用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及预充电系统，更具体地，涉及用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统。
【背景技术】
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2013年12月20日提交的美国非临时专利申请N0.14/135，899的优先权，其全部内容在此通过引用并入本文。
[0004]发明人已经认识到需要如下用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统，该预充电系统监测流过预充电电阻器并流入电容器的瞬时电流，并限制瞬时电流的电平以防止预充电电阻器和电压逆变器的退化。
【发明内容】
[0005]技术问题
[0006]本发明从上述必要性出发设计并旨在提供一种预充电系统，该预充电系统可对电容器充电同时限制流经电耦接到电容器的预充电电阻器的瞬时电流电平。
[0007]技术解决方案
[0008]提供了一种根据示例性实施例的用于电动机的电压逆变器中的电容器的预充电系统。该预充电系统包括微处理器，微处理器被编程为生成第一控制信号。预充电系统还包括预充电电路，预充电电路可操作地耦接到微处理器。预充电电路具有计数器电路、电压脉冲生成电路和驱动电路。计数器电路被配置成响应于第一控制信号生成第一多个电压脉冲。电压脉冲生成电路被配置成在流经电耦接到电容器的晶体管和预充电电阻器的瞬时电流小于或等于阈值瞬时电流电平时，以相应的时间间隔生成第二多个电压脉冲的各个电压脉冲。驱动电路具有晶体管和电耦接到晶体管的预充电电阻器。晶体管被配置成电耦接在电池组的高电压端子和电压逆变器中的电容器之间。晶体管被配置成响应于第二多个电压脉冲输出第三多个电压脉冲，以增加跨过电压逆变器中的电容器上的电压。
[0009]在另一示例性实施例中，提供了一种用于对电动机的电压逆变器中的电容器预充电的方法。该方法包括提供预充电系统，预充电系统具有微处理器和可操作地耦接到微处理器的预充电电路。预充电电路具有计数器电路、电压脉冲生成电路和驱动电路。驱动电路具有晶体管和电耦接到晶体管的预充电电阻器。晶体管被配置成电耦接在电池组的高电压端子和电容器之间。该方法包括利用微处理器生成第一控制信号。该方法还包括响应于第一控制信号，利用计数器电路生成第一多个电压脉冲。该方法还包括在流经晶体管和预充电电阻器的瞬时电流小于或等于阈值瞬时电流电平时，以相应的时间间隔利用电压脉冲生成电路生成第二多个电压脉冲的各个电压脉冲。该方法还包括响应于第二多个电压脉冲利用晶体管输出第三多个电压脉冲，以增加跨过电压逆变器中的电容器上的电压。
[0010]有益效果
[0011]预充电系统和方法比其它系统和方法提供了巨大优势。特别地，预充电系统和方法提供如下技术效果，即对电动机的电压逆变器中的电容器充电，同时限制流经电耦接到电容器的预充电电阻器的瞬时电流电平。
【附图说明】
[0012]图1是具有根据示例性实施例的预充电系统的电动车辆的框图；
[0013]图2是用在图1的预充电系统中的预充电电路的框图；
[0014]图3是具有电压监测电路、计数器电路、电压脉冲生成电路、驱动电路和电流监测电路的图2的预充电电路的电路示意图；
[0015]图4(a)是在对电容器充电的第一时间周期期间，由图1的预充电系统中的微处理器生成的第一控制信号的信号示意图；
[0016]图4(b)是在第一时间周期期间，响应于图4(a)的第一控制信号由图3的电压监测电路生成的操作电压的信号示意图；
[0017]图4(c)是在第一时间周期期间，由图3的电压监测电路生成以重置图3的计数器电路中的计数器微芯片的重置信号的信号示意图；
[0018]图4(d)是在第一时间周期期间，由图3的计数器电路生成的第一多个电压脉冲的信号示意图；
[0019]图4(e)是在第一时间周期期间，由图3的计数器电路生成的停止信号的信号示意图；
[0020]图4(f)是在第一时间周期期间，当流经预充电电阻器的瞬时电流超过阈值瞬时电流电平时，由电流监测电路生成的多个电压脉冲的信号示意图；
[0021]图4(g)是在第一时间周期期间，由图3的电压脉冲生成电路生成的第二多个电压脉冲的信号示意图；
[0022]图4(h)是在第一时间周期期间，当图4(d)的第一多个电压脉冲的电压脉冲的数目超过电压脉冲的预定数目时，由图1的计数器电路生成的故障信号的信号示意图；
[0023]图5(a)是在对电容器充电的第二时间周期期间，由图1的预充电系统中的微处理器生成的第一控制信号的信号示意图；
[0024]图5(b)是在第二时间周期期间，响应于图5(a)的第一控制信号由图3的电压监测电路生成的操作电压的信号示意图；
[0025]图5(c)是由图3的电压监测电路生成的重置信号的信号示意图，该重置信号用于在第二时间周期期间重置图3的计数器电路中计数器微芯片，并且用于当向图3的预充电电路最初施加电功率或从该预充电电路移除电功率时防止图3的电压脉冲生成电路的输出切换；
[0026]图5(d)是在第二时间周期期间，由图3的计数器电路生成的第一多个电压脉冲的信号示意图；
[0027]图5(e)是在第二时间周期期间，由图3的计数器电路生成的停止信号的信号示意图；
[0028]图5(f)是在第二时间周期期间，当流经预充电电阻器的瞬时电流超过阈值瞬时电流电平时，由电流监测电路生成的多个电压脉冲的信号示意图；
[0029]图5(g)是在第二时间周期期间，由图3的电压脉冲生成电路生成的第二多个电压脉冲的信号示意图，并且由于电流电平已经超过瞬时电流电平阈值预定量的时间，所以第二多个电压脉冲的生成被停止以防止对预充电电路的操作损坏；
[0030]图5(h)是在第二时间周期期间，当图5(d)的第一多个电压脉冲的电压脉冲的数目超过电压脉冲的预定数目时，由图1的计数器电路生成的故障信号的信号示意图；
[0031]图6至7是根据另一示例性实施例的用于对电动机的电压逆变器中的电容器充电的方法的流程图；以及
[0032]图8是与图3的电压脉冲生成电路相关联的逻辑真值表。
【具体实施方式】
[0033]参照图1和2，电动车辆10具有用于对电动机70的电压逆变器60中的电容器488预充电的根据示例性实施例的预充电系统30。电动车辆10还包括电池组20、微处理器25、主接触器40、接地接触器50、电压逆变器60、电动机70、电气线路100、102、104、106、108、110、112、130、132、140、142、150、152。预充电系统30的优点是，系统30对电压逆变器60中的电容器488充电，同时限制流经电耦接到电容器488的预充电电阻器428(在图3中示出)的瞬时电流电平。预充电系统30对电容器488充电，使得当主接触器40随后将来自电池组20的高电压供应到电容器488时，瞬时涌入电流的量被减少。
[0034]在说明电动车辆10的结构和操作之前，将提供本文所使用的一些术语的简要说明。
[0035]术语“高逻辑电压”指的是与布尔逻辑值“I”对应的电压。术语“低逻辑电压”指的是与布尔逻辑值“O”对应的电压。术语“输出电压”能够对应于高逻辑电压或低逻辑电压。
[0036]电池组20被配置成将操作电压输出到电压逆变器60，电压逆变器60经由电气线路112将操作电压输出到电动机70。电池组20包括彼此串联电耦接的电池模块170、172。电池组20还包括高电压端子174和接地端子176。
[0037]微处理器25被编程为生成控制信号以控制主接触器40、接地接触器50和预充电电路30的操作。具体地，微处理器25被编程为生成控制信号以使得接地接触器50具有闭合操作位置，并且当接地接触器50具有闭合操作位置时使得预充电电路30对电容器488充电。微处理器25还被编程为生成控制信号以使得当完成对电容器488充电时主接触器40具有闭合操作位置。
[0038]微处理器25经由电气线路140、142电耦接到接地接触器5