预充电系统和方法技术方案

公开了一种用于将电池串连接至车辆的直流(DC)总线的系统。系统可以包括耦合在电池串与DC总线之间的预充电电路。预充电电路可以包括第一晶体管。系统还可以包括串联连接至预充电电路的第一接触器。系统可以进一步包括配置为闭合第一接触器和接通第一晶体管的控制器。

Precharge system and method

A system for connecting a battery string to a DC (DC) bus of a vehicle is disclosed. The system may include a pre charging circuit coupled between the battery string and the DC bus. The precharge circuit may include a first transistor. The system may also include a first contactor connected in series to a precharge circuit. The system may further include a controller configured to close the first contactor and to switch on the first transistor.

【技术实现步骤摘要】
预充电系统和方法
本公开一般涉及预充电系统和方法，且更为具体地，涉及用于将电池串连接至车辆的直流电(DC)总线的预充电系统和方法。
技术介绍
诸如电动车辆或混合动力车辆的电池供电车辆可以包含连接至DC总线的一个或多个高压电池组。高压电池组可以用作车辆的主电源来驱动各个主负载(如，牵引电动机)和各个辅助负载(如，HVAC、照明、泵，等)。为了确保高压安全，高压电池组必须当车辆关闭时与车辆电气系统隔离。因此，每次当车辆发动时，高压电池组需要连接至DC总线。然而，因为负载可以具有大电容并且高压电池组可以仅具有小的电源阻值，高压电池组的初始连接可以产生严重的涌入电流。该涌入电流在典型的车辆设置中可以容易地达到例如10,000A的最高点，还可能损坏车辆的电气组件。为了限制涌入电流，预充电电路可以耦合在高压电池组与DC总线之间以在高压电池组完全连接至DC总线之前预充电总线电容。照惯例，预充电电路可以包括串联连接的预充电电阻器和预充电接触器(或继电器)。在操作期间，可以闭合预充电接触器以将预充电电阻器连接至高压电池组，从而限制涌入电流。然而，高功率预充电接触器是昂贵且巨大的组件。其不仅增加了车辆的成本，而且很难包装在车辆的有限空间中。所公开的系统旨在克服以上所描述的问题中的一者或多者和/或现有技术的其他问题。
技术实现思路
与本公开的一个所公开的实施方式一致，提供了一种用于将电池串连接至车辆的直流(DC)总线的系统。系统可以包括耦合在所述电池串与所述DC总线之间预充电电路。所述预充电电路可以包括第一晶体管。系统还可以包括串联连接至所述预充电电路第一接触器。系统可以进一步包括配置为闭合所述第一接触器并接通所述第一晶体管的控制器。与本公开的另一所公开的实施方式一致，提供了一种用于将电池串连接至车辆的DC总线的系统。系统可以包括耦合在所述电池串与所述DC总线之间的预充电电路。系统还可以包括连接至所述DC总线的放电电路。系统可以进一步包括配置为减小所述预充电电路的第一阻抗并增加所述放电电路的第二阻抗的控制器。与本公开的又一所公开的实施方式一致，提供了一种用于将电池串连接至车辆的DC总线的方法。方法可以包括由控制器闭合耦合在所述电池串与所述DC总线之间的第一接触器。方法还可以包括由所述控制器接通串联连接至所述第一接触器和所述电池串的第一晶体管。以上一般的说明和以下具体的说明是示例性的且仅是解释性的并且不限制权利要求书。附图说明结合在本公开中及构成本公开一部分的所附附图示出了各个所公开的实施方式。在附图中：图1是包括用于将电池串连接至车辆的DC总线的系统的示例性车辆的示意性图解；图2是根据示例性实施方式的示出了在图1所示出的车辆中使用的示例性电路的示意性图示；图3是与图2中所示出的电路一致的用于将电池串连接至DC总线的系统的框图；以及图4是由图3所示的系统执行的方法的流程图。具体实施方式出于讨论的目的，本公开的原理与图1所描述的示例性车辆在一起进行描述。本领域技术人员将意识到本公开的原理可以应用于任何类型的车辆或机器来将电池连接至DC总线。图1是示出了示例性车辆100的部分视图的示意性图示。图1将使用作为车辆100的示例性实施方式的电动车辆进行描述，但是车辆100可以是其他类型的车辆。例如，车辆100可以是至少部分由电功率提供电力的车辆，诸如电动车辆或混合动力车辆。车辆100可以具有任何车体种类，诸如轿车、小轿车、跑车、卡车、旅行车、SUV、小型货车或转换型厢式货车。参考图1，车辆100可以包括动力传动机构110(由图1中的实线示出)，动力传动机构110可以进一步包括连接至公共DC总线的一个或多个高压电池组112和电驱动系统114。虽然图1显示了位于底盘中且接近车辆100后部的电池组112，但是电池组112可以位于车辆100的任何其他分隔空间中，诸如，例如在引擎盖区域内或均匀分布在底盘中。电池组112可以包括并联连接的一个或多个高压电池串。每一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。每一个电池串可以供给高压DC(如，400V)至电驱动系统114。车辆100可以使用并联连接的多个电池串来改善系统稳定性和功率可用性。电池串的并联配置可以有助于确保一个电池串与车辆100的DC总线的连接或断开连接不会对其他电池串的操作产生很大影响。因而，每一个电池串可以独立于其他电池串操作，以便于连续的车辆操作，尽管其他电池串中的一者或多者故障。电池组112可以与用于管理电池串以安全且可靠的方式使用和充电的电池管理系统(BMS，未示出)相关联。特别地，BMS可以不断地监控电池充电状态(SOC)和健康状态(SOH)。例如，BMS可以监控每一个电池串的输出电压、电池串中独立单元的电压、流入电池串和/或从电池串流出的电流等。电驱动系统114可以包括各种负载和控制单元，诸如具有动力电子设备(如，逆变器系统)和冷却系统的电动机、包括差动齿轮的传动装置、制动系统、用于车辆内部气候控制的高压空调等等。例如，当车辆100加速或维持在恒定速度时，逆变器系统可以将由电池组112供给的DC转变为用于驱动电动机的交流电(AC)。然而，当车辆100以再生制动模式操作时，电动机可以操作作为输出AC的发电机，AC由逆变器系统转变为用于充电电池组112和/或驱动动力传动机构110的其他负载的DC。电驱动系统114可以包括作为各种目的的许多负载电容器。例如，逆变器系统可以将滤波电容器用于移除不需要的频率。作为另一示例，大的集成电容器可以在车辆100中提供以为一个或多个负载提供电力。因此，电驱动系统114可以具有大输入电容。为了防止电池组112的初始连接至电驱动系统114时产生严重涌入电流，每一个电池串将相应的预充电电路用于对负载电容器进行预充电。车辆100可以将高功率接触器或继电器(未示出)用于切换高压。接触器可以包括与电枢相关联的线圈、机械耦合至电枢的活动触点、及固定触点。当与接触器相关联的控制器将电流引导至线圈时，在线圈中产生的得到的磁场可以吸引电枢。因为活动触点机械耦合至电枢，所以接触器可以将吸引力用于将活动触点与固定触点耦合。两个触点的耦合可以允许电流从电池串流至负载。当控制器停止供给电流至线圈时，磁场中止且活动触点受到外力(诸如，例如弹力或重力)返回至其释放状态。因此，电池串与负载之间的电连接中断，防止电流从电池串流至负载。在所谓的“锁住”接触器或继电器的其他实现中，接触器可以包含多个电枢并具有两个机械稳定状态，在一状态中，触点是相连的，在另一状态中，触点是未相连的。激励特定电枢可以使接触器从一个状态过渡至另一状态。车辆100可以在不同位置使用许多接触器以切换高电压。例如，车辆100中的每一个电池串可以具有两个主要接触器，一者连接电池串的正极端子而另一者连接电池串的负极端子。每一个电池串还可以具有预充电接触器以连接或不连接相应的预充电电路。然而，诸如机械继电器的接触器包含活动部分并且是巨大的组件。这些接触器很难在车辆100的有限空间中包装，并且给其他部件和组件留有很小的空余。如以下所描述的，在与本公开一致的示例性实施方式中，车辆100可以采用预充电系统，其使用功率晶体管来切换高电压。小型化晶体管在包装时提供了更大的灵活性。图2是根据示例性实施方式的用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将电池串连接至车辆的直流(DC)总线的系统，包括：预充电电路，耦合在所述电池串与所述DC总线之间，所述预充电电路包括第一晶体管；第一接触器，串联连接至所述预充电电路；以及控制器，配置为：闭合所述第一接触器；以及接通所述第一晶体管。

【技术特征摘要】
2015.12.15 US 14/969,5721.一种用于将电池串连接至车辆的直流(DC)总线的系统，包括：预充电电路，耦合在所述电池串与所述DC总线之间，所述预充电电路包括第一晶体管；第一接触器，串联连接至所述预充电电路；以及控制器，配置为：闭合所述第一接触器；以及接通所述第一晶体管。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述预充电电路进一步包括预充电电阻器。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一晶体管是MOSFET或IGBT。4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：第二接触器，并联连接至所述预充电电路；其中所述控制器进一步被配置为在所述DC总线的电压达到稳定状态之后闭合所述第二接触器。5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：监控电路，配置为检测所述DC总线的所述电压。6.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为在闭合所述第二接触器之后切断所述第一晶体管。7.根据权利要求4所述的系统，其中：所述第一接触器被配置为连接或断开连接所述电池串的第一端子与所述DC总线；以及所述第二接触器被配置为连接或断开连接所述电池串的第二端子与所述DC总线。8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括连接至DC总线的放电电路，所述放电电路包括放电电阻器。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述放电电路进一步包括串联连接至所述放电电阻器的第二晶体管，以及其中所述控制器进一步被配置为当所述电池串与所述DC总线断开连接时接通所述第二晶体管。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被配置为在所述第一晶体管接通时切断所述第二晶体管。11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：监控电路，配置为在所述第一晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·红，L·海恩，
申请(专利权)人：法乐第未来公司，
类型：发明
国别省市：美国,US