CN107696864B - 利用主接触器线圈对负载预充电 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及利用主接触器线圈对负载预充电。一种车辆系统包括接触器、牵引电池、负载和控制器，所述接触器包括线圈和继电器，所述控制器被配置为：在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。

Description

利用主接触器线圈对负载预充电
技术领域
本公开涉及利用主接触器线圈对电力负载进行预充电的系统和方法。
背景技术
混合动力车辆或者电动车辆可配备有与电力负载连接且被配置为提供用于推进的能量的至少一个牵引电池。牵引电池也可例如经由电力总线为车辆的其它电气系统提供能量。例如，牵引电池可将能量传输给高电压负载，比如，压缩机和电加热器。在另一示例中，牵引电池可向低电压负载(比如，12V辅助电池)提供能量。
发明内容
一种车辆系统包括接触器、牵引电池、负载和控制器，所述接触器包括线圈和继电器，所述控制器被配置为：在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
根据本发明的一个实施例，所述车辆系统还包括开关装置，其中，所述在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电包括：按照第一占空比操作所述开关装置。所述使继电器闭合包括：按照第二占空比操作所述开关装置，所述第二占空比大于所述第一占空比。
根据本发明的一个实施例，所述第一占空比将通过线圈的电流的幅值限定为低于与继电器关联的接通电流的幅值，所述第二占空比将通过线圈的电流的幅值限定为高于与继电器关联的接通电流的幅值。
一种用于车辆的方法包括：通过控制器，在不使接触器的继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过接触器的线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
一种车辆系统包括：开关装置、牵引电池、负载和控制器，所述开关装置与接触器的线圈和继电器连接，所述控制器被配置为：操作所述开关装置以在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
附图说明
图1是示出典型的动力传动系统和能量储存组件的混合动力电动车辆(HEV)的框图；
图2A是示出用于对电力负载进行预充电的布置的示意图；
图2B是示出接触器的示意图；
图3是示出利用主接触器线圈的预充电切换布置的示意图；
图4是示出利用电流方向的预充电切换布置的示意图；
图5是示出利用主接触器线圈为电力负载进行预充电的算法的流程图；
图6是示出利用电流幅值执行预充电的算法的流程图；
图7是示出利用电流方向执行预充电的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可采用各种形式和替代形式。附图不必按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各个特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式。
图1描绘了示例性混合动力电动车辆(HEV)系统10。混合动力电动车辆12(以下称为车辆12)可包括至少一个牵引电池14。牵引电池14包括电池控制器16，并且在示例中，牵引电池14可被配置为在连接到电网的充电站经由充电阶段接收电荷。在一个示例中，电网可包括利用可再生能源的装置，比如光伏(PV)太阳能板或风力涡轮机。
牵引电池14可包括一个或更多个电池单元(未示出，诸如电化学电池单元)、电容器或其它类型的能量储存器件的实现方式。电池单元可以被布置成任何合适的构造，并且可被配置为接收和储存电能以用于车辆12的操作。每个电池单元可提供相同或不同的电压标称阈值。电池单元还可被布置成进一步串联或并联连接的一个或更多个阵列、分块或模块。
牵引电池14可进一步包括总线型电气中心(bussed electrical center，BEC)18，BEC 18比如通过正负极电池端子电连接到电池单元。BEC 18可与电池控制器16进行通信，并且可包括多个连接器和开关，从而实现向牵引电池14供应电能和从牵引电池14汲取电能，这些将至少参照图2A至图5做进一步详细描述。
电池控制器16与BEC 18电连接，并且控制BEC 18与电池单元之间的能量流。例如，电池控制器16可被配置为监测和管理每个电池单元的温度和荷电状态。电池控制器16可响应于给定电池单元的温度或荷电状态达到预定阈值而命令BEC 18断开或闭合多个开关。
电池控制器16可与一个或更多车辆控制器38进行通信(一个或更多车辆控制器38比如但不限于发动机控制器(engine controller，ECM)以及传动装置控制器(transmission controller，TCM))，并可以响应于来自一个或更多个车辆控制器38的预定信号而命令BEC 18断开或闭合多个开关。
车辆12还可包括一个或更多个电机22，所述一个或更多个电机22机械连接至混合动力传动装置24。电机22能够作为马达或发电机来工作。此外，混合动力传动装置24可机械连接至发动机26。混合动力传动装置24还可以机械连接至驱动轴28，驱动轴28机械连接至车轮30。
当发动机26启动或关闭时，电机22可(比如经由BEC 18)利用储存在牵引电池14中的能量提供推进能力和减速能力。电机22还用作发电机，并且可以通过回收在摩擦制动系统中通常作为热量损失掉的能量来提供燃料经济效益。由于在特定条件下车辆12工作在电动模式下，因此电机22还可减少污染物排放。
牵引电池14通常提供高电压DC输出。牵引电池14的BEC 18可电连接至逆变器系统控制器(inverter system controller，ISC)32。ISC 32电连接至电机22，并且提供在牵引电池14和电机22之间双向传输能量的能力(诸如经由BEC 18实现双向传输能量)。在一个示例中，向牵引电池14供给能量和/或从牵引电池14接收能量的电机22和车辆12的其它组件可定义牵引电池14的主负载34。
在马达模式下，ISC 32可将由牵引电池14提供的DC输出转换为电机22的正常功能所需的三相交流(AC)输出。在再生模式下，ISC 32可将来自用作发电机的电机22的三相AC输出转换为牵引电池14所需的DC电压。尽管图1描述了典型的混合动力电动车辆，但此处的描述同样适用于纯电动车辆或不同配置的混合动力电动车辆，比如但不限于，串联式混合动力车辆。对于纯电动车辆(诸如电池电动车辆(BEV))而言，混合动力传动装置14可以是连接到电机22的齿轮箱，并且发动机26可以不存在。在一个示例中，BEV中的牵引电池14的主负载34可包括电机22和齿轮箱。
牵引电池14除了提供用于推进的能量外，还可为其它车辆电力系统(一般被示出为辅助负载36)提供能量。例如，牵引电池14可将能量传递给高电压负载，比如压缩机和电加热器。在另一示例中，牵引电池14可为低电压负载(比如12V辅助电池)提供能量。在这个示例中，车辆12可包括将牵引电池14的高电压DC输出转换为与低电压负载兼容的低电压DC供应的DC/DC转换器模块(未示出)。所描述的各种组件可具有用于控制和监测所述组件的操作的一个或更多个关联的控制器。控制器可经由串行总线(诸如控制器局域网(CAN))或者经由离散导体进行通信。
参照图2A，示出了BEC 18的示例性布置40，布置40用于牵引电池14和主负载(一般用电容器符号表示)34之间的能量传输。布置40可包括一对接触器42a和42b(比如一个正极主接触器和一个负极主接触器)，所述一对接触器42a和42b电连接至牵引电池14的相应端子。在一个示例中，闭合接触器42a和42b使负载34和牵引电池14之间的电路连通，使得电能在牵引电池14和主负载34之间流动。在另一个示例中，断开接触器42a和42b中的一个或更多个来切断主负载34和牵引电池14之间的电路，中断它们之间的电能流动。在一个实例中，电池控制器16可响应于从一个或更多个车辆控制器38(诸如ECM、TCM等)接收到指示用于启动或终止主负载34和牵引电池14之间的电能传输的请求的信号，而命令BEC 18闭合或断开接触器42a和42b中的一个或更多个。
布置40还可包括预充电电路44，预充电电路44被配置为控制牵引电池14的端子中的一个的激励过程。预充电电路44可包括预充电接触器46，预充电接触器46和预充电电阻器48串联连接。预充电电路44可与接触器42a并联电连接，使得当接触器42a断开、并且预充电接触器46和接触器42b闭合时，电流可流过预充电电路44，从而提供与接触器42a连接的主负载34的端子的受控制的激励。
在一个示例中，电池控制器16可被配置为：响应于接收到指示闭合接触器42a和42b的请求的信号而启动预充电程序。例如，电池控制器16可向BEC 18发出一个或更多个命令，以闭合接触器42b、闭合预充电接触器46以及控制电流流向与接触器42a连接的牵引电池14的端子。
电池控制器16还可被配置为：响应于断开的接触器(诸如，接触器42a)两端的电压小于特定阈值而终止预充电程序。电池控制器16还可被配置为：响应于断开的接触器42a两端的电压小于特定阈值而命令BEC 18闭合接触器42a。
如图2B所示，接触器42a、42b和预充电接触器46中的每一个接触器都可限定机电器件(electro-mechanical device)50，机电器件50包括感应线圈52和继电器54。在一个示例中，利用预定义量的电流(例如，接通电流(pull-in current)Ipull_in)激励感应线圈52而引起继电器54闭合，并且使感应线圈52失电(诸如，提供小于开断电流(drop-out current)Idrop_out的一定量的电流)而引起继电器54断开。在另一个示例中，在继电器54闭合之后，机电器件50可被配置为提供流过感应线圈52的预定义量的电流(诸如，保持电流(holdcurrent)Ihold)，使得继电器54保持在闭合的位置。
在一个实例中，接通电流Ipull_in可大于保持电流Ihold，并可大于开断电流Idrop_out。在这个实例中，保持电流Ihold可大于开断电流Idrop_out。例如，接通电流Ipull_in的值可为1.7安培(A)，与此相应的保持电流Ihold的值为1A，相应的开断电流Idrop_out的值为0.5A。对于给定的接触器，接通电流Ipull_in的值、保持电流Ihold的值以及开断电流Idrop_out的值可能与一个或更多个器件特性相关联，所述一个或更多个器件特性诸如但不限于，设计和制造商规范、制造方法和材料、测试、接触器的存在时间和/或循环次数等。
参照图3，示出了对主负载34进行预充电的示例性布置56。例如，参照图2B描述了接触器42a可包括线圈58和继电器60。在一个示例中，利用高电压(HV)电力(比如，牵引电池14的DC输出)可选择性地给接触器42a上电。电池控制器16可电连接至一对开关62a、62b，并可选择性地启用和禁用所述一对开关62a、62b。电池控制器16可被配置为使开关62a和62b中的一个或更多个能够按照相同或不同的预定义占空比工作，从而选择性地给接触器42a的线圈58上电。在示例中，当电池控制器16操作开关62a和62b中的一个或更多个时，二极管64可阻断流入牵引电池14的反向电流。
电池控制器16可被配置为使开关62a和62b能够按照预定义占空比工作，使得在线圈58中产生预定义量的电流。例如，电池控制器16可使开关62a和62b能够按照一定占空比工作，使得流过线圈58的电流的量至少等于继电器60的接通电流Ipull_in(例如，与利用线圈58闭合继电器60对应的电流的量)。在另一示例中，电池控制器16可使一个或更多个开关62a和62b能够按照一定占空比工作，使得流过线圈58的电流的量小于继电器的开断电流Idrop_out。在另一示例中，电池控制器16可使一个或更多个开关62a和62b能够按照一定占空比工作，使得流过线圈58的电流的量不小于继电器60的保持电流Ihold(例如，与保持继电器60处于闭合位置对应的电流的量)。这些仅仅是示例，也可以考虑使开关62a和62b中的一个或更多个按照一个或更多个其它的占空比工作和/或在线圈58中产生其它电流值。
如图2A的所描述的，电池控制器16可响应于接收到指示闭合接触器42a和42b的请求的信号而启动预充电程序。电池控制器16可响应于接收到在牵引电池14和主负载34之间传输能量的请求而命令接触器42b闭合。电池控制器16可使开关62b能够按照预定义占空比工作。在一个示例中，电池控制器16可使开关62b能够按照预定义占空比工作，使得流过接触器42a的线圈58的电流小于预定义电流(诸如，小于继电器60的接通电流Ipull_in，使得继电器60保持断开)。
电池控制器16可被配置为：在操作开关62b使继电器60保持断开时，测量接触器42a两端的电压。电池控制器16可响应于接触器42a两端的电压小于阈值电压而命令(诸如，通过将信号发送至BEC 18)接触器42a闭合。在一个实例中，电池控制器16可通过使开关62a和开关62b能够按照一定占空比工作，使得流过线圈58的电流的值至少等于继电器60的接通电流Ipull_in，从而使接触器42a闭合。
电池控制器16可被配置为操作开关62a和62b，使得流过线圈58的电流至少为继电器60的接通电流Ipull_in持续预定义时间段。在一个示例中，在预定义时间段后，电池控制器16可(诸如通过将信号发送至BEC 18)使开关62a和62b能够按照一定占空比工作(诸如，使得流过线圈58的电流不小于继电器60的保持电流Ihold并且继电器60保持闭合)。
参照图4，示出了对主负载34进行预充电的示例性布置66。布置66可包括主接触器68a和68b，主接触器68a和68b用于使牵引电池14和主负载34之间能够进行能量传输和禁止牵引电池14和主负载34之间进行能量传输。接触器68a可包括围绕磁芯(比如但不限于，永磁芯)的线圈70，在接触器68a中，流过线圈70的双向电流(诸如，一般分别用箭头74a、74b表示)可启用继电器72的一个或更多个操作特性。在一个实例中，沿第一方向74a流过线圈70的电流可使继电器72断开，并且沿第二方向74b流过线圈70的电流可使继电器72闭合。电池控制器16可被配置为选择性地启用和禁用多个开关76a、76b、76c和76d，所述多个开关76a、76b、76c和76d电连接至接触器68a，并且能够产生沿着第一方向74a和第二方向74b中的一个流过接触器68a的电流。在一个示例中，开关76a、76b、76c和76d可被连接成H桥结构。电池控制器16可被配置为使开关76a、76b、76c和76d中的一个或更多个能够按照相同或不同的预定义占空比工作，以可选择地产生流过接触器68a的线圈70的电流。
在一个示例中，电池控制器16可响应于接收到指示闭合接触器68a和68b的请求的信号而启动预充电程序。电池控制器16可响应于接收到在牵引电池14和主负载34之间传输能量的请求而(诸如通过将信号发送至BEC 18)命令接触器68b闭合。电池控制器16可使开关76b和76d能够按照预定义占空比工作，诸如，使得流过接触器68a的线圈70的电流沿着第一方向74a流动。
电池控制器16可被配置为：在使开关76b和76d按照预定义占空比工作而诸如使得流过线圈70的电流沿着第一方向74a时，测量接触器68a两端的电压。电池控制器16可响应于接触器68a两端的电压小于阈值电压而(诸如通过将信号发送至BEC 18)命令接触器68a闭合。在一个实例中，电池控制器16可通过禁用开关76b和76d并启用开关76a和76c以按照一定占空比工作使得流过线圈70的电流沿着第二方向74b，从而使接触器68a闭合。
参照图5，示出了用于对主负载34进行预充电的示例性处理78。在框80处，处理78可开始，电池控制器16接收指示用于闭合接触器42a和42b的请求(诸如，用于闭合接触器42a和42b各自的继电器的请求)的信号。在框82处，电池控制器16可响应于所述请求，(例如，通过将命令发布至BEC 18，等)而使接触器42b闭合。在一个示例中，电池控制器16可通过使接触器42b的继电器闭合而使接触器42b闭合。在框84处，电池控制器16可在不使接触器42a的继电器40闭合的情况下，使电流从牵引电池14传输通过接触器42a的线圈58，以对主负载34进行预充电。
在框86处，电池控制器16可确定对主负载34的预充电是否完成。在一个示例中，电池控制器16可基于确定接触器42a两端的电压降是否下降到低于特定阈值而确定对主负载34的预充电是否完成。在另一个示例中，在确定接触器42a两端的电压降是否下降到低于特定阈值之前，电池控制器16可等待预定时间段。在框88处，电池控制器16可响应于在框86处确定对主负载34的预充电未完成(诸如，在预定义时间段之后，接触器42a两端的电压降大于特定阈值)，而输出指示预充电错误的诊断消息。然后电池控制器16可退出处理78。
在框90处，电池控制器16可响应于在框86处确定对主负载34的预充电已完成(诸如，接触器42a两端的电压降小于特定阈值)，而(例如，通过将命令发送至BEC 18)使接触器42a的继电器60闭合。然后处理78可结束。在一些示例中，处理78可响应于接收到指示用于闭合接触器42a和42b的请求(诸如，用于闭合接触器42a和42b各自的继电器的请求)的信号，或者响应于另一信号或请求，而被重复。
参照图6，示出了对主负载34预充电的示例性处理92。在框94处，处理92可开始，电池控制器16接收指示用于闭合接触器42a和42b的请求(诸如，用于闭合接触器42a和42b各自的继电器的请求)的信号。在框96处，电池控制器16可响应于所述请求，而(诸如，通过将命令发布至BEC 18)使接触器42b的继电器闭合。在框98处，电池控制器16可在不使接触器42a的继电器60闭合的情况下，使电流传输通过接触器42a的线圈58。在一个实例中，电池控制器16可使开关62b能够按照特定占空比工作，以使得流过接触器42a的线圈的电流小于预定义电流(诸如，小于接触器42a的继电器60的接通电流Ipull_in)。
在框100处，电池控制器16可确定对主负载34的预充电是否完成。在一个示例中，电池控制器16可基于确定接触器42a两端的电压降是否小于特定阈值来确定对主负载34的预充电是否完成。在另一个示例中，在确定接触器42a两端的电压是否小于特定阈值之前，电池控制器16可等待预定时间段。在框102处，电池控制器16可响应于在框100处确定对主负载34的预充电未完成(诸如，在预定义时间段之后，接触器42a两端的电压大于特定阈值)，而输出指示预充电错误的诊断信号。然后电池控制器16可退出处理92。
在框104处，响应于在框100处确定对主负载34的预充电已经完成，电池控制器16可增大传输通过接触器42a的线圈58的电流，以使接触器42a的继电器60闭合。在一个实例中，电池控制器16可通过向BEC 18发送指示用于使一个或更多个开关能够按照特定占空比工作的请求的信号，来增大传输通过接触器42a的线圈58的电流。在这个示例中，电池控制器16可使开关62a和62b能够按照特定占空比工作，以使得流过接触器42a的线圈58的电流不小于接通电流Ipull_in(诸如，大于或等于接触器42a的继电器60的接通电流Ipull_in)。
在示例中，在框106处，在使继电器60闭合后的预定义时间段内，电池控制器16可减小传输通过线圈58的电流，使得接触器42a的继电器60保持闭合。在这个示例中，电池控制器16可通过向BEC 18发送指示用于使开关62a和62b按照特定占空比工作的请求的信号，来减小传输通过线圈58的电流，使得传输通过线圈58的电流不小于(例如，大于或等于)继电器60的保持电流Ihold，其中，继电器60的保持电流Ihold小于继电器60的接通电流Ipull_in并且大于继电器60的开断电流Idrop_out。此时，处理92可结束。在一个示例中，处理92可响应于接收到指示用于闭合接触器42a和42b的请求(诸如，用于闭合接触器42a和42b各自的继电器的请求)的信号，或者响应于另一信号或请求，而被重复。
参照图7，示出了对主负载34进行预充电的示例性处理108。在框110处，处理108可开始，电池控制器16接收指示用于闭合接触器68a和68b的请求(诸如，用于闭合接触器68a和68b各自的继电器的请求)的信号。在框112处，电池控制器16可响应于所述请求，而(诸如，通过向BEC 18发出命令)使接触器68b的继电器闭合。在框114处，电池控制器16可在不使接触器68a的继电器72闭合的情况下使电流传输通过接触器68a的线圈70。在一个示例中，电池控制器16可通过使流过线圈70的电流沿着第一方向74a，来在不使接触器68a的继电器72闭合的情况下使电流传输通过接触器68a的线圈70。在这个示例中，电池控制器16可使开关76b和76d能够按照特定占空比工作，使得流过线圈70的电流沿着第一方向74a。
在框116处，电池控制器16可确定对主负载34的预充电是否完成。在一个示例中，电池控制器16可基于确定接触器68a两端的电压是否小于特定阈值而确定对主负载34的预充电是否完成。在另一个示例中，电池控制器16可在确定接触器68a两端的电压是否小于特定阈值之前，等待预定时间段。在框118处，电池控制器16可响应于在框116处确定对主负载34的预充电未完成(诸如，在预定义时间段之后，接触器68a两端的电压大于特定阈值)，而输出指示预充电错误的诊断信号。然后，电池控制器16可退出处理108。
在框120处，响应于在框116处确定对主负载34的预充电已经完成，电池控制器16可使电流传输通过接触器68a的线圈70，以使接触器68a的继电器72闭合。在一个示例中，电池控制器16可通过使流过线圈70的电流沿着第二方向74b来使电流传输通过接触器68a的线圈70，以使继电器72闭合。在这个示例中，电池控制器16可禁用开关器件76b和76d的操作并使开关器件76a和76c能够按照特定占空比工作，使得流过线圈70的电流沿着第二方向74b。此时，处理108可结束。在一个示例中，处理108可响应于接收到指示用于闭合接触器68a和68b的请求(诸如，用于闭合接触器68a和68b各自的继电器的请求)的信号，或者响应于另一信号或请求，而被重复。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者通过处理装置、控制器或计算机实现，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或者专用的电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可被控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息被永久地存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上以及信息被可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁介质和光学介质)上。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，所述处理、方法或算法可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或任何其它硬件组件或装置)或者硬件组件、软件组件和固件组件的组合被整体或部分地实现。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下作出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被组合，以形成可能未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望的特性方面优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (17)

1.一种车辆系统，包括：
接触器，包括线圈和继电器；
开关装置；
牵引电池；
负载；
控制器，被配置为：按照特定占空比操作开关装置，以在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
2.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的幅值增大。
3.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的方向改变。
4.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述按照特定占空比操作开关装置包括：操作开关装置的多个开关，使得流过线圈的电流沿着第一方向流动，所述第一方向限定继电器的断开位置，
其中，所述使继电器闭合包括：操作所述开关装置的所述多个开关，使得流过线圈的电流沿着第二方向流动，所述第二方向限定继电器的闭合位置。
5.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述开关装置构成H桥。
6.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电包括：按照第一占空比操作所述开关装置，
其中，所述使继电器闭合包括：按照第二占空比操作所述开关装置，所述第二占空比大于所述第一占空比。
7.如权利要求6所述的车辆系统，其中，所述第一占空比将通过线圈的电流的幅值限定为低于与继电器关联的接通电流的幅值，所述第二占空比将通过线圈的电流的幅值限定为高于与继电器关联的接通电流的幅值。
8.一种用于车辆的方法，包括：
通过控制器，按照特定占空比操作开关装置，以在不使接触器的继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过接触器的线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的幅值增大。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的方向改变。
11.如权利要求8所述的方法，其中，所述按照特定占空比操作开关装置包括：操作开关装置的多个开关，使得流过线圈的电流沿着第一方向流动，所述第一方向限定继电器的断开位置，
其中，所述使继电器闭合包括：操作所述开关装置的所述多个开关，使得流过线圈的电流沿着第二方向流动，所述第二方向限定继电器的闭合位置。
12.如权利要求8所述的方法，其中，所述开关装置构成H桥。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述在不使接触器的继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过接触器的线圈以对负载进行预充电包括：按照第一占空比操作所述开关装置，
其中，所述使继电器闭合包括：按照第二占空比操作所述开关装置，所述第二占空比大于所述第一占空比。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一占空比将通过线圈的电流的幅值限定为低于与继电器关联的接通电流的幅值，所述第二占空比将通过线圈的电流的幅值限定为高于与继电器关联的接通电流的幅值。
15.一种车辆系统，包括：
开关装置，与接触器的线圈和继电器连接；
牵引电池；
负载；
控制器，被配置为：按照特定占空比操作所述开关装置以在不使继电器闭合的情况下使电流从牵引电池传输通过线圈以对负载进行预充电，使得继电器两端的电压降下降到低于阈值，继而使继电器闭合。
16.如权利要求15所述的车辆系统，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的幅值增大。
17.如权利要求15所述的车辆系统，其中，所述使继电器闭合包括：使所述电流的方向改变。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170052095A (ko) * 2015-11-03 2017-05-12 현대자동차주식회사 배터리 제어 시스템 및 릴레이 융착 검출 방법
US10516189B2 (en) * 2016-11-15 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc High voltage bus contactor fault detection
KR102056876B1 (ko) * 2017-09-25 2019-12-17 주식회사 엘지화학 배터리 관리 장치와 이를 포함하는 배터리 팩 및 자동차
US11190008B1 (en) 2019-03-26 2021-11-30 Apple Inc. Capacitance pre-charging
CN110712527B (zh) * 2019-10-22 2021-02-12 中国北方车辆研究所 混合电驱动装甲车辆容性负载自动充放电集成保护电路
US11465513B2 (en) 2020-09-18 2022-10-11 Te Connectivity Solutions Gmbh Power distribution unit having contactor with integrated pre-charge circuit
US11399444B2 (en) 2020-09-18 2022-07-26 TE Connectivity Services Gmbh Power distribution unit having contactor with integrated pre-charge circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003323838A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Sanyo Electric Co Ltd 車両用バッテリーシステムの電流遮断装置
CN102166959A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 三洋电机株式会社 车辆用电源装置和车辆以及车辆侧负载的非接触状态检测方法
WO2015128423A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Tyco Electronics Amp Gmbh Pre-charging switch arrangement, power supplying arrangement and method for connecting a load to a high direct-current voltage source
CN105196883A (zh) * 2014-06-25 2015-12-30 广州汽车集团股份有限公司 一种多箱体动力电池箱的高压上电控制方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7180513B2 (en) * 2002-04-26 2007-02-20 Toshiba Matsushita Display Technology Co., Ltd. Semiconductor circuits for driving current-driven display and display
JP4162645B2 (ja) 2004-10-05 2008-10-08 三洋電機株式会社 車両用の電源装置
US8203810B2 (en) 2006-04-04 2012-06-19 Tyco Electronics Corporation Solid state pre-charge module
JP2011254387A (ja) 2010-06-03 2011-12-15 Rohm Co Ltd 交流スイッチ
US9120132B2 (en) * 2011-11-09 2015-09-01 ZZ Ventures, LLC Pallet washing apparatus
US9042146B2 (en) * 2011-11-14 2015-05-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. DC pre-charge circuit
US8953296B2 (en) * 2011-11-14 2015-02-10 Rockwell Automation Technologies, Inc. AC pre-charge circuit
US8987935B2 (en) 2011-12-30 2015-03-24 Allen King Uninterruptible battery power for electric motor vehicle
US10605844B2 (en) 2013-08-31 2020-03-31 Ford Global Technologies, Llc Vehicle high-voltage systems isolation testing
US9673617B2 (en) 2014-02-11 2017-06-06 Te Connectivity Corporation Pre-charge circuit for an electromechanical relay
US9573474B2 (en) * 2014-03-06 2017-02-21 Ford Global Technologies, Llc Capacitor precharging and capacitance/resistance measurement in electric vehicle drive system
US10516189B2 (en) 2016-11-15 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc High voltage bus contactor fault detection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003323838A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Sanyo Electric Co Ltd 車両用バッテリーシステムの電流遮断装置
CN102166959A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 三洋电机株式会社 车辆用电源装置和车辆以及车辆侧负载的非接触状态检测方法
WO2015128423A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Tyco Electronics Amp Gmbh Pre-charging switch arrangement, power supplying arrangement and method for connecting a load to a high direct-current voltage source
CN105196883A (zh) * 2014-06-25 2015-12-30 广州汽车集团股份有限公司 一种多箱体动力电池箱的高压上电控制方法

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