CN106809040A - 用于对高压电池组件充电的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种高压电池组件包括高压电池，所述高压电池电连接到包括正轨和负轨的高压总线，其中负轨包括可控接触器开关。升压充电模块包括DC‑DC升压转换器、低压电力输入线、升压开关和升压控制器。DC‑DC升压转换器经由升压开关的激活而电连接到低压电力输入线。DC‑DC升压转换器连接到正轨。低压电连接器电连接到DC‑DC升压转换器的低压电力输入线。升压控制器检测来自低压电连接器的低压电力，检测可控接触器开关，闭合升压开关，并控制DC‑DC升压转换器将低压电力输入线上的低压电力转换为高压电力以对高压电池充电。

Description

用于对高压电池组件充电的方法和设备
技术领域
本发明涉及在车辆上使用的电能存储装置。
背景技术
地面车辆采用电能存储装置，其包括低压装置(例如铅酸电池)和高压装置(例如锂离子装置)。低压储能装置可被用于为发动机起动和低压电负载(例如，照明、HVAC、信息娱乐和其它车载负载)供应电力。高压储能装置可以被用于向用于车辆推进和牵引作用的电动机/发电机供应电力。已知车辆所有者会长时间地停放和存储车辆，例如用于冬季相关的存储。车载寄生负载会降低低压储能装置和高压储能装置的充电状态。
发明内容
描述了一种用于混合动力车辆的高压电池组件，并且其包括与包括正轨和负轨的高压总线电连接的高压电池，其中负轨包括可控接触器开关。升压充电模块电连接在高压总线两端，并且包括DC-DC升压转换器、低压电力输入线、升压开关和升压控制器。DC-DC升压转换器通过升压开关的激活而电连接到低压电力输入线。DC-DC升压转换器包括电力输出线，并且电力输出线电连接到高压总线的正轨。低压电连接器电连接到DC-DC升压转换器的低压电力输入线。升压控制器包括指令集，该指令集可执行以从低压电连接器检测低压电力输入线上的低压电力，检测负轨的可控接触器开关处于打开状态，闭合升压开关，以及控制DC-DC升压转换器以将低压电力输入线上的低压电力转换为高压电力以对高压电池充电。
从下面结合附图对用于执行如所附权利要求中限定的本教导的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施例，在附图中：
图1示意性地示出了根据本发明的高压(HV)电池组件的实施例，该高压电池组件包括可使用车外低功率AC/DC电源适配器进行充电的HV电池；
图2示意性地示出了根据本发明的低功率充电例程的实施例，该低功率充电例程可以由电池系统管理器执行以实现参考图1所描述的高压电池组件的实施例的低功率车辆停驶维护充电；以及
图3至图6示意性地示出了根据本发明的高压电池组件的其他实施例，该高压电池组件包括可使用车外低功率AC/DC电源适配器进行充电的HV电池。
具体实施方式
现在参考附图，其中描述仅出于说明某些示例性实施例的目的，而不是出于限制本发明的目的，图1示意性地示出了高压电池组件110的实施例，该高压电池组件包括使用车外低功率AC/DC电源适配器(AC/DC适配器)160进行充电的HV电池120。高压电池组件110可以有利地应用在混合动力车辆、电动车辆或采用高压电力的其他车辆系统上。作为非限制性示例，车辆可以包括乘客车辆、轻型或重型卡车、多用途车辆、农用车辆、工业/仓库车辆，或休闲越野车辆。高压电池组件110包括多单元高压储能装置(HV电池)120，其电连接到高压总线112以向功率逆变器模块124、电力升压模块130和辅助电力模块140供应高压DC电力。相同数字和相同术语在几幅视图中指示相同或相应的部分。如本文所使用的，术语“线”是指由铜、铝或其他合适材料制成的电线电缆，其具有足够的直径或横截面面积用于输送电力。
HV电池120可以是任何高压电能存储装置，例如多单元锂离子装置或不受限制地其他合适的使用电化学过程来存储电能以供车辆操作消耗的装置，并且在某些实施例中可以具有接近300V DC的电压电平。高压总线112包括正高压轨(HV+)114和负高压轨(HV-)116。HV-116优选地包括电流传感器117、负接触器开关118和预充电接触器电路119。可以布置电压传感器122以监测HV+114和HV-116两端的电压电平。
功率逆变器模块124电连接在HV+114和HV-116两端，与功率开关125串联布置。功率逆变器模块124可以配置有包括功率晶体管(例如，IGBT)的合适的控制电路，并且能够响应于由相关联的控制器126产生的脉冲宽度调制(PWM)控制信号而将高压DC电力转换为高压AC电力，以及将高压AC电力转换为高压DC电力。在某些实施例中，高压AC电力可被传递到电机以产生用于车辆推进的机械动力。
升压模块130包括将低压DC电力转换为高压DC电力的增压DC/DC电力转换器132。DC/DC转换器132可以采用开关模式DC/DC转换技术、磁DC/DC转换技术、线性DC/DC转换技术或其他合适的DC/DC转换技术。可控升压开关134串联布置在第一低压电力线137和升压模块130的电入口之间，并且电池系统管理器138布置成经由控制线139控制升压开关134的激活。电池系统管理器138是可以通过第一低压电力线137上的电力的存在来激活的控制器。因此，第一低压电力线137可以被用作接近线，从而消除有关用于与电池系统管理器138通信的单独线路的需要。
电池系统管理器138包括算法代码，该算法代码包括低功率充电例程200形式的指令集，该低功率充电例程可在特定条件下执行，例如当车辆处于钥匙关闭状态时。用于操作电池系统管理器138的电力可以从第二低压电力线136供应。当升压开关134闭合时，即由电池系统管理器138激活时，来自第一低压电力线137的电力经由被激活的升压开关134输入到升压模块130。DC/DC电力转换器132将来自第一低压DC电力线137的低压DC电力在经由线路133供应到HV+114的增加的电压电平下转换为经调节的DC电力，以对HV电池120充电。
辅助电力模块140是DC/DC降压电力转换器，其例如在经调节的12V DC电压电平下将高压DC电力转换为低压DC电力。高压DC电力可以包括经由线路133从升压模块130供应的更高电压的经调节的DC电力。辅助电力模块140经由第三低压电力线144电连接，以经由高压电池组件110外部的线路163向车载低压电池155提供电力。
优选地，升压模块130与辅助电力模块140位于同一位置，并且它们电并联地布置在HV+114和HV-116之间。这提供了一种有效的低功率装置，其能够实现采用低功率AC/DC适配器160的HV电池120的过夜充电和/或长期存储保护的灵活性。
低压连接器150提供到高压电池组件110的第二低压DC电力线136和第一低压电力线137的外部电连接。高压电池组件110的第二低压DC电力线136电连接到低功率AC/DC适配器160的线路162，并且高压电池组件110的第一低压DC电力线137电连接到AC/DC适配器160的线路164。
低功率AC/DC适配器160将AC电力变换为DC电力，该DC电力经由线路162、163和164供应到与低压连接器150匹配的连接器。在某些实施例中，低功率AC/DC适配器160将从电力插座65供应的120V AC电力转换为12V DC电力。低功率AC/DC适配器160可以经由独立线路163连接到低压电池155，该独立线路还可以连接到第三低压电力线144。由低功率AC/DC适配器160供应的12V DC电力可以被用于经由升压模块130对高压电池组件110充电，并且还对车载低压电池155充电。低功率AC/DC充电模块对本领域技术人员而言是已知的。
术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器)、以及相关联的存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动等)形式的非暂时性存储器部件的任何一种或各种组合。非暂时性存储器部件能够存储为一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及可由一个或多个处理器访问以提供所描述的功能的其它部件形式的机器可读指令。输入/输出电路和装置包括监测来自传感器的输入的模拟/数字转换器和相关装置，其中这样的输入以预设的采样频率或响应于触发事件被监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语指包括校准和查找表的任何控制器可执行的指令集。每个控制器执行控制例程以提供期望的功能，其包括监测来自感测装置和其他网络控制器的输入以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。例程可以以规则的间隔执行，例如在进行操作期间每100微秒。替代地，例程可以响应于触发事件的发生来执行。控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线链路、网络通信总线链路、无线链路或任何其它合适的通信链路来实现。通信包括以任何合适的形式交换数据信号，包括例如经由导电介质的电信号、经由空气的电磁信号、经由光波导的光信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号，以及控制器之间的通信信号。术语“模型”是指基于处理器的或处理器可执行的代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关校准。如本文所使用的，术语“动态”和“动态地”描述实时执行并且以监测或以其它方式确定参数的状态并在例程执行期间或在例程的执行迭代之间定期或周期性地更新参数状态为特征的步骤或过程。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号，以及控制器之间的通信信号。术语“模型”是指基于处理器的或处理器可执行的代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关校准。
图2示意性地示出了低功率充电例程200的实施例，其可驻留在电池系统管理器138中并由电池系统管理器执行以实现高压电池组件110的实施例的低功率车辆停驶维护充电。优选地，低功率充电例程200采用源自车外AC电源的充电电力，例如从固定电源接收AC线路电力的低功率AC/DC适配器160的实施例。低功率充电例程200可以容易地结合到系统中，而不需要关于采用上面参考图1描述的高压电池组件110的实施例的车辆的实施例的额外的高压开关装置，例如电压、电流感测和HV熔断。表1作为对应于低功率充电例程200的线索来提供，其中数字标记的方框和相应的功能如下所述。
表1
低功率充电例程200可以仅在车辆停驶时开始执行，如由处于打开状态的负接触器开关118以及处于打开状态的预充电接触器电路119所指示的。在车外充电装置(例如，低功率AC/DC适配器60)电连接到低压连接器150以向高压电池组件110和低压电池155供应低压DC电力时，低功率充电例程200开始执行。因此，当第一低压电力线137上的信号响应于第二低压DC电力线136处的低压DC电力的存在而从低状态转变为高状态时，低功率充电例程200开始执行(202)，这激活电池系统管理器138(204)。通过第一低压电力线137传送的信号可以指示低功率AC/DC适配器160已经插入到低压连接器150中以实现充电，而不需要与电池系统管理器138的其他通信。电池系统管理器138被设置为监测高压电池组件110和低压电池155。
当电池系统管理器138确定低压电池155的电压小于最小电压阈值(206)(1)时，电池系统管理器138设置用于在预设延迟时间(208)之后重新激活(即唤醒)的时间报警，然后去激活(210)。这允许低功率AC/DC适配器160向低压电池155供应低压DC电力以实现维护充电(212)。监测经过的时间(214)，并且当预设延迟时间已经到期(214)(1)时，电池系统管理器138被重新激活(204)并执行本文所述的过程步骤。
当电池系统管理器138确定低压电池155的电压大于最小电压阈值(206)(0)时，它监测来自高压电池组件110的指示其充电状态(SOC)的输入(218)。
当高压电池组件110的SOC大于低阈值SOC并且没有检测到相关故障代码(218)(0)时，电池系统管理器138设定用于在预设的延迟天数之后重新激活(即唤醒)的日期数报警(224)，然后去激活。监测天数(216)，并且当日期数已到期(216)(1)时，电池系统管理器138被重新激活(204)。
当高压电池组件110的SOC小于低阈值SOC并且没有检测到相关故障代码(218)(1)时，电池系统管理器138开始对高压电池组件110充电，这包括激活升压开关134和命令升压模块130执行DC/DC电力转换(220)，其包括使用电流传感器117监测升压模块130的操作。
该操作继续，其中电池系统管理器138监测高压电池组件110的SOC(222)。当高压电池组件110的SOC大于高阈值SOC(222)(1)时，电池系统管理器138设定用于在预设的延迟天数之后重新激活(即唤醒)的日期报警(224)，然后去激活。
图3示意性地示出了高压电池组件310的另一实施例，其可以有利地应用在混合动力车辆、电动车辆或采用高压电力的其他车辆系统上。高压电池组件310包括多单元高压储能装置(HV电池)320，其电连接到高压总线312以向功率逆变器模块324、电力升压模块330和辅助电力模块340供应高压DC电力。HV电池320可以是任何高压电能存储装置，例如多单元锂离子装置或不受限制地其他使用电化学过程来存储电能以供车辆操作消耗的适当装置，并且在某些实施例中可以具有接近300V DC的电压电平。高压总线312包括正高压轨(HV+)314和负高压轨(HV-)316。HV-316优选地包括电流传感器317、负接触器开关318和预充电接触器电路319。可以布置电压传感器322以监测HV+314和HV-316两端的电压电平。功率逆变器模块324、相关联的控制器326和功率开关325类似于参考图1所描述的功率逆变器模块124、控制器126和功率开关125。
升压模块330包括将低压DC电力转换为高压DC电力的增压DC/DC电力转换器332。DC/DC转换器332可以采用开关模式DC/DC转换技术、磁DC/DC转换技术、线性DC/DC转换技术或其他合适的DC/DC转换技术。可控升压开关334串联布置在第一低压电力线337和升压模块330的电入口之间，并且电池系统管理器338布置成经由控制线339控制升压开关334的激活。电池系统管理器338是可以通过第一低压电力线337上的电力的存在来激活的控制器。因此，第一低压电力线337可以用作接近线，从而消除对用于与电池系统管理器338通信的单独线路的需要。
电池系统管理器338包括算法代码，该算法代码包括低功率充电例程200形式的指令集，该低功率充电例程可在特定条件下执行，例如当车辆处于钥匙关闭状态时。用于操作电池系统管理器338的电力可以从第二低压电力线336供应。当升压开关334闭合时，即由电池系统管理器338激活时，来自第一低压电力线337的电力经由被激活的升压开关334输入到升压模块330。DC/DC电力转换器332将来自第一低压DC电力线337的低压DC电力在经由线路333供应到HV+314的增加的电压电平下转换为经调节的DC电力，以对HV电池320充电。
辅助电力模块340是DC/DC降压电力转换器，其例如在经调节的12V DC电压电平下将高压DC电力转换为低压DC电力。高压DC电力可以包括经由线路333从升压模块330供应的更高电压的经调节的DC电力。辅助电力模块340经由第三低压电力线344电连接以向高压电池组件310外部的车载低压电池355供应电力。辅助电力模块340优选地是单向DC/DC转换器，即，电力仅从高压DC电力流到低压DC电力。
优选地，升压模块330与辅助电力模块340位于同一位置，并且它们电并联地布置在HV+314和HV-316之间。
低压连接器350提供到高压电池组件310的第二低压DC电力线336和第一低压电力线337的外部电连接。高压电池组件310的第一低压DC电力线337电连接到低功率AC/DC适配器360的线路364。高压电池组件310的第二低压DC电力线336借助中间二极管335电连接到AC/DC适配器360的线路362，该中间二极管335布置成禁止电力从高压电池组件310流到低功率AC/DC适配器360。
低功率AC/DC适配器360将AC电力变换为DC电力，该DC电力经由线路362、363和364供应到与低压连接器350匹配的连接器。在某些实施例中，低功率AC/DC适配器360将从电力插座65供应的120V AC电力转换为12V DC电力。低功率AC/DC适配器360可以经由独立线路363连接到低压电池355，该独立线路还可以连接到第三低压电力线344。由低功率AC/DC适配器360供应的12V DC电力可以被用于经由升压模块330对高压电池组件310充电，并且还对车载低压电池355充电。这种布置允许HV电池320和低压电池355的并行低压充电。
图4示意性地示出了高压电池组件410的另一实施例，其可以有利地应用在混合动力车辆、电动车辆或采用高压电力的其他车辆系统上。高压电池组件410包括多单元高压储能装置(HV电池)420，其电连接到高压总线412以向功率逆变器模块424、电力升压模块430和辅助电力模块440供应高压DC电力。HV电池420可以是任何高压电能存储装置，例如多单元锂离子装置或不受限制地其他使用电化学过程来存储电能以供车辆操作消耗的适当装置，并且在某些实施例中可以具有接近300V DC的电压电平。高压总线412包括正高压轨(HV+)414和负高压轨(HV-)416。HV-416优选地包括电流传感器417、负接触器开关418和预充电接触器电路419。可以布置电压传感器422以监测HV+414和HV-416两端的电压电平。功率逆变器模块424、相关联的控制器426和功率开关425类似于参考图1所描述的功率逆变器模块124、控制器126和功率开关125。
升压模块430包括将低压DC电力转换为高压DC电力的增压DC/DC电力转换器432。DC/DC转换器432可以采用开关模式DC/DC转换技术、磁DC/DC转换技术、线性DC/DC转换技术或其他合适的DC/DC转换技术。可控升压开关434串联布置在第一低压电力线437和升压模块430的电入口之间，并且电池系统管理器438布置成经由控制线439控制升压开关434的激活。电池系统管理器438是可以通过第二低压电力线436上的电力的存在来激活的控制器。
电池系统管理器438包括算法代码，该算法代码包括低功率充电例程200形式的指令集，该低功率充电例程可在特定条件下执行，例如当车辆处于钥匙关闭状态时。用于操作电池系统管理器438的电力可以从第二低压电力线436供应。当升压开关434闭合时，即由电池系统管理器438激活时，来自第一低压电力线437的电力经由被激活的升压开关434输入到升压模块430。DC/DC电力转换器432将来自第一低压DC电力线437的低压DC电力在经由线路433供应到HV+414的增加的电压电平下转换为经调节的DC电力，以对HV电池420充电。
辅助电力模块440是类似于参考图1所描述的辅助电力模块140的DC/DC降压电力转换器。辅助电力模块440经由第三低压电力线444电连接以将电力供应到输出线463，该输出线可连接到高压电池组件410外部的车载低压电池455。辅助电力模块440优选地是单向DC/DC转换器，即，电力仅从高压DC电力流到低压DC电力。优选地，升压模块430与辅助电力模块440位于同一位置，并且它们电并联地布置在HV+414和HV-416之间。
低压连接器450提供到高压电池组件410的第一低压电力线437的外部电连接。高压电池组件410的第一低压DC电力线437电连接到低功率AC/DC适配器460的线路464。内部低压电池(未示出)经由线路462连接到高压电池组件410的第二低压DC电力线436，以供应用于操作电池系统管理器438的电力。在该实施例中，低压连接器450可以通过乘客舱中的点烟器出口。
低功率AC/DC适配器460将AC电力转换为DC电力，该DC电力经由线路464供应到与低压连接器450匹配的连接器。在某些实施例中，低功率AC/DC适配器460将从电力插座65供应的120V AC电力转换为12V DC电力。由低功率AC/DC适配器460供应的12V DC电力可以被用于经由升压模块430对高压电池组件410充电，并且还在电力线444连接到低压电池455时对车载低压电池455充电。
图5示意性地示出了高压电池组件510的另一实施例，其可以有利地应用在混合动力车辆、电动车辆或采用高压电力的其他车辆系统上。高压电池组件510包括多单元高压储能装置(HV电池)520，其电连接到高压总线512以向功率逆变器模块524、电力升压模块530和辅助电力模块540供应高压DC电力。HV电池520可以是任何高压电能存储装置，例如多单元锂离子装置或不受限制地其他使用电化学过程来存储电能以供车辆操作消耗的适当装置，并且在某些实施例中可以具有接近300V DC的电压电平。高压总线512包括正高压轨(HV+)514和负高压轨(HV-)516。HV-516优选地包括电流传感器517、负接触器开关518和预充电接触器电路519。可以布置电压传感器522以监测HV+514和HV-516两端的电压电平。功率逆变器模块524、相关联的控制器526和功率开关525类似于参考图1所描述的功率逆变器模块124、控制器126和功率开关125。
升压模块530包括将低压DC电力转换为高压DC电力的增压DC/DC电力转换器532。DC/DC转换器532可以采用开关模式DC/DC转换技术、磁DC/DC转换技术、线性DC/DC转换技术或其他合适的DC/DC转换技术。可控的两位置升压开关534串联布置在第一低压电力线537和升压模块530的电入口之间以及在第一低压电力线537和第三低压电力线544之间。第三低压电力线544电连接到外部线路563，以向高压电池组件510外部的另一装置(例如，车载低压电池555)供应电力。电池系统管理器538布置成经由控制线539控制升压开关534的激活，包括控制升压开关534至第一位置以向第三低压电力线544供应电力，以及控制升压开关534至第二位置以向DC/DC电力转换器532供应电力。电池系统管理器538是可以通过第一低压电力线537上的电力的存在来激活的控制器。因此，第一低压电力线537可以用作接近线，从而消除对用于与电池系统管理器538通信的单独线路的需要。
电池系统管理器538包括算法代码，该算法代码包括低功率充电例程200形式的指令集，该低功率充电例程可在特定条件下执行，例如当车辆处于钥匙关闭状态时。用于操作电池系统管理器538的电力可以从第二低压电力线536供应。当升压开关534闭合时，即由电池系统管理器538激活时，来自第一低压电力线537的电力经由被激活的升压开关534输入到升压模块530。DC/DC电力转换器532将来自第一低压DC电力线537的低压DC电力在经由线路533供应到HV+514的增加的电压电平下转换为经调节的DC电力，以对HV电池520充电。
辅助电力模块540是例如在经调节的12V DC电压电平下将高压DC电力转换为低压DC电力的DC/DC降压电力转换器，并且类似于参考图1所描述的辅助电力模块140。高压DC电力可以包括经由线路533从升压模块530供应的更高电压的经调节的DC电力。辅助电力模块540经由第三低压电力线544电连接以供应电力，包括供应电力至高压电池组件510外部的车载低压电池555。辅助电力模块540优选地是单向DC/DC转换器，即，电力仅从高压DC电力流到低压DC电力。优选地，升压模块530与辅助电力模块540位于同一位置，并且它们电并联地布置在HV+514和HV-516之间。
低压连接器550提供到高压电池组件510的第二低压DC电力线536和第一低压电力线537的外部电连接。高压电池组件510的第一低压DC电力线537电连接到低功率AC/DC适配器560的线路564。高压电池组件510的第二低压DC电力线536借助中间二极管535电连接到线路562，该线路562可以是任何合适的12V电源，其中中间二极管535布置成禁止电力从高压电池组件510流到线路562。
低功率AC/DC适配器560将AC电力转换为DC电力，该DC电力经由线路564供应到与低压连接器550匹配的连接器。在某些实施例中，低功率AC/DC适配器560将从电力插座65供应的120V AC电力变换为12V DC电力。由低功率AC/DC适配器560供应的12V DC电力可以用于经由升压模块530对高压电池组件510充电，并且还对车载低压电池555充电。这种布置允许HV电池520和低压电池555的并行低压充电。
图6示意性地示出了高压电池组件610的另一实施例，其可以有利地应用在混合动力车辆、电动车辆或采用高压电力的其他车辆系统上。高压电池组件610包括多单元高压储能装置(HV电池)620，其电连接到高压总线612以向功率逆变器模块624、电力升压模块630和辅助电力模块640供应高压DC电力。HV电池620可以是任何高压电能存储装置，例如多单元锂离子装置或不受限制地其他使用电化学过程来存储电能以供车辆操作消耗的适当装置，并且在某些实施例中可以具有接近300V DC的电压电平。高压总线612包括正高压轨(HV+)614和负高压轨(HV-)616。HV-616优选地包括电流传感器617、负接触器开关618和预充电接触器电路619。可以布置电压传感器622以监测HV+614和HV-616两端的电压电平。功率逆变器模块624、相关联的控制器626和功率开关625类似于参考图1所描述的功率逆变器模块124、控制器126和功率开关125。
升压模块630包括将低压DC电力转换为高压DC电力的增压DC/DC电力转换器632。DC/DC转换器632可以采用开关模式DC/DC转换技术、磁DC/DC转换技术、线性DC/DC转换技术或其他合适的DC/DC转换技术。可控的二位置升压开关634串联布置在第一低压电力线637和升压模块630的电入口之间以及在第一低压电力线637和可向车载系统供应电力的第三低压电力线644之间。电池系统管理器638布置成经由控制线639控制升压开关634的激活，包括控制升压开关634至第一位置以向第三低压电力线644供应电力，以及控制升压开关634至第二位置以向DC/DC电力转换器632供应电力。电池系统管理器638是可以通过第二低压电力线636上的电力的存在来激活的控制器。
电池系统管理器638包括算法代码，该算法代码包括低功率充电例程200形式的指令集，该低功率充电例程可在特定条件下执行，例如当车辆处于钥匙关闭状态时。用于操作电池系统管理器638的电力可以从第二低压电力线636供应。当升压开关634闭合时，即由电池系统管理器638激活时，来自第一低压电力线637的电力经由被激活的升压开关634输入到升压模块630。DC/DC电力转换器632将来自第一低压DC电力线637的低压DC电力在经由线路633供应到HV+614的增加的电压电平下转换为经调节的DC电力，以对HV电池620充电。
辅助电力模块640是例如在经调节的12V DC电压电平下将高压DC电力转换为低压DC电力的DC/DC降压电力转换器。高压DC电力可以包括经由线路633从升压模块630供应的更高电压的经调节的DC电力。辅助电力模块640经由第三低压电力线644电连接以向高压电池组件610外部的车载低压电池655供应电力。辅助电力模块640优选地是单向DC/DC转换器，即，电力仅从高压DC电力流到低压DC电力。
优选地，升压模块630与辅助电力模块640位于同一位置，并且它们电并联地布置在HV+614和HV-616之间。这提供了一种有效的低功率装置，其能够实现采用低功率AC/DC适配器660的HV电池620的过夜充电和/或长期存储保护的灵活性。
低压连接器650提供到高压电池组件610的第二低压DC电力线636和第一低压电力线637的外部电连接。高压电池组件610的第一低压DC电力线637电连接到低功率AC/DC适配器660的线路664。高压电池组件610的第二低压DC电力线636电连接到线路662，该线路电连接到车载低压电池655。
低功率AC/DC适配器660将AC电力变换为DC电力，该DC电力经由线路664供应到与低压连接器650匹配的连接器。在某些实施例中，低功率AC/DC适配器660将从电力插座65供应的120V AC电力转换为12V DC电力。低功率AC/DC适配器660可以经由独立线路663连接到低压电池655，该独立线路还可以连接到第三低压电力线644。由低功率AC/DC适配器660供应的12V DC电力可以用于经由升压模块630对高压电池组件610充电，并且还对车载低压电池655充电。这种布置允许HV电池620和低压电池655的低压充电。
参考图1和图3至图6所描述的高压电池组件的实施例提供了一种使用低功率AC/DC适配器对HV电池充电的系统。这样的配置提供了用于长期车辆存储和方便的低功率充电的鲁棒、经济和无缝的系统，其对HV和LV电池系统具有安全冗余和诊断能力。该系统在HV总线上采用公共高压轨，同时在相对轨上提供独立的HV开关装置。预充电电路被设置在公共侧轨上，从而允许独立的HV分支功率升高。这允许在需要时对逆变器/转换器模块进行组合的灵活性，同时减少了冗余继电器循环、HV感测和电力电子寿命以及减少了车辆模式切换时间。与升压模块位于同一位置的辅助电力模块的并联组合提供了有效的低功率装置，其为驾驶员提供了车载HV电池系统的过夜充电和/或长期存储保护的灵活性。这样的系统为电池提供了低压电池充电，同时最小化HV硬件，降低了诊断复杂性，并且在增加或维持车辆可用性的同时维持可用的充电模式。这还可以提供诊断冗余并维持系统可靠性，同时允许灵活地执行较低功率的高压升压系统。
本文所描述的系统提供了经由低压开关的充电断开、向升压控制供电和主接触器的三种鲁棒模式。低压电池充电维护与HV电池充电维护分离，但在某些实施例中两者在操作中不相互排斥。借助充电的车载控制，高压充电和LV充电可以同时发生。替代地，借助充电的车载控制，HV充电和LV充电可以顺序发生。此外，操作者可以使用具有电耦联到电池的单个连接器的车外AC/DC充电模块来实施高压电池和低压电池的长期电池维护。
流程图和流程框图中的框图示出了根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以表示代码的模块、区段或部分，其包括用于实现特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还将注意到，框图和/或流程图图示中的每个方框，以及框图和/或流程图图示中的方框的组合可以由执行特定功能或动作的专门的基于硬件的系统，或者专门的硬件和计算机指令的组合来实现。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读介质中，它们可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框指定的功能/动作的指令手段的制品。
详细描述和附图或图是对本教导的支持和描述，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于混合动力车辆的高压电池组件，其包括：
高压电池，其电连接到包括正轨和负轨的高压总线，其中所述负轨包括可控接触器开关；
升压充电模块，其包括DC-DC升压转换器、低压电力输入线、升压开关和升压控制器，其中所述DC-DC升压转换器经由所述升压开关的闭合而电连接到所述低压电力输入线，其中所述DC-DC升压转换器包括电力输出线，并且其中所述电力输出线电连接到所述高压总线的所述正轨；以及
低压电连接器，其电连接到所述DC-DC升压转换器的所述低压电力输入线，
其中所述升压控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
检测所述低压电力输入线上从所述低压电连接器供应的低压电力的存在，
检测所述负轨的所述可控接触器开关处于打开状态，
闭合所述升压开关，以及
控制所述DC-DC升压转换器以将所述低压电力输入线上的低压电力转换为高压电力以对所述高压电池充电。
2.根据权利要求1所述的电池组件，其还包括辅助电力模块，所述辅助电力模块包括电连接到所述高压总线的所述正轨的输入电力线和电连接到低压车载电池的输出电力线，其中，所述辅助电力模块将高压DC电力转换为低压DC电力以对所述低压车载电池充电。
3.根据权利要求2所述的电池组件，其中，所述辅助电力模块是单向DC/DC转换器，其中电力仅从高压DC电力流到低压DC电力。
4.根据权利要求3所述的电池组件，其中，所述高压总线的所述负轨对于所述升压充电模块和所述辅助电力模块是共用的。
5.根据权利要求1所述的电池组件，其还包括电连接到所述高压总线的功率逆变器模块。
6.根据权利要求1所述的电池组件，其中，可执行以检测所述负轨的所述可控接触器开关处于打开状态的指令集包括可执行以检测所述混合动力车辆处于钥匙关闭状态的指令集。
7.根据权利要求1所述的电池组件，其中，所述DC-DC升压转换器的所述低压电力输入线由电连接到车外AC/DC充电模块的低压电连接器供应电力。
8.一种用于车辆的高压电池组件，其包括：
高压电池，其电连接到包括正轨和负轨的高压总线，其中所述负轨包括可控接触器开关；
升压充电模块，其包括DC-DC升压转换器、低压电力输入线、升压开关和升压控制器；以及
低压电连接器，其电连接到所述DC-DC升压转换器的所述低压电力输入线；
其中，所述DC-DC升压转换器经由所述升压开关的闭合而电连接到所述低压电力输入线；
其中，所述DC-DC升压转换器包括电力输出线；
其中，所述电力输出线电连接到所述高压总线的所述正轨；
其中，所述DC-DC升压转换器的所述低压电力输入线经由低压电连接器电连接到车外AC/DC充电模块；并且
其中，所述升压控制器包括指令集，所述指令集可执行以：
检测所述低压电力输入线上经由所述低压电连接器供应的低压电力的存在，
检测所述负轨的所述可控接触器开关处于打开状态，
闭合所述升压开关，以及
控制所述DC-DC升压转换器以将所述低压电力输入线上的低压电力转换为高压电力以对所述高压电池充电。
9.根据权利要求8所述的电池组件，其还包括辅助电力模块，所述辅助电力模块包括电连接到所述高压总线的所述正轨的输入电力线和电连接到低压车载电池的输出电力线，其中，所述辅助电力模块将所述高压DC电力转换为低压DC电力以对所述低压车载电池充电。
10.一种用于对高压电池充电的方法，所述高压电池经由包括正轨和负轨的高压总线电连接到升压充电模块，所述升压充电模块包括DC-DC升压转换器、电连接到所述DC-DC升压转换器的输入线的低压电力输入线和电连接在所述DC-DC升压转换器的输出线与所述高压总线的所述正轨之间的高压电力输入线、升压开关、升压控制器，以及电连接到所述DC-DC升压转换器的所述低压电力输入线的低压电连接器，所述方法包括：
经由所述升压控制器检测所述低压电力输入线上低压电力的存在；
检测所述负轨的可控接触器开关处于打开状态；
闭合所述升压开关；以及
通过控制所述DC-DC升压转换器以将所述低压电力输入线上的低压电力转换为高压电力来对所述高压电池充电。
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