专利名称：用于电池组输出接触器的系统和方法
技术领域：
本发明涉及控制电池组输出接触器。在一个实例中，电池组为车辆提供电源。
背景技术：
电池组可包括一个或多个接触器，用于选择性地将电池组输出电连接至电池组外部的电负载。在一些电池组的配置中，一个接触器可被分配为控制预充电路，预充电路包括与电池组输出端子串联的限流电阻器。预充电路允许电池组向车辆电力网或母线(bus)供应有限量的电流使得母线在没有大的起动电流的情况下载电。一旦车辆电力母线载电，第二接触器闭合从而电池单元直接连接于车辆母线。这样，可以在车辆上电期间限制起动电流，以使车辆侧电源控制部件不具有明显的超大尺寸。一种控制电池组输出接触器的方法是使车辆控制器向电池组控制器发送电力请求或者闭合接触器请求。当电池控制器接收到电力请求时，接触器闭合从而提供电力给车辆电力母线。该配置在电力施加到车辆电力总线之前允许车辆控制器使电器件连接车辆电力母线或者使电器件与车辆电力母线断开连接。因此，车辆控制器可将车辆电力母线设置为适于从电池接收电荷的状态。然而，在车辆重置条件期间或车辆控制器退化期间，当车辆母线不是处于期望闭合接触器的情形下时，对车辆控制器来说请求闭合电池组输出接触器可以是可能的。如果在车辆电力母线不是配置为用于接触器闭合操作时闭合电池组接触器，可能发生接触器或预充电阻器或车辆部件的退化。
发明内容
发明人在此已意识到可能期望在闭合电池组输出接触器之前进行一些步骤。因此，发明人在此已开发出一种控制具有电池控制�？楹偷绯刈槭涑鼋哟テ鞯牡绯刈榈姆椒ǎㄖ刂盟龅绯乜刂颇？椋恢刂弥笫顾龅绯乜刂颇？樯系纾唤邮绽醋酝獠靠刂破鞯那肭笠远峡谝焉系绲牡绯乜刂颇？橹械牡绯刈槭涑鼋哟テ鳎灰约霸谥刂煤蟊蘸系绯刈槭涑鼋哟テ鳎越鲎魑运邮盏降那肭笫亲灾刂煤蟠油獠靠刂破鹘邮盏牡谝恢噶畹南煊�。通过在电池控制�？樯系缙诩涫紫惹肭蠖峡绯刈槭涑鼋哟テ鳎梢栽黾釉诒蘸系绯刈槭涑鼋哟テ髦耙云谕哪Ｊ皆诵性诘绯刈橥獠康目刂破鞯母怕�。例如，如果电池控制器经历上电状态，当从外部控制器到电池组控制器的第一指令是断开电池组输出接触器的指令时，可通过电池控制器判断出在电池组外部的控制器正如预期的运行。当电池组控制器接收到预期的断开指令时，在来自电池组的电荷施加到车辆电力母线之前车辆控制器将车辆电力母线设置为期望的状态的可能性增加。这样，可以减少在车辆总线准备好接收电力之前电池电力施加到车辆总线的可能性。本发明可提供几个方面的优点。具体而言，本方法能够在车辆电压母线没有配置为接受电池电力时减少将电池输出连接到车辆电压母线的可能性。进一步地，本发明由于不需要额外的硬件因此可减少系统的成本。在以下单独或者结合附图来看的详细描述中，本发明的上述优点和其他优点，以及特征将是显而易见的。应当理解，提供上述总结是为了以简化的形式引入在说明书中进一步描述的一组概念。这不旨在确定要求保护的主题的关键或基本特征，本发明的保护范围仅通过附在说明书中后面的权利要求来限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述说明的缺点或本发明的任何一部分的实施。
图1示出了电池组或电池组件的爆炸示意图；图2示出了示例性的电池�？榈氖疽馔迹煌�3示出了示例性的电池单元堆叠的爆炸示意图；图4示出了用于控制电池组输出的电路示意图；图5示出了在预期的电池组运行状态期间的有效模拟信号的示例曲线图；图6示出了在第一电池组接触器闭合时序期间的有效模拟信号的示例曲线图；图7示出了在第二电池组接触器闭合时序期间的有效模拟信号的示例曲线图；图8示出了用于控制电池组的输出接触器的方法的流程图。
具体实施例方式本说明书涉及控制电池组的输出接触器。在一个实施例中，电池单元，例如图2-3 中示出的那些，可组合成如图1所示的电池组。来自电池单元的电力可通过如图4示出的接触器选择性地输送到在电池组外部的负载。在通过图8的方法示出的一个实例中，在电池组外部的控制器请求将电池接触器置于断开状态后，允许闭合电池组输出接触器。图1显示了电池组件1的爆炸图。电池组件可包括盖体10、连接装置12、第一冷却子系统14 (例如冷却板)、多个电池�？�16、第二冷却子系统18 (例如冷却板)、和托架 20。装配时，可通过合适的连接装置(例如，螺栓、粘合剂等)将盖体连接于托架，从而形成包围连接装置、冷却子系统、和电池�？榈目翘�。电池�？�16可包括多个配置为用于储存能量的电池单元。虽然示例了多个电池�？椋怯Φ崩斫庠谄渌氖凳├幸部梢允褂玫ジ龅绯啬？椤５绯啬？�16可置于第一冷却子系统14和第二冷却子系统18之间，在该情况下定位电池�？椴⑹顾堑牡缍俗釉诹礁隼淙醋酉低持涑獾牟嗝�21上。每个电池�？榭砂ǖ谝徊嗝�23和第二侧面25，第一侧面和第二侧面可分别称为顶面和底面。顶面和底面可置于电端子两侧，在此将参考图2和图3作更详细的讨论。在该实施例中，在电池组件中，每个电池�？榈亩ッ娑级ㄎ晃谝还财矫嬷小Ｍ兀诘绯刈榧校扛龅绯啬？榈牡酌娑级ㄎ晃诹硪还财矫嬷小Ｈ欢谄渌氖凳├校雒扛龅绯啬？榈亩ッ婊蛘叩酌娑级ㄎ晃谝还财矫嬷�。这样，冷却子系统可保持直接接触电池�？榈亩ッ婊虻酌嬉栽黾尤茸坪吞岣呃淙茨芰Γ缭诖私徊矫枋龅模渲欣淙醋酉低澈偷绯啬？榭晒裁娼哟�。示例性电池�？榈牧硗獾南附谠诖瞬慰纪�2和图3进一步描述。在可选实施例中，在电池组件1中可仅包括冷却子系统中的一个，例如上部的冷却子系统(在该实施例中为子系统14)。而且，第一和第二冷却子系统的位置、尺寸和几何形状实质上是示范性的。因此，在其他的实施例中，第一和第二冷却子系统的位置、尺寸、和几何形状可基于电池组件的各种设计参数而改变。电池组件1也可包括配电�？�(EDM) 33、监控和平衡板(MBB) 35、和电池控制�？� (BCM) 37。电池�？�16中的电池单元的电压可通过集成在电池�？�16上的MBB来监控和平衡。平衡电池单元是指，使电池单元堆叠中的多个电池单元之间的电压均衡。进一步地， 可使电池单元堆叠之间的电池单元电压均衡。MBB可包括多个电流传感器、电压传感器、和其它的传感器。EDM控制从电池组到电池负载的电能的分配。具体而言，EDM包括用于将高压电池电源连接到外部电池负载(例如逆变器)的接触器。BCM提供了在电池组系统上的管理控制。例如，BCM可控制在电池组内的辅助�？椋鏓DM和单元MBB。进一步地，BCM可包括微处理器，该微处理器具有随机存取存储器、只读存储器、输入端口、实时时钟、输出端口 ；以及控制器局域网络(CAN)端口，用于与电池组外部的系统以及MMB和其它的电池组�？橥ㄐ拧Ｍ�2显示了可包括在多个电池�？�16(图1中示出的)内的示范性的电池�？� 200。电池�？�200可包括具有多个堆叠的电池单元和输出端子201的电池单元堆叠。堆叠布置允许将电池单元紧密地捆扎在电池�？槟�。图3显示了示例性的电池单元堆叠300的一部分的爆炸图。如图所示，电池单元堆叠按次序由散热器壳体310、电池单元312、顺应垫(compliant pad) 314、电池单元316等构建成。然而，应当理解，其它的布置也是可能的。例如，电池单元堆叠按次序由散热器壳体、电池单元、散热器壳体等构建成。进一步地，在一些实施例中，散热器壳体可集成在电池单元中。电池单元312包括用于连接到母线(bus bar，未示出)的阴极318和阳极320。 母线将电荷从一个电池单元送到另一个电池单元。电池�？榭膳渲梦绯氐ピ源雍�/或以并联连接。在电池单元并联组合时，母线连接类似于电池单元端子。例如，第一电池单元的正极端子连接到第二电池单元的正极端子，以便并联组合该电池单元。在期望增加电池�？榈牡缪故保赶咭擦拥绯氐ピ俗拥恼俗雍透杭俗�。电池单元312进一步包括方形(prismatic)电池324，方形电池324包含电解质化合物。方形电池324与单元散热器326热交流。单元散热器326可由金属板形成并且该金属板的边缘在一面或多面上弯90度从而形成法兰(flanged)边缘。在图3的实施例中，两个相对侧面包括法兰边缘。然而其他的几何形状也是可能的。电池单元312实质上与电池单元316—样。因此， 相应地标记相似的部分。电池单元312和316布置为它们的端子对齐并且露出。在图2示出的电池�？橹校拥缍俗右员隳芄淮拥绯啬？榈拿扛龅ピ刑崛∧芰�。回到图3，顺应垫314置于电池单元312和电池单元316之间。然而，在其他的实施例中，电池单元堆叠中可以不包括顺应垫。散热器壳体310可通过金属板形成，该金属板具有底座328并且边缘在一面或者多面上弯90度从而形成法兰边缘。在图3中，纵向对齐的边缘330和垂直对齐的边缘332 弯曲成法兰边缘。如所述的，按尺寸定制散热器壳体以容纳一个或多个电池单元。换句话说，一个或多个电池单元可定位在底座328内。因而，电池单元的法兰边缘可与散热器壳体接触，并且电池单元312的底面329可与散热器壳体的底座接触，从而促进热传递。散热器壳体310的纵向对齐的边缘332中的一个可形成电池�？�200的顶面202 的一部分，如图2所示。类似地，纵向对齐的边缘332中的一个可形成电池�？榈牡酌娴囊徊糠�。因而，散热器壳体的纵向对齐的边缘可与第一和第二冷却子系统接触以改善热传递。 这样，热量可以从电池单元传递到电池�？榈耐獠俊？赏ü蠊�(binding band) 204和205将电池单元捆在一起。绑箍可围绕电池单元堆叠进行缠绕或者可仅从电池单元堆叠的前面延伸到电池单元堆叠的后面。在后续的实例中，绑箍可连接到电池盖。在其他的实施例中，绑箍可包括拴在端部的螺柱(例如金属螺柱)。进一步地，各种其他的方法可用于将电池单元绑在一起形成所述堆叠。例如，连接到端板的螺杆可用于提供期望的压缩。在另一实例中，电池单元可以刚性构架的方式堆叠在一起并且在一端的板能够相对于所述电池单元向后和向前滑动，以提供期望的压缩力。在又一实施例中，用开口销(cotter pin)保持在适当位置的杆可用于将电池单元固定在合适位置。因而，应该理解各种捆绑机构可用于将电池单元堆叠保持在一起，并且这些应用不限于金属或塑料箍。盖体206为电池母线(未示出)提供保护，该电池母线用于将电荷从多个电池单元处传送到电池�？榈氖涑龆俗哟Α５绯啬？榛箍梢园拥降绯氐ピ训那岸烁�208和后端盖210。前端盖和后端盖包括�？榭� 26。然而，在其他的实施例中，�？榭诳砂ㄔ诘绯啬？榈囊徊糠种校玫绯啬？榘绯氐ピ�。各种方法可用于确定电池荷电状态。通过了解电池单元的电荷状态来确定电池单元是否可接受另外的电荷是有可能的。进一步地，通过了解电池单元的电荷状态来确定什么时候不期望电池单元放电是有可能的。确定电池荷电状态的一种方法包括确定电池单元的电压。现参考图4，示出了用于控制电池组输出的示意图。在该实施例中，电池组400包括如通过虚线指出的两个电池单元堆叠402和414。电池单元412和424被示出为是同样的配置并且它们串联连接。然而，电池单元堆叠可配置为具有不同数量的电池单元，并且如果需要的话可配置互不相同的电池单元。例如，电池单元412和424每个可包括8个电池单元。4个电池单元串联布置。进一步地，4个电池单元与串联布置的其他4个电池单元并联布置。在该配置中，电池单元堆叠402和414中的每一个都输出与串联连接的电池单元的数量以及每个电池单元的单个电压输出相关的电压。并且，如上面讨论的，电池单元堆叠的电流能力或安培-小时额定值可与并联连接的电池单元的数量相关。随着并联布置的电池单元的数量增长，电池单元堆叠的安培_小时额定值也增长。随着串联布置的电池单元的数量增长，电池单元堆叠的输出电压也增长。因而，电池组的电压输出可通过改变以串联连接布置的电池单元的数量来增加或减少。同样地，电池组安培_小时额定值可通过改变以并联布置的电池单元的数量来增加或减少。因此，在该实例中，可通过增加与电池单元堆叠402和414的电池单元串联连接的附加电池单元来增加电池组的电压。可选地，可通过增加更多的与电池单元412和524并联连接的电池单元来增加电池单元堆叠的安培-小时额定值。电池单元堆叠402和414包括输入开关404和416，分别用于选择性地将ADC 406 和418连接到电池单元412和424。M⑶410和422通过来自相应MCU的数字输出来控制开关404和416的状态。输入开关404和416被配置成使得ADC406和418可连接到单个电池单元以测量电池单元电压并且不受可与被测量的电池单元串联放置的电池单元的电压的影响。在一个实施例中，每个MCU 410和422可将每个串联连接的电池单元连接到相应的ADC 406和418。在电池单元并联连接时，输入开关404和416将ADC 406和418连接到单元堆叠中的并联连接的电池单元。因而，每个连接到电池单元堆叠的ADC可配置为用于测量相应电池单元堆叠内并联连接的一个或多个电池单元的电压。ADC 406和418被配置为高精度器件(例如12或16比特精度ADC)，该高精度器件是相对于MCU 410和418的外部芯片或片外芯片，然而在其他实施例中，ADC也可以是片上的并具有不同的精度(例如8比特精度)。在一个实施例中，ADC 406和418分别通过SPI 端口与MCU 410和422通信。SPI端口用于在单个的M⑶分别命令输入开关404和416从而循环通过电池单元412和424时，将电池单元电压传输给每个MCU。通过循环通过开关， 单个串联电池单元连接到ADC 406和418以确定电池单元电压。ADC 408和420是集成到MCU 410和422的低精度(例如8比特精度)器件。在可选实施例中，ADC 408和420可具有高精度(例如12或16比特精度)并且在MCU410和 422的外部。ADC 408和420被配置为用于测量由电池单元412和424为相应的电池单元堆叠402和414提供的串联电压。例如，ADC 408被配置为用于测量由4个电池单元的串联组合提供的电压，这4个电池单元还并联连接另外4个电池单元，例如，412所示的电池单元。因而，MBB的ADC被配置为用于测量电池单元堆叠中的电池单元的串联组合。当然，连接到电池单元堆叠的MBB中的ADC可被配置为用于测量图4示出的4个电池单元之外的附加电池单元的电压，或者比图4示出的4个电池单元少的电池单元的电压。进一步地，如上讨论的，电池单元412的串联组合使电池单元堆叠402的输出电压增加。MCU 410 和 422 控制输入开关 404 和 416 以及 ADC 406 和 408、418、和 420。进一步地，MCU 410和422可将相应的电池电压存储到存储器并且对通过ADC 406、408、418、和 420捕获到的电池电压数据执行算术运算和逻辑操作。BCM 438通过CAN总线440与电池单元堆叠402和414中的MCU 410和422通信。 BCM 438可从电池单元堆叠402和414获取电池电压和状态指标(例如，指示ADC、电池单元、或MCU退化的标志)。BCM 438也通过硬连接的数字输入和输出与EDM 442通信，以断开和闭合主输出接触器450、预充电池输出接触器452、和低侧接触器448。在可选实施例中，当确定将电池单元堆叠402和414与电池负载或源连接时，BCM 438可通过CAN 440与 EDM 442通信，以实现发送指令从而闭合主输出接触器450、预充电池输出接触器452、和低侧接触器448。主电池输出接触器450、预充电池输出接触器452、和低侧接触器448充当电控制开关，并且在没有来自BCM 438的指令的情况下不中断短路电流。在一个实例中，主电池输出接触器450、预充电池输出接触器452、和低侧接触器448是�？哟テ鞑⑶野ū蘸舷呷�。接触器具有可通过操作闭合线圈从而与金属载流导体接合和断开的金属触点。在一个实例中，通过物理分离载流导体来断开接触器。在其他的实例中，如果电池输出要求较低，电池组接触器可以是基于硅的接触器，例如FET或IGBT。在预充电池输出接触器452是闭合的时侯并且主电池输出接触器450是断开的时候，相比于主电池输出接触器450是闭合的时候，预充电阻器462减少电池单元412和电池单元424之间的电流。在将电池电力输送给外部负载的运行时序期间，低侧接触器448在预充电池输出接触器452之前闭合，预充电池输出接触器452在主电池输出接触器450之前闭合，以便限制电池组和外部负载之间的电流。这样，通过首先闭合预充电池输出接触器 452，电荷以以下速率供应给外部负载，该速率允许负载的电压在全部电池能力对外部负载可用之前增加。这样，可减少从电池组流到外部负载的电流。在其他的实例中，预充电池输出接触器452在低侧接触器448之前闭合，低侧接触器448在主电池输出接触器450之前闭合。在主接触器450闭合后，可断开预充电池输出接触器452以便在主电池输出接触器 450断开时没有电流从电池流到外部负载。CSM 444可以与EDM集成在一起或者可配置为单独的�？椤SM 444包括用于测量在接触器450、452、和448的电池侧中之一或任意组合上的电池组电流。提供熔丝462以限制进入或离开电池组的电流。因此，图4的系统提供了一种用于控制电池组输出的系统，包括多个电池单元； 第一电池组输出接触器；以及电池控制器，所述电池控制器包括用于接收来自外部控制器的请求的指令，以在所述电池控制器上电后断开所述第一电池组输出接触器，以及所述电池控制器进一步包括用于闭合所述第一电池组输出接触器的指令，以仅作为对接收到的请求是自所述上电后从电池组外部的�？榻邮盏牡谝恢噶畹南煊ΑＯ低撑渲贸墒沟盟龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ饕源姆绞降缌釉谒龆喔龅绯氐ピ驮谒龅绯刈橥獠康母涸刂�。系统可包括第一电池组输出接触器是�？哟テ鳎贸？哟テ靼ū蘸舷呷徒鹗舸サ�。在一个实例中，系统配置成第一电池组输出接触器配置为用于通过预充电阻控制电流，以及其中，第二电池组输出接触器以串联的方式电连接在多个电池单元和外部负载之间。进一步地，第二电池组输出接触器串联电连接至第一电池组输出接触器。在一个实例中，电池控制器包括用于指示在所述电池组外部的控制器的退化状态的指令。在另一实例中，在所述电池组外部的控制器是车辆控制器或者固定电力系统(stationary power system)控制器，以及电池控制器包括用于在第一请求不是断开所述第一电池组输出接触器的请求时将第一电池组输出接触器保持在断开状态的指令。最后，系统包括配置在多个电池�？槟诘亩喔龅绯氐ピ⑶移渲兴龆喔龅绯氐ピ秋胱拥绯氐ピ�。图4的系统也提供了一种用于控制电池组输出的系统，包括多个电池单元；第一�？榘ǖ谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ髋渲贸捎糜诘鹘谒龆喔龅绯氐ピ朐谒龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ骰古渲贸捎糜诘鹘谕üこ涞缱杵鞯牡缌鳎灰约暗诙绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ髋渲贸傻鹘谒龆喔龅绯氐ピ朐谒龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ饔胨龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞑⑿辛樱坏诙？椋ㄓ胨龅谝荒？橥ㄐ诺目刂破鳎龅绯刈榭刂破靼ㄓ糜诮邮绽醋酝獠靠刂破鞯那肭笠栽谒龅绯刈榭刂破魃系绾蠖峡龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯闹噶睿约八龅绯刈榭刂破鹘徊桨ㄓ糜诒蘸纤龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯闹噶睿越鲎魑越邮盏降那肭笫亲陨系缫院蟠釉诘绯刈橥獠康哪？榻邮盏牡谝恢噶畹南煊�。系统可能还包括从所述控制器到在所述电池组外部的控制器的CAN链路。在一个实例中，系统具有进一步包括用于向在所述电池组外部的控制器指示退化情况的指令的控制器。在另一个实例中，系统具有一种控制器，该控制器进一步包括用于在第一请求不是断开第一电池组输出接触器的请求时将第一电池组输出接触器保持在断开状态的指令。系统可包括配置在多个电池�？槟诘亩喔龅绯氐ピ⑶移渲卸喔龅绯氐ピ秋胱拥绯氐ピ�。系统还包括具有进一步用于在闭合第二电池组输出接触器之前闭合所述第一电池组接触器的指令，以及进一步用于在闭合第二电池组输出接触器之后断开第一电池组输出接触器的指令。图4的系统还提供了一种用于控制电池组输出的系统，包括多个电池单元；第一电池组输出接触器；以及电池组控制器，所述电池组控制器包括用于自初始化电池控制器后接收第一接触器控制请求的指令，第一接触器控制请求来自外部控制器并且指示出断开或闭合第一电池组输出接触器的请求，电池控制器进一步包括用于将第一电池组输出控制器保持为断开以作为对第一控制器请求的响应的指令，所述电池控制器进一步包括用于在第一接触器控制请求后接收后续接触器控制请求的指令，后续接触器控制请求是闭合电池组输出接触器的请求，以及所述电池组控制器进一步包括用于闭合电池组输出接触器以响应后续接触器控制请求的指令，该后续接触器控制请求仅作为对第一接触器控制请求是接触器断开请求的响应。图4的系统还提供了一种用于控制电池组输出的系统，包括多个电池单元；第一�？椋ǖ谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ髋渲贸捎糜诘鹘谒龆喔龅绯氐ピ朐谒龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ骰古渲贸捎糜诘鹘谕üこ涞缱杵鞯牡缌鳎缓偷诙绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ髋渲贸捎糜诘鹘谒龆喔龅绯氐ピ朐谒龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ饔胨龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞑⑿辛樱坏诙？椋ㄓ氲谝荒？橥ㄐ诺目刂破鳎隹刂破靼ㄓ糜谧钥刂破鞒跏蓟蠼邮盏谝唤哟テ骺刂魄肭蟮闹噶睿谝唤哟テ骺刂魄肭罄醋酝獠靠刂破鞑⑶抑甘疚峡虮蘸系谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅隹刂破鹘徊桨ㄓ糜诮谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞅３治峡宰魑缘谝唤哟テ骺刂魄肭笙煊Φ闹噶睿隹刂破鹘徊桨ㄓ糜谠诘谝唤哟テ骺刂魄肭蠛蠼邮蘸笮哟テ骺刂魄肭蟮闹噶睿龊笮哟テ骺刂魄肭笫潜蘸系谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅隹刂破鹘徊桨ㄓ糜诒蘸系谝坏绯刈槭涑鼋哟テ饕宰魑院笮哟テ骺刂魄肭蟮南煊Σ⒔鲎魑缘谝唤哟テ骺刂魄肭笫墙哟テ鞫峡肭蟮南煊Φ闹噶睿约八隹刂破鹘徊桨ㄓ糜谠诒蘸系谝坏绯刈槭涑鼋哟テ骱蟊蘸系诙绯刈槭涑鼋哟テ鞯闹噶�。现参考图5，示出了在预期的电池组运行条件期间有效模拟信号的示例图。具体而言，图5的信号表示在电池组正常运行期间的有效信号。在正常运行期间，电池控制�？樵诵兄噶畲佣峡捅蘸弦桓龌蚨喔龅绯刈槭涑隹刂破饕韵煊醋猿盗究刂破鞯拿睢Ｗ酝�5的上部位置开始的第一个曲线图是车辆母线电压的曲线图。X轴表示时间， 时间从左向右增加。Y轴表示车辆母线电压，电压自Y轴的底部向顶部增加。自图5的上部位置开始的第二个曲线图表示例如由车辆控制器生成的接触器闭合请求。X轴表示时间，时间从左向右增加。Y轴表示接触器闭合请求的存在或不存在。当示踪线506为高时，接触器闭合请求存在。当示踪线506为低时，接触器闭合请求不存在。 接触器闭合请求的存在指示出车辆控制器期望在车辆电力母线的电池电压。在一个实例中，电池控制�？楸蘸显こ涞绯厥涑鼋哟テ鳎缓笤谠は热范ǖ氖奔浜蠡蛟诔盗灸赶叩酱锩畔薜缪购蟊蘸现鞯绯厥涑鼋哟テ�。一旦闭合主电池输出接触器，就断开预充电池组输出接触器。自图5的上部位置开始的第三个曲线图表示接触器状态信号。X轴表示时间，并且时间从左向右增长。Y轴表示电池组输出接触器状态。当示踪线508为高时，电池组输出接触器状态指示出电池组接触器是闭合的。在一个实施例中，当主电池输出接触器绕过预充电阻器将电池单元与在电池组外部的负载连接时接触器状态信号跳转为高位。应当注意到，可通过闭合预充电池输出接触器和主电池输出接触器而绕过预充电阻器。当示综线 508为低时，电池组输出接触器状态指示出主电池输出接触器是断开的。在左边的时间Ttl，车辆母线电压为低，指示出车辆负载没有接收到来自电池组的电力。进一步地，接触器闭合请求以及接触器状态信号为低，指示出一个或多个电池输出接触器是断开的。在Ttl，响应于接触器闭合请求从低位变化到高位，车辆母线电压502在504开始增力口。在一个实例中，接触器闭合请求使得电池控制�？楸蘸嫌朐こ涞缱杵�(如图4的接触器452)串联的预充电池输出接触器以作为对接触器闭合请求的响应。闭合预充电池输出接触器使得允许电流从电池处流到车辆电力母线从而增加车辆母线电压。接触器状态信号保持在Ttl和T1之间的低位，指示出全部电池容量对车辆是不可用的。 在T1，车辆母线电压达到一电平并且在以后基本保持为常量。在一个实例中，车辆母线电压基本上在T1达到电池电压。另外，接触器状态信号从低位变化到高位，指示主电池输出接触器是闭合的。在一个实例中，在电池单元和外部负载之间没有预充电阻器的情况下，主电池输出接触器将电池单元直接连接到外部负载(如图4中的接触器450)。在一些实例中，在主接触器闭合后，预充接触器转为断开状态。因此，通过图5示例的时序是一个用于通过一个或多个电池输出接触器将电池电荷供应给外部负载的示例性过程。现参考图6，示出了在第一电池输出接触器闭合时序期间有效模拟信号的示例曲线图。具体而言，示出了在电池控制器重置期间的有效信号。图6描述的信号与图5描述的信号一样，然而，图6的信号表示了在不同运行状态期间出现的信号。因此，为了简明起见，信号的描述将限于图6的信号相比于图5的信号的区别。在图6示例的实施例中，电池控制�？榻鼋邮芾醋猿盗究刂颇？榈闹噶�。在Ttl的左侧，示踪线602指示出供应给车辆电力母线的电压基本是电池电压，以及接触器闭合请求608为高，这指示出车辆控制器正在请求在车辆母线的电池电压。接触器状态信号610也在时间Ttl左侧的高电平并且指示出主电池输出接触器处于闭合状态。在Ttl，电池组控制器被重置，使得接触器状态信号指示为断开的主电池输出接触器。在一些实例中，接触器状态信号在电池控制器重置期间可跳转到预先确定的状态。接触器闭合信号保持在高电平并且指示出车辆控制器在电池控制器重置期间向车辆母线请求电池电力。当重置电池控制器时，主电池输出接触器转变到断开状态，使得随着车辆负载消耗电池电力，车辆母线电压在604下降。在T1,电池控制器完成重置并且响应接触器闭合请求608。因为车辆控制器可能不知道电池控制器重置，接触器闭合请求保持在高位并且指示期望在车辆母线的电池电压。 在一个实例中，通过闭合预充电池输出接触器来响应电池控制器。闭合预充电池输出接触器增加在606指示的车辆母线电压。然而，如果车辆控制器不知道电池控制器重置，车辆控制器可能不会使车辆负载与车辆母线断开连接。因此，车辆母线电压在T2达到峰值，然后下降。例如，如果激活预充电池输出接触器导致电池组电阻器退化，车辆总线电压可能下降。 因此，图6的信号指示出在电池控制器重置期间闭合电池组输出接触器的可能结果。现参考图7，示出了在第二电池输出接触器闭合时序期间的有效模拟信号的示例曲线图。具体而言，示出了根据图8的方法的电池输出接触器的闭合时序。图7中描述的信号与图5-6描述的信号相同。因此，为了简明起见，信号的描述将限定在图7的信号相比于图6的信号的区别。在Ttl的左边，示踪线702指示出供应给车辆电力母线的电压基本上是电池电压并且接触器闭合请求708为高，指示出车辆控制器正在请求在车辆母线处的电池电压。接触器状态信号710也在时间Ttl左边的高电平并且指示出主电池输出接触器处于闭合状态。在Ttl，电池组控制器重置，使得接触器状态信号指示为断开的主电池输出接触器。 在一些实例中，接触器状态信号可在电池控制器重置期间调整为预先确定的状态。在电池控制器重置期间，接触器闭合信号保持在高电平并且指示车辆控制器正在请求到车辆母线的电池电力。当电池控制器重置时，主电池输出接触器转变为断开状态，使得随着电池负载消耗电池电力，车辆母线电压将在704下降。在T1,电池控制器完成重置并且响应接触器闭合请求708。因为车辆控制器可能不知道电池控制器重置，接触器闭合请求保持在高位并且指示出期望在车辆母线的电池电压。在该实例中，通过确定车辆控制器请求的类型来响应电池控制器。因为车辆控制器正请求接触器闭合，电池控制器使预充电池输出接触器和主电池输出接触器留在断开状态。结果，虽然车辆控制器继续请求电池电压，车辆母线电压继续衰减。在一个实例中，电池控制器在T1发送状态信号给车辆控制器以指示出现退化情况。车辆控制器可以通过请求掉电时序的方式进行响应，以便电池控制器和车辆控制器可自掉电状态起重新初始化。现参考图8，示出了用于控制电池组的输出的方法的流程图。在一个实施例中，基于电池控制模块的重置执行图8的方法。在电池控制�？榈舻绾蠡蛘咴谔粞〕龅脑诵刑跫�(例如基于来自车辆控制器或退化电连接的重置请求)发生电池�？橹刂�。在重置期间，重启微控制器，以及将微控制器的栈指针设置在预先确定的位置，以便微控制器根据预先确定的程序开始执行指令。 在802，程序800判断是否存在接触器闭合请求。接触器闭合请求可源自车辆控制器或车辆子系统控制器(如，电机控制器)。进一步地，在一个实例中，接触器闭合请求可由固定电力系统控制器通过CAN链路传送。在其他的实例中，控制器闭合请求可以是通过数字输入。如果判断出存在接触器请求，程序800执行804。否则程序800退出。
在804，程序800自电池控制�？樯系缁蛑刂煤笈卸辖哟テ鞅蘸锨肭笫欠袷抢醋酝獠靠刂破鞯牡谝磺肭笙�。在一个实例中，可因为外部条件或内部条件发生电池控制器重置。在电池控制器重置期间，微控制器重启并停止执行一系列指令。进一步地，可将微控制器中的栈指针重置在预先确定的位置，以便微控制器开始执行基于已知和可预测条件的指令。在重置栈指针后，将指示来自电池组外部的控制器的第一请求消息的状态的标志设置为真，程序800监控CAN链路以获得来自外部控制器的消息。一旦通过电池组控制器接收到来自电池组外部控制器的第一请求消息，在程序800结束时将第一消息请求标志设置为假以便指示任何后续的消息不是来自外部控制的第一请求消息。如果从外部控制器接收到一消息，并且第一请求消息标志设置为真，程序800执行806。否则程序800执行810。在806，程序800判断来自外部控制器的请求是否是接触器闭合请求。如果是，程序800执行808。否则，程序800执行812。在808，程序800将一个或多个电池输出接触器保持在断开状态并且程序800进入关闭模式。程序800也通过CAN链路发送状态信息给外部控制器(例如，车辆控制器或固定电力控制器)并且指示退化状态。程序800留在闭合状态直到通过车辆控制器重置电池组或者直到电池组掉电。在812，程序800将第一请求消息标志设置为假。通过将第一请求消息标志设置为假的状态，在程序800的后续运行期间，程序800可执行810。这样，程序800在电池输出被输送到车辆电力母线前提供了关于车辆控制请求的检查。在810，响应于来自外部控制器的接触器闭合请求，程序800闭合接触器。在一个实例中，在810发起接触器闭合时序。具体而言，首先在810闭合第一接触器。第一接触器是预充接触器并且与预充电阻器串联电连接。之后，一旦车辆母线电压达到预先确定的电平，闭合第二接触器。第二接触器与第一预充接触器并联连接并且可描述为主接触器。在闭合主接触器以完成从电池到车辆负载的电力转移后，断开预充接触器。因此，图8的方法提供了一种控制电池组输出的方法，该电池组具有电池控制�？楹偷绯刈槭涑鼋哟テ鳎ㄖ刂盟龅绯乜刂颇？椋恢刂弥笫顾龅绯乜刂颇？樯系纾唤邮绽醋酝獠靠刂破鞯那肭笠远峡谝焉系绲牡绯乜刂颇？橹械牡绯刈槭涑鼋哟テ鳎� 以及在重置后闭合电池组输出接触器，以仅作为自重置后所接收的请求是从外部控制器接收的第一指令的响应。该方法实施电池组输出接触器控制从多个电池单元经预充电阻器到所述电池组外部的负载的电流。然而，该方法也实施电池组输出接触器控制从多个电池单元到所述电池组外部的负载的电流。在一个实例中，该方法包括通过CAN链路带来的请求，以及其中，在所述电池组外部的控制器是车辆控制器。该方法也可包括一种模式，该模式中电池组进入将电池组输出接触器锁在断开位置以及将指示退化的信号从电池控制�？榉⑺偷剿龅绯刈橥獠康目刂破鞯哪Ｊ健Ｔ诶醋运龅绯刈橥獠康目刂破鞯牡谝磺肭蟛皇嵌峡绯刈槭涑隹刂平哟テ鞯那肭笫保绯刈榭山敫媚Ｊ�。该方法也可实施其中电池组包括多个锂离子电池单元，以及其中，所述电池组输出接触器是包括闭合线圈和金属触点的常开接触器。进一步地，在所述电池控制�？樯系缙诩洌哟テ骺纱τ诙峡刺Ｍ�8的方法也提供了一种用于控制电池组的输出的方法，该电池组具有电池控制模块和电池组输出接触器，包括运行重置或硬件上电之后，初始化电池控制�？椋蛔猿跏蓟绯乜刂颇？楹蠼邮盏谝唤哟テ骺刂魄肭螅谝唤哟テ骺刂魄肭罄醋酝獠靠刂破鞑⑶抑甘径峡虮蘸系绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅绯刈槭涑鼋哟テ鞅３治峡韵煊Φ谝唤哟テ骺刂魄肭螅笮哟テ骺刂魄肭笫潜蘸系绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅灰约氨蘸系绯刈槭涑鼋哟テ饕韵煊笮哟テ骺刂魄肭螅煤笮哟テ骺刂魄肭蠼鲎魑缘谝唤哟テ骺刂剖墙哟テ鞒？肭蟮南煊�。本发明的主旨包括在此公开的各种系统、结构和其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而意见的结合或变形。本领域普通技术人员应理解，图8描述的程序可由用于控制器的指令表示，或者可由任意数量的处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程或类似策略)中的一个或多个表示。这样，示例的各种步骤或功能可按照示例的顺序并行执行，或者可在某些情形下被省略。同样地，为实现在此描述的目的、特征和优点，所述处理次序不是必须要求的， 提供所述处理次序仅是为了举例说明和描述容易。虽然没有明确地阐述，然而本领域普通技术人员将意识到可根据使用的具体策略重复执行一个或多个示例的步骤或功能。
随附的权利要求具体指出了被认为是具有新颖性和非显而易见性的某些组合或变形。这些权利要求可涉及一种元件或第一元件或它的等效结构。这样的权利要求应理解为包括一个或多个这种元件的合并，既不要求也不排除两个或多个这种元件。可通过修改当前权利要求或通过在该申请或相关申请中描述新的权利要求请求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合或变形。这样的权利要求，无论相比于原权利要求的范围是宽、窄、相等或不相同，也被认为是包括在本发明的主旨内。
权利要求
1.一种用于控制电池组的输出的方法，该电池组具有电池控制�？楹偷绯刈槭涑鼋哟テ鳎ㄔ诮兄刂没蛴布系缰螅跏蓟龅绯乜刂颇？椋蛔猿跏蓟龅绯乜刂颇？榭迹邮盏谝唤哟テ骺刂魄肭螅龅谝唤哟テ骺刂魄肭罄醋运龅绯刈橥獠康目刂破鞑⑶抑甘径峡虮蘸纤龅绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅龅绯刈槭涑鼋哟テ鞅３治峡⑶也豢悸撬龅谝唤哟テ骺刂魄肭螅辉谒龅谝唤哟テ骺刂魄肭笾蠼邮绽醋运龅绯刈橥獠康乃隹刂破鞯暮笮哟テ骺刂魄肭螅龊笮哟テ骺刂魄肭笫潜蘸纤龅绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅灰约跋煊τ谒龊笮哟テ骺刂魄肭蟊蘸纤龅绯刈槭涑鼋哟テ鳎龊笮哟テ骺刂魄肭蠼鱿煊τ谧魑哟テ鞫峡肭蟮乃龅谝唤哟テ骺刂魄肭蟆�
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组输出接触器控制从多个电池单元经预充电阻器到所述电池组外部的负载的电流。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组输出接触器控制从多个电池单元到所述电池组外部的负载的电流。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述请求通过CAN或数字链路获得，以及其中，所述电池组外部的所述控制器是车辆控制器或系统控制器。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括所述电池组进入一种模式，在所述模式中，所述电池组输出接触器保持为断开，以及在所述模式中，限制电池组退化的信号从所述电池控制模块发送到所述电池组外部的所述控制器，当来自所述电池组外部的所述控制器的所述第一接触器控制请求不是断开所述电池组输出接触器的请求时，所述电池组进入所述模式。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电池组包括多个锂离子电池单元，以及其中，所述电池组输出接触器是包括闭合线圈和金属触点的�？哟テ�。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述电池控制�？槌跏蓟诩洌龅绯刈槭涑鼋哟テ鞔τ诙峡刺�。
8.一种用于控制电池组的输出的系统，包括多个电池单元；第一电池组输出接触器；以及电池控制器，所述电池控制器包括用于自初始化所述电池控制器开始接收第一接触器控制请求的指令，所述第一接触器控制请求来自所述电池组外部的控制器并且指示断开或闭合所述第一电池组输出接触器的请求，所述电池控制器进一步包括将所述第一电池组输出接触器保持在断开而且不考虑所述第一接触器控制请求的指令，所述电池控制器进一步包括用于在所述第一接触器控制请求后接收后续接触器控制请求的指令，所述后续接触器控制请求是闭合所述电池组输出接触器的请求，并且所述电池控制器进一步包括用于响应于所述后续接触器控制请求闭合所述电池组输出接触器的指令，并且所述后续接触器控制请求仅响应于作为接触器断开请求的所述第一接触器控制请求。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一电池组输出接触器以串联方式电连接在所述多个电池单元和所述电池组外部的负载之间。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一电池组输出接触器是包括闭合线圈和金属触点的常开接触器。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一电池组输出接触器被配置成控制通过预充电阻器的电流，以及所述系统进一步包括第二电池组输出接触器，所述第二电池组输出接触器以串联方式电连接在所述多个电池单元与所述负载之间，所述第二电池组输出接触器以串联方式电连接至所述第一电池组输出接触器。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述电池控制器进一步包括用于指示所述电池组外部的所述控制器限制电池组退化的请求的指令。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述电池组外部的所述控制器是车辆控制器， 以及其中，所述电池控制器进一步包括用于在所述第一请求不是断开所述第一电池组输出接触器的请求时将所述第一电池组输出接触器保持在断开状态的指令。
14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个电池单元被配置在多个电池�？槟冢� 以及其中，所述多个电池单元是锂离子电池单元。
15.一种用于控制电池组的输出的系统，包括多个电池单元，第一�？椋ǖ谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞅慌渲贸捎糜诘鹘谒龆喔龅绯氐ピ退龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ骰贡慌渲贸捎糜诘鹘谕üこ涞缱杵鞯牡缌鳎灰约暗诙绯刈槭涑鼋哟テ鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ鞅慌渲贸捎糜诘鹘谒龆喔龅绯氐ピ退龅绯刈橥獠康母涸刂涞牡缌鳎龅诙绯刈槭涑鼋哟テ饕圆⒘绞降缌又了龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鳎坏诙？椋ㄓ胨龅谝荒？橥ㄐ诺目刂破鳎隹刂破靼ㄓ糜谧猿跏蓟隹刂破骺冀邮盏谝唤哟テ骺刂魄肭蟮闹噶睿龅谝唤哟テ骺刂魄肭罄醋运龅绯刈橥獠康目刂破鞑⑶抑甘径峡虮蘸纤龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅隹刂破鹘徊桨ㄓ糜诮龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞅３治峡也豢悸撬龅谝唤哟テ骺刂魄肭蟮闹噶睿隹刂破鹘徊桨ㄓ糜谠谒龅谝唤哟テ骺刂魄肭蠛蠼邮蘸笮哟テ骺刂魄肭蟮闹噶睿龊笮哟テ骺刂魄肭笫潜蘸纤龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯那肭螅隹刂破鹘徊桨ㄓ糜谙煊τ谒龊笮哟テ骺刂魄肭蟊蘸纤龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ鞯闹噶睿龊笮哟テ髑肭蠼鱿煊τ谧魑哟テ鞫峡肭蟮乃龅谝唤哟テ骺刂魄肭螅约八隹刂破鹘徊桨ㄓ糜谠诒蘸纤龅谝坏绯刈槭涑鼋哟テ骱蟊蘸纤龅诙绯刈槭涑鼋哟テ鞯闹噶�。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括从所述控制器到所述电池组外部的所述控制器的CAN链路。
17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制器进一步包括用于指示所述电池组外部的所述控制器限制电池组退化的请求的指令。
18.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制器进一步包括用于在所述第一接触器控制请求不是断开所述第一电池组输出接触器的请求时将所述第一电池组输出接触器保持在断开状态的指令。
19.根据权利要求15所述的系统，其中，所述多个电池单元被配置在多个电池�？槟冢约捌渲校龆喔龅绯氐ピ秋胱拥绯氐ピ�。
20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述控制器进一步包括用于在闭合所述第二电池组输出接触器之后断开所述第一电池组输出接触器的指令。
全文摘要
本发明公开了用于控制电池组的输出的系统和方法。在一个实例中，在上电时序期间，在接收到断开电池组接触器的请求后闭合电池组接触器。所述系统和方法可减少电池组的退化。
文档编号G01R31/36GK102460820SQ201080035483
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月8日 优先权日2009年6月10日
发明者布莱恩·C·穆尔默德, 布莱恩·D·鲁特科夫斯基 申请人:A123系统股份有限公司
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