CN107074112B - 用于使电池脱离的系统和方法 - Google Patents

用于使电池脱离的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107074112B
CN107074112B CN201580030775.6A CN201580030775A CN107074112B CN 107074112 B CN107074112 B CN 107074112B CN 201580030775 A CN201580030775 A CN 201580030775A CN 107074112 B CN107074112 B CN 107074112B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bus
battery strings
controller
transistor
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580030775.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107074112A (zh
Inventor
L·胡恩
M·宏
P·J·维克
A·帕亚尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Faraday and Future Inc
Original Assignee
Faraday and Future Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faraday and Future Inc filed Critical Faraday and Future Inc
Publication of CN107074112A publication Critical patent/CN107074112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107074112B publication Critical patent/CN107074112B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • B60L53/665—Methods related to measuring, billing or payment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/21—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having the same nominal voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0025—Sequential battery discharge in systems with a plurality of batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/027—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an over-current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/08—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor
    • H02P3/14—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by regenerative braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

公开了用于使电池脱离的系统和方法。该系统和方法可被用来在车辆的直流(DC)母线处于负载之下时使电池从DC母线脱离。在一个实现中，该系统包括电池串和DC母线之间的一个或多个接触器。该系统还包括控制器。控制器被配置为将车辆的动力传动系的电流限制降低到第一电流水平。控制器还被配置为打开一个或多个接触器。控制器还被配置为将车辆的动力传动系的电流限制增加到第二电流水平。

Description

用于使电池脱离的系统和方法
技术领域
本公开内容一般而言涉及用于使电池脱离的系统和方法，并且更具体而言，涉及用于当车辆的直流电流(DC)母线处于负载之下时使电池从DC母线脱离(disengage)的系统和方法。
背景技术
由电池供电的车辆，诸如电动车辆或混合动力车辆，可以包含连接到DC母线的一个或多个高电压电池。高电压电池组可被用作车辆的主电源，以驱动各种主负载(例如，牵引马达)和各种辅助负载(例如，HVAC、照明、泵等)。在操作期间，电池组或其一部分可能由于电池组中发生故障的部件或状况而需要离线(offline)。对于诸如电动车辆的高电压电池应用，断开电池组可以通过打开连接在电池组和高电压母线之间的接触器来实现。随着时间的推移，如果接触器未能正确地打开或关闭，则接触器会劣化并导致安全危害。需要增加接触器的可靠性并延长其可用寿命的解决方案。
发明内容
与本公开内容的一个公开的实施例一致，提供了用于当DC母线处于负载之下时使电池串(battery string)从车辆的直流电流母线脱离的系统。该系统包括电池串和DC母线之间的一个或多个接触器。该系统还包括控制器。控制器被配置为将车辆的动力传动系(power train)的电流限制减小到第一电流水平。控制器还被配置为打开所述一个或多个接触器。控制器还被配置为将车辆的动力传动系的电流限制增加到第二电流水平。
与本公开内容的另一个公开的实施例一致，提供了用于当DC母线处于负载之下时使电池串从车辆的直流电流DC母线脱离的方法。该方法包括由控制器将车辆的动力传动系的电流限制减小到第一电流水平。该方法还包括由控制器打开在电池串和DC母线之间的一个或多个接触器。该方法还包括由控制器将车辆的动力传动系的电流限制增加到第二电流水平。
与本公开内容的又一个公开的实施例一致，提供了用于当DC母线处于负载之下时使电池串从车辆的DC母线脱离的方法。该方法包括监视流过并联连接到车辆的DC母线的多个电池串的电流。这多个电池串通过相应的接触器连接到DC母线。该方法还包括选择多个电池串中要被脱离的一个或多个电池串。该方法还包括减少流经一个或多个所选的电池串的电流。该方法还包括打开所选的电池串的相应接触器。
以上一般描述和以下详细描述仅仅是示例性和解释性的，而不是对权利要求的限制。
附图说明
结合到本公开内容中并构成其一部分的附图示出了各种公开的实施例。在附图中：
图1是包括用于使电池脱离的系统的示例性车辆的示意图；
图2是示出根据示例性实施例、在图1所示的车辆中使用的示例性电路的示意图；
图3是与图2所示电路一致的、用于使电池脱离的系统的框图；
图4是利用图3中所示系统的方法的流程图；
图5是示出根据示例性实施例、在图1所示的车辆中使用的示例性电路的示意图；
图6是与图5所示电路一致的、用于使电池脱离的系统的框图；及
图7是利用图6中所示系统的方法的流程图。
具体实施方式
为了讨论的目的，本公开内容的原理结合图1中绘出的示例性车辆来描述。本领域技术人员将认识到，本公开内容的原理可以应用于任何类型的机器，以在DC母线处于负载之下时使电池从DC母线脱离。而且，对本领域技术人员将显而易见的是，本公开内容的原理还可被用来在DC母线处于负载之下时使电池与DC母线接合。
图1是示出示例性车辆100的部分视图的示意图。图1将利用电动车辆作为车辆100的示例性实施例来描述，但车辆100可以是其它类型的车辆。例如，车辆100可以是电动车辆、燃料电池车辆、混合动力车辆或常规内燃机车辆。车辆100可以具有任何车身风格，诸如轿车(sedan)、小轿车(coupe)、跑车、卡车、旅行车、SUV、小型货车或旅居车(conversionvan)。参照图1，车辆100可以包括动力传动系110(在图1中由实线示出)，其还可以包括连接到公共DC母线的电驱动系统114和一个或多个高电压电池组112。
虽然图1示出了位于底盘中并朝向车辆100的后部的电池组112，但是电池组112可以位于车辆100的任何其它隔间中，诸如像在引擎罩区域(hood area)内。电池组112可以包括并联连接的一个或多个高电压电池串。每个电池串可以进一步包括串联或并联连接的多个电池单元。每个电池串可以向电驱动系统114输出高电压DC，例如400V。车辆100可以使用多个电池串来提高系统可靠性和电力可用性。电池串的并联配置可以帮助确保一个电池串从车辆100的DC母线的脱离不会使其它电池串不工作。因此，每个电池串可以独立于其它电池串进行操作，从而便于连续的车辆操作，而不管一个或多个其它电池串的故障。
电池组112可以与用于以安全且可靠的方式管理电池串的使用和充电的电池管理系统(BMS，未示出)关联。具体而言，BMS可以不断地监视电池电荷状态(SOC)和健康状态(SOH)。如果BMS检测到特定电池串中的故障，诸如过温度、过电流、过电压、欠电压、电压监视的丧失或隔离的丧失，则BMS可以使发生故障的串从DC母线脱离。有时，在车辆100停止并且从电池汲取的电流处于最小值之后，发生故障的串可以被脱离。但是，为了确保安全且灵活的车辆控制，发生故障的串常常在车辆100仍运行时，即，当DC母线处于重负载之下时，被断开。
车辆100可以使用高功率接触器或继电器(未示出)来使电池串与DC母线接合或脱离。接触器可以包括与电枢(armature)关联的线圈、机械耦合到电枢的移动接触部，以及固定接触部。当与接触器关联的控制器将电流导向线圈时，在线圈中生成的作为结果的磁场可以吸引电枢。由于移动接触部机械耦合到电枢，因此接触器可以使用该吸引将移动接触部与固定接触部耦合。两个接触部的耦合可以允许电流从电池串流到负载。当控制器停止向线圈供应电流时，磁场中止并且移动接触部通过诸如像弹力或重力之类的力返回到其松弛状态。因此，电池串和负载之间的电连接中断，从而防止电流从电池串流到负载。在所谓的“闩锁(latching)”接触器或继电器的其它实现中，接触器可以包含多个电枢并且具有两个机械稳定状态，一个状态是接触部连接，另一个状态是接触部不连接。使特定电枢通电可以使接触器从一个状态过渡到另一个状态。
与大多数机电设备一样，接触器趋于在有限次数的反复之后发生故障。与在接通和断开位置之间切换接触器关联的重复电弧效应会导致故障。例如，当接触器打开和闭合时，可移动接触部变得与固定接触部断开并开始缩回到其静息状态(rest state)。在断开之后紧接着，可移动接触部和固定接触部之间的高电压电势可以在当可移动接触部缩回其静息状态时产生的小间隙中引起电弧效应。随着时间的推移，这种电弧效应会使接触部的材料劣化，从而导致不均匀的表面。这种劣化可能阻止电流在接触部的整个表面上的均匀分布。这种劣化会最终削弱一个或多个接触部对由电弧效应引起的高温的容忍，并且潜在地导致两个接触部焊接在一起。如果接触部变得焊接在一起，则被用来使可移动接触部返回到其松弛状态的机制可能没有足够的力来分开接触部，从而基本上使电池对负载短路。
如果接触器在闭合位置中故障，则与负载关联的电池可能会错误地继续向负载供电，从而导致来自电池的电力的过度损失并且潜在地损坏车辆或者其部件和子系统。电池也可以不从能量源(诸如电池充电器或者在再生制动模式下操作的电驱动系统)断开。这可能导致过电荷或过电压，这又会导致危险的电池状况。在一些情况下，接触器故障会导致高电压绝缘的丧失并且因此会呈现安全危害。如下所述，在与本公开内容一致的示例性实施例中，车辆100可以采用在打开相应接触器以脱离电池串之前减少流经电池串的电流的系统。以这种方式，可以延长接触器寿命并且可以降低车辆维护成本。
电驱动系统114可以包括各种负载和控制单元，诸如具有电力电子器件(例如，逆变器系统)和冷却系统的电动马达、包括差速器(differential)的变速器、制动系统、用于车辆内部气候控制的高电压空调，等等。例如，当车辆100正在加速或维持恒定的速度时，逆变器系统可以将由电池组112供应的DC转换为用于驱动电动马达的交变电流(AC)。但是，当车辆100以再生制动模式操作时，电动马达可以作为输出AC的发电机操作，该AC被逆变器系统转换为DC，用于给电池组112充电和/或驱动动力传动系110的其它负载。
图2是根据第一示例性实施例、当DC母线处于负载之下时用于使电池串与DC母线脱离的示例性电路200的示意图。例如，电路200可被用在图1所示的车辆100中。参照图2，电路200可以包括DC母线210、多个高电压电池串220、多个接触器230、监视电路系统250、接触器螺线管驱动器263以及电驱动系统280。
DC母线210可以包括电连接车辆100的动力传动系的各种部件的正电力线和负电力线，其中的部件诸如多个高电压电池串220和电驱动系统280，这可以类似于上述高电压电池组112和电驱动系统114。
每个高电压电池串220可以配备有保护设备，诸如接触器230，以在不同状况下使电池串220与DC母线210脱离。例如，如果车辆100的操作者把车辆关闭，则这打开接触器230，即，使多个电池串220从DC母线210脱离，并且激活其它安全系统。而且，例如，当车辆100运行但特定电池串220经历故障状况(诸如过温度、过电流、过电压、欠电压、电压监视的丧失或隔离的丧失)时，接触器螺线管驱动器263可以生成打开与发生故障的串关联的接触器230的命令信号。
每个高电压电池串220可以与两个接触器230配对，其中第一接触器230被配置为连接(接触器闭合)或断开(接触器打开)电池串220的正端子，并且第二接触器230被配置为连接或断开电池串220的负端子。以这种方式，在两个接触器230都打开之后，电池串220可以与车辆电气系统完全分离。
每个接触器230可以是包括可移动接触部和固定接触部的高功率接触器。可移动接触部可以机械耦合到与线圈关联的电枢。线圈可以进一步连接到接触器螺线管驱动器263。当接触器螺线管驱动器263使线圈通电时，可以在线圈中感应出磁场。该磁场可以与电枢中的金属材料相互作用并且引起电枢和可移动接触部的移动。因此，接触器螺线管驱动器263可以控制接触器230的闭合和打开。虽然图2示出了与一对接触器230连接的接触器螺线管驱动器263，但是其它接触器230可以连接到相同或不同的接触器螺线管驱动器263并由其控制。
在车辆100的正常操作期间，多个电池串220可以接合到DC母线210(即，所有接触器230闭合)，以向连接到DC母线210的负载供应电力。例如，当车辆100正在加速或维持恒定的速度时，车辆100的一个或多个系统可以从每个电池串220汲取一定量的电流。如果在特定电池串220中检测到故障状况，则发生故障的串应当从DC母线脱离。为此，动力传动系110的电流限制可以减小到预定的电流水平，使得从发生故障的串汲取的电流可以相应地减小。然后，接触器螺线管驱动器263可以打开与发生故障的串关联的这对接触器230并使发生故障的串从DC母线210脱离。一旦发生故障的串被脱离，动力传动系110的电流限制就可以增加，以允许车辆100恢复正常操作。
在一个实施例中，电路200可以包括连接到每个电池串220的端子和接触器电磁线圈驱动器263的监视电路系统250。虽然图2仅示出监视电路系统250连接到一个电池串220，但是可以设想，监视电路系统250也可以连接到其它电池串220。监视电路系统250可被配置为检测通过接触器230的电流。例如，在检测到通过与发生故障的串关联的接触器230的电流已经减小到预定的电流水平之后，监视电路系统可以向接触器螺线管驱动器263发送信号，以打开接触器230并使发生故障的串脱离。以这种方式，监视电路系统250可以允许对接触器230的精确控制。
在动力传动系110的电流限制减小和增加的情况下，电驱动系统280消耗的电力也可以减小和增加。由于现有技术的接触器具有快速响应时间，例如几毫秒(millisecond)，因此可以使对电驱动系统280的操作的中断以及因此对车辆100的驱动的中断最小化。而且，可以实现复杂的控制方案来减少调整动力传动系110的电流限制所需的时间，以便缓解中断。
上述解决方案允许接触器230在减少的电流的情况下打开。因此，可以减少电弧发生的机会并且可以延长接触器230的寿命。在车辆100给出可被用来提供驱动力的替代能量源或能量储存器(诸如电容器、引擎、燃料电池或飞轮)的情况下，与替代电源(未示出)关联的控制电路、电驱动系统280、和监视电路系统250可以相互作用，以从替代源供应驱动力，使得对车辆100的驱动的中断甚至进一步被最小化。
图3是与图2中所示电路200一致的、用于使电池与DC母线脱离的系统300的框图。例如，系统300可以用在图1所示的车辆100中。参照图3，系统300包括DC母线310、一个或多个电池串320、一个或多个接触器330、监视电路系统350、控制器360、电力电子器件380以及一个或多个马达390。
与图2一致，DC母线310、电池串320、接触器330、监视电路系统350的结构和功能可以类似于DC母线210、电池串220、接触器230和监视电路系统250的结构和功能。此外，电力电子器件380和马达390可以是电驱动系统280的一部分。
控制器360可以采取许多形式，包括例如基于计算机的系统、基于微处理器的系统、与存储器可操作地耦合的微控制器或微处理器、电子控制模块(ECM)、电子控制单元(ECU)或者任何其它合适的控制电路或系统。控制器360还可以包括专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和被配置为允许控制器360根据所公开的实施例起作用的逻辑电路当中的一个或多个。在一些实施例中，控制器360特别地被配置为具有用于执行系统300的功能的硬件和/或软件模块。例如，控制器360可以包括电流限制调整模块362、接触器驱动模块364和马达控制模块366。模块可被实现为集成在控制器360中的专用电路系统和/或可由控制器360执行的专用软件。模块的功能参考图4更详细地讨论。
在示例性实施例中，控制器360可以包括以下部件中的一个或多个：存储器、诸如与存储器可操作地耦合的微控制器或微处理器的处理部件、存储设备、输入/输出(I/O)接口以及通信部件。
处理部件可被配置为从车辆100上或不在车辆100上的其它电子器件接收信号并且处理这些信号，以确定系统300的操作的一个或多个状况。处理部件还可被配置为生成控制信号并经由例如I/O接口发送控制信号，以使发生故障的串脱离。在操作中，处理部件可以执行存储在存储器和/或存储设备中的计算机指令。
存储器和存储设备可以包括任何适当类型的存储介质。存储器可以包括非暂时性计算机可读存储介质，其包括用于由处理部件可执行的应用或方法的指令。存储器还可以存储用于使发生故障的串脱离的数据，诸如允许接触器330在不引起过度电弧效应的情况下被打开的动力传动系110的电流限制。例如，非暂时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、存储器芯片(或集成电路)等。存储设备可以包括易失性或非易失性、磁、半导体、带式、光学、可移除、不可移除或其它类型的存储设备或计算机可读介质，以便为控制器360提供附加的存储空间。
I/O接口可以包括允许控制器360与其它系统和设备通信的一个或多个数字和/或模拟通信设备。例如，I/O接口可以从监视电路系统350接收指示通过接触器330的电流水平的信号，并且将该信号发送到处理部件用于进一步处理。I/O接口还可以从处理部件接收一个或多个控制信号，并且将控制信号发送到接触器330，以使发生故障的串脱离。
通信部件可被配置为促进控制器360和包括BMS和/或用户接口的其它设备之间的有线或无线通信。通信部件可以基于一个或多个通信标准(诸如WiFi、LTE、2G、3G、4G、5G等)来访问无线网络。在一个示例性实施例中，通信部件包括近场通信(NFC)模块，以促进控制器360和其它设备之间的短距离通信。在其它实施例中，通信部件可以基于射频识别(RFID)技术、红外数据协会(IrDA)技术、超宽带(UWB)技术、蓝牙(BT)技术或其它技术来实现。
图4是用于当DC母线处于负载之下时使电池从DC母线脱离的示例性方法400的流程图。例如，方法400可以在系统300中使用。方法400可以包括以下步骤402-410。
在步骤402中，车辆100的BMS可以在车辆100操作时检测发生故障的串。BMS可以包括被配置为监视电池串320的工作状况的电路系统。在检测到电池串已经经历故障状况之后，BMS可以向控制器360发送一个或多个指示发生故障的串应当脱离的信号。
在步骤404中，控制器360可以将动力传动系110的电流限制减小到第一电流水平。在从BMS接收到信号之后，控制器360可以选择发生故障的串作为要从DC母线210脱离的串。控制器360可以通过减小动力传动系110的电流限制来减少流经发生故障的串的电流。第一电流水平可以是允许发生故障的串脱离而不在接触器330中引起过度电弧效应的预设值。电流限制调整模块362可被配置为利用本领域中已知的任何方法来减小动力传动系110的电流限制。例如，马达控制模块366可以控制马达390产生转矩，以维持车辆100的正常驱动。但是，在接收到使发生故障的串脱离的指令之后，电流限制调整模块362可以向马达控制模块366发送控制命令，用于减小由马达390生成的转矩。然后马达控制模块366可以减小供应给电力电子器件380的电流并且因此减小由马达390生成的转矩，马达390共同地可以构成用于动力传动系110的最大负载。转矩可以被减小到防止动力传动系110的电流限制超过第一电流水平的水平。
在步骤406中，监视电路系统350可以检测通过与发生故障的串关联的接触器330的电流。监视电路系统350可以将检测到的电流输出到控制器360用于进一步处理。
在步骤408中，在检测到的电流达到期望的电流水平之后，控制器360可以打开与发生故障的串关联的接触器330。接触器驱动模块364可被实现为接触器螺线管驱动器263，并且持续地或周期性地将检测到的电流与期望的电流水平进行比较。如果检测到的电流等于或低于期望的电流水平，则接触器驱动模块364可以发送控制信号，以打开与发生故障的串关联的接触器330。
在一个实施例中，马达控制模块366可以操作一些或所有马达390进入再生制动模式，例如，允许马达390惯性滑行(coast)。随着马达390中的反电动势(emf)的积累，马达电流可以快速下降到零并最终变为负，即，给电池串320充电。在这种情况下，接触器驱动模块364可被配置为在检测到的电流达到接近零的时刻或该时刻附近打开与发生故障的串关联的接触器330。例如，比较电路可以被实现为将检测到的电流与接近零的预设电流值进行比较。当检测到的电流下降到低于预设值时，比较电路可以触发接触器驱动模块364来打开接触器330。
在步骤410中，在发生故障的串从DC母线310脱离之后，控制器360可以将动力传动系110的电流限制增加到第二电流水平。第二电流水平可以是允许车辆100恢复正常操作的值。由于失去电池串320会改变车辆100的供电方案，因此动力传动系110的电流限制可以根据DC母线310上剩余的无故障串的数量被更新为适当的水平。例如，电流限制调整模块362可以发送控制命令，以指示马达控制单元366解除(lift)对马达390的转矩产生进行的限制。马达控制单元366可以进一步控制马达390以根据新建立的电流限制产生转矩。
以上结合图2-4讨论的系统和方法可以促进电池串从车辆100的DC母线脱离，而不需要附加的硬件。通过在减小的电流的情况下打开或闭合接触器，可以延长接触器的寿命并且可以降低车辆电池系统的维护成本。此外，通过使用快速响应接触器和复杂的控制方案，可以使对车辆100的操作造成的短暂中断最小化。例如，当车辆100执行诸如加速或改变车道之类的机动操纵(maneuver)时，即，在应当避免操作中断时，发生故障的串的脱离可以被推迟，直到机动操纵被完成。
图5是根据第二示例性实施例、用于当DC母线处于负载之下时使电池串从DC母线脱离的示例性电路500的示意图。例如，电路500可以用在图1所示的车辆100中。参照图5，电路500可以包括DC母线510、多个高电压电池串520、多个接触器530、多个晶体管540、监视电路系统550、接触器螺线管驱动器563、栅极驱动器(gate driver)567以及电驱动系统580。在这些部件当中，DC母线510、电池串520、接触器530、接触器螺线管驱动器563和电驱动系统580可以类似于图2所示的DC母线210、电池串220、接触器230、接触器螺线管驱动器263和电驱动系统280。
每个晶体管540可以是高功率晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。每个晶体管540连接到可以接通和关断晶体管540的栅极驱动器567。虽然图5示出了一个晶体管540和栅极驱动器567之间的连接，但是其它晶体管540可以连接到相同或不同的栅极驱动器567并由其控制。每个晶体管540可以与接触器530串联连接。在电池串320的正常操作期间，栅极驱动器567可以接通晶体管540，以允许电流以最小电阻从电池串320流出或流到电池串320。但是，如果发生故障的串应当从DC母线510脱离，则栅极驱动器可以关断与发生故障的串关联的至少一个晶体管540，以在发生故障的串和DC母线510之间引入阻抗。这可以减少通过与发生故障的串关联的接触器530的电流并且因此允许接触器530被打开而不引起过度的电弧。
可以给出各种考虑，以选择在电路500中使用的适当的晶体管540。晶体管540可以具有小“接通”电阻(即，MOSFET的RDS(on)和IGBT的RCE(on))，以最小化在电池串520接合到DC母线510并正常操作时的电力损耗。晶体管540还可具有高电流额定值(即，MOSFET的ID和IGBT的IC)，以在晶体管540接通且电池串520处于正常操作时允许高电流流动。此外，晶体管540还可以具有高电压额定值(即，MOSFET的VDSS和IGBT的VCES)并且能够在晶体管540关断时阻断与全母线电压一样高的电压。电流额定值和电压额定值应当留有足够的余量来考虑在车辆电气系统中常见的电压和电流尖峰。例如，由于其低RDS(on)和高ID，IXYS IXFN210N20PMOSFET可以是晶体管540的候选。本领域技术人员还熟知，作为分立部件或者在电力模块中集成在一起的多个晶体管可被用来切换高电流。
晶体管540是单向的；即，它们意在切换一个方向中的电流。因此，例如，用来将从电池串520汲取的电流切换到负载的单个晶体管540可能不会中断在车辆100的再生制动模式期间从负载流到电池串520的电流。为了中断两个方向中的电流，多于一个的晶体管540可被用于每个电池串520。例如，两个晶体管540可以串联连接。
类似于图2中所示的监视电路系统250，监视电路系统550可被配置为检测通过接触器530的电流。例如，在检测到通过与发生故障的串关联的接触器530的电流已经减少到预定电流水平之后，监视电路系统可以向接触器螺线管驱动器563发送信号，以打开接触器530并使发生故障的串脱离。
为了保护晶体管540免于过电压，监视电路系统350还可被配置为检测晶体管540两端的电压。当晶体管540接通并且大量电流流经晶体管540时，可以使用去饱和(desaturation)机制来确保不达到晶体管540的最大饱和限制。例如，如果晶体管540两端的电压接近或超过MOSFET的VDS(sat)或IGBT的VBE(sat)，则监视电路系统350可以触发栅极驱动器567立即或以最小延迟关断晶体管540，并且触发接触器螺线管驱动器563立即或以最小延迟打开接触器530。当晶体管540被关断时，类似的机制也可被用来保护晶体管540。如果晶体管540两端的电压接近或超过IGBT的VDSS或IGBT的VCES，则监视电路系统350可以触发接触器螺线管驱动器563立即或以最小延迟打开接触器530。在上述情况下，虽然有时候接触器530在高电流下被打开，但这对于保护晶体管540免受损坏仍然是需要的。
还可以实现其它操作措施来保护晶体管540免于过电压。例如，在电池串530接合到DC母线510期间，诸如当车辆100起动时，晶体管540可以在接触器530闭合之前接通。以这种方式，可以防止晶体管540暴露于全母线电压。
图6是与图5所示电路500一致的、用于使电池与DC母线脱离的系统600的框图。例如，系统600可以用在图1所示的车辆100中。参照图6，系统600包括DC母线610、一个或多个电池串620、一个或多个接触器630、一个或多个晶体管640、监视电路系统650以及控制器660。
与图5一致，DC母线610、电池串620、接触器630、晶体管640、监视电路系统650的结构和功能可以类似于DC母线510、电池520、接触器530、晶体管540和监视电路系统550的结构和功能。
控制器660的结构可以类似于图3中所示的控制器360，并且在此不再赘述。在一些实施例中，控制器660被特别地配置为具有用于执行系统600的功能的硬件和/或软件模块。例如，控制器660可以包括接触器驱动模块664和栅极控制模块668。模块可被实现为集成在控制器360中的专用电路系统，和/或可由控制器660执行的专用软件。这些模块的功能参考图7进一步详细讨论。
图7是用于当DC母线处于负载之下时使电池从DC母线脱离的示例性方法700的流程图。例如，方法700可以在系统700中使用。方法700可以包括以下步骤702-710。
在步骤702中，车辆100的BMS可以在车辆100操作时检测发生故障的串。这个步骤类似于步骤402(图4)。在检测到电池串已经经历故障状况之后，BMS可以向控制器660发送指示发生故障的串需要被脱离的信号。
在步骤704中，控制器660可以基于剩余的无故障串的数量来减小动力传动系110的电流限制。以这种方式，控制器660可以确保在发生故障的串脱离之后没有过量电流会从剩余的无故障串流出或流到剩余的无故障串。这种减小不会导致电流限制的显著中断，因为控制器可以只减小电流限制中最初归于发生故障的串的部分，同时仍然使剩余的无故障串以它们的正常容量操作。
在步骤706中，控制器660可以增加发生故障的串和DC母线610之间的阻抗。在一些示例性实施例中，控制器660可以通过关断与发生故障的串关联的至少一个晶体管640来增加阻抗。在从BMS接收到使发生故障的串脱离的请求之后，栅极控制模块668可以关断与发生故障的串关联的至少一个晶体管640，以增加发生故障的串和DC母线610之间的阻抗。随后，阻抗的增加可以减小从发生故障的串流出或流向其的电流。但是，这不会导致对动力传动系110的电流限制或者对来自或到达其它电池串620的电流水平的显著中断。在一些其它示例性实施例中，控制器660还可以通过暂时在线性区域中控制至少一个晶体管640来增加和/或减小阻抗。
在步骤708中，监视电路系统650可以检测通过与发生故障的串关联的接触器630的电流。监视电路系统650可以将检测到的电流输出到控制器660用于进一步处理。
在步骤710中，在检测到的电流达到期望的电流水平之后，控制器660可以打开与发生故障的串关联的接触器630。接触器驱动模块664可被实现为接触器螺线管驱动器563，并且将检测到的电流与期望的电流水平进行比较。如果检测到的电流等于或低于期望的电流水平，则接触器驱动模块664可以打开与发生故障的串关联的接触器630。
结合在图5-7中描述的系统和方法讨论的晶体管和接触器的组合可以促进电池串从车辆100的DC母线的高效脱离。通过在减小的电流的情况下打开或闭合接触器，可以延长接触器的寿命并且可以降低车辆电池系统的维护成本。而且，由于这种解决方案不需要动力传动系的电流限制的显著减小，因此可以避免对车辆100的操作的中断。
对本领域技术人员将显而易见的是，可以对所公开的系统和方法进行各种修改和变化。通过考虑本公开内容的说明书和实践，其它实施例将对本领域技术人员显而易见。意在使得说明书和例子仅被认为是示例性的，真正的范围由所附权利要求及其等同物指示。

Claims (6)

1.一种用于使车辆的电池串脱离的系统，包括：
在所述电池串和所述车辆的直流DC母线之间的一个或多个接触器，
其特征在于，所述系统还包括：
串联连接到所述一个或多个接触器的至少一个晶体管；
监视电路系统，所述监视电路系统被配置为在所述晶体管接通之后检测所述晶体管两端的电压；以及
控制器，所述控制器被配置为：
在检测到的电压达到第一电压水平之后关断所述晶体管；以及
打开所述一个或多个接触器。
2.一种用于使车辆的电池串接合和脱离的系统，包括：
在所述电池串和所述车辆的直流DC母线之间的一个或多个接触器，
其特征在于，所述系统还包括：
串联连接到所述一个或多个接触器的至少一个晶体管；
控制器，所述控制器被配置为：
关断所述晶体管并且打开所述一个或多个接触器；以及
接通所述晶体管并且在所述晶体管接通之后闭合所述一个或多个接触器。
3.一种用于使车辆的电池串脱离的方法，包括：
在所述电池串和所述车辆的直流DC母线之间的至少一个晶体管接通之后，由监视电路系统检测所述至少一个晶体管两端的电压，所述晶体管与一个或多个接触器串联连接；
在检测到的电压达到第一电压水平之后，由控制器关断所述晶体管；以及
由所述控制器打开在所述电池串和所述DC母线之间的所述一个或多个接触器。
4.一种用于使车辆的电池串接合和脱离的方法，包括：
由控制器关断所述电池串和DC母线之间的至少一个晶体管；
由所述控制器打开所述电池串和所述DC母线之间的一个或多个接触器；
由所述控制器接通所述晶体管；以及
在所述晶体管接通之后，由所述控制器闭合所述一个或多个接触器，
其中所述晶体管和所述一个或多个接触器串联连接。
5.一种用于使多个电池串之一从车辆的直流DC母线脱离的方法，包括：
由控制器增加所述电池串和所述DC母线之间的连接的阻抗，其中增加所述连接的阻抗包括：
在线性区域中操作在所述电池串和所述DC母线之间的至少一个晶体管，以增加所述晶体管的阻抗；
由监视电路系统检测流经所述电池串的电流是否达到第一电流水平；以及
在流经所述电池串的电流达到所述第一电流水平之后，由所述控制器打开在所述电池串和所述DC母线之间的一个或多个接触器。
6.一种用于使多个电池串之一从车辆的直流DC母线脱离的方法，包括：
由控制器增加所述电池串和所述DC母线之间的连接的阻抗；
由监视电路系统检测流经所述电池串的电流是否达到第一电流水平；
在流经所述电池串的电流达到所述第一电流水平之后，由所述控制器打开在所述电池串和所述DC母线之间的一个或多个接触器；
由所述监视电路系统监视所述阻抗两端的电压；以及
在该电压达到第一电压水平之后，由所述控制器打开所述一个或多个接触器。
CN201580030775.6A 2015-10-30 2015-12-16 用于使电池脱离的系统和方法 Expired - Fee Related CN107074112B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/928,718 2015-10-30
US14/928,718 US9783078B2 (en) 2015-10-30 2015-10-30 Systems and methods for disengaging a battery
US14/956,300 2015-12-01
US14/956,300 US9525291B1 (en) 2015-10-30 2015-12-01 Systems and methods for disengaging a battery
PCT/US2015/065978 WO2017074480A1 (en) 2015-10-30 2015-12-16 Systems and methods for disengaging a battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107074112A CN107074112A (zh) 2017-08-18
CN107074112B true CN107074112B (zh) 2019-09-13

Family

ID=57538684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580030775.6A Expired - Fee Related CN107074112B (zh) 2015-10-30 2015-12-16 用于使电池脱离的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9783078B2 (zh)
CN (1) CN107074112B (zh)
WO (1) WO2017074480A1 (zh)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10076964B2 (en) * 2015-12-15 2018-09-18 Faraday & Future Inc. Pre-charge system and method
WO2017179266A1 (ja) * 2016-04-12 2017-10-19 ソニー株式会社 解析装置、解析方法、製造方法、蓄電装置、蓄電システム、電子機器、電動車両および電力システム
CN109311396B (zh) * 2016-06-14 2022-05-13 沃尔沃卡车集团 用于控制车辆中的能量存储系统的操作的方法和设备
US20170373512A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-28 Chunyi Wang First Series Then Parallel Battery Pack System
US10516189B2 (en) * 2016-11-15 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc High voltage bus contactor fault detection
US10471831B2 (en) * 2016-12-30 2019-11-12 Textron Innovations Inc. Handling a fault condition on a lithium-battery-powered utility vehicle
DE102017209183A1 (de) 2017-05-31 2018-12-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fahrzeugenergiespeicher
US10981468B2 (en) * 2017-09-11 2021-04-20 Nio Usa, Inc. Split battery for autonomous driving
DE102017222192A1 (de) * 2017-12-07 2019-06-13 Audi Ag HV-Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, Bordnetz, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern einer HV-Batterieanordnung
US10186697B1 (en) 2018-02-03 2019-01-22 Thor Trucks Inc. Battery module with cooling aspects
US11923552B2 (en) 2018-02-03 2024-03-05 Xos, Inc. Modular battery configured for wire bonding
US10243184B1 (en) 2018-02-03 2019-03-26 Thor Trucks Inc. Modular battery configured for wire bonding
US10243183B1 (en) 2018-02-03 2019-03-26 Thor Trucks Inc. Modular battery
US10305078B1 (en) 2018-02-03 2019-05-28 Thor Trucks Inc. Battery module with vent path
CN108638884B (zh) * 2018-05-14 2021-06-29 绍兴市日杰建筑科技有限公司 一种新能源电动公交车
DE102018209464A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Robert Bosch Gmbh Notenergiespeicher für ein Fahrzeug
DE102018210750A1 (de) * 2018-06-29 2020-01-02 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem für ein Elektrofahrzeug, Verfahren zum Betrieb eines Batteriesystems und Elektrofahrzeug
US11156665B2 (en) * 2018-11-08 2021-10-26 GM Global Technology Operations LLC Verifying operation of battery contactors during vehicle operation without loss of power
US11417927B2 (en) 2018-11-13 2022-08-16 Rivian Ip Holdings, Llc Auxiliary energy system architecture
WO2020104013A1 (en) * 2018-11-20 2020-05-28 Volvo Truck Corporation A battery system for a vehicle
EP3667885B1 (en) * 2018-12-10 2022-05-04 Veoneer Sweden AB A power supply control system and method
DE102019113917A1 (de) * 2019-05-24 2020-11-26 Avl List Gmbh Batterievorrichtung für ein Fahrzeug
KR102300707B1 (ko) * 2019-11-15 2021-09-10 삼성에스디아이 주식회사 컨텍터 동작상태 유지장치
CN111049459B (zh) * 2019-12-31 2021-07-20 哈尔滨工业大学 一种无电解电容永磁同步电机空调驱动装置的制动方法
GB2591755A (en) * 2020-02-05 2021-08-11 Dar Yun Energy Science Tech Co Ltd Power-supplying battery of electric vehicle
WO2021173142A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Cummins Inc. Battery pack selection for pre-charging of dc bus
US20220029431A1 (en) * 2020-07-23 2022-01-27 Aurora Flight Sciences Corporation, a subsidiary of The Boeing Company Switchable Battery Management System
US11600997B2 (en) * 2020-09-09 2023-03-07 Caterpillar Inc. Battery system
US20220077441A1 (en) * 2020-09-09 2022-03-10 Caterpillar Inc. Battery system for industrial machine
USD956683S1 (en) 2020-09-09 2022-07-05 Caterpillar Inc. Battery
US11919419B2 (en) 2020-09-30 2024-03-05 GM Global Technology Operations LLC Method and system to manage thermal propagation in an energy storage device of a battery electric vehicle
DE102020129130B3 (de) 2020-11-05 2022-01-27 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und System zu einem Sicherheitskonzept einer Wechselstrombatterie
US11866139B2 (en) * 2021-02-01 2024-01-09 Brunswick Corporation Marine battery system with bypass and safe mode
US20230021984A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Caterpillar Inc. System and method for disengaging battery strings
WO2023039045A1 (en) * 2021-09-10 2023-03-16 Cps Technology Holdings Llc Battery management system transient voltage protection
DE102021211269A1 (de) * 2021-10-06 2023-04-06 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Erreichen eines sicheren Zustands beim Abschalten einer Arbeitsmaschine
DE102022124285A1 (de) 2022-09-21 2024-03-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Schaltung für ein Hochvoltnetz eines Fahrzeugs

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1328052B1 (en) * 2002-01-10 2007-07-11 Panasonic EV Energy Co., Ltd. Battery power source device and method for controlling the same
CN101356707A (zh) * 2006-01-09 2009-01-28 通用电气公司 用于电力或混合动力车辆的能量存储系统
JP4529851B2 (ja) * 2005-09-20 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 電源回路の異常検知装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW472426B (en) * 1998-10-06 2002-01-11 Hitachi Ltd Battery apparatus and control system therefor
US6856137B2 (en) * 2002-02-19 2005-02-15 Bae Systems Controls Inc. Ground fault detection system and method
JP3872758B2 (ja) * 2003-01-08 2007-01-24 株式会社日立製作所 電源制御装置
US7446433B2 (en) * 2004-01-23 2008-11-04 American Power Conversion Corporation Methods and apparatus for providing uninterruptible power
JP2008054420A (ja) * 2006-08-24 2008-03-06 Toyota Motor Corp モータ駆動装置
US8288997B2 (en) * 2007-08-24 2012-10-16 Alexander Choi Providing power based on state of charge
JP4216898B1 (ja) * 2008-03-28 2009-01-28 和征 榊原 電池パック
JP5235481B2 (ja) * 2008-04-23 2013-07-10 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
JP5675045B2 (ja) * 2008-11-26 2015-02-25 三洋電機株式会社 バッテリシステム
DE102009019531A1 (de) 2009-04-30 2009-12-24 Daimler Ag Elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug
DE102011011799A1 (de) 2011-02-19 2012-08-23 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Schalten von Energiespeicherzellen eines Energiespeichers für ein Fahrzeug sowie entsprechenden Energiespeicher und Fahrzeug
JP5787997B2 (ja) * 2011-05-31 2015-09-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 電池システム監視装置
US10297855B2 (en) * 2012-05-29 2019-05-21 Nutech Ventures Rechargeable multi-cell battery
FR2995263B1 (fr) * 2012-09-10 2015-08-21 Batscap Sa Procede et dispositif de gestion d'ensembles de stockage d'energie electrique pour l'alimentation electrique d'un vehicule a moteur electrique
US20140285936A1 (en) * 2013-03-20 2014-09-25 Magna E-Car Systems Of America, Inc. Battery management system for electric vehicle
CA2911036A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Aleees Eco Ark Co. Ltd. Large electric vehicle power structure and alternating-hibernation battery management and control method thereof
US9525309B2 (en) * 2013-11-26 2016-12-20 Beacon Technical Systems, Llc Battery-powered backup power system for a sump pump installation
DE102014102352A1 (de) * 2014-02-24 2015-08-27 Ge Energy Power Conversion Technology Limited Batteriespeichersystem mit Störlichtbogenschutz, Energieumwandlungssystem und Schutzverfahren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1328052B1 (en) * 2002-01-10 2007-07-11 Panasonic EV Energy Co., Ltd. Battery power source device and method for controlling the same
JP4529851B2 (ja) * 2005-09-20 2010-08-25 トヨタ自動車株式会社 電源回路の異常検知装置
CN101356707A (zh) * 2006-01-09 2009-01-28 通用电气公司 用于电力或混合动力车辆的能量存储系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017074480A1 (en) 2017-05-04
CN107074112A (zh) 2017-08-18
WO2017074480A8 (en) 2017-05-26
US20170120770A1 (en) 2017-05-04
US9525291B1 (en) 2016-12-20
US9783078B2 (en) 2017-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107074112B (zh) 用于使电池脱离的系统和方法
CN107042767B (zh) 预充电系统和方法
KR101647854B1 (ko) 펄스 폭 조정 (ｐｗｍ) 제어로 작동가능한 저전압 전기 장치를 포함하는 전력 충전 조립체 및 방법
US10476262B2 (en) Dual-bus battery precharge circuit
CN104247198B (zh) 电源系统以及电源系统的充放电控制方法
US20170302091A1 (en) Electric actuator with pre-heating
CN102837617B (zh) 一种电动汽车的高压系统断电控制方法和装置
CN104136262A (zh) 电动车
CN107850032B (zh) 集成式起动机电流控制装置和车载电网断路开关
US9802558B2 (en) Distributed vehicle battery high-voltage bus systems and methods
CN110382287B (zh) 用于车辆的驱动系统和用于运行驱动系统的方法和驱动系统的应用
CN111746279B (zh) 电源系统
CN108068625A (zh) 电池通信丢失期间的电力电子的操作
CN109075581A (zh) 电池断连电路和用于控制电池断连电路的方法
US10886758B2 (en) Electrical system with high-voltage system lockout function
JP2010213503A (ja) 電力供給装置および方法
CN104285349B (zh) 隔离接触器状态控制系统
CN112895902B (zh) 一种配电系统、配电系统的控制方法及新能源汽车
US9682670B2 (en) Method for transferring batteries to a discharged state, battery management system, inverter, system for generating an AC voltage, charging current source and motor vehicle
CN110661309A (zh) 车辆的对外充电方法和装置
CN107031407A (zh) 驱动装置、输送设备及控制方法
EP3038226A1 (en) System and method for supplying electric power
CN114585534B (zh) 接触器管理方法和提供该方法的电池系统
US20230415580A1 (en) Electrified vehicle high voltage contactor control
CN218839203U (zh) 一种接触器的双边驱动电路及电动汽车

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190913

Termination date: 20191216

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee