KR20240031382A - 충방전회로, 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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즈민 단
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웨이 장
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Abstract

본 출원 실시예는 충방전회로, 시스템 및 그 제어 방법을 제공하며, 충방전회로는 전원공급모듈, 가열모듈 및 충방전전환모듈을 포함하고, 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 가열모듈은 에너지저장모듈 및 스위치모듈을 포함하고, 적어도 제1 전지군, 스위치모듈과 충방전전환모듈은 병렬로 연결되고, 에너지저장모듈의 제1 단은 스위치모듈과 연결되고, 에너지저장모듈의 제2 단은 충방전전환모듈과 연결되고, 충방전전환모듈과 스위치모듈은 충방전 이네이블 신호에 응답하여 충방전회로에서 교류 파형의 전류를 발생시키도록 구성된다. 본 출원은 스위치모듈과 충방전전환모듈의 도통 또는 분리에 대한 제어를 통해 충방전회로에서 교대로 전환되는 방전루프 및 충전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류 전류를 발생시키며, 이 교류 전류는 전지군을 흘러 전지군의 내부저항을 발열시킴으로써 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.

Description

충방전회로, 시스템 및 그 제어 방법
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 충방전회로, 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
동력전지는 높은 에너지 밀도, 재충전 가능, 안전성 및 친환경 등 장점을 갖기 때문에 신재생에너지, 가전 제품, 에너지저장 시스템 등 분야에 널리 적용되고 있다.
그러나 저온 환경에서 동력전지의 사용은 일정한 제약을 받는다.구체적으로, 동력전지는 저온 환경에서 방전 용량이 심각하게 감퇴되고, 저온 환경에서 전지를 충전할 수 없게 된다. 따라서, 동력전지의 정상적인 사용을 위해, 저온 환경에서 동력전지를 가열해야 한다.
기존의 동력전지 가열 기술은 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 모터 진동 및 소음이 너무 큰 문제를 일으킬 수 있다.
본 출원 실시예는 동력전지에 대한 가열을 구현함과 동시에 모터 루프를 이용하여 전지를 가열할 때 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있는 충방전회로, 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
제1 양상에서, 충방전회로를 제공함에 있어서, 전원공급모듈, 가열모듈 및 충방전전환모듈을 포함하고,
상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고,
상기 가열모듈은 에너지저장모듈 및 스위치모듈을 포함하고,
상기 적어도 제1 전지군, 상기 스위치모듈 및 상기 충방전전환모듈은 병렬로 연결되고,
상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결되고,
상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시키도록 구성된다.
상기 충방전회로에서 충방전전환모듈과 스위치모듈을 제어하여 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군과 에너지저장모듈 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되게 하고, 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되는 과정에서 충방전회로에서는 교류파형의 전류가 발생하며, 이 교류파형의 전류는 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군을 흘러 적어도 제1 전지군의 전지 내부저항을 발열시킴으로써 전원공급모듈에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
또한 충방전회로에서 전기자동차의 모터를 이용하지 않고도 전지를 가열할 수 있으며, 전지를 가열하는 과정에서, 모터가 가열 중에 충방전회로 내의 전류 주파수의 영향을 받지 않으므로 기존 기술에서 동력전지 가열 중에 모터의 진동 및 소음이 큰 문제가 해결된다. 또한 이 충방전회로를 이용하여 전지를 가열할 때 모터가 동력 자동차의 주행을 정상적으로 구동할 수 있으므로 주행 중 가열이 구현된다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고,
상기 제1 전환회로와 상기 제2 전환회로의 연결점은 상기 에너지저장모듈의 제2 단과 연결되고,
상기 제1 전환회로와 상기 제2 전환회로는 상기 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 차단된다.
이 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 2개의 전환회로를 포함하고, 이 2개의 전환회로를 이용하여 충방전회로가 충전루프 또는 방전루프를 형성하도록 제어한다. 구체적으로 제1 전환회로, 제2 전환회로 및 스위치모듈의 도통 또는 분리를 제어함으로써 전원공급모듈과 에너지저장모듈 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되도록 하고, 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시켜 전원공급모듈에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
제1 전환회로와 제2 전환회로의 연결점은 에너지저장모듈의 제2 단과 연결되고, 에너지저장모듈의 제1 단은 스위치모듈과 연결되고, 스위치모듈, 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 합리적으로 제어하여 전원공급모듈과 에너지저장모듈 간의 교대적인 충방전을 구현함으로써 전원공급모듈 내 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 내부로부터의 자기가열 효과를 달성하며, 전지군 내부로부터 가열하여 가열 효율이 더 높다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고,
상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점은 상기 에너지저장모듈의 제2 단과 연결되고,
상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암은 상기 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 분리된다.
제1 상부 브릿지암, 제1 하부 브릿지암 및 스위치모듈의 도통 또는 분리를 제어하여 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시킴으로써 전원공급모듈에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 상부 브릿지암은 병렬로 연결된 제1 스위치와 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암은 병렬로 연결된 제2 스위치와 제2 다이오드를 포함하고,
상기 제1 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 양극은 상기 제2 다이오드의 음극과 연결되고, 상기 제2 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결된다.
상기 제1 다이오드와 제2 다이오드는 환류 다이오드일 수 있고, 환류 다이오드는 일반적으로 인덕턴스와 결합하여 사용된다. 인덕턴스의 전류가 갑자기 변화하면 인덕턴스 양단의 전압이 돌변하여 회로 루프의 기타 소자가 손상될 수 있다. 환류 다이오드와 결합하면 인덕턴스의 전류가 완만하게 변화될 수 있어 전압이 돌변하는 상황을 피하고 회로의 안전성을 향상시킨다. 따라서 제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암은 모두 병렬로 연결된 스위치와 환류 다이오드의 구조를 채택하여 스위치 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암의 스위치의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충전루프와 방전루프의 전환을 구현할 수 있다. 또한 제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암의 환류 다이오드를 통해 전압이 돌변하는 것을 피할 수 있어 전체 충방전회로의 안전성이 향상된다.
또한, 제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암은 모두 상기 병렬로 연결된 스위치 및 다이오드의 구조를 포함하고 있어 충방전전환모듈이 회로 온오프의 제어에 있어 더 많은 조합제어 방식을 가질 수 있고, 제어가 더 유연하고 가변적이며, 상이한 부품의 도통 또는 분리를 합리적으로 제어함으로써 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성할 수 있고, 또 상이한 부품의 사용 빈도를 균형 있게 조정할 수 있어 충방전전환모듈에 포함된 각 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 상부 브릿지암은 제3 스위치를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암은 제4 스위치를 포함한다.
제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암은 스위치만을 포함하고 있어 충방전전환모듈이 회로 온오프를 더 간단하게 제어하여 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성함으로써 전지군에 대한 가열을 구현할 수 있다. 또한 충방전회로의 원가를 절감할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 전환회로는 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제5 스위치를 포함하고,
상기 제3 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제3 다이오드의 양극은 상기 제5 스위치의 일단과 연결되고, 상기 제5 스위치의 타단은 상기 제1 전지군의 음극과 연결된다.
충방전전환모듈은 직렬로 연결된 하나의 다이오드와 하나의 스위치를 채택하며, 2개의 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어이므로 1개 다이오드와 1개 스위치의 구조를 채택하면 제어 정책이 더 간단하다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 전환회로는 제6 스위치를 더 포함하고, 상기 제6 스위치의 일단은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제6 스위치의 타단은 상기 제3 다이오드의 음극과 연결된다.
제6 스위치를 설치하는 목적은 전지에 대한 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제3 다이오드에 전류가 흐르는 상황이 발생하는 것을 피하기 위함이며, 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제3 다이오드에 전류가 흘러 회로 고장이 발생하는 것을 피할 수 있고, 회로 내 전자 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 전환회로는 제7 스위치를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제4 다이오드를 포함하고,
상기 제7 스위치의 일단은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제7 스위치의 타단은 상기 제4 다이오드의 음극과 연결되고, 상기 제4 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결된다.
이 구현 형태에서 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 하나의 다이오드와 하나의 스위치를 채택하며, 2개의 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드는 수동 제어로 능동 제어가 필요하지 않고, 제어 정책이 더 간단하므로 충방전전환모듈은 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 유연하게 전환하여 충방전회로에서 교류 전류를 형성한다.
일 구현 형태에서, 상기 제2 전환회로는 제8 스위치를 더 포함하고,
상기 제8 스위치는 상기 제4 다이오드와 상기 제1 전지군의 음극 사이에 직렬로 연결된다.
제8 스위치를 설치하는 목적은 전지에 대한 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제4 다이오드에 전류가 흐르는 상황이 발생하는 것을 피하기 위함이며, 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제4 다이오드에 전류가 흘러 회로 고장이 발생하는 것을 피할 수 있고, 회로 내 전자 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈은 제1 에너지저장소자를 포함하고, 상기 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하고, 상기 제1 에너지저장소자의 제1 단은 상기 스위치모듈과 연결되고, 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결된다.
이 구현 형태에서, 에너지저장모듈은 제1 에너지저장소자만을 포함할 수 있고, 제1 에너지저장소자는 하나 또는 다수의 인덕턴스를 포함할 수 있다. 제1 에너지저장소자를 설치함으로써 충방전회로에서 방전루프가 형성될 때 전원공급모듈에 의해 방출된 전기 에너지가 제1 에너지저장소자에 저장될 수 있다. 충방전회로가 충전루프로 전환될 때 제1 에너지저장소자는 저장된 전기 에너지를 전원공급모듈에 재충전함으로써 전원공급모듈에 교류전류가 흐르도록 하여 전원공급모듈 내 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 내부로부터의 가열 효과를 구현하며, 외부로부터 전지군을 가열하는 것에 비해 전지군 내부에서 자체로 열을 발생시키는 자기가열 방식은 가열 효과가 더 좋다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈은 제2 에너지저장소자를 더 포함하고, 상기 제2 에너지저장소자는 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단과 상기 충방전전환모듈 사이에 연결된다.
제1 에너지저장소자와 충방전전환모듈 사이에는 제2 에너지저장소자가 추가되고, 제1 에너지저장소자는 제2 에너지저장소자와 직렬로 연결된다. 이러한 방식으로, 충방전회로에서 방전루프가 형성될 때 전원공급모듈에 의해 방출된 전기 에너지가 제1 에너지저장소자와 제2 에너지저장소자에 공동으로 저장될 수 있어 더 많은 에너지가 저장될 수 있다. 충방전회로가 충전루프로 전환될 때 제1 에너지저장소자와 제2 에너지저장소자는 저장된 전기 에너지를 전원공급모듈의 전지군에 재충전한다. 이로써 충방전의 전기 에너지가 더 많아 충방전회로에서 더 큰 충방전 전류를 형성할 수 있으며, 전류가 클수록 전지군을 흐를 때 전지 내부저항이 더 많은 열을 방출하므로 전지군의 온도상승 속도가 향상되고, 전지 자기가열의 효율이 향상되며, 전지군의 온도가 가장 빠른 속도로 기대 온도까지 상승할 수 있다. 또한 충방전의 에너지가 많을수록 전지 자기가열 중의 전류, 주파수 파라미터를 최적화하고, 전지 자기가열 효과를 향상시킬 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 제2 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함한다. 에너지저장 기능을 구비한 다양한 전자 부품을 통해 제2 에너지저장소자를 구현함으로써 충방전회로가 더 많은 회로 구조의 변형을 갖도록 하여 충방전회로 구조에 대한 다양한 사용자 수요 또는 산업생산 수요를 충족시킨다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈과 상기 충방전전환모듈 사이에는 제9 스위치가 연결되고, 상기 제9 스위치와 상기 제2 에너지저장소자는 직렬로 연결된다.
제9 스위치는 에너지저장모듈, 제2 에너지저장소자 및 스위치모듈 등 부품의 정상적인 작동을 보호하는 데 사용된다. 가열모드에서 제1 전환회로 및/또는 제2 전환회로가 고장나 파괴 또는 단락이 발생하는 경우 에너지저장모듈, 제2 에너지저장소자와 전원공급모듈 사이의 연결이 반드시 분리되도록 보장하여 에너지저장모듈 및 제2 에너지저장소자와 전원공급모듈 사이에 단락이 발생하는 상황을 피하며, 제9 스위치가 분리되도록 제어함으로써 이러한 상황에 존재하는 단락 위험을 효과적으로 피할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈 내의 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브릿지암의 수는 동일하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브릿지암은 일대일로 대응하여 연결된다.
각 상기 에너지저장부품의 제2 단의 연결점은 상기 충방전전환모듈과 연결된다.
이 구현 형태에서 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 스위치 브릿지암은 대칭 구조이고, 각 조의 스위치 브릿지암 및 충방전전환모듈의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류파형의 전류를 형성하고, 이 전류가 전지군을 흐르면 전지군의 내부저항을 발열시켜 동력전지 자기가열의 효과를 구현한다. 스위치 브릿지암의 제어 방식은 간단하다. 제1 에너지저장소자에 포함된 에너지저장부품은 스위치 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결된다. 충방전회로 내 에너지저장모듈의 에너지저장 규모를 확장하는 확장 방식을 제공하여 에너지저장부품 및 스위치 브릿지암이 적은 경우, 전지군에 대한 자기가열을 구현한다는 전제하에 제품 원가를 절감할 수 있다. 에너지저장부품 및 스위치 브릿지암이 많으면 제어 복잡도가 현저하게 증가하지 않지만 에너지저장모듈의 에너지저장 양이 현저하게 증가한다. 에너지저장 양이 증가하면 충방전회로에서 더 큰 충방전 전류를 형성할 수 있고, 전지군을 흐를 때 전지 내부저항이 더 많은 열을 방출하므로 전지군의 온도상승 속도가 향상되고, 전지 자기가열의 효율이 향상되며, 전지군의 온도가 가장 빠른 속도로 기대 온도까지 상승할 수 있다. 또한 충방전의 에너지가 많을수록 전지 자기가열 중의 전류, 주파수 파라미터를 최적화하고, 전지 자기가열 효과를 향상시킬 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 스위치모듈은 제1 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 제1 스위치 브릿지암은 직렬로 연결된 제2 상부 브릿지암 및 제2 하부 브릿지암을 포함하고,
상기 제1 스위치 브릿지암의 제1 단, 상기 충방전전환모듈의 제1 단 및 상기 전원공급모듈의 제1 단은 동일선상에 연결되고,
상기 제1 스위치 브릿지암의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단 및 상기 전원공급모듈의 제2 단은 동일선상에 연결된다.
스위치모듈은 1개 스위치 브릿지암만을 채택하면 전지에 대한 충방전회로의 가열 기능을 구현할 수 있어 충방전회로의 원가를 절감한다. 제2 상부 브릿지암, 제2 하부 브릿지암 및 충방전전환모듈의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 제1 에너지저장소자는 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함하고,
상기 제2 상부 브릿지암과 상기 제2 하부 브릿지암의 연결점은 상기 제1 에너지저장소자의 제1 단과 연결되고, 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결된다.
이 구현 형태에서 제1 에너지저장소자의 일단을 제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암의 연결점에 연결하고, 제1 에너지저장소자의 타단을 충방전전환모듈에 연결함으로써 제2 상부 브릿지암, 제2 하부 브릿지암 및 충방전전환모듈의 도통 또는 분리를 제어하여 제1 에너지저장소자와 전원공급모듈 사이의 루프를 충전루프 또는 방전루프로 유연하게 전환할 수 있다.
일 구현 형태에서, 각 조의 상기 스위치 브릿지암은 모두 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하고, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하고, 또는, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 스위치를 포함한다.
상기 다이오드는 환류 다이오드일 수 있고, 환류 다이오드는 일반적으로 인덕턴스와 결합하여 사용된다. 인덕턴스의 전류가 갑자기 변화하면 인덕턴스 양단의 전압이 돌변하여 회로 루프의 기타 소자가 손상될 수 있다. 환류 다이오드와 결합하면 인덕턴스의 전류가 완만하게 변화될 수 있어 전압이 돌변하는 상황을 피하고 회로의 안전성을 향상시킨다. 따라서 제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암은 모두 병렬로 연결된 스위치와 다이오드의 구조를 채택하여 스위치 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암의 스위치의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충전루프와 방전루프의 전환을 구현할 수 있다. 또한 제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암의 다이오드를 통해 전압이 돌변하는 것을 피할 수 있어 전체 충방전회로의 안전성이 향상된다. 또한, 제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암은 모두 상기 병렬로 연결된 스위치 및 다이오드의 구조를 포함하고 있어 회로 온오프 제어에 있어 더 많은 조합제어 방식을 가질 수 있고, 제어가 더 유연하고 가변적이며, 상이한 부품의 도통 또는 분리를 합리적으로 제어함으로써 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성할 수 있고, 또 상이한 부품의 사용 빈도를 균형 있게 조정할 수 있어 충방전전환모듈에 포함된 각 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
제2 상부 브릿지암과 제2 하부 브릿지암이 스위치만을 포함하는 구현 형태에서, 회로 온오프를 더 간단하게 제어하여 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성함으로써 전지군에 대한 가열을 구현할 수 있다. 또한 충방전회로의 원가를 절감할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브랜치를 포함하고, 상기 적어도 한 조의 스위치 브랜치는 직렬로 연결된 스위치 및 다이오드를 포함하고, 상기 에너지저장모듈 내의 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브랜치의 수는 동일하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브랜치는 일대일로 대응하여 연결된다.
이 구현 형태에서 스위치모듈은 직렬로 연결된 스위치와 다이오드로 구성된 스위치 브랜치를 포함하며, 직렬로 연결된 1개 다이오드와 1개 스위치를 채택하면 2개 스위칭 튜브로 구성된 스위치 브릿지암을 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어이므로 1개 다이오드와 1개 스위치의 구조를 채택하면 제어 정책이 더 간단하다. 또한, 충방전회로 구조에 대한 다양한 사용자 수요 또는 산업생산 수요를 충족시키기 위해 스위치모듈의 더 많은 구조 변형을 제공하여 충방전전환모듈의 상이한 변형 구조와 더 많은 충방전회로의 특정 회로 구조를 조합해낼 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 스위치 브랜치 내의 다이오드의 음극은 상기 전원공급모듈의 양극과 연결되고, 상기 스위치 브랜치 내의 다이오드의 양극은 상기 전원공급모듈의 음극과 연결된다.
이 구현 형태에서, 스위치 브랜치 내의 다이오드의 음극은 전원공급모듈의 양극과 연결되고, 다이오드의 음극은 전류를 차단하고 전원공급모듈의 양극과 음극 간에 직접 다이오드를 통해 순방향으로 도통되는 것을 피할 수 있어 충방전회로의 안전성이 향상된다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈은 M상 모터를 포함하고, 상기 스위치모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, M은 양의 정수이고,
여기서 상기 M상 브릿지암은 상기 전원공급모듈 및 상기 충방전전환모듈과 병렬로 연결되고,
상기 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결되고,
상기 충방전전환모듈은 상기 M상 권선의 연결점과 연결된다.
이 구현 형태에서는 전기자동차 자체의 모터를 이용하여 전지군을 가열함으로써 모터의 이용률을 향상시키고, 전지군에 대한 가열 원가를 절감한다. 또한 M상 모터는 스위치모듈에 포함된 M상 브릿지암에 연결되는 것 뿐만 아니라 충방전전환모듈에도 연결되어 M상 브릿지암을 흐르는 전류가 동시에 M상 모터의 모든 권선으로부터 유입되어 모든 권선의 타단으로부터 유출되도록 함으로써 M상 모터의 모든 권선을 흐르는 전류가 상이한 방향을 갖는 교류 전류가 아니라 동일한 방향 및 동일한 크기를 갖는 전류가 되도록 할 수 있다. 따라서, 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 모터 진동 및 소음이 너무 큰 문제를 효과적으로 줄일 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 M상 모터는 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하고,
상기 제1 M상 모터의 M상 권선 연결점은 상기 제2 M상 모터의 M상 권선 연결점과 연결된다.
일 구현 형태에서, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 제1 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결된다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 제2 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결된다.
이중 모터를 구비한 전기기기인 경우, 2개의 모터를 이용하여 전지군을 가열할 수 있으며, 여기서 한 모터의 인버터는 스위치모듈에 해당하고, 다른 한 모터의 인버터는 충방전전환모듈에 해당하다. 2개의 모터 권선은 에너지저장모듈에 해당한다. 두 모터의 인버터에서 각 브릿지암의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 충전루프와 방전루프를 교대로 전환할 수 있다.
제1 M상 모터의 각 상 권선으로 유입되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제1 M상 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 M상 모터의 각 상 권선에서 유출되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제2 M상 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 제1 전지군을 포함하고,
상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시키도록 구성되며, 상기 충방전회로에서 발생된 교류 전류의 파형은 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 하나를 포함한다.
이 구현 방식에서 전원공급모듈은 1개 전지군을 포함하고, 전지군과 에너지저장모듈 간에는 교대로 충방전이 진행되며, 에너지저장모듈은 에너지가 가득 저장된 후 방전을 해야 하므로 가열 전류의 크기는 부단히 변화하며, 따라서 제1 전지군만을 포함하는 충방전회로에서 발생된 교류 전류의 파형은 삼각파, 유사 삼각파, 정현파 및 유사 정현파 중 적어도 하나이다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하고,
상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 제1 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 발생시키도록 구성되고, 또는, 제2 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 하나의 파형의 교류 전류를 발생시키도록 구성되며,
여기서 상기 제1 충방전 이네이블 신호에 대응하는 충방전 주파수는 상기 제2 충방전 이네이블 신호에 대응하는 충방전 주파수보다 크다.
이 구현 방식에서 전원공급은 적어도 2개의 전지군을 포함하고, 각 가열 주기에서 한 전지군은 에너지저장모듈에 충전하고, 이 전지군과 에너지저장모듈은 동시에 다른 한 전지군에 충전한다. 이중 전지군의 설치는 가열 전류 크기 및 가열 전류 주파수에 대한 에너지저장모듈의 제약을 효과적으로 낮출 수 있고, 이중 전지군의 가열 방식을 통해 에너지저장모듈의 에너지를 제때에 전지군 중 하나에 방출할 수 있어 전지군의 가열 전류가 사전설정된 가열 주파수에 따라 안정적이고 큰 가열 전류 크기를 유지하도록 할 수 있으며, 전지의 다양한 온도, SOC 상태에서 가열 전류 주파수에 대한 조절을 통해 가열 속도를 대폭 향상시킬 수 있다. 가열 전류 크기가 안정적인 값을 유지할 수 있으므로 이중 전지군의 충방전회로에서 발생한 교류 전류의 파형은 방형파 또는 유사 방형파이다. 다른 일 구현 형태에서, 가열 전류 주파수에 대한 제어를 통해 방전루프의 유지 시간을 연장하여 에너지저장모듈이 방전하기 전에 더 많은 전기 에너지를 저장할 수 있도록 한다. 또한 충전루프의 유지 시간을 연장하여 에너지저장모듈 내의 전기 에너지가 모두 전지군에 재충전되도록 하며, 이러한 상황에서 적어도 2개의 전지군을 포함하는 충방전회로에서도 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 하나의 파형의 교류 전류가 발생할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 제2 전지군의 제1 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제2 전지군의 제2 단은 상기 제1 전지군의 제2 단, 상기 스위치모듈의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 동일선상에 연결되고,
상기 제1 전지군의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고,
상기 제1 전지군의 제1 단과 상기 제2 전지군의 제1 단 사이에는 제10 스위치가 연결된다.
이 구현 형태에서, 제10 스위치를 통해 제1 전지군과 제2 전지군 사이의 연결 방식을 제어할 수 있다. 제10 스위치가 분리될 때 제1 전지군의 음극은 제2 전지군의 양극과 연결되고, 제10 스위치가 접속될 때 제1 전지군의 양극은 제2 전지군의 양극과 연결된다. 제1 전지군 및 제2 전지군에 대한 가열이 필요한 경우, 제10 스위치가 분리되도록 제어하여 제1 전지군 및 제2 전지군을 가열한다. 외부에 대한 전원공급이 필요한 경우, 제10 스위치가 접속되도록 제어하여 제1 전지군 및 제2 전지군을 통해 외부에 전원을 공급한다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 또는, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제2 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 연결된다.
이 구현 형태는 더 많은 응용 시나리오에 적용하기 위해 에너지저장모듈 연결 위치의 변형 방안을 제공하여 충방전회로가 더 다양한 구조 구성 방식을 갖도록 한다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈에 포함된 전지군의 양단에는 콘덴서가 병렬로 연결된다.
콘덴서를 통해 전압 안정화 등 기능을 구현하여 전지군의 전압 변동을 줄이고 전지군의 전압 안정성을 향상시킬 수 있다.
제2 양상에서, 충방전시스템을 제공함에 있어서, 제어모듈 및 전술한 제1 양상 및 그 임의의 구현 양태에 의한 충방전회로를 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 충방전회로에 명령을 송신하여 전원공급모듈이 충방전을 수행하도록 제어하도록 구성된다.
이 충방전시스템에서는 제어모듈을 이용하여 충방전회로 내의 스위치모듈 및 충방전전환모듈을 제어하여 충전루프와 방전루프를 교대로 전환함으로써 전지군에 대한 가열을 구현한다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전회로와 연결된 충전 장치를 더 포함하며,
상기 충전 장치는 상기 충방전회로를 통해 상기 전원공급모듈에 포함된 전지군에 충전하도록 구성된다.
이 구현 형태에서, 충방전회로를 통해 전지군을 가열하는 것을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 충전 장치를 통해 전지군에 충전하는 것도 구현할 수 있다.
제3 양상에서, 충방전 제어 방법을 제공함에 있어서, 제2 양상에 의한 충방전시스템에 적용되며, 상기 방법은,
충방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈이 도통 또는 차단되도록 제어하여 상기 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 교류파형의 전류를 발생시키는 단계를 포함한다.
충방전전환모듈과 스위치모듈의 온오프에 대한 제어를 통해 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군과 에너지저장모듈 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되게 하고, 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되는 과정에서 충방전회로에서는 교류파형의 전류가 발생하며, 이 교류파형의 전류는 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군을 흘러 적어도 제1 전지군의 전지 내부저항을 발열시킴으로써 전원공급모듈에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다. 또한 충방전회로에서 전기자동차의 모터를 이용하지 않고도 전지를 가열할 수 있으며, 전지를 가열하는 과정에서, 모터가 가열 중에 충방전회로 내의 전류 주파수의 영향을 받지 않으므로 기존 기술에서 동력전지 가열 중에 모터의 진동 및 소음이 큰 문제가 해결된다. 또한 이 충방전회로를 이용하여 전지를 가열할 때 모터가 동력 자동차의 주행을 정상적으로 구동할 수 있으므로 주행 중 가열이 구현된다.
일 구현 형태에서, 사전설정된 주파수로 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 충전 이네이블 신호 및 방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되도록 제어한다.
이 구현 형태에서, 충전루프와 방전루프의 전환 주파수를 제어하여 전체 회로에서 발생하는 교류 전류의 주파수를 조절함으로써 전지군에 대한 가열 속도를 향상시킨다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 각 조의 스위치 브릿지암은 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하고,
상기 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프는,
상기 스위치모듈의 각 조의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제2 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프; 및,
상기 스위치모듈의 각 조의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프를 포함한다.
이 구현 형태에서, 상기 스위치모듈의 각 조의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제2 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프와 상기 스위치모듈의 각 조의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프는 교대로 전환된다. 교대로 전환되는 것을 통해 충방전회로에서 교류 전류를 형성하고, 교류 전류는 전원공급모듈 내의 전지군을 흘러 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 자기가열의 효과를 달성한다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제1 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 상기 제1 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
전술한 두 가지 구현 형태에서 제1 상부 브릿지암, 제1 하부 브릿지암 및 각 조의 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 도통 또는 분리에 대한 유연한 제어를 통해 방전루프와 충전루프를 교대로 전환하여 충방전회로에서 교류 전류를 형성함으로써 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제5 스위치를 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제5 스위치가 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제5 스위치 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제3 다이오드 사이의 충전루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제7 스위치를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제4 다이오드를 포함하고, 상기 제4 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제7 스위치와 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제7 스위치, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제4 다이오드, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
전술한 두 가지 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하여 원가가 낮다. 또한 다이오드는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어만 필요하므로 전체 회로의 제어 방식이 더 간단하다.
일 구현 형태에서, 상기 제4 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되며,
방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제4 다이오드 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제7 스위치 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제7 스위치 사이의 충전루프를 형성한다.
이 구현 형태에서, 제4 다이오드의 방향을 변경하여 충방전회로의 변형 방안이 더 많아지도록 하고, 제4 다이오드의 방향이 변경된 후 제어 방식만 간단하게 조정하면 되므로 제어 방식이 간편하고, 충방전전환모듈이 2개의 스위치를 포함하는 상황에 비해 원가가 더 낮다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 에너지저장모듈은 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하고, 상기 스위치모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 M상 브릿지암을 포함하며, 상기 제1 M상 모터의 M상 권선은 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결되고, 상기 제2 M상 모터의 M상 권선은 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암과 일대일 대응하여 연결되고, 제1 M상 모터의 M상 권선 연결점은 제2 M상 모터의 M상 권선 연결점과 연결되며,
방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
전술한 두 가지 구현 형태에서, 이중 모터를 구비한 전기기기인 경우, 2개의 모터를 이용하여 전지군을 가열할 수 있으며, 여기서 한 모터의 인버터는 스위치모듈에 해당하고, 다른 한 모터의 인버터는 충방전전환모듈에 해당하다. 2개의 모터 권선은 에너지저장모듈에 해당한다. 두 모터의 인버터에서 각 브릿지암의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 충전루프와 방전루프를 교대로 전환할 수 있다.
제1 M상 모터의 각 상 권선으로 유입되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제1 M상 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 M상 모터의 각 상 권선에서 유출되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제2 M상 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하고,
상기 충전루프 또는 상기 방전루프를 통해 상기 제1 전지군 또는 상기 제2 전지군에 대해 충방전을 수행하여 상기 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 형성하고,
상기 충방전은 상기 제1 전지군과 상기 제2 전지군의 충방전 상태를 전환하는 것을 포함하며, 상기 충방전 상태는 상기 제1 전지군이 충전함과 동시에 상기 제2 전지군이 방전하는 것, 또는, 상기 제1 전지군이 방전함과 동시에 상기 제2 전지군이 충전하는 것을 포함한다.
2개의 전지군을 포함하는 충방전회로인 경우, 2개의 전지군의 충방전 상태를 교대로 전환한다. 각 가열 주기에서, 한 전지군이 방전함과 동시에 다른 한 전지군이 충전한다. 이중 전지군의 설치는 가열 전류 크기 및 가열 전류 주파수에 대한 에너지저장모듈의 제약을 효과적으로 낮출 수 있고, 이중 전지군의 가열 방식을 통해 에너지저장모듈의 에너지를 제때에 전지군 중 하나에 방출할 수 있어 전지군의 가열 전류가 사전설정된 가열 주파수에 따라 안정적인 가열 전류 크기를 유지하도록 할 수 있으며, 전지의 다양한 온도, SOC 상태에서 가열 전류 주파수에 대한 조절을 통해 가열 속도를 대폭 향상시킬 수 있다. 가열 전류 크기가 안정적인 값을 유지할 수 있으므로 이중 전지군의 충방전회로에서 발생한 교류 전류의 파형은 방형파 또는 유사 방형파이다.
일 구현 형태에서, 상기 제2 전지군의 제1 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제2 전지군의 제2 단은 상기 제1 전지군의 제2 단, 상기 스위치모듈의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 동일선상에 연결되고, 상기 제1 전지군의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제1 전지군의 제1 단과 상기 제2 전지군의 제1 단 사이에는 제10 스위치가 연결되며, 상기 방법은,
상기 제1 전지군과 상기 제2 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제10 스위치가 분리되도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
이 구현 형태에서, 제10 스위치를 통해 제1 전지군과 제2 전지군 사이의 연결 방식을 제어할 수 있다. 제10 스위치가 분리될 때 제1 전지군의 음극은 제2 전지군의 양극과 연결되고, 제10 스위치가 접속될 때 제1 전지군의 양극은 제2 전지군의 양극과 연결된다. 제1 전지군 및 제2 전지군에 대한 가열이 필요한 경우, 제10 스위치가 분리되도록 제어하여 제1 전지군 및 제2 전지군을 가열한다. 외부에 대한 전원공급이 필요한 경우, 제10 스위치가 접속되도록 제어하여 제1 전지군 및 제2 전지군을 통해 외부에 전원을 공급한다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 일단은 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 타단은 상기 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결되며,
제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하도록 하고,
제2 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 미 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하도록 한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 도통 또는 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 상기 제2 전지군에 충전하는 시간을 제어하는 단계를 더 포함한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하도록 하는 단계;
제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하도록 하는 단계를 더 포함한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
상기 제1 상부 브릿지암 도통 또는 상기 제1 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 상기 제1 전지군에 충전하는 시간을 제어하는 단계를 더 포함한다.
2개의 전지군을 포함한 충방전회로에서, 제1 상부 브릿지암, 제1 하부 브릿지암, 각 조의 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 도통 또는 분리를 제어하여 한 전지군이 에너지저장모듈에 방전하고, 이 전지군과 에너지저장모듈이 동시에 다른 한 전지군에 충전하는 것을 구현한다. 또한 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 도통 또는 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환함으로써 각 전지군에 충전하는 시간을 유연하게 제어할 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되며,
제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하고,
제2 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 제1 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하는 단계;
제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제2 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 연결되며,
제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하고,
제2 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 및 상기 제1 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하는 단계;
제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 일단은 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 타단은 상기 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결되며,
제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여, 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하고, 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하도록 하며,
제2 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여, 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하고, 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하도록 한다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈과 상기 충방전전환모듈 사이에는 제9 스위치가 연결되고,
상기 전원공급모듈에 포함된 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제9 스위치가 접속되도록 제어하고, 또는, 상기 전지군이 가열 종료 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제9 스위치가 분리되도록 제어한다.
제9 스위치는 에너지저장모듈, 제2 에너지저장소자 및 스위치모듈 등 부품의 정상적인 작동을 보호하는 데 사용된다. 가열모드에서 제1 전환회로 및/또는 제2 전환회로가 고장나 파괴 또는 단락이 발생하는 경우 에너지저장모듈, 제2 에너지저장소자와 전원공급모듈 사이의 연결이 반드시 분리되도록 보장하여 에너지저장모듈 및 제2 에너지저장소자와 전원공급모듈 사이에 단락이 발생하는 상황을 피하며, 제9 스위치가 분리되도록 제어함으로써 이러한 상황에 존재하는 단락 위험을 효과적으로 피할 수 있다.
일 구현 형태에서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 단계;
각 전지군의 하전 상태값이 상기 사전설정된 임계값보다 크거나 같다고 결정하면, 충방전 이네이블 신호를 사전설정된 주파수로 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함한다.
이 구현 형태에서, 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 큰 경우에만 전지군을 가열하므로 전지군의 전력이 너무 낮아 가열에 필요한 방전 전기 에너지를 지원하지 못하는 상황을 피한다.
일 구현 형태에서, 상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하기 전에,
상기 전원공급모듈의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 작은지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하되, 작으면, 상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 동작을 실행한다.
이 구현 형태에서, 먼저 전원공급모듈의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 작은지 여부를 결정하고, 저온 조건에서만 추가로 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하고, 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같다고 결정하면 전지군에 대한 가열을 시동한다.
일 구현 형태에서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
상기 모터의 작동 상태를 획득하는 단계; 상기 작동 상태가 상기 모터가 비구동 상태임을 지시하는 경우, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함한다.
모터를 이용하여 전지군을 가열하는 응용 시나리오에서, 모터가 비구동 상태일 때에만 전지군에 대한 가열을 시동함으로써 가열 모드로 인해 모터의 정상적인 가동에 영향을 미치는 것을 피한다.
일 구현 형태에서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신하는 단계; 상기 제어 신호가 상기 전원공급모듈 가열로 지시되면, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함한다.
이 구현 형태에서, 전지군에 대한 가열 시동은, 차량 제어기가 제어 신호를 모터 제어기에 송신하고 모터 제어기가 스위치모듈과 충방전전환모듈을 제어하여 가열을 시동할 수 있다.
일 구현 형태에서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
전지관리시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하는 단계; 상기 요청 데이터가 상기 전원공급모듈이 가열 조건을 충족한다고 지시하는 경우, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함한다.
이 구현 형태에서, 전지관리시스템이 전지군이 가열 조건을 충족하는지 여부를 감지하고, 가열 조건을 충족하면 요청 데이터를 차량 제어기 또는 모터 제어기에 송신한다. 차량 제어기 또는 모터 제어기가 가열 시동 과정을 제어한다.
일 구현 형태에서, 상기 방법은,
상기 충방전 과정에서, 상기 전원공급모듈에 포함된 각 전지군의 온도가 가열 종료 조건을 충족하는지 여부를 결정하는 단계 - 상기 가열 종료 조건은 상기 전지군이 사전설정된 온도에 도달한 것 또는 상기 전지군의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함함 - ; 충족하는 경우, 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 가열 종료 신호를 송신하는 단계 - 상기 가열 종료 신호는 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈이 상기 충방전루프를 차단하도록 트리거함 - 를 더 포함한다.
충방전 과정에서 또한 전지군의 온도를 실시간으로 모니터링하고, 전지군의 온도 상승에 이상이 있거나 전지군의 온도가 사전설정된 온도에 도달하면 제때에 가열을 종료하도록 제어함으로써 전지군의 온도가 사전설정된 온도에 도달하거나 온도 상승에 이상이 있는 상황에도 여전히 지속적으로 가열함으로 인해 전지군이 손상되는 상황을 피한다.
일 구현 형태에서, 상기 충방전시스템은 충전 장치를 더 포함하며, 상기 방법은,
상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 상기 스위치모듈과 상기 충방전전환모듈을 제어하여 상기 충전 장치가 상기 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 상기 충전 장치 및 상기 에너지저장모듈이 동시에 상기 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성하는 단계;
상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 상기 스위치모듈과 상기 충방전전환모듈을 제어하여 상기 충전 장치가 상기 전원공급모듈 및 상기 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 상기 에너지저장모듈이 상기 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
이 구현 형태에서, 충방전회로는 동시에 가열 모드와 충전 모드를 구비하며, 이는 동력전지를 가열할 수 있을 뿐만 아니라 충전 장치가 동력전지에 충전하는 과정에서 충전 전압도 조절할 수 있다. 이로써, 충전 장치의 전압과 동력전지의 전압이 일치하지 않은 경우, 예컨대 충전 장치의 전압이 동력전지의 전압보다 높거나 낮은 경우, 충전 장치는 충방전회로를 통해 동력전지에 대한 승압충전 또는 강압충전을 수행하여 충전 장치와 동력전지의 적합성을 향상시킬 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 에너지저장모듈의 상기 스위치모듈과 연결된 일단은 제1 스위칭 튜브를 통해 충전 장치의 일단과 연결되고, 상기 스위치모듈의 제2 단은 상기 충전 장치의 타단과 연결되고, 상기 충전 장치는 상기 가열모듈을 통해 상기 전원공급모듈에 충전하도록 구성되고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 방법은,
각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 분리되도록 제어하고, 상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 상기 제2 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 도통되고 상기 제1 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치가 상기 에너지저장모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈 및 상기 제2 전환회로를 포함하는 루프를 형성하는 단계; 및,
상기 제1 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 도통되고 상기 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치와 상기 에너지저장모듈이 동시에 상기 전원공급모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로 및 상기 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 합리적인 제어 순차를 설정하는 것을 통해 각 서브 브릿지암의 도통 및 분리를 제어하고, 각 충전 주기에서 충전 장치가 에너지저장모듈에 충전하는 첫 번째 단계, 및 충전 장치와 에너지저장모듈이 동시에 전원공급모듈에 충전하는 두 번째 단계를 형성한다. 이로써, 충전 장치가 에너지저장모듈에 충전하는 첫 번째 단계에서, 에너지저장모듈에는 일정한 전력이 저장되기 때문에 에너지저장모듈은 두 번째 단계에서 충전 장치와 공동으로 전원공급모듈에 충전할 수 있어 충전 장치와 전원공급모듈 간의 전압 차이를 줄이고 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
일 구현 형태에서, 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암은 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하며, 상기 방법은,
상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 상기 제1 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 접속되고 상기 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치가 상기 전원공급모듈 및 상기 에너지저장모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로 및 상기 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성하는 단계; 및,
상기 제1 전환회로가 접속되고 상기 제2 전환회로, 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 상기 제1 스위칭 튜브가 분리되도록 제어하여, 상기 에너지저장모듈이 상기 전원공급모듈에 충전하기 위한, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로, 상기 전원공급모듈 및 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암의 다이오드를 포함하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 합리적인 제어 순차를 설정하는 것을 통해 각 서브 브릿지암의 도통 및 분리를 제어하고, 각 충전 주기에서 충전 장치가 에너지저장모듈과 전원공급모듈에 충전하는 단계, 및 에너지저장모듈이 전원공급모듈에 충전하는 단계를 형성한다. 한편으로, 충전 장치가 에너지저장모듈과 전원공급모듈에 충전할 때 에너지저장모듈은 일부 전압을 흡수할 수 있으므로 충전 장치와 전원공급모듈 사이의 전압 차이가 적절하게 감소되며, 다른 한편으로, 충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 크기 때문에 충전 장치가 지속적으로 전원공급모듈에 대전압으로 충전하는 것을 피하기 위해 충전 장치와 에너지저장모듈은 교대로 전원공급모듈에 충전할 수 있다. 여기서, 충전 장치가 에너지저장모듈 및 전원공급모듈에 충전할 때 에너지저장모듈에는 일정한 전력이 저장될 수 있으며, 이 전력을 기반으로 에너지저장모듈은 단독적으로 전원공급모듈에 충전할 수 있다.
제4 양상에서, 전기기기를 제공함에 있어서, 제2 양상에 의한 충방전시스템을 포함한다.
전기기기가 저온 환경에 있을 때, 전기기기 내의 동적전지는 온도가 너무 낮아 방전 용량이 심각하게 감퇴되고, 저온 환경에서 동력전지에 대해 충전할 수 없어 저온 환경에서 전기기기의 정상적인 사용에 영향을 미친다. 본 출원 실시예의 전기기기는 충방전회로를 통해 동력전지를 가열하는데, 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류 전류를 발생시키며, 이 교류 전류는 동력전지를 흘러 동력전지의 내부저항을 발열시킴으로써 동력전지에 대한 가열을 구현한다.
상기 충방전회로에서 충방전전환모듈과 스위치모듈을 제어하여 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군과 에너지저장모듈 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되게 하고, 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되는 과정에서 충방전회로에서는 교류파형의 전류가 발생하며, 이 교류파형의 전류는 전원공급모듈에 포함된 적어도 제1 전지군을 흘러 적어도 제1 전지군의 전지 내부저항을 발열시킴으로써 전원공급모듈에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
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 종래의 충방전회로의 일 회로도이다.
도 2는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 다른 일 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 출원 실시예에 따른 충방전회로의 일 개략적인 블록도에서 도시된 충방전전환모듈의 첫 번째 구조 개략도이다.
도 5는 본 출원 실시예에 따른 충방전회로의 일 개략적인 블록도에서 도시된 충방전전환모듈의 두 번째 구조 개략도이다.
도 6은 본 출원 실시예에 따른 충방전회로의 일 개략적인 블록도에서 도시된 충방전전환모듈의 세 번째 구조 개략도이다.
도 7은 본 출원 실시예에 따른 충방전회로의 일 개략적인 블록도에서 도시된 충방전전환모듈의 네 번째 구조 개략도이다.
도 8은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 다른 일 개략적인 블록도이다.
도 9는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 10은 본 출원 일 실시예에 따른 1개 전지군만을 포함하는 충방전회로에서 발생하는 삼각파형의 교류 전류의 파형 개략도이다.
도 11은 본 출원 일 실시예에 따른 적어도 2개의 전지군을 포함하는 충방전회로의 개략적인 블록도이다.
도 12는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 13은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 14는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 15는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 16은 본 출원 일 실시예에 따른 적어도 2개의 전지군을 포함하는 충방전회로에서 발생하는 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류의 파형 개략도이다.
도 17은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 18은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 19는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 20은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 21은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 22는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 23은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 24는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 25는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 26은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 27은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 다른 일 개략적인 블록도이다.
도 28은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 29는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 30은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전회로의 회로도이다.
도 31은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전시스템의 개략적인 블록도이다.
도 32는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전시스템의 다른 일 개략적인 블록도이다.
도 33은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전시스템의 회로도이다.
도 34는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전시스템의 회로도이다.
도 35는 본 출원 일 실시예에 따른 충방전시스템의 회로도이다.
도 36은 본 출원 일 실시예에 따른 동력전지 가열 시나리오에서의 제어 방법 흐름도이다.
도 37은 본 출원 일 실시예에 따른 충방전 제어 기기의 개략적인 블록도이다.
아래는 첨부된 도면과 실시예를 결부하여 본 출원의 실시 형태에 대해 자세히 설명한다. 이하 실시예의 상세한 설명 및 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되며, 본 출원의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 즉, 본 출원은 명세서에서 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 별도로 설명되지 않은 한, ‘다수’는 두 개 이상을 의미하고 용어 ‘위’, ‘아래’, ‘왼쪽’, ‘오른쪽’, ‘안’, ‘밖’ 등에 의해 지시되는 방향 또는 위치관계는 장치나 부품이 반드시 특정 방위를 가지거나 특정 방위에 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. ‘제1’, ‘제2’, ‘제3’ 등 용어는 설명의 목적으로만 사용되며, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것으로 이해되어서는 안된다. ‘수직’은 엄밀한 의미의 수직이 아니라 오차 허용 범위 내에 있다. ‘평행’은 엄밀한 의미의 평행이 아니라 오차 허용 범위 내에 있다.
아래 설명에서 출현되는 방위사는 모두 도에 도시된 방향을 의미하는 것일 뿐 본 출원의 구체적인 구조를 한정하는 것은 아니다. 본 출원의 실시예에 대한 설명에서, ‘설정’, ‘연결’ 등과 같은 기술적 용어들은 별도로 명확하게 정의 및 제한되지 않는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 고정 연결이거나 착탈식 연결, 또는 일체형 연결일 수 있다. 또한, 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있다. 당업자라면 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
시대의 발전에 따라 신재생에너지 자동차는 그 친환경, 저소음, 저렴한 유지비 등 장점으로 인해 시장 전망이 거대하고 에너지절약과 오염물 배출감소를 효과적으로 촉진할 수 있어 사회의 발전과 진보에 유리하다.
동력전지의 전기화학적 특성으로 인해 저온 환경에서 동력전지의 충방전 능력이 크게 제한되어 고객의 겨울철 차량 사용 경험에 심각한 영향을 미친다. 따라서, 동력전지의 정상적인 사용을 위해, 저온 환경에서 동력전지를 가열해야 한다.
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 있으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다. 규모 측면에서, 본 출원의 실시예에서의 전지는 전지셀, 전지모듈 또는 전지팩일 수 있으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다. 응용 시나리오 측면에서, 전지는 자동차, 선박 등 동력 장치에 적용될 수 있다. 예컨대, 동력자동차에 응용되어 동력자동차의 모터에 전원을 공급하며, 전기자동차의 동력원으로 사용될 수 있다. 전지는 또한 전기자동차 내의 에어콘, 차량탑재 플레이어 등과 같은 기타 전기부품에도 전원을 공급할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 아래에서는 동력전지가 신재생에너지 자동차(동력자동차)에 응용되는 것을 실시예로 설명한다.
구동모터 및 그 제어시스템은 신재생에너지 자동차의 핵심부품 중 하나이며, 그 구동 특성은 자동차 주행의 주요 성능 지표를 결정한다. 신재생에너지 자동차의 모터 구동시스템은 주로 전동기(즉 모터), 모터 제어기(예: 인버터), 각종 감지센서 및 전원 등 부분으로 구성된다. 모터는 전자기 유도 원리를 사용하여 작동되는 회전 전자기 기계로 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 데 사용된다. 작동 시 전기시스템으로부터 전력을 흡수하고, 기계시스템에 기계동력을 출력한다.
동력전지를 가열할 때 불필요한 비용의 증가를 피하기 위해 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열할 수 있다.
도 1은 종래의 동력전지 가열시스템의 일 충방전 회로도를 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 동력전지 가열시스템(100)은 전원공급모듈(110), 전원공급모듈(110)과 연결된 인버터모듈(120), 인버터모듈(120)과 연결된 구동모듈(130)을 포함할 수 있다.
전원공급모듈(110)의 경우, 동력전지 자체로 구현될 수 있을 뿐만 아니라 충전대와 같은 외부 전원공급모듈로 구현될 수도 있다. 외부 전원공급모듈에 의해 제공되는 열 에너지는 예를 들어 외부 직류 충전기가 출력한 것이거나 외부 교류 충전기가 정류한 후 출력한 것일 수 있으며, 여기서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
인버터모듈(120)의 경우, 다양한 유형의 스위치로 구현될 수 있다. 예컨대, 인버터모듈(120)은 모터 구동시스템 내의 인버터에 의해 구현될 수 있으며, 여기서 인버터는 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)의 브릿지암 회로로 구현될 수 있다. 구체적으로, 인버터의 브릿지암 수는 구동모듈(130) 내의 권선 수와 동일하다. 예컨대, 구동모듈(130)은 3상 권선모터를 포함하고, 인버터는 3상 브릿지암, 즉 U상 브릿지암, V상 브릿지암 및 W상 브릿지암을 포함한다. 여기서, 3상 브릿지암의 각 상 브릿지암은 모두 상부 브릿지암과 하부 브릿지암을 가지며, 상부 브릿지암과 하부 브릿지암에는 각각 스위치 유닛이 설정되어 있으며, 즉 인버터모듈(120)은 U상 브릿지암의 상부 브릿지암 스위치(121) 및 하부 브릿지암 스위치(122), V상 브릿지암의 상부 브릿지암 스위치(123) 및 하부 브릿지암 스위치(124), 그리고 W상 브릿지암의 상부 브릿지암 스위치(125) 및 하부 브릿지암 스위치(126)를 각각 포함한다.
구동모듈(130)의 경우, 구체적으로 U상 브릿지암과 연결된 권선(131), V상 브릿지암과 연결된 권선(132) 및 W상 브릿지암과 연결된 권선(133)을 포함할 수 있다. 여기서, 권선(131)의 일단은 U상 브릿지암의 상부 브릿지암과 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 권선(132)의 일단은 V상 브릿지암의 상부 브릿지암과 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 권선(133)의 일단은 W상 브릿지암의 상부 브릿지암과 하부 브릿지암의 연결점과 연결된다. 권선(131)의 타단, 권선(132)의 타단 및 권선(133)의 타단은 동일선상에 연결된다.
구동모듈(130)은 3상 권선모터에만 한정되지 않고 6상 권선모터, 12상 권선모터일 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 이에 대응하여, 인버터모듈(120)은 3상 브릿지암, 6상 브릿지암 또는 12상 브릿지암 등을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 전류는 인버터모듈(120) 내 스위치의 주기적인 온오프에 대한 제어를 통해 변조될 수 있다. 예컨대, 인버터모듈(120) 내의 타겟 상부 브릿지암 스위치와 타겟 하부 브릿지암 스위치의 주기적인 온오프에 대한 제어를 통해 전류를 변조할 수 있다. 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(121)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(124) 및/또는 하부 브릿지암 스위치(126)이다. 다른 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(123)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(122) 및/또는 하부 브릿지암 스위치(126)이다. 다른 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(125)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(122) 및/또는 하부 브릿지암 스위치(124)이다. 다른 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(121) 및/또는 상부 브릿지암 스위치(123)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(126)이다. 다른 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(123) 및/또는 상부 브릿지암 스위치(125)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(122)이다. 다른 일례로서, 타겟 상부 브릿지암 스위치가 상부 브릿지암 스위치(121) 및/또는 상부 브릿지암 스위치(125)인 경우, 타겟 하부 브릿지암 스위치는 하부 브릿지암 스위치(124)이다.
주기적으로 도통 및 분리되는 각 주기 내의 타겟 상부 브릿지암 스위치와 타겟 하부 브릿지암 스위치는 동일하거나 상이할 수 있으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예컨대, 각 주기에서 모두 상부 브릿지암 스위치(121)와 하부 브릿지암 스위치(124)의 도통 및 분리를 제어할 수 있다. 또 예컨대, 첫 번째 주기에서 상부 브릿지암 스위치(121)와 하부 브릿지암 스위치(124)의 도통 및 분리를 제어하고, 두 번째 주기에서 상부 브릿지암 스위치(123)과 하부 브릿지암 스위치(122)의 도통 및 분리를 제어하고, 세 번째 주기에서 상부 브릿지암 스위치(121), 하부 브릿지암 스위치(124)와 하부 브릿지암 스위치(126)의 도통 및 분리를 제어하며, 즉 상이한 주기에서 제어하는 타겟 상부 브릿지암 스위치와 하부 브릿지암 스위치는 상이할 수 있다.
이로부터, 도 1에 도시된 충방전회로를 채택하면 타겟 도통 스위치는 적어도 하나의 상부 브릿지암 스위치와 적어도 하나의 하부 브릿지암 스위치를 포함하고, 적어도 하나의 상부 브릿지암 스위치와 적어도 하나의 하부 브릿지암 스위치는 상이한 브릿지암에 있으며, 따라서 한 주기 내에 모든 상부 브릿지암 또는 하부 브릿지암을 동시에 도통시킬 수 없으므로 전원공급모듈, 타겟 상부 브릿지암 스위치, 타겟 하부 브릿지암 스위치 및 모터 권선 사이에 형성된 상이한 루프에서의 전류 방향은 상이하며, 이에 따라 교류 전류가 발생된다는 것을 알 수 있다.
단상 권선의 기자력은 공간이 계단식으로 분포되고 시간에 따라 전류의 변화 법칙에 따라 교번하는 맥동 기자력이다. 3개 단상 권선의 기자력을 합치면 3상 권선의 합성 자기장이다. 일반적으로 가열 과정에서 3상 권선모터의 3상 권선에 유입되는 전류는 크기가 완전히 동일하지 않을 수 있으며, 그중 2상 권선을 흐르는 전류는 서로 간의 위상 차이가 180º이며, 위상 차이가 없는 2상 전류는 크기가 동일하다. 이로 인해 모터 권선에 흐르는 전류의 3상은 서로 대칭되지 않게 되고, 전류 주파수가 높은 경우 동력전지의 가열 과정에서 모터의 진동 및 소음이 큰 문제가 유발된다.
도 2는 본 출원 실시예에 따른 충방전회로(200)의 개략적인 블록도를 도시하며, 이 충방전회로(200)는 전지를 가열하는 데 모터를 이용하지 않으므로 가열 중에 모터의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않으며, 전지 가열 중에 전지가 탑재된 차량은 정상적으로 주행할 수 있다. 또한 가열하는 데 모터를 이용하지 않으므로 전지 가열 중에 모터의 진동 및 소음이 큰 문제를 근본적으로 해결하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 충방전회로(200)는 전원공급모듈(210), 가열모듈(220) 및 충방전전환모듈(230)을 포함한다. 여기서, 가열모듈(220)은 스위치모듈(240) 및 에너지저장모듈(250)을 포함한다. 전원공급모듈(210)은 적어도 제1 전지군을 포함한다.
충방전전환모듈(230), 스위치모듈(240), 그리고 전원공급모듈(210)에 포함된 적어도 제1 전지군은 병렬로 연결된다. 에너지저장모듈(250)의 제1 단은 스위치모듈(240)과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 제2 단은 충방전전환모듈(230)과 연결된다.
도 2에 도시된 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성하기 위해, 충방전 이네이블 신호를 통해 충방전전환모듈(230)과 스위치모듈(240)을 제어하여, 전원공급모듈(210)에 포함된 적어도 제1 전지군과 에너지저장모듈(250) 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되도록 하고, 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되는 과정에서 충방전회로(200)에서는 교류파형의 전류가 발생하며, 이 교류파형의 전류는 전원공급모듈(210)에 포함된 적어도 제1 전지군을 흘러 적어도 제1 전지군의 전지 내부저항을 발열시킴으로써 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
또한 도 2에 도시된 충방전회로에서 전기자동차의 모터를 이용하지 않고도 전지를 가열할 수 있으며, 전지를 가열하는 과정에서, 모터가 가열 중에 충방전회로(200) 내의 전류 주파수의 영향을 받지 않으므로 기존 기술에서 동력전지 가열 중에 모터의 진동 및 소음이 큰 문제가 해결된다. 또한 도 2에 도시된 충방전회로(200)를 이용하여 전지를 가열할 때 모터가 동력 자동차의 주행을 정상적으로 구동할 수 있으므로 주행 중 가열이 구현된다.
도 3은 본 출원 실시예에 따른 충방전회로(200)의 다른 일 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)를 포함한다. 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점은 에너지저장모듈(250)의 제2 단과 연결된다. 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)는 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 차단된다.
충방전전환모듈(230)은 2개의 전환회로를 포함하고, 이 2개의 전환회로를 이용하여 충방전회로가 충전루프 또는 방전루프를 형성하도록 제어한다. 충방전 이네이블 신호를 통해 제1 전환회로(231), 제2 전환회로(232) 및 스위치모듈(240)을 제어하여 전원공급모듈(210)과 에너지저장모듈(250) 사이에 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프가 형성되도록 하고, 충방전회로(200)에서 교류파형의 전류를 발생시켜 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다. 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점은 에너지저장모듈(250)의 제2 단과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 제1 단은 스위치모듈(240)과 연결되고, 스위치모듈(240), 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)를 합리적으로 제어하여 전원공급모듈(210)과 에너지저장모듈(250) 간의 교대적인 충방전을 구현함으로써 전원공급모듈(210) 내 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 내부로부터의 자기가열 효과를 달성하며, 전지군 내부로부터 가열하여 가열 효율이 더 높다.
도 4는 본 출원 실시예에 따른 충방전회로(200)의 일 회로 개략도를 나타낸다.
전술한 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)는 브릿지암 구조를 구성할 수 있다. 여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전환회로(231)는 제1 상부 브릿지암(2311)을 포함하고, 제2 전환회로(232)는 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함한다. 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점은 에너지저장모듈(250)의 제2 단과 연결된다. 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)은 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 분리된다. 충방전 이네이블 신호를 통해 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321) 및 스위치모듈(240)을 제어하여 충방전회로(200)에서 교류파형의 전류를 발생시킴으로써 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열 효과를 구현한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 브릿지암(2311)은 병렬로 연결된 제1 스위치(V11)와 제1 다이오드(D11)를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암(2321)은 병렬로 연결된 제2 스위치(V12)와 제2 다이오드(D12)를 포함한다. 여기서, 제1 다이오드(D11)의 음극은 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제1 다이오드(D11)의 양극은 제2 다이오드(D12)의 음극과 연결되고, 제2 다이오드(D12)의 양극은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
여기서, 제1 스위치(V11) 및 제2 스위치(V12)는 모두 스위칭 트라이오드일 수 있고, 제1 다이오드(D11)와 제2 다이오드(D12)는 모두 환류 다이오드일 수 있다. 스위칭 트라이오드와 환류 다이오드는 모두 절연 게이트 쌍극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)라고 할 수 있다. 환류 다이오드는 일반적으로 인덕턴스와 결합하여 사용된다. 인덕턴스의 전류가 갑자기 변화하면 인덕턴스 양단의 전압이 돌변하여 회로 루프의 기타 소자가 손상될 수 있다. 환류 다이오드와 결합하면 인덕턴스의 전류가 완만하게 변화될 수 있어 전압이 돌변하는 상황을 피하고 회로의 안전성을 향상시킨다. 따라서 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)은 모두 병렬로 연결된 스위치와 환류 다이오드의 구조를 채택하여 스위치 기능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 스위치의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충전루프와 방전루프의 전환을 구현할 수 있다. 또한 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 환류 다이오드를 통해 전압이 돌변하는 것을 피할 수 있어 전체 충방전회로의 안전성이 향상된다.
또한 제1 스위치(V11)가 접속될 때, 제1 스위치(V11)는 도선에 해당하고, 전류는 접속된 제1 스위치(V11)에서 양방향으로 흐를 수 있고, 제1 스위치(V11)가 분리될 때, 제1 다이오드(D11)에서 제1 다이오드(D11)의 양극으로부터 그 음극으로 흐르는 단방향 전류 흐름을 구현할 수 있다. 제2 스위치(V12) 및 제2 다이오드(D12)의 구조 및 전류 흐름 방향에 대한 역할은 제1 스위치(V11) 및 제1 다이오드(D11)와 동일하다.
제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)은 모두 상기 병렬로 연결된 스위치 및 다이오드의 구조를 포함하고 있어 충방전전환모듈(230)이 회로 온오프의 제어에 있어 더 많은 조합제어 방식을 가질 수 있고, 제어가 더 유연하고 가변적이며, 상이한 부품의 도통 또는 분리를 합리적으로 제어함으로써 충방전회로(200)에서 충전루프 또는 방전루프를 형성할 수 있고, 또 상이한 부품의 사용 빈도를 균형 있게 조정할 수 있어 충방전전환모듈(230)에 포함된 각 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
전술한 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 하부 브릿지암(2321)은 주로 회로의 온오프에 대한 제어를 담당하기 때문에 주로 스위치 기능을 사용하며, 따라서 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 하부 브릿지암(2321)은 환류 다이오드를 포함하지 않고 스위치만 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 상부 브릿지암(2311)은 제3 스위치(V13)를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암(2321)은 제4 스위치(V14)를 포함한다. 제3 스위치(V13)와 제4 스위치(V14)는 스위칭 트라이오드 또는 계전기 스위치일 수 있다.
제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)은 스위치만을 포함하고 있어 충방전전환모듈(230)이 회로 온오프를 더 간단하게 제어하여 충방전회로(200)에서 충전루프 또는 방전루프를 형성함으로써 전지군에 대한 가열을 구현할 수 있다.
본 출원의 다른 일 실시예에서, 충방전전환모듈(230)에 포함된 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)는 기타 변형 구조일 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전환회로(231)는 제3 다이오드(D13)를 포함하고, 제2 전환회로(232)는 제5 스위치(V15)를 포함한다. 여기서, 제3 다이오드(D13)의 음극은 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제3 다이오드(D13)의 양극은 제5 스위치(V15)의 일단과 연결되고, 제5 스위치(V15)의 타단은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
다른 일 구현 형태에서, 제3 다이오드(D13)의 방향은 반전될 수 있으며, 즉 제3 다이오드(D13)의 양극은 제6 스위치(K1)를 통해 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제3 다이오드(D13)의 음극은 제5 스위치(V15)를 통해 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
전술한 제5 스위치(V15)는 스위칭 트라이오드 또는 계전기 스위치일 수 있다.
도 6에 도시된 충방전회로에서, 제1 전환회로(231)는 단방향으로 도통되고, 전류는 제3 다이오드(D13)의 양극으로부터 그 음극으로만 흐를 수 있다. 제2 전환회로(232)는 양방향으로 도통될 수 있고, 제5 스위치(V15)가 접속된 후 도선에 해당하며, 전류는 제5 스위치(V15)의 제1 단으로부터 제2 단으로 흐를 수 있고, 제5 스위치(V15)의 제2 단으로부터 제1 단으로 흐를 수도 있다. 충방전전환모듈(230)은 1개 다이오드와 1개 스위치만 채택하며, 2개의 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 1개 다이오드와 1개 스위치만 채택하는 구조는 제어 정책이 더 간단하며, 다이오드는 수동 제어로 능동 제어가 필요하지 않다. 따라서 충방전전환모듈(230)은 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 유연하게 전환하여 충방전회로에서 교류 전류를 형성한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 전환회로(231)가 제3 다이오드(D13)를 포함하는 실시 형태에서, 제1 전환회로(231)는 제6 스위치(K1)를 더 포함할 수 있고, 제6 스위치(K1)의 일단은 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제6 스위치(K1)의 타단은 제3 다이오드(D13)의 음극과 연결된다.
여기서, 제6 스위치(K1)는 스위칭 트라이오드 또는 계전기 스위치일 수 있다. 제6 스위치(K1)를 설치하는 목적은 전지에 대한 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제3 다이오드(D13)에 전류가 흐르는 상황이 발생하는 것을 피하기 위함이며, 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제3 다이오드에 전류가 흘러 회로 고장이 발생하는 것을 피할 수 있고, 회로 내 전자 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
도 7은 도 6에 도시된 충방전전환모듈(230)의 변형 구조이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 전환회로(231)는 제7 스위치(V16)를 포함하고, 제2 전환회로(232)는 제4 다이오드(D14)를 포함한다. 제7 스위치(V16)의 일단은 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제7 스위치(V16)의 타단은 제4 다이오드(D14)의 음극과 연결되고, 제4 다이오드(D14)의 양극은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
다른 일 구현 형태에서, 제4 다이오드(D14)의 방향은 반전될 수 있으며, 즉 제4 다이오드(D14)의 양극은 제7 스위치(V16)와 연결되고, 제4 다이오드(D14)의 음극은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
도 7에 도시된 충방전회로에서, 제1 전환회로(231)는 양방향으로 도통될 수 있고, 제7 스위치(V16)가 접속된 후 도선에 해당하며, 전류는 제7 스위치(V16)의 제1 단으로부터 제2 단으로 흐를 수 있고, 제7 스위치(V16)의 제2 단으로부터 제1 단으로 흐를 수도 있다. 제2 전환회로(232)는 단방향으로 도통되고, 전류는 제4 다이오드(D14)의 양극으로부터 그 음극으로만 흐를 수 있다. 충방전전환모듈(230)은 1개 다이오드와 1개 스위치만 채택하며, 2개의 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 1개 다이오드와 1개 스위치만 채택하는 구조는 제어 정책이 더 간단하며, 다이오드는 수동 제어로 능동 제어가 필요하지 않다. 따라서 충방전전환모듈(230)은 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 유연하게 전환하여 충방전회로에서 교류 전류를 형성한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2 전환회로(232)가 제4 다이오드(D14)를 포함하는 실시 형태에서, 제2 전환회로(232)는 제8 스위치(K2)를 더 포함한다. 제8 스위치(K2)는 제4 다이오드(D14)와 제1 전지군(211)의 음극 사이에 직렬로 연결된다.
여기서, 제8 스위치(K2)는 스위칭 트라이오드 또는 계전기 스위치일 수 있다. 제8 스위치(K2)를 설치하는 목적은 전지에 대한 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제4 다이오드(D14)에 전류가 흐르는 상황이 발생하는 것을 피하기 위함이며, 가열이 필요하지 않는 시나리오에서 제4 다이오드에 전류가 흘러 회로 고장이 발생하는 것을 피할 수 있고, 회로 내 전자 부품의 사용 수명을 향상시킨다.
전술한 도 2 내지 도 7에서의 에너지저장모듈(250)은 제1 에너지저장소자(251)(도 2 내지 도 7에서 도시되지 않음)만을 포함할 수 있고, 제1 에너지저장소자(251)는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하고, 제1 에너지저장소자(251)의 제1 단은 스위치모듈(240)과 연결되고, 제1 에너지저장소자(251)의 제2 단은 충방전전환모듈(230)과 연결된다.
에너지저장모듈(250)은 제1 에너지저장소자(251)만을 포함할 수 있고, 제1 에너지저장소자(251)는 하나 또는 다수의 인덕턴스를 포함할 수 있다. 제1 에너지저장소자(251)를 설치함으로써 충방전회로에서 방전루프가 형성될 때 전원공급모듈(210)에 의해 방출된 전기 에너지가 제1 에너지저장소자(251)에 저장될 수 있다. 충방전회로가 충전루프로 전환될 때 제1 에너지저장소자(251)는 저장된 전기 에너지를 전원공급모듈(210)에 재충전함으로써 전원공급모듈(210)에 교류전류가 흐르도록 하여 전원공급모듈(210) 내 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 내부로부터의 가열 효과를 구현하며, 외부로부터 전지군을 가열하는 것에 비해 전지군 내부에서 자체로 열을 발생시키는 자기가열 방식은 가열 효과가 더 좋다.
도 8에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈(250)은 제2 에너지저장소자(260)를 더 포함할 수 있고, 제2 에너지저장소자(260)는 제1 에너지저장소자(251)의 제2 단과 충방전전환모듈(230) 사이에 연결된다. 제2 에너지저장소자(260)는 적어도 하나의 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함한다.
제1 에너지저장소자(251)와 충방전전환모듈(230) 사이에는 제2 에너지저장소자(260)가 추가되고, 제1 에너지저장소자(251)는 제2 에너지저장소자(260)와 직렬로 연결된다. 이러한 방식으로, 충방전회로에서 방전루프가 형성될 때 전원공급모듈(210)에 의해 방출된 전기 에너지가 제1 에너지저장소자(251)와 제2 에너지저장소자(260)에 공동으로 저장될 수 있어 더 많은 에너지가 저장될 수 있다. 충방전회로가 충전루프로 전환될 때 제1 에너지저장소자(251)와 제2 에너지저장소자(260)는 저장된 전기 에너지를 전원공급모듈(210)의 전지군에 재충전한다. 이로써 충방전의 전기 에너지가 더 많아 충방전회로에서 더 큰 충방전 전류를 형성할 수 있으며, 전류가 클수록 전지군을 흐를 때 전지 내부저항이 더 많은 열을 방출하므로 전지군의 온도상승 속도가 향상되고, 전지 자기가열의 효율이 향상되며, 전지군의 온도가 가장 빠른 속도로 기대 온도까지 상승할 수 있다. 또한 충방전의 에너지가 많을수록 전지 자기가열 중의 전류, 주파수 파라미터를 최적화하고, 전지 자기가열 효과를 향상시킬 수 있다.
제2 에너지저장소자(260)를 추가한 후, 충방전회로에서 방전루프를 형성할 때, 에너지저장모듈(250)과 제2 에너지저장소자(260)를 통해 에너지를 저장하여 더 많은 에너지를 저장할 수 있으므로 전지 자기가열 중의 전류, 주파수 파라미터를 최적화하고, 전지 자기가열 효과를 향상시킬 수 있다.
에너지저장모듈(250)과 충방전전환모듈(230) 사이에는 제9 스위치(K3)가 연결될 수도 있으며, 제9 스위치(K3)는 전술한 제2 에너지저장소자(260)와 직렬로 연결된다. 제9 스위치(K3)는 에너지저장모듈(250)과 제2 에너지저장소자(260) 사이에 연결되거나 제2 에너지저장소자(260)와 충방전전환모듈(230) 사이에 연결될 수 있다.
제9 스위치(K3)는 에너지저장모듈(250), 제2 에너지저장소자(260) 및 스위치모듈(240) 등 부품의 정상적인 작동을 보호하는 데 사용된다. 구체적으로, 가열모드에서 제1 전환회로(231) 및/또는 제2 전환회로(232)가 고장나 파괴 또는 단락이 발생하는 경우 에너지저장모듈(250), 제2 에너지저장소자(260)와 전원공급모듈(210) 사이의 연결이 반드시 분리되도록 보장하여 에너지저장모듈(250) 및 제2 에너지저장소자(260)와 전원공급모듈(210) 사이에 단락이 발생하는 상황을 피하며, 제9 스위치(K3)를 제어함으로써 이러한 상황에 존재하는 단락 위험을 효과적으로 피할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 스위치모듈(240)은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 에너지저장모듈(250)은 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 에너지저장부품과 스위치 브릿지암의 수는 동일하고, 에너지저장부품과 스위치 브릿지암은 일대일로 대응하여 연결된다. 각 에너지저장부품의 제2 단의 연결점은 충방전전환모듈(230)과 연결된다.
여기서, 각 조의 스위치 브릿지암은 모두 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하고, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하고, 또는, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 스위치를 포함한다. 여기서, 스위치는 스위칭 트라이오드 또는 계전기 스위치일 수 있다.
스위치모듈(240)은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 스위치 브릿지암은 대칭 구조이고, 각 조의 스위치 브릿지암 및 충방전전환모듈(230)의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류파형의 전류를 형성하고, 이 전류가 전지군을 흐르면 전지군의 내부저항을 발열시켜 동력전지 자기가열의 효과를 구현한다. 스위치 브릿지암의 제어 방식은 간단하다. 제1 에너지저장소자에 포함된 에너지저장부품은 스위치 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결된다. 충방전회로 내 에너지저장모듈(250)의 에너지저장 규모를 확장하는 확장 방식을 제공하여 에너지저장부품 및 스위치 브릿지암이 적은 경우, 전지군에 대한 자기가열을 구현한다는 전제하에 제품 원가를 절감할 수 있다. 에너지저장부품 및 스위치 브릿지암이 많으면 제어 복잡도가 현저하게 증가하지 않지만 에너지저장모듈(250)의 에너지저장 양이 현저하게 증가한다. 에너지저장 양이 증가하면 충방전회로에서 더 큰 충방전 전류를 형성할 수 있고, 전지군을 흐를 때 전지 내부저항이 더 많은 열을 방출하므로 전지군의 온도상승 속도가 향상되고, 전지 자기가열의 효율이 향상되며, 전지군의 온도가 가장 빠른 속도로 기대 온도까지 상승할 수 있다. 또한 충방전의 에너지가 많을수록 전지 자기가열 중의 전류, 주파수 파라미터를 최적화하고, 전지 자기가열 효과를 향상시킬 수 있다.
각 조의 스위치 브릿지암 및 충방전전환모듈(230)의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류파형의 전류를 형성하고, 이 전류가 전지군을 흐르면 전지군의 내부저항을 발열시켜 동력전지 자기가열의 효과를 구현한다.
일례로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 스위치모듈(240)은 제1 스위치 브릿지암(241)을 포함하고, 제1 스위치 브릿지암(241)은 직렬로 연결된 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)을 포함한다. 제1 스위치 브릿지암(241)의 제1 단, 충방전전환모듈(230)의 제1 단 및 전원공급모듈(210)의 제1 단은 동일선상에 연결된다. 제1 스위치 브릿지암(241)의 제2 단, 충방전전환모듈(230)의 제2 단 및 전원공급모듈(210)의 제2 단은 동일선상에 연결된다.
에너지저장모듈(250)은 제1 에너지저장소자를 포함하고, 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하고, 제1 에너지저장소자의 제1 단은 스위치모듈과 연결되고, 제1 에너지저장소자의 제2 단은 충방전전환모듈(230)과 연결된다. 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하고, 또는, 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함한다. 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 연결점은 에너지저장모듈(250)의 제1 단과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 제2 단은 충방전전환모듈(230)과 연결된다.
도 9에서 제1 에너지저장소자(251)는 인덕턴스(L1)를 예로 들어 나타내며, 실제 응용에서 제1 에너지저장소자는 콘덴서, 직렬로 연결된 다수의 인덕턴스, 또는 직렬로 연결된 인덕턴스 및 콘덴서 등일 수도 있다. 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)은 모두 병렬로 연결된 스위칭 트라이오드와 환류 다이오드를 예로 들어 나타내며, 제2 상부 브릿지암(2411)은 병렬로 연결된 제10 스위치(V17) 및 제5 다이오드(D15)를 포함하고, 제2 하부 브릿지암(2412)은 병렬로 연결된 제11 스위치(V18) 및 제6 다이오드(D16)를 포함한다. 실제 응용에서 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 구조는 스위치 기능을 구현할 수 있는 임의의 구조일 수도 있으며, 예컨대 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)은 모두 스위칭 트라이오드일 수 있다.
도 9에서 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)이고, 제1 상부 브릿지암(2311)은 병렬로 연결된 제1 스위치(V11)와 제1 다이오드(D11)를 포함하고, 제1 하부 브릿지암(2321)은 병렬로 연결된 제2 스위치(V12)와 제2 다이오드(D12)를 포함한다. 도 9에 도시된 구조 이외에, 충방전전환모듈(230)의 구조는 도 5 내지 도 7에 도시된 구조 중 하나일 수도 있다.
도 9에 도시된 회로 구조에서, 제1 상부 브릿지암(2311), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제1 전지군(211)의 양극은 동일선상에 연결되고, 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 하부 브릿지암(2412) 및 제1 전지군(211)의 음극은 동일선상에 연결된다. 인덕턴스(L1)의 일단은 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 연결점과 연결되고, 인덕턴스(L1)의 타단은 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점과 연결된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 전지군(211)의 양단에는 콘덴서(C2)가 병렬로 연결될 수도 있다. 이 콘덴서(C2)는 전압 안정화 등 기능을 구현하여 제1 전지군(211)의 전압 변동을 줄이고 제1 전지군(211)의 전압 안정성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 주행 중 전지 전압에 대한 모터 제어기의 샘플링 정확도 요구를 줄일 수 있다.
동력 자동차에서 제어모듈을 통해 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어하여 충방전회로에서 충전루프 및 방전루프를 교대로 전환한다. 구체적으로 도 9에 도시된 회로 구조에서, 제어모듈은 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 온오프를 제어하여 제1 전지군(211)이 인덕턴스(L1)에 방전하는 루프, 인덕턴스(L1)가 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성함으로써 방전과 충전 중에 제1 전지군(211)을 가열할 수 있다.
전술한 제어모듈은 VCU(차량 제어기) 또는 MCU(모터 제어기)일 수 있고, 도메인 제어기와 같이 VCU 및 MCU와 상대적으로 독립적인 기타 제어모듈일 수도 있으며, 본 출원 실시예에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
이로부터, 제1 전지군(211)을 가열할 때 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412)의 도통 또는 분리를 제어하여 제1 전지군(211)이 인덕턴스(L1)에 방전하는 루프, 인덕턴스(L1)가 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성함을 알 수 있다. 방전루프와 충전루프를 반복적으로 전환함으로써 제1 전지군(211)과 인덕턴스(L1) 사이에서 충방전이 반복적으로 수행되도록 한다. 방전과 충전 중에 전지 내부에 교류 전류의 흐름이 존재하기 때문에 전지의 온도가 상승하게 되어 전지에 대한 자기가열이 구현된다.
구체적으로, 제1 전지군(211)을 가열하는 각 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 첫 번째 단계에서 제어모듈은 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되고 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제1 상부 브릿지암(2311), 인덕턴스(L1) 및 제2 하부 브릿지암(2412)을 포함하는 루프를 형성하여, 제1 전지군(211)에서 인덕턴스(L1)로 방전시키며, 인덕턴스(L1)에는 전기 에너지가 저장된다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V11→인덕턴스(L1)→V18→제1 전지군(211)의 음극.
두 번째 단계에서 다시 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도통되고 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제1 하부 브릿지암(2321), 인덕턴스(L1) 및 제2 상부 브릿지암(2411)을 포함하는 루프를 형성하여, 인덕턴스(L1)에서 제1 전지군(211)로 충전시킨다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→V12→인덕턴스(L1)→V17→제1 전지군(211)의 양극.
다른 일 구현 형태에서, 첫 번째 단계에서 제어모듈은 먼저 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도통되고 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제2 상부 브릿지암(2411), 인덕턴스(L1) 및 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함하는 방전루프를 형성하여, 제1 전지군(211)에서 인덕턴스(L1)로 방전시키며, 인덕턴스(L1)에는 전기 에너지가 저장된다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V17→인덕턴스(L1)→V12→제1 전지군(211)의 음극. 두 번째 단계에서 다시 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되고 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제2 하부 브릿지암(2412), 인덕턴스(L1) 및 제1 상부 브릿지암(2311)을 포함하는 충전루프를 형성하여, 인덕턴스(L1)에서 제1 전지군(211)로 충전시킨다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→V18→인덕턴스(L1)→V11→제1 전지군(211)의 양극.
본 출원은 합리적으로 설계된 제어 순차를 통해 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412)의 도통 또는 분리를 제어하여 제1 전지군(211)이 인덕턴스(L1)에 방전하는 루프, 인덕턴스(L1)가 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성한다. 방전루프와 충전루프를 반복적으로 전환함으로써 제1 전지군(211)과 인덕턴스(L1) 사이에서 충방전이 반복적으로 수행되도록 하여 전지에 대한 지속적인 가열을 구현한다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 에너지저장모듈(250)은 에너지저장모듈(250)의 특정 구조가 에너지 저장을 위해 제1 전지군(211)과 결합할 수 있는 한 다수의 인덕턴스 및/또는 콘덴서 조합의 구조를 포함할 수 있다. 스위치모듈(240)은 여러 조의 스위치 브릿지암을 포함할 수 있다. 이 충방전회로를 통해 제1 전지군(211)을 가열할 때 차량의 모터가 정상적으로 작동할 수 있으므로 가열 모드에서 작동할 때 차량의 정상적인 사용에 영향을 미치지 않는다.
전술한 각 실시예에서 전원공급모듈(210)은 적어도 제1 전지군(211)을 포함하고, 도 9에서는 전원공급모듈(210)이 제1 전지군(211)만을 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. 충방전회로가 1개 전지군만을 포함하는 실시 형태에서, 전지군 방전 단계에서 에너지저장모듈(250)에는 에너지가 저장되고, 전지군 충전 단계에서 에너지저장모듈(250)이 전지군에 충전한다. 이 충방전 과정에서, 에너지저장모듈(250)에 에너지가 가득 저장된 후 즉시 방전해야 하므로 충방전회로 내의 전류 진폭은 최고치에 도달한 후 즉시 하락하며, 이에 따라 발생하는 교류 전류의 파형은 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 하나이다. 도 10은 1개 전지군만을 포함하는 경우 충방전회로에서 발생하는 삼각파형의 교류 전류의 파형 개략도를 나타낸다.
본 출원 실시예에서, 유사 삼각파형은 기기의 일부 오차 또는 전류 변조 정확도 등 문제로 인해 파형 왜곡이 발생하여 파형이 규칙적인 삼각파형에서 유사 삼각파형으로 왜곡된 것이다. 왜곡을 유발하는 오차는 기기 응답시간 지연, 전자기 간섭 등 문제를 포함할 수 있다. 삼각파형과 유사 삼각파형의 각 주기에는 모두 하나의 가장 큰 방전 피크치와 하나의 가장 큰 충전 피크치만 존재한다. 도 10에 도시된 삼각파를 참조하면, 유사 삼각파의 경우, 유사 삼각파의 각 주기에도 t1 시점에만 가장 큰 방전 피크치(I1)가 나타나고, t2 시점에만 가장 큰 충전 피크치(-I2)가 나타나며, I1와 -I2의 전류 방향은 상이하다.
이와 유사하게, 유사 정현파도 기기의 일부 오차 또는 전류 변조 정확도 등 문제로 인해 파형 왜곡이 발생하여 파형이 규칙적인 정현파에서 유사 정현파로 왜곡된 것이다. 정현파와 유사 정현파의 각 주기에도 모두 하나의 가장 큰 방전 피크치와 하나의 가장 큰 충전 피크치만 존재한다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 전원공급모듈(210)은 2개 또는 2개 이상의 전지군을 더 포함할 수 있으며, 본 출원 실시예의 충방전회로를 통해 전원공급모듈(210) 내의 임의의 2개 전지군을 동시에 가열할 수 있다. 또한 전원공급모듈(210)에 포함된 다수의 전지군을 두 조의 전지군으로 나눌 수도 있으며, 각 조의 전지군은 앞뒤가 연결되어(즉 앞에 있는 전지군의 음극과 인접한 뒤의 한 전지군의 양극이 연결됨) 하나의 전지군에 해당하며, 이로써 충방전루프를 통해 모든 전지군을 동시에 가열할 수 있다. 본 출원 실시예에서는 가열모듈(220), 충방전전환모듈(230)을 전지 가열 장치(270)로 통칭할 수 있으며, 도 11에 도시된 바와 같이, 전지 가열 장치(270)는 전원공급모듈(210)과 연결되고, 전지 가열 장치(270)는 전원공급모듈(210)을 가열하도록 구성된다. 전원공급모듈(210)은 N개 전지군을 포함하고, N은 2보다 크거나 같은 양의 정수이며, 예컨대 도 11에 도시된 제1 전지군(211), 제2 전지군(212), ……, 제N 전지군 등이다. 본 출원 실시예에서의 전지 가열 장치(270)는 매번 동시에 2개의 전지군을 가열할 수 있다. 다시 말해서, N개 전지군을 여러 조로 나누고, 각 조마다 2개 전지군을 포함하고, 전지 가열 장치(270)는 매번 그중의 2개 전지군을 가열한다. 본 출원 실시예에서는 N개 전지군에 대해 어떻게 조를 나누는지를 한정하지 않으며, 각 조의 전지를 가열하는 순서도 한정하지 않는다. 다른 일 구현 형태에서, N개 전지군을 두 조로 나눌 수도 있으며, 각 조에 포함된 다수의 전지군은 하나의 더 큰 전지군에 해당할 수 있으며, 이는 N개의 전지군을 2개의 전지군으로 등가하는 경우에 해당한다.
전술한 분석을 기반으로, 2개 또는 그 이상의 전지군을 포함하는 경우, 모두 2개 전지군을 동시에 가열하는 경우로 단순화할 수 있다. 아래는 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 예로 들어, 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 동시에 가열하는 충방전회로의 구조 및 제어 과정에 대해 자세히 설명한다.
여기서, 제1 전지군(211)의 제1 단은 충방전전환모듈(230)의 제1 단과 연결되고, 제1 전지군(211)의 제2 단은 제2 전지군(212)의 제2 단, 스위치모듈(240)의 제2 단, 충방전전환모듈(230)의 제2 단과 동일선상에 연결되고, 제2 전지군(212)의 제1 단은 스위치모듈(240)의 제1 단과 연결되고, 제1 전지군(211)의 제1 단과 제2 전지군(212)의 제1 단 사이에는 제10 스위치(K4)가 연결된다.
2개 전지군의 응용 시나리오에서, 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)의 구조는 위에서 설명한 단일 전지군의 응용 시나리오에서의 구조와 동일하다. 에너지저장모듈(250)은 충방전전환모듈(230)와 스위치모듈(240) 사이에 연결된다. 일 구현 형태에서, 에너지저장모듈(250)의 일단은 충방전전환모듈(230)에 포함된 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 타단은 스위치모듈(240) 내 각 조의 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결된다. 다른 일 구현 형태에서, 에너지저장모듈(250)은 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점과 각 조의 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점 사이에 연결되지 않을 수도 있다. 대신 스위치모듈(240)의 제1 단과 충방전전환모듈(230)의 제1 단 사이, 또는 스위치모듈(240)의 제2 단과 충방전전환모듈(230)의 제2 단 사이에 연결된다. 여기서, 스위치모듈(240)의 제1 단과 충방전전환모듈(230)의 제1 단은 스위치모듈(240)과 충방전전환모듈(230)의 동일선상에 연결된 일단이고, 스위치모듈(240)의 제2 단과 충방전전환모듈(230)의 제2 단은 스위치모듈(240)과 충방전전환모듈(230)의 동일선상에 연결된 타단이다.
제1 전지군(211)의 제1 단은 제1 전지군(211)의 양극일 수 있고, 제1 전지군(211)의 제2 단은 제1 전지군(211)의 음극일 수 있다. 제2 전지군(212)의 제1 단은 제2 전지군(212)의 양극일 수 있고, 제2 전지군(212)의 제2 단은 제2 전지군(212)의 음극일 수 있다.
제10 스위치(K4)가 분리될 때 제1 전지군(211)의 음극은 제2 전지군(212)의 양극과 연결되고, 제10 스위치(K4)가 접속될 때 제1 전지군(211)의 양극은 제2 전지군(212)의 양극과 연결된다. 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)을 가열해야 하는 경우 제10 스위치(K4)가 분리되도록 제어할 수 있다. 기타 경우에, 예컨대 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)이 동력시스템 등에 전원을 공급할 때 제10 스위치(K4)가 접속되도록 제어할 수 있다.
제10 스위치(K4)가 분리될 때 제1 전지군(211)의 양극은 제2 전지군(212)의 양극과 연결되고, 제1 전지군(211)의 음극은 제2 전지군(212)의 음극과 연결된다. 이로써, 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212) 사이에 전류가 상호 흐르는 것을 구현하여 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212) 사이의 에너지 교환을 구현한다.
도 12에 도시된 충방전회로는 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 포함하고, 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함하고, 제1 상부 브릿지암(2311)은 병렬로 연결된 제1 스위치(V11) 및 제1 다이오드(D11)를 포함하고, 제1 하부 브릿지암(2321)은 병렬로 연결된 제2 스위치(V12) 및 제2 다이오드(D12)를 포함한다. 에너지저장모듈(250)은 인덕턴스(L1)를 포함한다. 스위치모듈(240)은 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412)을 포함하고, 제2 상부 브릿지암(2411)은 병렬로 연결된 제10 스위치(V17) 및 제5 다이오드(D15)를 포함하고, 제2 하부 브릿지암(2412)은 병렬로 연결된 제11 스위치(V18) 및 제6 다이오드(D16)를 포함한다.
여기서, 제1 상부 브릿지암(2311), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 전지군(212)의 양극은 동일선상에 연결되고, 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 하부 브릿지암(2412), 제1 전지군(211)의 음극 및 제2 전지군(212)의 음극은 동일선상에 연결된다. 인덕턴스(L1)의 일단은 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 연결점과 연결되고, 인덕턴스(L1)의 타단은 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점과 연결된다. 제1 전지군(211)의 양극은 제2 상부 브릿지암(2411)과 연결된다. 제1 전지군(211)의 양극과 제2 상부 브릿지암(2411)의 연결점은 제10 스위치(K4)의 일단과 연결되고, 제10 스위치(K4)의 타단, 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제2 전지군(212)의 양극은 동일선상에 연결된다.
도 12에서 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412)은 모두 병렬로 연결된 스위칭 트라이오드 및 환류 다이오드를 포함한다. 그 구조는 도 13에 도시된 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412)이 모두 스위칭 트라이오드만을 포함하는 구조로 대체될 수 있고, 스위칭 트라이오드도 계전기 스위치 등과 같이 스위치 기능을 구비한 임의의 부품으로 대체될 수 있다. 실제 응용에서 제1 상부 브릿지암(2311), 제1 하부 브릿지암(2321), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 하부 브릿지암(2412) 중 하나는 병렬로 연결된 스위칭 트라이오드와 환류 다이오드일 수 있고, 스위치만을 포함할 수도 있으며, 본 출원은 이에 대해 한정하지 않는다. 또한, 충방전전환모듈(230)은 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함하지 않고 도 6 또는 도 7에 도시된 직렬로 연결된 다이오드와 스위치의 조합 구조를 포함할 수 있다. 에너지저장모듈(250)도 직렬로 연결된 다수의 인덕턴스를 포함하거나 직렬로 연결된 인덕턴스와 콘덴서 등을 포함할 수 있다.
에너지저장모듈(250)은 충방전전환모듈(230)과 스위치모듈(240) 사이에 연결될 수 있다. 예컨대, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈(250)의 일단은 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321) 사이에 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 타단은 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412) 사이에 연결된다.
또 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈(250)의 일단은 충방전전환모듈(230)의 제1 단(E11)에 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 타단은 스위치모듈(240)의 제1 단(E21) 사이에 연결된다. 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점과 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 연결점은 도선을 통해 연결된다. 제1 하부 브릿지암(2321)은 제1 전지군(211)의 음극과 연결되고, 제2 하부 브릿지암(2412)은 제2 전지군(212)의 음극과 연결되고, 제1 하부 브릿지암(2321)은 제2 하부 브릿지암(2412)과 연결되지 않는다.
또 예컨대, 도 15에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈(250)의 일단은 충방전전환모듈(230)의 제2 단(E12)에 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 타단은 스위치모듈(240)의 제2 단(E22) 사이에 연결된다. 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점과 제2 상부 브릿지암(2411)과 제2 하부 브릿지암(2412)의 연결점은 도선을 통해 연결된다. 제1 상부 브릿지암(2311)은 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 제2 상부 브릿지암(2411)은 제2 전지군(212)의 양극과 연결되고, 제1 상부 브릿지암(2311)은 제2 상부 브릿지암(2411)과 연결되지 않는다.
도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 전지군(211)의 양단에는 예컨대 콘덴서(C1)가 병렬로 연결될 수 있고, 제2 전지군(212)의 양단에는 예컨대 콘덴서(C2)가 병렬로 연결될 수 있다. 콘덴서(C1) 및 콘덴서(C2)는 전압 안정화 등 기능을 구현하여 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)의 전압 변동을 줄여 제2 전지군(212) 및 제2 전지군(212)의 전압 안정성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 주행 중 전지 전압에 대한 모터 제어기의 샘플링 정확도 요구를 줄일 수 있다.
동력 자동차에서 VCU 또는 MCU 등과 같은 제어모듈은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어하여 제2 전지군(212)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프, 에너지저장모듈(250) 및 제2 전지군(212)이 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성하여, 방전 및 충전 중에 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 가열한다. 및/또는, 제어모듈은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어하여 제1 전지군(211)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프, 에너지저장모듈(250) 및 제1 전지군(211)이 제2 전지군(212)에 충전하는 루프를 형성하여, 방전 및 충전 중에 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 가열한다.
즉, 제어모듈은 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 가열할 때 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어해야 하며, 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)의 도통 또는 분리를 제어하여 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212) 중 하나의 전지군이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프, 전지군 및 에너지저장모듈(250)이 다른 하나의 전지군에 충전하는 루프를 형성한다. 방전루프와 충전루프는 반복적으로 전환되며, 방전 및 충전 중에 2개 전지군 내부에 모두 전류의 흐름이 존재하기 때문에 전지군의 온도를 상승시켜 2개 전지군에 대한 동시 가열을 구현하고, 또 높은 가열 효율을 갖는다.
일 구현 형태에서, 도 12 및 도 13에 도시된 충방전회로의 경우, 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 가열해야 할 때 각 가열 주기는 모두 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함하며, 첫 번째 단계에서 제어모듈은 먼저 제10 스위치(K4)가 분리되도록 제어한다. 제어모듈은 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제1 상부 브릿지암(2311), 에너지저장모듈(250) 및 제2 하부 브릿지암(2412)를 포함하는 루프를 형성하여, 제1 전지군(211)에서 에너지저장모듈(250)로 방전시킨다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V11→인덕턴스(L1)→V18→제1 전지군(211)의 음극. 두 번째 단계에서 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제2 상부 브릿지암(2411)이 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제1 상부 브릿지암(2311), 에너지저장모듈(250), 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제2 전지군(212)를 포함하는 루프를 형성하여, 제1 전지군(211) 및 에너지저장모듈(250)에서 제2 전지군(212)로 충전시킨다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V11→인덕턴스(L1)→V17→제2 전지군(212)의 양극→제2 전지군(212)의 음극→제1 전지군(211)의 음극. 또한, 이 상태가 변하지 않도록 유지하기 위해 V17과 V18의 반복적인 전환을 제어하여 제2 전지군(212)로 충전하는 시간을 제어할 수 있다.
더 나아가, 각 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 뿐만 아니라 세 번째 단계 및 네 번째 단계도 포함한다. 세 번째 단계에서 제어모듈은 제1 하부 브릿지암(2321) 및 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212), 제2 상부 브릿지암(2411), 에너지저장모듈(250) 및 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함하는 루프를 형성하여, 제2 전지군(212)에서 에너지저장모듈(250)로 방전시킨다. 방전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→V17→인덕턴스(L1)→V12→제2 전지군(212)의 음극. 네 번째 단계에서 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제2 상부 브릿지암(2411)이 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212), 제2 상부 브릿지암(2411), 에너지저장모듈(250), 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 전지군(211)를 포함하는 루프를 형성하여, 제2 전지군(212) 및 에너지저장모듈(250)에서 제1 전지군(211)로 충전시킨다. 충전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→V17→인덕턴스(L1)→V11→제1 전지군(211)의 양극→제1 전지군(211)의 음극→제2 전지군(212)의 음극. 또한, 이 상태가 변하지 않도록 유지하기 위해 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 반복적인 전환을 제어하여 제1 전지군(211)로 충전하는 시간을 제어할 수 있다.
이와 유사하게, 도 14에 도시된 충방전회로의 경우, 첫 번째 단계에서 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도동되도록 제어하여 제1 전지군(211)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→인덕턴스(L1)→V17→V12→제1 전지군(211)의 음극. 두 번째 단계에서 제2 하부 브릿지암(2412) 및 제1 하부 브릿지암(2321)이 동시에 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211)과 에너지저장모듈(250)이 제2 전지군(212)에 충전하는 루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→인덕턴스(L1)→제2 전지군(212)의 양극→제2 전지군(212)의 음극→V18→V12→제1 전지군(211)의 음극.
더 나아가, 세 번째 단계에서 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→인덕턴스(L1)→V11→V18→제2 전지군(212)의 음극. 네 번째 단계에서 제1 하부 브릿지암(2321)와 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212)과 에너지저장모듈(250)이 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→인덕턴스(L1)→제1 전지군(211)의 양극→제1 전지군(211)의 음극→V12→V18→제2 전지군(212)의 음극. 여기서, 각 브릿지암 상의 스위칭 튜브에 대한 제어를 통해 각 브릿지암의 도통 및 분리를 구현할 수 있다.
도 15에 도시된 충방전회로의 경우, 첫 번째 단계에서 제1 하부 브릿지암(2321)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→V17→V12→인덕턴스(L1)→제2 전지군(212)의 음극. 두 번째 단계에서 제2 상부 브릿지암(2411) 및 제1 상부 브릿지암(2311)이 동시에 도통되도록 제어하여 제2 전지군(212)과 에너지저장모듈(250)이 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제2 전지군(212)의 양극→V17→V11→제1 전지군(211)의 양극→제1 전지군(211)의 음극→인덕턴스(L1)→제2 전지군(212)의 음극.
더 나아가, 세 번째 단계에서 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 하부 브릿지암(2412)이 동시에 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211)이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V11→V18→인덕턴스(L1)→제1 전지군(211)의 음극. 네 번째 단계에서 제1 상부 브릿지암(2311)과 제2 상부 브릿지암(2411)이 동시에 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211)과 에너지저장모듈(250)이 제2 전지군(212)에 충전하는 루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→V11→V17→제2 전지군(212)의 양극→제2 전지군(212)의 음극→인덕턴스(L1)→제1 전지군(211)의 음극.
이로부터, 2개 및 그 이상의 전지군을 포함하는 충방전회로의 구체적인 회로 구조의 경우, 합리적으로 설계된 제어 순차를 통해 도 12 내지 도 15에 도시된 충방전회로 내 각 브릿지암의 도통 및 분리를 제어하여 한 전지군이 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프, 에너지저장모듈(250)과 이 전지군이 다른 한 전지군에 충전하는 루프를 형성하고, 방전루프와 충전루프를 반복적으로 전환시킴으로써 방전 및 충전 중에 두 전지군을 동시에 가열하여 높은 가열 효율을 갖는다는 것을 알 수 있다.
도 12 내지 도 15에 도시된 충방전회로는 예시일 뿐이며 도에서 각 브릿지암도 기타 구현 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도 12에 도시된 바와 같은 보다 바람직한 일 구현 형태에서, 제1 상부 브릿지암(2311)은 스위칭 튜브(V11), 스위칭 튜브(V11)와 병렬로 연결된 환류 다이오드(D11)를 포함할 수 있다. 제1 하부 브릿지암(2321)은 스위칭 튜브(V12), 스위칭 튜브(V12)와 병렬로 연결된 환류 다이오드(D12)를 포함할 수 있다. 스위치모듈(240)은 한 조의 스위치 브릿지암만을 포함하고, 이 스위치 브릿지암에서 제2 상부 브릿지암(2411)은 스위칭 튜브(V17), 스위칭 튜브(V17)와 병렬로 연결된 환류 다이오드(D15)를 포함할 수 있고, 제2 하부 브릿지암(2412)은 스위칭 튜브(V18), 스위칭 튜브(V18)와 병렬로 연결된 환류 다이오드(D16)를 포함할 수 있다. 본 출원 실시예에서는 각 브릿지암의 구체적인 형태를 한정하지 않으며, 각 브릿지암이 환류 다이오드를 포함하지 않는 경우에도 이 충방전회로의 기능을 구현할 수 있다.
환류 다이오드는 일반적으로 인덕턴스와 결합하여 사용된다. 인덕턴스의 전류가 갑자기 변화되면 인덕턴스 양단의 전압이 돌변하여 회로 루프 내의 기타 소자가 손상될 수 있다. 환류 다이오드와 결합하면 인덕턴스의 전류가 완만하게 변화될 수 있어 전압이 돌변하는 상황을 피하고 회로의 안전성을 향상시킨다.
예를 들어 설명하면, 도 12에 도시된 바와 같이, 한 가열 주기의 첫 번째 단계에서 두 번째 단계로 진입할 때, 즉 스위칭 튜브(V17)와 스위칭 튜브(V18)가 전환될 때, 지연 오차가 존재하기 때문에 첫 번째 단계의 제1 전지군(211)에서 인덕턴스(L1)로의 방전 경로에 전류가 잠시 남아 있을 수 있으며, 이때 환류 다이오드(D16)는 이 전류를 완충하여 전압이 돌변하는 것을 피하고, 회로의 안전성을 향상시킨다.
전술한 2개 및 그 이상의 전지군의 실시 형태에서, 각 가열 주기에서 먼저 한 전지군이 에너지저장모듈에 방전하고, 그 다음 이 전지군 및 에너지저장모듈이 함께 다른 한 전지군에 충전한다. 이로써 충전 전류 또는 방전 전류를 안정적이고 높은 전류값으로 유지할 수 있어 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 발생시키며, 도 16에 도시된 방형파 개략도와 같다. 이중 전지군의 설치는 가열 전류 크기 및 가열 전류 주파수에 대한 에너지저장모듈의 제약을 효과적으로 낮출 수 있고, 이중 전지군의 가열 방식을 통해 에너지저장모듈의 에너지를 제때에 전지군 중 하나에 방출할 수 있어 전지군의 가열 전류가 사전설정된 가열 주파수에 따라 안정적이고 큰 가열 전류 크기를 유지하도록 할 수 있으며, 전지의 다양한 온도, SOC 상태에서 가열 전류 주파수에 대한 조절을 통해 가열 속도를 대폭 향상시킬 수 있다. 가열 전류 크기가 안정적인 값을 유지할 수 있으므로 이중 전지군의 충방전회로에서 발생한 교류 전류의 파형은 방형파 또는 유사 방형파이다.
본 출원 실시예에서, 유사 방형파는 기기의 일부 오차 또는 전류 변조 정확도 등 문제로 인해 파형 왜곡이 발생하여 파형이 규칙적인 방형파에서 유사 방형파로 왜곡된 것이다. 왜곡을 유발하는 오차는 기기 응답시간 지연, 전자기 간섭 등 문제를 포함할 수 있다. 방형파와 유사 방형파의 각 주기에는 모두 일정시간 동안 안정적으로 유지되는 방전전류 피크와 일정시간 동안 안정적으로 유지되는 충전전류 피크가 존재한다. 도 16에 도시된 방형파를 참조하면, 유사 방형파의 경우, 유사 방형파의 단일 주기에도 0-t1 기간 내에 전류가 I1을 유지하고, t1-t2 기간 내에 전류가 -I2를 유지하며, 전류 I1과 -I2는 방향이 반대이다. 유사 방형파는 제형파 또는 일정시간 동안 안정적인 방전전류 피크를 유지하고 일정시간 동안 안정적인 충전전류 피크를 유지하는 기타 임의의 파형을 포함할 수 있다.
다른 일 실시예에서는 모터 제어기를 통해 충방전의 전류 주파수를 제어하고 전류 주파수를 낮춰 각 주기에서 에너지저장모듈에 저장된 전기 에너지가 될수록 많이 전지군으로 재충전되도록 함으로써 충방전회로에서 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 파형의 교류 전류를 발생시키며, 도 10에 도시된 바와 같다.
여기서, 방형파 또는 유사 방형파가 발생하는 시나리오에서의 충방전 전류 주파수는 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 등 파형이 발생하는 시나리오에서의 전류 주파수보다 크다.
본 출원 다른 일부 실시예에서, 스위치모듈(240)은 적어도 한 조의 스위치 브랜치를 포함하고, 적어도 한 조의 스위치 브랜치는 직렬로 연결된 스위치 및 다이오드를 포함하고, 에너지저장모듈(250) 내의 제1 에너지저장소자(251)는 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 에너지저장부품과 스위치 브랜치의 수는 동일하고, 에너지저장부품과 스위치 브랜치는 일대일로 대응하여 연결된다. 스위치 브랜치 내의 다이오드의 음극은 전원공급모듈(210)의 양극과 연결되고, 스위치 브랜치 내의 다이오드의 양극은 전원공급모듈(210)의 음극과 연결된다.
이 실시예에서 스위치모듈은 직렬로 연결된 스위치와 다이오드로 구성된 스위치 브랜치를 포함하며, 직렬로 연결된 1개 다이오드와 1개 스위치를 채택하면 2개 스위칭 튜브로 구성된 스위치 브릿지암을 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어이므로 1개 다이오드와 1개 스위치의 구조를 채택하면 제어 정책이 더 간단하다. 또한, 충방전회로 구조에 대한 다양한 사용자 수요 또는 산업생산 수요를 충족시키기 위해 스위치모듈의 더 많은 구조 변형을 제공하여 충방전전환모듈의 상이한 변형 구조와 더 많은 충방전회로의 특정 회로 구조를 조합해낼 수 있다. 스위치 브랜치 내의 다이오드의 음극은 전원공급모듈의 양극과 연결되고, 다이오드의 음극은 전류를 차단하고 전원공급모듈의 양극과 음극 간에 직접 다이오드를 통해 순방향으로 도통되는 것을 피할 수 있어 충방전회로의 안전성이 향상된다.
도 9, 도 12 내지 도 15에서 스위치모듈(240)의 구조는 모두 전술한 스위치 브랜치의 구조로 대체될 수 있다. 도 9로 예를 들면, 스위치모듈(240)의 구조를 변형시키며, 도 17에 도시된 바와 같이, 스위치모듈(240)은 직렬로 연결된 스위치(V18)와 다이오드(D15)를 포함한다. 다른 일례로서, 도 9로 예를 들면, 도 9의 스위치모듈(240)과 충방전전환모듈(230)의 구조를 변형시키며, 도 18에 도시된 바와 같이, 스위치모듈(240)은 직렬로 연결된 스위치(V18)와 다이오드(D15)를 포함하고, 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 스위치(V11)와 다이오드(D11)를 포함한다. 도 12 내지 도 15의 스위치모듈(240)과 충방전전환모듈(230)의 다양한 구조 조합 방식에 대해서는 여기서 더 이상 일일이 예시하지 않는다.
전술한 각 실시예에 따른 충방전회로에서는 모두 전지를 가열하기 위해 차량의 모터를 직접 사용하지 않고, 별도로 가열모듈(220)과 충방전전환모듈(230) 등 부품을 추가하여 전지 자기가열 기능을 구현한다. 이로써 전지의 가열 중에 모터는 정상적으로 작동할 수 있고, 동력전지에 대한 가열은 동력전지가 탑재된 차량의 정상적인 주행에 영향을 미치지 않는다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 동력전지를 가열할 때 불필요한 비용의 증가를 피하기 위해 차량 자체의 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열할 수 있다. 이에 대응하여, 에너지저장모듈(250)은 M상 모터를 포함하고, 스위치모듈(240)은 M상 브릿지암을 포함하며, M은 양의 정수이다. 여기서, M상 브릿지암은 전원공급모듈(210) 및 충방전전환모듈(230)과 병렬로 연결되고, M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결되고, 충방전전환모듈(230)은 M상 권선의 연결점과 연결된다.
전원공급모듈(210)은 적어도 하나의 전지군을 포함하고, 전지군은 다수의 전지모듈의 집합이거나, 다수의 전지셀을 포함하는 전지모듈일 수 있다. 스위치모듈(240)에 포함된 M상 브릿지암은 모터에 대응하는 인버터로 구현될 수 있으며, 각 상 브릿지암은 모드 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함한다. 예컨대, 3상 모터에 대응하는 인버터는 3상 브릿지암을 포함하고, 3개 상부 브릿지암 및 3개 하부 브릿지암을 포함한다.
충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성하기 위해 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 또는 하부 브릿지암이 도통되고 충방전전환모듈(230)의 제1 전환회로(231) 또는 제2 전환회로(232)가 도통되어야 한다. 전원공급모듈(210)의 상단이 양극이고, 하단이 음극이라고 가정하면, M상 브릿지암의 상부 브릿지암 및 제2 전환회로(232)가 도통될 때 방전루프를 형성하며, 이때 전류는 전원공급모듈(210)의 양극으로부터 유출된 후 M상 브릿지암의 M개 상부 브릿지암을 거치고, 그 다음 M상 모터를 거쳐 제2 전환회로(232)에서 전원공급모듈의 음극으로 되돌아간다. M상 브릿지암의 하부 브릿지암 및 제1 전환회로(231)가 도통될 때 충전루프를 형성하며, 이때 전류는 전원공급모듈(210)의 음극으로부터 유출된 후 M상 브릿지암의 M개 하부 브릿지암을 거치고, 그 다음 M상 모터를 거쳐 제1 전환회로(231)에서 전원공급모듈(210)의 양극으로 되돌아간다.
충전루프 및 방전루프를 주기적으로 전환하여 전원공급모듈(210) 내부에서 전류가 흐르게 함으로써 전원공급모듈(210)을 가열하기 위한 열을 발생시킨다.
본 실시예에서, 에너지저장모듈(250)에 포함된 M상 모터는 스위치모듈(240)에 포함된 M상 브릿지암에 연결되는 것 뿐만 아니라 충방전전환모듈(230)에도 연결되어 M상 브릿지암을 흐르는 전류가 동시에 M상 모터의 모든 권선으로부터 유입되어 모든 권선의 타단으로부터 유출되도록 함으로써 M상 모터의 모든 권선을 흐르는 전류가 상이한 방향을 갖는 교류 전류가 아니라 동일한 방향 및 동일한 크기를 갖는 전류가 되도록 할 수 있다. 따라서, 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 모터 진동 및 소음이 너무 큰 문제를 효과적으로 줄일 수 있다.
모터를 이용하여 전지를 가열하는 충방전회로의 회로 구성에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 먼저 1개 전지군을 포함하는 충방전회로의 경우, 이 1개 전지군은 1개 전지팩이거나 다수의 전지팩의 조합일 수 있다. 본 출원 실시예에서는 충방전회로에 포함된 이 1개 전지군을 제1 전지군이라고 한다.
충방전회로에서, 전원공급모듈(210)는 제1 전지군(211)을 포함하고, 스위치모듈(240)은 M상 브릿지암을 포함하고, 에너지저장모듈(250)은 M상 모터를 포함하고, 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)를 포함한다. 제1 전지군(211), M상 브릿지암 및 충방전전환모듈(230)은 병렬로 연결되고, M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결되고, 충방전전환모듈(230)에서 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점은 M상 모터와 연결된다.
도 19에 도시된 바와 같이, M상 브릿지암이 3상 브릿지암인 것으로 예를 들면, 브릿지암(331), 브릿지암(332) 및 브릿지암(333)을 포함한다. 이에 대응하여, M상 모터는 3상 권선모터이고, 3개 권선, 즉 권선(311), 권선(312) 및 권선(313)을 포함한다. 제1 전지군(211), 브릿지암(331), 브릿지암(332), 브릿지암(333) 및 충방전전환모듈(230)은 병렬로 연결된다. 브릿지암(331)의 상부 브릿지암(3311)과 하부 브릿지암(3312)의 연결점은 권선(311)의 일단과 연결되고, 브릿지암(332)의 상부 브릿지암(3321)과 하부 브릿지암(3322)의 연결점은 권선(312)의 일단과 연결되고, 브릿지암(333)의 상부 브릿지암(3331)과 하부 브릿지암(3332)의 연결점은 권선(313)의 일단과 연결된다. 권선(311)의 타단, 권선(312)의 타단, 권선(313)의 타단은 동일선상에 연결되고, 권선(311), 권선(312) 및 권선(313)의 공통 연결점을 중성점이라고 한다. 충방전전환모듈(230)의 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점은 모터의 중성점과 연결된다.
도 19에서, 충방전전환모듈(230)의 구조는 브릿지암 구조로 표시된다. 제1 전환회로(231)는 제1 상부 브릿지암(2311)을 포함하고, 제2 전환회로(232)는 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제1 전지군(211), 상부 브릿지암(3311~3331), 권선(311~313) 및 충방전전환모듈(230)의 제1 하부 브릿지암(2321)은 공동으로 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→브릿지암(331)의 상부 브릿지암(3321), 브릿지암(332)의 상부 브릿지암(3321) 및 브릿지암(333)의 상부 브릿지암(3331)→권선(311, 312 및 313)→제1 하부 브릿지암(2321)→제1 전지군(211)의 음극.
다른 한편으로, 제1 전지군(211), 하부 브릿지암(3312~3332), 권선(311~313) 및 충방전전환모듈(230)의 제1 상부 브릿지암(2311)은 공동으로 충전루프를 형성한다(도에 도시되지 않음). 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→브릿지암(331)의 하부 브릿지암(3312), 브릿지암(332)의 하부 브릿지암(3322) 및 브릿지암(333)의 하부 브릿지암(3332)→권선(311, 312 및 313)→제1 상부 브릿지암(2311)→제1 전지군(211)의 양극.
도 19에 도시된 실시예에서, 모터 권선의 연결점을 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점에 연결시킴으로써 충전 또는 방전 시 전류가 동시에 모든 권선으로부터 유입되도록 허용되어 전류가 다시 임의의 한 상 권선을 거쳐 유출될 필요가 없으며, 3상 권선에 유입되거나 유출되는 전류는 크기가 항상 같고 위상차가 0이므로 3상 공간대칭 권선으로 합성된 고정자 자기장이 0에 가까우며, 따라서 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열할 때 고정자 자기장과 회전자 자기장의 상호 작용으로 인해 발생하는 진동 및 소음이 효과적으로 억제된다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
일례로서, M상 모터와 충방전전환모듈(230) 사이에는 제2 에너지저장소자(260)가 설정되고, 제2 에너지저장소자(260)는 적어도 하나의 외부 인덕턴스를 포함하거나, 적어도 하나의 콘덴서를 포함하거나, 직렬로 연결된 적어도 하나의 인덕턴스 및/또는 콘덴서 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 충방전전환모듈(230)에서 제1 전환회로(231)와 제2 전환회로(232)의 연결점은 제2 에너지저장소자(260)의 일단과 연결되고, 제2 에너지저장소자(260)의 타단은 M상 모터의 중성점과 연결된다.
도 20에 도시된 충방전회로와 도 19에 도시된 회로 구조와의 차이점이라면, 도 20의 3상 모터의 중성점과 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)의 연결점 사이에 외부 인덕턴스 유닛(321)이 설정되어 있는 것이다. 선택적으로, 외부 인덕턴스 유닛(321)은 도선일 수도 있으며, 도 19에 도시된 바와 같다. 또한, 본 출원 실시예에서는 외부 인덕턴스 유닛의 수에 대해서도 한정하지 않을 수 있다.
모터 권선과 충방전전환모듈(230) 사이에 제2 에너지저장소자(260)를 추가하고, 제2 에너지저장소자(260)와 모터 권선을 통해 에너지를 공동으로 저장하면 방전루프에 저장되는 전기 에너지를 개선하는 데 유리하며, 충전루프에서 저장된 전기 에너지를 다시 전지군에 재충전함으로써 전지군의 가열 효율을 향상시킨다. 도 20에서, 모터와 충방전전환모듈(230) 사이에 외부 인덕턴스 유닛을 설정하는 것을 통해 인덕턴스를 증가시킬 수 있으며, 이는 가열 중 전류의 리플을 낮추는 데 유리하여 충방전의 전류를 효과적으로 개선시키고, 충방전 효율을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, M상 모터는 6상 권선모터일 수도 있으며, 이에 대응하여, M상 권선은 6상 권선모터의 모든 권선일 수 있다. 선택적으로, M상 브릿지암은 3상 브릿지암이거나 6상 브릿지암일 수 있다.
여기서, 도 19 및 도 20에서 충방전전환모듈(230)의 구조는 도 4 내지 도 7에 도시된 임의의 충방전전환모듈(230)의 구조일 수 있다. 구체적으로, 일례에서, 도 19 및 도 20의 제1 상부 브릿지암(2311) 및 제1 하부 브릿지암(2321)의 환류 다이오드를 제거하고 스위칭 트라이오드만을 남길 수 있으며, 스위칭 트라이오드도 계전기 스위치 등과 같이 스위치 기능을 구비한 기타 부품으로 대체할 수 있다.
다른 일례에서, 충방전전환모듈(230)의 구조는 브릿지암 구조가 아니라 직렬로 연결된 다이오드와 스위치를 포함할 수도 있다. 도 21에 도시된 바와 같이, 충방전전환모듈(230)은 직렬로 연결된 다이오드(D7)와 스위칭 튜브(V7)를 포함한다. 제1 전지군(211)의 양극, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 다이오드(D7)의 음극은 동일선상에 연결되고, 제1 전지군(211)의 음극, 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)의 일단은 동일선상에 연결된다. 스위치모듈(240)의 각 조의 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 3상 모터의 3상 권선(LA, LB 및 LC)과 일대일로 대응하여 연결된다. 3상 권선(LA, LB 및 LC)의 공통 연결점은 다이오드(D7)와 스위칭 튜브(V7)의 연결점과 연결된다. 다이오드(D7)의 양극은 스위칭 튜브(V7)의 일단과 연결되고, 스위칭 튜브(V7)의 타단은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다.
도 21에 도시된 회로 구조에서, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 스위치(K) 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L)와 스위칭 튜브(V7) 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→권선(LA, LB 및 LC)→스위치(K)→인덕턴스(L)→스위칭 튜브(V7)→제1 전지군(211)의 음극. 그리고, 제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위치(K)가 접속되도록 제어하고, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어한다. 이 경우 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L)와 다이오드(D7) 사이의 충전루프가 형성된다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→권선(LA, LB 및 LC)→스위치(K)→인덕턴스(L)→다이오드(D7)→제1 전지군(211)의 양극.
도 21에서 다이오드(D7)는 반대방향으로 설정될 수도 있으며, 즉 다이오드(D7)의 음극은 스위칭 튜브(V7)와 연결되고, 다이오드(D7)의 양극은 제1 전지군(211)의 양극과 연결된다. 다이오드(D7)를 반대방향으로 설정한 후, 방전 과정에서 스위치(K) 및 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암이 접속되고 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 스위치(K), 다이오드(D7), 인덕턴스(L), 권선(LA, LB 및 LC)과 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→다이오드(D7)→인덕턴스(L)→스위치(K)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→제1 전지군(211)의 음극. 충전 과정에서, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 스위치(K) 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되고 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L), 스위칭 튜브(V7) 사이의 충전루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→스위칭 튜브(V7)→인덕턴스(L)→스위치(K)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→제1 전지군(211)의 양극.
도 21에서 스위치(K)와 인덕턴스(L)는 어느 하나만을 설정할 수도 있다. 스위치(K)와 인덕턴스(L)를 설정하지 않고 도선으로 권선(LA, LB 및 LC)의 중성점과 충방전전환모듈(230)을 연결할 수도 있다.
도 21에 도시된 회로 구조에서, 충방전전환모듈(230)은 1개 환류 다이오드 및 1개 트라이오드만을 채택하므로, 2개 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드(D7)는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어이므로 제어 정책이 더 간단하다.
도 21의 회로 구조는 도 20에 도시된 회로 구조로 변형될 수도 있다. 도 22와 도 21의 차이점이라면, 다이오드(D7)의 음극과 스위치모듈(240)의 연결점 사이에 스위치(K)가 설정된 것이다. 도 22에서, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 인덕턴스(L)와 스위칭 튜브(V7) 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→권선(LA, LB 및 LC)→인덕턴스(L)→스위칭 튜브(V7)→제1 전지군(211)의 음극. 그리고, 제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위치(K)가 접속되도록 제어하고, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어한다. 이 경우 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 인덕턴스(L), 다이오드(D7)와 스위치(K) 사이의 충전루프가 형성된다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→권선(LA, LB 및 LC)→인덕턴스(L)→다이오드(D7)→스위치(K)→제1 전지군(211)의 양극.
도 22에서 다이오드(D7)의 방향은 반대방향으로 설정될 수 있다. 즉 다이오드(D7)의 양극은 스위치(K)와 연결되고, 다이오드(D7)의 음극은 스위칭 튜브(V7)와 연결된다. 다이오드(D7)를 반대방향으로 설정한 후, 방전 과정에서 스위치(K) 및 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암이 접속되고 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 스위치(K), 다이오드(D7), 인덕턴스(L), 권선(LA, LB 및 LC)과 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→스위치(K)→다이오드(D7)→인덕턴스(L)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→제1 전지군(211)의 음극. 충전 과정에서, 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되고 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위치(K)가 분리되도록 제어하여 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 인덕턴스(L), 스위칭 튜브(V7) 사이의 충전루프를 형성한다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→스위칭 튜브(V7)→인덕턴스(L)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→제1 전지군(211)의 양극.
도 22에서, 스위치(K)가 다이오드(D7)와 제1 전지군(211)의 양극 사이에 설정되고, 충방전전환모듈(230)에 고장이 발생하면 스위치(K)가 분리되어 충방전전환모듈(230)의 고장으로 인한 회로 내 기타 부품의 손상을 피할 수 있다.
도 19의 회로 구조는 도 23에 도시된 회로 구조로 변형될 수도 있다. 도 23과 도 21의 차이점이라면, 다이오드(D7)와 스위칭 튜브(V7)의 위치가 서로 바뀐 것이다. 도 23에서, 스위칭 튜브(V7)는 제1 전지군(211)의 양극과 연결되고, 다이오드(D7)는 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다. 도 23에 도시된 회로 구조에서, 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암, 스위치(K) 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L)와 스위칭 튜브(V7) 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→스위칭 튜브(V7)→인덕턴스(L)→스위치(K)→권선(LA, LB 및 LC)→제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→제1 전지군(211)의 음극. 그리고, 제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위치(K)가 접속되도록 제어하고, 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어한다. 이 경우 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L)와 다이오드(D7) 사이의 충전루프가 형성된다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→다이오드(D7)→인덕턴스(L)→스위치(K)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→제1 전지군(211)의 양극.
도 23에서 다이오드(D7)의 방향은 반대방향으로 설정될 수도 있으며, 즉 다이오드(D7)의 양극은 스위칭 튜브(V7)와 연결되고, 다이오드(D7)의 음극은 제1 전지군(211)의 음극과 연결된다. 제어 방식도 이에 따라 조정하면 되며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 23에서 스위치(K)와 인덕턴스(L)는 어느 하나만을 설정할 수도 있다. 스위치(K)와 인덕턴스(L)를 설정하지 않고 도선으로 권선(LA, LB 및 LC)의 중성점과 충방전전환모듈(230)을 연결할 수도 있다.
도 23에 도시된 회로 구조에서, 충방전전환모듈(230)은 1개 환류 다이오드 및 1개 트라이오드만을 채택하므로, 2개 스위칭 튜브를 채택하는 것에 비해 원가를 절반 줄이고 스위칭 중의 원가를 절감한다. 또한 다이오드(D7)는 능동 제어가 필요 없이 수동 제어이므로 제어 정책이 더 간단하다.
도 23의 회로 구조는 도 24에 도시된 회로 구조로 변형될 수도 있다. 도 24와 도 23의 차이점이라면, 스위치(K)가 다이오드(D7)와 제1 전지군(211)의 음극 사이에 설정되는 것이다. 도 24에 도시된 회로 구조에서, 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 접속되도록 제어하여 제1 전지군(211), 제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 인덕턴스(L)와 스위칭 튜브(V7) 사이의 방전루프를 형성한다. 방전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 양극→스위칭 튜브(V7)→인덕턴스(L)→권선(LA, LB 및 LC)→제어 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암→제1 전지군(211)의 음극. 그리고, 제어 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암 및 스위치(K)가 접속되도록 제어하고, 스위치모듈(240)의 모든 하부 브릿지암 및 스위칭 튜브(V7)가 분리되도록 제어한다. 이 경우 제1 전지군(211), 스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암, 권선(LA, LB 및 LC), 스위치(K), 인덕턴스(L)와 다이오드(D7) 사이의 충전루프가 형성된다. 충전의 전류 경로: 제1 전지군(211)의 음극→스위치(K)→다이오드(D7)→인덕턴스(L)→권선(LA, LB 및 LC)→스위치모듈(240)의 모든 상부 브릿지암→제1 전지군(211)의 양극.
도 24에서 다이오드(D7)의 방향은 반대방향으로 설정될 수도 있으며, 즉 다이오드(D7)의 양극은 스위칭 튜브(V7)와 연결되고, 다이오드(D7)의 음극은 스위치(K)와 연결된다. 제어 방식도 이에 따라 조정하면 되며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
도 24에서, 스위치(K)는 다이오드(D7)와 제1 전지군(211)의 음극 사이에 설정되고, 충방전전환모듈(230)에 고장이 발생하면 스위치(K)가 분리되어 충방전전환모듈(230)의 고장으로 인한 회로 내 기타 부품의 손상을 피할 수 있다.
전술한 각 실시예는 모두 1개 모터로 전지를 가열하는 경우이며, 실제 응용 시나리오에서 일부 전기자동차는 2개 모터를 가지며, 2개 모터를 이용하여 동력전지를 가열할 수도 있다. 이중 모터를 구비한 전기기기인 경우, 2개의 모터를 이용하여 전지군을 가열할 수 있으며, 여기서 한 모터의 인버터는 스위치모듈에 해당하고, 다른 한 모터의 인버터는 충방전전환모듈에 해당하다. 2개의 모터 권선은 에너지저장모듈에 해당한다. 두 모터의 인버터에서 각 브릿지암의 도통 또는 분리를 제어함으로써 충방전회로에서 충전루프와 방전루프를 교대로 전환할 수 있다. 도 25 및 도 26은 본 출원 실시예에 따른 이중 모터를 이용하여 전지를 가열하는 충방전회로의 회로 구조를 나타낸다.
일례에서, M상 모터는 이중 모터로 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하고, 제1 M상 모터의 M상 권선의 연결점은 제2 M상 모터의 M상 권선의 연결점과 연결된다. 구체적으로, 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터는 모두 3상 권선모터일 수 있고, 제1 M상 모터는 권선(311), 권선(312) 및 권선(313)을 포함하고, 제2 M상 모터는 권선(321), 권선(322) 및 권선(323)을 포함한다. 권선(311, 312, 313)의 공통 연결점은 권선(321, 322, 323)의 공통 연결점과 연결된다.
이중 모터를 포함하는 회로 구조에서, 스위치모듈(240)에 포함된 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 제1 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결된다. 구체적으로, 스위치모듈(240)의 M상 브릿지암은 브릿지암(331), 브릿지암(332) 및 브릿지암(333)을 포함한다. 구체적으로, 브릿지암(331)의 상부 브릿지암(3311)과 하부 브릿지암(3312)의 연결점은 권선(311)의 일단과 연결되고, 브릿지암(332)의 상부 브릿지암(3321)과 하부 브릿지암(3322)의 연결점은 권선(312)의 일단과 연결되고, 브릿지암(333)의 상부 브릿지암(3331)과 하부 브릿지암(3332)의 연결점은 권선(313)의 일단과 연결된다.
이중 모터를 포함하는 회로 구조에서, 충방전전환모듈(230)도 M상 브릿지암을 포함하며, 그 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 제2 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결된다. 구체적으로, 충방전전환모듈(230)은 브릿지암(341), 브릿지암(342) 및 브릿지암(343)을 포함한다. 브릿지암(341)의 상부 브릿지암(3411)과 하부 브릿지암(3412)의 연결점은 권선(321)의 일단과 연결되고, 브릿지암(342)의 상부 브릿지암(3421)과 하부 브릿지암(3422)의 연결점은 권선(322)의 일단과 연결되고, 브릿지암(343)의 상부 브릿지암(3431)과 하부 브릿지암(3432)의 연결점은 권선(323)의 일단과 연결되고, 권선(311)의 타단, 권선(312)의 타단, 권선(313)의 타단, 권선(321)의 타단, 권선(322)의 타단 및 권선(323)의 타단은 공통 연결점에 연결된다.
도 25에 도시된 바와 같이, 전원공급모듈(210), 상부 브릿지암(3311, 3321, 3331), 권선(311~313), 권선(321~323) 및 하부 브릿지암(3412, 3422, 3432)은 공동으로 방전루프를 형성한다. 도 26에 도시된 바와 같이, 전원공급모듈(210), 하부 브릿지암(3312, 3322, 3332), 권선(311~313), 권선(321~323) 및 상부 브릿지암(3411, 3421, 3431)은 공동으로 충전루프를 형성한다. 여기서, 제어모듈(도에 도시되지 않음)의 제어하에 충전루프와 방전루프는 주기적으로 교대로 도통된다.
다른 일 구현 형태에서, 충방전전환모듈(230)의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 전원공급모듈(210), 스위치모듈(240)의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터와 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성할 수도 있다. 도 25 또는 도 22에 도시된 회로 구조에서, 하부 브릿지암(3312, 3322, 3332) 및 상부 브릿지암(3411, 3421, 3431)이 모두 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211), 상부 브릿지암(3411, 3421 및 3431), 권선(321~323), 권선(311~313), 하부 브릿지암(3312, 3322 및 3332) 사이의 방전루프를 형성한다.
그리고, 스위치모듈(240)의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 충방전전환모듈(230)의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 전원공급모듈(210), 충방전전환모듈(230)의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터와 스위치모듈(210)의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다. 도 25 또는 도 22에 도시된 회로 구조에서, 상부 브릿지암(3311, 3321, 3331)과 하부 브릿지암(3412, 3422, 3432)이 도통되도록 제어하여 제1 전지군(211), 하부 브릿지암(3412, 3422 및 3432), 권선(321~323), 권선(311~313), 상부 브릿지암(3311, 3321 및 3331) 사이의 충전루프를 형성한다.
도 25 및 도 26에 도시된 실시예에서, 권선(311~313)으로 유입되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제1 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 유사하게, 권선(321~323)에서 유출되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제2 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
선택적으로, 전술한 제1 M상 모터는 6상 모터일 수 있고, 제2 M상 모터는 3상 모터일 수 있다. 에너지저장모듈(250)은 6상 모터의 모든 권선이고, 제2 에너지저장소자(260)는 3상 모터의 모든 권선이다.
선택적으로, 제1 M상 모터는 3상 모터이고, 제2 M상 모터는 6상 모터일 수 있으며, 에너지저장모듈(250)은 3상 모터의 모든 권선이고, 제2 에너지저장소자(260)는 6상 모터의 모든 권선이다.
선택적으로, 제1 M상 모터는 6상 모터이고, 제2 M상 모터는 6상 모터이고, 에너지저장모듈(250)은 6상 모터의 모든 권선이고, 에너지저장모듈(250)은 다른 6상 모터의 모든 권선이다.
전술한 제1 M상 모터와 제2 M상 모터는 기타 임의 상 모터의 조합 방식일 수도 있으며, 본 출원 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서 모터를 이용하여 전지를 가열하는 충방전회로는 2개 또는 2개 이상의 전지군을 포함할 수도 있다. 도 27은 2개 또는 그 이상의 전지군을 포함하는 충방전회로의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 27에 도시된 바와 같이, 충방전회로는 전원공급모듈(210), 스위치모듈(240), 에너지저장모듈(250) 및 충방전전환모듈(230)을 포함한다.
구체적으로, 전원공급모듈(210)은 제1 전지군(211) 및 제2 전지군(212)을 포함한다. 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212) 사이에는 제10 스위치(도에 도시되지 않았으며, 점선은 연결 관계가 가변적임을 나타냄)가 연결되고, 제10 스위치의 온오프는 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212) 사이의 연결 관계를 변화시킨다. 구체적으로, 제10 스위치가 접속될 때 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)은 병렬로 연결되고, 분리될 때 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)은 직렬로 연결된다. 전지군은 다수의 전지모듈의 집합이거나, 다수의 전지셀을 포함하는 전지모듈일 수 있다. 스위치모듈(240)은 M상 브릿지암을 포함하는 인버터로 구현될 수 있으며, M은 양의 정수이며, 각 상 브릿지암은 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하며, 예컨대 3상 브릿지암은 3개 상부 브릿지암 및 3개 하부 브릿지암을 포함한다. 에너지저장모듈(250)은 M상 모터를 포함할 수 있으며, 예컨대 M상 모터는 3상 권선모터로 3상 권선을 갖는다. 충방전전환모듈(230)은 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)를 포함한다. 이중 전지군을 포함하는 충방전회로에서, 제1 전환회로(231)는 제1 상부 브릿지암(2311)을 포함하고, 제2 전환회로(232)는 제1 하부 브릿지암(2321)을 포함한다. 제1 상부 브릿지암(2311)와 제1 하부 브릿지암(2321)의 구조는 병렬로 연결된 트라이오드와 환류 다이오드일 수 있고, 스위치만 포함할 수도 있다.
일례에서, 도 28에 도시된 바와 같이, 제1 전지군(211)은 스위치모듈(240)에 포함된 M상 브릿지암과 병렬로 연결되며, 여기서 제1 전지군(211)의 제1 단, M상 브릿지암의 상부 브릿지암은 동일선상에 연결되고, M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결되고, 충방전전환모듈(230)의 상하부 브릿지암의 연결점은 M상 모터의 중성점과 연결된다. 충방전전환모듈(230)의 상하부 브릿지암의 연결점은 도선을 통해 M상 모터의 중성점과 직접 연결될 수 있다. 또는 충방전전환모듈(230)의 상하부 브릿지암의 연결점과 M상 모터의 중성점 사이에 제2 에너지저장소자(260)가 연결되고, 제2 에너지저장소자(260)는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하거나, 직렬로 연결된 인덕턴스와 콘덴서 등을 포함할 수 있다. 충방전전환모듈(230)의 상하부 브릿지암의 연결점과 M상 모터의 중성점 사이에는 제9 스위치가 설정될 수도 있다.
제2 전지군(212)의 제1 단은 충방전전환모듈(230)의 제1 상부 브릿지암(2311)과 동일선상에 연결되고, 제2 전지군(212)의 제2 단은 제1 전지군(211)의 제2 단, M상 브릿지암, 충방전전환모듈(230)의 제1 하부 브릿지암(2321)과 동일선상에 연결되고, 제10 스위치(K4)는 제1 전지군(211)의 제1 단과 제2 전지군(212)의 제1 단 사이에 연결된다.
구체적으로, M상 브릿지암은 브릿지암(431), 브릿지암(432) 및 브릿지암(433)을 포함하는 3상 브릿지암일 수 있고, 이에 대응하여, M상 모터는 3상 권선, 즉 권선(411), 권선(412) 및 권선(413)을 포함하는 3상 권선모터이다.
모터를 이용하여 전원공급모듈(210)을 가열해야 하는 경우, 제10 스위치(K4)를 분리하며, 이때 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)은 직렬로 연결된다. M상 브릿지암의 상부 브릿지암 또는 하부 브릿지암, 그리고 충방전전환모듈(230)의 제1 상부 브릿지암(2311)과 제1 하부 브릿지암(2321)에 대한 제어를 통해 제1 전지군(211)과 제2 전지군(212)의 충방전에 대한 제어를 구현할 수 있다. 첫 번째 주기에서 제1 전지군(211)이 방전하고 제2 전지군(212)이 충전한다고 가정한다. 이 경우, 제1 전지군(211)의 방전전류는 양극으로부터 유출된 후 브릿지암(431~433)의 상부 브릿지암(4311, 4321, 4331)을 거쳐 권선(411~413)으로 유입되고, 다시 충방전전환모듈(230)의 제1 상부 브릿지암(2311)을 거쳐 제2 전지군(212)의 양극으로 유입되고, 또 제2 전지군(212)의 음극으로부터 유출된 후 마지막에 제1 전지군(211)의 음극으로 유입된다.
도 29에 도시된 바와 같이, 두 번째 주기에서 제1 전지군(211)이 충전하고 제2 전지군(212)이 방전한다. 이 경우, 제2 전지군(212)의 방전전류는 양극으로부터 유출된 후 충방전전환모듈(230)의 제1 상부 브릿지암(2311)을 거쳐 권선(411~413)으로 유입되고, 다시 브릿지암(431~433)의 상부 브릿지암(4311, 4321, 4331)을 거쳐 제1 전지군(211)의 양극으로 유입되고, 또 제1 전지군(211)의 음극으로부터 유출된 후 마지막에 제2 전지군(212)의 음극으로 유입된다.
본 실시예에서, 이중 전지군의 설계를 통해 가열 전류 크기 및 가열 전류 주파수에 대한 모터 인덕턴스의 제약을 효과적으로 낮출 수 있으며, 이중 전지의 가열 방식을 통해 에너지저장모듈의 에너지를 제때에 전지 중 하나에 방출할 수 있어 전지의 가열 전류가 사전설정된 가열 주파수에 따라 안정적인 가열 전류 크기를 유지할 수 있고, 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류가 발생할 수 있으므로 상이한 온도, SOC 상태의 전지에 대해 가열 전류 주파수를 조절하여 가열 속도를 대폭 향상시킬 수 있다.
도 30은 이중 모터를 이용하여 이중 전지군을 가열하는 충방전회로의 회로 구조를 나타내며, 즉 M 모터가 이중 모터일 때의 회로 토폴로지를 나타낸다.
구체적으로, 도 30에 도시된 바와 같이, M상 모터는 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하는 이중 모터이고, 제1 M상 모터의 M상 권선의 연결점은 제2 M상 모터의 M상 권선의 연결점과 연결된다. 구체적으로, 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터는 모두 3상 권선모터일 수 있고, 제1 M상 모터는 권선(411), 권선(412) 및 권선(413)을 포함하고, 제2 M상 모터는 권선(441), 권선(442) 및 권선(443)을 포함한다. 권선(411, 412, 413)의 공통 연결점은 권선(441, 442, 443)의 공통 연결점과 연결된다.
스위치모듈(240)에 포함된 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 제1 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결된다. 구체적으로, 스위치모듈(240)의 M상 브릿지암은 브릿지암(431), 브릿지암(432) 및 브릿지암(433)을 포함한다. 구체적으로, 브릿지암(431)의 상부 브릿지암(4311)과 하부 브릿지암(4312)의 연결점은 권선(411)의 일단과 연결되고, 브릿지암(432)의 상부 브릿지암(4321)과 하부 브릿지암(4322)의 연결점은 권선(412)의 일단과 연결되고, 브릿지암(433)의 상부 브릿지암(4331)과 하부 브릿지암(4332)의 연결점은 권선(413)의 일단과 연결된다.
충방전전환모듈(230)도 M상 브릿지암을 포함하며, 그 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점은 각각 제2 M상 모터의 M상 권선과 일대일로 대응하여 연결된다. 구체적으로, 충방전전환모듈(230)은 브릿지암(421), 브릿지암(422) 및 브릿지암(423)을 포함한다. 브릿지암(421)의 상부 브릿지암(4211)과 하부 브릿지암(4212)의 연결점은 권선(441)의 일단과 연결되고, 브릿지암(422)의 상부 브릿지암(4221)과 하부 브릿지암(4222)의 연결점은 권선(442)의 일단과 연결되고, 브릿지암(423)의 상부 브릿지암(4231)과 하부 브릿지암(4232)의 연결점은 권선(443)의 일단과 연결되고, 권선(441)의 타단, 권선(442)의 타단, 권선(443)의 타단, 권선(411)의 타단, 권선(412)의 타단 및 권선(413)의 타단은 공통 연결점에 연결된다.
도 30에 도시된 실시예에서, 권선(411~413)으로 유입되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제1 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 이와 유사하게, 권선(441~443)에서 유출되는 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터 루프를 이용하여 동력전지를 가열하는 과정에서 제2 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제할 수 있다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
도 31은 본 출원 실시예에 따른 충방전시스템(500)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 충방전시스템(500)은 제어모듈(530) 및 전술한 임의의 실시예에서의 충방전회로(200)를 포함한다.
제어모듈(530)은 전원공급모듈(210)의 충방전을 제어하기 위해 충방전회로(200)에 명령을 송신하도록 구성된다. 도 31에 도시된 바와 같이, 충방전회로(200)는 전원공급모듈(210), 스위치모듈(240), 에너지저장모듈(250) 및 충방전전환모듈(230)을 포함한다. 제어모듈(530)은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)과 연결되고, 충방전회로(200)에서 교대로 전환되는 충전루프 또는 방전루프를 형성하기 위해 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)에 충방전 이네이블 신호를 송신하여 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)의 도통 또는 차단을 제어하도록 구성된다.
일례에서, 제어모듈(530)은 차량 제어기 또는 차량 제어기(Vehicle control unit, VCU) 및/또는 모터 제어기를 포함할 수 있다.
일례에서, 전원공급모듈(210)은 동력전지이다.
충방전시스템(500)을 이용하여 전원공급모듈(210)을 가열하는 경우, 제어모듈(530)은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)에 이네이블 신호를 송신하여 충방전회로 내의 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)의 도통 또는 차단을 제어하여 충전루프 또는 방전루프를 형성한다.
충방전회로가 1개 전지군만을 포함하는 경우, 스위치모듈(240)은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 충방전전환모듈(230)은 제1 전환회로(231) 및 제2 전환회로(232)를 포함하며, 제어모듈(530)에 의해 송신된 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되거나 하부 브릿지암이 도통되고, 또 충방전전환모듈(230)의 제1 전환회로(231)가 도통되거나 제2 전환회로(232)가 도통되어 충전루프 또는 방전루프를 형성하며, 충전루프 또는 방전루프를 반복적으로 전환하여 전원공급모듈(210)에 대한 충방전을 수행함으로써 전류가 전원공급모듈(210) 내부를 흐를 때 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)을 가열한다.
충방전회로가 적어도 2개의 전지군을 포함하는 경우, 제어모듈(530)에 의해 송신된 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되거나 하부 브릿지암이 도통되고, 또 충방전전환모듈(230)의 제1 전환회로(231)가 도통되거나 제2 전환회로(232)가 도통되어 충전루프 또는 방전루프를 형성하고, 충전루프 또는 방전루프를 통해 제1 전지군 또는 제2 전지군에 대해 충방전을 수행하며, 충방전은 제1 전지군과 제2 전지군의 충방전 상태에 대한 전환을 포함하며, 여기서 충방전 상태는 제1 전지군이 충전함과 동시에 제2 전지군이 방전하는 것, 또는 제1 전지군이 방전함과 동시에 상기 제2 전지군이 충전하는 것을 포함한다.
일례에서, 제어모듈(530)은 동력전지의 하전 상태(SOC)를 결정하도록 구성된다. 하전 상태(State Of Charge, SOC)는 일정한 방전율에서 동일한 조건에서 전지의 정격 용량에 대한 잔여 용량의 비율이다. SOC는 전지관리시스템의 주요 파라미터 중 하나이며, 전체 자동차의 충방전 제어 정책 및 전지 균형적인 작동의 기초이기도 하다. 단, 리튬전지 자체 구조의 복잡성으로 인해 그 하전 상태는 직접적인 측정을 통해 획득할 수 없고 전지의 일부 외부 특성, 예컨대 전지의 내부저항, 온도, 전류 등 관련 파라미터에 따라 관련 특성 그래프 또는 계산식을 이용하여 SOC를 추정한다.
일례에서, 제어모듈(530)은 또한, 전지관리시스템(BMS)에 의해 송신된 가열 요청을 수신하도록 구성되며, 가열 요청은 동력전지가 가열 조건을 충족함을 지시하는 데 사용된다.
일례에서, 전지관리시스템(Battery Management System, BMS)에 의해 송신된 가열 요청을 수신함으로써 제어모듈(530)이 제때에 동력전지를 가열할 수 있도록 하여 차량 등 동력 장치의 사용에 영향을 미치는 것을 피한다.
일례에서, 제어모듈(530)은 또한, 동력전지의 온도가 사전설정된 온도에 도달하거나 동력전지의 온도 상승에 이상이 있는 경우, 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)에 가열 종료 신호를 송신하여 충전루프 또는 방전루프를 분리시킴으로써 동력전지에 대한 가열을 종료한다.
일례에서, 차량 제어기가 BMS에 의해 송신된 가열 요청을 수신한 경우, 차량 제어기는 모터 제어기에 제어 신호를 송신할 수 있으며, 제어 신호는 동력전지에 대한 가열을 지시하는 데 사용되며, 즉 제어 신호는 모터 제어기가 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)에 이네이블 신호를 송신하여 충방전회로에서 충전루프 또는 방전루프를 형성하도록 지시하는 데 사용된다.
본 실시예의 시스템은 제어모듈(530)을 통해 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)에 대한 제어를 구현하고, 차량의 상태에 따라 충방전을 수행할 시기를 결정할 수 있어 동력전지를 제때에 가열할 수 있으며, 또한 충방전 전류의 크기가 동일하고 위상이 동일하도록 제어함으로써 모터의 진동 및 소음을 효과적으로 억제한다. 동시에, 모터가 가동하지 않도록 하고, 모터 내 회전자가 발열하는 문제도 해결할 수 있어 전지 자기가열 사용 시간을 연장할 수 있다.
도 32에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일부 실시예에서, 충방전시스템(500)은 충방전회로(200)와 연결된 충전 장치(140)를 더 포함하고, 충전 장치(140)는 충방전회로(200)를 통해 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 충전하도록 구성된다. 충전 장치(140)는 충전대, 충전기 또는 기타 전기차량을 포함하되 이에 한정되지 않는다. 충방전회로(200)는 충전 장치(140)와 연결되고, 충전 장치(140)는 충방전회로(200)를 통해 동력전지에 충전하도록 구성된다.
충방전회로(200)는 동시에 가열 모드와 충전 모드를 구비하므로 동력전지를 가열할 수 있을 뿐만 아니라 충전 장치(140)가 동력전지에 충전하는 과정에서 충전 전압도 조절할 수 있다. 이로써, 충전 장치(140)의 전압과 동력전지의 전압이 일치하지 않은 경우, 예컨대 충전 장치(140)의 전압이 동력전지의 전압보다 높거나 낮은 경우, 충전 장치(140)는 충방전회로(200)를 통해 동력전지에 대한 승압충전 또는 강압충전을 수행하여 충전 장치(140)와 동력전지의 적합성을 향상시킬 수 있다.
예컨대, 충전 장치(140)의 전압이 동력전지의 전압보다 낮은 경우, 제어모듈(530)은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어하여 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250)에 충전하는 루프, 충전 장치(140) 및 에너지저장모듈(250)가 동시에 전원공급모듈(210)에 충전하는 루프를 형성한다.
또 예컨대, 충전 장치(140)의 전압이 동력전지의 전압보다 높은 경우, 제어모듈(530)은 스위치모듈(240) 및 충방전전환모듈(230)을 제어하여 충전 장치(140)가 전원공급모듈(210) 및 에너지저장모듈(250)에 충전하는 루프, 에너지저장모듈(250)이 전원공급모듈(210)에 충전하는 루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 도 32에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈(250)이 인덕턴스(L1)인 것으로 예를 들면, 그 제2 단은 스위칭 튜브(V15)를 통해 충전 장치(140)의 일단과 연결되고, 스위치모듈(240)의 제2 단은 충전 장치(140)의 타단과 연결되고, 충전 장치(140)는 충방전회로(200)를 통해 제1 전지군(211)로 충전하도록 구성된다. 도 33의 콘덴서(C3)는 충전 장치(140)의 콘덴서일 수 있으며, 예컨대 충전 과정에서 전압 안정화 역할을 한다.
일 구현 형태에서, 스위칭 튜브(V17)는 모드 전환의 스위치로 사용될 수도 있으며, 충방전회로(200)가 가열 모드인 경우, 제어모듈(530)은 스위칭 튜브(V17)가 접속되도록 제어하고, 충방전회로(200)가 충전 모드인 경우, 제어모듈(530)은 스위칭 튜브(V13)가 분리되도록 제어한다.
스위칭 튜브(V17)가 모드 전환의 스위치로 사용되는 경우, 그 양단에 환류 다이오드(D15)가 연결되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 이 경우, 한 가열 주기는 다음 과정만 포함할 수 있다. 즉, 스위칭 튜브(V12)와 스위칭 튜브(V17)가 동시에 접속되어 제1 전지군(211), 스위칭 튜브(V17), 인덕턴스(L1) 및 스위칭 튜브(V12)를 포함하는 루프를 형성하여 제1 전지군(211)이 인덕턴스(L1)에 방전하도록 하고; 그 다음, 스위칭 튜브(V12) 및 스위칭 튜브(V17)가 분리되어 제1 전지군(211), 환류 다이오드(D16), 인덕턴스(L1) 및 환류 다이오드(D11)를 포함하는 루프를 형성하여 인덕턴스(L1)가 제1 전지군(211)에 충전하도록 한다. 이 경우, 스위칭 튜브(V12) 양단은 환류 다이오드(D12)를 연결하지 않아도 된다.
또는, 다른 일 구현 형태에서, 도 34에 도시된 바와 같이, 스위치모듈(240)의 제1 단과 충방전전환모듈(230)의 제1 단 사이에 스위칭 튜브(V16)가 연결되어 모드 전환의 스위치로 사용될 수 있다. 가열 모드에서 스위칭 튜브(V16)가 접속되고, 충전 모드에서 스위칭 튜브(V16)가 분리된다.
충방전회로(200)가 가열 모드에서 충전 모드로 전환되는 경우, 제어모듈(530)은 또한, 스위치모듈(240)의 상부 브릿지암이 분리되도록 제어하며, 예컨대 스위칭 튜브(V17) 또는 스위칭 튜브(V16)가 분리되도록 제어하고; 충전 장치(140)의 전압이 제1 전지군(211)의 전압보다 낮은 경우, 스위칭 튜브(V12)와 제1 스위칭 튜브(V15)가 접속되고 스위칭 튜브(V11)와 스위칭 튜브(V18)가 분리되도록 제어하여 충전 장치(140), 에너지저장모듈(250) 및 제2 스위칭 튜브(V12)를 포함하는 루프를 형성하여 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250)에 충전하도록 하고; 스위칭 튜브(V11)와 제1 스위칭 튜브(V15)가 접속되고 스위칭 튜브(V12)와 스위칭 튜브(V18)가 분리되도록 제어하여 충전 장치(140), 에너지저장모듈(250), 스위칭 튜브(V11) 및 제1 전지군(211)을 포함하는 루프를 형성하여 충전 장치(140) 및 에너지저장모듈(250)이 동시에 제1 전지군(211)에 충전하도록 한다.
이로부터, 충전 장치(140)의 전압이 제1 전지군(211)의 전압보다 낮은 경우, 합리적인 제어 순차를 설정하는 것을 통해 각 서브 브릿지암의 도통 및 분리를 제어하고, 각 충전 주기에서 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250)에 충전하는 첫 번째 단계, 충전 장치(140) 및 에너지저장모듈(250)이 동시에 제1 전지군(211)에 충전하는 두 번째 단계를 형성함을 알 수 있다. 이로써, 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250)에 충전하는 첫 번째 단계에서, 에너지저장모듈(250)에는 일정한 전력이 저장되기 때문에 에너지저장모듈(250)은 두 번째 단계에서 충전 장치(140)와 공동으로 제1 전지군(211)에 충전할 수 있어 충전 장치(140)와 제1 전지군(211) 간의 전압 차이를 줄이고 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 제어모듈(530)은 또한, 충전 장치(140)의 전압이 제1 전지군(211)의 전압보다 높은 경우, 스위칭 튜브(V11)와 제1 스위칭 튜브(V15)가 접속되고 스위칭 튜브(V12)와 스위칭 튜브(V18)가 분리되도록 제어하여 충전 장치(140), 에너지저장모듈(250), 스위칭 튜브(V11) 및 제1 전지군(211)을 포함하는 루프를 형성하여 충전 장치(140)가 제1 전지군(211) 및 에너지저장모듈(250)에 충전하도록 하고; 스위칭 튜브(V11)가 접속되고 스위칭 튜브(V12), 스위칭 튜브(V18) 및 제1 스위칭 튜브(V15)가 분리되도록 제어하여 에너지저장모듈(250), 스위칭 튜브(V11), 제1 전지군(211) 및 환류 다이오드(D18)를 포함하는 루프를 형성하여 에너지저장모듈(250)이 제1 전지군(211)에 충전하도록 한다.
이로부터, 충전 장치(140)의 전압이 제1 전지군(211)의 전압보다 높은 경우, 합리적인 제어 순차를 설정하는 것을 통해 각 서브 브릿지암의 도통 및 분리를 제어하고, 각 충전 주기에서 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250) 및 제1 전지군(211)에 충전하는 단계, 에너지저장모듈(250)이 제1 전지군(211)에 충전하는 단계를 형성함을 알 수 있다. 한편으로, 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250) 및 제1 전지군(211)에 충전할 때, 에너지저장모듈(250)은 일부 전압을 흡수할 수 있으므로 충전 장치(140)와 제1 전지군(211) 사이의 전압 차이가 적절하게 감소되며, 다른 한편으로, 충전 장치(140)의 전압이 제1 전지군(211)의 전압보다 크기 때문에 충전 장치(140) 지속적으로 제1 전지군(211)에 대전압으로 충전하는 것을 피하기 위해 충전 장치(140)와 에너지저장모듈(250)은 교대로 제1 전지군(211)에 충전할 수 있다. 여기서, 충전 장치(140)가 에너지저장모듈(250) 및 제1 전지군(211)에 충전할 때 에너지저장모듈(250)에는 일정한 전력이 저장될 수 있으며, 이 전력을 기반으로 에너지저장모듈(250)은 단독적으로 제1 전지군(211)에 충전할 수 있다.
도 33 및 도 34는 모두 도 9에 도시된 충방전회로를 기반으로 충전 장치(140)를 연결한 것이며, 도 12 내지 도 15, 도 19 내지 도 26, 도 28 내지 도 30에 도시된 충방전회로에도 충전 장치(140)를 연결할 수 있고, 상기 도 9에 도시된 회로 구조에 충전 장치(140)를 연결하여 얻을 수 있는 기술적 효과도 구현할 수 있다.
일 구현 형태에서, 도 35에 도시된 바와 같이, 제1 전지군(211)은 또한 모터의 구동회로(141)와 연결되어 구동회로(141)에 전원을 공급하도록 구성된다. 도 35에서 3상 모터로 예를 들면, 그 구동회로(141)는 인버터 회로로 스위칭 튜브(V1), 스위칭 튜브(V2), 스위칭 튜브(V3), 스위칭 튜브(V4), 스위칭 튜브(V5) 및 스위칭 튜브(V6)로 구성된 브릿지암을 포함하며, 모터의 권선(A1), 권선(B1) 및 권선(C1)을 연결한다.
이로부터, 충방전회로를 이용하여 제1 전지군(211)을 가열할 때 제1 전지군(211)은 여전히 제1 전지군(211)과 연결된 모터의 구동회로(141)에 전원을 제공할 수 있으므로 주행 중 제1 전지군(211)에 대한 가열을 구현한다.
위의 설명에 기초하여, 추가적인 충방전회로를 설정함으로써, 이 충방전회로를 이용하여 제1 전지군(211)을 가열할 때 모터가 차량의 주행을 정상적으로 구동할 수 있어, 주행 중의 가열을 구현할 수 있다. 구체적으로, 합리적으로 설계된 제어 순차를 통해 충방전회로 내의 각 브릿지암을 제어하여 제1 전지군(211)이 충방전회로 내의 에너지저장모듈(250)에 방전하는 루프, 에너지저장모듈(250)이 제1 전지군(211)에 충전하는 루프를 형성함으로써 에너지저장모듈(250)을 효과적으로 이용하여 동력전지에 대한 가열을 구현한다.
충전 장치(140)가 충방전회로를 통해 제1 전지군(211)에 충전할 때 충방전회로는 충전 모드로 진입하며, 이때, 제1 전지군(211)을 가열하기 위해 충방전회로를 이용할 수 없으므로 모터의 구동회로(141)를 이용하여 제1 전지군(211)를 가열할 수 있다. 모터의 작동 손실에 의해 발생하는 열을 이용해 냉각액을 가열하는 방식과는 달리, 이 경우, 구동회로(141) 내의 IGBT를 제어하여 충방전루프를 형성할 수 있어 제1 전지군(211)에 대한 가열을 구현할 수 있다. 예컨대, VCU가 BMS에 의해 송신된 가열 요청을 수신했는데 충방전회로가 충전 모드에 있으면, VCU는 모터의 구동회로(141)를 제어하여 제1 전지군(211)을 가열하도록 모터 제어기에 통지할 수 있으며, 예컨대 구동회로(141) 내의 IGBT, 즉 스위칭 튜브(V1) 내지 스위칭 튜브(V6)의 온오프를 제어하여 구동회로(141)를 통해 제1 전지군(211)을 가열할 수 있다.
다시 말해서, 전술한 가열 모드 및 충전 모드 외에, 충방전회로는 다른 일 모드, 즉 충전 가열 모드를 더 가질 수 있다. 충방전회로가 충전 가열 모드인 경우, 충전 장치(140)는 충방전회로를 통해 제1 전지군(211)에 충전하고, 모터의 구동회로(141)는 제1 전지군(211)을 가열한다.
일 구현 형태에서, 공간 벡터 제어법(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)을 통해 구동회로(141)의 각 브릿지암의 스위칭 튜브에 대한 제어 신호를 생성하고, 이 제어 신호를 통해 각 브릿지암의 스위칭 튜브의 온오프 상태를 제어함으로써 모터 권선으로 유입된 전류가 교류 전류로 변조되도록 할 수 있다. 예시적으로, 권선 전류의 직축 전류 성분을 교번 전류로 제어하고, 권선 전류의 교축 전류 성분을 0으로 제어하여 모터 권선의 전류를 교류 전류로 변조할 수 있다.
구동회로(141)와 모터 사이의 3상 연결 회로에서 수집된 임의의 2상 전류 ia 및 ib를 획득하며, 임의의 2상 전류 ia 및 ib는 구동회로(141)에 의해 모터로 흐른다. 모터 제어기는 수집된 전류를 abc 좌표계에서 dq 좌표계로 전환시키고, 그 다음 dq 좌표계에서 직축 성분 id와 교축 성분 iq를 분해하여 획득한다. 교축 성분 iq, 직축 성분 id, 교축 신호의 주어진 값 i_q^*, 및 직축 신호의 주어진 값 i_d^*을 이용하여 도통이 필요한 스위칭 튜브의 변조 신호를 획득한다. 여기서, 교축 신호의 주어진 값 i_q^*은 0과 같다. 이렇게 모터 권선에 저장된 에너지는 제1 전지군(211)의 충방전을 구현하기 위해 사용될 수 있다.
모터의 구동회로(141)를 이용하여 제1 전지군(211)을 가열하는 과정에서 전압 변동을 일으킨다. 그러나, 충방전회로가 존재하기 때문에 충전 장치(140)가 충방전회로를 통해 제1 전지군(211)에 출력한 전압이 전지 가열 과정에서의 전압 변동에 따라 동적으로 조절될 수 있어 전지 가열 과정에서 충전 장치(140)에 대한 영향을 줄인다.
본 출원 실시예에서 ‘연결’은 직접 연결 또는 간접 연결일 수 있으며, 본 출원은 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대, 제1 상부 브릿지암(2311)의 제1 단은 제2 상부 브릿지암(2411)의 제1 단과 연결되며, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 상부 브릿지암(2311)의 제1 단과 제2 상부 브릿지암(2411)의 제1 단 사이는 직접적인 전기적 연결이고, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 상부 브릿지암(2311)의 제1 단과 제2 상부 브릿지암(2411)의 제1 단은 스위칭 튜브(K4)와 같은 기타 소자를 통해 연결된다.
도 12 내지 도 15에 도시된 2개 전지군을 포함하는 충방전회로의 경우, 모터의 구동회로(141)와 연결되어 구동회로(141)에 전원을 공급하여 동력 자동차가 주행할 수 있도록 한다.
일 구현 형태에서, 전원공급모듈(210)의 전지관리시스템(Battery Management System, BMS)은 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군의 상태 정보, 예컨대 전지 온도, 하전 상태(State of Charge, SOC), 전압 신호, 전류 신호 등을 수집하고, 이 상태 정보에 따라 전원공급모듈(210)에 가열이 필요한지 여부를 결정한다. 전원공급모듈(210)을 가열할 필요가 있는 경우, BMS는 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU)에 가열 요청을 송신할 수 있다. VCU는 BMS에 의해 송신된 가열 요청에 따라 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열을 시작할지 여부를 결정한다.
예컨대, VCU는 BMS에 의해 송신된 가열 요청을 수신한 후, 전지군의 SOC에 따라 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열할지 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 전지군의 전력이 충분한 경우, 즉 SOC가 예컨대 일 임계값보다 높은 경우, 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열할 수 있다.
또 예컨대, 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군의 전력이 부족한 경우, 즉 SOC가 예컨대 일 임계값보다 낮은 경우, 전지의 가열 손실을 줄이기 위해 동력전지를 가열하지 않을 수도 있다. 모터 제어기, 예컨대 마이크로프로그램된 제어기(Microprogrammed Control Unit, MCU)는 모터의 전압 및 전류 등 정보에 따라 모터 상태를 결정하고 이를 VCU에 송신한다. 따라서, 이때 모터가 정상적으로 작동하는 상태인 경우, 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)을 가열하거나 보온할 수 있으며, 예컨대 주행 시 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)의 냉각액을 가열하고, 이 냉각액을 통해 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열하거나 보온한다.
또는, 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군의 SOC가 낮은 경우에 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열할 수도 있으며, 가열 주기의 길이를 조정하거나 가열 주파수를 조정한다.
본 출원은 충방전회로의 사용 시나리오를 한정하지 않으며, 본 출원 실시예의 충방전회로는 임의의 필요한 경우에 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열할 수 있다.
전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열하는 과정에서, BMS는 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군의 온도에 이상이 있는지 여부를 모니터링할 수도 있다. 전지군의 온도에 이상이 있는 경우, BMS는 VCU에 온도 이상 정보를 송신할 수 있으며, VCU는 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열을 종료하도록 제어한다. 이 경우, 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열하거나 보온할 수 있으며, 예컨대 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)의 냉각액을 가열하고, 이 냉각액을 통해 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열하거나 보온한다.
전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 가열하는 과정에서, 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군의 온도가 요구를 충족하는 경우, VCU는 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군에 대한 가열을 종료하도록 제어한다. 이 경우, 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 보온할 수 있으며, 예컨대 모터 작동 손실에서 발생하는 열을 이용하여 전원공급모듈(210)의 냉각액을 가열하고, 이 냉각액을 통해 전원공급모듈(210)에 포함된 전지군을 보온한다.
본 출원의 다른 일부 실시예는 전기기기를 더 제공하며, 이 전기기기는 전술한 각 실시예에서의 충방전시스템을 포함한다. 이 전기기기는 동력전지를 사용하는 자동차, 선박 또는 비행체 등과 같은 기기를 포함한다. 전기기기가 저온 환경에 있을 때, 전기기기 내의 동적전지는 온도가 너무 낮아 방전 용량이 심각하게 감퇴되고, 저온 환경에서 동력전지에 대해 충전할 수 없어 저온 환경에서 전기기기의 정상적인 사용에 영향을 미친다. 본 출원 실시예의 전기기기는 충방전회로를 통해 동력전지를 가열하는데, 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 충방전회로에서 교류 전류를 발생시키며, 이 교류 전류는 동력전지를 흘러 동력전지의 내부저항을 발열시킴으로써 동력전지에 대한 가열을 구현한다.
위에서는 본 출원 실시예의 충방전회로의 회로 구조 및 이 회로 구조를 포함하는 충방전시스템을 자세히 설명하였고, 아래는 첨부된 도면을 결부하여 본 출원 실시예의 충방전 제어 방법을 자세히 설명한다. 전술한 각 장치 실시예에서 설명된 기술적 특징은 모두 아래의 방법 실시예에 적용된다.
이 충방전 제어 방법의 실행 주체는 제어모듈이며, 여기서 제어모듈은 VCU 또는 MCU 또는 도메인 제어기 등을 포함하거나 BMS, VCU 및 MCU를 포함할 수 있으며, 충방전 제어 방법은 BMS, VCU 및 MCU의 협력에 의해 수행된다. 본 출원에서 충방전 제어 방법의 전체 과정에 대한 상세한 설명은 BMS, VCU 및 MCU가 협력하는 예를 사용한다.
여기서, 모터 제어기(MCU)는 충방전회로 내의 스위치모듈 및 충방전전환모듈을 직접 제어하며, BMS 또는 VCU가 전지군에 대한 가열이 필요하다고 판단한 경우, BMS 또는 VCU는 제어 명령을 MCU에 송신하며, 이 제어 명령은 전지군이 가열 조건을 충족함을 지시하는 데 사용되며, 이 가열 조건은 전지군 온도가 일정 임계값보다 낮고 전지군의 하전 상태값(SOC)이 일정 하전 임계값보다 큰 것 등을 포함할 수 있다. MCU는 BMS 또는 VCU에 의해 송신된 제어 명령을 수신한 후 충방전회로 내의 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 충방전 이네이블 신호를 송신한다.
제어모듈은 충방전 이네이블 신호를 송신하여 충방전전환모듈과 스위치모듈이 도통 또는 차단되도록 제어하여 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 교류파형의 전류를 발생시킨다. 전지군에 전류가 흘러 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군을 가열하는 목적을 달성할 수 있다. 여기서, 제어모듈은 모터 제어기(MCU), 차량 제어기(VCU), 전지관리시스템(BMS) 또는 도메인 제어기 등 중 하나를 포함한다.
도 9, 도 19 내지 도 26에 도시된 충방전회로 구조는 제1 전지군만을 포함하고, 이러한 회로 구조에서, 제1 전지군 방전 단계에서 에너지저장모듈은 전기 에너지를 저장하고, 충전 단계에서 에너지저장모듈은 저장된 전기 에너지를 제1 전지군에 재충전한다. 에너지저장모듈은 에너지가 가득 저장된 후 방전을 해야 하므로 전류를 안정적인 가열 전류 크기로 유지할 수 없으며, 따라서 제1 전지군만을 포함하는 충방전회로에서 발생하는 교류 전류의 파형은 삼각파, 유사 삼각파, 정현파 및 유사 정현파 중 적어도 하나이다.
이 방법 실시예에서, 제어모듈은 사전설정된 주파수로 충전 이네이블 신호 및 방전 이네이블 신호를 교대로 충방전전환모듈 및 스위치모듈에 송신하여 충전루프 및 방전루프가 교대로 전환되도록 제어한다. 충전루프와 방전루프의 전환 주파수를 제어하여 전체 회로에서 발생하는 교류 전류의 주파수를 조절함으로써 전지군에 대한 가열 속도를 향상시킨다.
구체적으로, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 송신할 때 타이머를 시작하고, 사전설정된 시간이 지난 후 다시 충전 이네이블 신호를 송신할 수 있다. 이어서, 제어모듈은 충전 이네이블 신호를 송신할 때 타이머를 시작하고, 사전설정된 시간이 지난 후 다시 방전 이네이블 신호를 송신하며, 이와 같이 방전 이네이블 신호 및 충전 이네이블 신호를 순차적으로 반복하여 송신한다.
충방전전환모듈이 직렬로 연결된 제1 전환회로와 제2 전환회로를 포함하고, 스위치모듈이 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 각 조의 스위치 브릿지암이 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하는 충방전회로에서, 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프는,
스위치모듈의 각 조의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제2 전환회로와 전원공급모듈 사이의 루프, 및 스위치모듈의 각 조의 하부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제1 전환회로와 전원공급모듈 사이의 루프를 포함한다.
스위치모듈의 각 조의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제2 전환회로와 전원공급모듈 사이의 루프와, 스위치모듈의 각 조의 하부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제1 전환회로와 전원공급모듈 사이의 루프는 교대로 전환된다. 교대로 전환되는 것을 통해 충방전회로에서 교류 전류를 형성하고, 교류 전류는 전원공급모듈 내의 전지군을 흘러 전지군의 내부저항을 발열시켜 전지군 자기가열의 효과를 달성한다.
일 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함한다. 도 9, 도 19 및 도 20의 충방전회로에 도시된 바와 같이, 이 회로 구조에서 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 제1 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈은 충전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 제1 하부 브릿지암, 에너지저장모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
전술한 회로 구조의 경우, 충방전루프의 전환에는 다른 일 구현 형태가 더 존재하며, 즉 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암을 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 제1 상부 브릿지암을 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제1 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
다른 일 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제3 다이오드를 포함하고, 제2 전환회로는 제5 스위치를 포함하고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함한다. 도 21 및 도 22에 도시된 충방전회로의 구조와 같이, 이 회로 구조에서 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제5 스위치를 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제5 스위치 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈은 충전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제5 스위치를 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제3 다이오드 사이의 충전루프를 형성한다.
다른 일 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제7 스위치를 포함하고, 제2 전환회로는 제4 다이오드를 포함하고, 제4 다이오드의 양극은 제1 전지군의 음극과 연결되고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함한다. 도 23 및 도 24에 도시된 충방전회로의 구조와 같이, 이 구조에서 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함한다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 제7 스위치와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 제7 스위치, 에너지저장모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 도통시키고, 제7 스위치와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 제4 다이오드, 에너지저장모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
도 23 및 24에 도시된 충방전회로의 구조에서, 제4 다이오드의 방향은 반대방향으로 설정될 수도 있으며, 즉 제4 다이오드의 음극은 제1 전지군의 음극과 연결된다. 이 변형 구조에서, 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함한다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 도통시키고, 제7 스위치와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제4 다이오드 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈은 충전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 제7 스위치와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 전원공급모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제7 스위치 사이의 충전루프를 형성한다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 에너지저장모듈은 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하고, 스위치모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, 충방전전환모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, 제1 M상 모터의 M상 권선은 스위치모듈의 M상 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결되고, 제2 M상 모터의 M상 권선은 충방전전환모듈의 M상 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결되고, 제1 M상 모터의 M상 권선의 연결점은 제2 M상 모터의 M상 권선의 연결점과 연결된다. 도 25 및 도 26에 도시된 바와 같이, 이 회로 구조에서, 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 방전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시켜 전원공급모듈, 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터와 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈은 충전 이네이블 신호를 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 송신하고, 스위치모듈 및 충방전전환모듈은 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시켜 전원공급모듈, 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터와 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
다른 일 구현 형태에서, 전술한 이중 모터를 포함하는 충방전회로 구조의 경우, 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 방전 이네이블 신호에 응답하여 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시켜 전원공급모듈, 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터과 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 충전 이네이블 신호에 응답하여 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암을 도통시켜 전원공급모듈, 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 제1 M상 모터, 제2 M상 모터와 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성한다.
위에서는 첨부된 도면을 참조하여 제1 전지군만을 포함하는 충방전회로의 제어 방법을 설명하였다. 아래는 첨부된 도면을 결부하여 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하는 충방전회로의 제어 과정에 대해 자세히 설명한다. 도 12 내지 도 15, 도 28 내지 도 30에 도시된 충방전회로 구조는 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하며, 이러한 회로 구조의 각 가열 주기에서, 한 단계에서 제1 전지군이 에너지저장모듈에 충전하고, 제1 전지군 및 에너지저장모듈이 동시에 제2 전지군에 충전할 수 있다. 다른 한 단계에서, 제2 전지군이 에너지저장모듈에 충전하고, 제2 전지군 및 에너지저장모듈이 동시에 제1 전지군에 충전할 수 있다. 이중 전지의 설치는 가열 전류 크기 및 가열 전류 주파수에 대한 에너지저장모듈의 제약을 효과적으로 낮출 수 있고, 이중 전지의 가열 방식을 통해 에너지저장모듈의 에너지를 제때에 전지 중 하나에 방출할 수 있어 전지의 가열 전류가 사전설정된 가열 주파수에 따라 안정적인 가열 전류 크기를 유지하도록 할 수 있으며, 전지의 다양한 온도, SOC 상태에서 가열 전류 주파수에 대한 조절을 통해 가열 속도를 대폭 향상시킬 수 있다. 가열 전류 크기가 안정적인 값을 유지할 수 있으므로 이중 전지군의 충방전회로에서 발생한 교류 전류의 파형은 방형파 또는 유사 방형파이다.
이 방법 실시예에서, 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하고, 충전루프 또는 방전루프를 통해 제1 전지군 또는 제2 전지군에 대해 충방전을 수행하여 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 형성하고, 충방전은 제1 전지군과 제2 전지군의 충방전 상태를 전환하는 것을 포함하고, 충방전 상태는 제1 전지군이 충전함과 동시에 제2 전지군이 방전하는 것, 또는, 제1 전지군이 방전함과 동시에 제2 전지군이 충전하는 것을 포함한다.
2개 전지군을 포함하는 실시예에서, 제2 전지군의 제1 단은 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 제2 전지군의 제2 단은 제1 전지군의 제2 단, 스위치모듈의 제2 단, 충방전전환모듈의 제2 단과 동일선상에 연결되고, 제1 전지군의 제1 단은 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 제1 전지군의 제1 단과 제2 전지군의 제1 단 사이에는 제10 스위치가 연결되고, 도 12 내지 도 15, 도 28 내지 도 30에 도시된 바와 같다. 제어모듈은 제1 전지군 및 제2 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우 제10 스위치가 분리되도록 제어하여 제1 전지군과 제2 전지군을 직렬로 연결시킨다.
제10 스위치를 통해 제1 전지군과 제2 전지군 사이의 연결 방식을 제어할 수 있다. 제10 스위치가 분리될 때 제1 전지군과 제2 전지군은 직렬로 연결되고, 제10 스위치가 접속될 때 제1 전지군과 제2 전지군은 병렬로 연결된다. 제1 전지군 및 제2 전지군에 대한 가열이 필요한 경우, 제10 스위치가 분리되도록 제어하여 직렬로 연결된 제1 전지군과 제2 전지군을 가열한다. 외부에 대한 전원공급이 필요한 경우, 제10 스위치가 접속되도록 제어하여 병렬로 연결된 제1 전지군과 제2 전지군을 통해 외부에 전원을 공급한다.
일 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 에너지저장모듈의 일단은 제1 상부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 에너지저장모듈의 타단은 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결된다. 도 12, 도 13, 도 28 내지 도 30에 도시된 바와 같이, 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제1 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 분리시켜 제1 전지군, 제1 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 제1 전지군이 에너지저장모듈에 방전하도록 한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제2 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 분리시켜 제1 전지군, 제1 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제2 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 제1 전지군 및 에너지저장모듈이 제2 전지군에 충전하도록 한다. 여기서, 제어모듈은 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 도통 또는 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 제2 전지군에 충전하는 시간을 제어할 수 있다.
더 나아가, 가열 주기는 세 번째 단계 및 네 번째 단계를 더 포함할 수 있다. 세 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제3 이네이블 신호에 응답하여 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 분리시켜 제2 전지군, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈과 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 제2 전지군이 에너지저장모듈에 방전하도록 한다. 네 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제4 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 모두 분리시켜 제2 전지군, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제1 상부 브릿지암과 제1 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 제2 전지군 및 에너지저장모듈이 제1 전지군에 충전하도록 한다. 여기서, 제어모듈은 제1 상부 브릿지암 도통 또는 제1 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 제1 전지군에 충전하는 시간을 제어할 수 있다.
도 12, 도 13, 도 28 내지 도 30에 도시된 회로 구조의 경우, 다른 일 제어 방식을 채택할 수도 있으며, 즉 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제1 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 제1 상부 브릿지암과 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여 제1 전지군이 에너지저장모듈에 방전하고, 제1 전지군 및 에너지저장모듈이 제2 전지군에 충전하도록 한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제2 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 모두 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군, 제1 상부 브릿지암, 에너지저장모듈, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여 제2 전지군이 에너지저장모듈에 방전하고, 제2 전지군 및 에너지저장모듈이 제1 전지군에 충전하도록 한다.
다른 일 이중 전지군의 구현 형태에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 에너지저장모듈(250)의 제1 단은 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 제2 단은 충방전전환모듈의 제1 단과 연결된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 스위치모듈의 제1 단과 충방전전환모듈의 제1 단은 스위치모듈과 충방전전환모듈의 제1 전지군의 양극과 동일선상에 연결되는 일단일 수 있다. 이 회로 구조에서, 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제1 이네이블 신호에 응답하여 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군이 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제2 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제1 상부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군 및 에너지저장모듈이 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
더 나아가, 전술한 가열 주기는 세 번째 단계 및 네 번째 단계를 더 포함할 수 있다. 세 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제3 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 제2 전지군이 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성한다. 네 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제4 이네이블 신호에 응답하여 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 제2 전지군 및 에너지저장모듈이 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
본 출원 실시예는 이중 전지군을 포함하는 충방전회로의 다른 일 제어 방식을 더 제공하며, 이 충방전회로에서, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 에너지저장모듈(250)의 제1 단은 스위치모듈의 제2 단과 연결되고, 에너지저장모듈(250)의 제2 단은 충방전전환모듈의 제2 단과 연결된다. 도 15에 도시된 바와 같이, 스위치모듈의 제2 단 및 충방전전환모듈의 제2 단은 모두 제1 전지군의 음극과 동일선상에 연결되는 일단일 수 있다.
이 회로 구조에서, 가열 주기는 첫 번째 단계 및 두 번째 단계를 포함할 수 있다. 첫 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제1 이네이블 신호에 응답하여 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 제2 전지군이 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성한다. 두 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제2 이네이블 신호에 응답하여 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 제1 상부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 제1 하부 브릿지암을 분리시켜 제2 전지군 및 에너지저장모듈이 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
전술한 가열 주기는 세 번째 단계 및 네 번째 단계를 더 포함할 수 있다. 세 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제3 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군이 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성한다. 네 번째 단계에서, 제어모듈에 의해 송신된 제4 이네이블 신호에 응답하여 제1 상부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암을 동시에 도통시키고, 제1 하부 브릿지암과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암을 분리시켜 제1 전지군 및 에너지저장모듈이 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성한다.
제어모듈은 사전설정된 주파수로 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 상기 제1 이네이블 신호 및 제2 이네이블 신호를 송신하거나, 사전설정된 주파수로 상기 제3 이네이블 신호 및 제4 이네이블 신호를 송신하거나, 사전설정된 주파수로 상기 제1 이네이블 신호, 제2 이네이블 신호, 제3 이네이블 신호 및 제4 이네이블 신호를 송신한다. 이로써 이중 전지군을 포함하는 충방전회로에서, 한 전지군이 에너지저장모듈에 방전하고, 이 전지군과 에너지저장모듈이 동시에 다른 한 전지군에 충전하도록 교대로 제어한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 에너지저장모듈과 충방전전환모듈 사이에는 도 21 및 도 23의 스위치(K)와 같은 제9 스위치가 연결된다. 제어모듈은 전원공급모듈에 포함된 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우, 먼저 제9 스위치가 접속되도록 제어하고, 다시 스위치모듈과 충방전전환모듈의 도통 또는 분리를 제어하여 충방전회로에서 방전루프 및 충전루프를 교대로 전환한다. 충방전 과정에서, 제어모듈은 또한 전원공급모듈에 포함된 전지군이 가열 종료 조건을 충족하는지 여부를 실시간으로 모니터링하며, 이 가열 종료 조건은 전지군의 온도가 기대 온도까지 도달한 것, 또는 전지군의 온도 상승에 이상이 있는 것 등을 포함한다. 제어모듈은 전지군이 가열 종료 조건을 충족한다고 결정한 경우, 스위치모듈 및 충방전전환모듈을 제어하여 현재 충전루프 또는 방전루프를 분리시키고, 동시에 제9 스위치가 분리되도록 제어한다.
본 출원 실시예에서, 제어모듈은 충방전회로를 제어하여 전원공급모듈에 포함된 전지군을 가열하기 전에, 먼저 전원공급모듈 내의 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정한다. 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 임계값보다 크거나 같다고 결정하면, 제어모듈은 충방전 이네이블 신호를 사전설정된 주파수로 충방전전환모듈과 스위치모듈에 교대로 송신한다.
전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 큰 경우에만 전지군을 가열하므로 전지군의 전력이 너무 낮아 가열에 필요한 방전 전기 에너지를 지원하지 못하는 상황을 피한다.
상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하기 전에, 제어모듈은 전원공급모듈의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 낮은지 여부를 결정해야 한다. 전지군의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 낮으면 방전 용량이 심각하게 감퇴되고, 저온 환경에서 전지군을 충전할 수도 없기 때문에 전원공급모듈의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 낮다고 결정한 경우, 전원공급모듈의 전지군을 가열해야 하며, 이때 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 추가로 결정하고, 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같다고 결정하면, 다시 충방전회로를 제어하여 전지군을 가열한다.
여기서, 사전설정된 하전 임계값은 가열 과정에서 전지군 방전을 지원하는 데 필요한 최소 하전량일 수 있다.
에너지저장모듈이 가열 과정에 참여하기 위해 차량 자체의 모터를 직접 사용하는 실시 형태에서, 가열 과정은 모터의 정상적인 작동에 영향을 미쳐 차량 주행에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 모터를 에너지저장모듈로 사용하는 충방전회로 구조에서, 제어모듈은 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에, 모터의 작동 상태도 획득하며, 이 작동 상태는 VCU에 의해 획득되거나 MCU에 의해 획득될 수 있다. 획득된 작동 상태가 모터가 현재 구동 상태임을 지시하는 경우, 제어모듈은 모터의 정상적인 가동에 영향을 미친는 것을 피하기 위해 전지군에 대한 가열 과정을 시작하지 않는다. 획득된 작동 상태가 모터가 현재 비구동 상태임을 지시하는 경우, 제어모듈은 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 충방전전환모듈과 스위치모듈에 교대로 송신한다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 제어모듈은 또한 동력전지 가열시스템의 고장 발생 여부를 감지하고, 모터가 비구동 상태에 있고 동력전지 가열시스템에 고장이 없는 경우, 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 충방전 이네이블 신호를 송신한다.
본 출원 실시예에서, 전지 가열시스템에 고장이 발생하는 것은 모터, 모터 제어기, 스위치모듈 및 열전도루프 등 중 하나에 고장이 발생하는 것을 의미한다. 열전도루프에 고장이 발생하는 것은 인터워킹 밸브의 손상 및 열전도루프의 매체 부족 등의 문제를 포함하나 이에 한정되지 않는다.
선택적으로, 기어 위치 정보 및 모터 회전속도 정보를 획득할 수 있으며, 이를 기반으로 모터가 구동 상태인지 아니면 비구동 상태인지를 판단한다. 구체적으로, 현재 기어 위치가 P단이고 차속이 0이라고 판정되면 모터가 비구동 상태임을 나타내고, 현재 기어 위치가 P단이 아니거나 차속이 0이 아니라고 판정되면 모터가 구동 상태임을 나타낸다.
기어 위치 정보 및 모터 회전속도 정보를 통해 판단하고, 임의의 조건이 충족되지 않으면, 차량의 정상적인 주행 중에 동력전지를 가열하여 차량 성능에 영향을 미치는 것을 피하기 위해 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 충방전 이네이블 신호를 송신하지 않는다.
가열을 위해 차량 자체 모터를 사용하지 않는 충방전회로에서, 전지군에 대한 가열은 모터의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않기 때문에 차량 정지 또는 차량 주행 중에 모두 전지군을 가열할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 전술한 제어모듈은 모터 제어기(MCU)이고, 차량 제어기(VCU)가 전지군에 대한 가열이 필요함을 감지한 경우, 차량 제어기는 제어 신호를 MCU에 송신한다. MCU는 차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신한다. MCU는 이 제어 신호를 분석한 후 이 제어 신호가 전원공급모듈 가열로 지시되면, 제어모듈은 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 충방전전환모듈과 스위치모듈에 교대로 송신한다.
다른 일부 실시예에서, 전술한 제어모듈은 차량 제어기(VCU) 또는 모터 제어기(MCU)이다. 전지관리시스템(BMS)은 전지군 가열이 필요하고 가열 조건이 충족됨을 감지하면 요청 데이터를 VCU에 송신하고, VCU는 이 요청 데이터를 수신하고, 이 요청 데이터가 전원공급모듈이 가열 조건을 충족함을 지시하면, VCU는 제어 명령을 MCU에 송신하며, 이 제어 명령은 MCU가 가열을 시작하도록 지시하는 데 사용된다. MCU는 이 제어 명령을 수신한 후 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 충방전전환모듈과 스위치모듈에 교대로 송신한다.
또는, BMS가 전지군 가열이 필요하고 가열 조건이 충족됨을 감지한 경우, 전지관리시스템은 요청 데이터를 MCU에 직접 송신한다. MCU는 전지관리시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하고, 이 요청 데이터를 분석하며, 이 요청 데이터가 전원공급모듈이 가열 조건을 충족함을 지시한다고 결정한 경우, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 충방전전환모듈과 스위치모듈에 교대로 송신한다.
전술한 임의의 실시예를 통해 전원공급모듈에 포함된 전지군을 가열하는 과정에서, 제어모듈은 각 전지군의 상태도 모니터링하여 전원공급모듈에 포함된 각 전지군의 온도가 가열 종료 조건을 충족하는지 여부를 결정하며, 가열 종료 조건은 전지군이 사전설정된 온도에 도달한 것, 또는 전지군의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함한다. 전지군의 온도가 가열 종료 조건을 충족한다고 결정한 경우, 제어모듈은 충방전전환모듈 및 스위치모듈에 가열 종료 신호를 송신하며, 가열 종료 신호는 충방전전환모듈과 스위치모듈이 현재의 충방전루프를 분리하도록 트리거한다. 이로써 전지군의 온도가 사전설정된 온도에 도달하거나, 임의의 전지군의 온도 상승에 이상이 있는 경우, 가열 과정을 제때에 종료할 수 있어 지속적인 가열로 인해 전지군 또는 충방전회로 내의 기타 부품이 손상되는 것을 피한다.
본 출원의 다른 일부 실시예에서, 충방전시스템은 충전 장치를 더 포함하며, 도 33 내지 도 35에 도시된 바와 같이, 이 몇몇 도면에 도시된 회로 구조 외에 전술한 기타 각 실시예에서의 충방전회로에도 충전 장치를 연결할 수 있으며, 이 충전 장치는 충방전회로를 통해 전원공급모듈에 포함된 전지군에 충전하도록 구성된다.
이 충전 장치는 충전대, 충전기 또는 기타 전기차량일 수 있다. 충전 장치와 전원공급모듈 사이의 충전회로에서, 충전 장치의 출력 전압은 전원공급모듈의 전지군의 수요 전압과 일치하지 않을 수 있으며, 충전 장치의 전압이 전지군의 수요 전압보다 높거나 낮은 경우가 존재할 수 있다. 이를 기반으로, 본 출원 실시예에서는 충방전회로를 이용하여 충전 장치와 전지군 사이의 충전 전압을 조절할 수 있다.
구체적으로, 충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 스위치모듈과 충방전전환모듈을 제어하여 충전 장치가 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 충전 장치 및 에너지저장모듈이 동시에 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성한다. 충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 스위치모듈과 충방전전환모듈을 제어하여 충전 장치가 전원공급모듈 및 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 에너지저장모듈이 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성한다.
도 33 내지 도 35에 도시된 바와 같이, 에너지저장모듈의 스위치모듈과 연결된 일단은 제1 스위칭 튜브를 통해 충전 장치의 일단과 연결되고, 스위치모듈의 제2 단은 충전 장치의 타단과 연결된다. 스위치모듈의 제2 단은 스위치모듈의 제1 전지군의 음극과 연결된 일단일 수 있다. 충전 장치는 가열모듈을 통해 전원공급모듈에 충전하도록 구성되며, 가열모듈은 스위치모듈 및 에너지저장모듈을 포함한다. 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함한다.
충전 장치와 충방전회로의 전술한 연결 구조에 기초하여, 제어모듈은 각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 분리되도록 제어한다. 충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 첫 번째 단계에서, 제2 전환회로와 제1 스위칭 튜브가 도통되고 제1 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 충전 장치가 에너지저장모듈에 충전하기 위한, 충전 장치, 에너지저장모듈 및 제2 전환회로를 포함하는 루프를 형성한다. 그리고, 두 번째 단계에서, 제1 전환회로와 제1 스위칭 튜브가 도통되고 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 충전 장치와 에너지저장모듈이 동시에 전원공급모듈에 충전하기 위한, 충전 장치, 에너지저장모듈, 제1 전환회로 및 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성한다.
일 구현 형태에서, 스위치모듈의 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암은 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함한다. 충전 장치의 전압이 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 첫 번째 단계에서, 제어모듈은 제1 전환회로와 제1 스위칭 튜브가 접속되고 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여 충전 장치, 에너지저장모듈, 제1 전환회로와 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성하여 충전 장치가 전원공급모듈 및 에너지저장모듈에 충전하도록 한다. 그리고, 두 번째 단계에서, 제1 전환회로가 접속되고 제2 전환회로, 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암와 제1 스위칭 튜브가 분리되도록 제어하여 에너지저장모듈, 제1 전환회로, 전원공급모듈과 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 내의 다이오드를 포함하는 루프를 형성하여 에너지저장모듈이 전원공급모듈에 충전하도록 한다.
본 출원 실시예에서 전지군의 가열 제어 절차에 대한 이해를 돕기 위해 아래에서는 모터를 이용하여 전지를 가열하는 실시 형태로 예를 들어 도 36과 함께 간략하게 설명한다. 도 36에 도시된 바와 같이, 전지 가열 제어 과정은 다음 단계들을 포함한다.
S601: BMS가 전지 파라미터를 수집하되, 이 전지 파라미터는 전지팩의 온도, SOC, 전압 신호 및 전류 신호 등을 포함한다.
S602: BMS가 전지의 각 파라미터에 따라 가열 조건이 충족되는지 여부를 판단하고, 충족하는 경우 SOC 상태에 따라 해당 가열 요청을 VCU에 송신하되, 예컨대 사전설정된 온도까지 가열하는 데 필요한 전력을 VCU에 송신한다.
S603: BMS 또는 VCU가 전지 SOC가 제1 임계값보다 큰지 여부를 판단한다.
S604: SOC가 제1 임계값보다 큰 경우, 모터 루프를 흐르는 교류 전류에 의해 발생하는 열을 이용하여 동력전지를 가열한다.
S605: SOC가 제1 임계값보다 작거나 같은 경우, 모터 루프를 흐르는 직류 전류에 의해 발생하는 열을 이용하여 동력전지를 가열한다.
S604 이후, VCU는 제1 모터의 현재 작동 상태를 판독한다.
예컨대, 제1 모터가 구동 상태(즉 작동 상태)인 경우, VCU는 구동 신호를 모터 제어기에 송신한다. 이때, 모터 제어기는 스위치모듈 및 충방전전환모듈에 이네이블 신호를 송신하여 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 또는 하부 브릿지암이 도통되고 충방전전환모듈의 제1 전환회로 또는 제2 전환회로가 도통되도록 제어한다.
일례에서, 모터 제어기는 이네이블 신호를 주기적으로 송신함으로써 스위치모듈의 브릿지암 및 충방전전환모듈의 도통 또는 분리를 제어하고, 나아가 충전루프와 방전루프의 전환을 구현하고, 동력전지 전류의 인버터 제어를 구현한다.
S606: BMS가 전지군 온도 이상 여부를 판단하고, 이상 있으면 온도 상승 이상 정보를 VCU에 송신하고, VCU가 온도 상승 이상 정보를 모터 제어기에 전달하여 가열을 종료한다.
S607: S606에서 온도 상승에 이상이 없다고 판단하면, BMS가 전지군의 온도가 요구를 충족하는지 여부를 판단하고, 요구를 충족하면 VCU가 가열 종료 정보를 모터 제어기에 전달하여 가열을 종료하며; 그렇지 않으면, S601~S606의 단계를 반복한다.
본 출원 실시예는 온도가 낮은 동력전지를 가열하는 시나리오에 적용될 수 있다. 예컨대, 동력전지에 대한 가열을 통해 동력전지의 온도를 전지군이 정상적으로 사용될 수 있는 온도까지 상승시키는 특정 시나리오에 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 출원 실시예에서, 전지 하전 상태(State Of Charge, SOC)가 제1 임계값보다 큰 경우, 루프를 흐르는 전류를 교류 전류로 변조하고, 교류 전류가 동력전지 내부저항을 통과할 때 발생하는 열을 사용하여 동력전지를 가열함으로써 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 전지 SOC가 제1 임계값보다 작거나 같은 경우, 즉 전지 전력이 부족한 경우 직류 전류를 사용하여 권선에서 열을 발생시켜 동력전지를 가열함으로써 전력 소모를 줄이고 동력전지 가열시스템의 유연성을 향상시킬 수 있다.
도 37은 본 출원 실시예의 충방전시스템의 제어회로(700)의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 37에 도시된 바와 같이, 제어회로(700)는 프로세서(710)를 포함하며, 선택적으로, 제어회로(700)는 메모리(720)를 더 포함하며, 여기서 메모리(720)는 명령을 저장하도록 구성되고, 프로세서(710)는 명령을 판독하고 명령을 기반으로 전술한 본 출원 각 실시예의 제어 방법을 실행하도록 구성된다.
본 출원 실시예는 컴퓨터 프로그램을 저장하도록 구성되는 판독가능 저장 매체를 더 제공하며, 이 컴퓨터 프로그램은 전술한 본 출원 각 실시예의 방법을 실행하는 데 사용된다.
당업자라면 본 발명의 실시예와 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 하드웨어 형태로 구현될지 아니면 소프트웨어 형태로 구현될지는 기술적 솔루션의 특정 애플리케이션과 설계의 제약 조건에 의해 결정된다. 전문 기술자라면 소개된 기능을 구현하기 위해 각각의 특정 애플리케이션에 대해 서로 다른 방법을 사용할 수 있지만, 이러한 구현은 본 출원의 범위를 벗어나는 것으로 간주되어서는 안된다.
당업자라면 설명의 편의성 및 간결성을 위해 상기 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 실시예에 있어서, 개시된 시스템, 장치와 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 이상 설명한 장치의 실시예는 단지 예시에 불과하며, 예컨대 상기 유닛의 분할은 하나의 논리 기능의 분할일 뿐 실제로 구현할 때 다른 분할 방식이 있을 수 있다. 예컨대, 복수의 유닛이나 어셈블리는 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 인터페이스를 통한 장치 또는 유닛의 간접 결합 또는 통신 연결일 수 있으며, 전기적, 기계적 또는 다른 형식일 수 있다.
상기 분할 부품으로 소개된 유닛은 물리적으로 분리되거나 물리적으로 분리되지 않을 수 있으며, 유닛으로 표시되는 부품은 물리적 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있다. 한 곳에 위치할 수 있고 또는 여러 개의 네트워크 유닛에 분산되어 있을 수도 있다. 실제 필요에 따라 그중의 일부 또는 전부 유닛을 선택하여 본 실시예 솔루션의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 본 출원의 여러 실시예에서의 여러 기능 유닛은 하나의 처리 유닛에 통합될 수 있고, 각각의 유닛은 물리적으로 단독으로 존재할 수도 있으며, 2개 또는 2개 이상의 유닛이 하나의 유닛에 통합될 수도 있다.
상기 기능이 소프트웨어 기능 유닛의 형태로 구현되어 독립적인 제품으로 판매되거나 사용되는 경우, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장할 수 있다. 이러한 이해를 바탕으로 본 출원의 기술적 솔루션은 본질적 또는 관련 기술에 기여하는 부분 또는 이 기술적 솔루션의 부분은 소프트웨어 제품의 형식으로 구현될 수 있다. 이 컴퓨터 소프트웨어 제품은 하나의 저장 매체에 저장되어 있고 한 개의 컴퓨터 기기(개인용 컴퓨터, 서버 또는 네트워크 기기 등일 수 있음)가 본 출원의 여러 실시예에 따른 상기 출원의 전부 또는 일부 단계를 실행하도록 지시하는 데 사용되는 몇몇 명령도 포함한다. 위에서 소개한 저장 매체는 USB 메모리, 외장 하드, 판독 전용 메모리(Read-Only Memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 자기디스크 또는 시디롬 등 여러 가지 프로그램 코드를 저장할 수 있는 기타 매체를 포함한다.
상술한 내용은 본 출원의 구체적인 실시예에 불과하고, 본 출원의 보호범위는 이에 한정되지 않으며, 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 출원이 개시하는 기술적 범위 내에서 변경 또는 대체를 용이하게 구상할 수 있으며, 이는 모두 본 출원의 보호 범위에 포함되어야 한다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구범위의 보호 범위를 기준으로 해야 한다.

Claims (62)

  1. 충방전회로에 있어서, 전원공급모듈, 가열모듈 및 충방전전환모듈을 포함하며,
    상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고,
    상기 가열모듈은 에너지저장모듈 및 스위치모듈을 포함하고,
    상기 적어도 제1 전지군, 상기 스위치모듈 및 상기 충방전전환모듈은 병렬로 연결되고,
    상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결되고,
    상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하며,
    상기 제1 전환회로와 상기 제2 전환회로의 연결점은 상기 에너지저장모듈의 제2 단과 연결되고,
    상기 제1 전환회로와 상기 제2 전환회로는 상기 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 차단되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하며,
    상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점은 상기 에너지저장모듈의 제2 단과 연결되고,
    상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암은 상기 충방전 이네이블 신호의 트리거에 의해 도통 또는 분리되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 상부 브릿지암은 병렬로 연결된 제1 스위치 및 제1 다이오드를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암은 병렬로 연결된 제2 스위치 및 제2 다이오드를 포함하며,
    상기 제1 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제1 다이오드의 양극은 상기 제2 다이오드의 음극과 연결되고, 상기 제2 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 상부 브릿지암은 제3 스위치를 포함하고, 상기 제1 하부 브릿지암은 제4 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 전환회로는 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제5 스위치를 포함하며,
    상기 제3 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제3 다이오드의 양극은 상기 제5 스위치의 일단과 연결되고, 상기 제5 스위치의 타단은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 전환회로는 제6 스위치를 더 포함하고, 상기 제6 스위치의 일단은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제6 스위치의 타단은 상기 제3 다이오드의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제1 전환회로는 제7 스위치를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제4 다이오드를 포함하며,
    상기 제7 스위치의 일단은 상기 제1 전지군의 양극과 연결되고, 상기 제7 스위치의 타단은 상기 제4 다이오드의 음극과 연결되고, 상기 제4 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 전환회로는 제8 스위치를 더 포함하며,
    상기 제8 스위치는 상기 제4 다이오드와 상기 제1 전지군의 음극 사이에 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지저장모듈은 제1 에너지저장소자를 포함하고, 상기 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스를 포함하고, 상기 제1 에너지저장소자의 제1 단은 상기 스위치모듈과 연결되고, 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  11. 제10항에 있어서, 상기 에너지저장모듈은 제2 에너지저장소자를 더 포함하며, 상기 제2 에너지저장소자는 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단과 상기 충방전전환모듈 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 에너지저장소자는 적어도 하나의 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  13. 제11항에 있어서, 상기 에너지저장모듈과 상기 충방전전환모듈 사이에는 제9 스위치가 연결되고, 상기 제9 스위치는 상기 제2 에너지저장소자와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈 내의 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브릿지암의 수는 동일하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브릿지암은 일대일로 대응하여 연결되고,
    각 상기 에너지저장부품의 제2 단의 연결점은 상기 충방전전환모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  15. 제14항에 있어서, 상기 스위치모듈은 제1 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 제1 스위치 브릿지암은 직렬로 연결된 제2 상부 브릿지암 및 제2 하부 브릿지암을 포함하며,
    상기 제1 스위치 브릿지암의 제1 단, 상기 충방전전환모듈의 제1 단 및 상기 전원공급모듈의 제1 단은 동일선상에 연결되고,
    상기 제1 스위치 브릿지암의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단 및 상기 전원공급모듈의 제2 단은 동일선상에 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 에너지저장소자는 인덕턴스 및/또는 콘덴서를 포함하며,
    상기 제2 상부 브릿지암과 상기 제2 하부 브릿지암의 연결점은 상기 제1 에너지저장소자의 제1 단과 연결되고, 상기 제1 에너지저장소자의 제2 단은 상기 충방전전환모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  17. 제14항에 있어서, 각 조의 상기 스위치 브릿지암은 모두 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하고, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하고, 또는, 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암은 모두 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브랜치를 포함하고, 상기 적어도 한 조의 스위치 브랜치는 직렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하고, 상기 에너지저장모듈 내의 제1 에너지저장소자는 적어도 하나의 에너지저장부품을 포함하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브랜치의 수는 동일하고, 상기 에너지저장부품과 상기 스위치 브랜치는 일대일로 대응하여 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  19. 제18항에 있어서, 상기 스위치 브랜치 내의 다이오드의 음극은 상기 전원공급모듈의 양극과 연결되고, 상기 스위치 브랜치 내의 다이오드의 양극은 상기 전원공급모듈의 음극과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  20. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지저장모듈은 M상 모터를 포함하고, 상기 스위치모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, M은 양의 정수이며,
    여기서 상기 M상 브릿지암은 상기 전원공급모듈 및 상기 충방전전환모듈과 병렬로 연결되고,
    상기 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결되고,
    상기 충방전전환모듈은 상기 M상 권선의 연결점과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  21. 제20항에 있어서, 상기 M상 모터는 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하며,
    상기 제1 M상 모터의 M상 권선 연결점은 상기 제2 M상 모터의 M상 권선 연결점과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 제1 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  23. 제21항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 M상 브릿지암을 포함하며,
    상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상하부 브릿지암 연결점은 상기 제2 M상 모터의 M상 권선과 각각 일대일로 대응하여 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  24. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 제1 전지군을 포함하며,
    상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 교류파형의 전류를 발생시키도록 구성되며, 상기 충방전회로에서 발생된 교류 전류의 파형은 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  25. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하며,
    상기 충방전전환모듈 및 상기 스위치모듈은 제1 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 발생시키도록 구성되고, 또는, 제2 충방전 이네이블 신호에 응답하여 상기 충방전회로에서 삼각파형, 유사 삼각파형, 정현파형 및 유사 정현파형 중 임의의 하나의 파형의 교류 전류를 발생시키도록 구성되며,
    여기서 상기 제1 충방전 이네이블 신호에 대응하는 충방전 주파수는 상기 제2 충방전 이네이블 신호에 대응하는 충방전 주파수보다 큰 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제2 전지군의 제1 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제2 전지군의 제2 단은 상기 제1 전지군의 제2 단, 상기 스위치모듈의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 동일선상에 연결되고,
    상기 제1 전지군의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고,
    상기 제1 전지군의 제1 단과 상기 제2 전지군의 제1 단 사이에는 제10 스위치가 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  27. 제25항에 있어서, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 또는, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제2 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  28. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원공급모듈에 포함된 전지군의 양단에는 콘덴서가 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는, 충방전회로.
  29. 충방전시스템에 있어서, 제어모듈 및 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 의한 충방전회로를 포함하며, 상기 제어모듈은 전원공급모듈의 충방전을 제어하기 위한 명령을 상기 충방전회로에 송신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 충방전시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 충방전회로와 연결된 충전 장치를 더 포함하며,
    상기 충전 장치는 상기 충방전회로를 통해 상기 전원공급모듈에 포함된 전지군에 충전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 충방전시스템.
  31. 충방전 제어 방법에 있어서, 제29항 또는 제30항에 의한 충방전시스템에 적용되며, 상기 방법은,
    충방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈이 도통 또는 차단되도록 제어하여 상기 충방전회로에서 교대로 전환되는 충전루프 및 방전루프를 형성하여 교류파형의 전류를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    사전설정된 주파수로 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 충전 이네이블 신호 및 방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충전루프와 방전루프가 교대로 전환되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  33. 제31항 또는 제32항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 직렬로 연결된 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 각 조의 스위치 브릿지암은 상부 브릿지암 및 하부 브릿지암을 포함하고,
    상기 교대로 전환되는 충전루프와 방전루프는,
    상기 스위치모듈의 각 조의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제2 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프; 및,
    상기 스위치모듈의 각 조의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로와 상기 전원공급모듈 사이의 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제1 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 상기 제1 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  36. 제31항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제3 다이오드를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제5 스위치를 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제5 스위치가 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제5 스위치 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제3 다이오드 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  37. 제31항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제7 스위치를 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제4 다이오드를 포함하고, 상기 제4 다이오드의 양극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하며,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제7 스위치와 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제7 스위치, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 제4 다이오드, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제4 다이오드의 음극은 상기 제1 전지군의 음극과 연결되고,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제4 다이오드 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 제7 스위치 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제7 스위치 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  39. 제31항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군을 포함하고, 상기 에너지저장모듈은 제1 M상 모터 및 제2 M상 모터를 포함하고, 상기 스위치모듈은 M상 브릿지암을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 M상 브릿지암을 포함하며, 상기 제1 M상 모터의 M상 권선은 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암과 일대일로 대응하여 연결되고, 상기 제2 M상 모터의 M상 권선은 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암과 일대일 대응하여 연결되고, 제1 M상 모터의 M상 권선 연결점은 제2 M상 모터의 M상 권선 연결점과 연결되며,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    방전 이네이블 신호를 송신하여 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하고,
    충전 이네이블 신호를 송신하여 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암이 도통되도록 제어하여 상기 전원공급모듈, 상기 충방전전환모듈의 M상 브릿지암의 하부 브릿지암, 상기 제1 M상 모터, 상기 제2 M상 모터와 상기 스위치모듈의 M상 브릿지암의 상부 브릿지암 사이의 충전루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  41. 제31항에 있어서, 상기 전원공급모듈은 적어도 제1 전지군 및 제2 전지군을 포함하며,
    상기 충전루프 또는 상기 방전루프를 통해 상기 제1 전지군 또는 상기 제2 전지군에 대해 충방전을 수행하여 상기 충방전회로에서 방형파 또는 유사 방형파의 교류 전류를 형성하고,
    상기 충방전은 상기 제1 전지군과 상기 제2 전지군의 충방전 상태를 전환하는 것을 포함하며, 상기 충방전 상태는 상기 제1 전지군이 충전함과 동시에 상기 제2 전지군이 방전하는 것, 또는, 상기 제1 전지군이 방전함과 동시에 상기 제2 전지군이 충전하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 제2 전지군의 제1 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제2 전지군의 제2 단은 상기 제1 전지군의 제2 단, 상기 스위치모듈의 제2 단, 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 동일선상에 연결되고, 상기 제1 전지군의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 제1 전지군의 제1 단과 상기 제2 전지군의 제1 단 사이에는 제10 스위치가 연결되며, 상기 방법은,
    상기 제1 전지군과 상기 제2 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제10 스위치가 분리되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 일단은 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 타단은 상기 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결되며,
    제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하도록 하고,
    제2 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 미 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하도록 하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 도통 또는 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 상기 제2 전지군에 충전하는 시간을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  45. 제43항에 있어서,
    제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈과 상기 제1 하부 브릿지암 사이의 방전루프를 형성하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하도록 하는 단계;
    제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 전지군 사이의 충전루프를 형성하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 제1 상부 브릿지암 도통 또는 상기 제1 하부 브릿지암 도통을 반복적으로 전환하여, 상기 제1 전지군에 충전하는 시간을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  47. 제42항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제1 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제1 단과 연결되며,
    제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하고,
    제2 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암 및 상기 제1 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  48. 제47항에 있어서,
    제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하는 단계;
    제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  49. 제42항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 제1 단은 상기 스위치모듈의 제2 단과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 제2 단은 상기 충방전전환모듈의 제2 단과 연결되며,
    제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 하부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하고,
    제2 이네이블 신호를 송신하여 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암 및 상기 제1 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    제3 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하는 루프를 형성하는 단계;
    제4 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암과 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 동시에 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  51. 제42항에 있어서, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 제1 전환회로는 제1 상부 브릿지암을 포함하고, 상기 제2 전환회로는 제1 하부 브릿지암을 포함하고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 에너지저장모듈의 일단은 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제1 하부 브릿지암의 연결점과 연결되고, 상기 에너지저장모듈의 타단은 상기 스위치 브릿지암의 상하부 브릿지암의 연결점과 연결되며,
    제1 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여, 상기 제1 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하고, 상기 제1 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제2 전지군에 충전하도록 하며,
    제2 이네이블 신호를 송신하여 상기 제1 상부 브릿지암 및 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 모두 도통되도록 제어하여 상기 제1 전지군, 상기 제1 상부 브릿지암, 상기 에너지저장모듈, 각 조의 상기 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암과 상기 제2 전지군 사이의 충방전루프를 형성하여, 상기 제2 전지군이 상기 에너지저장모듈에 방전하고, 상기 제2 전지군과 상기 에너지저장모듈이 상기 제1 전지군에 충전하도록 하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  52. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지저장모듈과 상기 충방전전환모듈 사이에는 제9 스위치가 연결되고,
    상기 전원공급모듈에 포함된 전지군이 가열 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제9 스위치가 접속되도록 제어하고, 또는,
    상기 전지군이 가열 종료 조건을 충족한다고 결정한 경우, 상기 제9 스위치가 분리되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  53. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
    상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 단계;
    각 전지군의 하전 상태값이 상기 사전설정된 임계값보다 크거나 같으면, 충방전 이네이블 신호를 사전설정된 주파수로 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하기 전에,
    상기 전원공급모듈의 온도가 사전설정된 온도 임계값보다 낮은지 여부를 결정하는 단계;
    낮은 경우, 상기 전원공급모듈 내 각 전지군의 하전 상태값이 사전설정된 하전 임계값보다 크거나 같은지 여부를 결정하는 동작을 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  55. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
    상기 모터의 작동 상태를 획득하는 단계;
    상기 작동 상태가 상기 모터가 비구동 상태임을 지시하는 경우, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  56. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
    차량 제어기에 의해 송신된 제어 신호를 수신하는 단계;
    상기 제어 신호가 상기 전원공급모듈 가열로 지시되면, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  57. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 충방전 이네이블 신호를 송신하기 전에,
    전지관리시스템에 의해 송신된 요청 데이터를 수신하는 단계;
    상기 요청 데이터가 상기 전원공급모듈이 가열 조건을 충족한다고 지시하는 경우, 사전설정된 주파수로 충방전 이네이블 신호를 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 교대로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  58. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충방전 과정에서, 상기 전원공급모듈에 포함된 각 전지군의 온도가 가열 종료 조건을 충족하는지 여부를 결정하는 단계 - 상기 가열 종료 조건은 상기 전지군이 사전설정된 온도에 도달한 것 또는 상기 전지군의 온도 상승에 이상이 있는 것을 포함함 - ;
    충족하는 경우, 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈에 가열 종료 신호를 송신하는 단계 - 상기 가열 종료 신호는 상기 충방전전환모듈과 상기 스위치모듈이 상기 충방전루프를 차단하도록 트리거함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  59. 제31항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충방전시스템은 충전 장치를 더 포함하며, 상기 방법은,
    상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 상기 스위치모듈과 상기 충방전전환모듈을 제어하여 상기 충전 장치가 상기 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 상기 충전 장치 및 상기 에너지저장모듈이 동시에 상기 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성하는 단계;
    상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 상기 스위치모듈과 상기 충방전전환모듈을 제어하여 상기 충전 장치가 상기 전원공급모듈 및 상기 에너지저장모듈에 충전하는 루프, 상기 에너지저장모듈이 상기 전원공급모듈에 충전하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  60. 제59항에 있어서, 상기 에너지저장모듈의 상기 스위치모듈과 연결된 일단은 제1 스위칭 튜브를 통해 충전 장치의 일단과 연결되고, 상기 스위치모듈의 제2 단은 상기 충전 장치의 타단과 연결되고, 상기 충전 장치는 상기 가열모듈을 통해 상기 전원공급모듈에 충전하도록 구성되고, 상기 스위치모듈은 적어도 한 조의 스위치 브릿지암을 포함하고, 상기 충방전전환모듈은 제1 전환회로 및 제2 전환회로를 포함하고, 상기 방법은,
    각 조의 스위치 브릿지암의 상부 브릿지암이 분리되도록 제어하는 단계;
    상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 낮은 경우, 상기 제2 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 도통되고 상기 제1 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치가 상기 에너지저장모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈 및 상기 제2 전환회로를 포함하는 루프를 형성하는 단계; 및,
    상기 제1 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 도통되고 상기 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치와 상기 에너지저장모듈이 동시에 상기 전원공급모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로 및 상기 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  61. 제60항에 있어서, 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암은 병렬로 연결된 스위치와 다이오드를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 충전 장치의 전압이 상기 전원공급모듈의 전압보다 높은 경우, 상기 제1 전환회로와 상기 제1 스위칭 튜브가 접속되고 상기 제2 전환회로와 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암이 분리되도록 제어하여, 상기 충전 장치가 상기 전원공급모듈 및 상기 에너지저장모듈에 충전하기 위한, 상기 충전 장치, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로 및 상기 전원공급모듈을 포함하는 루프를 형성하는 단계; 및,
    상기 제1 전환회로가 접속되고 상기 제2 전환회로, 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암과 상기 제1 스위칭 튜브가 분리되도록 제어하여, 상기 에너지저장모듈이 상기 전원공급모듈에 충전하기 위한, 상기 에너지저장모듈, 상기 제1 전환회로, 상기 전원공급모듈 및 상기 각 조의 스위치 브릿지암의 하부 브릿지암의 다이오드를 포함하는 루프를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
  62. 전기기기에 있어서, 제29항에 의한 충방전시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는, 충방전 제어 방법.
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