KR20230083337A - 전기 자동차의 접촉기를 제어하기 위한 고전압 회로 및 방법 - Google Patents

전기 자동차의 접촉기를 제어하기 위한 고전압 회로 및 방법 Download PDF

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코르테스 엠마누엘 바라하스
알베르토 히메네스-에르난데스
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비테스코 테크놀로지스 유에스에이 엘엘씨
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Abstract

자동차의 접촉기를 제어하는 제어 회로 및 방법. 제어 회로는 접촉기의 제어 단자에 결합하기 위한 출력을 갖는 구동부 회로로서, 공급 입력 및 제어 입력을 갖는 구동부 회로를 포함한다. 부울리안 논리 게이트는 안전 디스에이블 제어 신호에 결합된 입력, 제2 입력, 및 구동부 회로의 제어 입력에 결합된 출력을 갖는다. 홀드 회로는 추진력 상실 신호에 결합된 제1 입력, 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호에 결합된 제2 입력, 및 부울리안 논리 게이트의 제2 입력에 결합된 출력을 갖는다. 추진력 상실 검출 회로의 출력에 기초하여, 출력 래치 회로의 출력은 출력 래치 회로의 출력의 이전 부울리안 논리 상태에 유지되거나 또는 PWM 제어 신호에 기초한다.

Description

전기 자동차의 접촉기를 제어하기 위한 고전압 회로 및 방법
본 발명은 일반적으로 접촉기(contactor)용 제어 회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자동차의 접촉기용 제어 회로에 관한 것이다.
전기 자동차의 최신 기술에는 일반적으로 "접촉기"라고 불리는 시스템에 두 개 이상의 스위칭 요소가 필요하다. 이 접촉기는 차량 추진을 담당하는 전기 고전압 회로에 의해 필요에 따라 열리거나 닫힌다. 역사적으로, 이러한 접촉기는 고압측 구동부(HSD) 또는 저압측 구동부(LSD), 예를 들어, ON/OFF HSD, 펄스 폭 변조(PWM) LSD, PWM HSD, ON/OFF LSD, 단일 HSD 또는 단일 LSD의 다양한 조합을 사용하는 전자 모듈에 의해 제어된다. 사용된 HSD-LSD 조합에 관계없이 일반적인 특징은 구동부가 시스템의 주 마이크로 제어기에 의해 직접 제어된다는 것이다. 주 마이크로제어기의 제어가 상실된 경우, 회로의 특성은 접촉기 구동부를 즉시 디스에이블(disable)하고 시스템을 접촉기(7)의 개방을 포함하여 안전한 상태로 이동시키는 것이다.
도 1은 이 경우에 전기 자동차 또는 하이브리드 전기 자동차의 차량 추진 시스템인 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 배치된 하나 이상의 접촉기를 제어하기 위한 종래의 제어 장치 및/또는 제어 모듈(1)을 도시한다. 제어 장치(1)는 접촉기(7)의 제어 단자에 연결된 제어 신호(5)를 생성하는 고압측 구동부 회로로 도시된 구동부 회로(3)를 포함한다. 구동부 회로(3)는 배터리 공급 전압(Vbatt)에 의해 전력을 공급받는다. 이 경우 논리 AND 게이트로 구현되는 안전 게이트는, 제어 장치(1)와 동작 가능하게 연관된 마이크로제어기(도시되지 않음)로부터 추진력 상실 신호(207), 안전 디스에이블 신호(209) 및 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호(205)를 입력으로서 수신한다. 추진력 상실 신호(207)는 접촉기(7)를 제어하는 주 마이크로제어기 이외의 디바이스에 의해 생성되고, 자동차의 추진력 상실의 검출 또는 주 마이크로제어기의 의도하지 않은 재설정에 응답하여 선언될 수 있다. 접촉기를 제어하는 주 마이크로제어기 또는 중복 보조 감시 디바이스/마이크로제어기에 의해 생성되는 안전 디스에이블 신호(209)는 구동부 회로(3)를 제어하고 접촉기(7)를 즉시 개방하여 고전압 소스와 고전압 부하를 전기적으로 분리하는 역할을 한다. 이는 마이크로제어기가 전력을 상실하거나 접촉기(7)의 용이한 제어를 상실한 경우에 발생할 수 있다. PWM 제어 신호(205)는 정상 동작 동안 주 마이크로제어기에 의해 제공된다.
고장에 대응하여 접촉기(7)를 개방하면 일반적으로 자동차 안전 무결성 레벨 D(ASIL-D)만큼 높은 평가를 받는 추가 위험을 방지할 수 있다. 그러나, 명령 없이/없거나 예상치 못하게 접촉기(들)(7)를 개방하면 전기 또는 하이브리드 전기 자동차의 상태를 불안전하게 할 수 있는 고장 시나리오가 존재한다. 구체적으로, 접촉기(7)를 개방하면 예상치 못한 추진력 상실이 발생할 수 있고 이는 고속에서 위험할 수 있다. 위험 분석 및 리스크 평가(Hazard Analysis and Risk Assessment: HARA)에서 차량 제조업체가 고려하는 특정 조건에 따라 이 시나리오는 ASIL-D 등급만큼 높은 평가를 받을 수 있다. 이러한 이유로 전기 자동차에서는 "예상치 못한 추진력 상실 방지"라는 안전 목표를 발견할 수 있다. 예상치 못한 추진력 상실을 방지하는 이러한 안전 목표는 고장 시 접촉기(7)를 즉시 개방해야 하는 전기 자동차용 제어 시스템의 다른 안전 목표와 충돌할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 시스템 고장에 응답하여 접촉기(7)를 개방할 필요성과 예상치 못한 추진력 상실의 잠재적 위험을 조화시킴으로써 기존의 전기 자동차 제어 시스템의 단점을 극복한다. 예시적인 실시예에서, 전기 자동차의 접촉기용 제어 회로로서, 적어도 하나의 접촉기의 제어 단자에 결합하기 위한 출력을 갖는 구동부 회로(driver circuit)로서, 공급 입력 및 제어 입력을 갖는 구동부 회로; 및 안전 디스에이블 제어 신호에 결합된 입력, 제2 입력, 및 구동부 회로의 제어 입력에 결합된 출력을 갖는 부울리안 논리 게이트(Boolean logic gate)를 포함한다. 홀드 회로(hold circuit)는 추진력 상실 신호에 결합된 제1 입력, PWM 제어 신호에 결합된 제2 입력, 및 부울리안 논리 게이트의 제2 입력에 결합된 출력을 갖는다.
일 실시예에서, 홀드 회로는 홀드 회로의 제1 입력에 결합된 입력 및 출력을 갖는 추진력 상실 검출 회로를 포함한다. 홀드 회로는 또한 추진력 상실 검출 회로의 출력에 결합된 제1 입력, 및 부울리안 논리 게이트의 제2 입력에 결합된 출력을 갖는 출력 래치 회로를 포함한다. 일 양태에서, 추진력 상실 검출 회로는 미리 결정된 지속시간을 갖는 펄스 출력을 생성하는 단안정 멀티바이브레이터 회로를 포함하고, 펄스 출력은 추진력 상실 신호의 트리거링 에지에 응답한다. 다른 양태에서, 단안정 멀티바이브레이터 회로는 재트리거 가능한(retriggerable) 단안정 멀티바이브레이터 회로를 포함한다.
일 실시예에서, 추진력 상실 검출 회로는 단안정 멀티바이브레이터 회로에 결합된 적어도 2개의 개별 전기 또는 전자 부품을 포함하고, 미리 결정된 지속시간은 적어도 2개의 개별 전기 또는 전자 부품의 특성값에 기초한다.
출력 래치 회로는 추진력 상실 검출 회로의 출력에 결합된 제1 선택 입력, 추진력 상실 검출 회로의 출력의 논리적 보수(logical complement)에 결합된 제2 선택 입력, 멀티플렉서 회로의 출력에 결합된 제1 데이터 입력, 및 PWM 제어 신호에 결합된 제2 데이터 입력을 갖는 멀티플렉서 회로를 포함하고, 여기서 멀티플렉서 회로의 출력은 출력 래치 회로의 출력이다. 제1 선택 입력이 제1 논리 상태에 있을 때, 멀티플렉서 회로의 제1 데이터 입력은 그 출력에 결합되고, 제2 선택 입력이 제1 논리 상태에 있을 때, 멀티플렉서 회로의 출력은 PWM 제어 신호에 기초한다. 추진력 상실 검출 회로의 출력에 기초하여, 출력 래치 회로의 출력은 출력 래치 회로의 출력의 이전 부울리안 논리 상태로 유지되거나 또는 PWM 제어 신호에 기초한다.
예시적인 실시예에서, 홀드 회로는 홀드 회로의 제1 입력에 대응하는 제1 입력, 제1 제어 신호에 결합된 제2 입력, 및 홀드 회로의 출력에 대응하는 출력을 갖는 제2 래치 회로를 포함한다. 제2 래치의 출력은 추진력 상실 신호에 응답하여 제1 부울리안 논리 상태로 유지되고, 제1 제어 신호에 응답하여 제2 부울리안 논리 상태에 있다. 일 양태에서, 제2 래치 회로는 전력 공급 전압에 결합된 설정 입력 및 데이터 입력, 추진력 상실 신호에 결합된 클록 입력, 및 제1 제어 신호에 결합된 리셋 입력을 갖는 D형 플립플롭 회로를 포함한다.
접촉기는 전기 자동차의 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 연결된다.
다른 실시예에서, 전기 자동차에서 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 배치된 접촉기를 제어하는 방법이 개시된다. 이 방법은 추진력 상실 이벤트를 나타내는 추진력 상실 신호가 발생하는지 여부를 감지하는 단계; 추진력 상실 신호에 응답하여 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 및 제1 제어 신호의 논리 상태 및 PWM 제어 신호의 논리 상태에 기초하여 접촉기를 제어하기 위한 래치된 출력 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
제1 제어 신호는 미리 결정된 펄스폭을 갖는 펄스를 포함하고, 제1 제어 신호를 생성하는 단계는 추진력 상실 신호의 트리거링 에지에 응답하여 펄스를 생성하는 단계를 포함한다.
래치된 출력 신호를 생성하는 단계는 제1 제어 신호가 제1 부울리안 논리 상태에 있을 때 래치된 출력 신호를 래치하는 단계, 및 제1 제어 신호가 제2 부울리안 논리 상태에 있을 때 래치된 출력 신호로서 PWM 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다. 래치된 출력 신호를 생성하는 단계는 제1 제어 신호가 제1 부울리안 논리 상태에 있을 때 래치된 출력 신호를, 그리고 제1 제어 신호가 제2 부울리안 논리 상태에 있을 때 PWM 제어 신호를 래치된 출력 신호에 멀티플렉싱하는 단계를 포함한다.
제1 제어 신호를 생성하는 단계는 래치된 제어 신호로서 제1 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 래치된 제어 신호는 제어 입력 신호가 제1 논리 상태에 있을 때 논리 상태를 변경하고, 제어 입력 신호가 제2 논리 상태에 있을 때 변경하지 않는다.
본 발명의 양태는 도면과 함께 예시적인 실시예를 참조하여 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 배치된 접촉기를 제어하기 위한 종래의 제어 장치의 간략화된 블록도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따라 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 배치된 접촉기를 제어하기 위한 제어 장치의 간략화된 블록도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따라 도 2의 제어 장치의 홀드 회로의 개략도이다.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따라 도 2의 제어 장치의 홀드 회로의 개략도이다.
예시적인 실시예(들)에 대한 다음의 설명은 특성상 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명, 그 적용 또는 용도를 제한하려고 의도된 것이 아니다. 도면 및 상세한 설명 전반에 걸쳐 동일하거나 유사한 요소를 식별하기 위해 동일한 참조 번호를 사용한다. 명료함을 위해 별도로 지시되지 않는 한, 요소는 축척에 맞게 그려지지 않았다.
예시적인 실시예는 일반적으로 마이크로제어기 고장과 같은 고장에 응답하여 전기 차량용 고전압 시스템의 접촉기를 개방하는 것과, 차량이 고속으로 주행하고 있을 때 접촉기의 개방으로 인한 추진력 상실의 위험을 조화시키는 것에 관한 것이다. 일반적으로 예시적인 실시예는 비상 시 접촉기의 정상 동작에 영향을 주지 않으면서 시스템에서 예상치 못한 추진력 상실을 방지하기 위해 소정의 시간 기간 동안 접촉기의 이전 상태를 유지할 수 있는 전자 솔루션을 제공한다. 이는 무엇보다도 특히 실제로 추진력 상실이 발생하기 전에 시스템이 추진력 상실에 관해 차량 운전자에게 경고할 수 있도록 임의의 예상치 못한 추진력 상실을 지연시키는 이점이 있다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 제어 장치 또는 시스템(200)을 도시한다. 제어 장치(200)는 전기 자동차용 제어 모듈의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 제어 장치(200)는 접촉기(7)의 상태를 제어하는 제어 신호(202)를 제공한다. 이 실시예에서, 접촉기(7)는 함께 결합되어 고전압을 제공하는 배터리 그룹과 같은 고전압 소스(9)와, 전기 자동차용 추진 시스템과 같은 고전압 부하(11) 사이에 배치된다. 접촉기(7)는 고전압 소스(9) 및/또는 고전압 부하(11)와 관련하여 사용되는 다수의 접촉기 중 하나일 수 있으며, 이 경우 접촉기(7)는 복수의 접촉기(7)를 나타낼 수 있다.
제어 장치(200)는 제어 신호(202)를 생성하기 위한 구동부 회로(3)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 구동부 회로(3)는 고압측 구동부 회로이지만, 구동부 회로(3)는 위에서 논의된 바와 같이 다수의 상이한 토폴로지 중 임의의 것을 가질 수 있는 것으로 이해된다. 진단 블록(13)은 접촉기(7)의 제어에 관한 피드백을 차량 제어 시스템 내의 다른 모듈에 제공한다.
제어 장치(200)는 전기 자동차의 마이크로제어기(206)에 의해 생성되고 전송되는 PWM 제어 신호(205)뿐만 아니라, 예를 들어, 전기 또는 하이브리드 전기 차량의 추진력 상실 또는 임박한 추진력 상실의 검출에 응답하여 고장 또는 임박한 고장 동안 생성되는 추진력 상실 신호(207)를 수신하는 홀드 회로(204)를 추가로 포함한다. 도시된 실시예에서, 추진력 상실 신호(207)는 마이크로제어기(206) 이외의 디바이스에 의해 생성되고, 마이크로제어기(206)의 의도치 않은 리셋에 응답하여 선언될 수 있다. 홀드 회로(204)는 논리 AND 게이트로서 구현되는 안전 논리부(208)에 인가되는 출력 신호를 생성한다. 안전 논리부(208)는 접촉기(7)를 디스에이블하기 위한 안전 디스에이블 신호(209)를 추가로 수신한다. 이 실시예에서, 안전 디스에이블 신호(209)는 (마이크로제어기(206)에 대해) 독립적인 모니터링 디바이스, 감시 타이머 회로 또는 다른 보조 감시 디바이스(도시되지 않음)에 의해 생성된다. 안전 디스에이블 신호(209)는 구동부 회로(3)를 제어하고 접촉기(7)를 즉시 개방하여 고전압 소스(9)와 고전압 부하(11)를 전기적으로 분리하는 역할을 한다.
마이크로제어기(206)는 하나 이상의 프로세서 코어와 휘발성 및 비휘발성 메모리를 포함하고, 메모리는, 하나 이상의 프로세서 코어에 의해 실행될 때, 마이크로제어기(206)로 하여금 이 경우에 하나 이상의 접촉기(7)의 제어를 포함하여 동작을 수행하게 하는 명령어로서 프로그램 코드를 저장할 수 있다. 접촉기(7)를 제어하는 것은 마이크로제어기(26)에 의해 고전압 부하(11)(예를 들어, 차량의 추진 시스템)를 제어하는 것의 일부를 형성할 수 있다. 마이크로제어기(206)는 임의의 수의 상이한 마이크로제어기 아키텍처를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 메모리는 마이크로제어기(206)에 내장되거나, 마이크로제어기 외부에 장착되거나, 또는 마이크로제어기(206)에 내장되고 외부에 장착될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 마이크로제어기(206)는 전계 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA)로 구현되거나 상태 기계 기반 회로이다.
홀드 회로(204)는 마이크로제어기(206)로부터 PWM 제어 신호(205) 및 추진력 상실 신호(207)를 수신하고, 홀드 회로(204)의 출력에서 출력 신호를 생성하고, 홀드 회로는 추진력 상실 신호(207)가 안전 논리부(208)로 전파되는 것을 지연시킨다. 이 예시적인 실시예에서, 지연 기간은 미리 결정되고, 차량 운전자에 차량 추진의 다가오는 중단을 경고하여 운전자가 중단 전에 적절한 조치를 취할 수 있게 하여 잠재적으로 위험한 시나리오가 발생하는 것을 피할 수 있도록 설정된다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 홀드 회로(204)의 일 구현예를 도시한다. 홀드 회로(204)는, 디지털 추진력 상실 신호(207)의 트리거링 에지를 검출하고 출력 신호(222) 및 논리적 보수(역) 출력 신호(224)로서 펄스를 생성하는 추진력 상실 검출 회로(220)를 포함한다. 추진력 상실 검출 회로(220)는 회로의 입력의 트리거링 에지에 응답하여 펄스를 생성하는 단안정 멀티바이브레이터 및/또는 "원샷(one-shot)"으로서 기능한다. 추진력 상실 검출 회로(220)의 도시된 구현예는 부품 번호 74HC4538을 갖는 재트리거 가능한 단안정 멀티바이브레이터, 예를 들어, 텍사스 인스트루먼트사(Texas Instruments, Inc.)에 의해 제조된 것(부품 번호 CD74HC4538)을 사용한다. 이 구현예에서, 생성된 펄스의 지속시간은 저항기(226)의 저항(특성값)과 커패시터(228)의 커패시턴스(특성값)의 곱에 의해 계산된 시상수에 기초하고, 특히 이러한 곱의 0.7에 기초한다. 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 펄스의 지속시간은 각각 커패시터(228)와 저항기(226)의 커패시턴스 및/또는 저항을 변경함으로써 시스템 요구 사항에 따라 변할 수 있는 것으로 이해된다. 나아가 추진력 상실 검출 회로(220)는 상이한 구현예를 가질 수 있고, 상이한 부품 및 전기 또는 전자 구성요소를 이용할 수 있는 것으로 이해된다.
도 3을 계속 참조하면, 홀드 회로(204)는, 추진력 상실 검출 회로(220)로부터 생성된 펄스를 수신할 때 현재의 래치 상태를 유지하고, 추진력 상실 검출 회로(220)로부터 생성된 펄스가 없을 때 마이크로제어기(206)에 의해 생성된 PWM 제어 신호(205)에 기초하여 신호를 출력하도록 구성된 출력 래치 회로(230)를 추가로 포함한다. 출력 래치 회로(230)의 도시된 구현예는, 출력 래치 회로(230)의 출력을 선택하고 피드백하여 출력으로 전달하거나 또는 PWM 제어 신호(205)를 선택하여 출력 래치 회로(230)의 출력으로 전달하는 멀티플렉서 회로이다. 피드백된 출력 신호 또는 PWM 제어 신호(205)를 선택하는 것은 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 출력 신호(222, 224)에 의해 이루어진다. 이 실시예에서 출력 래치 회로(230)의 특정 구현예는 2개의 논리 AND 게이트(232, 234) 및 논리 OR 게이트(236)를 포함한다. 논리 AND 게이트(232)는 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 출력 신호(222) 및 출력 래치 회로(230)의 출력을 입력으로서 수신한다. 논리 AND 게이트(234)는 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 출력 신호(224) 및 PWM 제어 신호(205)를 그 입력에서 수신한다. 논리 AND 게이트(232, 234)의 출력은 논리 OR 게이트(236)의 입력에 연결된다. 논리 OR 게이트(236)의 출력은 출력 래치 회로(230)의 출력을 구동한다.
알 수 있는 바와 같이, 출력 신호(222)에서 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 펄스가 선언되면(즉, 논리 하이(high) 또는 "1" 값이 됨), 출력 래치 회로(230)의 출력이 피드백되고 논리 AND 게이트(232) 및 논리 OR 게이트(236)를 통해 전파된다. 이것은 출력 래치 회로(230)를 래치 상태로 유지하고, 여기서 출력은 현재 상태로 유지된다. 이 시간 동안, 출력 신호(224)는 선언 해제되어(즉, 논리 로우(low) 또는 "0" 값이 됨), 논리 AND 게이트(234)가 논리 로우 또는 "0" 값을 출력하게 하여 논리 OR 게이트(236)의 출력에 영향을 주지 않도록 한다.
반대로, 출력 신호(222)에 펄스가 나타나지 않을 때, 즉 출력 신호가 논리 로우 또는 "0" 상태에 있을 때, 논리 AND 게이트(232)의 출력은 논리 OR 게이트(236)의 출력에 영향을 미치지 않도록 논리 로우 또는 "0" 상태에 있다. 추진력 상실 검출 회로(220)에 의해 생성된 펄스가 없는 이 시간 동안, 출력 신호(224)는 논리 하이 또는 "1" 값으로 구동되어, PWM 제어 신호(205)가 논리 AND 게이트(234) 및 논리 OR 게이트(236)를 통해 출력 래치 회로(230)의 출력으로 전파되는 것을 허용한다. 그 결과, 홀드 회로(204)는 추진력 상실 신호(207)가 선언되면 미리 결정된 시간 기간 동안 현재 출력을 유지한다. 미리 결정된 시간 기간이 경과한 후에만 마이크로제어기(206)는 PWM 제어 신호(205)를 통해 접촉기(7)의 상태를 제어할 수 있다.
도 3의 홀드 회로(204)는 마이크로제어기(206)의 제어가 상실된 경우 접촉기(7)를 제어(즉, 턴오프 또는 개방)하기 위한 하드웨어 홀드 시간 한계를 설정하는 것이 유리하다. 접촉기(7)는 펄스 시간이 만료되기 전에 마이크로제어기(206)가 동작 상태로 복귀하지 않고 PWM 제어 신호(205)의 RC 지연에 기초하는 다른 솔루션에 비해 다른 조건에서의 접촉기(7)의 정상 동작에 영향을 미치지 않는 경우 차량 운전자에게 경고한 후에만 시스템을 안전 상태로 이동시키도록 스위치 오프되거나 개방될 수 있다.
도 4는 추진력 상실 검출 회로(220')와 출력 래치 회로(230)를 포함하는 제2 실시예에 따른 홀드 회로(204')의 구현예를 도시한다. 추진력 상실 검출 회로(220')는 래치 회로로 기능한다. 일 구현예에서, 추진력 상실 검출 회로(220')는 추진력 상실 신호(207)에 연결된 클록 입력(CLK), Vcc 및/또는 논리 하이 또는 "1" 상태에 연결된 데이터 입력(D) 및 설정 입력(SD), 및 D형 플립플롭 회로(320)를 알려진 상태로 초기화 및/또는 재초기화하는, 제어 신호(240)에 연결된 리셋 입력(RD)을 가짐으로써 래치 회로로서 동작하도록 구성된 플립플롭 부품(74HC74)과 같은 D형 플립플롭 회로(320)이다. 출력 신호((322)와 (논리적 보수)(324))는 일단 플립플롭 회로(320)가 추진력 상실 신호(207)의 상승 에지에 의해 트리거되면 토글된다. 플립플롭 회로(320)는 제어 신호(240)를 생성하는 마이크로제어기(206)가 제어 신호(240)를 논리 로우 또는 "0" 상태로 구동하고 이 시점에서 출력(322)이 논리 로우 상태로 구동되고 출력(324)이 논리 하이 상태로 구동될 때까지 래치된 상태를 유지한다.
도 4의 홀드 회로(204')의 출력 래치 회로(230)는 도 3의 홀드 회로(204)의 출력 래치 회로(230)와 동일한 구현예를 가진다.
동작 시, 추진력 상실 신호(207)가 선언되고(즉, 논리 로우 상태로부터 논리 하이 상태로 전이되고), 제어 신호(240)가 논리 하이 상태일 때, 출력 신호(322)는 논리 하이 상태로 구동되고, (논리적 보수) 출력 신호(324)는 논리 로우 상태로 구동된다. 이는 출력 래치 회로(230)의 출력을 피드백하고, 논리 AND 게이트(232)와 논리 OR 게이트(236)를 통해 출력 래치 회로(230)의 출력으로 전파하여, 추진력 상실 신호(207)가 접촉기(7)의 제어에 영향을 미쳐 접촉기(7)를 턴오프하는 것을 지연시킨다. 출력 래치 회로(230)의 출력은 제어 신호(240)가 (논리 하이 값으로부터 논리 로우 값으로 전이함으로써) 플립 플롭(320)을 리셋하여 출력(322)을 논리 로우 상태로 구동하고 출력(324)을 논리 하이 상태로 구동할 때까지 이 상태에 유지된다. 이 시점에서, PWM 제어 신호(205)는 접촉기(7)를 제어하는 데 사용하기 위해 논리 AND 게이트(234)와 논리 OR 게이트(236)를 통해 전파될 수 있다.
도 4에 도시된 홀드 회로(204')의 실시예에서, 위에서 논의된 바와 같이, 하드웨어(커패시터(228)와 저항기(226))에 설정된 미리 결정된 지연 지속시간을 갖는 도 3의 홀드 회로(204)의 동작의 경우에서와 같이 출력 래치 회로(230)의 출력을 래치하고/하거나 현재 상태로 유지하는 프로그래밍된 지연 기간은 없다. 홀드 회로(204')의 동작에 미리 결정된 지연 기간이 없는 것은 추진력 상실 신호(207)의 상승 에지에 대해 마이크로제어기(206)에 의해 논리 하이 상태로부터 논리 로우 상태로 전이할 때 제어 신호(240)의 타이밍에서 미리 결정된 지연 기간이 나타나기 때문이다. 도 4의 홀드 회로(204')는 홀드 회로(204')의 출력의 제어(이에 따라 접촉기(7)의 제어)를 다시 취하도록 마이크로제어기(206)가 개입할 것을 요구하고, 이는 마이크로제어기(206)가 접촉기(7)의 상태를 능동적으로 제어하기 위해 제어를 다시 취할 때까지 마이크로제어기(206)가 더 긴(또는 다양한) 시간 기간 동안 추진력 상실을 연기할 수 있기 때문에 편리하다.
예시적인 실시예는 예시적인 방식으로 본 명세서에 설명되었고, 사용된 용어는 특성상 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명을 설명하는 어구인 것으로 의도된 것으로 이해된다. 분명히, 본 발명의 많은 수정 및 변형이 위 내용에 비추어 가능하다. 위 설명은 특성상 단지 예시를 위한 것일 뿐, 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (16)

  1. 전기 자동차의 접촉기용 제어 회로로서,
    접촉기의 제어 단자에 결합하기 위한 출력을 갖는 구동부 회로로서, 공급 입력 및 제어 입력을 갖는 상기 구동부 회로;
    안전 디스에이블 제어 신호에 결합된 입력, 제2 입력, 및 상기 구동부 회로의 제어 입력에 결합된 출력을 갖는 논리 게이트; 및
    추진력 상실 신호에 결합된 제1 입력, 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호에 결합된 제2 입력, 및 상기 논리 게이트의 제2 입력에 결합된 출력을 갖는 홀드 회로(hold circuit)
    를 포함하는, 제어 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀드 회로는 상기 홀드 회로의 제1 입력에 결합된 입력 및 출력을 갖는 추진력 상실 검출 회로, 및 상기 추진력 상실 검출 회로의 출력에 결합된 제1 입력, 및 상기 논리 게이트의 제2 입력에 결합된 출력을 갖는 출력 래치 회로를 포함하는, 제어 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추진력 상실 검출 회로는 미리 결정된 지속시간을 갖는 펄스 출력을 생성하는 단안정 멀티바이브레이터 회로를 포함하고, 상기 펄스 출력은 상기 추진력 상실 신호의 트리거링 에지에 응답하는, 제어 회로.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단안정 멀티바이브레이터 회로는 재트리거 가능한(retriggerable) 단안정 멀티바이브레이터 회로를 포함하는, 제어 회로.
  5. 제3항에 있어서, 상기 추진력 상실 검출 회로는 상기 단안정 멀티바이브레이터 회로에 결합된 적어도 2개의 개별 전기 또는 전자 부품을 포함하고, 상기 미리 결정된 지속시간은 상기 적어도 2개의 개별 전기 또는 전자 부품의 특성값에 기초하는, 제어 회로.
  6. 제2항에 있어서, 상기 출력 래치 회로는 상기 추진력 상실 검출 회로의 출력에 결합된 제1 선택 입력, 상기 추진력 상실 검출 회로의 출력의 논리적 보수(logical complement)에 결합된 제2 선택 입력, 멀티플렉서 회로의 출력에 결합된 제1 데이터 입력, 및 상기 PWM 제어 신호에 결합된 제2 데이터 입력을 갖는 멀티플렉서 회로를 포함하고, 상기 멀티플렉서 회로의 출력은 상기 출력 래치 회로의 출력을 포함하는, 제어 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 선택 입력이 제1 논리 상태에 있을 때, 상기 멀티플렉서 회로의 제1 데이터 입력은 그 출력에 결합되고, 상기 제2 선택 입력이 제1 논리 상태에 있을 때, 상기 멀티플렉서 회로의 출력은 상기 PWM 제어 신호를 포함하는, 제어 회로.
  8. 제2항에 있어서, 상기 추진력 상실 검출 회로의 출력에 기초하여, 상기 출력 래치 회로의 출력은 상기 출력 래치 회로의 출력의 이전 논리 상태로 유지되거나 또는 상기 PWM 제어 신호에 기초하는, 제어 회로.
  9. 제2항에 있어서, 상기 추진력 상실 검출 회로는 상기 홀드 회로의 제1 입력에 대응하는 제1 입력, 제어 신호에 결합된 제2 입력, 및 상기 추진력 상실 검출 회로의 출력에 대응하는 출력을 갖는 제2 래치 회로를 포함하고, 상기 제2 래치의 출력은 상기 추진력 상실 신호에 응답하여 제1 논리 상태로 유지되고, 상기 제어 신호에 응답하여 제2 논리 상태에 있는, 제어 회로.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 래치 회로는 전력 공급 전압에 결합된 설정 입력 및 데이터 입력, 상기 추진력 상실 신호에 결합된 클록 입력, 및 상기 제어 신호에 결합된 리셋 입력을 갖는 D형 플립플롭 회로를 포함하는, 제어 회로.
  11. 제1항에 있어서, 상기 접촉기는 전기 자동차의 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 연결되는, 제어 회로.
  12. 전기 자동차에서 고전압 소스와 고전압 부하 사이에 배치된 접촉기를 제어하는 방법으로서,
    추진력 상실 이벤트를 나타내는 추진력 상실 신호가 발생하는지 여부를 감지하는 단계;
    상기 추진력 상실 신호에 응답하여 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 제어 신호의 논리 상태 및 펄스 폭 변조(PWM) 제어 신호의 논리 상태에 기초하여 접촉기를 제어하기 위한 래치된 출력 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는, 접촉기를 제어하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 제어 신호는 미리 결정된 펄스폭을 갖는 펄스를 포함하고, 상기 제1 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 추진력 상실 신호의 트리거링 에지에 응답하여 상기 펄스를 생성하는 단계를 포함하는, 접촉기를 제어하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 래치된 출력 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 제어 신호가 제1 논리 상태에 있을 때 상기 래치된 출력 신호를 래치하는 단계, 및 상기 제1 제어 신호가 제2 논리 상태에 있을 때 상기 PWM 제어 신호를 상기 래치된 출력 신호로서 생성하는 단계를 포함하는, 접촉기를 제어하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 래치된 출력 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 제어 신호가 제1 논리 상태에 있을 때 상기 래치된 출력 신호를, 그리고 상기 제1 제어 신호가 제2 논리 상태에 있을 때 상기 PWM 제어 신호를 상기 래치된 출력 신호에 멀티플렉싱하는 단계를 포함하는, 접촉기를 제어하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 제1 제어 신호를 래치된 제어 신호로서 생성하는 단계를 포함하고, 상기 래치된 제어 신호는 제어 입력 신호가 제1 논리 상태에 있을 때 논리 상태를 변경하고, 상기 제어 입력 신호가 제2 논리 상태에 있을 때 변경하지 않는, 접촉기를 제어하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4171449B2 (ja) 2004-06-30 2008-10-22 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
KR101182881B1 (ko) 2008-02-29 2012-09-13 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 교류 전동기의 구동 제어 장치
WO2011080823A1 (ja) 2009-12-28 2011-07-07 三菱電機株式会社 交流電動機の駆動制御装置
WO2017031115A1 (en) * 2015-08-17 2017-02-23 James Howard System, method, and device for wireless control of a vehicle's power supply
KR101822241B1 (ko) * 2015-11-26 2018-01-26 현대자동차주식회사 전원 제어 시스템
US10286899B2 (en) 2016-11-16 2019-05-14 Ford Global Technologies, Llc Operation of power electronics during battery communication loss
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