(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１制御信号を生成するようにプログラムされたマイクロプロセッサーと、
前記マイクロプロセッサーに作動可能に接続され、カウンター回路、電圧パルス生成回路及び駆動回路を備えたプレチャージ回路と、を含む電気モーター用電圧インバーターのキャパシターのためのプレチャージシステムであって、
前記カウンター回路は、前記第１制御信号に応じて複数の第１電圧パルスを生成するように構成され、
前記電圧パルス生成回路は、前記キャパシターに電気的に接続されたトランジスター及びプレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が、閾値よりも低いか等しい間に、それぞれの時間間隔で複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成するように構成され、
前記駆動回路は、前記トランジスター及び前記トランジスターに電気的に接続された前記プレチャージ抵抗を備え、前記トランジスターは、バッテリーパックの高圧端子と前記電圧インバーターの前記キャパシターとの間に電気的に接続されるように構成され、前記複数の第２電圧パルスに応じて複数の第３電圧パルスを前記電圧インバーターの前記キャパシターに対して出力して前記電圧インバーターの前記キャパシターの電圧を増加させるように構成され、
前記カウンター回路は、前記複数の第１電圧パルスのパルス個数をカウントするようにさらに構成され、
前記カウンター回路は、前記パルス個数が所定の個数よりも多ければ、前記複数の第１電圧パルスの生成を中止するように誘導するための中止信号を生成するようにさらに構成されることを特徴とするプレチャージシステム。
【請求項２】
前記プレチャージ回路は、前記トランジスター及び前記プレチャージ抵抗を介して流れる前記瞬間電流が前記閾値よりも低いか等しければ、第１出力電圧を生成するように構成された電流モニタリング回路をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプレチャージシステム。
【請求項３】
前記電圧パルス生成回路は、前記電流モニタリング回路から前記第１出力電圧を受信すれば、前記トランジスター及び前記プレチャージ抵抗を介して流れる前記瞬間電流が前記閾値よりも低いか等しいことを示し、かつ前記それぞれの時間間隔で前記複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成するように構成されることを特徴とする請求項２に記載のプレチャージシステム。
【請求項４】
前記カウンター回路は、前記中止信号に応じ、前記キャパシターが成功的に予備充電されなかったことを示す故障信号を生成するようにさらに構成され、これは、前記マイクロプロセッサーによって受信されることを特徴とする請求項１に記載のプレチャージシステム。
【請求項５】
前記マイクロプロセッサーは、前記第１制御信号の生成を中止するようにさらにプログラムされ、
前記カウンター回路は、前記第１制御信号の生成中断に応じ、前記複数の第１パルスの生成を中断するようにさらに構成されることを特徴とする請求項１に記載のプレチャージシステム。
【請求項６】
電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを予備充電するための方法であって、
マイクロプロセッサー及び前記マイクロプロセッサーに作動可能に接続されたプレチャージ回路を備えたプレチャージシステムを提供する段階において、前記プレチャージ回路は、カウンター回路、電圧パルス生成回路及び駆動回路を備え、前記駆動回路は、トランジスター及び前記トランジスターに電気的に接続されたプレチャージ抵抗を備え、前記トランジスターは、バッテリーパックの高圧端子と前記キャパシターとの間に電気的に接続されるように構成され、
前記マイクロプロセッサーを用いて、第１制御信号を生成する段階と、
前記第１制御信号に応じ、前記カウンター回路を用いて、複数の第１電圧パルスを生成する段階と、
前記トランジスター及び前記プレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が閾値よりも低いか等しい間に、それぞれの時間間隔で前記電圧パルス生成回路を用いて、複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成する段階と、
前記複数の第２電圧パルスに応じ、前記トランジスターを用いて、複数の第３電圧パルスを前記電圧インバーターの前記キャパシターに対して出力して前記電圧インバーターの前記キャパシターの電圧を増加させる段階と、を含み、
前記カウンター回路を用いて、前記複数の第１電圧パルスのパルス個数をカウントする段階と、
前記パルス個数が所定の個数よりも多ければ、前記カウンター回路を用いて、前記カウンター回路が前記複数の第１電圧パルスの生成を中止するように誘導するための中止信号を生成する段階をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記トランジスター及び前記プレチャージ抵抗を介して流れる前記瞬間電流が前記閾値よりも低いか等しければ、電流モニタリング回路を用いて、第１出力電圧を生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電圧パルス生成回路が前記第１出力電圧を受信すれば、前記電圧パルス生成回路を用いて、前記トランジスター及び前記プレチャージ抵抗を介して流れる前記瞬間電流が前記閾値よりも低いか等しいことを示し、かつ前記それぞれの時間間隔で前記複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記中止信号に応じ、前記カウンター回路を用いて、前記キャパシターが成功的に予備充電されなかったことを示す故障信号を生成する段階をさらに含み、前記故障信号は、前記マイクロプロセッサーによって受信されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記第１制御信号の生成を中止する段階と、
前記カウンター回路を用いて、前記第１制御信号の生成中断に応じ、前記複数の第１パルスの生成を中断する段階をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレチャージシステムに関し、より詳しくは、電気モーター用電圧インバーター内のキャパシターのためのプレチャージシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１３年１２月２０日出願の米国特許出願第１４／１３５，８９９号に基づく優先権を主張し、該当出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。
【０００３】
本出願の発明者は、プレチャージ抵抗を介してキャパシターへ流れる瞬間電流をモニターし、プレチャージ抵抗及び電圧インバーターの劣化を防止するように瞬間電流のレベルを制限する電気モーター用電圧インバーターのキャパシターのためのプレチャージシステムに対する必要性を認識した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記必要性に鑑みてなされたものであり、キャパシターに電気的に接続された抵抗に供給されるエネルギーの量を制限しながらキャパシターを充電することができるプレチャージシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例による電気モーター用電圧インバーターのキャパシターのためのプレチャージシステムが提供される。プレチャージシステムは、第１制御信号を生成するようにプログラムされたマイクロプロセッサーを含む。プレチャージシステムは、マイクロプロセッサーに作動可能に接続されたプレチャージ回路をさらに含む。プレチャージ回路は、カウンター回路、電圧パルス生成回路及び駆動回路を備える。カウンター回路は、第１制御信号に応じて複数の第１電圧パルスを生成するように構成される。電圧パルス生成回路は、キャパシターに電気的に接続されたトランジスター及びプレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が閾値よりも低いか等しい間に、それぞれの時間間隔で複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成するように構成される。駆動回路はトランジスター及びトランジスターに電気的に接続されたプレチャージ抵抗を備える。トランジスターは、バッテリーパックの高圧端子と電圧インバーター内のキャパシターとの間に電気的に接続されるように構成される。トランジスターは、複数の第２電圧パルスに応じて複数の第３電圧パルスを出力し、電圧インバーターのキャパシターの電圧を増加させるように構成される。
【０００６】
本発明の他の実施例による電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを予備充電するための方法が提供される。本方法は、マイクロプロセッサー及びマイクロプロセッサーに作動可能に接続されたプレチャージ回路を備えたプレチャージシステムを提供することを含む。プレチャージ回路は、カウンター回路、電圧パルス生成回路及び駆動回路を備える。駆動回路は、トランジスター及びトランジスターに電気的に接続されたプレチャージ抵抗を備える。トランジスターは、バッテリーパックの高圧端子とキャパシターとの間に電気的に接続されるように構成される。本方法は、マイクロプロセッサーを用いて第１制御信号を生成することをさらに含む。本方法は、第１制御信号に応じて、カウンター回路を用いて、複数の第１電圧パルスを生成することをさらに含む。本方法は、トランジスター及びプレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が閾値よりも低いか等しい間にそれぞれの時間間隔で、電圧パルス生成回路を用いて、複数の第２電圧パルスのそれぞれの電圧パルスを生成することをさらに含む。本方法は、複数の第２電圧パルスに応じて、トランジスターを用いて、複数の第３電圧パルスを出力して電圧インバーターのキャパシターの電圧を増加させることをさらに含む。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるプレチャージシステム及び方法は、他のシステム及び方法に対する実質的な長所を提供する。特に、本発明によるプレチャージシステム及び方法は、キャパシターに電気的に接続されたプレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流レベルを制限しながら電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを充電する技術的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例によるプレチャージシステムを備えた電気自動車のブロック図である。
【図２】図１のプレチャージシステムに採用されたプレチャージ回路のブロック図である。
【図３】電圧モニタリング回路、カウンター回路、電圧パルス生成回路、駆動回路及び電流モニタリング回路を備えた図２のプレチャージ回路の回路図である。
【図４】（ａ）は、キャパシターを充電する第１期間に、図１のプレチャージシステムのマイクロプロセッサーによって生成した第１制御信号の信号図である。（ｂ）は、第１期間に、（ａ）の第１制御信号に応じて図３の電圧モニタリング回路によって生成した作動電圧の信号図である。（ｃ）は、第１期間に、図３のカウンター回路のカウンターマイクロチップをリセットするために、図３の電圧モニタリング回路によって生成したリセット信号の信号図である。（ｄ）は、第１期間に、図３のカウンター回路によって生成した複数の第１電圧パルスの信号図である。（ｅ）は、第１期間に、図３のカウンター回路によって生成した中止信号の信号図である。（ｆ）は、第１期間に、プレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が閾値を超過したとき、電流モニタリング回路によって生成した複数の電圧パルスの信号図である。（ｇ）は、第１期間に、図３の電圧パルス生成回路によって生成した複数の第２電圧パルスの信号図である。（ｈ）は、第１期間に、（ｄ）の複数の第１電圧パルスのパル個数が所定の個数を超過したとき、図１のカウンター回路によって生成した故障信号の信号図である。
【図５】（ａ）は、キャパシターを充電する第２期間に、図１のプレチャージシステムのマイクロプロセッサーによって生成した第１制御信号の信号図である。（ｂ）は、第２期間に、（ａ）の第１制御信号に応じ、図３の電圧モニタリング回路によって生成した作動電圧の信号図である。（ｃ）は、第２期間に、図３のカウンター回路のカウンターマイクロチップをリセットするために、かつ電力が初期印加されるか、図３のプレチャージ回路から除去されるとき、図３の電圧パルス生成回路の出力トグリングを防止するために、図３の電圧モニタリング回路によって生成したリセット信号の信号図である。（ｄ）は、第２期間に、図３のカウンター回路によって生成した複数の第１電圧パルスの信号図である。（ｅ）は、第２期間に、図３のカウンター回路によって生成した中止信号の信号図である。（ｆ）は、第２期間に、プレチャージ抵抗を介して流れる瞬間電流が閾値を超過しているとき、電流モニタリング回路によって生成した複数の電圧パルスの信号図である。（ｇ）は、第２期間に、図３の電圧パルス生成回路によって生成した複数の第２電圧パルスの信号図であり、電流レベルが所定時間の間に瞬間電流レベル閾値を超過した後、プレチャージ回路の作動損傷を防止するために複数の第２電圧パルスの生成が中止する。（ｈ）は、第２期間に、（ｄ）の複数の第１電圧パルスのパルス個数が所定の個数を超過したとき、図１のカウンター回路によって生成した故障信号の信号図である。
【図６】本発明の他の実施例による電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを充電するための方法を示したフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施例による電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを充電するための方法を示したフローチャートである。
【図８】図３の電圧パルス生成回路に係わる論理真理表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１及び図２を参照すれば、電気モーター７０用電圧インバーター６０のキャパシター４８８を予備充電（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ）するための一実施例によるプレチャージシステム（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ，  ３０）を備えた電気自動車１０が示される。電気自動車１０は、バッテリーパック２０、マイクロプロセッサー２５、メインコンタクター（ｍａｉｎ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ，４０）、接地コンタクター５０、電圧インバーター６０、電気モーター７０及び電線（１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、１５２）をさらに含む。プレチャージシステム３０の長所は、キャパシター４８８に電気的に接続されたプレチャージ抵抗（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ，４２８）（図３に示す）を介して流れる瞬間電流レベルを制限しながら電圧インバーター６０内のキャパシター４８８を充電することである。後で、メインコンタクター４０がバッテリーパック２０からキャパシター４８８に高電圧（ｈｉｇｈ  ｖｏｌｔａｇｅ）を供給するとき、瞬間的な突入電流（ｉｎｒｕｓｈ  ｃｕｒｒｅｎｔ）の量が減少するように、キャパシター４８８を充電する。
【００１０】
電気自動車１０の構造及び作動を説明することに先立ち、本明細書に用いられた用語のうち一部について簡単に説明する。
【００１１】
「高い論理電圧」とは、「１」のブール（Ｂｏｏｌｅａｎ）論理値に該当する電圧をいう。「低い論理電圧」とは、「０」のブール論理値に該当する電圧をいう。「出力電圧」とは、高い論理電圧または低い論理電圧をいう。
【００１２】
バッテリーパック２０は、電線１１２を介して電気モーター７０へ作動電圧を出力する、電圧インバーター６０に作動電圧を出力するように構成される。バッテリーパック２０は、互いに電気的に直列接続されたバッテリーモジュール（１７０、１７２）を含む。バッテリーパック２０は、高圧端子（ｈｉｇｈ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｔｅｒｍｉｎａｌ，１７４）及び接地端子（ｇｒｏｕｎｄ  ｔｅｒｍｉｎａｌ，１７６）をさらに含む。
【００１３】
マイクロプロセッサー２５は、メインコンタクター（ｍａｉｎ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ，４０）、接地コンタクター（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ，５０）及びプレチャージ回路（ｐｒｅ−ｃｈａｒｇｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ，３０）の作動を制御する制御信号を生成するようにプログラムされる。特に、マイクロプロセッサー２５は、接地コンタクター５０が閉鎖作動位置を有するように誘導し、接地コンタクター５０が閉鎖作動位置を有するとき、プレチャージ回路３０がキャパシター４８８を充電するように誘導する制御信号を生成するようにプログラムされる。また、マイクロプロセッサー２５は、キャパシター４８８の充電が完了すれば、メインコンタクター４０が閉鎖作動位置を持つように誘導する制御信号を生成するようにプログラムされる。
【００１４】
マイクロプロセッサー２５は、電線１４０、１４２を介して接地コンタクター５０に電気的に接続される。接地コンタクター５０は、接地コンタクターコイル（ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔｏｒ  ｃｏｉｌ，４９８）及び接点（ｃｏｎｔａｃｔ，５００）を含む。マイクロプロセッサー２５は、電線１４０、１４２上に高い論理電圧（ｈｉｇｈ  ｌｏｇｉｃ  ｖｏｌｔａｇｅ）を生成して接地コンタクターコイル４９８を励起（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）させることで、接点５００の閉鎖作動位置への移動を誘導するようにプログラムされる。接点５００が閉鎖作動位置を有するとき、キャパシター４８８の第２端がバッテリーパック２０の接地端子１７６に電気的に接続される。下記に詳しく説明されるように、接地コンタクター５０が閉鎖作動位置を有するとき、プレチャージ回路３０はキャパシター４８８を充電する。キャパシター４８８が充電された後、マイクロプロセッサーは、電線１４０、１４２上に高い論理電圧の生成を中止して接地コンタクターコイル４８８を非励起（ｄｅ−ｅｎｅｒｇｉｚｅ）させることで接点５００が開放作動位置を有するようにプログラムされる。
【００１５】
マイクロプロセッサー２５は、電線１３０、１３２を介してメインコンタクター４０に電気的に接続される。メインコンタクター４０は、メインコンタクターコイル４９２及び接点４９４を含む。マイクロプロセッサー２５は、電線１３０、１３２上に高い論理電圧を生成してメインコンタクターコイル４９２を励起させることで、接点４９４の閉鎖作動位置への移動を誘導するようにプログラムされる。接点４９４が閉鎖作動位置を有するとき、キャパシター４８８の第１端がバッテリーパック２０の高圧端子１７４に電気的に接続される。接点４９４、５００が閉鎖作動位置を有するとき、電圧インバーター６０は、バッテリーパック２０の高圧端子１７４と接地端子１７６との間に電気的に接続れ、電気モーター７０へ作動電圧を供給する。
【００１６】
以下、図１〜図３を参照して、プレチャージシステム３０についてさらに詳しく説明する。プレチャージシステム３０は、プレチャージ抵抗４２８を介してキャパシター４８８へ流れる瞬間電流の量を制限しながら電圧インバーター６０のキャパシター４８８を充電するように構成される。プレチャージシステム３０は、マイクロプロセッサー２５及びプレチャージ回路２００を含む。
【００１７】
プレチャージ回路２００は、電圧インバーター６０のキャパシター４８８を充電するように備えられる。プレチャージ回路２００は、電圧モニタリング回路２１０、カウンター回路２１６、電圧パルス生成回路２２２、駆動回路２２８及び電流モニタリング回路２３４を含む。
【００１８】
電圧モニタリング回路
図３及び図４（ａ）〜（ｃ）を参照すれば、電圧モニタリング回路２１０は、マイクロプロセッサー２５が高い論理値を有する第１制御信号Ｃ１（図４の（ａ）に示す）を生成するとき、カウンター回路２１６、電圧パルス生成回路２２２、駆動回路２２８及び電流モニタリング回路２３４へ作動電圧Ｖｚ（図４の（ｂ）に示す）を出力するように構成される。また、電圧モニタリング回路２１０は、作動電圧Ｖｚが閾値よりも高いか等しいとき、時間Ｔ２（図４の（ｃ）に示す）に高い論理値から低い論理値へ転移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）させるＲＥＳＥＴ信号を出力するように構成される。電圧モニタリング回路２１０は、光アイソレーター（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｓｏｌａｔｏｒ，２５０）、抵抗２５４、２５６、ツェナーダイオード２６０、キャパシター２６４、２６６、不足電圧検出器（ｕｎｄｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ，２７０）、及びＮＡＮＤゲート２７４を含む。
【００１９】
図１及び図３を参照すれば、光アイソレーター２５０は、マイクロプロセッサー２５の制御電圧Ｃ１（図４の（ａ）に示す）を検出するように備えられる。光アイソレーター２５０は、発光ダイオード２９０及びトランジスター２９２を内部に含む。発光ダイオード２９０は、マイクロプロセッサー２５にも電気的に接続している電線１５０、１５２に電気的に接続される。トランジスター２９２は、電線１０４（バッテリーパック２０の高圧端子１７４にも電気的に接続される）と抵抗２５４との間に電気的に接続される。
【００２０】
抵抗２５４は、トランジスター２９２のエミッター（ｅｍｉｔｔｅｒ）とノード２７８との間に電気的に接続される。ツェナーダイオード２６０は、ノード２７８と電気的接地との間に電気的に接続される。作動時、ツェナーダイオード２６０は、作動電圧Ｖｚの電圧レベルを所定の電圧レベルに制限する。また、キャパシター２６４は、ノード２７８と電気的接地との間に電気的に接続される。
【００２１】
図３及び図４の（ｂ）、（ｃ）を参照すれば、不足電圧検出器２７０は、作動電圧Ｖｚが所定の作動電圧レベルよりも高いとき、高い論理値を有する出力信号を生成し、作動電圧Ｖｚが所定の作動電圧レベルよりも低いとき、出力信号を低い論理値に転移させるように構成される。不足電圧検出器２７０は、ノード２７８とノード２８０との間に電気的に接続される。抵抗２５６は、ノード２７８とノード２８０との間に電気的に接続される。また、キャパシター２６６は、ノード２８０と電気的接地との間に電気的に接続される。
【００２２】
ＮＡＮＤゲート２７４は、第１及び第２入力端子及び一つの出力端子を有する。第１及び第２入力端子は、不足電圧検出器２７０の出力信号を受信するノード２８０に電気的に接続される。出力端子は、カウンターマイクロチップ３２０のリセットピンＲＳＴに電気的に接続される。不足電圧検出器２７０が作動電圧Ｖｚの所望の電圧レベルを有していることを示す高い論理電圧を出力すれば、ＮＡＮＤゲート２７４は、時間Ｔ２（図４の（ｃ）に示す）に低い論理電圧を出力し、これはカウンターマイクロチップ３２０のリセットピンＲＳＴによって受信されてカウンターマイクロチップ３２０をリセットすることで、マイクロチップ３２０はＰＵＬＳ１（図４の（ｄ）に示す）で表された複数の第１パルスの出力を開始するか、または続ける。
【００２３】
カウンター回路
図３及び図４の（ｄ）を参照すれば、カウンター回路２１６は、複数の第１  電圧パルス（図４の（ｄ）のＰＵＬＳ１）を生成するように構成される。カウンター回路２１６は、カウンターマイクロチップ３２０、ＮＡＮＤゲート３２４、３２６、発振器３３０、抵抗３３４、３３６、トランジスター３４０及び光アイソレーター３４４を含む。
【００２４】
マイクロチップ３２０は、出力ピンＯＵＴ、リセットピンＲＳＴ、中止ピンＳＴＰ及びクロックピンＣＬＫを有する。リセットピンＲＳＴは、電圧モニタリング回路２１０のＮＡＮＤゲート２７４の出力ピンに電気的に接続される。ＯＵＴピンは、電圧パルス生成回路２２２の抵抗３７０に電気的に接続される。ＳＴＰピンは、ノード３５７に電気的に接続される。また、ＣＬＫピンは、ＮＡＮＤゲート３２６の出力ピンに電気的に接続される。
【００２５】
ＮＡＮＤゲート３２４は、第１及び第２入力端子、及び一つの出力端子を有する。ＮＡＮＤゲート３２４の第１及び第２入力端子は、ノード３５７に電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート３２４の出力端子は、ＮＡＮＤゲート３２６の入力端子に電気的に接続される。
【００２６】
ＮＡＮＤゲート３２６は、第１及び第２入力端子、及び一つの出力端子を有する。ＮＡＮＤゲート３２６の第１入力端子は、ＮＡＮＤゲート３２４の出力端子に電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート３２６の第２入力端子は、電圧発振器３３０に電気的に接続される。
【００２７】
電圧発振器３３０は、複数の第１電圧パルス（図４の（ｄ）のＰＵＬＳ１）のそれぞれの電圧パルスのパルス幅を決定する第１クロック信号を出力するように構成される。ＮＡＮＤゲート３２４が高い論理電圧を出力すれば、ＮＡＮＤゲート３２６は、第１クロック信号に応じて第２クロック信号をＣＬＫピンに出力する。カウンターマイクロチップ３２０は、複数の第１電圧パルス（図４の（ｄ）のＰＵＬＳ１）のパルス個数が所定の個数よりも多いか等しいと決定すれば、ＳＴＰピンの信号ＳＴＯＰを出力する。これに応じ、ＮＡＮＤゲート３２４は、低い論理レベル電圧を出力する。また、ＮＡＮＤゲート３２６は、高い論理レベル電圧を出力して高い論理電圧を維持することで、カウンターマイクロチップ３２０をして複数の第１電圧パルスの出力を中止するように誘導し、キャパシター２８８の充電を間接的に中断させる。その後、ＳＴＰピンが低い論理電圧を出力すれば、ＮＡＮＤゲート３２６は低い論理レベル電圧を出力する。
【００２８】
トランジスター３４０は、ベースＢ１、エミッターＥ１及びコレクターＣ１を含む。ベースＢ１は、ノード３５８に電気的に接続される。エミッターＥ１は、電気的接地に電気的に接続される。抵抗３３４は、ノード３５７、３５８の間に電気的に接続される。また、抵抗３３６は、ノード３５８と電気的接地との間に電気的に接続される。
【００２９】
光アイソレーター３４４は、光ダイオード３５０及び光制御されたトランジスター３５２を含む。ダイオード３５０は、トランジスター３４０のコレクターＣ１とノード２７８との間に電気的に接続されて作動電圧Ｖｚを受信する。光制御されたトランジスター３５２は、マイクロプロセッサー２５に電気的に接続している電線１５４、１５６の間に電気的に接続される。複数の第１電圧パルスのパルス個数が所定の個数を超過すること、即ち、キャパシター４８８が成功的に充電されなかったことを示しながら、カウンターマイクロチップ３２０が高い論理電圧をＳＴＰピン上に出力すれば、トランジスター３４０は、発光ダイオード３５０が発光するように電流を通電する。該光に応じて、光制御トランジスター３５２が電流を通電することで、ＦＡＵＬＴ信号がマイクロプロセッサー２５によって受信される。
【００３０】
電圧パルス生成回路
電圧パルス生成回路２２２は、ＰＵＬＳ２（図４の（ｇ）に示す）で表された複数の第２電圧パルスを生成するように構成される。電圧パルス生成回路２２２は、抵抗３７０、３７２、キャパシター３７４、トランジスター３７８及びＮＡＮＤゲート３８２、３８６、３９０を含む。
【００３１】
トランジスター３７８は、ベースＢ２、エミッターＥ２及びコレクターＣ２を含む。ベースＢ２は、ノード３７５に電気的に接続される。エミッターＥ２は、電気的接地に電気的に接続される。コレクターＣ２は、電圧モニタリング回路２１０のノード２７８に電気的に接続され、作動電圧Ｖｚを受信する。抵抗３７２は、ノード３７５と電気的接地との間に電気的に接続される。キャパシター３７４は、ノード３７５とノード３７７との間に電気的に接続される。抵抗３７０は、カウンター回路２１６のＯＵＴピンとノード３７７との間に電気的に接続される。複数の第２電圧パルスＰＵＬＳ２が高い論理値を有するとき、トランジスター３７８は、ＮＡＮＤゲート３８２の入力端子Ｓ１、Ｓ２に低い論理電圧を印加する。これに対し、複数の第２電圧パルスＰＵＬＳ２が低い論理値を有するとき、トランジスター３７８は、ＮＡＮＤゲート３８２の入力端子Ｓ１、Ｓ２に高い論理電圧を印加する。
【００３２】
ＮＡＮＤゲート３８２は、入力端子Ｓ１、Ｓ２及び出力端子ＳＯＵＴを有する。入力端子Ｓ１は、トランジスター３７８のコレクターＣ２に電気的に接続される。入力端子Ｓ２は、ＮＡＮＤゲート３８６の出力端子ＲＯＵＴに電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート３８２の出力端子ＳＯＵＴは、複数の第２パルス（図４の（ｇ）のＰＵＬＳ２）を出力する。
【００３３】
ＮＡＮＤゲート３８６は、入力端子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及び出力端子ＲＯＵＴを有する。入力端子Ｒ１は、ＮＡＮＤゲート３８２の出力端子ＳＯＵＴに電気的に接続される。入力端子Ｒ２は、ＮＡＮＤゲート３９０の出力端子に電気的に接続される。入力端子Ｒ３は、ＮＡＮＤゲート４７２の出力端子に電気的に接続される。
【００３４】
ＮＡＮＤゲート３９０は、第１及び第２入力端子、及び一つの出力端子を有する。ＮＡＮＤゲート３９０の第１及び第２入力端子は、電圧モニタリング回路２１０のＮＡＮＤゲート２７４の出力端子に電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート２７４の出力ピンが低い論理電圧を出力すれば、ＮＡＮＤゲート３９０の出力端子は高い論理電圧を出力し、これはＮＡＮＤゲート３８６の入力端子Ｒ２によって受信される。これに対し、ＮＡＮＤゲート２７４の出力ピンが高い論理電圧を出力すれば、ＮＡＮＤゲート３９０の出力端子は、低い論理電圧を出力し、これはＮＡＮＤゲート３８６の入力端子Ｒ２によって受信される。
【００３５】
以下、図３及び図４の（ｆ）、（ｇ）を参照して、キャパシター２８８が成功的に充電される場合、任意の期間における電圧パルス生成回路２２２及び電流モニタリング回路２３４の作動について説明する。時間Ｔ３において、カウンターマイクロチップ３２０は高い論理電圧を出力し、これに応じて、トランジスター３７８は入力端子Ｓ１に低い論理電圧を出力する。これに応じて、時間Ｔ３において、ＮＡＮＤゲート３８２は、電流モニタリング回路２３４がキャパシター４８８を充電するように誘導するためにＰＵＬＳ２信号について高い論理電圧を出力する。
【００３６】
時間Ｔ４において、プレチャージ抵抗４２８を介して流れる瞬間電流が閾値を超過し、これによって、トランジスター４６０がターンオンされて高い論理電圧が電流モニタリング回路２３４のＮＡＮＤゲート４７２の入力端子に印加される。これに応じて、ＮＡＮＤゲート４７２は、瞬間電流が閾値よりも高いか等しいかを示しながら、ＩＭＡＸ信号（図４の（ｆ）に示す）について低い論理電圧を出力し、これはＮＡＮＤゲート３８６の入力端子Ｒ３によって受信される。これに応じて、ＮＡＮＤゲート３８６の出力端子ＲＯＵＴは高い論理電圧を出力し、これはＮＡＮＤゲート３８２が出力端子ＳＯＵＴで低い論理電圧を出力するように誘導してＰＵＬＳ２信号を時間Ｔ４に低い論理電圧に転移させる。時間Ｔ５に、ＩＭＡＸ信号が低い論理電圧に転移される。
【００３７】
時間Ｔ５から時間Ｔ２２まで、前述の段階がＩＭＡＸ信号とＰＵＬＳ２信号について反復される。時間Ｔ２３において、プレチャージ抵抗４２８を介して流れる瞬間電流が閾値を超過せず、ＩＭＡＸ信号は低い論理電圧に維持され、トランジスター４２０がキャパシター４８８の継続充電を誘導するようにＰＵＬＳ２信号は高い論理電圧に維持され、これは、マイクロプロセッサー２５が第１制御信号Ｃ１を低い論理電圧に転移させる前、時間Ｔ３０まで維持される。
【００３８】
図３及び図８を参照すれば、電圧パルス生成回路２２のＮＡＮＤゲート３８２、３８６の論理的動作が論理真理表によって記述されている。「１」に指定された値は高い論理電圧を示し、「０」に指定された値は低い論理電圧を示し、そして、「Ｘ」に指定された値は無関値（ｄｏｎ’ｔ  ｃａｒｅ  ｖａｌｕｅ）を示す。ＮＡＮＤゲート３８２の入力端子はＳ１、Ｓ２で表される。ＮＡＮＤゲート３８２の出力端子はＳＯＵＴで表される。ＮＡＮＤゲート３８６の入力端子はＲ１、Ｒ２、Ｒ３で表される。ＮＡＮＤゲート３８６の出力端子はＲＯＵＴで表される。低い論理電圧が入力端子Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうち任意の入力端子に印加されれば、出力端子ＳＯＵＴが低い論理電圧を出力することが分かる。
【００３９】
駆動回路
図１及び図３を参照すれば、駆動回路２２８は、プレチャージ抵抗４２８を介してキャパシター４８８に電流を選択的に供給してキャパシター４８８を充電するように構成される。駆動回路２８８は、トランジスター４２０、抵抗４２４、４２６、４２８及びダイオード４３２を含む。
【００４０】
トランジスター４２０は、ゲートＧ、ドレーンＤ及びソースＳを含む。ゲートＧは、ノード４３６から抵抗４２４に電気的に接続される。抵抗４２４は、ノード４３６と電圧パルス生成回路２２２のＮＡＮＤゲート３８２の出力端子との間に電気的に接続される。ソースＳは、ノード４３８に電気的に接続される。抵抗４２６は、ノード４３６とノード４３８との間に電気的に接続される。ダイオード４３２は、キャパシター４８８にも電気的に接続している電線１０６とノード４３８との間に電気的に接続される。ダイオード４３２は、プレチャージ回路２００が作動不可能であるとき、電流が不都合にバッテリーモジュール１７０、１７２に流入することを防止する遮断（ｂｌｏｃｋｉｎｇ）ダイオードである。抵抗４２８は、バッテリーパック２０の高圧端子１７４とトランジスター４２０のドレーンＤとの間に電気的に接続される。複数の第２電圧パルス（図４の（ｇ）に示す）の電圧パルスが高い論理値を有するとき、トランジスター４２０は、抵抗４２８、トランジスター４２０及びダイオード４３２を介して電圧インバーター６０のキャパシター４８８へ流れる電流を通電してキャパシター４８８を充電する。これに対し、複数の第２電圧パルスの電圧パルスが低い論理値を有するとき、トランジスター４２０は、抵抗４２８、トランジスター４２０及びダイオード４３２を介して電圧インバーター６０のキャパシター４８８へ流れる電流の通電を中止する。
【００４１】
電流モニタリング回路
図３及び図４の（ｆ）を参照すれば、電流モニタリング回路２３４は、トランジスター４２０及びプレチャージ抵抗４２８を介して流れる瞬間電流をモニターし、瞬間電流が閾値よりも高いとき、高い論理値を有するＩＭＡＸ信号（図４の（ｆ）に示す）を生成するように備えられる。また、電流モニタリング回路２３４は、瞬間電流レベルが閾値よりも低いか等しいとき、ＩＭＡＸ信号（図４の（ｆ）に示す）を低い論理値に転移させる。
【００４２】
電流モニタリング回路２３４は、抵抗４５０、４５２、４５４、４５６、トランジスター４６０、ツェナーダイオード４６４、キャパシター４６８及びＮＡＮＤゲート４７２を含む。トランジスター４６０は、ベースＢ３、エミッターＥ３及びコレクターＣ３を含む。ベースＢ３は、ノード４７６に電気的に接続される。エミッターＥ３は、バッテリーパック２０の高圧端子１７４に電気的に接続される。コレクターＣ３は、抵抗４５４に電気的に接続される。抵抗４５２は、バッテリーパック２０の高圧端子１７４とノード４７６との間に電気的に接続される。抵抗４５０は、ノード４４０とノード４７６との間に電気的に接続される。抵抗４５４は、コレクターＣ３とノード４７８との間に電気的に接続される。ツェナーダイオード４６４は、ノード４７８とノード４３８との間に電気的に接続される。キャパシター４６８は、ノード４７８とノード４３８との間に電気的に接続される。抵抗４５６は、ノード４７８とノード４３８との間に電気的に接続される。
【００４３】
ＮＡＮＤゲート４７２は、第１及び第２入力端子、及び一つの出力端子を有する。ＮＡＮＤゲート４７２の第１及び第２入力端子は、ノード４７８に電気的に接続される。ＮＡＮＤゲート４７２の出力端子は、電圧パルス生成回路２２２のＮＡＮＤゲート３８６の第１入力端子に電気的に接続される。
【００４４】
作動時、抵抗４２８を介して流れる電流が閾値よりも高ければ、トランジスター４６０はターンオンされ、抵抗４５４を介してツェナーダイオード４６４、キャパシター４６８及び抵抗４５６の並列組合せに電流を通電する。その結果、高い論理電圧がＮＡＮＤゲート４７２の第１及び第２入力端子に印加され、ＮＡＮＤゲート４７２の出力端子が低い論理電圧を出力し、これは電圧パルス生成回路２２２のＮＡＮＤゲート３８６によって受信される。これに対し、抵抗４２８を介して流れる電流が閾値よりも低ければ、トランジスター４６０はトンオフされる。その結果、低い論理電圧がＮＡＮＤゲート４７２の第１及び第２入力端子に印加され、ＮＡＮＤゲート４７２の出力端子が高い論理電圧を出力し、これは電圧パルス生成回路２２２のＮＡＮＤゲート３８６によって受信される。
【００４５】
図４の（ａ）〜（ｈ）は、プレチャージ回路２００がキャパシター４８８を成功的に充電したことを示す例示的な信号（Ｃ１、Ｖｚ、ＲＥＳＥＴ、ＰＵＬＳ１、ＳＴＯＰ、ＩＭＡＸ、ＰＵＬＳ２及びＦＡＵＬＴ）の信号図を示す。
【００４６】
図３及び図５の（ａ）〜（ｈ）は、プレチャージ回路２００がキャパシター４８８を成功的に充電できなかった故障（ｆａｕｌｔ）条件（例えば、短絡条件）を示す信号（Ｃ１、Ｖｚ、ＲＥＳＥＴ、ＰＵＬＳ１、ＳＴＯＰ、ＩＭＡＸ、ＰＵＬＳ２及びＦＡＵＬＴ）の信号図を示す。特に、時間Ｔ５１において、カウンターマイクロチップ３２０は、所定の個数よりも多いか等しいパルス個数の複数の第１電圧パルス（図５の（ｄ）のＰＵＬＳ１）を生成したことを示すこと、即ち、キャパシター４８８の充電が成功できなかったことを示す高い論理電圧を有するＳＴＯＰ信号を生成する。これに応じ、時間Ｔ５１において、カウンター回路２１６は、高い論理値を有する故障信号を生成し、これはマイクロプロセッサー２５によって受信される。
【００４７】
以下、図６を参照して電圧インバーター６０のキャパシター４８８を充電するための方法を示したフローチャートを説明する。
【００４８】
６５０段階において、マイクロプロセッサー２５は、高い論理電圧を有する第１制御信号Ｃ１（図４の（ａ）に示す）を生成する。６５０段階の後、本方法は６５４段階へ進む。
【００４９】
６５４段階において、電圧モニタリング回路２１０は、第１制御信号Ｃ１によって誘導された作動電圧レベルＶｚ（図１に示す）を測定する。６５４段階の後、本方法は６５８段階へ進む。
【００５０】
６５８段階において、電圧モニタリング回路２１０は、作動電圧レベルＶｚが閾値レベルよりも高いかを決定する。作動電圧レベルＶｚが閾値レベルよりも高ければ、本方法は６６２段階へ進む。そうでなければ、本方法は６５８段階へ戻る。
【００５１】
６６２段階において、電圧モニタリング回路２１０は、リセット信号ＲＥＳＥＴ（図４の（ｃ）に示す）を生成し、これはカウンター回路２１６によって受信される。６６２段階の後、本方法は６６６段階へ進む。
【００５２】
６６６段階において、カウンター回路２１６は、リセット信号ＲＥＳＥＴ（図４の（ｃ）に示す）及び第１制御信号Ｃ１（図１に示す）に応じて複数の第１電圧パルス（ＰＵＬＳ１）を生成する。６６６段階の後、本方法は６７０段階へ進む。
【００５３】
６７０段階において、トランジスター４２０とプレチャージ抵抗４２８を介して流れる瞬間電流が閾値よりも低いか等しいとき、電流モニタリング回路２３４は、第１出力電圧を反復的に生成する。
【００５４】
６７４段階において、電圧パルス生成回路２２は、複数の第１電圧パルス及び第１出力電圧に応じ、トランジスター４２０及びプレチャージ抵抗４２８を介して流れる瞬間電流が閾値よりも低いか等しい間に、それぞれの時間間隔で複数の第２電圧パルス（図４の（ｇ）に示す）のそれぞれの電圧パルスを生成する。
【００５５】
６７８段階において、駆動回路２２８のトランジスター４２０は、複数の第２電圧パルスに応じ、複数の第３電圧パルスを出力して電圧インバーター６０のキャパシター４８８の電圧を上昇させる。
【００５６】
以下、図７を参照して、図６の方法とともに行われるさらに他の方法のフローチャートを説明する。
【００５７】
６８２段階において、カウンター回路２１６は、複数の第１電圧パルスＰＵＬＳ１（図４の（ｄ）に示す）で生成したパルス個数をカウント（ｃｏｕｎｔ，計数）する。６８２段階の後、本方法は６８６段階へ進む。
【００５８】
６８６段階において、カウンター回路２１６は、パルス個数が所定の個数よりも多いかを決定する。パルス個数が所定の個数よりも多ければ、本方法は６９０段階へ進む。そうでなければ、本方法は６８２段階へ進む。
【００５９】
６９０段階において、カウンター回路２１６は、複数の第１電圧パルスの生成を中止する。６９０段階の後、本方法は６９４段階へ進む。
【００６０】
６９４段階において、カウンター回路２１６は、故障信号ＦＡＵＬＴを生成し、これはマイクロプロセッサー２５によって受信される。
【００６１】
プレチャージシステム及び方法は、他のシステム及び方法に対し、実質的な長所を提供する。特に、プレチャージシステム及び方法は、キャパシターに電気的に接続された抵抗に供給されるエネルギーの総量を制限しながら、電気モーター用電圧インバーターのキャパシターを充電する技術的な効果を奏する。
【００６２】
上述の方法は、前記の方法を実施するためのコンピューター実行可能な命令語を備えた一つまたはそれ以上のコンピューター可読媒体の形態で少なくとも部分的に実施され得る。コンピューター可読媒体は、以下のもののうち一つまたはそれ以上を含むことができる：ハードドライブ、ＲＡＭメモリー、フラッシュメモリー及び当業者に知られたその他のコンピューター可読媒体；この際、コンピューター実行可能な命令語が一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサーにロードされて実行されるとき、一つまたはそれ以上のマイクロプロセッサーは、前記方法のうち少なくとも一部を実施するためにプログラムされる。
【００６３】
本発明が、制限された実施例によって詳細に説明されたが、本発明はかかる開示の実施例に限定されない。本発明は、今まで説明されていない本発明の思想と範囲に適するあらゆる数の変形、変化、代替またはこれに相応する変更を含んで変形され得る。加えて、本発明の多様な実施例が説明されたが、本発明の様態は上述の実施例の一部のみを含み得る。したがって、本発明は、前述の説明によって制限されない。
【符号の説明】
【００６４】
１０  電気自動車
２０  バッテリーパック
２５  マイクロプロセッサー
３０  プレチャージ回路
４０  メインコンタクター
５０  接地コンタクター
６０  電圧インバーター
７０  電気モーター
１００〜１５６  電線
１７０、１７２  バッテリーモジュール
１７４  高圧端子
１７６  接地端子
２００  プレチャージ回路
２１０  電圧モニタリング回路
２１６  カウンター回路
２２２  電圧パルス生成回路
２２８  駆動回路
２３４  電流モニタリング回路
２５０  光アイソレーター
２５４、２５６  抵抗
２６０  ツェナーダイオード
２６４、２６６  キャパシター
２７０  不足電圧検出器
２７４  ＮＡＮＤゲート
２７８  ノード
２８０  ノード
２９０  発光ダイオード
２９２  トランジスター
３２０  マイクロチップ
３２４、３２６  ＮＡＮＤゲート
３３０  電圧発振器
３３４、３３６  抵抗
３４０  トランジスター
３４４  光アイソレーター
３５０  ダイオード
３５２  光制御トランジスター
３７２  抵抗
３７４  キャパシター
３７８  トランジスター
３８２、３８６、３９０  ＮＡＮＤゲート
４２０  トランジスター
４２４〜４２８  抵抗
４３２  ダイオード
４５０〜４５６  抵抗
４６０  トランジスター
４６４  ツェナーダイオード
４６８  キャパシター
４７２  ＮＡＮＤゲート
４８８  キャパシター
４９２  メインコンタクターコイル
【図１】
0006461160.tif 000002
【図２】
0006461160.tif 000003
【図３】
0006461160.tif 000004
【図４】
0006461160.tif 000005
【図５】
0006461160.tif 000006
【図６】
0006461160.tif 000007
【図７】
0006461160.tif 000008
【図８】
0006461160.tif 000009