KR20230070500A - 동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기 - Google Patents

동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기 Download PDF

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샤오지엔 후앙
지민 단
진펑 가오
진 후앙
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원의 실시예는 동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기를 제공하며, 상기 동력 배터리 가열 회로는 적어도 하나의 배터리 그룹을 포함하는 전력 공급 모듈; 전력 공급 모듈에 연결되고 M상 브릿지암 회로를 포함하는 인버터 모듈 - 브릿지암 회로는 배터리 그룹과 병렬로 연결되며, M은 3의 짝수곱임 - ; M개의 권선을 구비하는 모터를 포함하는 구동 모듈 - M개의 권선은 각각 브릿지암 회로의 M상 브릿지암에 일대일로 연결됨 - ; 브릿지암 회로에 연결되고, 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 구성된 제어 모듈; 을 포함한다. 본 출원은 기존의 다상 모터를 기반으로 전력 공급 모듈의 배터리를 신속하게 가열하는 것을 구현할 수 있다.

Description

동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기
본 출원은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기에 관한 것이다.
동력 배터리는 높은 에너지 밀도, 재충전 가능, 안전성 및 친환경 등 장점으로 인해 신재생에너지 자동차, 가전 제품, 에너지 저장 시스템 등 분야에 널리 적용된다.
그러나 동력 배터리의 사용은 저온 환경에서 일정한 제약을 받는다. 구체적으로, 동력 배터리는 저온 환경에서 방전 용량이 심각하게 감퇴되고, 저온 환경에서 배터리를 충전할 수 없게 된다. 특히, 6상 모터(또는 더 많은 위상을 가진 모터)는 동력 배터리로부터 더 많은 동력을 필요하기 때문에 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되면 6상 모터 차량의 경험감도 나빠질 수 있다. 따라서 동력 배터리를 정상적으로 사용하기 위해서는 저온 환경에서 동력 배터리를 가열해야 한다.
본 출원의 실시예는 기존의 다상 모터를 기반으로 전력 공급 모듈의 배터리를 신속하게 가열할 수 있는 동력 배터리 가열 회로, 시스템, 제어 방법 및 전기기기를 제공한다.
제1 양상에서, 본 출원은 동력 배터리 가열 회로를 제공함에 있어서, 적어도 하나의 배터리 그룹을 포함하는 전력 공급 모듈; 상기 전력 공급 모듈에 연결되고 M상 브릿지암 회로를 포함하는 인버터 모듈 - 상기 브릿지암 회로는 배터리 그룹과 병렬로 연결되며, M은 3의 짝수곱임 - ; M개의 권선을 구비하는 모터를 포함하는 구동 모듈 - 상기 M개의 권선은 각각 상기 브릿지암 회로의 M상 브릿지암에 일대일로 연결됨 - ; 상기 브릿지암 회로에 연결되고, 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 구성된 제어 모듈; 을 포함한다.
본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에서, 인버터 모듈에 연결된 제어 모듈을 설치하여 브릿지암 회로에서 각 위상의 브릿지암의 도통 또는 폐쇄를 제어함으로써 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 충전 루프 또는 방전 루프를 형성하도록 할 수 있다. 해당 충전 루프 또는 방전 루프가 작동될 때 전류가 전력 공급 모듈의 배터리 그룹을 흐르며, 배터리 그룹은 일정한 내부 저항이 있어 전류의 일부를 소모하여 전기 에너지를 열 에너지로 변환함으로써 열을 발생시켜 전력 공급 모듈의 배터리 그룹을 가열할 수 있다. 또한 배터리 그룹, 특히 6상 모터 구동 시스템의 배터리 그룹을 효과적으로 가열할 수 있도록 하기 위해, 본 실시예는 제어 모듈을 통해 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 상기 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 사용경험을 크게 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 모터는 6상 대칭 모터를 포함한다. 6상 대칭 모터에서 3상 권선을 통해 유입되거나 유출되는 전류는 항상 크기가 같고 전류 방향도 둘둘씩 대칭하므로 합성 전류를 작게 하고 더 작은 합성 자기장을 형성하도록 할 수 있어 해당 가열 회로가 작동될 때 큰 소음이 발생하는 것을 피할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이다. 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부(하부) 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차가 120°이면 3상 권선에 유입(유출)되는 전류의 공간 위상차가 120°로 되어 3상 공간이 대칭되는 권선에 의해 합성된 고정자 자기장이 0(약 0~0.5T)에 가깝게 되기 때문에 동력 배터리 가열 회로를 사용하여 동력 배터리를 가열할 때 고정자 자기장과 회전자 자기장의 상호작용으로 인해 발생하는 진동 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 동일한 모터에 속하는 다수의 권선에 유입되는 전류의 합성 자기장을 0~0.5T로 제어하여 모터가 작동되지 않도록 함으로써 모터의 회전자 발열 문제도 해결할 수 있어 배터리 자기 가열 사용 시간이 연장된다.
제2 양상에서, 본 출원은 제1 양상에 따른 동력 배터리 가열 회로에 적용되는 동력 배터리 가열 제어 방법을 제공함에 있어서, 상기 방법은 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하는 인에이블 신호를 송신하여 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하는 단계를 포함한다.
본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에서, 제어 모듈을 통해 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 경험을 크게 향상시킨다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하여 상기 인버터 모듈이 상기 충전 루프와 방전 루프를 교대로 전환하도록 제어한다. 배터리가 장시간 방전되어 배터리가 소모되거나 모터가 장시간 작동되어 모터의 회전자가 회전하거나 고정자가 발열하는 문제를 피한다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 제1 가열 신호와 제2 가열 신호를 교대로 송신하는 단계를 포함하며, 상기 제1 가열 신호는 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 충전 루프를 형성하도록 하고, 상기 제2 가열 신호는 상기 적어도 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 방전 루프를 형성하도록 한다. 동력 배터리의 효과적인 가열 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 장시간의 충전 또는 방전으로 인한 에너지 손실 및 소음을 피할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 구동 모듈의 모터는 6상 대칭 모터를 포함하며, 상기 제1 가열 신호는 상기 6상 브릿지암 회로에서 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 3상 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 충전 루프를 형성하도록 하고, 상기 제2 가열 신호는 상기 6상 브릿지암 회로에서 상기 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 나머지 3상 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 방전 루프를 형성하도록 하며, 상기 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이다. 동일한 모터에 속하는 다수의 권선에 유입되는 전류의 합성 자기장을 0~0.5T로 제어하여 모터가 작동되지 않도록 함으로써 모터의 회전자 발열 문제도 해결할 수 있어 배터리 자기 가열 사용 시간이 연장된다.
일부 실시예에서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는, 배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 단계; 배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같으면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함한다. 동력 배터리의 SOC가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우 루프를 흐르는 전류를 교류 전류로 변조하고 교류 전류가 동력 배터리 내부 저항을 통과할 때 발생하는 열을 사용하여 동력 배터리를 가열함으로써 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 배터리 SOC가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같은 경우, 즉 배터리 전력이 부족한 경우 직류 전류를 사용하여 권선에서 열을 발생시켜 동력 배터리를 가열하며, 전력 소모를 줄이고 동력 배터리 가열 시스템의 유연성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는, 상기 모터의 작동 상태를 획득하는 단계; 상기 모터의 작동 상태가 비구동 상태이면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함한다. 모터의 작동 상태를 판단함으로써 모터가 구동 상태에 있을 때 동력 배터리가 가열되어 차량 등 동력 장치의 성능에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는, 차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 제어 신호가 상기 동력 배터리를 가열하도록 지시하면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함한다. 차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신함으로써 가열 모드로 신속하게 진입하여 동력 배터리를 제때에 가열할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는, 배터리 관리 시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하는 단계; 상기 요청 데이터가 상기 동력 배터리가 가열 조건을 충족하는 것을 지시하면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함한다. BMS에서 송신된 가열 요청을 수신함으로써, 제어 모듈은 차량 등과 같은 동력 장치의 사용에 영향을 미치지 않도록 동력 배터리 가열 시스템을 제때에 제어하여 동력 배터리를 가열할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 배터리 그룹의 온도가 가열 정지 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 단계 - 상기 가열 정지 조건은 상기 배터리 그룹이 미리 설정된 온도에 도달한 것 또는 상기 동력 배터리의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함함 - ; 가열 정지 조건이 충족되는 경우 상기 인버터 모듈에 가열 정지 신호를 송신하는 단계 - 상기 가열 정지 신호는 상기 인버터 모듈이 상기 충전 루프 또는 방전 루프를 차단하도록 함 - ; 을 더 포함한다. 가열 정지 신호를 설정함으로써 배터리 그룹의 온도 상승에 이상이 있거나 정상 작동 온도에 도달한 후 제때에 가열을 정지하여 자원 낭비를 방지하고 사용자가 제때에 사용하도록 도울 수 있다.
제3 양상에서, 본 출원은 동력 배터리 가열 시스템을 제공함에 있어서, 상기 시스템은 가열 제어기 및 제1 양상 중 임의의 한 항에 따른 동력 배터리 가열 회로를 포함하며, 상기 가열 제어기는 상기 동력 배터리 가열 회로가 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 제어하기 위해 상기 동력 배터리 가열 회로에 명령을 송신하도록 구성된다.
제4 양상에서, 본 출원은 전기기기를 제공함에 있어서, 제3 양상에 따른 동력 배터리 가열 시스템을 포함한다.
상기 설명은 본 출원의 기술적 솔루션에 대한 개략적인 설명일 뿐이며, 본 출원의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 이해하고, 명세서의 내용에 따라 실시하고, 본 출원의 상기 내용과 기타 목적, 특징, 장점을 보다 명확하고 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 아래에서는 본 출원의 구체적인 실시예를 열거한다.
이하, 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해, 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서 필요한 도면에 대해 간단히 소개하도록 한다. 아래에서 소개하는 도면은 본 출원의 일부 실시예만 나타내며, 당업자라면 창의적인 노력 없이 이러한 도면을 기반으로 다른 도면을 얻을 수 있음이 분명하다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로(방전 루프)의 회로도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로(충전 루프)의 회로도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 동력 배터리 가열 시나리오에서의 제어 방법 흐름도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 가열 제어기의 개략적인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 결부하여 본 출원의 기술적 솔루션의 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 이하 실시예는 본 출원의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해 사용될 뿐이므로 예로서만 사용되며, 본 출원의 보호 범위는 이에 의해 한정되지 않는다.
별도로 정의되지 않은 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 출원의 기술분야의 기술자들이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 제한하려는 의도는 아니다. 본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 도면에 대한 설명에서 “포함하다” 및 “갖는다” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 의도한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “제1”, “제2” 등 기술적 용어는 다른 객체를 구별하는 데 사용되며, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것이나 지시된 기술적 특징의 수, 특정 순서 또는 주종관계를 암시적으로 지적하는 것으로 이해되어서는 안된다. 본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “다수”는 별도로 명확하고 구체적으로 정의되지 않은 한 둘 이상을 의미한다.
본 명세서에서의 “실시예”는 실시예를 결합하여 설명한 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 출현되는 이 단어는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 또 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본 명세서에서 설명한 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것은 당업자에 의해 명시적이고 암시적으로 이해된다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 용어 “및/또는”은 연관 객체의 연관관계를 설명하며, 세 가지 관계가 존재함을 나타낸다. 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 관계, A와 B가 동시에 존재하는 관계, B가 단독으로 존재하는 관계를 나타낼 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 기호 “/”는 전후의 연관 객체가 “또는”의 관계를 가진다는 것을 의미한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 용어 “다수”는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미하며, 마찬가지로, “다수의 그룹”은 두 개 이상의 그룹(두 개의 그룹을 포함함)을 의미하고 “여러 장”은 두 장 이상(두 장을 포함함)을 의미한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 기술적 용어 “중심”, “세로”, “가로”, “길이”, “너비”, “두께”, “위”, “아래”, “앞”, “뒤”, “왼쪽”, “오른쪽”, “수직”, “수평”, “상단”, “하단”, “안”, “밖”, “시계방향”, “역시계방향”, “축방향”, “방사방향”, “원주방향” 등에 의해 지시되는 방향 또는 위치관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치관계에 기반하며, 이는 지시된 장치나 부품이 반드시 특정 방향을 가지거나 특정 방향에 따라 구성되거나 조작된다는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니라, 본 출원의 실시예에 대한 설명을 돕고 설명을 단순화하기 위함에 불과하며, 따라서 본 출원의 실시예에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, “설치”, “접속”, “연결”, “고정” 등과 같은 기술적 용어들은 별도의 명확한 규정 및 제한이 없는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예컨대, 고정 연결이거나 착탈식 연결, 또는 일체형일 수 있다. 또한, 기계적 연결이거나 전기적 연결일 수 있다. 또한, 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있으며, 두 부품 내부의 연통 또는 두 부품의 상호작용 관계일 수 있다. 당업자는 특정 상황에 따라 본 출원의 실시예에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
시대의 발전에 따라 신재생에너지 자동차는 친환경성, 저소음, 저비용 등 장점으로 인해 거대한 시장 전망을 가지고 에너지 절약 및 오염물질 배출 저감을 효과적으로 촉진할 수 있어 사회의 발전과 진보에 도움이 된다.
본 출원은 동력 배터리의 전기화학적 특성으로 인해 저온 환경에서 동력 배터리의 충방전 능력이 크게 제한되어 고객의 겨울철 차량 사용 경험에 심각한 영향을 미친다는 점에 주목하였다. 특히, 6상 모터(또는 더 많은 위상을 가진 모터)는 동력 배터리로부터 더 많은 동력을 필요하기 때문에 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되면 6상 모터 차량의 경험감도 나빠질 수 있다. 따라서 동력 배터리를 정상적으로 사용하기 위해서는 저온 환경에서 동력 배터리를 가열해야 한다.
저온 환경에서 동력 배터리의 충방전 능력을 향상시키기 위하여, 본 출원은 연구 끝에 동력 배터리를 가열할 때 불필요한 비용을 피하기 위해 모터 루프를 이용하여 동력 배터리를 가열할 수 있다는 것을 발견했다. 구체적으로, 모터가 작동될 때 열이 발생하는데, 차량 냉각 시스템을 통해 모터 권선에서 발생하는 열을 흡수한 다음 흡수한 열을 동력 배터리로 전달하여 동력 배터리를 가열할 수 있다. 그러나, 모터 루프를 통해 배터리를 가열할 때 냉각 시스템 자체가 열의 일부를 소모하기 때문에 동력 배터리에 대한 가열 능력이 크게 떨어진다. 또한 배터리의 동력이 되는 구동 시스템은 동력 배터리의 충방전 능력이 크게 제한될 때 모터에 대한 전력 공급 능력도 떨어지고 모터 권선에서 발생하는 열도 크게 감소되므로 동력 배터리에 대한 가열 효과도 크게 약화되어 동력 배터리를 효과적으로 가열할 수 없게 된다.
이상 고려에 기초하여, 저온 환경에서 동력 배터리의 충방전 능력이 크게 제한되어 고객의 겨울철 차량 사용 경험에 심각한 영향을 미치는 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 깊은 연구 끝에 동력 배터리 가열 회로를 설계하였으며, 제어 모듈을 설치하고 이 제어 모듈이 인버터 모듈의 브릿지암 회로에 연결하도록 배치함으로써 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 할 수 있다.
이러한 동력 배터리 가열 회로를 사용하고, 인버터 모듈에 연결된 제어 모듈을 설치함으로써, 브릿지암 회로에서 각 위상의 브릿지암의 도통 또는 폐쇄를 제어함으로써 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 충전 루프 또는 방전 루프를 형성하도록 할 수 있다. 해당 충전 루프 또는 방전 루프가 작동될 때 전류가 전력 공급 모듈의 배터리 그룹을 흐르며, 배터리 그룹은 일정한 내부 저항이 있어 전류의 일부를 소모하고 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 열을 발생시켜 전력 공급 모듈의 배터리 그룹을 가열할 수 있다.
배터리 그룹, 특히 6상 모터 구동 시스템의 배터리 그룹을 효과적으로 가열할 수 있도록 하기 위해, 본 실시예는 제어 모듈을 통해 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 상기 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 경험을 크게 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서의 동력 배터리는 리튬이온 배터리, 리튬 금속 배터리, 납산 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 니켈수소 배터리, 리튬황 배터리, 리튬에어 배터리 또는 나트륨이온 배터리 등 일 수 있지만 이에 한정되지 않으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다. 규모 측면에서, 본 출원의 실시예에서의 배터리는 배터리 셀, 배터리 그룹 또는 배터리 팩일 수 있으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다. 응용 시나리오 측면에서, 배터리는 자동차, 선박 등과 같은 동력 장치에 응용될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전기 자동차의 동력원으로 동력 자동차의 모터에 전력을 공급하도록 동력 자동차에 응용될 수 있다. 배터리는 또한 차량용 에어컨, 차량용 플레이어 등과 같은 전기 자동차의 기타 전기 장치에 전력을 공급할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 이하 실시예에서는 본 출원의 일 실시예에 따른 전기기기가 신재생에너지 자동차(동력 자동차)인 것으로 예를 들어 설명하도록 한다.
구동 시스템은 신재생에너지 자동차의 핵심 구성 요소 중 하나로서 그 구동 특성이 자동차 주행의 주요 성능 지표를 결정한다. 신재생에너지 자동차의 모터 구동 시스템은 주로 전동기(즉 모터), 모터 제어기, 다양한 감지 센서 및 전력 공급 모듈 등 구성 요소로 구성된다. 모터는 전자기 유도 원리를 사용하여 작동되는 회전 전자기 기계로 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 데 사용된다. 작동할 때 전력 공급 모듈로부터 전력을 흡수하고 기계 시스템에 기계 동력을 출력한다.
동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있도록 하기 위해 본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로를 통해 전력 공급 모듈의 배터리 그룹을 가열할 수도 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르고, 도 1을 참조하고, 도 2 및 도 3을 추가로 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로의 모듈화 개략도이고, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로가 방전 루프를 형성하는 구조 개략도이고, 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로가 충전 루프를 형성하는 구조 개략도이다. 본 출원은 동력 배터리 가열 회로를 제공하며, 해당 회로는 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220), 구동 모듈(230) 및 제어 모듈(240)을 포함한다. 전력 공급 모듈(210)은 적어도 하나의 배터리 그룹을 포함한다. 인버터 모듈(220)은 전력 공급 모듈(210)에 연결되고 M상 브릿지암 회로를 포함하며, 브릿지암 회로는 배터리 그룹과 병렬로 연결되며, M은 3의 짝수곱이다. 구동 모듈(230)은 M개의 권선을 구비하는 모터를 포함하며, M개의 권선은 각각 브릿지암 회로의 M상 브릿지암에 일대일로 연결된다. 제어 모듈(240)은 브릿지암 회로에 연결되고, 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 한다.
전력 공급 모듈(210)은 동력 배터리를 채택하여 구현되고, 적어도 하나의 배터리 그룹을 포함하며, 배터리 그룹은 다수의 배터리 모듈을 포함하는 집합체 또는 다수의 배터리 셀을 포함하는 배터리 모듈일 수 있다.
인버터 모듈(220)은 다양한 유형의 스위치를 채택하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 인버터 모듈(220)은 모터 구동 시스템 내의 인버터에 의해 구현될 수 있으며, 여기서 인버터는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)의 브릿지암 회로를 채택하여 구현될 수 있다. 구체적으로, 브릿지암 회로의 브릿지암 수는 구동 모듈(230) 내의 권선의 수와 동일하며, 적어도 6상이다. 예를 들어, 구동 모듈(230)은 6상 모터를 포함하고, 브릿지암 회로는 6상 브릿지암을 포함하며, A상 브릿지암, B상 브릿지암, C상 브릿지암, D상 브릿지암, E상 브릿지암과 F상 브릿지암을 포함할 수 있고, 2개의 U상 브릿지암, 2개의 V상 브릿지암과 2개의 W상 브릿지암을 포함할 수도 있다. 여기서, 각 위상의 브릿지암은 모두 상부 브릿지암과 하부 브릿지암을 구비하고, 상부 브릿지암과 하부 브릿지암에는 각각 스위치 장치가 설치된다.
구동 모듈(230)의 경우, 구체적으로 브릿지암에 연결된 M상 권선을 포함할 수 있다. 여기서, 다수의 권선은 공선으로 연결되고 공통 연결점을 가지며, 각 권선의 공통 연결점과 동떨어진 일단은 각각 1상 브릿지암의 상부 브릿지암과 하부 브릿지암의 연결점에 연결된다.
제어 모듈(240)은 해당 인버터 모듈(220)에 가열 신호(즉 인에이블 신호)를 송신하며, 해당 가열 신호는 상부 브릿지암과 하부 브릿지암의 스위치 장치를 제어하여 상부 브릿지암 또는 하부 브릿지암의 도통 또는 차단을 제어할 수 있다. 제어 모듈(240)은 차량 제어기(Vehicle control unit, VCU) 및/또는 모터 제어기(Motor control unit, MCU)일 수 있고, 상기 브릿지암 회로가 충방전 루프를 형성하도록 제어하기 위해 별도로 설치된 제어기일 수도 있으며, 본 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
배터리 그룹, M상 브릿지암 및 모터는 병렬로 연결되며, M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 각각 M상 모터의 M상 권선에 일대일로 연결되며, 제어 모듈(240)은 브릿지암 회로의 상하부 브릿지암의 도통 또는 차단을 제어하여 충전 루프와 방전 루프를 교대로 전환하여 전류가 전력 공급 모듈(210) 내부에서 흐르도록 하여 열을 발생시키고 전력 공급 모듈(210)을 가열한다.
여기서, 모터는 구체적으로 6상 대칭 모터일 수 있다. 대칭 모터의 M개의 권선의 공간 위상차는 360°와 M의 비율값일 수 있기 때문에, 해당 6상 대칭 모터의 6개의 권선의 공간 위상차는 60°이다.
단상 권선의 기자력은 공간이 계단식으로 분포되고 시간에 따라 전류의 변화 법칙에 따라 교번하는 맥동 기자력이다. 6상 모터의 6개의 단상 권선의 기자력을 합치면 6상 권선의 합성 자기장이다. 합성 자기장의 수치가 클수록 모터의 진동이 강해지고 진동 소음이 커진다.
6상 대칭 모터가 채택되면, 이에 대응하여 인버터 모듈(220)의 브릿지암 회로도 6상 브릿지암을 포함하며, 충전 루프 또는 방전 루프가 형성될 때 제어 모듈(240)은 6상 브릿지암 중 임의의 3상 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되고 나머지 3상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 하며, 전류는 6개의 권선 중의 3개로부터 유입되고 다른 3개로부터 유출된다. 6상 대칭 모터의 경우, 3상 권선을 통해 유입되거나 유출되는 전류는 항상 크기가 같고 전류 방향도 둘둘씩 대칭하므로 합성 전류를 작게 하고 더 작은 합성 자기장을 형성하도록 할 수 있어 해당 가열 회로가 작동될 때 큰 소음이 발생하는 것을 피할 수 있다.
구동 모듈(230)은 6상 모터에 제한되지 않으며, 12상 모터 또는 6상 이상의 다른 모터일 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 이에 대응하여, 인버터 모듈(220)은 3상 브릿지암 또는 6상 브릿지암을 포함할 수 있다. 또 매번 도통되는 상부 브릿지암의 수와 하부 브릿지암의 수는 동일하다.
또한, 모터가 6상 대칭 모터인 경우, 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선(제1 권선이라고 할 수 있음)의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선(제2 권선이라고 할 수 있음)의 공간 위상차는 120°이다.
충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부(하부) 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차가 120°이면 3상 권선에 유입(유출)되는 전류의 공간 위상차가 120°로 되어 3상 공간이 대칭되는 권선에 의해 합성된 고정자 자기장이 0(약 0~0.5T)에 가깝게 되기 때문에 동력 배터리 가열 회로를 사용하여 동력 배터리를 가열할 때 고정자 자기장과 회전자 자기장의 상호작용으로 인해 발생하는 진동 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 동일한 모터에 속하는 다수의 권선에 유입되는 전류의 합성 자기장을 0~0.5T로 제어하여 모터가 작동되지 않도록 함으로써 모터의 회전자 발열 문제도 해결할 수 있어 배터리 자기 가열 사용 시간이 연장된다.
이하 도 2와 도 3을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로의 회로도를 자세히 설명하도록 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 6상 모터의 6개의 권선은 제1 권선과 제2 권선으로 나눌 수 있으며, 제1 권선은 각각 6상 모터의 권선(311), 권선(312) 및 권선(313)이고, 제2 권선은 각각 6상 모터의 권선(314), 권선(315) 및 권선(316)이다. 6상 브릿지암은 브릿지암(331- 336)을 포함할 수 있으며, 여기서, 브릿지암(331), 브릿지암(332) 및 브릿지암(333)은 각각 제1 권선 중의 권선(311), 권선(312) 및 권선(313)에 일대일로 연결된다. 브릿지암(334), 브릿지암(335) 및 브릿지암(336)은 각각 제2 권선 중의 권선(314), 권선(315) 및 권선(316)에 일대일로 연결된다.
구체적으로, 브릿지암(331)의 상부 브릿지암(3311)과 하부 브릿지암(3312)의 연결점은 권선(311)의 일단에 연결되고, 브릿지암(332)의 상부 브릿지암(3321)과 하부 브릿지암(3322)의 연결점은 권선(312)의 일단에 연결되고, 브릿지암(333)의 상부 브릿지암(3331)과 하부 브릿지암(3332)의 연결점은 권선(313)의 일단에 연결되고, 브릿지암(334)의 상부 브릿지암(3341)과 하부 브릿지암(3342)의 연결점은 권선(314)의 일단에 연결되고, 브릿지암(335)의 상부 브릿지암(3351)과 하부 브릿지암(3352)의 연결점은 권선(315)의 일단에 연결되고, 브릿지암(336)의 상부 브릿지암(3361)과 하부 브릿지암(3362)의 연결점은 권선(316)의 일단에 연결된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전력 공급 모듈(210), 상부 브릿지암(3311~3331), 권선(311~313), 권선(314~316) 및 하부 브릿지암(3342~3362)은 공통으로 방전 루프를 형성한다. 상술한 바와 같이, 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 공급 모듈(210), 하부 브릿지암(3312~3332), 권선(311~313), 권선(314~316) 및 상부 브릿지암(3341~3361)은 공통으로 충전 루프를 형성한다. 여기서, 제어 모듈(240)의 제어에 따라 충전 루프와 방전 루프는 주기적으로 교대로 도통된다.
도 2와 도 3에 도시된 실시예에서, 전류가 유입되는 권선(311~313)의 3개의 권선 사이의 공간 위상차를 120°로 제어하고, 전류가 유출되는 권선(314~316)의 3개의 권선 사이의 공간 위상차를 120°로 제어함으로써 해당 6상 모터의 루프를 사용하여 동력 배터리를 가열할 때 모터의 진동 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 그리고 본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 시스템은 모터를 작동시키지 않기 때문에 모터의 회전자 발열 문제를 해결할 수 있어 배터리 자기 가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
권선(311~313)은 입력 권선으로 사용될 수 있고, 권선(314~316)은 출력 권선으로 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 대체적으로, 권선(311~313)은 출력 권선으로 사용될 수 있고, 권선(314~316)은 입력 권선으로 사용될 수 있다. 권선(311~313)에 연결된 3상 브릿지암의 상부 브릿지암과 권선(314~316)에 연결된 3상 브릿지암의 하부 브릿지암이 스위치 장치의 도통 또는 끊김을 동시에 유지하고, 권선(311~313)에 연결된 3상 브릿지암의 하부 브릿지암과 권선(314~316)에 연결된 상부 브릿지암은 스위치 장치의 도통 또는 끊김을 동시에 유지하는 것을 보장하는 한, 도 2에 도시된 방전 루프와 도 3에 도시된 충전 루프를 구현할 수 있다.
선택적으로, 도 2와 도 3에 도시된 동력 배터리 가열 회로에는 전력 공급 모듈(210)과 병렬로 연결되고 주로 전압을 안정화시키고 잡전파를 필터링하는 역할을 하는 커패시터(C)가 더 포함한다.
상기 동력 배터리 가열 회로와 같은 발상에 기초하여, 본 출원의 실시예는 또한 동력 배터리 가열 회로에 적용될 수 있는 동력 배터리 가열 제어 방법을 제공하며, 상기 방법은 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하는 인에이블 신호를 송신하여 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하는 단계를 포함한다.
여기서, 인에이블 신호는 일반적으로 하이 레벨 또는 로우 레벨의 디지털 신호로 브릿지암 회로에서 브릿지암 스위치의 도통 또는 차단을 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 하이 레벨이 브릿지암 회로의 상부 브릿지암이 도통되고 하부 브릿지암이 차단되도록 제어하면 특정 상의 브릿지암이 제어 모듈(240)에 의해 송신된 하이 레벨 인에이블 신호를 수신할 때 해당 상의 브릿지암의 상부 브릿지암은 도통되고 하부 브릿지암은 차단된다.
일부 실시예에서, 제어 모듈(240)은 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)의 서로 다른 브릿지암에 가열 신호를 송신하여 인버터 모듈(220)이 충전 루프와 방전 루프를 교대로 전환하도록 제어할 수 있다.
여기서, 미리 설정된 주파수는 단위 시간당 인버터 모듈(220)의 서로 다른 브릿지암에 가열 신호가 송신되는 횟수를 의미하며, 가열 신호가 송신되는 시간 간격을 정의하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제어 모듈(240)은 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신할 때 계시를 시작하고, 예정된 시간 간격 후에 다시 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신한다. 또 인접한 2번의 가열 신호는 서로 다른 브릿지암으로 송신되어 인버터 모듈(220)이 충전 루프와 방전 루프를 교대로 전환하도록 제어한다.
시간 간격이 너무 길면 배터리가 장시간 방전되어 배터리가 소모되고 배터리의 방전 효율을 더욱 감소시킬 수 있다. 또는 모터가 장시간 작동하게 할 수 있으며, 이는 모터의 회전자가 회전하거나 고정자가 발열하는 문제를 일으킬 수 있다. 시간 간격이 너무 짧으면 배터리를 통과하는 전류가 작기 때문에 짧은 시간 동안 생성되는 열은 배터리 그룹을 효과적으로 가열하기에 충분하지 않을 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제어 모듈(240)이 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)의 서로 다른 브릿지암에 가열 신호를 송신하도록 설정하였으며, 해당 미리 설정된 주파수는 가열 신호를 송신하는 시간 간격이 너무 짧거나 길지 않도록 실제 상황에 따라 구체적으로 선택할 수 있다.
구체적으로, 제어 모듈(240)은 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신할 때 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 제1 가열 신호와 제2 가열 신호를 교대로 송신할 수 있다. 제1 가열 신호는 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 충전 루프를 형성하도록 한다. 제2 가열 신호는 적어도 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 방전 루프를 형성하도록 한다.
여기서, 제1 가열 신호와 제2 가열 신호는 상기 인에이블 신호와 유사하며, 모두 하이 레벨 또는 로우 레벨의 디지털 신호일 수 있고, 브릿지암 회로에서 브릿지암 스위치의 도통 또는 차단을 제어하는 데 사용된다. 예를 들어, 하이 레벨이 브릿지암 회로의 상부 브릿지암이 도통되고 하부 브릿지암이 차단되도록 제어하면 특정 상의 브릿지암이 제어 모듈(240)에 의해 송신된 하이 레벨 인에이블 신호를 수신할 때 해당 상의 브릿지암의 상부 브릿지암은 도통되고 하부 브릿지암은 차단된다.
제어 모듈(240)은 상기 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 브릿지암 회로에서 대응되는 브릿지암의 도통과 차단을 각각 제어하는 제1 가열 신호와 제2 가열 신호를 송신하여 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 해당 주파수에서 충전 루프와 방전 루프를 교대로 형성시켜 동력 배터리에 대한 효과적인 가열기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 장시간 충전 또는 방전으로 인한 에너지 손실 및 소음도 피할 수 있다.
상기 구동 모듈의 모터가 6상 대칭 모터인 경우, 구체적으로, 제1 가열 신호는 6상 브릿지암 회로에서 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 3상 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230) 상에 충전 루프를 형성하도록 한다. 제2 가열 신호는 6상 브릿지암 회로에서 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 나머지 3상 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 방전 루프를 형성하도록 한다. 또 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이다.
충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부(하부) 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차가 120°이면 3상 권선에 유입(유출)되는 전류의 공간 위상차가 120°이 되어 3상 공간이 대칭되는 권선에 의해 합성된 고정자 자기장이 0(약 0~0.5T)에 가깝게 되기 때문에 동력 배터리 가열 회로를 사용하여 동력 배터리를 가열할 때 고정자 자기장과 회전자 자기장의 상호작용으로 인해 발생하는 진동 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 동일한 모터에 속하는 다수의 권선에 유입되는 전류의 합성 자기장을 0~0.5T로 제어하여 모터가 작동되지 않도록 함으로써 모터의 회전자 발열 문제도 해결할 수 있어 배터리 자기 가열 사용 시간이 연장된다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계는, 배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 단계; 배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같으면 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
충전 상태값(State Of Charge, SOC)은 배터리가 특정 방전 배율에서 동일한 조건에서 정격 용량에 대한 잔류 전력의 비율이다. SOC는 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS)의 중요한 파라미터 중 하나이고, 전체 자동차의 충방전 제어 전략 및 배터리 균형 작업의 근거이기도 한다. 그러나 리튬 배터리 자체의 구조적 복잡성으로 인해 직접 측정을 통해 충전 상태를 얻을 수 없으며 배터리의 내부 저항, 온도, 전류 등 관련 파라미터와 같은 배터리의 특정 외부 특성에 따라 관련된 특성 곡선 또는 계산식을 사용해야만 SOC의 추정 작업을 완료할 수 있다.
본 출원의 실시예는 온도가 낮은 동력 배터리를 가열하는 시나리오에 적용될 수 있다. 예를 들어, 동력 배터리를 가열하여 동력 배터리의 온도를 상승시켜 배터리 그룹이 정상적으로 사용할 수 있는 온도에 도달하는 특정 시나리오에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 실시예에서, 동력 배터리의 SOC가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우 루프를 흐르는 전류를 교류 전류로 변조하고 교류 전류가 동력 배터리 내부 저항을 통과할 때 발생하는 열을 사용하여 동력 배터리를 가열할 수 있으며, 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 배터리 SOC가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같은 경우, 즉 배터리 전력이 부족하는 경우 직류 전류를 사용하여 권선에서 열을 발생시켜 동력 배터리를 가열하며, 전력 소모를 줄이고 동력 배터리 가열 시스템의 유연성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 인버터 모듈(220)을 초기에 제어하여 모터 루프를 흐르는 전류가 직류 전류가 되도록 하고 주기적으로 동력 배터리의 SOC를 결정하며, 동력 배터리의 SOC가 미리 설정된 임계값보다 큰 것으로 결정되면 인버터 모듈(220)을 제어하여 모터 루프를 흐르는 전류가 교류 전류가 되도록 하고 교류 전류가 동력 배터리 내부 저항을 통과할 때 발생하는 열을 사용하여 동력 배터리를 가열하며, 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 공간 벡터 제어 방법(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM) 알고리즘을 사용하여 모터 권선의 전류를 직류 전류 또는 교류 전류로 변조할 수 있다.
모터 권선에 직류 전류가 통하면 모터의 반경 방향 전자기력을 감소기키고 모터 회전자의 맴돌이전류 손실을 낮추어 회전자 발열량을 낮출 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 모터 권선에 직류 전류가 통하면 모터 회전자 발열량과 전자기 진동 소음을 낮출 수 있다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계는, 모터의 작동 상태를 획득하는 단계; 모터의 작동 상태가 비구동 상태이면 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
모터의 작동 상태를 판단함으로써 모터가 구동 상태에 있을 때 동력 배터리가 가열되어 차량 등 동력 장치의 성능에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
또한, 모터가 비구동 상태에 있고 동력 배터리 가열 시스템에 고장이 없을 때 상기 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신할 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 동력 배터리 가열 시스템에 고장이 있는 것은 전력 공급 모듈(210), 구동 모듈(230), 제어 모듈(240), 인버터 모듈(220) 및 열전도 회로 등 중 임의의 하나가 고장나는 것을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 열전도 회로가 고장나는 것은 제어 밸브가 손상되거나 열전도 회로에서 매체가 부족하는 것 등 문제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
선택적으로, 자동차 기어 정보와 모터 회전 속도 정보를 획득하고 이에 근거하여 모터가 구동 상태에 있는지 또는 비구동 상태에 있는지 판단할 수 있다. 구체적으로, 현재 자동차 기어가 P단이고 차량 속도가 0인 것으로 판단되면 모터가 비구동 상태에 있는 것을 나타내고, 현재 자동차 기어가 P단이 아니거나 차량 속도가 0이 아닌 것으로 판단되면 모터가 구동 상태에 있는 것을 나타낸다. 자동차 기어 정보와 모터 회전 속도 정보를 통해 판단하며, 어떤 조건이 충족되지 않으면 차량이 정상 주행 상태에서 동력 배터리가 가열되어 차량 성능에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 모터에 가열 신호를 송신하지 않는다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계는, 배터리 관리 시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하는 단계; 요청 데이터가 동력 배터리가 가열 조건을 충족하는 것을 지시하면 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
BMS에서 송신된 가열 요청을 수신함으로써, 제어 모듈은 차량 등과 같은 동력 장치의 사용에 영향을 미치지 않도록 동력 배터리 가열 시스템을 제때에 제어하여 동력 배터리를 가열할 수 있다.
일부 실시예에서, 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계는, 차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신하는 단계; 제어 신호가 동력 배터리를 가열하도록 지시하면 미리 설정된 주파수로 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 출원의 실시예에서, 제어 모듈(240)은 차량 제어기(Vehicle control unit, VCU) 및/또는 모터 제어기(Motor control unit, MCU)를 포함할 수 있다.
선택적으로, 차량 제어기는 BMS에 의해 송신된 가열 요청을 수신한 후 모터 제어기에 동력 배터리에 대한 가열을 지시하기 위한 제어 신호를 송신할 수 있으며, 즉 제어 신호는 모터 제어기가 인버터 모듈(220)에 가열 신호를 송신하도록 지시하는 데 사용된다. 예를 들어, 모터 제어기는 차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신한 후 인버터 모듈(220)에 제1 가열 신호를 송신할 수 있으며, 이 제1 가열 신호는 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 3개의 제1 권선과 3개의 제2 권선 사이에 방전 루프(또는 충전 루프)가 형성되도록 하기 위해 인버터 모듈(220)을 제어하는데 사용된다. 미리 설정된 시간 간격 이후, 모터 제어기는 인버터 모듈(220)에 제2 가열 신호를 송신하며, 이 제2 가열 신호는 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 3개의 제1 권선과 3개의 제2 권선 사이에 충전 루프(또는 방전 루프)가 형성되도록 하기 위해 인버터 모듈(220)을 제어하는 데 사용되며, 이 충전 루프와 방전 루프에서의 전류 방향은 반대되며, 전류는 3개의 제1 권선에서 순차적으로 유입되고 다시 3개의 제2 권선에서 유출된다.
일부 실시예에서, 상기 동력 배터리 가열 제어 방법은 배터리 그룹의 온도가 가열 정지 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 단계 - 가열 정지 조건은 배터리 그룹이 미리 설정된 온도에 도달한 것 또는 동력 배터리의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함함 - ; 가열 정지 조건이 충족되는 경우 인버터 모듈(220)에 가열 정지 신호를 송신하는 단계 - 가열 정지 신호는 인버터 모듈(220)이 충전 루프 또는 방전 루프를 차단하도록 함 - ; 을 더 포함한다.
여기서, 미리 설정된 온도는 배터리 그룹이 정상적으로 작동될 수 있는 온도로 설정할 수 있고, 배터리 그룹의 재가열 시간을 연장하기 위해 정상적으로 작동할 수 있는 최저 온도보다 약간 높을 수 있다. 온도 상승에 이상이 있는 것은 온도 상승이 너무 빠르거나 너무 느리는 것일 수 있다.
가열 정지 신호를 설정함으로써 배터리 그룹의 온도 상승에 이상이 있거나 정상 작동 온도에 도달한 후 제때에 가열을 정지하여 자원 낭비를 방지하고 사용자가 제때에 사용하도록 도울 수 있다.
이하 도 2와 도 3에 도시된 동력 배터리 가열 회로를 예로 들어 본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 제어 방법을 자세히 설명하도록 하며, 도 4는 이 동력 배터리 가열 제어 방법의 개략적인 흐름도를 나타내며, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 제어 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
S601: BMS는 배터리 팩치의 온도, SOC, 전압 신호 및 전류 신호 등 배터리 파라미터를 수집한다.
S602: BMS는 배터리의 각종 파라미터에 따라 가열 조건이 충족되는지 여부를 판단하고, 충족되면 SOC 상태에 따라 해당하는 가열 요청을 VCU에 송신한다. 예를 들어, VCU에 미리 설정된 온도로 가열하기에 필요한 전력을 송신한다.
S603: BMS 또는 VCU는 배터리 SOC가 미리 설정된 임계값보다 큰지 여부를 판단한다.
S604: SOC가 미리 설정된 임계값보다 크면 모터 회로를 흐르는 교류 전류에 의해 생성된 열을 사용하여 동력 배터리를 가열한다.
S605: SOC가 미리 설정된 임계값보다 작거나 같으면 모터 회로를 흐르는 직류 전류에 의해 생성된 열을 사용하여 동력 배터리를 가열한다.
S604 이후, VCU는 모터의 현재 작동 상태를 읽는다.
예를 들어, 모터가 구동 상태(즐 작동 상태)에 있으면 VCU는 모터 제어기에 구동 신호를 송신한다. 이때, 모터 제어기는 인버터 모듈(220)에 주기 구동 신호를 송신하여 브릿지암(331~336)의 상부 브릿지암과 하부 브릿지암이 모터 제어기에 의해 송신된 주기 구동 신호에 따라 스위치를 도통으로 전환하도록 제어하여 배터리 전류의 인버터 제어를 구현한다. 모터가 비구동 상태에 있으면 VCU는 모터 제어기에 제어 신호를 송신한다. 이때, 모터 제어기는 인버터 모듈(220)에 제1 가열 신호와 제2 가열 신호를 송신하여 브릿지암(331~333)의 상부 브릿지암과 브릿지암(334~336)의 하부 브릿지암, 브릿지암(331~333)의 하부 브릿지암과 브릿지암(334~336)의 상부 브릿지암이 스위치의 도통 및 차단을 동시에 유지하도록 교대로 제어한다.
구체적으로, 브릿지암(331~333)의 상부 브릿지암(3311, 3321 및 3331)과 브릿지암(334~336)의 하부 브릿지암(3342, 3352, 3362)이 도통되고 브릿지암(331~333)의 하부 브릿지암(3312, 3322 및 3332)과 브릿지암(334~336)의 상부 브릿지암(3341, 3351, 3361)이 차단되는 경우 배터리(350)가 방전되며, 방전 루프는 350(+)→(3311/3321/3331)→(311/312/313)→(314/315/316)→(3342/3352/3362)→350(-)이고, 전류 상태는 도 2에 도시된 바와 같다. 브릿지암(331~333)의 하부 브릿지암(3312, 3322 및 3332)과 브릿지암(334~336)의 상부 브릿지암(3341, 3351, 3361)이 도통되고 브릿지암(331~333)의 상부 브릿지암(3311, 3321 및 3331)과 브릿지암(334~336)의 하부 브릿지암(3342, 3352, 3362)이 차단되는 경우 배터리(350)가 충전되며, 충전 루프는 350(-)→(3312/3322/3332)→(311/312/313)→(314/315/316)→(3341/3351/3361)→350(+)이고, 전류 상태는 도 3에 도시된 바와 같다.
S606: BMS는 배터리 그룹의 온도에 이상이 있는지 여부를 판단하고, 있을 경우 VCU에 온도 상승 이상 정보를 송신하고, VCU는 모터 제어기에 온도 상승 이상 정보를 전달하여 가열을 정지한다.
S607: S606에서 온도 상승에 이상이 없다고 판단되는 경우 BMS는 배터리 그룹의 온도가 요구 사항을 충족하는지 여부를 판단하고, 요구 사항이 충족되면 VCU는 모터 제어기에 가열 정지 정보를 전달하여 가열을 정지하고, 그렇지 않으면 S604/S605 및 S606을 반복한다.
본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 제어 방법에 있어서, 제어 모듈(240)을 통해 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 전력 공급 모듈(210), 인버터 모듈(220) 및 구동 모듈(230)이 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 경험을 크게 향상시킨다.
상기 동력 배터리 가열 회로와 같은 발상에 기초하여, 본 출원의 실시예는 또한 가열 제어기 및 전술한 동력 배터리 가열 회로를 포함하는 동력 배터리 가열 시스템을 제공하며, 가열 제어기는 동력 배터리 가열 회로가 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 제어하기 위해 동력 배터리 가열 회로에 명령을 송신하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 가열 제어기는 상기 차량 제어기일 수 있으며, 이때 동력 배터리 가열 회로의 제어 모듈(240)은 모터 제어기일 수 있다. 상기 가열 제어기는 또한 동력 배터리 가열 회로에 명령을 송신하여 동력 배터리 가열 회로가 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 제어하기 위해 별도로 설치된 제어기일 수 있으며, 본 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 시스템에 있어서, 제어 모듈을 통해 동력 배터리 가열 회로를 제어하여 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 경험을 크게 향상시킨다.
상기 동력 배터리 가열 회로와 같은 발상에 기초하여, 본 출원의 실시예는 또한 전술한 동력 배터리 가열 시스템을 포함하는 전기기기를 제공한다.
본 출원의 실시예에 따른 전기기기에 있어서, 그 동력 배터리 가열 시스템은 제어 모듈을 통해 동력 배터리 가열 회로를 제어하여 배터리 그룹을 충방전하기 위해 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하며, 이러한 방식으로, 순환적으로 충방전하는 충방전 루프를 형성하여 배터리 그룹의 온도가 정상 작동 온도에 도달할 때까지 배터리 그룹을 지속적으로 가열할 수 있으므로 동력 배터리를 저온 환경에서도 정상적으로 사용할 수 있게 되고, 동력 배터리의 충방전 능력이 제한되는 것을 피할 수 있어 고객의 겨울철 차량 경험을 크게 향상시킨다.
선택적으로, 해당 전기기기는 동력 자동차일 수 있다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 동력 배터리 가열 회로의 제어 모듈(240)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 모듈(240)은 프로세서(2420)를 포함하며, 선택적으로, 제어 모듈(240)은 메모리(2410)를 더 포함하며, 여기서, 메모리(2410)는 명령을 저장하도록 구성되고, 프로세서(2420)는 명령을 읽고 명령에 기초하여 전술한 본 출원의 각 실시예에 따른 방법을 실행하도록 구성된다.
당업자라면 본 명세서에서 개시된 실시예를 결합하여 설명된 각 예시의 유닛과 알고리즘 단계는 전자 하드웨어, 또는 컴퓨터 소프트웨어와 전자 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다는 점을 인식할 수 있다. 이러한 기능이 하드웨어의 형태로 구현될지 아니면 소프트웨어의 형태로 구현될지는 기술적 솔루션의 특정 애플리케이션과 설계의 제약 조건에 의해 결정된다. 전문 기술자라면 각각의 특정 애플리케이션에 대해 서로 다른 방법을 사용하여 설명된 기능을 구현할 수 있지만, 이러한 구현은 본 출원의 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.
당업자라면 설명의 편의성 및 간결성을 위해 위에서 설명된 시스템, 장치와 유닛의 구체적인 작업 과정은 상기 방법 실시예에서 대응되는 프로세스를 참조할 수 있음을 명확하게 이해할 수 있으며, 여기서는 추가 설명을 생략한다.
본 출원에 따른 몇몇 실시예에서, 개시된 시스템, 장치와 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 위에서 설명된 장치의 실시예는 예시적일 뿐이며, 예컨대, 유닛의 분할은 하나의 논리 기능의 분할일 뿐 실제로 구현할 때 다른 분할 방식이 있을 수 있다. 예컨대, 다수의 유닛이나 구성 요소는 서로 결합되거나 다른 시스템에 통합될 수 있거나, 또는 일부 특징을 무시하거나 실행하지 않을 수 있다. 또한, 표시되거나 논의된 상호 결합 또는 직접 결합 또는 통신 연결은 일부 인터페이스, 장치 또는 유닛을 통한 간접 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형식일 수 있다.
분리 부품으로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 물리적으로 분리되지 않을 수 있으며, 유닛으로 표시되는 부품은 물리적 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있다. 즉 한 곳에 위치하거나 여러 개의 네트워크 유닛에 분포될 수도 있다. 실제 필요에 따라 그중의 일부 또는 전부 유닛을 선택하여 본 실시예에 따른 솔루션의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 본 출원의 각 실시예에서의 각 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있고, 각 유닛이 물리적으로 단독으로 존재할 수도 있으며, 두 개 또는 두 개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수도 있다.
기능이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되어 독립 제품으로 판매되거나 사용되는 경우, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장될 수 있다. 이러한 이해에 기초하여, 본 출원의 기술적 솔루션이 본질적 또는 관련 기술에 기여하는 부분 또는 기술적 솔루션의 일부는 소프트웨어 제품의 형식으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 소프트웨어 제품은 하나의 저장 매체에 저장되어 있고 하나의 컴퓨터 장비(개인용 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 장비 등일 수 있음)가 본 출원의 각 실시예 방법의 전부 또는 일부 단계를 실행하도록 지시하는 데 사용되는 다수의 명령을 포함한다. 상술한 저장 매체는 USB 메모리, 외장 하드, 읽기 전용 메모리(Read-Only Memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 자기 디스크 또는 광 디스크 등 프로그램 코드를 저장할 수 있는 다양한 매체를 포함한다.
상술한 내용은 본 출원의 구체적인 실시예일 뿐, 본 출원의 보호범위는 이에 한정되지 않으며, 당업자는 본 출원이 개시한 기술 범위에서 본 출원에 대해 다양한 변경 또는 대체를 쉽게 도출할 수 있으며, 이러한 변경 또는 대체는 모두 본 출원의 보호 범위에 포함되어야 한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 특허청구범위의 보호 범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (14)

  1. 동력 배터리 가열 회로에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 그룹을 포함하는 전력 공급 모듈;
    상기 전력 공급 모듈에 연결되고 M상 브릿지암 회로를 포함하는 인버터 모듈 - 상기 브릿지암 회로는 상기 배터리 그룹과 병렬로 연결되며, M은 3의 짝수곱임;
    M개의 권선을 구비하는 모터를 포함하는 구동 모듈 - 상기 M개의 권선은 각각 상기 브릿지암 회로의 M상 브릿지암에 일대일로 연결됨 - ;
    상기 브릿지암 회로에 연결되고, 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 전력 공급 모듈, 상기 인버터 모듈 및 상기 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 구성된 제어 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터는 6상 대칭 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 회로.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°인 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 회로.
  4. 동력 배터리 가열 제어 방법에 있어서, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 동력 배터리 가열 회로에 적용되며, 상기 방법은,
    브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하는 인에이블 신호를 송신하여 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하여 상기 인버터 모듈이 상기 충전 루프와 방전 루프를 교대로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는,
    미리 설정된 주파수로 교대로 상기 인버터 모듈에 제1 가열 신호와 제2 가열 신호를 송신하는 단계를 포함하며,
    상기 제1 가열 신호는 상기 브릿지암 회로에서 적어도 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 충전 루프를 형성하도록 하고,
    상기 제2 가열 신호는 상기 적어도 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 나머지 브릿지암 중 동일한 위상수의 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 방전 루프를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 구동 모듈의 모터는 6상 대칭 모터를 포함하며,
    상기 제1 가열 신호는 상기 6상 브릿지암 회로에서 3상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 나머지 3상 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 충전 루프를 형성하도록 하고,
    상기 제2 가열 신호는 상기 6상 브릿지암 회로에서 상기 3상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 나머지 3상 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시켜 상기 배터리 가열 회로의 전력 공급 모듈, 인버터 모듈 및 구동 모듈이 방전 루프를 형성하도록 하며,
    상기 충전 루프 또는 방전 루프에서, 도통된 3상 상부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°이고, 도통된 3개의 하부 브릿지암에 각각 연결된 3개의 권선의 공간 위상차는 120°인 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는,
    배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 단계;
    배터리 그룹의 충전 상태값이 미리 설정된 임계값보다 크거나 같으면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는,
    상기 모터의 작동 상태를 획득하는 단계;
    상기 모터의 작동 상태가 비구동 상태이면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는,
    차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 제어 신호가 상기 동력 배터리를 가열하도록 지시하면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계는,
    배터리 관리 시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하는 단계;
    상기 요청 데이터가 상기 동력 배터리가 가열 조건을 충족하는 것을 지시하면 미리 설정된 주파수로 상기 인버터 모듈에 가열 신호를 송신하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 배터리 그룹의 온도가 가열 정지 조건을 충족하는지 여부를 판단하는 단계 - 상기 가열 정지 조건은 상기 배터리 그룹이 미리 설정된 온도에 도달한 것 또는 상기 동력 배터리의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함함 - ;
    가열 정지 조건이 충족되는 경우 상기 인버터 모듈에 가열 정지 신호를 송신하는 단계 - 상기 가열 정지 신호는 상기 인버터 모듈이 상기 충전 루프 또는 방전 루프를 차단하도록 함 - ; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 제어 방법.
  13. 동력 배터리 가열 시스템에 있어서, 상기 시스템은 가열 제어기 및 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 의한 동력 배터리 가열 회로를 포함하며, 상기 가열 제어기는 상기 동력 배터리 가열 회로가 교대로 전환되는 충전 루프와 방전 루프를 형성하도록 제어하기 위해 상기 동력 배터리 가열 회로에 명령을 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 동력 배터리 가열 시스템.
  14. 전기기기에 있어서, 제13항에 의한 동력 배터리 가열 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기.
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