한 제2 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 첫째로, 모터 인버터(20)는 자체 테스트를 수행하도록 제어된다. 모터 인버터(20)의 자체 테스트가 정상을 표시하는 경우에, 제2 스위치 모듈(40)은 켜지도록 제어되고, 제1 스위치 모듈(10)은 모터 인버터(20)에 배터리(70)를 접속하도록 제어된다. 그 후 모터 인버터(20)의 하부 브리지 암들은 꺼지도록 제어되고, 모터 인버터(20)의 적어도 하나의 상부 브리지 암은 켜지도록 제어됨으로써, 배터리(70)가 제2 커패시터(80)를 충전하도록 한다. 다음으로, 제2 스위치 모듈(40)은 꺼지도록 제어되고, 모터 인버터(20)의 상부 브리지 암은 꺼지도록 제어되며, 모터 인버터(20)의 적어도 하나의 하부 브리지 암은 켜지도록 제어된다. 다음으로, 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는지 여부가 결정된다. 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는 경우, 제2 스위치 모듈(40)이 소결된 것으로 결정된다. 제2 스위치 모듈을 통해 전류가 흐르지 않는 경우, 제2 스위치 모듈(40)은 소결되지 않은 것으로 결정된다. 모터 인버터의 상 전류를 검출하기 위한 모터 인버터(20) 내의 기존의 전류 센서는 전류가 모터 인버터(20)를 통해 흐르는지 여부를 검출하기 위해 사용될 수 있으므로, 부가적인 컴포넌트들이 요구되지 않고, 그에 의해 비용을 감소시킨다.
전술한 제1 결정 방법의 장점은 제어 방법이 간단하다는 것이다. 전술한 제2 결정 방법의 장점은 전류를 제어가능하다는 것이며, 이는 소결 검출 동안 제2 스위치 모듈(40)에 대한 2차 손상을 회피할 수 있다.
본 개시내용의 바람직한 구현들이 첨부 도면들을 참조하여 위에서 상세히 설명되었다. 그러나, 본 개시내용은 전술한 구현들에서의 구체적인 세부사항들에 제한되지 않고, 본 개시내용의 기술적 개념의 범위 내에서 본 개시내용의 기술적 해결책에 대한 다수의 간단한 변형들이 이루어질 수 있으며, 이러한 간단한 변형들은 본 개시내용의 보호 범위 내에 속한다.
전술한 구체적인 구현들에서 설명된 구체적인 기술적 특징들은, 상충하지 않는 경우에 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다는 점에 부가적으로 주목해야 한다. 불필요한 반복을 회피하기 위해, 다양한 가능한 조합들은 본 개시내용에서 설명되지 않을 것이다.
이에 더해, 본 개시내용의 다양한 상이한 구현들은 대안적으로 무작위적으로 조합될 수 있다. 그러한 조합들은 또한, 이러한 조합들이 본 개시내용의 개념으로부터 벗어나지 않는다면, 본 개시내용에 개시된 내용으로서 간주되어야 한다.

Claims (12)

  1. 에너지 변환 장치로서,
    제1 스위치 모듈;
    배터리의 제1 단부와 접속된 제1 버스 단자 및 상기 배터리의 제2 단부와 접속된 제2 버스 단자를 갖는 모터 인버터- 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 상기 배터리의 제1 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 상기 배터리의 제2 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 상기 배터리의 제1 단부 사이의 접속 및 접속해제, 및 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 상기 배터리의 제2 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성됨 -;
    상기 모터 인버터의 중간점 단부와 접속된 제1 단부를 갖는 모터 권선;
    제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터- 상기 제2 스위치 모듈과 상기 제1 커패시터는 직렬 접속되고; 상기 직렬 접속된 제2 스위치 모듈과 상기 제1 커패시터의 제1 단부는 상기 모터 권선의 제2 단부와 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈과 제1 커패시터의 제2 단부는 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속됨 -; 및
    축전지(accumulator)의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 상기 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 상기 모터 인버터로부터 상기 배터리를 접속해제하고, 상기 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하도록 구성되는 제어기를 포함하는 에너지 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는 제2 커패시터를 추가로 포함하고; 상기 제2 커패시터의 제1 단부는 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 접속되고; 상기 제2 커패시터의 제2 단부는 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속되고;
    상기 제어기는, 상기 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 상기 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 상기 제2 커패시터 및 상기 모터 인버터로부터 상기 배터리를 접속해제하고, 상기 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 상기 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하도록 추가로 구성되는 에너지 변환 장치.
  3. 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법으로서,
    상기 에너지 변환 장치는,
    제1 스위치 모듈;
    배터리의 제1 단부와 접속된 제1 버스 단자 및 상기 배터리의 제2 단부와 접속된 제2 버스 단자를 갖는 모터 인버터- 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 상기 배터리의 제1 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 상기 배터리의 제2 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성되거나; 또는 상기 제1 스위치 모듈은 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 상기 배터리의 제1 단부 사이의 접속 및 접속해제, 및 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 상기 배터리의 제2 단부 사이의 접속 및 접속해제를 제어하도록 구성됨 -;
    상기 모터 인버터의 중간점 단부와 접속되는 제1 단부를 갖는 모터 권선; 및
    제2 스위치 모듈 및 제1 커패시터- 상기 제2 스위치 모듈과 상기 제1 커패시터는 직렬 접속되고; 상기 직렬 접속된 제2 스위치 모듈과 상기 제1 커패시터의 제1 단부는 상기 모터 권선의 제2 단부와 접속되고; 직렬 접속된 제2 스위치 모듈 과 제1 커패시터의 제2 단부는 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속됨 -;를 포함하며,
    상기 방법은, 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 상기 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 상기 모터 인버터로부터 상기 배터리를 접속해제하는 단계, 및 상기 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계를 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는 제2 커패시터를 추가로 포함하고; 상기 제2 커패시터의 제1 단부는 상기 모터 인버터의 제1 버스 단자와 접속되고; 상기 제2 커패시터의 제2 단부는 상기 모터 인버터의 제2 버스 단자와 접속되고;
    상기 방법은, 상기 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 상기 제1 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하여, 상기 제2 커패시터 및 상기 모터 인버터로부터 상기 배터리를 접속해제하는 단계, 및 상기 제2 스위치 모듈이 켜지는 경우에 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 상기 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지 및 상기 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계, 및 상기 제1 커패시터를 통해 상기 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계를 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모터 인버터는 상부 브리지 암 및 하부 브리지 암을 포함하고;
    상기 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 상부 브리지 암이 꺼진 채로 유지되도록 제어하고, 상기 하부 브리지 암은 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어하여, 상기 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하는 단계를 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 커패시터를 통해 상기 제2 커패시터에 저장된 에너지를 방출하도록 상기 모터 인버터를 제어하는 단계는,
    상기 모터 인버터의 상기 상부 브리지 암이 켜지도록 제어함으로써, 상기 제2 커패시터가 상기 제1 커패시터를 충전하도록 하는 단계;
    상기 상부 브리지 암이 꺼진 채로 유지되도록 제어하고, 상기 모터 인버터의 상기 하부 브리지 암은 교대로 켜지거나 꺼지도록 제어하여, 상기 충전된 제1 커패시터에 저장된 에너지를 방출하는 단계; 및
    상기 제2 커패시터의 전압이 미리 설정된 전압보다 더 낮을 때까지, 상기 모터 인버터의 상기 상부 브리지 암이 켜지도록 제어하는 단계 및 상기 상부 브리지 암이 꺼진 채로 유지되도록 제어하고 상기 모터 인버터의 상기 하부 브리지 암이 교대로 꺼지거나 켜지도록 제어하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 커패시터가 상기 제1 커패시터를 충전하는 시간은 차량 타입, 상기 제1 커패시터의 커패시턴스 값, 및 상기 제2 커패시터의 커패시턴스 값에 따라 교정되는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 브리지 암을 교대로 켜거나 끄는 것은,
    제1 듀티 사이클로부터 제2 듀티 사이클로 점진적으로 증가하도록 상기 하부 브리지 암의 듀티 사이클을 제어하고, 상기 제2 듀티 사이클로부터 상기 제1 듀티 사이클로 점진적으로 감소하도록 상기 하부 브리지 암의 듀티 사이클을 제어하는 것에 의해 조정되는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 스위치 모듈은,
    상기 제2 스위치 모듈이 소결되는 것;
    상기 에너지 변환 장치를 통한 상기 배터리의 충전이 완료된 후, 상기 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 상기 제2 스위치 모듈은 상기 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어되는 것;
    상기 에너지 변환 장치를 통한 상기 배터리의 자체 가열이 완료된 후, 상기 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 상기 제2 스위치 모듈은 상기 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어되는 것; 또는
    상기 에너지 변환 장치를 통한 구동 기능이 완료된 후, 상기 제2 스위치 모듈은 소결되지 않고, 상기 제2 스위치 모듈은 상기 축전지의 방출을 나타내는 명령에 기초하여 켜지도록 제어되는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 스위치 모듈의 소결은,
    상기 제2 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하고, 상기 배터리를 상기 모터 인버터와 접속하도록 상기 제1 스위치 모듈을 제어하는 것;
    상기 모터 인버터의 상기 하부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 상기 모터 인버터의 적어도 하나의 상부 브리지 암이 켜지도록 제어하는 것; 및
    전류가 상기 모터 인버터를 통해 흐르는 경우에 상기 제2 스위치 모듈이 소결되는 것으로 결정하는 것에 의해 결정되는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제2 스위치 모듈의 소결은,
    상기 제2 스위치 모듈이 켜지도록 제어하고, 상기 배터리와 상기 모터 인버터가 접속되도록 상기 제1 스위치 모듈을 제어하는 것;
    상기 모터 인버터의 상기 하부 브리지 암이 꺼지도록 제어하고, 상기 모터 인버터의 적어도 하나의 상부 브리지 암은 켜지도록 제어함으로써, 상기 배터리가 상기 제2 커패시터를 충전하도록 하는 것;
    상기 제2 스위치 모듈이 꺼지도록 제어하고, 상기 모터 인버터의 상기 상부 브리지 암은 꺼지도록 제어하며, 상기 모터 인버터의 적어도 하나의 하부 브리지 암은 켜지도록 제어하는 것; 및
    전류가 상기 모터 인버터를 통해 흐르는 경우에 상기 제2 스위치 모듈이 소결되는 것으로 결정하는 것에 의해 결정되는, 에너지 변환 장치에 대한 안전 제어 방법.
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