JP6004508B2

JP6004508B2 - 電気車両のための駆動回路、及び電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを決定するための診断方法

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Publication number: JP6004508B2
Application number: JP2015520020A
Authority: JP
Inventors: アニッシュ・バシール
Original assignee: エルジー・ケム・リミテッド
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2033-06-27
Also published as: EP2867967A4; EP2867967A1; KR101473386B1; EP2867967B1; US9024468B2; CN104428969B; CN104428969A; KR20140039167A; WO2014007489A1; US20140001836A1; JP2015522236A

Description

本発明は、電気車両のための駆動回路、及び電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを決定するための診断方法に関する。
本出願は、２０１２年７月２日出願の米国特許出願第１３／５４０，０５０号に基づく優先権を主張するものであり、該当米国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。

本発明者は、電気車両のための向上した駆動回路、及び電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを決定するための診断方法の必要性を認識した。

本発明の一態様によれば、電気車両のための駆動回路が提供される。該駆動回路は、第１入力ライン、第１出力ライン、及び電源供給ラインを有する第１電圧駆動部を含み、前記第１入力ラインはマイクロプロセッサーに接続され、前記第１出力ラインはコンタクタのコンタクタコイルの一端に接続される。また、前記駆動回路は、前記電源供給ラインに接続された電流センサをさらに含み、前記電流センサは前記電源供給ラインに流れる電流量が臨界電流レベルよりも多いことを示す第１信号を出力し、前記第１信号は前記マイクロプロセッサーによって受信される。また、前記駆動回路は、第２入力ライン及び第２出力ラインを有する第２電圧駆動部をさらに含み、前記第２入力ラインはマイクロプロセッサーに接続され、第２出力ラインは前記コンタクタコイルの他端に接続される。前記マイクロプロセッサーは、第１パルス幅変調信号を前記第１入力ラインに生成し、前記第１電圧駆動部が、前記コンタクタコイルの一端で受信される第２パルス幅変調信号を前記第１出力ラインに出力するようにして、前記コンタクタコイルを活性化させるように構成される。また、前記マイクロプロセッサーは、前記コンタクタの接点の一端の電圧を繰り返して測定して、複数の第１電圧値を得、前記複数の第１電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電圧値を決定し、前記コンタクタの前記接点の他端の電圧を繰り返して測定して、複数の第２電圧値を得、前記複数の第２電圧値に基づいて、フィルタリングされた第２電圧値を決定するように構成される。また、前記マイクロプロセッサーは、前記フィルタリングされた第１電圧値及び前記フィルタリングされた第２電圧値に基づいて差分値を決定するように構成される。また、前記マイクロプロセッサーは、前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつ、前記差分値が所定の臨界値よりも大きくて、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記第１パルス幅変調信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させるように構成される。

本発明の別の態様によれば、電気車両のための駆動回路の診断方法が提供される。該駆動回路は、第１電圧駆動部、第２電圧駆動部、マイクロプロセッサー、及び電流センサを含む駆動回路である。第１電圧駆動部は、第１入力ライン、第１出力ライン、及び電源供給ラインを有し、前記第１入力ラインはマイクロプロセッサーに接続され、前記第１出力ラインはコンタクタのコンタクタコイルの一端に接続され、電流センサは前記電源供給ラインに接続される。第２電圧駆動部は、第２入力ライン及び第２出力ラインを有し、前記第２入力ラインはマイクロプロセッサーに接続され、第２出力ラインは前記コンタクタコイルの他端に接続される。前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、第１パルス幅変調信号を前記第１入力ラインに生成し、前記第１電圧駆動部が前記コンタクタコイルの一端で受信される第２パルス幅変調信号を前記第１出力ラインに出力するようにして、前記コンタクタコイルを活性化させる段階を含む。また、前記診断方法は、前記電流センサを用いて、前記電源供給ラインに流れる電流量が臨界電流レベルよりも多いことを示す第１信号を生成する段階をさらに含む。前記第１信号は前記マイクロプロセッサーによって受信される。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記コンタクタの接点の一端の電圧を繰り返して測定し、複数の第１電圧値を得る段階をさらに含む。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記複数の第１電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電圧値を決定する段階をさらに含む。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記コンタクタの前記接点の他端の電圧を繰り返して測定し、複数の第２電圧値を得る段階をさらに含む。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記複数の第２電圧値に基づいて、フィルタリングされた第２電圧値を決定する段階をさらに含む。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記フィルタリングされた第１電圧値及び前記フィルタリングされた第２電圧値に基づいて差分値を決定する段階をさらに含む。また、前記診断方法は、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつ、前記差分値が所定の臨界値よりも大きくて、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記第１パルス幅変調信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させる段階をさらに含む。

一実施形態による駆動回路を有する電気車両を示したブロック図である。図１に示された駆動回路で使用される第１電圧駆動部の回路図である。図１に示された駆動回路で使用される第２電圧駆動部の回路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第１セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第２セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力される信号を示した概路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第３セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第４セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力される他の信号を示した概路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第５セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力される電圧パルスの第６セットを示した概路図である。図１の駆動回路から出力されるさらに他の信号を示した概路図である。別の一実施形態による診断方法を示したフロー図である。別の一実施形態による診断方法を示したフロー図である。別の一実施形態による診断方法を示したフロー図である。

図１ないし図３には、一実施形態による駆動回路４０を含む電気車両１０が示されている。前記電気車両１０は、バッテリーパック３０、メインコンタクタ５０、接地コンタクタ５２、プリチャージコンタクタ５４、電流センサ６０、抵抗７０、高電圧インバータ９０、電気モータ９１、電線１００，１０２，１０４，１０６，１１４，１１６，１１８、車両制御部１１７、電流センサ１１９、及び電源供給機１２１をさらに含む。前記駆動回路４０の長所は、前記電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを決定する診断アルゴリズムを実行することである。

前記電気車両１０の構造及び動作の説明に先立ち、本明細書で用いられる幾つかの用語について簡単に説明する。
「フィルタリングされた電圧値（ｆｉｌｔｅｒｅｄｖｏｌｔａｇｅｖａｌｕｅ）」とは、複数の電圧値に基づいて決定された電圧値を意味する。フィルタリングされた電圧値は、フィルタ方程式を用いて決定することができる。
「フィルタリングされた電流値（ｆｉｌｔｅｒｅｄｃｕｒｒｅｎｔｖａｌｕｅ）」とは、複数の電圧値または複数の電流値に基づいて決定された電流値を意味する。フィルタリングされた電流値は、フィルタ方程式を用いて決定することができる。
「フィルタ方程式（ｆｉｌｔｅｒｅｑｕａｔｉｏｎ）」とは、複数の値に基づいてある値を計算するために用いられる方程式を意味する。実施形態において、フィルタ方程式は一次遅れフィルタ（ｆｉｒｓｔｏｒｄｅｒｌａｇｆｉｌｔｅｒ）または積分関数（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）からなり得る。当然ながら、本発明が属する分野で知られている他の種類のフィルタ方程式も用いられ得る。
「高電圧（ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ）」とは、前記駆動回路の所定動作モード中に期待される電圧よりも高い電圧を意味する。例えば、前記駆動回路の所定動作モードで、前記駆動回路内の所定地点における期待される電圧が４Ｖ（例えば、３０％デューティサイクル（ｄｕｔｙｃｙｃｌｅ）で１２Ｖ）であると仮定すると、前記駆動回路内の所定地点における実電圧４．５Ｖは高電圧であると言える。
「ハイロジック電圧（ｈｉｇｈｌｏｇｉｃｖｏｌｔａｇｅ）」とは、前記駆動回路でブール論理値（Ｂｏｏｌｅａｎｌｏｇｉｃｖａｌｕｅ）「１」に対応する電圧を意味する。

前記バッテリーパック３０は、前記電線１１８を介して前記電気モータ９１に作動電圧を出力する高電圧インバータ９０に作動電圧を出力する。前記バッテリーパック３０は、相互に電気的に直列に接続されたバッテリーモジュール１４０，１４２，１４４を含む。
前記駆動回路４０は、前記メインコンタクタ５０、前記接地コンタクタ５２、及び前記プリチャージコンタクタ５４の動作位置を制御する。前記駆動回路４０は、マイクロプロセッサー１７０、第１電圧駆動部１８０、第２電圧駆動部１８２、第３電圧駆動部１８４、第４電圧駆動部１８６、第５電圧駆動部１８８、及び第６電圧駆動部１９０を含む。

前記マイクロプロセッサー１７０は、前記第１電圧駆動部１８０、前記第２電圧駆動部１８２、前記第３電圧駆動部１８４、前記第４電圧駆動部１８６、前記第５電圧駆動部１８８、及び前記第６電圧駆動部１９０の動作を制御する制御信号を生成する。前記マイクロプロセッサー１７０は、前記駆動回路４０と関連して後述される診断アルゴリズムを実行するためメモリ装置１７１に保存されているソフトウェアプログラムを実行する。前記メモリ装置１７１には、ソフトウェアアルゴリズム、値、及び状態フラグが保存される。前記マイクロプロセッサー１７０は、前記マイクロプロセッサー１７０に作動電圧（例えば、５Ｖ）を供給するＶｃｃ電圧源に動作可能に接続される。

一実施形態による駆動回路４０と関連する診断アルゴリズムを説明する前に、前記駆動回路４０の構造及び動作について説明する。
図１及び図２を参照すれば、前記第１電圧駆動部１８０及び前記第２電圧駆動部１８２は、前記接点５００を閉動作位置（ｃｌｏｓｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎ）にするために前記メインコンタクタコイル５０２を活性化させ、前記接点５００を開動作位置（ｏｐｅｎｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｏｎ）にするために前記メインコンタクタコイル５０２を非活性化させるのに用いられる。

図１、図４ないし図６を参照すれば、動作中に、前記マイクロプロセッサー１７０が初期電圧パルス６０２及び第１信号７０２を前記第１及び第２電圧駆動部１８０，１８２の入力ライン２０２，２６２にそれぞれ出力すると、前記電圧駆動部１８０，１８２は、前記接点５００を閉動作位置にするために前記メインコンタクタコイル５０２を活性化させる。特に、前記第１電圧駆動部１８０が前記初期電圧パルス６０２を受信すれば、それに応答して、前記第１電圧駆動部１８０は、前記メインコンタクタコイル５０２を活性化させる初期電圧パルス６５２を出力する。

前記初期電圧パルス６０２を生成した後、前記マイクロプロセッサー１７０は、デューティサイクルが約３０％である電圧パルス６０４，６０６，６０８，６１０を有するパルス幅変調信号６０３を出力する。勿論、前記電圧パルス６０４，６０６，６０８，６１０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
さらに、前記初期電圧パルス６０２を生成した後、前記電圧パルス６０４，６０６，６０８，６１０を生成する間に、前記マイクロプロセッサー１７０は、ハイロジック電圧を有する前記第１信号７０２を出力し続ける。前記第１信号７０２は、前記第２電圧駆動部１８２のトランジスタ２８０をターンオンさせる。

特に、前記第１電圧駆動部１８０がパルス幅変調信号６０３を受信すれば、それに応答して、前記第１電圧駆動部１８０は、前記メインコンタクタコイル５０２の活性化を維持させるためにパルス幅変調信号６５３（図５を参照）を出力する。前記パルス幅変調信号６５３は、デューティサイクルが約３０％である電圧パルス６５４，６５６，６５８，６６０を有する。勿論、前記電圧パルス６５４，６５６，６５８，６６０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
前記マイクロプロセッサー１７０が前記パルス幅変調信号６０３及び前記第１信号７０２を前記第１及び第２電圧駆動部１８０，１８２の入力ライン２０２，２６２にそれぞれ出力することを停止すれば、前記第１及び第２電圧駆動部１８０，１８２は、前記メインコンタクタコイル５０２を非活性化させて前記接点５００を開動作位置に誘導する。

図１及び図２を参照すれば、前記第１電圧駆動部１８０は、駆動回路２０１、入力ライン２０２、出力ライン２０４、及び電圧センシングライン２０６を含む。前記入力ライン２０２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路２０１に接続される。前記出力ライン２０４は、前記メインコンタクタコイル５０２の一端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン２０６は、前記出力ライン２０４及びマイクロプロセッサー１７０に接続される。

一実施形態において、前記駆動回路２０１はトランジスタ２２０，２２２を含む。前記トランジスタ２２０は、（ｉ）前記マイクロプロセッサー１７０に接続されたノード２３０に接続されたベースＢ、（ｉｉ）電源供給ライン２０７，２０９を介して電源供給機１２１に接続されたコレクタＣ、及び（ｉｉｉ）前記出力ライン２０４に接続されたノード２３２に接続されたエミッタＥを有する。前記電流センサ１１９は、前記電源供給ライン２０７，２０９に直列に接続され、前記電源供給機１２１が臨界電流レベルよりも大きい電流量を前記電源供給ライン２０７に供給すると、信号を生成する。前記電流センサ１１９から生成された信号は、前記マイクロプロセッサー１７０によって受信される。

前記トランジスタ２２２は、（ｉ）前記マイクロプロセッサー１７０に接続されたノード２３０に接続されたベースＢ、（ｉｉ）接地に接続されたコレクタＣ、及び（ｉｉｉ）前記出力ライン２０４に接続されたノード２３２に接続されたエミッタＥを有する。前記マイクロプロセッサー１７０がノード２３０にハイロジック電圧を印加すれば、前記トランジスタ２２０はターンオンされ、前記トランジスタ２２２はターンオフされ、前記電源供給機１２１からの電圧（例えば、１２Ｖ）は前記ノード２３２及び前記出力ライン２０４に印加され、前記出力ライン２０４に印加された電圧は前記メインコンタクタコイル５０２の一端に印加される。逆に、前記マイクロプロセッサー１７０がノード２３０へのハイロジック電圧の印加を停止すれば、前記トランジスタ２２０はターンオフされ、前記トランジスタ２２２はターンオンされ、接地電圧が前記ノード２３２及び前記出力ライン２０４に印加され、前記出力ライン２０４に印加された接地電圧は前記メインコンタクタコイル５０２の一端に印加される。

図１及び図３を参照すれば、前記第２電圧駆動部１８２は、駆動回路２６１、入力ライン２６２、出力ライン２６４、電圧センシングライン２６６、及び電圧センシングライン２６８を含む。前記入力ライン２６２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路２６１に接続される。前記出力ライン２６４は、前記メインコンタクタコイル５０２の他端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン２６６は、前記出力ライン２６４及び前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記メインコンタクタコイル５０２が活性化すれば、前記電圧センシングライン２６８は、前記メインコンタクタコイル５０２の第１電流を示す電圧を受信し、前記マイクロプロセッサー１７０に接続する。

一実施形態において、前記駆動回路２６１はトランジスタ２８０及び抵抗２８２を含む。前記トランジスタ２８０は、（ｉ）前記マイクロプロセッサー１７０に接続されたゲートＧ、（ｉｉ）前記電圧センシングライン２６６及び前記出力ライン２６４に接続されたノード２８４に接続されたドレインＤ、及び（ｉｉｉ）抵抗２８２に接続されたソースＳを有する。前記抵抗２８２は、前記ソースＳと電気的接地との間に接続される。前記抵抗２８２の一端にあるノード２８６は、前記電圧センシングライン２６８を介して前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記マイクロプロセッサー１７０が前記ゲートＧにハイロジック電圧を印加すると、前記トランジスタ２８０はターンオンされ、前記メインコンタクタコイル５０２から前記トランジスタ２８０及び前記抵抗２８２を介して電流が接地に流れる。逆に、前記マイクロプロセッサー１７０が前記ゲートＧへのハイロジック電圧の印加を停止すれば、前記トランジスタ２８０はターンオフされ、前記メインコンタクタコイル５０２、前記トランジスタ２８０、及び前記抵抗２８２を介して電流が流れることを許可しない。

図１を参照すれば、前記第３電圧駆動部１８４及び前記第４電圧駆動部１８６は、前記接点５１０を閉動作位置にするために接地コンタクタコイル５１２を活性化させ、前記接点５１０を開動作位置にするために前記接地コンタクタコイル５１２を非活性化させるのに用いられる。

図１、図７ないし図９を参照すれば、動作中に、前記マイクロプロセッサー１７０が初期電圧パルス８０２及び前記第１信号９０２を前記第３及び第４電圧駆動部１８４，１８６の前記入力ライン３０２，３６２にそれぞれ出力すると、前記電圧駆動部１８４，１８６は、前記接点５１０を閉動作位置にするために前記接地コンタクタコイル５１２を活性化させる。特に、前記第３電圧駆動部１８４が前記初期電圧パルス８０２を受信すれば、それに応答して、前記第３電圧駆動部１８４は、前記接地コンタクタコイル５１２を活性化させる初期電圧パルス８５２を出力する。

前記初期電圧パルス８０２を生成した後、前記マイクロプロセッサー１７０は、デューティサイクルが約３０％である電圧パルス８０４，８０６，８０８，８１０を有するパルス幅変調信号８０３を出力する。勿論、前記電圧パルス８０４，８０６，８０８，８１０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
さらに、前記初期電圧パルス８０２を生成した後、前記電圧パルス８０４，８０６，８０８，８１０を生成する間に、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記第４電圧駆動部１８６に含まれたトランジスタ２８０のようなトランジスタを連続的にターンオンさせるために、ハイロジック電圧を有する前記第１信号９０２を出力し続ける。

特に、前記第３電圧駆動部１８４が前記パルス幅変調信号８０３を受信すれば、それに応答して、前記第３電圧駆動部１８４は、前記接地コンタクタコイル５１２を活性化させるパルス幅変調信号８５３（図８を参照）を出力する。前記パルス幅変調信号８５３は、デューティサイクルが３０％である電圧パルス８５４，８５６，８５８，８６０を含む。勿論、前記電圧パルス８５４，８５６，８５８，８６０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
前記マイクロプロセッサー１７０が前記パルス幅変調信号８０３及び前記第１信号９０２を前記第３及び第４電圧駆動部１８４，１８６の前記入力ライン３０２，３６２にそれぞれ出力することを停止すれば、前記電圧駆動部１８４，１８６は、前記接点５１０を開動作位置にするために前記接地コンタクタコイル５１２を非活性化させる。

図１及び図２を参照すれば、前記第３電圧駆動部１８４は、駆動回路３０１、入力ライン３０２、出力ライン３０４、及び電圧センシングライン３０６を含む。前記入力ライン３０２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路３０１に接続される。前記出力ライン３０４は、前記接地コンタクタコイル５１２の一端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン３０６は、前記出力ライン３０４及び前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。一実施形態において、前記駆動回路３０１の構造は上述した駆動回路２０１の構造と同じである。さらに、前記駆動回路３０１は、直列に接続されたそれぞれの第１電源供給ライン（図示せず）、それぞれの電流センサ（図示せず）、及びそれぞれの第２電源供給ライン（図示せず）を介して前記電源供給機１２１に接続される。

図１及び図３を参照すれば、前記第４電圧駆動部１８６は、駆動回路３６１、入力ライン３６２、出力ライン３６４、電圧センシングライン３６６、及び電圧センシングライン３６８を含む。前記入力ライン３６２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路３６１に接続される。前記出力ライン３６４は、前記接地コンタクタコイル５１２の他端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン３６６は、前記出力ライン３６４及び前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記接地コンタクタコイル５１２が活性化すれば、前記電圧センシングライン３６８は、前記接地コンタクタコイル５１２に流れる第２電流を示す信号を受信し、前記マイクロプロセッサー１７０に接続する。一実施形態において、前記駆動回路３６１の構造は上述した駆動回路２６１の構造と同じである。

前記第５電圧駆動部１８８及び前記第６電圧駆動部１９０は、接点５２０を閉動作位置にするためにプリチャージコンタクタコイル５２２を活性化させ、前記接点５２０を開動作位置にするために前記プリチャージコンタクタコイル５２２を非活性化させるのに用いられる。

図１、図１０ないし図１２を参照すれば、動作中に、前記マイクロプロセッサー１７０が初期電圧パルス１００２及び第１信号１１０２を前記第５及び第６電圧駆動部１８８，１９０の前記入力ライン４０２，４６２にそれぞれ出力すると、前記電圧駆動部１８８，１９０は、前記接点５２０を閉動作位置にするために前記プリチャージコンタクタコイル５２２を活性化させる。特に、前記第５電圧駆動部１８８が前記初期電圧パルス１００２を受信すれば、それに応答して、前記第５電圧駆動部１８８は、前記接地コンタクタコイル５１２を活性化させる前記初期電圧パルス１０５２を出力する。

前記初期電圧パルス１００２を出力した後、前記マイクロプロセッサー１７０は、デューティサイクルが約３０％である電圧パルス１００４，１００６，１００８，１０１０を有するパルス幅変調信号１００３を出力する。勿論、前記電圧パルス１００４，１００６，１００８，１０１０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
さらに、前記初期電圧パルス１００２を出力した後、前記電圧パルス１００４，１００６，１００８，１０１０を出力する間に、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記第６電圧駆動部１９０に含まれたトランジスタ２８０のようなトランジスタを連続的にターンオンさせるために、ハイロジック電圧を有する前記第１信号１１０２を出力し続ける。

前記第５電圧駆動部１８８が前記パルス幅変調信号１００３を受信すれば、それに応答して、前記第５電圧駆動部１８８は、前記プリチャージコンタクタコイル５２２を活性化させるパルス幅変調信号１０５３を出力する。前記パルス幅変調信号１０５３は、デューティサイクルが３０％である電圧パルス１０５４，１０５６，１０５８，１０６０を含む。勿論、前記電圧パルス１０５４，１０５６，１０５８，１０６０のデューティサイクルは、３０％以上であっても良く、３０％未満であっても良い。
前記マイクロプロセッサー１７０が前記パルス幅変調信号１００３及び前記第１信号１１０２を前記第５及び第６電圧駆動部１８８，１９０の前記入力ライン４０２，４６２にそれぞれ出力することを停止すれば、前記電圧駆動部１８８，１９０は、前記接点５２０を開動作位置にするために前記プリチャージコンタクタコイル５２２を非活性化させる。

前記第５電圧駆動部１８８は、駆動回路４０１、入力ライン４０２、出力ライン４０４、及び電圧センシングライン４０６を含む。前記入力ライン４０２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路４０１に接続される。前記出力ライン４０４は、前記プリチャージコンタクタコイル５２２の一端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン４０６は、前記出力ライン４０４及び前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。一実施形態において、前記駆動回路４０１の構造は上述した駆動回路２０１の構造と同じである。さらに、前記駆動回路４０１は、直列に接続されたそれぞれの第１電源供給ライン（図示せず）、それぞれの電流センサ（図示せず）、及びそれぞれの第２電源供給ライン（図示せず）を介して前記電源供給機１２１に接続される。

前記第６電圧駆動部１９０は、駆動回路４６１、入力ライン４６２、出力ライン４６４、電圧センシングライン４６６、及び電圧センシングライン４６８を含む。前記入力ライン４６２は、前記マイクロプロセッサー１７０及び前記駆動回路４６１に接続される。前記出力ライン４６４は、前記プリチャージコンタクタコイル５２２の他端に電気的に接続される。前記電圧センシングライン４６６は、前記出力ライン４６４及び前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記プリチャージコンタクタコイル５２２が活性化すれば、前記電圧センシングライン４６８は、前記プリチャージコンタクタコイル５２２に流れる第２電流を示す信号を受信し、前記マイクロプロセッサー１７０に接続する。一実施形態において、前記駆動回路４６１の構造は上述した駆動回路２６１の構造と同じである。

前記メインコンタクタ５０は、前記バッテリーパック３０、前記電流センサ６０、及び前記インバータ９０に電気的に直列に接続される。特に、前記バッテリーパックの正極端子は、前記電線１００を介して前記電流センサ６０に電気的に接続される。前記電流センサ６０は、前記電線１０２を介して前記メインコンタクタ５０の接点５００の一端に電気的に接続される。また、前記接点５００の他端は前記電線１０６を介して前記インバータ９０に電気的に接続される。前記メインコンタクタコイル５０２が活性化すれば、前記接点５００は閉動作位置になり、前記バッテリーパック３０の正極端子と前記インバータ９０とが電気的に接続される。前記メインコンタクタコイル５０２が非活性化すれば、前記接点５００は開動作位置になり、前記バッテリーパック３０の正極端子が前記インバータ９０から電気的に分離される。

前記接地コンタクタ５２は、前記バッテリーパック３０と前記インバータ９０との間に電気的に直列に接続される。前記バッテリーパック３０の負極端子は、前記電線１１４を介して前記接地コンタクタ５２の接点５１０の一端に電気的に接続される。また、前記接点５１０の他端は、前記電線１１６を介して前記インバータ９０に電気的に接続される。前記接地コンタクタコイル５１２が活性化すれば、前記接点５１０は閉動作位置になり、前記バッテリーパック３０の負極端子と前記インバータ９０とが電気的に接続される。前記接地コンタクタコイル５１２が非活性化すれば、前記接点５１０は開動作位置になり、前記バッテリーパック３０の負極端子が前記インバータ９０から電気的に分離される。

前記プリチャージコンタクタ５４は、前記メインコンタクタ５０に電気的に並列に接続される。前記接点５２０の一端は、前記電線１０４を介して前記電線１０２に電気的に接続される。前記接点５２０の他端は、前記抵抗７０及び前記電線１０８を介して前記電線１０６に電気的に接続される。前記プリチャージコンタクタコイル５２２が活性化すれば、前記接点５２０は閉動作位置になり、前記バッテリーパック３０の正極端子が前記インバータ９０に電気的に接続される。前記プリチャージコンタクタコイル５２２が非活性化すれば、前記接点５２０は開動作位置になり、前記バッテリーパック３０の正極端子が前記インバータ９０から電気的に分離される。

前記電流センサ６０は、前記バッテリーパック３０から前記インバータ９０に供給される全体電流量を示す信号を生成する。前記マイクロプロセッサー１７０は、前記電流センサ６０から前記信号を受信する。前記電流センサ６０は、前記バッテリーパック３０の正極端子と前記接点５００の一端との間に電気的に直列に接続される。

図１、図４ないし図６、図１３ないし図１５を参照して、前記メインコンタクタコイル５０２、前記接地コンタクタコイル５１２、及び前記プリチャージコンタクタコイル５２２のうち少なくともいずれか１つが活性化したとき、前記電気車両１０の駆動回路４０のための診断方法を示したフロー図を説明する。前記診断方法は、電圧駆動部が電気的に接地電圧に短絡したことを決定する。説明を簡潔にするために、前記メインコンタクタコイル５０２を制御するための、前記メインコンタクタコイル５０２、前記第１電圧駆動部１８０、及び前記第２電圧駆動部１８２を参照して診断方法を説明する。なお、以下の診断方法は、前記接地コンタクタコイル５１２及び／または前記プリチャージコンタクタコイル５２２、並びにそれらを含む駆動回路にも適用できることを理解せねばならない。

段階１３００において、前記電気車両１０は、前記第１電圧駆動部１８０、前記第２電圧駆動部１８２、電流センサ１１９、及び前記マイクロプロセッサー１７０を有する前記駆動回路４０を用いる。前記第１電圧駆動部１８０は、前記第１入力ライン２０２、前記第１出力ライン２０４、及び電源供給ライン２０７を有する。前記第１入力ライン２０２は前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記第１出力ライン２０４は前記コンタクタ５０の前記コンタクタコイル５０２の一端に接続される。前記電流センサ１１９は前記電源供給ライン２０７に電気的に接続される。前記第２電圧駆動部１８２は、前記第２入力ライン２６２、前記第２出力ライン２６４、及び前記第２電圧センシングライン２６８を有する。前記第２入力ライン２６２は前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。前記第２出力ライン２６４は前記コンタクタコイル５０２の他端に接続される。前記第２電圧センシングライン２６８は前記マイクロプロセッサー１７０に接続される。段階１３００の後、段階１３０２に移行する。

段階１３０２において、前記マイクロプロセッサー１７０は、第１パルス幅変調信号６０３を前記入力ライン２０２に生成し、前記コンタクタコイル５０２の一端で受信される第２パルス幅変調信号６５３を前記第１電圧駆動部１８０が前記出力ライン２０４に出力するようにして、前記コンタクタコイル５０２を活性化させる。段階１３０２の後、段階１３０４に移行する。
段階１３０４において、前記第２電圧駆動部１８２が前記コンタクタコイル５０２を活性化させる電流を前記出力ライン２６４の前記コンタクタコイル５０２から受けるように第１パルス幅変調信号を生成する間に、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記入力ライン２６２に第１信号７０２を出力する。段階１３０４の後、段階１３０６に移行する。

段階１３０６において、前記電流センサ１１９は、前記電源供給ライン２０７に流れる電流量が臨界電流レベルよりも大きいのか否かを判断し、「はい」であれば、段階１３２０に移行し、「いいえ」であれば、段階１３２２に移行する。
段階１３２０において、前記電流センサ１１９は、前記電源供給ライン２０７に流れる電流量が臨界電流レベルよりも大きいことを示す第１信号を出力する。前記第１信号は前記マイクロプロセッサー１７０によって受信される。段階１３２０の後、段階１３２２に移行する。
前記段階１３０６の値が「いいえ」であれば、段階１３２２に移行する。段階１３２２において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記メインコンタクタ５０で前記接点５００の一端電圧を繰り返して測定して、複数の第１電圧値を得る。段階１３２２の後、段階１３２４に移行する。

段階１３２４において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記複数の第１電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電圧値を決定する。一実施形態において、前記第１フィルタ方程式は一次遅れフィルタ方程式である。例えば、一実施形態による第１フィルタ方程式は次のようである。
フィルタリングされた第１電圧値＝フィルタリングされた第１電圧値_ｏｌｄ＋（複数の第１電圧値のうちの一電圧値−フィルタリングされた第１電圧値_ｏｌｄ）×ゲイン_{Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ}
前記複数の第１電圧値に含まれたそれぞれの電圧値を用いて上記の方程式が繰り返し計算されることは自明である。

段階１３２６において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記メインコンタクタ５０で前記接点５００の他端電圧を繰り返して測定して、複数の第２電圧値を得る。段階１３２６は段階１３２２と実質的に同時に行われ得る。段階１３２６の後、段階１３２８に移行する。
段階１３２８において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記複数の第２電圧値に基づいて、フィルタリングされた第２電圧値を決定する。一実施形態において、前記第２フィルタ方程式は一次遅れフィルタ方程式である。例えば、一実施形態による第２フィルタ方程式は次のようである。
フィルタリングされた第２電圧値＝フィルタリングされた第２電圧値_ｏｌｄ＋（複数の第２電圧値のうちの一電圧値−フィルタリングされた第２電圧値_ｏｌｄ）×ゲイン_{Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ}
前記複数の第２電圧値に含まれたそれぞれの電圧値を用いて上記の方程式が繰り返し計算されることは自明である。

段階１３３０において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記電圧センシングライン２６８の電圧を繰り返して測定して、前記第２電圧駆動部１８２に流れる電流量を示す複数の第３電圧値を得る。段階１３３０は段階１３２６と実質的に同時に行われ得る。段階１３３０の後、段階１３３２に移行する。
段階１３３２において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記複数の第３電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電流値を決定する。一実施形態において、前記フィルタリングされた第１電流の方程式は一次遅れフィルタ方程式である。例えば、一実施形態によるフィルタリングされた第１電流の方程式は次のようである。
フィルタリングされた第１電流値＝フィルタリングされた第１電流値_ｏｌｄ＋（（複数の第２電圧値のうちの一電圧値／抵抗２８２の抵抗値）−フィルタリングされた第１電流値_ｏｌｄ）×ゲイン_{Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ}
前記複数の第２電圧値に含まれたそれぞれの電圧値を用いて上記の方程式が繰り返し計算されることは自明である。前記フィルタリングされた第１電流値は、前記コンタクタコイル５０２を介して流れる電流量を示す。段階１３３２の後、段階１３４０に移行する。

段階１３４０において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記フィルタリングされた第１電圧値及び前記フィルタリングされた第２電圧値に基づいて差分値を決定する。一実施形態において、前記差分値は次の方程式によって計算される。
差分値＝フィルタリングされた第１電圧値−フィルタリングされた第２電圧値
段階１３４０の後、段階１３４２に移行する。

段階１３４２において、前記マイクロプロセッサー１７０は、前記第１信号を前記電流センサ１１９から受信して、前記電源供給ライン２０７に過電流が供給されていることを示すのか否か、及び前記差分値が所定の臨界値よりも大きくて前記接点５００が開動作位置にあることを示すのか否かを判断する。上記２つの条件は共に、前記第１電圧駆動部１８０が接地電圧に短絡したことをさらに示す。前記第１電圧駆動部１８０は、直接接地電圧に短絡することもあり、駆動回路４０の他の構成要素を介して間接的に接地電圧に短絡することもある。段階１３４２の値が「はい」であれば、段階１３４４に移行し、「いいえ」であれば、段階１３４６に移行する。

段階１３４４において、前記マイクロプロセッサー１７０は、第１パルス幅変調信号６０３及び第１信号７０２の生成を停止して、前記コンタクタコイル５０２を非活性化させる。段階１３４４の後、診断方法は終了する。
前記段階１３４２の値が「いいえ」であれば、段階１３４６に移行する。段階１３４６において、前記マイクロプロセッサー１７０は、フィルタリングされた第１電圧値がフィルタリングされた第２電圧値と実質的に同じであって、前記接点５００が閉動作位置にあることを示すのか否か、及び、フィルタリングされた第１電流値が臨界電流値よりも小さくて前記第２電圧駆動部１８２に低いレベルの電流が流れることを示すのか否かを判断する。上記２つの条件は共に、前記接点５００と前記第２電圧駆動部１８２との間に接地電圧への短絡回路が現れたことを示す。段階１３４６の値が「はい」であれば、段階１３４８に移行し、「いいえ」であれば、診断方法は終了する。
段階１３４８において、前記マイクロプロセッサー１７０は、第１パルス幅変調信号６０３及び第１信号７０２の生成を停止して、前記コンタクタコイル５０２を非活性化させる。段階１３４８の後、診断方法は終了する。

前記駆動回路４０及び前記診断方法は、他の回路及び方法に比べて著しい利点を提供する。特に、前記駆動回路４０及び前記診断方法は、前記電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを決定する技術的効果を提供する。

上述された診断方法は、その少なくとも一部が、前記方法を行うためにコンピューターによって実行可能な命令の形態で具現され、コンピューター可読媒体の形態で実現され得る。前記コンピューター可読媒体は、ハードドライブ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、その他当業者に知られたコンピューター可読媒体を一つまたはそれ以上を含むことができる。前記コンピューターによって実行可能な命令は、一つまたはそれ以上のコンピューター又はマイクロプロセッサーに読み込まれて実行され、一つまたはそれ以上のコンピューター又はマイクロプロセッサーは前記方法を実施する装置になる。

以上のように、本発明を限定された実施形態によって説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、このような本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、当業界の通常の知識を有する者にとっては、他の多くの変形、変更、置換、又は均等な構成が可能であろう。本発明の様々な実施形態が記載されているが、実施形態の一部のみを含んでもよいと理解されるべきである。したがって、本発明が前述の説明によって限定されると解釈されてはならない。

１０電気車両
３０バッテリーパック
４０駆動回路
５０メインコンタクタ
５２接地コンタクタ
５４プリチャージコンタクタ
６０電流センサ
７０抵抗
９０高電圧インバータ
９１電気モータ
１００，１０２，１０４，１０６，１１４，１１６，１１８電線
１１７車両制御部
１１９電流センサ
１２１電源供給機
１４０，１４２，１４４バッテリーモジュール
１７０マイクロプロセッサー
１７１メモリ装置
１８０第１電圧駆動部
１８２第２電圧駆動部
１８４第３電圧駆動部
１８６第４電圧駆動部
１８８第５電圧駆動部
１９０第６電圧駆動部
２０１第１電圧駆動部の駆動回路
２０２第１電圧駆動部の入力ライン
２０４第１電圧駆動部の出力ライン
２０６第１電圧駆動部の電圧センシングライン
２０７，２０９第１電圧駆動部の電源供給ライン
２２０，２２２第１電圧駆動部のトランジスタ
２３０，２３２第１電圧駆動部のノード
２６１第２電圧駆動部の駆動回路
２６２第２電圧駆動部の入力ライン
２６４第２電圧駆動部の出力ライン
２６６，２６８第２電圧駆動部の電圧センシングライン
２０７，２０９第２電圧駆動部の電源供給ライン
２８０第２電圧駆動部のトランジスタ
２８２第２電圧駆動部の抵抗
２８４，２８６第２電圧駆動部のノード
３０１第３電圧駆動部の駆動回路
３０２第３電圧駆動部の入力ライン
３０４第３電圧駆動部の出力ライン
３０６第３電圧駆動部の電圧センシングライン
３６１第４電圧駆動部の駆動回路
３６２第４電圧駆動部の入力ライン
３６４第４電圧駆動部の出力ライン
３６６，３６８第４電圧駆動部の電圧センシングライン
４０１第５電圧駆動部の駆動回路
４０２第５電圧駆動部の入力ライン
４０４第５電圧駆動部の出力ライン
４０６第５電圧駆動部の電圧センシングライン
４６１第６電圧駆動部の駆動回路
４６２第６電圧駆動部の入力ライン
４６４第６電圧駆動部の出力ライン
４６６，４６８第６電圧駆動部の電圧センシングライン
５００接点
５０２メインコンタクタコイル
５１０接点
５１２接地コンタクタコイル
５２０接点
５２２プリチャージコンタクタコイル

Claims

電気車両のバッテリーとインバータとを電気的に接続する１つ以上のコンタクタを駆動する駆動回路であって、
第１電圧駆動部と、
電流センサと、
第２電圧駆動部と、
マイクロプロセッサーと
を含み、
前記第１電圧駆動部は、第１入力ライン、第１出力ライン、及び電源供給ラインを有し、前記第１入力ラインは前記マイクロプロセッサーに接続され、前記第１出力ラインはコンタクタのコンタクタコイルの一端に接続され、
前記電流センサは、前記電源供給ラインに接続され、前記電源供給ラインに流れる電流量が臨界電流レベルよりも多いことを示す第１信号を出力し、前記第１信号が前記マイクロプロセッサーによって受信されるように構成され、
前記第２電圧駆動部は、第２入力ライン及び第２出力ラインを有し、前記第２入力ラインは前記マイクロプロセッサーに接続され、第２出力ラインは前記コンタクタコイルの他端に接続され、
前記マイクロプロセッサーは、第１パルス幅変調信号を前記第１入力ラインに生成し、前記第１電圧駆動部が前記コンタクタコイルの一端で受信される第２パルス幅変調信号を前記第１出力ラインに出力するようにして、前記コンタクタコイルを活性化させるように構成され、
前記マイクロプロセッサーは、前記コンタクタの接点の一端の電圧を繰り返して測定して、複数の第１電圧値を得るようにさらに構成され、
前記マイクロプロセッサーは、前記複数の第１電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電圧値を決定するようにさらに構成され、
前記マイクロプロセッサーは、前記コンタクタの前記接点の他端の電圧を繰り返して測定して、複数の第２電圧値を得るようにさらに構成され、
前記マイクロプロセッサーは、前記複数の第２電圧値に基づいて、フィルタリングされた第２電圧値を決定するようにさらに構成され、
前記マイクロプロセッサーは、前記フィルタリングされた第１電圧値及び前記フィルタリングされた第２電圧値に基づいて差分値を決定するようにさらに構成され、
前記マイクロプロセッサーは、ａ）前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつｂ）前記差分値が所定の臨界値よりも大きく、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記第１パルス幅変調信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させるようにさらに構成される、駆動回路。
前記マイクロプロセッサーは、第１信号を前記第２入力ラインに出力して、前記第２電圧駆動部が前記コンタクタコイルを活性化させる電流を前記第２出力ラインの前記コンタクタコイルから受信するようにさらに構成される、請求項１に記載の駆動回路。
前記マイクロプロセッサーは、ａ）前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつｂ）前記差分値が所定の臨界値よりも大きく、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記第１信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させるようにさらに構成される、請求項２に記載の駆動回路。
前記第１パルス幅変調信号が生成される間、前記第１信号はハイロジック電圧を有する、請求項２に記載の駆動回路。
前記差分値が前記所定の臨界値よりも大きい場合、前記差分値は前記接点が開動作位置を有することを示す、請求項１に記載の駆動回路。
電気車両のバッテリーとインバータとを電気的に接続する１つ以上のコンタクタを駆動する駆動回路の診断方法であって、
前記駆動回路は、第１電圧駆動部、第２電圧駆動部、マイクロプロセッサー、及び電流センサを含み、前記第１電圧駆動部は、第１入力ライン、第１出力ライン、及び電源供給ラインを有し、前記第１入力ラインは前記マイクロプロセッサーに接続され、前記第１出力ラインはコンタクタのコンタクタコイルの一端に接続され、前記電流センサは前記電源供給ラインに接続され、前記第２電圧駆動部は、第２入力ライン及び第２出力ラインを有し、前記第２入力ラインは前記マイクロプロセッサーに接続され、第２出力ラインは前記コンタクタコイルの他端に接続され、
前記マイクロプロセッサーを用いて、第１パルス幅変調信号を前記第１入力ラインに生成し、前記第１電圧駆動部が前記コンタクタコイルの一端で受信される第２パルス幅変調信号を前記第１出力ラインに出力するようにして、前記コンタクタコイルを活性化させる段階と、
前記電流センサを用いて、前記電源供給ラインに流れる電流量が臨界電流レベルよりも多いことを示す第１信号を生成する段階であって、前記第１信号が前記マイクロプロセッサーによって受信される、段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記コンタクタの接点の一端の電圧を繰り返して測定して、複数の第１電圧値を得る段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記複数の第１電圧値に基づいて、フィルタリングされた第１電圧値を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記コンタクタの前記接点の他端の電圧を繰り返して測定して、複数の第２電圧値を得る段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記複数の第２電圧値に基づいて、フィルタリングされた第２電圧値を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、前記フィルタリングされた第１電圧値及び前記フィルタリングされた第２電圧値に基づいて差分値を決定する段階と、
前記マイクロプロセッサーを用いて、ａ）前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつｂ）前記差分値が所定の臨界値よりも大きく、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記第１パルス幅変調信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させる段階と
を含む診断方法。
前記マイクロプロセッサーを用いて、第１信号を前記第２入力ラインに出力して、前記第２電圧駆動部が前記コンタクタコイルを活性化させる電流を前記第２出力ラインの前記コンタクタコイルから受信するようにする段階をさらに含む、請求項６に記載の診断方法。
ａ）前記マイクロプロセッサーが前記電流センサから第１信号を受信し、かつｂ）前記差分値が所定の臨界値よりも大きく、前記第１電圧駆動部が接地電圧に短絡したことを示す場合、前記マイクロプロセッサーを用いて、前記第１信号の生成を停止し、前記コンタクタコイルを非活性化させる段階をさらに含む、請求項６に記載の診断方法。
前記第１パルス幅変調信号が生成される間、前記第１信号はハイロジック電圧を有する、請求項６に記載の診断方法。
前記差分値が前記所定の臨界値よりも大きい場合、前記差分値は前記接点が開動作位置を有することを示す、請求項６に記載の診断方法。