KR101178018B1 - 무접점 프리차지 모듈 - Google Patents

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Abstract

무접점 프리차지 모듈은 릴레이, 릴레이에 접속된 트랜지스터, 및 트랜지스터에 접속된 무접점 디바이스를 포함한다. 무접점 디바이스는 트랜지스터의 스위칭을 제어한다.

Description

무접점 프리차지 모듈{SOLID STATE PRE-CHARGE MODULE}
본 발명은 일반적으로 전기 릴레이(electrical relays)에 관한 것으로, 특히, 전기 부하용 프리차지 구성요소(pre-charge component)에 관한 것이다.
릴레이는 인가되는 전류에 기초하여 개폐되는 전기 스위치이다. 상이한 릴레이들이 상이한 타입의 응용들에 또는 일정한 동작 파라미터에 기초하여 사용될 수도 있다. 릴레이는 전형적으로 전자기(electromagnetic) 또는 무접점(solid state) 타입이다. 고전압 응용에서는, 릴레이는 고전압의 영향을 다룰 수 있도록 설계되어야 한다. 예를 들어, 하이브리드 전기차(hybrid electric vehicle; HEV)에서는, 하나 이상의 부하에 전력을 공급하기 위해 예컨대 2000 마이크로패럿(μF)보다 큰 초대형 집적 커패시터들이 제공될 수 있다. 이 타입의 응용에서 커패시터(들)는 전력이 스위칭 온될 때 릴레이 콘택들에 손상시키는 돌입 전류(inrush current)가 인가되지 않도록 프리차징되어야 한다. 본래, 전력이 충전되지 않은 커패시터에 인가되면, 과도한 양의 전류가 커패시터에 돌입된다. 프리차지 회로가 제공되지 않는다면 큰 전류 돌입은 과도한 발열을 초래하여 커패시터의 수명을 단축시킬 수가 있다. 큰 전류 돌입은 또한 전력을 커패시터로 스위칭하는 릴레이 콘택들(relay contacts)을 손상시킬 수 있다. 또한, 메인 분리용 릴레이(main disconnect relay)는 프리차지 회로가 없는 경우 초대형이어야 하며, 시스템 휴즈 또한 프리차지 회로가 없어 보다 쉽게 그리고 보다 자주 작동할 수 있다.
현재, 이들 고전압 응용에서, 프리차지 모듈은 전형적으로 300V 내지 600V와 같은 큰 전압을 스위칭할 수 있는 전기기계 릴레이이다. 프리차지 모듈은 커패시터(들)를 프리차징하기 위해 콘택터(contactor)의 메인 콘택들 양단에 저항기와 직렬로 사용된다. 그러나, 이들 고전압 전기기계 프리차지 모듈들은 매우 고가이고 보통 크기가 대형이다. 따라서, 시스템의 전체 비용이 증가하고 이 릴레이를 포함하는 모듈의 크기 또한 대형이어서 다른 구성요소들의 공간을 제한한다는 문제점이 있다.
릴레이, 릴레이에 접속된 트랜지스터, 및 트랜지스터에 접속된 무접점 디바이스를 포함하는 본 명세서의 프리차지 모듈에 의해 해결책이 제공된다. 무접점 디바이스는 트랜지스터의 스위칭을 제어한다.
본 발명은 개선된 전기 릴레이를 제공한다.
도 1은 부하로의 전력을 제어하는 실시예에 따라 형성된 프리차지 회로의 개략도.
도 2는 릴레이 프리차지에 기초하는 예시적인 돌입 전류를 예시한 그래프.
도 3은 일 실시예에 따라 형성된 프리차지 모듈의 개략도.
도 4는 다른 실시예에 따라 형성된 프리차지 모듈의 개략도.
도 1은 부하로의 전력을 제어하는 각종 실시예에 따라 형성된 프리차지 모듈(20)을 가진 프리차지 회로를 도시한 개략도이다. 프리차지 모듈(20)은 무접점 타입일 수 있으며, 프리차지 저항기(22), 예컨대 10 오옴(10Ω) 프리차지 저항기와 직렬로 무접점 모듈로서 구성될 수 있고, 또한 프리차지 모듈(20)은 콘택터(26)의 콘택들(24) 양단에 함께 접속된다. 예시된 실시예에서, 콘택터(26)는 부하(예를 들어, 하이브리드 전기차(HEV) 내의 부하)로의 전력을 스위칭 온 및 오프시키는 메인 릴레이 또는 메인 콘택터이다. 콘택터(26)에 의해 스위칭 온 및 오프되는 전력은 서로 다른 타입의 전원들, 예를 들어, 연료 전지, 배터리, 발전기(generator) 등으로부터 공급될 수 있다. 프리차지 모듈(20)은 특별한 응용과 관련하여 또는 특별한 용도로 설명될 수 있지만, 각종 실시예들은 이에 한정되지 않으며 프리차지 모듈(20)은 프리차징이 필요한 또는 요구되는 어떤 응용에라도 사용될 수 있음을 주의해야 한다.
동작시, 프리차지 모듈(20)은 하나 이상의 커패시터들(36)을 프리차징시킨다. 커패시터(들)(36)는 1000 마이크로 패럿(μF) 또는 2000 μF와 같이 대형일 수 있으며, 프리차지 모듈(20)은 프리차지 전압 접지(예를 들어, 12 볼트 접지)를 전체 전력 전압 접지(예를 들어, 300 볼트 접지 또는 600 볼트 접지)로부터 분리시킨다. 프리차지 모듈(20)은 접지가 프리차지 모듈(20)에 인가될 때 커패시터(들)(36)를 프리차징하기 위해 스위칭 온되고, 커패시터(들)(36)가 미리 결정된 프리차지 레벨, 예를 들어, 커패시터(들)(36)의 전체 충전 용량의 약 80 퍼센트 이상, 커패시터(들)(36)의 전체 충전 용량의 약 90 퍼센트 이상, 커패시터(들)(36)의 전체 충전 용량의 약 95 퍼센트 이상, 커패시터(들)(36)의 전체 충전 용량의 약 96 퍼센트 이상, 커패시터(들)(36)의 전체 충전 용량의 약 99 퍼센트(이는 완전 충전으로 볼 수 있음) 등에 도달하였을 때 스위칭 오프된다(이는 콘택터(26)가 스위칭 온되는 것을 가능하게 함). 그러나, 프리차지 릴레이(20)는 커패시터(들)(36)이 상기 설명된 레벨들보다 높거나 낮은 어떤 미리 결정된 프리차지 레벨에라도 도달할 수 있도록 구성될 수도 있다.
릴레이 프리차지 퍼센트에 기초한 예시적인 돌입 전류를 나타낸 그래프(40)가 도 2에 도시되어 있다. 그래프(40)는 수평축에 충전 시간을 정의하고 수직축에 돌입 전류(amps)를 정의한다. 곡선(42)은 커패시터(들)(36)에 대한 80%의 최소 프리차징시의 돌입 전류를 나타내고 곡선(44)은 90%의 명목상 프리차징시의 돌입 전류를 나타낸다. 곡선(42)의 최대 돌입 전류는 약 650 amps인 반면에, 곡선(44)의 최대 돌입 전류는 약 350 amps임에 주의해야 한다. 이해되는 바와 같이, 돌입 전류 및 충전 시간은, 예를 들어, 소스의 전력, 커패시터(들)(36)의 타입 및 용량 등을 포함한 서로 다른 인자들에 좌우된다. 따라서, 프리차지 모듈(20)은 커패시터(들)(36)의 충전 특성에 기초하여 커패시터(들)(36)를 프리차징하기 위하여 다르게 구성될 수도 있다.
도 3은 실시예들에 따라 형성된 프리차지 모듈(20)의 개략도이다. 프리차지 모듈(20)은 무접점 프리차지 모듈로서 구성되며, 무접점 프리차지 모듈은 무접점 디바이스(52), 및 예시된 실시예에서 집적 분리형 전기기계 릴레이(integrated isolation electromechanical relay)인 릴레이(54)를 포함한다. 예를 들어, 상기 실시예에서, 무접점 디바이스(52)는 자기발진 반파 브리지 구동기(self-oscillation half-bridge driver), 예컨대 미국 캘리포니아의 엘 세군도(El Segundo) 소재의 인터내셔널 렉티파이어(International Rectifier)에서 입수 가능한 IR2153S 구동기이다. 그 실시예에서의 릴레이(54)는 표준 12볼트(12V) 릴레이, 예를 들어, 12V 자동차급 전기기계 릴레이이다. 그러나, 응용에 따라, 다른 정격 전압을 가진 다른 타입의 릴레이를 사용할 수도 있다.
릴레이(54)의 릴레이 코일(55)의 일단은 다이오드(56)를 통해 저전압 전원공급기(58), 예를 들어, 12볼트(12V) 전원공급기(예를 들어, 12V 자동차 배터리)에 접속되고, 릴레이(54)의 릴레이 코일(55)의 타단은 스위치(61)에 접속되는데, 스위치(61)는 접지(60)로 스위칭되고 접지(60)로 스위칭되지 않을 때(예를 들어, 전류 흐름 없음)는 분리를 제공하도록 개방된다. 다이오드(56)는, 예를 들어, 전원이 릴레이(54)에 역(예를 들어, 반대 극성)으로 접속되는 경우 역 전류를 차단하도록 동작한다. 다이오드(62)가 릴레이(54)의 코일들(55) 양단에 또한 접속된다. 다이오드(62)는 과도 전류를 최소화하기 위해 동작 동안에 전력을 재순환시키도록 동작한다.
릴레이(54)는 고전압 전원공급기(63), 예를 들어, 300 볼트 전원공급기(예를 들어, 300V 하이브리드 전기차 전력 팩(pack))로부터의 전력을 트랜지스터(64)로 스위칭하도록 동작한다. 특히, 저전압 전원공급기(58)는 릴레이 코일(55)에 접속되고 고전압 전원공급기(63)는 통상 개방되어 있고 전원 공급될 때 닫히는 콘택(57)(도 4에 도시된 핀(5))에 접속된다. 통상 개방되는 콘택(57)이 닫히면, 접지에의 접속이 이루어지고, 전력은, 가동 콘택(59)(예를 들어, 도 4에 도시된 가동 콘택(59)의 핀 4)을 통해, 예시된 실시예에서 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)인 트랜지스터(64)(Q1) 및 무접점 디바이스(52)에 제공된다. 동작시, 고전압 전원공급기(63)로부터의 고전압은 트랜지스터(64)에 제공되고, 제너 다이오드(73)(D3)에 의해 제한 또는 클램핑된 감소된 전압(예를 들어, 15 볼트~18 볼트)이 무접점 디바이스(52)에 제공된다. 과잉 전압(예를 들어, 285 볼트)은 저항기(76)(R3)를 통해 전압 강하됨을 주의해야 한다.
무접점 디바이스(52)는 저항기(80)(Rl)를 통해 MOSFET의 게이트(72)에 접속되며, 예시된 실시예에서 다음과 같은 핀 구성을 가진 8 핀 IR2153S 칩이다:
Vcc 로직 및 내부 게이트 구동 공급 전압
RT 발진기 타이밍 저항기 입력
CT 발진기 타이밍 커패시터 입력
COM 공통(Vcc 전압의 기준점)
LO 로우측(low side) 게이트 구동기 출력
Vs 고전압 플로팅 공급 리턴
HO 하이측(high side) 게이트 구동기 출력
VB 하이측 게이트 구동기 플로팅 공급 전압
이 실시예에서, 무접점 디바이스(52)의 LO 핀은 접속되어 있지 않으며, 무접점 디바이스(52)의 COM 핀은 트랜지스터(64)의 소스(70)에 접속된다. 무접점 디바이스(52)의 Vs 핀은 무접점 디바이스(52)의 COM 핀에 접속된다. 커패시터(75)는 Vcc 전력을 위해 15 볼트를 제공하며, 무접점 디바이스(52)의 Vs 핀을 기준으로 한다. 또한, 고전압은 저항기(76)를 통해 전압 강하되는데, 이는 제너 다이오드(73)가 상기 전압을, 무접점 디바이스(52)의 COM 핀을 기준으로 예컨대 15 볼트로 클램핑하기 때문이며, 강하된 전압은 커패시터(75)를 충전시키며 다이오드(78)(D5)를 통해 무접점 디바이스(52)의 VB 핀에 제공된다. 트랜지스터(64)의 소스(70)의 전압(COM 핀의 전압)이 트랜지스터(64)의 드레인(66)의 전압에 접근하면, 무접점 디바이스(52)는 정지한다. 다른 무접점 디바이스(52)를 사용하는 경우에는, 여기서 설명된 바와 같이 프리차지 모듈(20)의 동작을 제공하기 위해 다른 접속들이 이루어진다는 것을 이해해야 한다
이와 같이, 동작시, 전류 흐름이 도 3에서 화살표로 표시되어 있는데, 무접점 디바이스(52)는 트랜지스터(64)의 스위칭 온 및 오프를 제어하여, 예시된 실시예에서 트랜지스터(64)의 소스(70)의 전압이 MOSFET의 드레인(66)의 전압에 도달할 때 MOSFET가 스위칭 오프되도록 한다. 따라서, 커패시터(36)가 후술되는 바와 같이 완전 충전(예를 들어, 전체 용량의 99 퍼센트)에 근접한 미리 결정된 레벨까지 프리차징될 때 프리차지 모듈(20)은 정지한다.
무접점 디바이스(52)는 본래 플로팅 접지를 제공하여, 저전압 전원공급기(58)와 고전압 전원공급기(63)간에 접속이 없도록 한다. 무접점 디바이스(52)는 50 퍼센트(50%) 듀티 사이클로 발진하는 전단(front end) 발진기를 가진 반파 브리지 게이트 구동기를 포함한다. 듀티사이클의 주파수(예를 들어, 1킬로헤르쯔(kHz))는 커패시터(82)의 값과 저항기(84)의 값에 의해 결정된다.
예로서 그리고 도 4에 예시된 실시예를 이용하는 경우, 일단 예컨대 저전압 전원공급기(58)에 의해 릴레이(54)에 전원 공급되면, 고전압 전원공급기(63)로부터의 전압(예를 들어, 300V)이 릴레이 콘택들을 통해, 예를 들어, 통상 개방되는 콘택(57)로부터 가동 콘택(59)을 통해 트랜지스터(64)에 인가된다. 보다 낮은 전압(예를 들어, 15V-18V)이 다이오드(73)에 의해 클램핑/제한되어, 공통, 예를 들어, 무접점 디바이스(52)의 COM 핀을 기준으로 무접점 디바이스(52)의 Vcc 핀에 인가된다. 커패시터(82)(C1) 및 저항기(84)(R2)에 의해 결정되는 미리 결정된 시간 기간 지연 후, 트랜지스터(64)가 무접점 디바이스(52)에 의해 턴온되어 300V를 프리차지 저항기(22)(도 1에 도시됨)를 통해 공급함으로써 MOSFET에 의해 제공되는 프리차징이 시작될 것이다.
커패시터(들)(36)에 대한 지연 및 충전 시간은 예를 들어, 응용, 커패시터(들) 등에 기초하여 프로그래밍 및 구성될 수 있다. 커패시터(82) 및 저항기(84)의 값은 프리차지 저항기(22) 및 커패시터(들)(36)의 시정수에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 프리차지 저항기(22) 및 커패시터(36) 값이 각각 10 오옴 및 2000 마이크로 패럿이면, 충전 시정수는 10*2000=20 msec이다. 콘택터(26)(도 1에 도시됨)가 닫히기 전에 2000 마이크로 패럿 커패시터를 도 3에 예시된 응용에서 300V인 충전 전압의 95%까지 충전시키는데 3개의 시정수, 이 예에서 60 msec가 필요하다. 따라서, 무접점 프리차지 모듈로서 구성될 수 있는 프리차지 모듈(20)의 지연 및 충전 시간은 원하는 또는 필요한 프리차지를 가능하게 하기 위해 60 msec보다 커야 한다.
커패시터(36)가 완전히 프리차징되면, 무접점 디바이스(52)는 트랜지스터(64)(예를 들어, MOSFET)의 게이트(72)의 구동을 중단할 것이며, 따라서 릴레이(54)에 여전히 전원 공급된 상태에서도 커패시터(들)(36)의 충전이 중단된다. 릴레이(54)는 전류 흐름 없이 전원 공급이 중단될 수 있다. 릴레이(54)는 전류가 흐르고 있는 동안에는 전원 공급 또는 전원 공급의 중단이 없을 것이다. 따라서, 통상의 12V 자동차용 전기기계 릴레이를 이용할 수도 있다. 콘택터(26)는 커패시터(들)(36)가 프리차징될 때까지는 결코 닫히지 않는다. 프리차지 모듈(20)은 여기서 설명되는 바와 같이 필요한 또는 원하는 프리차지(예를 들어, 커패시터(들)(36)의 99 퍼센트 프리차지)에 도달할 때 자동적으로 스위칭 오프된다.
도 4는 다른 실시예에 따라 형성된 프리차지 모듈(90)의 개략도이다. 프리차지 모듈(90)은 프리차지 모듈(20)과 유사하며, 동일한 참조 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. 그러나, 프리차지 모듈(90)은 트랜지스터(64)의 게이트(72)와 소스(70) 사이에 접속된 저항기(92)를 더 포함한다. 저항기(92)는 저항기(80)와 조합되어, 무접점 디바이스(52)의 발진에 기초하여 저항기(64)가 급격하게 스위칭 온 및 오프되도록 보장한다.
부가적으로, 프리차지 모듈(90)은 무접점 디바이스(52)의 LO 핀과 MOSFET의 게이트(72) 사이에 연결된 광커플러(94)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 광커플러(94)는 미국 뉴욕주 뉴욕에 소재한 도시바 아메리카 인코포레이티드(도시바 코포레이션)에서 입수 가능한 TLP222G 포토커플러/포토릴레이와 같은 포토커플러 또는 포토릴레이이다. 광커플러(94)는, 예를 들어, 릴레이 코일 전압에 갑작스런 정전이 일어나면 트랜지스터(64)를 턴 오프시키는 보호를 제공한다(예를 들어, 프리차지 모듈(20 또는 90)이 고속으로 스위칭 온된 다음에 동작을 멈춘다(back off)). 예를 들어, 릴레이 코일(55)에서 갑작스런 정전이 일어나면, 광커플러(94)는 릴레이(54)의 콘택들이 다시 개방되는 경우에 전류 흐름을 중단시키기 위해 MOSFET를 턴 오프시킨다. 트랜지스터(64)는 릴레이(54)는 닫힌 동안에 전류를 운반한다. 동작시, 광커플러(94)는 스위치(61)가 접지(60)로 스위칭될 때 닫히고 릴레이(54)가 닫히기 전에 닫혀, 광커플러(94)가 필요한 경우 다시 개방될 수 있도록 한다. 본래, 광커플러(94)는 안전조치를 제공하여 릴레이 콘택을 보호하여, 콘택들이 개방될 때 전류가 흐르지 않도록 보장한다.
릴레이(54)의 구성요소 부품들이 또한 도 4에 예시되어 있음을 주의해야 한다. 구체적으로, 릴레이 코일(55) 이외에, 릴레이 스위치(96)가 또한 도시되어 있다. 프리차지 모듈(90)의 동작은 프리차지 모듈(20)과 동일하다. 프리차지 모듈(20)과 프리차지 모듈(90)은 릴레이 코일, 예컨대 릴레이 코일(55)이 디스에이블될 때 누설 전류에 대한 분리를 제공하는(예를 들어, MOSFET를 통한 누설을 방지하는), MOSFET와 직렬 연결된 릴레이(54)와 같은 저전압 릴레이(예를 들어, 12V 자동차 릴레이)를 포함한다. 이 조합은 12V 전원공급기, 예를 들어, 저전압 전원공급기(58)의 접지와 600V 또는 300V 전원공급기, 예를 들어, 고전압 전원공급기(63) 사이에 격리를 제공하기 위해 접지 없이 동작하는(예를 들어, IC 칩이 플로팅하는) 무접점 디바이스(52)와 같은 자기발진 반파 브리지 구동기를 사용하여 고전압 커패시터의 프리차징을 제공한다. 프리차지 모듈(20) 또는 프리차지 모듈(90)은 일단 커패시터가 프리차징되었으면, 자동적으로 턴 오프될 것이다. 따라서, 커패시터, 예를 들어, 커패시터(36)가 프리차징된 다음에, 콘택터(26)와 같은 메인 릴레이가 닫히거나 스위치 온되어 전류 흐름을 가능하게 한다. 예를 들어, 프리차지 모듈(20) 또는 프리차지 모듈(90)은 하나 이상의 대형 커패시터들을 프리차징하기 위해 메인 릴레이가 닫히기 전에 시간 기간(예를 들어, 200 msec) 동안 활성화된다.
각종의 특정 실시예에 의해 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 본 발명은 청구의 범위 내에서 변형 없이 실시될 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (13)

  1. 프리차지 모듈(20)에 있어서,
    릴레이(54);
    상기 릴레이에 접속되는 트랜지스터(64) ― 상기 릴레이는 전원공급기로부터 상기 트랜지스터로의 전력의 스위칭 온 및 오프를 제어함 ― ; 및
    상기 트랜지스터의 게이트에 접속되는 무접점 디바이스(solid state device: 52)를 포함하고,
    커패시터가 프리차징되면 상기 무접점 디바이스를 스위칭 오프하기 위해, 상기 무접점 디바이스는 상기 트랜지스터의 소스에서의 전압이 상기 트랜지스터의 드레인에서의 전압에 근접할 때 상기 트랜지스터가 스위칭 오프되도록 상기 트랜지스터의 스위칭을 제어하는,
    프리차지 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜지스터(64)는 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(MOSFET)를 포함하는,
    프리차지 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무접점 디바이스(52)는 상기 트랜지스터(64)의 게이트(72)를 50 퍼센트 듀티사이클로 구동하는 구동기 구성요소(driver component)를 포함하는,
    프리차지 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 무접점 디바이스(52)는 자기발진 반파 브리지 구동기를 포함하는,
    프리차지 모듈.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무접점 디바이스(52)는 플로팅 접지 집적 회로 칩을 포함하는,
    프리차지 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이(54)는 12 볼트의 정격을 가진 전기기계 릴레이를 포함하는,
    프리차지 모듈.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 무접점 디바이스(52)의 LO 출력과 상기 트랜지스터(64)의 게이트(72) 사이에 접속되는 광커플러(94)를 더 포함하는,
    프리차지 모듈.
  8. 제 1 항에 있어서,
    접지 스위치(61)에 접속되는 포토커플러(94)를 더 포함하고,
    상기 접지 스위치는 상기 릴레이(54)에 접속되는,
    프리차지 모듈.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 릴레이(54)의 통상 개방되는 콘택(57)은 적어도 300 볼트의 전원공급기(63)에 접속되는,
    프리차지 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    저항기(84) 및 커패시터(82)를 더 포함하고,
    상기 무접점 디바이스(52)는 반파 브리지 구동기를 포함하며,
    상기 저항기(84) 및 상기 커패시터(82)는 상기 트랜지스터(64)의 스위칭 온되는 시간을 제어하는 시정수를 결정하는,
    프리차지 모듈.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜지스터(64)는 프리차징될 커패시터(36)에 접속되고, 상기 트랜지스터(64)는 상기 커패시터(36)가 미리 결정된 용량까지 충전될 때 스위칭 오프되는,
    프리차지 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 트랜지스터(64)는 고전압 전원공급기(63)에 접속되는,
    프리차지 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 무접점 디바이스(52)에 접속되어, 상기 무접점 디바이스로의 전압을 감소시키는 제너 다이오드(73)를 더 포함하는,
    프리차지 모듈.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235431A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Elektrische Antriebsquelle für motorischen Antrieb und Fahrzeug mit einer solchen Antriebsquelle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10235431A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Proton Motor Fuel Cell Gmbh Elektrische Antriebsquelle für motorischen Antrieb und Fahrzeug mit einer solchen Antriebsquelle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019135417A1 (ko) * 2018-01-03 2019-07-11 삼성에스디아이주식회사 프리차지 전류 제어 장치
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