用于電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器的預(yù)充電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及預(yù)充電系統(tǒng)，更具體地，涉及用于電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器的預(yù)充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)申請的交叉引用
[0003]本申請要求于2013年12月20日提交的美國非臨時(shí)專利申請N0.14/135，899的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在此通過引用并入本文。
[0004]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到需要如下用于電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器的預(yù)充電系統(tǒng)，該預(yù)充電系統(tǒng)監(jiān)測流過預(yù)充電電阻器并流入電容器的瞬時(shí)電流，并限制瞬時(shí)電流的電平以防止預(yù)充電電阻器和電壓逆變器的退化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明從上述必要性出發(fā)設(shè)計(jì)并旨在提供一種預(yù)充電系統(tǒng)，該預(yù)充電系統(tǒng)可對電容器充電同時(shí)限制流經(jīng)電耦接到電容器的預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流電平。
[0007]技術(shù)解決方案
[0008]提供了一種根據(jù)示例性實(shí)施例的用于電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器的預(yù)充電系統(tǒng)。該預(yù)充電系統(tǒng)包括微處理器，微處理器被編程為生成第一控制信號(hào)。預(yù)充電系統(tǒng)還包括預(yù)充電電路，預(yù)充電電路可操作地耦接到微處理器。預(yù)充電電路具有計(jì)數(shù)器電路、電壓脈沖生成電路和驅(qū)動(dòng)電路。計(jì)數(shù)器電路被配置成響應(yīng)于第一控制信號(hào)生成第一多個(gè)電壓脈沖。電壓脈沖生成電路被配置成在流經(jīng)電耦接到電容器的晶體管和預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流小于或等于閾值瞬時(shí)電流電平時(shí)，以相應(yīng)的時(shí)間間隔生成第二多個(gè)電壓脈沖的各個(gè)電壓脈沖。驅(qū)動(dòng)電路具有晶體管和電耦接到晶體管的預(yù)充電電阻器。晶體管被配置成電耦接在電池組的高電壓端子和電壓逆變器中的電容器之間。晶體管被配置成響應(yīng)于第二多個(gè)電壓脈沖輸出第三多個(gè)電壓脈沖，以增加跨過電壓逆變器中的電容器上的電壓。
[0009]在另一示例性實(shí)施例中，提供了一種用于對電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器預(yù)充電的方法。該方法包括提供預(yù)充電系統(tǒng)，預(yù)充電系統(tǒng)具有微處理器和可操作地耦接到微處理器的預(yù)充電電路。預(yù)充電電路具有計(jì)數(shù)器電路、電壓脈沖生成電路和驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路具有晶體管和電耦接到晶體管的預(yù)充電電阻器。晶體管被配置成電耦接在電池組的高電壓端子和電容器之間。該方法包括利用微處理器生成第一控制信號(hào)。該方法還包括響應(yīng)于第一控制信號(hào)，利用計(jì)數(shù)器電路生成第一多個(gè)電壓脈沖。該方法還包括在流經(jīng)晶體管和預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流小于或等于閾值瞬時(shí)電流電平時(shí)，以相應(yīng)的時(shí)間間隔利用電壓脈沖生成電路生成第二多個(gè)電壓脈沖的各個(gè)電壓脈沖。該方法還包括響應(yīng)于第二多個(gè)電壓脈沖利用晶體管輸出第三多個(gè)電壓脈沖，以增加跨過電壓逆變器中的電容器上的電壓。
[0010]有益效果
[0011]預(yù)充電系統(tǒng)和方法比其它系統(tǒng)和方法提供了巨大優(yōu)勢。特別地，預(yù)充電系統(tǒng)和方法提供如下技術(shù)效果，即對電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器充電，同時(shí)限制流經(jīng)電耦接到電容器的預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流電平。
【附圖說明】
[0012]圖1是具有根據(jù)示例性實(shí)施例的預(yù)充電系統(tǒng)的電動(dòng)車輛的框圖；
[0013]圖2是用在圖1的預(yù)充電系統(tǒng)中的預(yù)充電電路的框圖；
[0014]圖3是具有電壓監(jiān)測電路、計(jì)數(shù)器電路、電壓脈沖生成電路、驅(qū)動(dòng)電路和電流監(jiān)測電路的圖2的預(yù)充電電路的電路示意圖；
[0015]圖4(a)是在對電容器充電的第一時(shí)間周期期間，由圖1的預(yù)充電系統(tǒng)中的微處理器生成的第一控制信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0016]圖4(b)是在第一時(shí)間周期期間，響應(yīng)于圖4(a)的第一控制信號(hào)由圖3的電壓監(jiān)測電路生成的操作電壓的信號(hào)示意圖；
[0017]圖4(c)是在第一時(shí)間周期期間，由圖3的電壓監(jiān)測電路生成以重置圖3的計(jì)數(shù)器電路中的計(jì)數(shù)器微芯片的重置信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0018]圖4(d)是在第一時(shí)間周期期間，由圖3的計(jì)數(shù)器電路生成的第一多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖；
[0019]圖4(e)是在第一時(shí)間周期期間，由圖3的計(jì)數(shù)器電路生成的停止信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0020]圖4(f)是在第一時(shí)間周期期間，當(dāng)流經(jīng)預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流超過閾值瞬時(shí)電流電平時(shí)，由電流監(jiān)測電路生成的多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖；
[0021]圖4(g)是在第一時(shí)間周期期間，由圖3的電壓脈沖生成電路生成的第二多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖；
[0022]圖4(h)是在第一時(shí)間周期期間，當(dāng)圖4(d)的第一多個(gè)電壓脈沖的電壓脈沖的數(shù)目超過電壓脈沖的預(yù)定數(shù)目時(shí)，由圖1的計(jì)數(shù)器電路生成的故障信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0023]圖5(a)是在對電容器充電的第二時(shí)間周期期間，由圖1的預(yù)充電系統(tǒng)中的微處理器生成的第一控制信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0024]圖5(b)是在第二時(shí)間周期期間，響應(yīng)于圖5(a)的第一控制信號(hào)由圖3的電壓監(jiān)測電路生成的操作電壓的信號(hào)示意圖；
[0025]圖5(c)是由圖3的電壓監(jiān)測電路生成的重置信號(hào)的信號(hào)示意圖，該重置信號(hào)用于在第二時(shí)間周期期間重置圖3的計(jì)數(shù)器電路中計(jì)數(shù)器微芯片，并且用于當(dāng)向圖3的預(yù)充電電路最初施加電功率或從該預(yù)充電電路移除電功率時(shí)防止圖3的電壓脈沖生成電路的輸出切換；
[0026]圖5(d)是在第二時(shí)間周期期間，由圖3的計(jì)數(shù)器電路生成的第一多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖；
[0027]圖5(e)是在第二時(shí)間周期期間，由圖3的計(jì)數(shù)器電路生成的停止信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0028]圖5(f)是在第二時(shí)間周期期間，當(dāng)流經(jīng)預(yù)充電電阻器的瞬時(shí)電流超過閾值瞬時(shí)電流電平時(shí)，由電流監(jiān)測電路生成的多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖；
[0029]圖5(g)是在第二時(shí)間周期期間，由圖3的電壓脈沖生成電路生成的第二多個(gè)電壓脈沖的信號(hào)示意圖，并且由于電流電平已經(jīng)超過瞬時(shí)電流電平閾值預(yù)定量的時(shí)間，所以第二多個(gè)電壓脈沖的生成被停止以防止對預(yù)充電電路的操作損壞；
[0030]圖5(h)是在第二時(shí)間周期期間，當(dāng)圖5(d)的第一多個(gè)電壓脈沖的電壓脈沖的數(shù)目超過電壓脈沖的預(yù)定數(shù)目時(shí)，由圖1的計(jì)數(shù)器電路生成的故障信號(hào)的信號(hào)示意圖；
[0031]圖6至7是根據(jù)另一示例性實(shí)施例的用于對電動(dòng)機(jī)的電壓逆變器中的電容器充電的方法的流程圖；以及
[0032]圖8是與圖3的電壓脈沖生成電路相關(guān)聯(lián)的邏輯真值表。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參照圖1和2，電動(dòng)車輛10具有用于對電動(dòng)機(jī)70的電壓逆變器60中的電容器488預(yù)充電的根據(jù)示例性實(shí)施例的預(yù)充電系統(tǒng)30。電動(dòng)車輛10還包括電池組20、微處理器25、主接觸器40、接地接觸器50、電壓逆變器60、電動(dòng)機(jī)70、電氣線路100、102、104、106、108、110、112、130、132、140、142、150、152。預(yù)充電系統(tǒng)30的優(yōu)點(diǎn)是，系統(tǒng)30對電壓逆變器60中的電容器488充電，同時(shí)限制流經(jīng)電耦接到電容器488的預(yù)充電電阻器428(在圖3中示出)的瞬時(shí)電流電平。預(yù)充電系統(tǒng)30對電容器488充電，使得當(dāng)主接觸器40隨后將來自電池組20的高電壓供應(yīng)到電容器488時(shí)，瞬時(shí)涌入電流的量被減少。
[0034]在說明電動(dòng)車輛10的結(jié)構(gòu)和操作之前，將提供本文所使用的一些術(shù)語的簡要說明。
[0035]術(shù)語“高邏輯電壓”指的是與布爾邏輯值“I”對應(yīng)的電壓。術(shù)語“低邏輯電壓”指的是與布爾邏輯值“O”對應(yīng)的電壓。術(shù)語“輸出電壓”能夠?qū)?yīng)于高邏輯電壓或低邏輯電壓。
[0036]電池組20被配置成將操作電壓輸出到電壓逆變器60，電壓逆變器60經(jīng)由電氣線路112將操作電壓輸出到電動(dòng)機(jī)70。電池組20包括彼此串聯(lián)電耦接的電池模塊170、172。電池組20還包括高電壓端子174和接地端子176。
[0037]微處理器25被編程為生成控制信號(hào)以控制主接觸器40、接地接觸器50和預(yù)充電電路30的操作。具體地，微處理器25被編程為生成控制信號(hào)以使得接地接觸器50具有閉合操作位置，并且當(dāng)接地接觸器50具有閉合操作位置時(shí)使得預(yù)充電電路30對電容器488充電。微處理器25還被編程為生成控制信號(hào)以使得當(dāng)完成對電容器488充電時(shí)主接觸器40具有閉合操作位置。
[0038]微處理器25經(jīng)由電氣線路140、142電耦接到接地接觸器5