CN111162574B - 在不断电情况下于车辆运行期间验证电池接触器的操作 - Google Patents

在不断电情况下于车辆运行期间验证电池接触器的操作 Download PDF

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Abstract

一种电池控制系统，包括并联连接在电池和负载之间的T个接触器路径，其中T是大于1的整数。T个接触器路径中的每一个包括第一接触器和与第一接触器串联连接的第二接触器。T个接触器路径中的每一个包括第一电压传感器和电流传感器中的至少一个，第一电压传感器配置为感测第一接触器与第二接触器之间的第一电压；电流传感器配置为感测流过第一接触器和第二接触器的电流。第二电压传感器配置为感测T个接触器路径的一端处的第二电压。第三电压传感器配置为感测T个接触器路径的另一端处的第三电压。

Description

在不断电情况下于车辆运行期间验证电池接触器的操作
技术领域
本公开涉及包括接触器的电池系统，并且更具体地，涉及用于在车辆运行期间验证接触器的操作和重新配置接触器的系统和方法。
背景技术
本节中提供的信息是出于总体上呈现本公开的背景的目的。当前署名的发明人的工作(就引言所描述的范围而言)，以及在提交时说明书中不必认为是现有技术的各个方面的描述，既不明确也不隐含地公认为针对本公开的现有技术。
诸如发动机动力车辆、混合动力车辆和电动车辆的车辆包括电池系统，电池系统包括电池单元。在一些操作模式期间，电池单元向车辆的负载供应电流。例如，电池单元可以提供电力，用于起动发动机或为混合动力车辆或电动车辆中的电动机提供动力。电池系统通常包括接触器，以选择性地将电池连接到负载并将电池从负载断开连接。
发明内容
一种电池控制系统，包括并联连接在电池和负载之间的T个接触器路径，其中T是大于1的整数。所述T个接触器路径中的每一个包括第一接触器和与所述第一接触器串联连接的第二接触器。所述T个接触器路径中的每一个包括第一电压传感器和电流传感器中的至少一个，所述第一电压传感器配置为感测所述第一接触器与所述第二接触器之间的第一电压；所述电流传感器配置为感测流过所述第一接触器和所述第二接触器的电流。第二电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的一端处的第二电压。第三电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的另一端处的第三电压。
在其他特征中，电池系统包括所述电池控制系统和所述电池。所述电池包括多个电池单元。
在其他特征中，控制器配置为：在包括所述电池的车辆的运行期间，通过以下方式来测试所述T个接触器路径中的每一个：选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的一个，同时闭合所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个；感测所述第二电压、所述第三电压以及用于所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的所述第一电压和所述电流中的至少一个；以及基于所述第二电压、所述第三电压以及所述第一电压和所述电流中的至少一个来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的操作状态。
所述控制器还配置为：选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个，同时闭合所述第一接触器和所述第二接触器中的一个；感测所述第二电压、所述第三电压以及用于所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个的所述第一电压和所述电流中的至少一个；以及基于所述第二电压、所述第三电压以及所述第一电压和所述电流中的至少一个来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个的操作状态。
在其他特征中，所述控制器还配置为：如果所述T个接触器路径之一的状态为不工作，则打开所述T个接触器路径之一中的所述第一接触器和所述第二接触器中的至少一个，并且使用所述T个接触器路径中的工作的接触器路径来从所述电池供电。
在其他特征中，所述控制器配置为：如果所述T个接触器路径中的至少一个的状态为不工作，则以受限功率模式来运行车辆。
在其他特征中，所述控制器还配置为：如果所述T个接触器路径中的一个的状态为不工作，则生成错误代码或触发指示符。
在其他特征中，控制器配置为控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的打开和闭合，并且在包括所述电池的车辆运行时重新配置所述T个接触器路径的使用。
在其他特征中，控制器配置为控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的状态。所述控制器配置为改变所述T个接触器路径中的选定的接触器路径，所述选定的接触器路径在所述T个接触器路径中的其他接触器路径闭合之前首先闭合。
一种电池控制系统，包括并联连接在电池和负载之间的T个接触器路径，其中T是大于1的整数。所述T个接触器路径中的每一个包括：第一接触器；第二接触器，该第二接触器与所述第一接触器串联连接；以及电流传感器，该电流传感器配置为感测流过所述第一接触器和所述第二接触器的电流。第一电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的一端处的第一电压。第二电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的另一端处的第二电压。一种控制器，其配置为：控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的状态；在包括所述电池的车辆运行期间，测试所述T个接触器路径中的每一个；并且如果所述T个接触器路径之一的状态为不工作，则打开所述T个接触器路径所述之一中的所述第一接触器和所述第二接触器中的至少一个，并且使用所述T个接触器路径中的工作的接触器路径来从所述电池供电。
在其他特征中，电池系统包括所述电池控制系统和所述电池。所述电池包括多个电池单元。
在其他特征中，所述控制器通过以下方式来测试所述T个接触器路径中的每一个：选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的一个；感测所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的所述第一电压、所述电流和所述第二电压；以及基于所述第一电压、所述第二电压和所述电流来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的操作状态。
在其他特征中，所述控制器还配置为：选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的所述一个；感测所述第一接触器和所述第二接触器中的所述另一个的所述第一电压、所述电流和所述第二电压；并且基于所述第一电压、所述第二电压和所述电流来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的所述另一个的操作状态。
在其他特征中，所述控制器配置为：如果所述T个接触器路径中的至少一个的状态为不工作，则以受限功率模式来运行车辆。所述控制器还配置为：如果所述T个接触器路径中的一个的状态为不工作，则生成错误代码或触发指示符。
在其他特征中，所述控制器还配置成在包括所述电池的车辆正在运行时重新配置所述T个接触器路径的使用。所述控制器配置为改变所述T个接触器路径中的选定的接触器路径，所述选定的接触器路径在所述T个接触器路径中的其他接触器路径闭合之前首先闭合。
一种电池控制系统，包括并联连接在电池和负载之间的T个接触器路径，其中T是大于1的整数。所述T个接触器路径中的每一个包括：第一接触器；第二接触器，该第二接触器与所述第一接触器串联连接；以及电流传感器，该电流传感器配置为感测流过所述第一接触器和所述第二接触器的电流。第一电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的一端处的第一电压。第二电压传感器配置为感测所述T个接触器路径的另一端处的第二电压。一种控制器，其配置为控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的状态；并改变所述T个接触器路径中的选定的接触器路径，所述选定的接触器路径在所述T个接触器路径中的其他接触器路径闭合之前首先闭合。
根据详细说明书、权利要求书和附图，本公开的其他应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细的说明书和附图中将更全面地理解本公开，其中：
图1至图4是包括接触器的电池系统的示例的功能框图；
图5A和图5B是根据本公开的包括多个接触器路径的电池系统的示例的功能框图；
图6是根据本公开的包括多个接触器路径的电池系统的示例的功能框图；
图7是根据本公开的用于操作包括多个接触器路径的电池系统的方法的示例的流程图；
图8是根据本公开的用于操作包括多个接触器路径的电池系统的方法的示例的流程图；
图9是示出在不同开关电流水平下接触器的多个预期操作周期的曲线图；以及
图10是根据本公开的用于操作包括多个接触器路径的电池系统的方法的示例的流程图。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
虽然在包括用于车辆的多个接触器路径的电池系统的上下文中示出了本文描述的系统和方法，但本文描述的系统和方法可用于许多其他车辆和/或非车辆应用中。例如，系统和方法可用于输送来自其他电源的电流。在其他示例中，本文描述的系统和方法可用于在备用电力系统等中输送电流。
大多数电池系统包括将一个或多个负载连接到电池的单个接触器。对接触器的适当操作进行定期验证，以确保安全的电池操作。用于测试接触器的传统系统和方法在非常低的电流或关断状态期间执行验证。另外，用于控制接触器的传统系统和方法确定接触器是处于良好工作状态还是不良工作状态。这些系统和方法不能实现对电池系统进行实时重新配置以，允许车辆继续运行。
然而，在低电流下操作的验证不能充分地保证接触器在车辆运行期间遇到的较高电流水平下正确地工作。根据本公开的系统和方法涉及具有多个并行接触器路径的电池系统，如果/当接触器发生故障时，可实时对多个并行接触器路径进行重新配置。系统和方法还在车辆运行期间(例如，在驾驶期间)执行测试以确保在较高电流水平下的适当操作。
现在参照图1至图4，示出了包括一个或多个接触器的电池系统的示例。在图1中，系统10包括连接在节点N1和N2之间的机电接触器12和电池14。电池14包括串联和/或并联连接的多个电池单元。节点N1可连接到一个或多个负载，且节点N2可连接到参考电位(例如，底盘接地)。当车辆包括单个电池时，在机电接触器12的自测试期间断电。因此，在车辆运行时不能执行自测试。该方法也无法在高电流水平下测试接触器的操作。
在图2中，系统30包括连接在节点N1和N2之间的机电接触器32和电池38。继电器34的一个端子连接到节点N1，并且继电器34的另一个端子连接在机电接触器32和电池38之间。在一些示例中，继电器34包括作为开关操作的场效应晶体管(FET)。包括继电器34的路径只能处理有限的功率量。因此，在测试期间，车辆必须保持在低功率或静止状态。低功率或静止状态必须在车辆控制系统级进行规划。目前，许多制造商不具有在接触器自测试期间同步或防止模块唤醒的方式。因此，在测试期间不能保证低功率或静止状态。
在图3中，系统60包括串联连接在节点N1和N2之间的第一机电接触器70和第二机电接触器74。电池78连接到第一接触器70和第二接触器74。第二机电接触器74确保电池78可以从节点N1断开。当车辆包括单个电池时，在第一接触器70和/或第二接触器74的自测试期间断电。因此，在车辆运行时不能执行自测试，这在某种程度上是不切实际的。
在图4中，系统100包括串联连接在节点N1和N2之间的第一机电接触器110和第二机电接触器114。电池128连接到第一机电接触器110和第二机电接触器114。继电器120的一个端子连接到节点N1，并且继电器120的另一个端子连接在第二机电接触器114和电池128之间。在一些示例中，继电器120包括场效应晶体管(FET)开关。
包括继电器120的路径只能处理有限的功率量。因此，在测试期间，车辆必须保持在低功率或静止状态。低功率或静止状态必须在车辆控制系统级进行规划。目前，许多制造商不具有在接触器自测试期间同步或防止模块唤醒的方式。因此，低功率或静止状态无法得到保证。
现在参照图5A至图6，示出了根据本公开的电池系统200。电池系统200包括并联连接的多个接触器路径218-1、218-2、…和218-T(统称为接触器路径218)(其中T是大于1的整数)。接触器路径218中的每一个包括第一接触器(例如，第一接触器220-1、220-2、…和220-T(统称为第一接触器220))、电流传感器(电流传感器222-1、222-2、…和222-T(统称为电流传感器222))和第二接触器(例如，第二接触器224-1、224-2、…和224-T(统称为第二接触器224))。第一接触器220和第二接触器224包括第一端子和第二端子以及控制端子。附加的接触器路径减少了由每个接触器路径所承载的电流，这将增加每个路径中的接触器的使用寿命。
电流传感器222感测在每一个接触器路径218中流动的电流。第一电压传感器238感测接触器220与节点N1之间的第一电压。第二电压传感器240感测第二接触器224与电池250之间的第二电压。第一接触器220和第二接触器224可以是机电接触器或诸如FET的电开关。
在图5B中，电池控制系统300包括与电池系统控制器320通信的一个或多个车辆控制器310。电池系统控制器320与电压传感器330和电流传感器334通信。控制器320执行测试并基于感测到的电压和电流选择性地重新配置接触器340，如将在下面进一步描述的。在一些示例中，一个或多个车辆控制器310确定何时执行测试。在其他示例中，控制器320确定何时执行测试。
在图6中，示出了根据本公开的电池系统300的另一个示例。一个或多个电压传感器340连接在T个接触器路径218中的接触器220和接触器224之间，以感测接触器220和接触器224之间的电压。在一些示例中，可以省略电流传感器222并且使用电压感测来判断操作。在一些示例中，当相应路径中的接触器中的一个或两个被打开时，电流传感器被校准为零偏移。
一个或多个电阻器R1可选地接地，以消除接触器220和接触器224之间(当接触器中的一方或双方被打开时)的杂散电荷，并增加电压增量读数的信噪比(S/N)。例如，可以使用具有大于或等于1mΩ的值的电阻器。虽然每个导体路径可以包括单独的电压传感器，但是复用器342可以用于通过消除电压传感器340中的T-1来降低成本，并且选择性地将电压传感器340连接到T个导体路径218中的正确的一个以用于测量。
控制器320可以启用或禁用接触器路径中的每一个中的每个接触器。接触器的规格设计成能够在一个或多个接触器路径打开的情况下支持负载。当接触器路径中的第一接触器和/或第二接触器工作且打开时，由电流传感器测量的电流下降为零，且电压传感器将读取外部电压与电池电压之间的电压差。如果其中一个接触器闭合失败，则电压差将降低或近似为零，并且感测到的电流将大于零。
如果接触器路径的第一接触器或第二接触器闭合失败，则可打开同一接触器路径中的第二接触器或第一接触器。在一些示例中，可以验证接触器路径中的工作的接触器的打开以允许车辆继续运行。车辆继续使用剩余的接触器路径运行。如果接触器路径中的第一接触器和第二接触器均未能闭合，则车辆的运行可能会被阻止。
现在参照图7，示出了用于操作包括多个并联接触器路径的电池系统的方法600。在610处，该方法确定车辆是否正在运行。通常，当车辆正在运行时，N个接触器路径中的一个或多个中的接触器被闭合以供应车辆负载。当610为真时，该方法在614处设置N＝1。在620，该方法确定是否达到预定时段或者是否发生触发测试的事件。例如，可以每D个驱动周期执行测试(其中，D是大于零的整数)。在其他示例中，来自先前测试的所测量的电流值和电压值可用于确定将来的测试频率。在其他实例中，可在H个高负荷事件(例如，硬加速)之后执行测试，其中H为大于零的整数。
如果620为真，则该方法在622处继续并确定是否N>T，其中T对应于接触器路径T的数量。在626，该方法将第N个接触器路径中的一个接触器打开，同时第N个接触器路径中的另一个接触器闭合。在632，该方法对第一电压和第二电压以及感测到的电流进行采样和存储。在634，该方法基于第一电压和第二电压以及所测量的电流确定第N个接触器路径中的接触器的操作状态。在一些示例中，可以将第一电压和第二电压以及所测量的电流与预定电压值和电流值进行比较。
如果一个接触器工作，则对另一个接触器进行测试。在636，该方法将第N个接触器路径中的另一个接触器打开，同时第N个接触器路径中的所述一个接触器闭合。在638，该方法对电压和电流进行采样和存储。在642，该方法确定第N个接触器路径中的另一个接触器的操作状态。在644，该方法使N递增，将第N个接触器路径中的接触器闭合并返回至622以测试剩余接触器路径。可以理解，每个接触器路径中的接触器的数量可以变化。
现在参照图8，示出了用于操作包括多个接触器路径的电池系统的方法680。在684，该方法确定接触器路径之一是否如图7中所确定的那样不可工作。在686，该方法使用一个或多个剩余的工作的接触器路径来运行车辆。换句话说，非工作的路径中的接触器中的一个或两个被打开。在690，该方法可选地基于剩余的工作的接触器路径的数目生成错误代码和/或触发指示符。例如，可以允许包括3个接触器路径的电池系统以2个工作的接触器路径操作，而不产生错误代码或触发指示器。然而，当其余2个接触器路径中的另一个有故障时，使用错误代码和/或指示符。在其他示例中，如果仅一个接触器路径不工作，则可以触发错误代码或指示符。在694，该方法可选地根据剩余的工作的接触器路径的数量，以受限功率模式来运行车辆。
现在参照图9，示出了在不同电流水平下的多个预期操作周期。如可以理解的，随着开关电流减小，在故障之前可以由接触器执行的开关操作的数量显著增加。根据本公开的系统和方法改变所选定的一个首先闭合的接触器路径，以使所有接触器路径上的磨损(wear)均匀。
现在参照图10，示出了用于操作包括多个接触器路径的电池系统的方法700。在710，该方法设置N＝1。在714，该方法选择并使用多个接触器路径中的第N个接触器路径作为在操作期间要闭合的第一接触器路径。在718，该方法确定是否到达预定时段或者事件是否发生。例如，预定事件可以包括V个车辆通电事件，其中V是大于零的整数。如果718为真，则该方法确定N＝T。如果722为假，则该方法在724处将N递增并返回至714。如果722为真，则该方法返回至710。
本文描述的这些系统和方法可以在车辆运行期间检测接触器故障，而不损失或限制车辆电气系统的功率。电池系统可被重新配置，以移除故障接触器，以使车辆即使在故障时也能够保持运行和潜在的容错和运行。本文描述的这些系统和方法还显著地延长了当接触器被迫以高电流打开/闭合时这些接触器的寿命。接触器的测试可以在不与车辆运行同步的情况下进行。本文描述的系统和方法还可检测电流偏移和/或其他硬件或校准问题。
前述描述本质上仅是说明性的，决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式来实现。因此，虽然本公开包含特定示例，但本公开的真实范围不应受此限制，这是因为当对附图、说明书和所附权利要求书进行研究后其他的修改将变得显而易见。应理解，方法内的一个或多个步骤可按不同次序(或同时)执行，而不改变本发明的原理。此外，尽管实施方式中的每一个在上文描述为具有某些特征，但可在任何其他实施方式的特征中和/或结合任何其他实施方式的特征来实现关于本公开的任何实施方式所描述的那些特征中的任何一个或多个，即使该组合未被明确描述。换言之，所描述的实施方式不是互斥的，并且一个或多个实施方式彼此之间的置换仍然在本公开的范围内。
元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“旁边”、“顶部”、“上面”、“下面”和“设置”。除非在上文的公开中将第一元件和第二元件之间的关系明确地描述为“直接的”，这种关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但也可以是在第一元件和第二元件之间(无论是在空间上还是在功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文中所使用，短语A、B和C中的至少一个应被解释为使用非排他性逻辑OR的逻辑(A或B或C)，且不应被解释为“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在附图中，如箭头所指示的箭头的方向通常表示与图示有关的信息流(如数据或指令)。例如，当元素A和元素B交换各种信息但是从元素A发送到元素B的信息与图示相关时，箭头可以从元素A指向元素B。该单向箭头并不暗示没有从元素B传输到元素A的其他信息。此外，对于从元素A发送到元素B的信息，元素B可以向元素A发送对该信息的请求或接收对该信息的确认。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指下述各项或其一部分或包括下述各项：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或组)；存储由所述处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或组)；提供所述功能的其他合适的硬件组件；或上述部分或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负荷平衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块实现一些功能。
如上所述，术语代码可以包括软件、固件和/或微码，并且可指程序、例程、功能、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的部分或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括处理器电路，该处理器电路与附加处理器电路相结合地执行来自一个或多个模块的部分或全部代码。对多个处理器电路的引用包括分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或上述的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的部分或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括与附加存储器相结合地存储来自一个或多个模块的部分或全部代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。这里使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的暂时电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性、有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路(诸如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路
)、易失性存储器电路(诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(诸如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可以部分地或全部地由专用计算机来实现，该专用计算机通过配置通用计算机以执行计算机程序中体现的一个或多个特定功能而创建。上述功能块、流程图组件和其他元件用作软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的常规作业转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性的、有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的特定设备交互的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)要解析的描述性文本，诸如HTML(超文本标记语言)、XML(可扩展标记语言)或JSON(JavaScript对象注释)；(ii)汇编代码；(iii)由编译器从源代码生成的对象代码；(iv)由解释器执行的源代码；(v)用于由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，源代码可以使用语言的语法编写，所述语言包括C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
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Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
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HTML5(超文本标记语言第5修订版)、Ada、ASP(活动服务器页)、PHP(PHP：超文本预处理器)、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure BDA0002083046310000094
Visual
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Lua、MATLAB、SIMULINK和
Figure BDA0002083046310000093

Claims (9)

1.一种电池控制系统，其包括：
并联连接在电池和负载之间的T个接触器路径，其中，T是大于1的整数，其中，所述T个接触器路径中的每一个包括：
第一接触器；
第二接触器，所述第二接触器与所述第一接触器串联连接；以及
以下各项中的至少一个：
第一电压传感器，其配置为感测所述第一接触器和所述第二接触器之间的第一电压；以及
电流传感器，其配置为感测流过所述第一接触器和所述第二接触器的电流；
第二电压传感器，其配置为感测所述T个接触器路径的一端处的第二电压；以及
第三电压传感器，其配置为感测所述T个接触器路径的另一端处的第三电压；
所述电池控制系统，进一步包括：
控制器，其配置为在包括所述电池的车辆的运行期间，通过以下方式来测试所述T个接触器路径中的每一个：
选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的一个，同时闭合所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个；
感测所述第二电压、所述第三电压以及用于所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的所述第一电压和所述电流中的至少一个；以及
基于所述第二电压、所述第三电压以及所述第一电压和所述电流中的至少一个来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的一个的操作状态。
2.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述控制器还配置为：
选择性地打开所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个，同时闭合所述第一接触器和所述第二接触器中的一个；
感测所述第二电压、所述第三电压以及用于所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个的所述第一电压和所述电流中的至少一个；并且
基于所述第二电压、所述第三电压以及所述第一电压和所述电流中的至少一个来确定所述第一接触器和所述第二接触器中的另一个的操作状态。
3.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述控制器还配置为：如果所述T个接触器路径之一的状态为不工作，则打开所述T个接触器路径之一中的所述第一接触器和所述第二接触器中的至少一个，并且使用所述T个接触器路径中的工作的接触器路径来从所述电池供电。
4.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述控制器配置为：如果所述T个接触器路径中的至少一个的状态为不工作，则以受限功率模式来运行车辆。
5.根据权利要求1所述的电池控制系统，其中，所述控制器还配置为：
如果所述T个接触器路径中的一个的状态为不工作，则生成错误代码或触发指示符。
6.根据权利要求1所述的电池控制系统，所述电池控制系统还包括控制器，所述控制器配置为控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的打开和闭合，并且在包括所述电池的车辆运行时重新配置所述T个接触器路径的使用。
7.根据权利要求1所述的电池控制系统，所述电池控制系统还包括控制器，该控制器配置为控制所述T个接触器路径中的每一个中的所述第一接触器和所述第二接触器的状态。
8.根据权利要求7所述的电池控制系统，其中，所述控制器配置为改变所述T个接触器路径中的选定的接触器路径，所述选定的接触器路径在所述T个接触器路径中的其他接触器路径闭合之前首先闭合。
9.一种电池系统，其包括：
根据权利要求1所述的电池控制系统；以及
所述电池，其中，所述电池包括多个电池单元。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114069053B (zh) 2020-08-07 2024-09-10 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电池组中作为主动加热和被动冷却材料的石墨箔
CN114665192A (zh) 2020-12-23 2022-06-24 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包括内部涡流加热的电化学装置
FR3125595A1 (fr) * 2021-07-22 2023-01-27 Psa Automobiles Sa Tests de commutateurs assurant le couplage entre des sources d’alimentation électrique d’un véhicule
CN115958954A (zh) * 2021-10-08 2023-04-14 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于模块化动态分配容量存储系统的主动安全管理系统
CN116754938B (zh) * 2023-08-21 2023-12-15 新誉集团有限公司 空调机组内空调设备的接触器的故障检测方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646960A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 北京科易动力科技有限公司 一种电池组主回路接口保护电路及保护方法
CN103575967A (zh) * 2012-08-09 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电气系统中隔离电压传感器故障、接触器故障的系统和方法
CN107074112A (zh) * 2015-10-30 2017-08-18 法拉第未来公司 用于使电池脱离的系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101084442B (zh) 2004-12-15 2012-02-08 富士通半导体股份有限公司 接触构件、接触器以及接触方法
US7268571B1 (en) 2006-03-20 2007-09-11 Texas Instruments Incorporated Method for validating and monitoring automatic test equipment contactor
JP5071453B2 (ja) 2009-08-20 2012-11-14 富士電機機器制御株式会社 電磁接触器
KR20150085383A (ko) * 2014-01-15 2015-07-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템 및 배터리 시스템을 포함하는 에너지 저장 시스템
WO2016183076A1 (en) * 2015-05-11 2016-11-17 Hindle Power, Inc. System and method for monitoring a dc power system
JP6448825B1 (ja) * 2018-01-11 2019-01-09 三菱電機株式会社 充電制御装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102646960A (zh) * 2011-02-22 2012-08-22 北京科易动力科技有限公司 一种电池组主回路接口保护电路及保护方法
CN103575967A (zh) * 2012-08-09 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电气系统中隔离电压传感器故障、接触器故障的系统和方法
CN107074112A (zh) * 2015-10-30 2017-08-18 法拉第未来公司 用于使电池脱离的系统和方法

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