CN103608743B - 用于混合电动力系的监督控制系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,该混合电动力系具有发动机、发电机和电池。从操作者接口接收车辆发动输入信号。主控制器在接收到来自操作者接口的输入之后启动。辅助控制器在开始主控制器的启动之后启动。利用主控制器执行电池组单元电压平衡测试。基于平衡测试来平衡电池组单元内的电压。隔离接触器在平衡电池组内的电压之后闭合。在闭合隔离接触器之后生成从主控制器至辅助控制器的开始操作的信号。替换地,基于平衡测试的结果的电池组单元内的电压可在隔离接触器的闭合之后的车辆操作期间动态地发生。

Description

用于混合电动力系的监督控制系统
说明书
技术领域
本公开涉及用于混合电动力系(hybrid-electric powertrain)的控制系统,尤其涉及控制混合电动力系的启动、电池测试和去启动(de-initiation)的用于混合电动力系的控制系统。
背景
许多车辆现今使用混合电动力系,以提升车辆的效率。混合电动力系通常通过允许对内燃机增补电动机以使得内燃机需要更少的功率输出来改进总的车辆燃料效率,因为在需要最大动力系输出的情形(诸如,加速或爬坡)中也可使用来自电动机的功率。另外,混合电动力系可被用于安装到车辆的动力装备,诸如,例如升降机、螺丝钻、桩穴挖掘机、起重机、或在车辆并非处于运动时可利用的其他已知装备。此类动力设备可通过动力输出机构(“PTO”)来提供动力,该动力输出机构可由混合电动力系的电动机来驱动以减少内燃机被操作的时间。”
具有混合电动力系的车辆中的电气系统的启动和去启动或者开动和停运提出了先前未经历过的问题。例如,在电气系统的启动期间,基于车辆钥匙的触发将高电压隔离接触器从打开状态(其防止电流动)转换至闭合状态(其允许电流动)可能导致电能量的快速不受控的自由流动,这可能损坏系统组件。例如,系统组件的设计极限可能因电能量的快速加载而被超出,由此损坏系统组件。类似地,当电气系统被去启动时,如果电能量的流动被突然停止,则可能发生过早组件失效或过度电池放电。
此外,除了电气系统的启动和去启动之外,混合电动力系的电池中的个体单元的电压需要被平衡以允许电气系统如预期那般起作用,并允许电池组提供可接受的性能和寿命周期。如果个体电池单元的电压不被保持在特定范围内,则可能不利地影响电池组寿命,并且如果电池组中的个体单元中的一个并非如同其他单元那样被充电,则电气系统可能不具有足够的电压。用于提供电池管理系统的先前的努力集中于:在车辆已被停止之后平衡电池单元内的电压,这能使电池组耗尽至防止车辆起动的水平;或者在混合电动力系的操作期间,电池管理系统是工作的,这使得在电负载不断地改变电池组内的电压时越来越难以平衡电池组。
因此,需要一种控制系统,其控制具有混合电动力系的车辆的电气系统的启动、去启动和电池管理系统。
概述
根据一个过程,提供了一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,该混合电动力系具有内燃机、发电机和电池。从操作者接口接收车辆发动输入信号。主控制器在接收到来自操作者接口的输入之后启动。至少一个辅助控制器在开始主控制器的启动之后启动。利用主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试。基于高电压电池组单元电压平衡测试的结果来平衡高电压电池组单元内的电压。在平衡高电压电池组内的所述电压之后闭合高电压隔离接触器。在闭合高电压隔离接触器之后生成从主控制器到至少一个辅助控制器的用以开始操作的信号。高电压电池的平衡在正常车辆操作期间也动态地发生。高电压电池单元电压“测试”在预充电接触器和主隔离接触器闭合之前发生。“测试”是由BMS在高电压电池单元处的瞬时查看/一瞥,用以确定其充电状态(SOC),其成为固定参考点以便稍后在动态车辆操作期间将更多或更少的电势引导至给定单元。
根据另一过程,提供了一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,该混合电动力系具有内燃机、发电机和电池。从操作者接口接收停运信号输入。主控制器确定混合电动力系的电活动的当前量。通过从主控制器向至少一个辅助控制器传送控制信号来减少混合电动力系的电活动。一旦混合电动力系的电活动达到预定阈值,高电压隔离接触器就打开。利用主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试。基于高电压电池组单元电压平衡测试的结果来平衡高电压电池组内的电压。将所述至少一个辅助控制器置于睡眠模式。在所述至少一个辅助控制器进入睡眠模式之后将主控制器置于睡眠模式。一旦主控制器进入所述睡眠模式,混合电动力系就停运。
根据又一过程,提供了一种平衡具有电动力系的车辆的高电压电池组的单元内的电压的方法。确定高电压电气系统放电速率是否在第一限度与第二限度之间。确定低电压电气系统放电速率是否在第三限度与第四限度之间。将高电压隔离接触器从第一状态转换至第二状态。确定高电压电池组的多个单元中的电压的量。平衡高电压电池组的多个单元中的电压的量。
如上所述,用于混合电动力系的监督控制系统以及制作成具有此系统的车辆提供了数种优点,其中的一些已在以上进行了描述,而其他优点在本发明中是固有的。而且,可主张对用于混合电动力系的监督控制系统或制作成具有此系统的车辆作出修改,而不背离本文中的示教。
附图简述
图1是示出具有混合电动力系的车辆的示意图。
图2是示出具有混合电动力系的车辆的电气系统的初始化过程的流程图。
图3是示出具有混合电动力系的车辆的电气系统的去启动过程的流程图。
图4是示出了在具有混合电动力系的车辆的电气系统的启动期间在利用电池管理系统之前的电流的曲线图。
图5是示出了在具有混合电动力系的车辆的电气系统的去启动期间在利用电池管理系统之前的电流的曲线图。
详细描述
现在参照附图并且具体地参照图1,描绘了具有混合电动力系10的车辆的示意图。混合电动力系10包括内燃机12以及耦合至内燃机12的混合电气系统14。混合电气系统14可包括电动机和发电机,适于在由内燃机驱动时充当发电机且生成电功率,并且还能够在由第一和第二高电压电池组20、22供电时充当电动机。混合电动机控制器16被耦合至混合电气系统14以控制混合电气系统14充当电动机或发电机。
混合电动机控制器16被电耦合至高电压配电箱18。高电压配电箱18适于控制去往和来自混合系统16、第一高电压电池组20、第二高电压电池组22、和车辆的电力组件的电能量分布。高电压配电箱18包括第一隔离接触器24和第二隔离接触器26。第一隔离接触器24和第二隔离接触器26可在防止电流动的打开位置与允许电流动的闭合位置之间转换。
第一高电压电池组20包括至少一个高电压电池单元28和电池管理系统(“BMS”)电路30。所述至少一个高电压电池单元28存储混合电气系统14所利用的电能量。BMS电路30被用来测试第一电池组20的状态,并且被用来平衡第一高电压电池组20的高电压电池单元28以及其他高电压电池单元内的电压,两者都在第一高电压电池组20内以及其他高电压电池组(诸如第二高电压电池组22)中。
第二高电压电池组22包括至少一个高电压电池单元32和BMS电路34。第二高电压电池组22一般与第一高电压电池组20相同。
BMS电路30、34允许在电气系统上没有负载时,诸如当第一和第二隔离接触器24、26处于打开位置时,测量高电压电池单元28、32内的电压。一旦高电压电池单元28、32中的电压已被测量,每个单元28、32内的电压就可被均衡,因为电池组20、22通常仅可输出与在电池组20、22的最少充电单元中所找到的一样多的电功率。
高电压配电箱18附加地包括预充电电阻器电路36。预充电电阻器电路36可被用来确定流过高电压配电箱18的电流的量。预充电电阻器电路36的任务是减少或防止电能量自由流至车辆的电气架构中的所有组件。电能量的此类快速不受控的自由流动在可能超过电气组件的设计极限的速率对这些电气组件施加沉重快速的负载,从而造成这些组件的过度或过早失效。DC-DC转换器38也被设置在高电压配电箱18内。DC-DC转换器38适于将从第一电池组20和第二电池组22输出的高电压转换成低电压,以用于低电压电气系统,诸如通常被发现向车辆中的电气附件供电的那些。除了在高电压配电箱18中找到的DC-DC转换器38之外,也可设置第二DC-DC转换器40。
也设置电子系统控制器(“ESC”)42。ESC42充当混合电动力系10的电气系统的主控制器。ESC42被电耦合至操作者接口44,诸如点火开关(ignition key)。操作者接口44允许用户通过将该操作者接口44置于开始位置来指示混合电动力系10应启动、或开动。类似地,操作者接口44也允许用户通过将该操作者接口44置于关闭位置来指示混合电动力系应去启动、或停运。
ESC42经由控制网络46、48、50电耦合至数个辅助控制器和电气设备。例如,动力系控制网络48可将ESC42与电子控制模块(“ECM”)、或电子控制单元(“ECU”)52、混合控制单元(“HCU”)54、和传输控制单元(“TCU”)56、反锁制动系统控制单元(“ABS”)58和再生制动系统60进行电耦合。动力系控制网络48可根据SAE标准J1939操作。
ESC42也经由仪表盘(dash)控制网络46耦合至仪表盘控制面板62。仪表盘控制网络46可根据SAE标准J1708操作。
最后,ESC42经由混合控制网络50来耦合。混合控制网络50可根据SAE标准J1939操作。混合控制网络50包括气动压缩机(pneumatic compressor)控制器64、动力转向控制器66、和HVAC控制器68。气动压缩机控制器64、动力转向控制器66和HVAC控制器也全都被电耦合至高电压配电箱18,以接收功率。混合控制网络50也包括第一远程功率模块(“RPM”)70和第二RPM72。第一RPM70和第二RPM72适于控制具有混合电动力系的车辆的各种设备,诸如升降机、或液压驱动的组件,如螺丝钻。混合控制网络50附加地包括第一高电压电池组50和第二高电压电池组22。因而,混合控制网络50允许将ESC42电连接至混合电动力系10的数个可控组件。
现在参照图2,示出了具有混合电动力系10的车辆的电气系统的初始化过程100的流程图。初始化过程100在用户将操作者接口置于操作位置(如框102处所示的)时开始。操作者接口生成被传送给ESC(在框104处也称为主控制器)的信号,指示操作者接口已被置于操作位置。主控制器随后在框106启动其操作。一旦主控制器开始其启动,诸如气动压缩机控制器之类的至少一个辅助控制器也开始启动,如框108处所示的。
在框110处执行高电压电池组单元电压平衡测试。高电压电池组单元电压平衡测试包括:主控制器向辅助控制器广播信号,以保持在最小功耗或没有功耗的状态,直至高电压电池组单元电压平衡测试完成。高电压电池组单元电压平衡测试是通过处于打开位置(防止来自高电压电池组的电流的流动)的高电压隔离接触器来进行的。通过处于打开位置的高电压隔离接触器执行高电压电池组单元电压平衡测试提供了更稳定的电压环境。单个或多个电池组的单元内的电压随后通过对具有过量电压的单元进行放电或对具有比所需电压更低的电压的任何单元进行充电来平衡,或者可使用这两者的组合。
接着,来自高电压电池组的电流可被提供给DC-DC转换器,以与车辆的低电压电气系统一起使用。主控制器还启动高电压预充电周期,在该周期中该主控制器监视高电压电气系统和低电压电气系统两者中的电流。高电压电气系统两者中的电流必须在电流上限和电流下限之间。此外,高电压电气系统中的电流必须保持在电流上限与电流下限之间达预定时间。类似地,低电压电气系统也必须具有在电流上限与电流下限之间的电流达预定时间。电流上限和电流下限以及预定时间可取决于车辆的应用而不同。
一旦高电压电池组单元电压平衡测试和预充电周期指示高电压和低电压电流在预定电流限度内,就可将高电压隔离接触器从打开位置转换至闭合位置,如在框114中所见的。最后,主控制器向辅助控制器广播它们可开始操作的信号,如框116处所示的。
可替换地,一旦框110处执行的高电压电池组单元电压平衡测试完成,可跳过平衡步骤,并且主控制器可继续进行以启动高和低电压系统的预充电周期。一旦高电压电池组单元电压平衡测试和预充电周期指示高电压和低电压电流在预定电流限度内,就可将高电压隔离接触器从打开位置转换至闭合位置,如在框114中所见的。单个或多个电池组的单元内的电压的平衡随后通过对具有过量电压的单元进行放电或通过对具有不足电压的单元进行充电,或者两者的组合来在车辆操作期间被动态地平衡。
图3描绘了具有混合电动力系10的车辆的电气系统的停运过程200的流程图。停运过程200在用户将操作者接口或用户接口置于停运位置(如框202处所示的)时开始。操作者接口生成被传送给ESC(在框204处也称为主控制器)的信号,指示操作者接口已被置于操作位置。主控制器随后在框206确定混合电动力系中的电活动的量。主控制器减少混合电动力系内的电活动直至电活动的总水平落在预定停运阈值之下,如框208处所示的。
一旦电活动在预定停运阈值之下,就在框210将高电压隔离接触器从闭合状态转换至打开状态。
在框212处执行高电压电池组单元电压平衡测试。高电压电池组单元电压平衡测试包括:主控制器向辅助控制器广播信号,以保持在最小功耗或没有功耗的状态,直至高电压电池组单元电压平衡测试完成。高电压电池组单元电压平衡测试是通过处于打开位置(防止来自高电压电池组的电流的流动)的高电压隔离接触器来进行的。通过处于打开位置的高电压隔离接触器执行高电压电池组单元电压平衡测试提供了更稳定的电压环境。单个或多个电池组的单元内的电压随后在框214通过对具有过量电压的单元进行放电或通过对具有比所需电压更低的电压的任何单元进行充电来平衡,或者可使用这两者的组合。
可替换地,高电压电池的平衡可在接下来或后继车辆操作周期期间动态地发生。在此情境中,高电压电池组单元电压平衡测试充当BMS在高电压电池单元处的瞬时查看,用以确定其充电状态(SOC)。此SOC成为固定参考点,以便在下次操作车辆的动态车辆操作期间将更多或更少的电势引导至给定单元。换言之,BMS记得最后的单元SOC以便在系统的后继重新初始化期间使用。
最后,在框216,主控制器向辅助控制器发信号通知进入睡眠模式。睡眠模式停止辅助控制器与主控制器之间的控制网络上的活动。在框21,主控制器进入睡眠模式,并且在框220,整个混合电动力系停运。
图4示出了电流图300,其指示在启动ESC和任何附加控制器之前从高电压电气系统302流出的电流的量以及从低电压电气系统304流出的电流的量。电流上限b1与电流下限b2都被示出。如图4中所示的,对于来自高电压电气系统302的电流和来自低电压电气系统304的电流两者,电流上限b1和电流下限b2被示为是相同的,然而,构想可利用不同的限度。在图4中还示出预设时间帧306。预设时间帧306提供了这样的保证:来自高电压电气系统302的电流和来自低电压电气系统304的电流保持在电流上限b1和电流下限b2内达足够的时间段,以指示混合电动力系的操作已稳定并且“隔离接触器切换至闭合位置以允许电流从高电压配电箱流出将导致损坏”是不太可能的。
类似地,图5示出了电流图400,其指示在停运ESC和任何附加控制器之前从高电压电气系统402流出的电流的量以及从低电压电气系统404流出的电流的量。电流上限b3与电流下限b4都被示出。如图5中所示的,对于来自高电压电气系统402的电流和来自低电压电气系统404的电流两者,电流上限b3和电流下限b4被示为是相同的,然而,构想可利用不同的限度。在一个实施例中,高电压电流和低电压电流水平无需是相同的,但是高电压电流和低电压电流水平两者需要在形成于b3与b4之间的“静带(deadband)”范围内。在图5中还示出预设时间帧406。预设时间帧406提供了这样的保证:来自高电压电气系统402的电流和来自低电压电气系统404的电流保持在电流上限b3和电流下限b4内达足够的时间段,以指示混合电动力系的操作已稳定并且“隔离接触器切换至打开位置以停止电流从高电压配电箱流出将导致损坏”是不太可能的。
将理解,可以硬件来实现控制系统以完成所述方法。以利用以下技术中的任何一种或组合来执行该控制系统,这些技术在现有技术中都是已知的:具有逻辑门的离散逻辑电路,该离散逻辑电路用于在数据信号的条件下执行逻辑功能;专用集成电路(ASIC),该专用集成电路具有合适的组合逻辑门;可编程门阵列(PGA);现场可编程门阵列(FPGA)等等。
当控制系统以软件实现时,应注意到的是,该控制系统可存储在任何计算机可读介质上,以由任何计算机相关系统或方法所使用或者结合该系统或方法而使用。在本文献的上下文中,“计算机可读介质”可以是可存储、通信、传播或者传输由指令执行系统、设备或装置所使用或者与指令执行系统、设备或装置结合使用的程序的任何介质。计算机可读介质可例如但不局限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或者半导体系统、装置、设备或传播介质。该计算机可读介质的更具体示例(非穷举性列表)可包括以下:具有一条或多条引线的电连接(电子)、便携式计算机磁盘(磁)、随机存取存储器(RAM)(电子)、只读存储器(ROM)(电子)、可擦除可编程只读存储器(EPROM、EEPROM或闪存)(电子)、光纤(光学)、以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光学)。所述控制系统可以任何计算机可读介质实现,该计算机可读介质由指令执行系统、设备或装置所使用或者与指令执行系统、设备或装置结合使用,诸如基于计算机的系统、包含处理器的系统或者可从指令执行系统、设备或装置取得指令并执行该指令的其它系统。
虽然特定实施例已在以上详细描述中进行了详细描述且在附图中例示出,但是本领域普通技术人员将理解,在不背离本文中公开的示教的情况下,对本发明的各种改变也是可能的。因此,文本中公开的特定排列仅意味着是示例性的,而非是关于本发明的范围的限制,本发明的范围将在所附权利要求书及其任何及全部等效物的完全范围内给出。关于用于混合电动力系的监督控制系统以及制作成具有此系统的车辆的其他优点在本发明中也是固有的,而在以上没有进行描述。

Claims (25)

1.一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,所述混合电动力系具有内燃机、发电机和电池,所述方法包括:
从操作者接口接收车辆发动输入信号;
在从所述操作者接口接收所述输入之后启动主控制器,所述主控制器电耦合至数个辅助控制器和电气设备;
在开始所述主控制器的启动之后启动至少一个辅助控制器;
利用所述主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试,所述至少一个辅助控制器保持在最小功耗或没有功耗的状态,直至所述高电压电池组单元电压平衡测试完成;
基于所述高电压电池组单元电压平衡测试的结果来平衡所述高电压电池组单元内的电压;
在平衡所述高电压电池组内的所述电压之后闭合高电压隔离接触器;以及
在闭合所述高电压隔离接触器之后从所述主控制器向所述至少一个辅助控制器生成用以开始操作的信号。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的高电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述高电压部分内的所述电流是否在预定电流范围内。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,确定所述高电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的低电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述低电压部分内的所述电流是否在预定范围内。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述确定低电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述高电压电池组单元电压平衡测试在启动辅助控制器之后执行。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
在完成所述高电压电池组单元电压平衡测试之后,传送指示来自所述高电压电池组的电流的信号。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在闭合所述高电压隔离接触器之后从所述主控制器至所述辅助控制器的用以开始操作的所述信号一般在接收到来自所述操作者接口的指示期望发动所述车辆的输入之后1100ms至1600ms发生。
9.一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,所述混合电动力系具有内燃机、发电机和电池,所述方法包括:
从操作者接口接收车辆发动输入信号;
在从所述操作者接口接收所述输入之后启动主控制器,所述主控制器电耦合至数个辅助控制器和电气设备;
在开始所述主控制器的启动之后启动至少一个辅助控制器;
利用所述主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试,所述至少一个辅助控制器保持在最小功耗或没有功耗的状态,直至所述高电压电池组单元电压平衡测试完成;
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之后闭合高电压隔离接触器;
在闭合所述高电压隔离接触器之后从所述主控制器向所述至少一个辅助控制器生成用以开始操作的信号;以及
基于所述高电压电池组单元电压平衡测试的结果来在所述车辆的操作期间动态地平衡所述高电压电池组单元内的电压。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的高电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述高电压部分内的所述电流是否在预定电流范围内。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,确定所述高电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
12.如权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的低电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述低电压部分内的所述电流是否在预定范围内。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,确定所述低电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
14.一种操作具有混合电动力系的车辆的方法,所述混合电动力系具有内燃机、发电机和电池,所述方法包括:
从操作者接口接收停运信号输入;
通过主控制器确定所述混合电动力系的电活动的当前量;
通过从所述主控制器向至少一个辅助控制器传送控制信号来减少所述混合电动力系的电活动;
一旦所述混合电动力系的所述电活动达到预定阈值,就打开高电压隔离接触器;
利用所述主控制器执行高电压电池组单元电压平衡测试;
基于所述高电压电池组单元电压平衡测试来平衡所述高电压电池组内的电压;
将所述至少一个辅助控制器置于睡眠模式;
在所述至少一个辅助控制器进入所述睡眠模式之后,将所述主控制器置于睡眠模式;以及
一旦所述主控制器进入所述睡眠模式就停运所述混合电动力系。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的高电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述高电压部分内的所述电流是否在预定电流范围内。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,确定所述高电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
17.如权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括:
监视所述混合电动力系的低电压部分内的电流;以及
在执行所述高电压电池组单元电压平衡测试之前,确定所述低电压部分内的所述电流是否在预定范围内。
18.如权利要求17所述的方法,其特征在于,确定所述低电压部分内的电流是否在预定电流范围内包括所述电流保持在所述预定电流范围内的预设时间帧。
19.如权利要求14所述的方法,其特征在于,所述高电压电池组单元电压平衡测试在打开高电压隔离接触器之后执行。
20.如权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括:
在完成所述高电压电池组单元电压平衡测试之后,传送指示所述高电压电池组的状态的信号。
21.如权利要求14所述的方法,其特征在于,将辅助控制器置于睡眠模式的启动一般在打开所述高电压隔离接触器之后2ms至10ms发生。
22.一种平衡具有电动力系的车辆的高电压电池组的单元内的电压的方法,所述方法包括:
确定高电压电气系统放电速率是否在第一限度与第二限度之间;
确定低电压电气系统放电速率是否在第三限度与第四限度之间;
将高电压隔离接触器从第一状态转换至第二状态;
确定高电压电池组的多个单元中的电压的量;以及
平衡所述高电压电池组的多个单元中的电压的量。
23.如权利要求22所述的方法,其特征在于,所述确定所述高电压电气系统放电速率是否在第一限度与第二限度之间包括所述放电速率保持在所述第一限度与所述第二限度之间的预设时间帧。
24.如权利要求22所述的方法,其特征在于,平衡所述高电压电池组的单元内的电压在车辆发动时发生,其中所述高电压隔离接触器的所述第一状态是防止电流的打开状态,而所述高电压隔离接触器的所述第二状态是允许电流的闭合状态。
25.如权利要求22所述的方法,其特征在于,所述平衡高电压电池组的单元内的电压在车辆停止时发生,其中所述高电压隔离接触器的所述第一状态是允许电流的闭合状态,而所述高电压隔离接触器的所述第二状态是防止电流的打开状态。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012173630A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 International Truck Intellectual Property Company, Llc Supervisory control system for hybrid-electric powertrains
US9673653B2 (en) * 2013-03-13 2017-06-06 Ford Global Technologies, Llc Control of power flow in battery cells of a vehicle
CN104071153B (zh) * 2013-03-25 2017-02-08 北汽福田汽车股份有限公司 一种混合动力汽车的启动控制方法
US9772383B2 (en) * 2015-03-04 2017-09-26 Johnson Controls Technology Company Battery test report system and method
US10196066B2 (en) 2016-01-11 2019-02-05 Cnh Industrial America Llc Automotive productivity manager for power shift transmissions
US11437827B2 (en) * 2016-03-01 2022-09-06 Volvo Truck Corporation Control of a relatively low current fed to a battery pack
JP2017175684A (ja) * 2016-03-19 2017-09-28 日本電産コパル株式会社 電池制御方法及び電池制御装置。
DE102016005959A1 (de) * 2016-05-13 2017-11-16 Man Truck & Bus Ag Traktionsenergiespeichersystem und Konfigurationsverfahren hierfür
DE102016008978A1 (de) * 2016-07-23 2018-01-25 Man Truck & Bus Ag Traktionsenergiespeichersystem für ein Fahrzeug
US10336314B2 (en) * 2017-07-26 2019-07-02 Gm Global Technology Operations Llc. Hybrid powertrain system
US10745013B1 (en) * 2019-06-13 2020-08-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for engine idle stop

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0919078A1 (de) 1996-08-09 1999-06-02 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur überwachung und/oder ladesteuerung einer aus modulen zusammengesetzten batterie, insbesondere in einem batteriebetriebenen fahrzeug
JP3736268B2 (ja) * 2000-03-21 2006-01-18 日産自動車株式会社 ハイブリッド車両の制御装置
US20020141946A1 (en) * 2000-12-29 2002-10-03 Advanced Inhalation Research, Inc. Particles for inhalation having rapid release properties
EP1568114B1 (en) * 2002-11-25 2013-01-16 Tiax Llc Cell balancing system for equalizing state of charge among series-connected electrical energy storage units
JP4370297B2 (ja) 2005-11-25 2009-11-25 矢崎総業株式会社 バッテリの管理装置
KR100906907B1 (ko) * 2006-10-10 2009-07-08 현대자동차주식회사 자동차 배터리 관리 시스템
JP5459946B2 (ja) * 2007-09-28 2014-04-02 株式会社日立製作所 車両用直流電源装置
JP5469813B2 (ja) * 2008-01-29 2014-04-16 株式会社日立製作所 車両用電池システム
US7904217B2 (en) * 2008-03-25 2011-03-08 International Truck Intellectual Property Company, Llc Battery pack management strategy in a hybrid electric motor vehicle
US7909124B2 (en) * 2008-04-02 2011-03-22 GM Global Technology Operations LLC Power systems for hybrid electric vehicle (HEV)
DE102009020178A1 (de) 2009-05-06 2010-11-11 Continental Automotive Gmbh System zum Speichern von Energie
US8207740B2 (en) 2009-06-23 2012-06-26 GM Global Technology Operations LLC Method for use with a vehicle battery pack having a number of individual battery cells
US20110017533A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 International Truck Intellectual Property Company, Llc Hybrid traction motor initiated remote start-stop system
US8489254B2 (en) 2009-11-06 2013-07-16 International Truck Intellectual Property Company, Llc Control system for equipment on a vehicle with a hybrid-electric powertrain
WO2012047226A2 (en) 2010-10-08 2012-04-12 International Truck Intellectual Property Company, Llc Supervisory control system for series type hybrid-electric powertrains
US8598847B2 (en) * 2010-12-07 2013-12-03 Volkswagen Ag Balancing voltage for a multi-cell battery system
US8742615B2 (en) * 2011-01-14 2014-06-03 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for electric power management in a vehicle
WO2012173630A1 (en) 2011-06-17 2012-12-20 International Truck Intellectual Property Company, Llc Supervisory control system for hybrid-electric powertrains
US9350187B2 (en) * 2012-01-09 2016-05-24 Johnson Controls Technology Llc Pre-charging vehicle bus using parallel battery packs

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WO2012173630A1 (en) 2012-12-20
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