KR101948983B1 - 배터리 시스템 - Google Patents

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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 제1 부분 배터리, 하나 이상의 제2 부분 배터리, 및 하나 이상의 제1 부분 배터리와 하나 이상의 제2 부분 배터리 사이의 중앙 탭을 갖는 배터리; 하나 이상의 제1 부분 배터리와 하나 이상의 제2 부분 배터리 간의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소를 갖는 전력 전환 스위치; 및 배터리에 전기적으로 연결된 적어도 한 쌍의 출력 단자들을 구비한 배터리 시스템에 관한 것으로, 상기 중앙 탭에는, 제1 및/또는 제2 부분 배터리에 의해 제공되는 제1 및/또는 제2 부분 배터리 전압에 따라 적절한 기간에 걸쳐 조정되는 저장 전압을 갖는 제1 용량성 저장 장치가 배치되고, 저장 전압이 조정되는 기간 동안, 저장 전류는 최대값에서 제로값으로 감소하며, 하나 이상의 제1 부분 배터리로부터 하나 이상의 제2 부분 배터리로의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소 중 하나 이상의 스위칭 요소의 전환은, 저장 전류가 실질적으로 제로이고 저장 전압이 실질적으로 최대값에 도달한 시점에 수행될 수 있다. 또한 본 발명은 상응하는 방법에 관한 것이다.

Description

배터리 시스템{BATTERY SYSTEM}
본 발명은, 실질적으로 무손실 스위칭을 가능하게 하고 자동 충전 균등화를 제공하는 배터리 시스템에 관한 것이다.
전기 구동 차량에는 통상적으로, 차량을 작동시키는데 필요한 전기 에너지를 제공하는 배터리가 구비된다. 이 경우, 배터리는 각각 상응하는 부분 배터리 전압을 제공하는 복수의 부분 배터리 또는 배터리 셀로 구성될 수 있다. 복수의 부분 배터리로 구성된 배터리에서의 문제 중 하나는 작동하는 동안의 부분 배터리들의 균등 부하이다. 복잡한 회로들이 부분 배터리의 균등 부하를 가능케 할 수 있다.
더욱이, 상이한 배터리 탭 쌍들 사이의 전환은 회로 설계에서 적절한 예방책을 필요로 하며, 이로써 비용이 발생하는 중대한 과정이다. 전환은 스위칭 손실을 야기하고, 제한된 전환 속도 때문에 전환 중에 과전압을 다른 쪽으로 돌려 전류 흐름을 유지하는 스위칭 요소들(예를 들어 반도체)의 복잡한 보호 회로들을 필요로 한다. 게다가, 전환 과정은 전기파의 송신으로 인한 전자기 호환성 문제(EMC)의 주요 원인이다. 특히 절연 게이트 전극 바이폴라 트랜지스터(IGBT)는 느린 스위치 오프 응답(이른바 후미 전류)을 보이며, 복수의 배터리 탭 쌍 사이의 전환 시 긴 스위칭 갭(유휴 시간)을 강제한다. 예를 들어 모터 인버터도 포함하는 자동차의 일반적인 고전압 회로에서, 스위칭 손실은 반도체에서의 순수 저항 손실 또는 라인 손실을 초과한다.
제1 근사(approximation)에서, 스위칭 손실은 2개의 성분으로 구성된다. 제1 성분은 전환 중 전류 및 전압에 거의 비례한다. 수백 볼트(예를 들어, 400V 또는 800V)의 고전압 때문에, 용량성 충전 반전 효과가, 예를 들어, 반도체의 접합 커패시턴스 상에서, 전압에의 2차 종속성 때문에 상당한 가중치를 손실할 수 있다. 스위칭 손실은 이하의 식에 의해 결정될 수 있다:
Figure 112016101087817-pat00001
DE 10 2011 077 664 A1호는 복수의 직렬 연결 저장 장치와, 하나 이상의 DC/DC 전압 변환기(DC/DC 변환기)를 포함하는 개별 저장 장치들의 충전 상태 균등화를 위한 하나의 장치를 구비한 에너지 저장 시스템을 개시한다.
DE 10 2013 001 466 A1호는 복수의 배터리 셀을 갖는 배터리를 개시하며, 여기서 각각의 배터리 셀은 방전 회로와, 개별 배터리 셀의 임계 한계 전압의 언더슈트 시 방전 스위치를 개방하는 보조 회로를 포함한다.
DE 10 2014 012 068 A1호는 복수의 배터리 셀로 구성된 직렬 회로를 갖는 배터리를 가열하는 방법을 개시하며, 이때 직렬 회로의 시작부 및 종단부는 용량성 저장 장치를 통해 결합된다.
EP 2 506 390 A1호는 복수의 배터리 셀을 갖는 배터리를 위한 배터리 제어기를 개시하며, 각각의 배터리 셀에 커패시터를 갖는 전압 측정 회로가 할당된다. 배터리 제어기는 충전 상태에 따라 개별 배터리 셀들 간에 전환될 수 있다.
EP 1 901 412 A2호는 복수의 배터리 셀을 갖는 배터리를 위한 배터리 관리 시스템을 개시하며, 각각의 배터리 셀은 충전을 위한 장치를 가지고, 충전 상태에 따라 충전되거나 방전된다.
EP 2 053 717 A2호는 복수의 배터리 셀을 갖는 배터리를 위한 방전 제어기를 개시하며, 각각의 배터리 셀은 방전 회로 및 전압 측정 장치들을 갖는다. 또한, 상이한 배터리 셀들 사이에 스위칭 장치 및 제어 유닛이 제공된다.
WO 2013 037 633 A2호는 배터리 시스템의 배터리 모듈들 사이의 충전 차이를 균등화하는 방법을 개시한다. 이 경우, 배터리 시스템의 방전 시, 에너지는 중간 회로 커패시터에 저장되고, 중간 회로 커패시터로부터 저충전 상태를 갖는 배터리 모듈로 공급된다.
앞서 2페이지에 기재? 식으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전환 시점에서의 반도체 상의 전류 및 전압이 스위칭 손실을 산출하는 데 있어 결정적이다. 개별 스위칭 요소에 있어서 이들(전류 및 전압) 중 하나 또는 둘 모두가 스위칭 시점에 무시할 수 있을 정도로 작을 때, 스위칭 손실은 효과적으로 감소할 수 있으며, 이는 높은 스위칭 속도에서도 스위칭 손실이 적게 유지될 수 있게 한다.
본 발명의 과제는, 스위칭 손실을 적어도 감소시키거나, 심지어 완전히 제거하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구항 1항에 따른 배터리 시스템 및 특허 청구항 14항에 따른 방법으로 해결된다. 실시예들은 하기의 설명 및 종속항들을 참조한다.
이하, 본 발명의 문맥에서 사용되는 "배터리"란 용어는 복수의 1차 셀, 2차 셀 및/또는 특히 박막 커패시터, 전해질 커패시터, 이중층 커패시터 및 세라믹 커패시터를 포괄하는 커패시터를 포함하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템은
- 하나 이상의 제1 부분 배터리, 하나 이상의 제2 부분 배터리, 및 하나 이상의 제1 부분 배터리와 하나 이상의 제2 부분 배터리 사이의 중앙 탭을 갖는 배터리;
- 하나 이상의 제1 부분 배터리와 하나 이상의 제2 부분 배터리 간의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소를 갖는 전력 전환 스위치; 및
- 배터리에 전기적으로 연결되는 적어도 한 쌍의 출력 단자를 포함하며,
중앙 탭에는, 제1 및/또는 제2 부분 배터리에 의해 제공되는 제1 및/또는 제2 부분 배터리 전압에 따라 적절한 기간에 걸쳐 조정되는 저장 전압을 갖는 제1 용량성 저장 장치가 배치되고, 저장 전압의 조정 기간 동안, 저장 전류는 최대값에서 제로값으로 감소하며, 하나 이상의 제1 부분 배터리로부터 하나 이상의 제2 부분 배터리로의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소 중 하나 이상의 스위칭 요소의 전환은, 저장 전류가 실질적으로 제로이고 저장 전압이 실질적으로 최대값에 도달한 시점에 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예에서, 스위칭 요소들은 저주파 전환 스위치들이다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예에서, 적어도 한 쌍의 출력 단자들 중 하나 이상의 출력 단자는 하나 이상의 제1 인덕턴스를 갖는다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예에서, 적어도 한 쌍의 출력 단자들 사이에 제2 용량성 저장 장치가 배치된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 또 다른의 실시예에서, 제2 용량성 저장 장치는 출력 단자들의 각각 하나 이상의 제1 인덕턴스의 상류에 또는 하류에 각각 배치된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예에서, 제2 용량성 저장 장치는 양극 및 음극을 갖는 극성 커패시터이다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예에서, 적어도 한 쌍의 출력 단자들의 각각의 출력 단자는 제2 인덕턴스를 가지며, 제2 용량성 저장 장치는 제1 인덕턴스와 제2 인덕턴스 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 또 다른 실시예에서, 제1 용량성 저장 장치에 저장 전압을 측정하는 전압계가 배치된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예에서, 임계값 스위치는 측정된 저장 전압을 수신하며, 이 경우 임계값 스위치는 저장 전압이 전환 상한값 또는 전환 하한값에 도달하는 즉시 복수의 저주파 전환 스위치 중 하나 이상의 저주파 전환 스위치를 전환할 것을 스위치 제어기에 지시한다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예에서, 미분기는 측정된 저장 전압의 값을 수신하고 처리하며, 상기 처리된 값은 전환 상한값 또는 전환 하한값에 도달하는 즉시 복수의 저주파 전환 스위치 중 하나 이상의 저주파 전환 스위치를 스위칭할 것을 스위치 제어기에 지시하는 임계값 스위치로 전송될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 또 다른 실시예에서, 측정된 저장 전압의 값은 미분기 및 수학 연산 장치로 공급될 수 있으며, 이때 스위치 제어기는 현재 회로 상태에서의 배터리 시스템의 작동 모드를 위한 제1 인수를 결정하고, 전환 이후의 회로 상태에서의 배터리 시스템의 작동 모드를 위한 제2 인수를 결정하며, 스위치 제어기는, 상기 결정된 인수가 더 낮은 배터리 시스템의 작동 모드를 조정할 것을 저주파 전환 스위치 또는 전력 전환 스위치에 지시하도록 구성된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예에서, 스위치 제어기는 차후 임의의 기간 동안의 비용값을 추정하도록 구성된다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예에서, 상기 기간은 차후 대략 1밀리초와 대략 5초 사이이다.
또한, 하나 이상의 제1 부분 배터리, 하나 이상의 제2 부분 배터리, 및 중앙 탭으로 구성된 배터리; 하나 이상의 스위칭 요소를 갖는 전력 전환 스위치; 및 배터리에 연결된 적어도 한 쌍의 출력 단자들;을 갖는 배터리 시스템에서, 하나 이상의 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환을 위한 방법이 제안되며, 이때 중앙 탭에는, 적절한 기간에 걸쳐 제1 및/또는 제2 부분 배터리에 의해 제공되는 부분 전압을 사용하여 저장 전압으로 충전되는 용량성 저장 장치가 할당되고, 저장 전압이 충전되는 기간 동안, 저장 전류는 최대값에서 제로값으로 감소하며, 하나 이상의 제1 부분 배터리로부터 하나 이상의 제2 부분 배터리로의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소 중 하나 이상의 스위칭 요소의 전환은, 저장 전류가 실질적으로 제로이고 저장 전압이 실질적으로 최대값에 도달했한 시점에 수행된다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 사용되는 스위칭 요소들은 저주파 전환 스위치들이다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에서, 적어도 한 쌍의 출력 단자들 중 하나 이상의 출력 단자에 하나 이상의 인덕턴스를 배치함으로써, 적어도 한 쌍의 출력 단자들에 거의 일정하고 평활한 전압이 제공된다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 적어도 한 쌍의 출력 단자들 사이에 제2 용량성 저장 장치가 배치된다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 제2 용량성 저장 장치는 하나 이상의 제1 인덕턴스의 상류 또는 하류에 각각 배치된다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에서, 사용되는 제2 용량성 저장 장치는 양극 및 음극을 갖는 극성 커패시터이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 하나 이상의 출력 단자에 하나 이상의 제2 인덕턴스가 배치되고, 제2 용량성 저장 장치가 제1 인덕턴스와 제2 인덕턴스 사이에 배치된다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 제1 용량성 저장 장치에 저장 전압을 측정하는 전압계가 배치된다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에서, 임계값 스위치는 측정된 저장 전압을 수신하며, 상기 임계값 스위치는 저장 전압이 전환 상한값 또는 전환 하한값에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소 중 하나 이상의 스위칭 요소를 전환할 것을 스위치 제어기에 지시한다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에서, 미분기는 측정된 저장 전압의 값을 수신하고 처리하며, 처리된 값은 상기 처리된 값이 전환 상한값 또는 전환 하한값에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소로부터의 하나 이상의 스위칭 요소를 전환할 것을 스위치 제어기에 지시하는 임계값 스위치로 전송된다.
본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서, 측정된 저장 전압의 값은 미분기 및 수학 연산 장치로 공급되며, 스위치 제어기는 현재 회로 상태에서 본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예의 작동을 위한 인수 및 전환 이후의 회로 상태에서 본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예의 작동을 위한 인수를 결정하며, 스위치 제어기는 상기 결정된 인수가 더 낮은 본 발명에 따른 배터리 시스템의 실시예의 작동 모드를 조정할 것을 스위칭 요소들 또는 전력 전환 스위치에 지시한다.
본 발명에 따른 방법의 추가 실시예에서, 스위치 제어기는 차후의 임의의 기간에 대해 상기 인수를 추정한다.
본 발명의 또 다른 장점들 및 구성들은 하기의 설명 및 첨부 도면들을 참조한다.
전술한 특징들 및 하기에 추가로 설명될 특징들은 여기에 제시된 조합뿐만 아니라 다른 방식으로 조합된 형태로 또는 단독으로도 본 발명의 범주 내에서 적용될 수 있다.
본 발명은 실시예들에 기반하여 도면에 개략적으로 도시되고, 도면을 참조하여 구조적으로 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 시스템의 일 실시예의 기본 회로도이다.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 배터리 시스템의 한 회로 상태의 예시도이다.
도 3a는 저장 전류의 시간 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 3b는 도 3a에서의 저장 전류의 프로파일에 따른 저장 전압의 시간 프로파일을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 본 발명에 따른 배터리 시스템의 또 다른 회로 상태의 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한 도이다.
도 6은 도 5의 배터리 시스템의 확장을 나타내는, 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한 도이다.
도 7은 도 6의 배터리 시스템의 확장을 나타내는, 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한다.
도 8a는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한 도이다.
도 8b는 저장 전압의 시간 프로파일에 대한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한 도이다.
도 10는 본 발명에 따른 배터리 시스템의 추가 실시예를 도시한 도이다.
뒤따르는 상세한 설명에서 본 발명에 따른 배터리 시스템 및 본 발명에 따른 방법이 더 상세히 기술된다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 배터리 시스템(10)의 기본 회로가 제공될 것이다. 배터리 시스템(10)은 배터리(12)를 갖는다. 배터리(12)는 제1 부분 배터리(12-1) 및 제2 부분 배터리(12-2)를 갖는다. 제1 부분 배터리(12-1) 및 제2 부분 배터리(12-2)는 복수의 부분 배터리 또는 배터리 셀로 구성될 수 있다. 제1 부분 배터리(12-1)와 제2 부분 배터리(12-2) 사이에는 중앙 탭(14)이 배치된다. 또한, 배터리(12)는 제1 배터리 탭(16-1) 및 제2 배터리 탭(16-2)을 갖는다. 중앙 탭(14)에는 용량성 저장 장치(18)가 할당된다. 도시된 실시예에서, 용량성 저장 장치(18)는 커패시터이다. 중앙 탭(14) 및 커패시터(18)를 갖는 전기 분기로부터, 제1 배터리 탭(16-1)을 갖는 전기 분기로의 전기 연결 및 제2 배터리 탭(16-2)을 갖는 분기로 갈라진다. 이러한 전기 연결들 각각이 2개의 이른바 방전 네트워크(20)를 가짐으로써, 배터리 시스템(10) 내에 총 4개의 방전 네트워크(20)가 배선된다. 각각의 방전 네트워크(20)에 병렬로 각각 하나의 스위칭 요소(22A 내지 22D)가 연결된다. 스위칭 요소들(22A 내지 22D)은 전력 전환 스위치(26)를 정의한다. 스위칭 요소로서 기본적으로 모든 유형의 전기 또는 전자 스위칭 요소, 특히 반도체 스위칭 요소도 고려된다.
방전 네트워크들(20)은 스위칭 요소들(22A 내지 22D)의 보호 회로망을 나타낸다. 문헌에 나타나는 상기 보호 회로망의 다른 표현은 방전 회로 또는 스너버(snubber)이다. 방전 네트워크들(20)은 스위칭 요소(22A 내지 22D)가 폐쇄되고/되거나 개방될 때, 발생할 수 있는 전압 피크를 방지한다. 예를 들어, EP 0 584 622 A1, DD 295 450 A5, DE 32 47 707 A1, US 2015/0036253 또는 US 2014/0334201과 같은 문헌으로부터 적절한 보호 회로망이 충분히 공지되어 있으며, 본 발명의 장점으로 계속 개선되고 있다.
나아가, 배터리 시스템(10)의 기본 회로는 4개의 출력 단자(24A 내지 24D)를 갖는다. 4개의 출력 단자(24A 내지 24D)는 통상적으로 쌍들을 형성한다. 출력 단자들(24A 및 24D)이 하나의 쌍을 형성하고, 출력 단자들(24B 및 24C)이 하나의 쌍을 형성하도록 제공된다. 스위칭 요소들(22A 내지 22D)은 출력 단자들(24A 내지 24D)을 동적으로, 또는 동적으로 번갈아 배터리 탭들(16-1, 16-2, 14)과 전기적으로 연결하는데 사용될 수 있다.
유입되거나 방출되는 전류로 인해, 용량성 저장 장치(18)는 전류를 구동하는 전위차가 제로가 되도록 충전되며, 그로 인해 상기 전류도 중단되고/되거나 정류된다(즉, 극성이 바뀐다). 이 시점에 전환이 최소 손실로 수행될 수 있다. 구동 전위차는 배터리(12)를 충전하는 충전 과정에서는 예를 들어 충전소의 충전 전압이며; 배터리(12)의 방전 시에는 예를 들어, 부분 배터리 전압 및 용량성 저장 장치(18)의 합으로서의 실효 전압이다.
따라서, 기본 회로는, 전류가 각각의 스위치 상태에서 잠시 후에 중단되거나 (또는 정류되거나), 하나 이상의 스위칭 요소에 걸쳐 전압이 제로가 될 때까지 강하하는 점을 보장한다. 따라서, 전환 시점에 스위칭될 적어도 일부 스위칭 요소에 걸친 전류 및/또는 전압이 최소이거나 심지어 제로이면, 스위칭 손실이 감소하거나 제거될 수 있다. 그러한 스위칭 응답은 통상 전문 용어로 zero voltage switching(ZVS - 즉, 전압이 제로이거나 제로에 근접함) 또는 zero current stitching(ZCS - 즉, 전류가 제로이거나 제로에 근접함)이라 불린다. 도시된 실시예들에서는 본 발명에 따라, 제로에 근접한 전류 및/또는 전압의 절대값, 특히 각각의 공칭값의 5분의 1 미만인, 바람직하게는 각각의 공칭값의 50분의 1 미만인 전류 및/또는 전압의 절대값에서 스위칭 요소들이 전환된다.
도 2에는 스위칭 요소들(22A 및 22C)이 활성화되어 있는 즉, 닫혀 있는, 배터리 시스템(10)의 스위칭 상태의 예시가 도시되어 있다. 스위칭 요소들(22B 및 22D)은 비활성화되어 있고, 즉, 열려 있다. 따라서, 출력 단자들(24B 및 24C)을 갖는 출력 단자쌍은 부분 배터리(12-1)에 의해 제공되는 부분 전압의 감소한 전압과 연결된다. 이 경우, 여기서는 커패시터인 용량성 저장 장치(18)가 임의의 전류 흐름에서 충전되거나 방전된다. 커패시터(18)의 전류 및 전압의 시간 프로파일이 도 3a 및 도 3b에 도시되어 있으며, 여기서 구획(A)은 충전되지 않은 커패시터(18)의 초기 범위를 나타내고 구획(B)은 정상 진동(steady-state vibration) 범위를 나타낸다. 도시된 회로 상태에서는 배터리(12)로부터 전력이 인출되어 커패시터(18)가 충전되고, 그로 인해 스위칭 요소들(22B 및 22C) 사이의 공통 회로 노드에서의 전압이 배터리(12)의 방향으로 상승되며, 이는 화살표(30)로 표시되어 있다. 그러나 이로 인해, 개방된 스위치(22B)를 통해 전압은 화살표(28)로 표시된 것처럼 강하하고, 배터리 탭들(14, 16-1)에서의 전압(V)은 제로로 강하한다. 강하하는 전압(V)의 결과로서, 전류(I)도 감소한다. 어떤 전환도 일어나지 않으면, 전류(I)는 완전히 중단된다.
배터리 탭들(14, 16-1)에서의 전압이 대략 0볼트이거나, 거의 0볼트에 근접하게 도달하면, 경미한 전류만이 흐른다. 그러나 이와 동시에, 커패시터(18)는 거의 정확하게 부분 배터리(12-1)의 전압으로 충전된다. 커패시터(18)의 충전 지속 시간은 인출되는 전류 및 커패시터(18)의 커패시턴스에 좌우된다. 이 상태에서, 즉, 개방된 스위치(22B)에 걸친 전압이 제로에 근접할 때 부분 배터리(12-2)로의 전환이 실시되면, 처음에는 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍에 부분 배터리(12-2)의 상응하는 전압 및 커패시터(18)의 전압이 인가되며, 이때 커패시터(18)의 전압은 처음에 부분 배터리(12-1)의 전압에 상응한다. 따라서, 2개의 부분 배터리(12-1, 12-2)를 갖는 하나의 배터리(12)에서의 전환 시, 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍에서의 "시작값"은 배터리(12)에 의해 제공될 수 있는 전체 전압에 달한다. 출력 단자들(24B, 24C)을 갖는 출력 단자쌍을 부분 배터리(12-2)에 연결하기 위해, 스위칭 요소들(22A 및 22C)은 열려야 할 것이고, 스위칭 요소들(22B 및 22D)은 닫혀야 할 것이다.
그러나 새로운 스위칭 상태에서 커패시터(18)가 재충전되고, 그로 인해 전압의 프로파일이 가로 좌표(17) 상의 시간에 걸쳐 세로 좌표(13) 상에 도표화 되어있는 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이, 우선 전압이 강하하였다가 극성이 반전되어 다시 커패시터(18)를 충전한다. 이는, 가로 좌표(11) 상의 시간에 걸쳐 세로 좌표(15) 상에 전류의 프로파일이 기입되어 있는 도 3a를 참조하면, 커패시터(18)에서의 전류가 중단될 때까지 발생한다. 도 3a에서 전류의 절대값을 관찰하면, 프로파일은 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍에서의 전류 및 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍에서의 전압에 상응한다.
도 4에는 배터리 시스템(10)의 기본 회로의 또 다른 회로 상태가 도시되어 있다. 도시된 회로 상태에서는 스위칭 요소들(22A 및 22D)이 활성화되어 있고, 즉, 닫혀 있고, 스위칭 요소들(22B 및 22C)은 비활성화, 즉, 열려 있다. 이러한 회로 상태에서는, 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍이 부분 배터리(12-1, 12-2)의 부분 전압뿐만 아니라 배터리(12)의 완전한 전압에도 연결될 수 있다. 이 경우, 파선들(32-1 및 32-2)은 전류 경로를 나타내고, 완전한 배터리 전압을 제공하기 위한 출력 단자들(24B, 24C)의 배터리 탭들(16-1 및 16-2)과의 전기 연결을 명료화한다.
전류 흐름이 적거나 심지어 중단되었을 때의 스위칭 요소들(22A 내지 22D)의 전환에 더하여, 그로 인해 스위칭 손실이 거의 임의적으로 감소할 수 있고, 배터리(12)의 용량성 결합의 결과, 부분 배터리들(12-1, 12-2)이 복잡한 충전 기반 제어를 필요로 하지 않으면서 자동적으로 균등하게 부하를 받게 된다. 더욱이 충분히 빠른 스위칭 속도에서, 매우 작고 저렴한 커패시터들이 용량성 저장 장치(18)로서 사용될 수 있다. 빠른 스위칭 속도는 나아가, 배터리 관리 시스템이 부분 배터리들(12-1, 12-2)의 비교적 긴 불균등 부하를 검출하지 않고 적절한 대응 조치들을 개시한다는 이점을 갖는다. 한편으로, 빠른 스위칭 속도로 인해 각각 인출되거나 로딩되는 전하가 매우 적어지고, 다른 한편으로, 부분 배터리들(12-1, 12-2)의 불균등한 충전 또는 방전의 기간이 매우 짧아서 심지어 일반적인 배터리 관리 시스템들의 평균 측정 필터의 미만일 수 있다. 특히, 통상적으로 스위치 오프 시 장기적인 후미 전류 또는 역회복 효과를 야기하는 반도체 스위칭 소자들(예를 들어 IGBT)의 경우, 전환 과정 동안의 적은 전류는, 그 외의 경우에는 이러한 소자들로 불가능할 고속 저손실 전환을 제공한다. 중단되는 전류는 나아가, 전자적으로 스위치 오프될 수 없고 오히려 예를 들어 사이리스터/SCR 또는 트라이액과 같이 스위치 오프를 위한 전류 정류를 필요로 하는 스위칭 요소들(22A, 22B, 22C, 22D)로서 반도체들을 사용할 수 있게 한다.
배터리(12)가 분할되더라도, 즉, 양자화되더라도, 본 발명에 따른 배터리 시스템(10)에 의해 출력 단자들(24A 내지 24D)의 쌍들에서 2개의 부분 배터리(12-1, 12-2)의 합보다 더 작은 임의의 전압이 발생할 수 있다. 현재 부분 배터리 및 이전 부분 배터리의 전압들의 합으로부터 제로로 변화하는 커패시터(18)의 충전 곡선에 근거하여, 상기 곡선상에서의 특정 위치에서 적절한 전환에 의해 시간 평균에서 다른 전압들이 생성될 수 있다. 이에 필요한 제어는 출력부에서의 순수 전압 제어에 상응하고, 그러므로 매우 저렴하다. 전류 측정은 불필요하다. 물론 여전히 가장 간단한 것은, 부분 배터리들(12-1, 12-2)에 의해 제공되는 전압을 발생시키는 것이다.
전술한 배터리 시스템(10)은, 각각의 중앙 탭을 통해 상이한 크기의 부분 전압들을 제공할 수도 있는 임의 개수의 부분 배터리 및 임의 개수의 출력 단자 쌍에도 사용될 수도 있는 것으로 이해된다. 그러한 확장된 배터리 시스템의 경우에도, 용량성 결합은 부분 배터리들의 자동 균등 부하를 제공한다.
도 5는 균등한 출력 전압을 발생시키기 위해 출력 단자들(24A 내지 24D)로부터의 교류 전압들을 결합 해제하는 배터리 시스템(10)의 확장된 배터리 시스템(50)을 도시한다. 이를 위해, 배터리 시스템(50)은 출력 단자들(24B 및 24C)에 추가로 각각 하나의 인덕턴스(34)를 갖는다. 출력 단자들(24B 또는 24C)에서의 인덕턴스(34)는 균등한 출력 전압을 생성하는데 충분할 것이지만, 각각의 출력 단자(24B, 24C)에서의 각각의 인덕턴스(34)와 대칭 구조인 것이 더 유리하다. 배터리 시스템(50)에 의해 유리하게는 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍으로부터 전압 변동이 결합 해제되며, 이는 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍 및 더불어 그에 연결된 부하들(또는 배터리 충전을 위한 충전소)에 평활하고 거의 일정한 전압을 제공한다. 배터리 시스템(50)의 적절한 전류 제어 시, 출력 단자들(24B, 24C)의 쌍에서 일정한 전류가 가용할 것이다. 상황에 따라, 인덕턴스들(34)이 커패시터(18)와 함께 발진기들을 형성할 수 있고, 이들 발진기가 부하 전류와 관계없이 전환 지속시간을 조정할 수 있게 한다.
도 6은 도 5의 배터리 시스템(50)에서 확장된 배터리 시스템(60)을 도시한다. 출력 단자들(24B, 24C) 사이에 연결되어 있는 부가 커패시터(36)를 이용하여 전압 변동들이 추가로 균등화될 수 있다. 원칙적으로 도 6에서의 커패시터(36)는 인덕턴스들(34)의 좌측에도 배치될 수 있지만, 이는 높은 전압 급증(도 3a 및 도 3b 참조)이 발생할 경우, 각각의 전환 과정 시 커패시터(36)에서 더 느린 보상 전류를 야기할 수 있다. 더욱이, 그때 발생하는 높은 전류 피크들이 스위칭 요소들(22A 내지 22D)에 중대한 부하를 가할 수 있다. 커패시터(36)는 극성을 가질 수 있으며, 즉, 예를 들어 커패시터(36)의 애노드는 음극을 나타내고 커패시터(36)의 캐소드는 양극을 나타낼 수 있다. 커패시턴스들(36) 및 인덕턴스들(34)의 조합은 정류 및 스위칭 역학의 더 정확한 조정을 가능하게 한다. 이 경우, 현재 능동 단자쌍(24B, 24C)의 인덕턴스들(34) 및 (부분 배터리(12-1, 12-2)의 수가 2개를 초과할 경우) 현재 능동 배터리 탭의 커패시턴스(18)가 하나의 직렬 공진 회로를 형성하고, 이 직렬 공진 회로의 반주기 지속시간이 전환 속도를 결정하며, 나아가 출력 단자들(24A 내지 24D)에 비교적 평활한 전류 프로파일 및/또는 전압 프로파일을 야기한다.
도 7은 도 6에서의 배터리 시스템(60)에서 확장된 배터리 시스템(70)을 도시한다. 배터리 시스템(70)은 출력 단자들(24B 및 24C) 각각에 추가로 제2 인덕턴스(35)를 갖는다. 그럼으로써 2개의 인덕턴스(34, 35) 및 하나의 커패시턴스(36)를 갖는 이른바 LCL 구조가 형성된다. 하나의 출력 단자(24B 또는 24C)에 단 하나의 제2 인덕턴스(35)를 배치할 수도 있다. 그러나, 각각의 출력 단자(24B 및 24C)에 2개의 제2 인덕턴스(35)를 갖는 대칭 구조가 유리하다. 인덕턴스들(34, 35)은 균등한 전류 흐름을 제공한다.
출력 단자들(24A 내지 24D)에 연결되어 있는 순수 저항성이 아닌 부하들, 특히 저장 능력(예를 들어 인덕턴스들 및/또는 커패시턴스들)을 갖는 부하들의 경우, 전류 및 전압의 영점 통과가 더 이상 반드시 동시에 일어나지 않는다. 손실 감소를 위해, 제어기는 바람직하게 전환 과정을 위한 전류 영점 통과 또는 전압 영점 통과의 두 시점 중 하나를 이용할 수 있다. 관련 스위칭 요소들(22A 내지 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소를 통과하는 전류 및/또는 전압이 적을 경우의 전환도 효율을 상당히 증가시킨다. 여기서 "적은 전류" 또는 "적은 전압"이란 용어는, 시스템에서 본 발명에 따른 회로의 ZCS 능력 또는 ZVS 능력 없이 제공될 수 있는 공칭 전류 또는 공칭 전압보다 더 적은 전류 또는 전압을 의미한다. 본 발명에서는 각각의 스위칭 요소에 걸친 전류 및/또는 전압의 절대값이 영에 근접할 때, 즉, 상기 절대값이 공칭값의 5분의 1보다 더 작을 때, 바람직하게는 공칭값의 50분의 1보다 더 작을 때, 스위칭 과정이 실시된다.
그러므로, 도 8a는 전압 제어 기능을 가진 배터리 시스템(80)을 도시한다. 이를 위해, 도 1에서의 본 발명에 따른 배터리 시스템(10)은 전압계(38), 임계값 스위치(40) 및 스위치 제어기(42)를 구비하여 배터리 시스템(80)으로 확장되었다. 이때, 전압계(38)는 커패시터(18) 상에 인가되는 커패시터 전압의 값을 측정한다. 측정된 커패시터 전압의 값은 임계값 스위치(40)로 전송되고, 이 임계값 스위치가 상기 값을 수신한다. 임계값 스위치(40)는 도 8b에 도시된 바와 같이, 커패시터 전압이 전환 상한치(43) 또는 전환 하한치(44)에 도달하면 스위치 제어기(42)로 전환 신호를 송신하도록 설계된다. 도 8b는 (세로 좌표(13) 상의) 전환 상한치(43)와 전환 하한치(44) 사이의 커패시터 전압의 시간 프로파일을 도시한다. 전환 신호는 다른 부분 배터리(12-1, 12-2)로의 전환을 위해 적절하게 스위칭 요소들(22A 내지 22D)을 스위칭할 것을 스위치 제어기(42)에 지시한다. 이 경우, 예를 들어 관련 부분 배터리(12-1, 12-2)에 의해 제공된 부분 전압보다 살짝 낮은, 전환 상한치(43)와 전환 하한치(44) 사이의 허용 범위 대역(45)이 존재한다.
도 8에 도시된 배터리 시스템(80)의 실시예를 이용하여 전압을 통한 전환이 제어될 수 있다. 도 9는 전류 흐름이 적거나 중단되었을 때 의도한 전환을 가능하게 하는 제어 장치를 구비한 배터리 시스템(90)을 도시한다. 이를 위해 배터리 시스템(90)은, 이제 임계값 스위치(40) 대신 전압계(38)로부터 커패시터 전압의 측정된 값을 수신하는 추가 미분기(46)를 갖는다. 커패시터(18)를 통하는 전류 흐름이 전압의 시간 미분에 비례하므로, 미분기(46)는 커패시터를 통해 흐르는 전류의 값을 제공한다. 이 값은 이제 임계값 스위치(40)에 의해 수신되고, 임계값 스위치(40)는 다시 스위치 제어기(42)에, 전류 흐름이 적거나 중단된 경우, 즉, 전류 흐름이 제로에 근접한 경우, 상응하게 다른 부분 배터리(12-1, 12-2)로의 전환을 야기하기 위해 스위칭 요소들(22A 내지 22D)을 스위칭할 것을 지시한다. 스위칭 요소들의 스위칭 과정은, 전류의 절대값이 전류의 공칭값의 5분의 1보다 더 낮은 경우, 특히 50분의 1보다 더 낮은 경우에 실시된다.
도 10은, 도 8에서의 배터리 시스템(80) 및 도 9에서의 배터리 시스템(90)이 어느 정도 조합되어 있는 배터리 시스템(100)을 도시한다. 전압계(38)에 의해 측정된 커패시터 전압의 값은 미분기(46) 및 조합 논리 유닛(48)에 의해 수신된다. 미분기(46)에 의해 제공된 전류 값은 이 경우, 가급적 제로에 가까운 적은 전류에서만 전환하기 위해, 트랩(trap)으로서 사용된다. 이 경우, 낮은 전류에서 높은 전환 속도로 전환될 수도 있다.
상기를 위해 한 번 더 짚고 넘어가자면, 높은 전류에서의 전환은 전류 손실 및 열 형태의 에너지 손실을 발생시킨다. 두 가지 손실 모두 비용을 유발한다. 충전 및 방전 그리고/또는 배터리(12)의 부하에서의 불균형도, 예를 들어 평형 상태를 만들기 위한(balancing) 부분 배터리(12-1, 12-2)의 의도적인 방전을 통해, 비용을 야기한다. 스위치 제어기(42)는 어느 변형이 더 유리한지, 즉, 더 낮은 비용을 야기하는지를 나타내는 인수를 계산하도록 설계된다. 즉, 상기 인수는 다른 부분 배터리(12-1, 12-2)로의 전환이 현재 회로 상태로 계속 유지되는 것보다 더 낮은 비용을 야기하는지, 또는 현재 회로 상태가 다른 부분 배터리(12-1, 12-2)로 전환하는 것보다 더 낮은 비용을 야기하는지를 나타낸다. 스위치 제어기(42)는 비용 이점이 달성될 경우에만 전환을 야기한다.
이러한 인수는 예측에 의해 형성될 수 있으며, 즉, 계산된 인수는 차후 소정의 시간 범위에 대해 추정된다. 이러한 시간 범위는 수 밀리초 내지 수 초일 수 있다. 이 경우, 차후 시점에 대한 추정은 배터리(12)가 충전 모드에 있을 때에는 거의 일정한 전류들에 기반하고, 출력 단자들(24A 내지 24D)에 연결되어 있는 동적 부하에 의해 배터리(12)로부터 에너지가 방출될 때에는 부하의 평균 전력에 기반한다.
전술한 본 발명에 따른 배터리 시스템들(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)은, 능동적으로 스위치 오프될 수는 없지만, 정류가 자동 스위치 오프를 유발하므로, 높은 전력 밀도 및 적은 손실을 가능하게 하는 반도체들의 사용을 허용한다. 그러한 반도체 소자들의 예는 사이리스터, 트라이액 등이다.
전환 과정 전에 느리게 감소하는 전류 및/또는 전압으로 인해, 전자기파의 용량성 또는 유도성 방출을 야기할 수 있는 전환 과정 동안 큰 과도 전류 및/또는 과도 전압도 배제될 수 있다. 전자기 호환성 또는 전자기 간섭이 이 경우에 해당된다. 그 대신, ZCS/ZVS 회로의 명확하고 더 느린 동특성이, 작은 시간 미분들 때문에 여러 자릿수만큼 더 작게 형성될 수 있는 스위치 오프 응답을 정의한다.
전력 스위치들의 거의 무전류 및/또는 무전압 전환 때문에도, 관련 스위칭 요소들이 파손되지 않도록 하기 위해 전환 동안 보호 회로망에 의해 상당한 전류 흐름이 유지될 필요가 없고, 그리고/또는 전환 시점에서의 낮은 전압 때문에 상황이 명백히 무해할 정도로 반도체 스위칭 요소의 최대 차단 전압까지의 간격이 매우 크다.
스위칭 요소에서의 전환 시점에 낮은 전류 및/또는 전압에서의 전환은 1보다 더 큰 인수만큼 스위칭 손실을 효과적으로 감소시키고, 스위칭 손실이 무시할 수 있을 만큼 적을 때 높은 전환 속도를 가능하게 한다. 스위칭 손실이 없는 응답에 대한 배터리 탭들(14)의 용량성 결합으로 인해, 용량성 저장 장치(18)는 개별 배터리 탭들(14, 16-1, 16-2)에서의 전하 인출의 거의 완벽한 균등화를 강요한다. 특히, 충전 균등화는 시간이 지남에 따라 부하 전류가 크게 변동할 때 실시된다.

Claims (25)

  1. - 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1), 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2), 및 상기 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1)와 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2) 사이의 중앙 탭(14)을 갖는 배터리(12);
    - 상기 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1)와 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2) 간의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 갖는 전력 전환 스위치(26); 및
    - 상기 배터리(12)에 전기적으로 연결된 하나 이상의 출력 단자들(24A, 24B, 24C, 24D)의 쌍;을 구비한 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)으로서,
    상기 중앙 탭(14)에는, 제1 및 제2 부분 배터리(12-1, 12-2) 중 적어도 하나에 의해 제공되는 제1 및 제2 부분 배터리 전압 중 적어도 하나에 상응하게 조정되는 저장 전압을 갖는 제1 용량성 저장 장치(18)가 배치되고, 상기 저장 전압의 조정 기간 동안, 저장 전류가 최대값에서 제로값으로 감소하며, 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1)로부터 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2)로의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 전환은, 저장 전류가 실질적으로 제로이고 저장 전압이 실질적으로 최대값에 도달한 시점에 수행될 수 있고,
    상기 중앙 탭(14) 및 상기 제1 용량성 저장 장치(18)를 갖는 전기 분기는 상기 전력 전환 스위치(26)를 통해 상기 하나 이상의 출력 단자들(24A, 24B, 24C, 24D)의 쌍에 연결되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  2. 제1항에 있어서, 스위칭 요소들(22A, 22B, 22C, 22D)은 저주파 전환 스위치들인, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 출력 단자 쌍들의 하나 이상의 출력 단자(24A, 24B, 24C, 24D)는 하나 이상의 제1 인덕턴스(34)를 갖는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 출력 단자 쌍 사이에 제2 용량성 저장 장치(36)가 배치되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  5. 제3항에 있어서, 제2 용량성 저장 장치(36)는 상기 출력 단자들의 각각 하나 이상의 제1 인덕턴스(34)의 상류에 또는 하류에 각각 배치되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  6. 제4항에 있어서, 제2 용량성 저장 장치(36)는 양극 및 음극을 갖는 극성 커패시터인, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  7. 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 출력 단자 쌍의 각각의 출력 단자(24A, 24B, 24C, 24D)는 제2 인덕턴스(35)를 가지며, 제2 용량성 저장 장치(36)는 제1 인덕턴스(34)와 제2 인덕턴스(35) 사이에 배치되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 용량성 저장 장치(18)에 저장 전압을 측정하는 전압계(38)가 배치되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  9. 제8항에 있어서, 임계값 스위치(40)는 상기 측정된 저장 전압을 수신하도록 설계되고, 상기 임계값 스위치(40)는 상기 저장 전압이 전환 상한값 또는 전환 하한값(43, 44)에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 스위칭할 것을 스위치 제어기(42)에 지시하는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  10. 제8항에 있어서, 미분기(46)는 상기 측정된 저장 전압의 값을 수신하고 처리하도록 설계되며, 상기 처리된 값이 전환 상한값 또는 전환 하한값(43, 44)에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 스위칭할 것을 스위치 제어기(42)에 지시하도록 설계된 임계값 스위치(40)로 상기 처리된 값이 전송될 수 있는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  11. 제8항에 있어서, 상기 측정된 저장 전압의 값은 미분기(46) 및 조합 논리 유닛(48)으로 공급될 수 있으며, 스위치 제어기(42)는, 현재 회로 상태에서의 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동을 위한 인수를 결정하고, 전환 이후의 회로 상태에서의 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동을 위한 인수를 결정하도록 설계되며, 상기 스위치 제어기(42)는 스위칭 요소들(22A, 22B, 22C, 22D) 또는 전력 전환 스위치(26)에 상기 결정된 인수가 더 낮은 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동 모드를 조정할 것을 지시하도록 구성되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  12. 제11항에 있어서, 스위치 제어기(42)는 차후의 임의의 기간에 대해 상기 인수를 추정하도록 구성되는, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  13. 제12항에 있어서, 상기 기간은 차후 1밀리초와 5초 사이인, 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100).
  14. 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1), 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2) 및 중앙 탭(14)으로 구성되는 배터리(12); 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 갖는 전력 전환 스위치(26); 및 상기 배터리(12)에 연결된 하나 이상의 출력 단자들(24A, 24B, 24C, 24D)의 쌍;을 구비한 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)에서 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)의 저손실 또는 무손실 전환을 위한 방법으로서,
    상기 중앙 탭(14)에는, 제1 및 제2 부분 배터리(12-1, 12-2) 중 적어도 하나에 의해 제공되는 부분 전압을 사용하여 저장 전압으로 충전되는 용량성 저장 장치(18)가 할당되고, 상기 저장 전압의 충전 기간 동안, 저장 전류가 최대값에서 제로값으로 감소하며, 이때 하나 이상의 제1 부분 배터리(12-1)로부터 하나 이상의 제2 부분 배터리(12-2)로의 전환을 위한 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소의 전환은, 상기 저장 전류가 실질적으로 제로이고 상기 저장 전압이 실질적으로 최대값에 도달한 시점에 수행되며,
    상기 중앙 탭(14) 및 상기 용량성 저장 장치(18)를 갖는 전기 분기는 상기 전력 전환 스위치(26)를 통해 상기 하나 이상의 출력 단자들(24A, 24B, 24C, 24D)의 쌍에 연결되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  15. 제14항에 있어서, 스위칭 요소들(22A, 22B, 22C, 22D)로서 저주파 전환 스위치가 사용되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 하나 이상의 출력 단자 쌍의 하나 이상의 출력 단자(24A, 24B, 24C, 24D)에 하나 이상의 인덕턴스(34)를 배치함으로써, 상기 하나 이상의 출력 단자들(24A, 24B, 24C, 24D)의 쌍에 거의 일정하고 평활한 전압이 제공되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 출력 단자 쌍들 사이에 제2 용량성 저장 장치(36)가 배치되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  18. 제16항에 있어서, 제2 용량성 저장 장치(36)는 하나 이상의 제1 인덕턴스의 상류 또는 하류에 각각 배치되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  19. 제17항에 있어서, 제2 용량성 저장 장치(36)로서, 양극 및 음극을 갖는 극성 커패시터가 사용되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  20. 제17항에 있어서, 하나 이상의 출력 단자(24A, 24B, 24C, 24D)에 하나 이상의 제2 인덕턴스(35)가 배치되고, 제2 용량성 저장 장치(36)가 제1 인덕턴스(34)와 제2 인덕턴스(35) 사이에 배치되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  21. 제14항 또는 제15항에 있어서, 제1 용량성 저장 장치(18)에 저장 전압을 측정하는 전압계(38)기 배치되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  22. 제21항에 있어서, 임계값 스위치(40)가 측정된 저장 전압을 수신하며, 상기 임계값 스위치(40)는 상기 저장 전압이 전환 상한값 또는 전환 하한값(43, 44)에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 전환할 것을 스위치 제어기(42)에 지시하는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  23. 제21항에 있어서, 미분기(46)는 상기 측정된 저장 전압의 값을 수신하고 처리하며, 상기 처리된 값이 전환 상한값 또는 전환 하한값(43, 44)에 도달하는 즉시 복수의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D) 중 하나 이상의 스위칭 요소(22A, 22B, 22C, 22D)를 전환할 것을 스위치 제어기(42)에 지시하는 임계값 스위치(40)로 상기 처리된 값이 전송되는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 측정된 저장 전압의 값은 미분기(46) 및 조합 계산 장치로 공급되며, 스위치 제어기(42)는, 현재 회로 상태에서의 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동을 위한 인수 및 전환 이후의 회로 상태에서의 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동을 위한 인수를 결정하며, 상기 스위치 제어기(42)는 스위칭 요소들(22A, 22B, 22C, 22D) 또는 전력 전환 스위치(26)에 상기 결정된 인수가 더 낮은 배터리 시스템(10, 50, 60, 70, 80, 90, 100)의 작동 모드를 조정할 것을 지시하는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
  25. 제24항에 있어서, 스위치 제어기(42)는 차후의 임의의 기간에 대해 상기 인수를 추정하는, 스위칭 요소의 저손실 또는 무손실 전환 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3571753B1 (en) * 2017-01-23 2024-04-24 Rafael Advanced Defense Systems Ltd. System for balancing a series of cells
CN110015129B (zh) * 2017-08-31 2021-06-18 比亚迪股份有限公司 电池均衡方法、***、车辆、存储介质及电子设备
JP6969316B2 (ja) * 2017-11-24 2021-11-24 トヨタ自動車株式会社 バッテリ監視装置および電力状態監視方法
US10625626B2 (en) 2017-11-29 2020-04-21 Nio Usa, Inc. Charging systems and methods for electric vehicles
CN108736107B (zh) * 2018-05-22 2020-06-23 宁德时代新能源科技股份有限公司 加热模块和电池组加热方法、加热***
US10363828B1 (en) * 2018-06-12 2019-07-30 Nio Usa, Inc. Systems and methods for regulating charging of electric vehicles
US10924008B2 (en) * 2019-07-09 2021-02-16 Nio Usa, Inc. Devices, systems, and methods for charging electric vehicles
TW202110024A (zh) 2019-08-20 2021-03-01 宏碁股份有限公司 充電方法
DE102020007866A1 (de) 2020-12-21 2022-01-27 Daimler Ag Elektrisches Bordnetzsystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, sowie Verfahren zum Betreiben eines entsprechenden elektrischen Bordnetzsystems, sowie Fahrzeug
CN114300764B (zh) * 2021-12-22 2024-02-20 东莞新能安科技有限公司 电池模组和储能***

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3247707A1 (de) 1982-12-23 1984-06-28 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Entlastungsnetzwerk fuer einen leistungstransistor
DD295450A5 (de) 1990-07-06 1991-10-31 Technische Universitaet "Otto Von Guericke" Magdeburg,De Verlustarmes entlastungsnetzwerk fuer leistungsschalttransistoren in transistorwechselrichtern
DE59302426D1 (de) 1992-08-28 1996-06-05 Siemens Ag Durchflussumrichter mit RCD-Entlastungsnetzwerk
US6121751A (en) * 1999-03-11 2000-09-19 Lockheed Martin Corporation Battery charger for charging a stack of multiple lithium ion battery cells
US6140800A (en) * 1999-05-27 2000-10-31 Peterson; William Anders Autonomous battery equalization circuit
KR100846710B1 (ko) 2006-09-07 2008-07-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 관리 시스템 및 그의 구동 방법
JP4587233B2 (ja) 2007-10-23 2010-11-24 本田技研工業株式会社 放電制御装置
US8536824B2 (en) * 2008-04-18 2013-09-17 Mi-Jack Canada, Inc. Lossless dynamic battery equalizer system and method
CN102074755B (zh) * 2010-07-30 2012-05-09 比亚迪股份有限公司 一种电池的加热电路
JP2012034515A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Sanyo Electric Co Ltd 車両用の電源装置
CN102651563B (zh) * 2011-02-25 2014-06-18 香港理工大学 电池能量平衡电路
JP5645732B2 (ja) 2011-03-30 2014-12-24 株式会社ケーヒン 電池電圧制御装置
JP6008956B2 (ja) * 2011-06-15 2016-10-19 バランセル（ピーティーワイ）リミテッド 共通ａｃバスを用いた容量結合型セルバランサ
DE102011077664A1 (de) 2011-06-16 2012-12-20 Continental Automotive Gmbh Energiespeichersystem mit einer Vergleichmäßigungseinrichtung zum Vergleichmäßigen von Ladezuständen von Energiespeichereinheiten
DE102011082648A1 (de) 2011-09-14 2013-03-14 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen von Ladungsdifferenzen zwischen den Batteriemodulen eines Batteriesystems mit stufig einstellbarer Ausgangsspannung
CN103138314B (zh) * 2011-11-29 2016-04-27 东莞钜威新能源有限公司 一种电池电量均衡电路及电池***
DE102012204965A1 (de) * 2012-03-28 2013-10-02 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem, Kraftfahrzeug mit Batteriesystem und Verfahren zur Inbetriebnahme eines Batteriesystems
JP2014036528A (ja) * 2012-08-09 2014-02-24 Nippon Soken Inc 絶縁型充電装置
DE102013001466B4 (de) 2013-01-29 2019-04-25 Audi Ag Batterie mit Balancing-Funktion und Kraftfahrzeug
CN103973128A (zh) * 2013-01-30 2014-08-06 通用电气能源电能变换科技有限公司 无变压器式电能变换***以及相关方法
US9397552B2 (en) 2013-05-10 2016-07-19 Marvell World Trade Ltd. Snubber circuit to increase efficiency of power converters
US9762118B2 (en) 2013-08-02 2017-09-12 Vertiv Energy Systems, Inc. Lossless snubber circuit and operation method thereof
DE102014012068A1 (de) 2014-08-13 2015-03-12 Daimler Ag Verfahren zum Beheizen einer Batterie und Schaltungsanordnung zum Beheizen einer Batterie

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